CN103228882B

CN103228882B - 内燃机的排气净化装置

Info

Publication number: CN103228882B
Application number: CN201180005926.4A
Authority: CN
Inventors: 梅本寿丈; 吉田耕平; 井上三树男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: EP2623738B1; CN103228882A; US20140286828A1; EP2623738A1; WO2013080328A1; EP2623738A8; JP5273303B1; EP2623738A4; JPWO2013080328A1; US9175590B2

Abstract

内燃机的排气净化装置具备使NO_X与烃反应的排气净化催化剂。排气净化催化剂包含上游侧催化剂和下游侧催化剂。上游侧催化剂具有氧化能力，下游侧催化剂在排气流通表面上担载有贵金属的催化剂粒子且形成有碱性的排气流通表面部分。排气净化催化剂通过使烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期进行振动，从而可以在上游侧催化剂中进行烃的部分氧化或还原性中间体的生成。在上游侧催化剂的温度低于第一判定温度、并且下游侧催化剂的温度高于第二判定温度时，使上游侧催化剂的温度上升。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

在柴油机、汽油内燃机等内燃机的排气中含有例如一氧化碳（CO）、未燃燃料（HC）、氮氧化物（NO_X）或颗粒物质（PM:ParticulateMatter）等成分。为了净化这些成分，内燃机中安装有排气净化装置。

在日本特开2007-154794号公报中公开了具备多个分支通路、配置在各分支通路的排气净化催化剂、配置在排气净化催化剂的上游侧的燃料添加阀的内燃机的排气净化系统。该排气净化系统在多个分支通路中的一部分分支通路的排气净化催化剂上游侧具备带有加热器的催化剂，将排气净化催化剂进行暖机时，减少具备带有加热器的催化剂的分支通路的排气流量。并且，公开了使排气集中在其他分支通路而通过，将分支通路中的排气净化催化剂进行暖机。对于减少了排气流量的分支通路，对带有加热器的催化剂通电而实现排气净化催化剂的暖机。另外，在该公报中公开了带有加热器的催化剂达到活化温度时，停止通电并从燃料添加阀喷射燃料，从而通过在带有加热器的催化剂中产生的燃料的氧化反应来使排气升温。

专利文献1：日本特开2007-154794号公报

发明内容

作为除去排气中含有的氮氧化物的方法，已知在内燃机排气通路配置NO_X吸留催化剂。NO_X吸留催化剂具有如下功能：在流入的排气的空燃比为稀时吸留排气中所含的NO_X，在流入的排气的空燃比为浓时放出吸留的NO_X的同时还原NO_X。

在上述公报中公开了作为用于进行升温的排气净化催化剂而配置NO_X吸留催化剂。并且公开了在上述公报中公开的排气净化系统通过使配置在NO_X吸留催化剂的上游侧的带有加热器的催化剂为高温，从而使流入NO_X吸留催化剂的排气的温度上升，将NO_X吸留催化剂在短时间内活化。可以在起动时等短时间内将NO_X吸留催化剂升温至活化温度以上，可以净化NO_X。然而，虽然NO_X吸留催化剂可以通过升温至活化温度以上而使NO_X的净化率大，但有时如果温度过高，则NO_X的净化率下降。

本发明的目的是提供氮氧化物的净化能力优异的内燃机的排气净化装置。

本发明的内燃机的排气净化装置在内燃机排气通路内具备用于使排气中所含的NO_X与烃反应的排气净化催化剂。排气净化催化剂包含上游侧催化剂和下游侧催化剂，上游侧催化剂具有氧化能力，下游侧催化剂具有在排气流通表面上担载有贵金属的催化剂粒子且在催化剂粒子的周围形成有碱性的排气流通表面部分。排气净化催化剂具有以下性质：在使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时，将烃进行部分氧化，将NO_X活化而生成活性NO_X，部分氧化的烃与活性NO_X进行反应而生成还原性中间体，还原性中间体与活性NO_X进行反应，从而将排气中所含的NO_X还原。并且，排气净化催化剂具有使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时排气中所含的NO_X的吸留量增大的性质。排气净化装置形成为进行如下的控制：在内燃机运转时使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动，将排气中所含的NO_X在排气净化催化剂中还原。排气净化装置还具备使上游侧催化剂的温度上升的升温装置。基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度、或能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度来设定第一判定温度。基于下游侧催化剂能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度来设定第二判定温度。排气净化催化剂在上游侧催化剂的温度低于第一判定温度、并且下游侧催化剂的温度高于第二判定温度时，升温装置使上游侧催化剂的温度上升。

在上述发明中，上游侧催化剂由具有氧化功能的氧化催化剂构成，第一判定温度可以基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度来设定。

在上述发明中，上游侧催化剂具有担载于排气流通表面上的贵金属的催化剂粒子和在催化剂粒子的周围形成的碱性的排气流通表面部分，第一判定温度可以基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度来设定。

在上述发明中，排气净化催化剂由上游侧催化剂和下游侧催化剂一体化而成的催化剂构成。一体化的催化剂具有担载于排气流通表面上的贵金属的催化剂粒子、和在催化剂粒子的周围形成的碱性的排气流通表面部分。可以检测一体化的催化剂的上游侧的端部的温度作为上游侧催化剂的温度，可以检测一体化的催化剂的下游侧的端部的温度作为下游侧催化剂的温度。

根据本发明可以提供氮氧化物的净化能力优异的内燃机的排气净化装置。

附图说明

图1是实施方式中的具备第一排气净化催化剂的压燃式的内燃机的整体图。

图2A是第一排气净化催化剂中的上游侧催化剂的催化剂载体的表面部分的放大示意图。

图2B是第一排气净化催化剂中的下游侧催化剂的催化剂载体的表面部分的放大示意图。

图3是说明第一排气净化催化剂的上游侧催化剂中的烃的氧化反应的图。

图4是表示在第一NO_X净化方法中流入排气净化催化剂的排气的空燃比的变化的图。

图5是表示第一NO_X净化方法的NO_X净化率的图。

图6A是说明第一NO_X净化方法的下游侧催化剂中的活性NO_X的生成以及还原性中间体的反应的放大示意图。

图6B是说明第一NO_X净化方法的下游侧催化剂中的还原性中间体的生成的放大示意图。

图7A是说明第二NO_X净化方法的下游侧催化剂中的NO_X的吸留的放大示意图。

图7B是说明第二NO_X净化方法的下游侧催化剂中的NO_X的放出以及还原的放大示意图。

图8是表示在第二NO_X净化方法中流入下游侧催化剂的排气的空燃比的变化的图。

图9是表示第二NO_X净化方法的NO_X净化率的图。

图10是表示在第一NO_X净化方法中流入排气净化催化剂的排气的空燃比的变化的时间图。

图11是表示在第一NO_X净化方法中流入排气净化催化剂的排气的空燃比的变化的另一时间图。

图12是表示在第一NO_X净化方法中排气净化催化剂的氧化力与要求最小空燃比X的关系的图。

图13是表示在第一NO_X净化方法中能够得到相同NO_X净化率的排气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH的关系的图。

图14是表示在第一NO_X净化方法中烃浓度的振幅ΔH与NO_X净化率的关系的图。

图15是表示在第一NO_X净化方法中烃浓度的振动周期ΔT与NO_X净化率的关系的图。

图16是表示在第一NO_X净化方法中烃供给量W的映射的图。

图17是表示在第二NO_X净化方法中被排气净化催化剂吸留的NO_X量与流入排气净化催化剂的排气的空燃比的变化的图。

图18是表示从内燃机主体排出的NO_X量NOXA的映射的图。

图19是表示在第二NO_X净化方法中燃烧室中的燃料喷射时期的图。

图20是表示在第二NO_X净化方法中烃供给量WR的映射的图。

图21A是表示实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的示意主视图。

图21B是实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的示意剖视图。

图22是实施方式中的第一运转控制的流程图。

图23是实施方式中的第三排气净化催化剂的示意剖视图。

具体实施方式

参照图1～图23对实施方式中的内燃机的排气净化装置进行说明。在本实施方式中，举出安装于车辆的压燃式的内燃机作为例子进行说明。

图1是本实施方式中的内燃机的整体图。内燃机具备内燃机主体1。另外，内燃机具备净化排气的排气净化装置。内燃机主体1包含作为各气筒的燃烧室2、用于对各个燃烧室2喷射燃料的电子控制式的燃料喷射阀3、进气歧管4和排气歧管5。

进气歧管4介由进气导管6而与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结。压缩机7a的入口介由吸入空气量检测器8而与空气滤清器9连结。进气导管6内配置有利用步进马达驱动的节流阀10。进而，进气导管6的中途配置有用于冷却在进气导管6内流动的吸入空气的冷却装置11。图1所示的实施例中，内燃机冷却水导入冷却装置11。利用内燃机冷却水来冷却吸入空气。

另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气汽轮机7b的入口连结。本实施方式中的排气净化装置具备净化排气中所含的NO_X的排气净化催化剂13。排气净化催化剂13使排气中所含的NO_X与烃反应。本实施方式中的第一排气净化催化剂13包含上游侧催化剂61和下游侧催化剂62。上游侧催化剂61与下游侧催化剂62串联连接。排气净化催化剂13介由排气管12与排气汽轮机7b的出口连结。

排气净化催化剂13的上游配置有用于供给作为压燃式内燃机的燃料使用的轻油或其它燃料构成的烃的烃供给阀15。在本实施方式中，作为从烃供给阀15供给的烃而使用轻油。此外，本发明还可以适用于燃烧时的空燃比控制为稀的火花点火式的内燃机。此时，从烃供给阀供给作为火花点火式的内燃机的燃料使用的汽油或其它燃料构成的烃。

排气净化催化剂13的下游配置有颗粒过滤器63。颗粒过滤器63是用于除去排气中所含的碳微粒等颗粒物质（颗粒）的过滤器。颗粒过滤器63例如具有蜂窝结构，并具有沿气体的流动方向延伸的多个流路。在多个流路中，交替形成密封了下游端的流路和密封了上游端的流路。流路的隔壁由堇青石之类的多孔材料形成。排气通过该隔壁时捕捉颗粒。逐渐堆积于颗粒过滤器63的颗粒物质通过进行在空气过量的气氛中将温度上升至例如650℃左右的再生控制而被氧化除去。

为了进行排气再循环（EGR），在排气歧管5与进气歧管4之间配置有EGR通路16。EGR通路16配置有电子控制式的EGR控制阀17。另外，EGR通路16的途中配置有用于冷却在EGR通路16内流动的EGR气体的冷却装置18。在图1所示的实施例中，冷却装置18内导入了内燃机冷却水。利用内燃机冷却水冷却EGR气体。

各个燃料喷射阀3介由燃料供给管19而与共轨20连结。共轨20介由电子控制式的喷出量可变的燃料泵21而与燃料罐22连结。在燃料罐22贮藏的燃料通过燃料泵21供给到共轨20内。供给到共轨20内的燃料介由各自的燃料供给管19供给到燃料喷射阀3。

本实施方式中的电子控制单元30由数字计算机构成。本实施方式中的电子控制单元30作为排气净化装置的控制装置而发挥功能。电子控制单元30包括由双向性总线31互相连接的ROM（只读存储器）32、RAM（随机存取存储器）33、CPU（微处理机）34、输入端口35和输出端口36。ROM32是读入专用的存储装置。ROM32中预先存储有用于进行控制所必要的映射等信息。CPU34可以进行任意的演算、判别。RAM33是可读写的存储装置。RAM33可以保存运转历程等信息、或者可以保存演算结果。

上游侧催化剂61的下游配置有用于检测上游侧催化剂61的温度的温度传感器23。下游侧催化剂62的下游配置有用于检测下游侧催化剂62的温度的温度传感器24。颗粒过滤器63安装有用于检测上游侧压力和下游侧的压力的差压的差压传感器64。颗粒过滤器63的下游配置有检测颗粒过滤器63的温度的温度传感器25。温度传感器23、24、25、差压传感器64和吸入空气量检测器8的输出信号通过各自对应的AD转换器37而输入输入端口35。

另外，加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量成比例的输出电压的负载传感器41。负载传感器41的输出电压介由对应的AD转换器37输入到输入端口35。进而，输入端口35上连接有曲轴转角传感器42，该曲轴转角传感器在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲。通过曲轴转角传感器42的输出，可以检测曲轴转角、内燃机转速。另一方面，输出端口36介由对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节流阀10的驱动用步进马达、烃供给阀15、EGR控制阀17和燃料泵21连接。这些燃料喷射阀3、节流阀10、烃供给阀15和EGR控制阀17等通过电子控制单元30来控制。

图2A图示性地表示第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的基体上担载的催化剂载体的表面部分。上游侧催化剂61由具有氧化能力的催化剂构成。本实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂61是所谓的氧化催化剂。在上游侧催化剂61中，由氧化铝等形成的催化剂载体50上担载有催化剂粒子51。催化剂粒子51可以由贵金属、过渡金属等具有促进氧化的催化剂作用的材质形成。本实施方式中的催化剂粒子51由铂Pt形成。本实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂61不具有后述的碱性层。

图2B图示性地表示在第一排气净化催化剂的下游侧催化剂的基体上担载的催化剂载体的表面部分。在下游侧催化剂62中，在例如由氧化铝构成的催化剂载体54上担载有贵金属的催化剂粒子55、56。进而，在催化剂载体54上形成有碱性层57，该碱性层57含有选自钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属、钡Ba、钙Ca之类的碱土类金属、镧系元素之类的稀土类和银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir之类的能够向NO_X供给电子的金属中的至少一种。因为排气沿着催化剂载体54上游动，所以催化剂粒子55、56可以说是担载在下游侧催化剂62的排气流通表面上。另外，因为碱性层57的表面呈碱性，所以碱性层57的表面被称为碱性的排气流通表面部分58。

在图2B中，贵金属的催化剂粒子55由铂Pt构成，贵金属的催化剂粒子56由铑Rh构成。即，担载于催化剂载体54的催化剂粒子55、56由铂Pt和铑Rh构成。应予说明，在下游侧催化剂62的催化剂载体54上，除了铂Pt和铑Rh以外，还可以担载钯Pd，或者可以代替铑Rh而担载钯Pd。即，担载于催化剂载体54的催化剂粒子55、56由铑Rh和钯Pd中的至少一方以及铂Pt构成。

图3图示性地表示了在第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的基体上担载的催化剂载体的表面部分。从烃供给阀15向排气中喷射烃时，烃在上游侧催化剂61中被重整。即，从烃供给阀15喷射的烃HC通过上游侧催化剂61的催化剂作用而成为碳原子数少的自由基状的烃HC。在第一排气净化催化剂中，使用在上游侧催化剂61中重整的烃而在下游侧催化剂62中净化NO_X。

另外，即使在膨胀冲程的后半段或排气冲程中从燃料喷射阀3向燃烧室2内喷射燃料、即烃，该烃也在燃烧室2内或上游侧催化剂61中被重整，排气中所含的NO_X由该重整的烃而净化。因此，在本发明中，可以在膨胀冲程的后半段或排气冲程中向燃烧室2内供给烃来代替从烃供给阀15向内燃机排气通路内供给烃。像这样，在本发明中，也可以将烃供给到燃烧室2内，但是，以下将从烃供给阀15向内燃机排气通路内喷射烃的情况作为例子来说明本发明。

图4表示从烃供给阀的烃的供给时间与流入排气净化催化剂的排气的空燃比（A/F）in的变化。此外，因为该空燃比（A/F）in的变化依赖流入排气净化催化剂13的排气中的烃的浓度变化，因此，可以说图4所示的空燃比（A/F）in的变化表示烃的浓度变化。但是，因为烃浓度变高时，空燃比（A/F）in变小，所以在图4中空燃比（A/F）in越向浓侧变化，烃浓度变得越高。

图5将利用排气净化催化剂13的NO_X净化率相对于排气净化催化剂13的各催化剂温度TC进行表示，所述利用排气净化催化剂13的NO_X净化率是通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化，从而如图4所示地使向排气净化催化剂13流入的排气的空燃比（A/F）in变化时利用排气净化催化剂13的NO_X净化率。本发明的发明人长期反复进行了关于NO_X净化的研究，并在该研究过程中判明了使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时，如图5所示，即使在400℃以上的高温区域也能够得到极高的NO_X净化率。

进一步判明了此时在排气净化催化剂13内生成含有氮和烃的大量还原性中间体，该还原性中间体在得到高NO_X净化率方面起到中心性作用。

接着，参照图6A和图6B对此进行说明。此外，图6A和图6B图示性地表示了下游侧催化剂的催化剂载体的表面部分。图6A和图6B中表示了推测为流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时发生的反应。

图6A表示流入排气净化催化剂的烃的浓度低时。如图4可知，流入排气净化催化剂13的排气的空燃比除了一瞬间以外维持为稀，所以流入下游侧催化剂62的排气通常处于氧过量的状态。因此，排气中所含的NO在催化剂粒子55上被氧化而成为NO₂，接着该NO₂进一步被氧化而成为NO₃。另外，NO₂的一部分成为NO₂ ^-。此时，NO₃的生成量远远多于NO2^-的生成量。因此，催化剂粒子55上生成大量的NO₃和少量的NO₂ ^-。这些NO₃和NO₂ ^-的活性强，以下将这些NO₃和NO₂ ^-称为活性NO_X。这些活性NO_X通过附着或吸附于碱性层57的表面上而被保持。

接着，从烃供给阀15供给烃时，如图3所示，在上游侧催化剂61中排气中所含的烃被部分氧化。烃在上游侧催化剂61内被重整而成为自由基状，被重整的烃供给到下游侧催化剂62。

图6B表示从烃供给阀供给烃而流入排气净化催化剂的烃的浓度变高时。流入下游侧催化剂62的烃的浓度变高时，活性NO_X周围的烃浓度变高。活性NO_X周围的烃浓度变高时，活性NO_X在催化剂粒子55上与自由基状的烃HC反应，由此生成还原性中间体。

此外，认为此时最初生成的还原性中间体为硝基化合物R-NO₂。该硝基化合物R-NO₂一生成就成为腈化合物R-CN，该腈化合物R-CN只能在该状态下存在瞬间，立刻变成异氰酸酯化合物R-NCO。该异氰酸酯化合物R-NCO水解后成为胺化合物R-NH₂。但是认为此时被水解的是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因而，认为如图6B所示生成的还原性中间体的大部分是异氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R-NH₂。在下游侧催化剂62内生成的大量的还原性中间体附着或吸附在碱性层57的表面上。

接着，图6A所示，流入排气净化催化剂13的烃的浓度变低时，在下游侧催化剂62中，活性NO_X与生成的还原性中间体反应。然而，像这样活性NO_X在碱性层57的表面上被保持后、或活性NO_X生成后，活性NO_X周围的氧浓度高的状态持续一定时间以上时，活性NO_X被氧化，以硝酸根离子NO₃ ^-的形式被吸收在碱性层57内。但是，如果在该一定时间经过之前生成还原性中间体，则如图6A所示，活性NO_X与还原性中间体R-NCO、R-NH₂反应而成为N₂、CO₂、或H₂O，这样NO_X得以净化。此外，此时需要将足量的还原性中间体R-NCO、R-NH₂保持在碱性层57的表面上、即碱性的排气流通表面部分58上，直到生成的还原性中间体与活性NO_X反应，因此，设置碱性的排气流通表面部分58。

像这样，将流入排气净化催化剂13的烃的浓度暂时升高而生成还原性中间体，使生成的还原性中间体与活性NO_X反应，从而NO_X得以净化。即，利用排气净化催化剂13而净化NO_X时，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地发生变化。

当然，此时，需要将烃的浓度升高至对于生成还原性中间体而言足够高的浓度。即，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅振动。

另一方面，延长烃的供给周期时，供给烃后直到下次供给烃的期间，氧浓度升高的期间变长，从而活性NO_X不生成还原性中间体而以硝酸盐的形式在碱性层57内被吸收。为了回避这种情况，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的周期振动。顺带说明，在图4所示的例中，喷射间隔为3秒。

如上所述，如果使烃浓度的振动周期、即烃HC的供给周期比预先设定的范围内的周期长，则在下游侧催化剂62中，活性NO_X如图7A所示以硝酸根离子NO₃ ^-的形式在碱性层57内扩散，成为硝酸盐。即，此时，排气中的NO_X以硝酸盐的形式被吸收在碱性层57内。

另一方面，图7B表示像这样NO_X以硝酸盐的形式被吸收在碱性层57内时，流入排气净化催化剂13内的排气的空燃比为理论空燃比或浓的情况。此时，由于排气中的氧浓度下降，所以反应向逆向（NO₃ ^-→NO₂）进行，这样被吸收在碱性层57内硝酸盐依次成为硝酸根离子NO₃ ^-，如图7B所示，以NO₂的形式从碱性层57放出。接着，放出的NO₂由排气中所含的烃HC和CO还原。

图8表示在碱性层57的NO_X吸收能力刚要饱和前使流入排气净化催化剂13的排气的空燃比（A/F）in暂时为浓的情况。此外，在图8所示的例子中，该浓控制的时间间隔为1分钟以上。此时，排气的空燃比（A/F）in为稀时吸收在碱性层57内的NO_X在排气的空燃比（A/F）in暂时为浓时从碱性层57一下子放出而被还原。因此，此时碱性层57起到用于暂时吸收NO_X的吸收剂的作用。

此外，此时还有碱性层57暂时吸附NO_X的情况，因而作为包含吸收和吸附这两方面的术语而使用称为吸留的术语时，碱性层57起到用于暂时吸留NO_X的NO_X吸留剂的作用。即，此时，将供给到内燃机进气通路、燃烧室2和上游侧催化剂61上游的排气通路内的空气和燃料（烃）的比称为排气的空燃比，则下游侧催化剂62作为在排气的空燃比为稀时吸留NO_X、且在排气中的氧浓度下降时将吸留的NO_X放出的NO_X吸留催化剂而发挥功能。

图9表示使排气净化催化剂像这样作为NO_X吸留催化剂发挥功能时的NO_X净化率。此外，图9的横轴表示下游侧催化剂62的催化剂温度TC。使排气净化催化剂13作为NO_X吸留催化剂而发挥功能时，如图9所示，下游侧催化剂62的温度TC为300℃～400℃时能够得到极高的NO_X净化率，但在催化剂温度TC为400℃以上的高温时，NO_X净化率下降。

像这样催化剂温度TC为400℃以上时NO_X净化率下降是因为催化剂温度TC为400℃以上时硝酸盐热分解而以NO₂的形式从下游侧催化剂62放出。即，如果以硝酸盐的形式吸留NO_X，则催化剂温度TC高时，难以得到高NO_X净化率。但是在图4～图6A和图6B所示的新的NO_X净化方法中，由图6A和图6B可知，不生成硝酸盐或即时生成也是极微量，这样如图5所示，在催化剂温度TC高时也能够得到高NO_X净化率。

像这样，本实施方式的排气净化装置具有使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时将排气中所含的NO_X还原的性质。另外，本实施方式的排气净化装置具有使流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时排气中所含的NO_X的吸留量增大的性质。

可以说图4～图6A和图6B所示的NO_X净化方法是使用了形成有担载贵金属的催化剂粒子且能够吸收NO_X的碱性层的催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐而净化NO_X的新NO_X净化方法。实际上，使用该新NO_X净化方法时，与使排气净化催化剂13作为NO_X吸留催化剂而发挥功能的情况相比，从碱性层57检测的硝酸盐为极微量。此外，该新NO_X净化方法以下称为第一NO_X净化方法。本实施方式中的内燃机形成为能够进行如下控制：为了以第一NO_X净化方法净化NO_X，使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动。

接着，参照图10～图15，对该第一NO_X净化方法更详细地进行说明。

图10放大表示了图4所示的空燃比（A/F）in的变化。此外，如上所述，流入该排气净化催化剂13的排气的空燃比（A/F）in的变化同时表示流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化。此外，在图10中，ΔH表示流入排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，ΔT表示流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。

进而，在图10中，（A/F）b表示基础空燃比，该基础空燃比表示用于产生内燃机输出功率的燃烧气体的空燃比。换言之，该基础空燃比（A/F）b表示停止烃供给时流入排气净化催化剂13的排气的空燃比。另一方面，在图10中，X表示能够由活性NO_X与经重整的烃生成足量的还原性中间体且活性NO_X能够不以硝酸盐的形式吸留在碱性层57内而是用于与还原性中间体反应的空燃比（A/F）in的上限，为了由活性NO_X与经重整的烃生成足量的还原性中间体且使活性NO_X不以硝酸盐的形式吸留在碱性层57内而是用于与还原性中间体反应，需要使空燃比（A/F）in比该空燃比的上限X低。

换句话说，图10的X表示生成足量的还原性中间体且使活性NO_X与还原性中间体反应所需的烃浓度的下限，为了生成足量的还原性中间体且使活性NO_X与还原性中间体反应，需要使烃的浓度比该下限X高。此时，是否生成了足量的还原性中间体且活性NO_X是否与还原性中间体反应是由活性NO_X周围的氧浓度与烃浓度的比率、即空燃比（A/F）in决定的，以下将生成足量的还原性中间体且使活性NO_X与还原性中间体反应所需的上述空燃比的上限X称为要求最小空燃比。

如图10所示的例子中，要求最小空燃比X为浓，因而，此时为了生成足量的还原性中间体且使活性NO_X与还原性中间体反应，空燃比（A/F）in瞬间性地为要求最小空燃比X以下、即为浓。与此相对，在图11所示的例中，要求最小空燃比X为稀。此时，通过将空燃比（A/F）in维持在稀且使空燃比（A/F）in周期性地下降，从而生成足量的还原性中间体且活性NO_X与还原性中间体反应。

此时，要求最小空燃比X为浓还是稀由上游侧催化剂61的氧化力决定。此时，上游侧催化剂61在例如增大贵金属的担载量时氧化力增强，在增强酸性时氧化力增强。因而，上游侧催化剂61的氧化力根据贵金属的担载量、酸性的强度而发生变化。

于是，在使用了氧化力强的上游侧催化剂61的情况下，如果如图11所示将空燃比（A/F）in维持在稀且使空燃比（A/F）in周期性地下降，则在空燃比（A/F）in下降时烃完全被氧化，其结果不能生成还原性中间体。与此相对，在使用了氧化力强的上游侧催化剂61的情况下，如果如图10所示使空燃出（A/F）in周期性地为浓，则空燃比（A/F）in为浓时，烃不会被完全氧化而是部分被氧化，即烃被重整，这样就会生成足量的还原性中间体且活性NO_X与还原性中间体反应。因而，使用氧化力强的上游侧催化剂61时，需要使要求最小空燃比X为浓。

另一方面，在使用了氧化力为弱的上游侧催化剂61的情况下，如果如图11所示将空燃比（A/F）in维持在稀且使空燃比（A/F）in周期性地下降，则烃不会被完全氧化而是部分氧化，即烃被重整，这样就会生成足量的还原性中间体且活性NO_X与还原性中间体反应。与此相对，在使用了氧化力弱的上游侧催化剂61的情况下，如果如图10所示使空燃比（A/F）in周期性地为浓，则大量的烃不被氧化而只是从上游侧催化剂61排出，这样就会增大无谓地消耗的烃量。因而，使用了氧化力弱的上游侧催化剂61的情况下，需要使要求最小空燃比X为稀。

即，可知需要如图12所示那样，上游侧催化剂61的氧化力越强，要求最小空燃比X越下降。像这样，要求最小空燃比X根据上游侧催化剂61的氧化力而变稀或变浓，以下将要求最小空燃比X为浓的情况作为例子，对流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅、流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期进行说明。

基础空燃比（A/F）b变大时，即供给烃之前的排气中的氧浓度升高时，使空燃比（A/F）in为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大。因而，需要供给烃之前的排气中的氧浓度越高则烃浓度的振幅越大。

图13表示得到相同的NO_X净化率时的、供给烃之前的排气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH的关系。由图13可知为了得到相同的NO_X净化率，需要供给烃之前的排气中的氧浓度越高则越增大烃浓度的振幅ΔH。即，为了得到相同的NO_X净化率，需要基础空燃比（A/F）b越高则越增大烃浓度的振幅ΔH。换句话说，为了良好地净化NO_X，需要基础空燃比（A/F）b越低则越能够减少烃浓度的振幅ΔH。

然而，基础空燃比（A/F）b最低是在加速运转时，此时烃浓度的振幅ΔH为200ppm左右可以良好地净化NO_X。基础空燃比（A/F）b通常比加速运转时大，因而如图14所示，如果烃浓度的振幅ΔH为200ppm以上，则可以得到良好的NO_X净化率。

另一方面，可知基础空燃比（A/F）b最高时，烃浓度的振幅ΔH为10000ppm左右时能够得到良好的NO_X净化率。因而，在本发明中，烃浓度的振幅的预先设定的范围为200ppm～10000ppm。

另外，烃浓度的振动周期ΔT变长时，供给烃后直到下次供给烃期间，活性NO_X周围的氧浓度升高。此时，烃浓度的振动周期ΔT比5秒左右更长时，活性NO_X开始以硝酸盐的形式被吸收在碱性层57内，因而如图15所示，烃浓度的振动周期ΔT比5秒左右长时，NO_X净化率下降。因而，烃浓度的振动周期ΔT需要在5秒以下。

另一方面，烃浓度的振动周期ΔT为大致0.3秒以下时，供给的烃开始堆积在排气净化催化剂13上，因而如图15所示，烃浓度的振动周期ΔT为大致0.3秒以下时，NO_X净化率下降。因此，在本发明中，烃浓度的振动周期为0.3秒～5秒之间。

于是，在本发明中，通过改变自烃供给阀15的烃供给量和喷射时期，从而将烃浓度的振幅ΔH和振动周期ΔT控制为适合内燃机的运转状态的最佳值。此时，在根据本发明的实施例中，能够得到该最佳烃浓度的振幅ΔH的烃供给量W作为自燃料喷射阀3的喷射量Q和内燃机转速N的函数而以图16所示的映射的形式预先存储在ROM32内。另外，最佳烃浓度的振动振幅ΔT、即烃的喷射周期ΔT也同样作为喷射量Q和内燃机转速N的函数而以映射的形式预先存储在ROM32内。

接着，参照图17～图20，对使排气净化催化剂13作为NO_X吸留催化剂发挥功能时的NO_X净化方法进行具体说明。以下将像这样使排气净化催化剂13作为NO_X吸留催化剂发挥功能时的NO_X净化方法称为第二NO_X净化方法。

在该第二NO_X净化方法中，如图17所示，在碱性层57吸留的吸留NO_X量∑NOX超过预先设定的允许量MAX时，使流入排气净化催化剂13的排气的空燃比（A/F）in暂时为浓。排气的空燃比（A/F）in为浓时，排气的空燃比（A/F）in为稀时吸留于碱性层57内的NO_X从碱性层57一下子放出而被被还原。由此净化NO_X。

吸留NO_X量∑NOX例如由从燃机排出的NO_X量算出。在根据本发明的实施例中，从内燃机每单位时间内排出的排出NO_X量NOXA作为喷射量Q和内燃机转速N的函数以如图18所示的映射的形式预先存储于ROM32内，由该排出NO_X量NOXA算出吸留NO_X量∑NOX。此时，如上所述使排气的空燃比（A/F）in为浓的周期通常为1分钟以上。

如图19所示，在该第二NO_X净化方法中，在燃烧室2内除了进行从燃料喷射阀3喷射燃烧用燃料Q的主喷射以外，还进行喷射追加的燃料WR的辅助喷射，从而使流入排气净化催化剂13的排气的空燃比（A/F）in为浓。此外，横轴表示曲轴转角。在图19所示的例子中，燃料WR在燃烧但不表现为内燃机输出功率的时期、即压缩上止点后紧邻ATDC90℃之前进行喷射。该燃料量WR作为喷射量Q和内燃机转速N的函数以如图20所示的映射的形式预先存储在ROM32内。当然，此时还可以通过增大自烃供给阀15的烃的供给量而使排气的空燃比（A/F）in为浓。

另外，本实施方式中的内燃机的排气净化装置具备用于使上游侧催化剂61的温度上升的升温装置。本实施方式中的升温装置包括电加热器。在本实施方式中，上游侧催化剂61的基体作为电加热器而发挥功能。即，本实施方式中的上游侧催化剂61由电加热催化剂而构成。

图21A表示本实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的示意主视图。图21B表示本实施方式中的第一排气净化催化剂的上游侧催化剂的示意剖视图。上游侧催化剂61包括用于担载催化剂粒子的基体61a和配置在基体61a的周围且以保持基体61a的方式形成的外筒61c。基体61a包含配置成同心圆状的圆筒状的板状部件和配置在圆筒状的板状部件彼此之间的波形状的板状部件。各个板状部件之间构成了排气的流路。各个排气的流路的壁面配置有催化剂载体和催化剂粒子。

基体61a的大致中央配置有中心电极61b。本实施方式中的上游侧催化剂61以基体61a为电阻体的方式构成。温度控制装置以在中心电极61b与外筒61c之间施加电压的方式形成。通过在中心电极61b与外筒61c之间施加电压，基体61a发热。像这样，本实施方式中的第一排气净化催化剂形成为通过向上游侧催化剂61通电从而上游侧催化剂61本身发热而温度上升。上游侧催化剂61的通电通过电子控制单元30来进行控制。

作为电加热催化剂的构成，不限于该方式，可以采用通过施加电压而发热的任意的结构。例如，本实施方式中的上游侧催化剂的基体的各个板状部件由金属形成，但不限于该方式，基体也可以由堇青石等具有耐热性的材质形成。另外，电极的构成可以采用能够对基体施加电压的任意的构成。

本实施方式中的第一排气净化催化剂13在进行第一NO_X净化方法时，将在上游侧催化剂61中烃的至少一部分部分被氧化而重整的烃供给到下游侧催化剂62。因此优选在上游侧催化剂61中将大量烃部分氧化。

然而，通过本实施方式的第一NO_X净化方法进行运转的期间，有时上游侧催化剂61的温度下降。特别是有时上游侧催化剂61的上游侧的端部的温度大幅下降。此外，在应该通过第一NO_X净化方法进行运转时，有时上游侧催化剂61的温度下降。即，有时刚要通过第一NO_X净化方法而进行运转之前，上游侧催化剂61的温度下降。

例如，要求负载进行大致恒定的稳态运转时过渡到加速运转的情况下，有时内燃机转速增加、且从内燃机主体1排出的排气的流量急剧增加。在稳态运转中，从烃供给阀15间歇性地供给烃的同时排气的空燃比为稀的排气流入上游侧催化剂61。在上游侧催化剂61中发生氧化反应。因此，在稳态运转中维持上游侧催化剂61的温度高于流入上游侧催化剂61的排气的温度的状态。然而，流入上游侧催化剂61的排气的流量增加时，排气从上游侧催化剂61夺去大量热，因此上游侧催化剂61的温度下降。上游侧催化剂61的温度从上游侧的端部向下游侧的端部缓慢下降。

此外，在本实施方式的排气净化装置中，在进行处理排气的任意装置的升温时，有时上游侧催化剂61的温度大幅下降。例如，本实施方式的排气净化装置在排气净化催化剂13的下游配置有颗粒过滤器63。本实施方式的颗粒过滤器63可以基于差压传感器64的输出来推定蓄积在颗粒过滤器63中的颗粒物质的量。堆积在颗粒过滤器63的颗粒物质的量大于预先设定的判定值时，可以进行将颗粒过滤器63升温、使颗粒物质的堆积量减少的再生控制。

将颗粒过滤器63进行升温时，例如从烃供给阀15供给比用于进行NO_X的净化所需的量更多的烃，从而在排气净化催化剂13中发生氧化反应，可以使排气的温度上升。通过排气的温度上升，可以使颗粒过滤器63的温度比能够除去颗粒物质的温度高。然而，从烃供给阀15供给的烃为液体，从烃供给阀15供给大量的烃时，有时附着在上游侧催化剂61的上游侧的端部。即，有时烃在上游侧催化剂61中以液体的状态物理性地吸附。因此，有时上游侧催化剂61的温度下降。

进而，利用排气净化催化剂13以第二NO_X净化方法净化NO_X时，在下游侧催化剂62的碱性层SO_X与NO_X一同被吸留。在使下游侧催化剂62的温度比规定的温度高的状态下使流入的排气的空燃比为理论空燃比或浓，从而可以从碱性层放出随着内燃机的运转逐渐蓄积的SO_X。在从下游侧催化剂62放出SO_X的控制中，为了进行下游侧催化剂62的升温，也有时从烃供给阀15供给大量的烃。进行放出SO_X的控制时，也有时在上游侧催化剂61吸附烃23，上游侧催化剂61的温度下降。

像这样，根据内燃机的运转状态的变化，有时上游侧催化剂61的温度大幅下降，小于能够将烃部分氧化的温度。即，有时上游侧催化剂61失活。上游侧催化剂61的温度小于能够将烃部分氧化的温度时，有时在上游侧催化剂61中不能充分地将烃部分氧化，供给到下游侧催化剂62的重整的烃不足。其结果，有时排气净化催化剂13中的NO_X的净化率下降。

具备本实施方式的第一排气净化催化剂的排气净化装置基于在上游侧催化剂61中能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度来设定第一判定温度。本实施方式中的第一排气净化催化剂的第一判定温度设定为在上游侧催化剂中能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度。本实施方式中的第一排气净化催化剂的第一判定温度例如可以设定为大致250°。

另外，具备本实施方式的第一排气净化催化剂的排气净化装置在下游侧催化剂62中基于能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度来设定第二判定温度。本实施方式中的第二判定温度设定为能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度。此处的还原性中间体与活性NO_X的反应的效率还包含生成还原性中间体的效率。本实施方式中的第一排气净化催化剂的第二判定温度例如可以设定为大致300℃。本实施方式中的第二判定温度可以设定成高于第一判定温度。此外，在第一排气净化催化剂中，在下游侧催化剂62进行还原性中间体的生成，在能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度中，也可以进行还原性中间体的生成。

在第一判定温度的设定中，不限于该方式，可以采用能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度附近的温度。例如也可以设定为能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度加上余量的温度。对于第二判定温度的设定，也同样可以采用例如能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度附近的温度。

本实施方式中的第一判定温度根据上游侧催化剂的种类和供给的烃的种类等而发生变化。另外，本实施方式中的第二判定温度根据下游侧催化剂的种类和供给的烃的种类等而发生变化。因此，优选根据各个内燃机的排气净化催化剂的构成和供给的烃的种类等而设定第一判定温度和第二判定温度。

根据内燃机的运转状态，上游侧催化剂61的温度小于第一判定温度、下游侧催化剂62的温度高于第二判定温度时，在上游侧催化剂61中不能将足量的烃部分氧化，供给到下游侧催化剂62的经重整的烃不足。因此，即使下游侧催化剂62中的生成还原性中间体的能力以及使还原性中间体与活性NO_X反应的能力充分，NO_X的净化率也下降。

在本实施方式的内燃机中，上游侧催化剂61的温度小于第一判定温度并且下游侧催化剂62的温度高于第二判定温度时，进行使上游侧催化剂61的温度上升的控制。在本实施方式中，升温控制进行至上游侧催化剂61的温度为第一判定温度以上。本实施方式的第一排气净化催化剂13由于上游侧催化剂61由电加热催化剂构成，所以通过进行对上游侧催化剂61通电的控制，能够使上游侧催化剂61的温度上升。

图22表示本实施方式中的运转控制的流程图。图22表示的运转控制例如能够以预先设定的时间间隔重复进行。

在步骤111中，检测上游侧催化剂61的温度。参照图1，上游侧催化剂61的温度可以利用温度传感器23来检测。

接着，在步骤112中，判断上游侧催化剂61的温度是否小于第一判定温度。第一排气净化催化剂的第一判定温度设定为在上游侧催化剂61中能够以预先设定的效率将烃部分氧化的温度。在步骤112中，上游侧催化剂61的温度为第一判定温度以上时，该控制结束。上游侧催化剂61的温度小于第一判定温度时，进入步骤113。

在步骤113中，检测下游侧催化剂62的温度。参照图1，下游侧催化剂62的温度可以利用温度传感器24来检测。

在步骤114中，判断下游侧催化剂62的温度是否高于第二判定温度。作为第一排气净化催化剂的第二判定温度，设定为在下游侧催化剂62中能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度。在步骤114中，下游侧催化剂62的温度为第二判定温度以下时，该控制结束。在步骤114中，下游侧催化剂62的温度高于第二判定温度时，，进入步骤115。

在步骤115中，设定上游侧催化剂61的通电量。作为通电量，例如可以设定对上游侧催化剂61施加的电压和通电时间中的至少一方。通电量例如可以基于第一判定温度和上游侧催化剂61的温度来设定。例如，可以将与第一判定温度与上游侧催化剂61的温度的温度差成函数的通电量的映射预先存储在电子控制单元30中。第一判定温26度与上游侧催化剂61的温度之差越大，可以将上游侧催化剂61的通电量设定的越大。

接着，在步骤116中，基于在步骤115中设定的通电量而对上游侧催化剂进行通电。

通过对上游侧催化剂61进行通电，可以使上游侧催化剂61的温度上升。可以使上游侧催化剂61的温度达到能够以预先设定的效率进行部分氧化的温度以上。在上游侧催化剂61中，可以生成NO_X的还原所必要的足量的部分氧化的烃，并供给到下游侧催化剂62。其结果，可以实现排气净化催化剂13中的NO_X的净化率的提高。

本实施方式的升温装置通过对作为电加热催化剂而发挥功能的上游侧催化剂进行通电，使上游侧催化剂的温度上升，但不限于该方式，升温装置可以通过任意的装置以及任意的控制使上游侧催化剂的温度上升。

在本实施方式的第一排气净化催化剂中，在上游侧配置有氧化催化剂，在下游侧配置有担载有贵金属的催化剂粒子、并且具有碱性的排气流通表面部分的催化剂，但不限于该方式，上游侧催化剂可以采用具有氧化能力的任意的催化剂。进而，上游侧催化剂可以采用能够将烃部分氧化而重整的任意的催化剂。例如，上游侧催化剂的催化剂粒子的构成可以与三元催化剂的催化剂粒子的构成相同。

接着，对本实施方式中的第二排气净化催化剂进行说明。第二排气净化催化剂具备上游侧催化剂61和下游侧催化剂62，上游侧催化剂61具有与第一排气净化催化剂的下游侧催化剂相同的构成。即，上游侧催化剂61具有贵金属的催化剂粒子和在催化剂粒子的周围形成的碱性的排气流通表面部分。上游侧催化剂61与下游侧催化剂62同样具有碱性层。下游侧催化剂62具有与第一排气净化催化剂的下游侧催化剂相同的构成。

在第二排气净化催化剂中，通过进行本实施方式中的第一NO_X净化方法，可以在上游侧催化剂61生成还原性中间体。即，流入上游侧催化剂61的排气的烃的浓度低时，将NO_X活化而生成活性NO_X。生成的活性NO_X保持在碱性层的表面上。排气的烃的浓度升高时，将烃部分氧化而生成烃的自由基。另外，活性NO_X与部分氧化的烃反应而生成还原性中间体。在上游侧催化剂61中生成的还原性中间体可以供给到下游侧催化剂62。在下游侧催化剂62中，供给的还原性中间体与活性NO_X反应，从而能够生成NO_X。或者，也可以在上游侧催化剂61利用生成的还原性中间体将NO_X还原而净化。

进而，在第二排气净化催化剂中，也可以进行本实施方式中的第二NO_X净化方法。即，使烃的浓度的振动周期比预先设定的范围长，从而上游侧催化剂61作为NO_X吸留催化剂而发挥功能。由于可以使上游侧催化剂61和下游侧催化剂62作为NO_X吸留催化剂而发挥功能，所以以第二NO_X净化方法进行NO_X的净化时，可以使NO_X吸留催化剂的容量增大。

在具备第二排气净化催化剂的排气净化装置中，也与具备第一排气净化催化剂的排气净化装置同样，可以进行本实施方式中的图22所示的运转控制。参照图22，在步骤112中的第一判定温度可以基于在上游侧催化剂61能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度来设定。此处的还原性中间体的生成的效率包含烃部分氧化的反应的效率。

在本实施方式的第二排气净化催化剂中，采用上游侧催化剂61能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度作为第一判定温度。作为本实施方式的第二排气净化催化剂中的第一判定温度，可以采用大致250℃。作为步骤114中的下游侧催化剂62的第二判定温度，与本实施方式中的第一排气净化催化剂同样，可以基于下游侧催化剂62能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度来设定。例如，第二判定温度可以设定为大致300℃。

在步骤115、116中进行上游侧催化剂61的升温时，可以将上游侧催化剂61的温度升温至能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度以上。

像这样，在上游侧催化剂和下游侧催化剂两者均由具有贵金属的催化剂粒子以及碱性的排气流通表面部分的催化剂构成的情况下，在上游侧催化剂小于第一判定温度、进而下游侧催化剂的温度高于第二判定温度时，也能够进行使上游侧催化剂的温度上升的控制。通过该控制，在上游侧催化剂中生成大量的还原性中间体而供给到下游侧催化剂，因此能够实现NO_X的净化率的提高。

图23表示本实施方式中的第三排气净化催化剂的示意剖视图。本实施方式中的第一排气净化催化剂和第二排气净化催化剂分割为上游侧催化剂和下游侧催化剂。第三排气净化催化剂13由上游侧催化剂与下游侧催化剂一体化而成的催化剂构成。第三排气净化催化剂13与第一排气净化催化剂的下游侧催化剂同样，具备具有催化剂作用的金属和形成在催化剂粒子的周围的碱性的排气流通表面部分。在本实施方式中，在催化剂载体的表面配置有贵金属的催化剂粒子与碱性层。即，第三排气净化催化剂具有第二排气净化催化剂的上游侧催化剂与下游侧催化剂互相接合的构成。

第三排气净化催化剂13由电加热催化剂构成。在第三排气净化催化剂13的上游侧配置有烃供给阀15，并形成为向内燃机排气通路供给烃。排气净化催化剂13的上游侧的端部配置有温度传感器23。排气净化催化剂13的下游侧的端部配置有温度传感器24。

在第三排气净化催化剂13中，可以利用本实施方式中的第一NO_X净化方法净化NO_X。即，使流入第三排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期进行振动，从而可以净化NO_X。此时，将第三排气净化催化剂13分割为上游部分与下游部分2部分时，第三排气净化催化剂13的上游部分作为第二排气净化催化剂中的上游侧催化剂而发挥功能。进而，第三排气净化催化剂13的下游部分作为第二排气净化催化剂中的下游侧催化剂而发挥功能。

在第一NO_X净化方法中，流入第三排气净化催化剂13的烃的浓度低时，由排气中所含的NO_X生成活性NO_X。可以通过使流入的烃的浓度升高而将烃重整。另外，经重整的烃与活性NO_X反应而生成还原性中间体。可以通过降低流入的废气的浓度，使还原性中间体与活性NO_X反应而净化NO_X。另外，第三排气净化催化剂13可以通过第二NO_X净化方法而进行NO_X的净化。

进而，具备第三排气净化催化剂13的排气净化装置可以进行图22所示的运转控制。在第三排气净化催化剂13中，也有在规定的内燃机的运转状态下降低排气净化催化剂13的温度的情况。特别是存在排气净化催化剂13的上游侧的端部的温度降低的情况。此时，排气净化催化剂13的基体上产生上游侧的端部的温度低且随着向着下游而缓慢升高的温度梯度。

在具备第三排气净化催化剂的排气净化装置中也可以进行与具备第二排气净化催化剂的排气净化装置同样的运转控制。在第三排气净化催化剂13中，上游侧的端部的温度小于第一判定温度、并且下游侧的端部的温度高于第二判定温度时，可以对第三排气净化催化剂13通电而使上游侧的端部的温度上升。第三排气净化催化剂13的上游侧的端部的温度可以升温至能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度以上。

参照图22，在步骤111中，可以利用温度传感器23检测第三排气净化催化剂13的上游侧的端部的温度作为上游侧催化剂的温度。在步骤113中，可以利用温度传感器24检测第三排气净化催化剂13的下游侧的端部的温度作为下游侧催化剂的温度。

步骤112中的第一判定温度可以与第二排气净化催化剂同样地基于第三排气净化催化剂13能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度来设定。例如，可以采用第三排气净化催化剂13能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度作为第一判定温度。

步骤114中的第二判定温度可以与第二排气净化催化剂同样地基于排气净化催化剂能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度来设定。例如，可以采用第三排气净化催化剂13能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度作为第二判定温度。

第三排气净化催化剂13的上游侧的端部小于第一判定温度、进而第三排气净化催化剂13的下游侧的端部的温度高于第二判定温度时，在步骤115设定通电量。进而，在步骤116中，对第三排气净化催化剂13进行通电，从而可以进行使第三排气净化催化剂13的温度上升的控制。特别是可以进行使第三排气净化催化剂13的上游侧的端部的温度上升的控制。其结果，可以在第三排气净化催化剂13中有效地净化NO_X。

本实施方式中的使第三排气净化催化剂13升温的升温装置以加热第三排气净化催化剂整体的方式形成，作为升温装置，不限于该方式，只要以使第三排气净化催化剂的上游侧的端部的温度上升的方式形成即可。

上述控制可以在不变更功能和作用的范围适当变更步骤的顺序。上述实施方式可以进行适当组合。在上述各个图中，对于相同或相等的部分标记相同符号。此外，上述的实施方式为例示，并不限定发明。另外，在实施方式中包含了权利要求所示的变更。

符号说明

2燃烧室

3燃料喷射阀

13排气净化催化剂

15烃供给阀

23、24温度传感器

30电子控制单元

50催化剂载体

51催化剂粒子

54催化剂载体

55、56催化剂粒子

57碱性层

58排气流通表面部分

61上游侧催化剂

62下游侧催化剂

63颗粒过滤器

Claims

1.一种内燃机的排气净化装置，

在内燃机排气通路内具备用于使排气中所含的NO_X与烃进行反应的排气净化催化剂，排气净化催化剂包含上游侧催化剂和下游侧催化剂，上游侧催化剂具有氧化能力，下游侧催化剂在排气流通表面上担载有贵金属的催化剂粒子且在催化剂粒子的周围形成有碱性的排气流通表面部分，

排气净化催化剂具有以下性质：在使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期进行振动时，将烃部分氧化，将NO_X活化而生成活性NO_X，部分氧化的烃与活性NO_X反应而生成还原性中间体，还原性中间体与活性NO_X反应，从而将排气中所含的NO_X还原；并且所述排气净化催化剂具有使烃浓度的振动周期比所述预先设定的范围长时排气中所含的NO_X的吸留量增大的性质，

其特征在于，

所述内燃机的排气净化装置形成为进行如下的控制：在内燃机运转时使流入排气净化催化剂的烃的浓度以所述预先设定的范围内的振幅以及所述预先设定的范围内的周期进行振动，将排气中所含的NO_X在排气净化催化剂中进行还原，

所述内燃机的排气净化装置还具备使上游侧催化剂的温度上升的升温装置，

基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度、或能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度来设定第一判定温度，

基于下游侧催化剂能够以预先设定的效率进行还原性中间体与活性NO_X的反应的温度来设定第二判定温度，

在上游侧催化剂的温度低于第一判定温度、并且下游侧催化剂的温度高于第二判定温度时，升温装置使上游侧催化剂的温度上升。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

上游侧催化剂由具有氧化功能的氧化催化剂构成，

第一判定温度是基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行烃的部分氧化的温度而设定的。

3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

上游侧催化剂具有担载于排气流通表面上的贵金属的催化剂粒子、和在催化剂粒子的周围形成的碱性的排气流通表面部分，

第一判定温度是基于上游侧催化剂能够以预先设定的效率进行还原性中间体的生成的温度而设定的。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

排气净化催化剂由上游侧催化剂与下游侧催化剂一体化而成的催化剂构成，

一体化的催化剂具有担载于排气流通表面上的贵金属的催化剂粒子、和在催化剂粒子周围形成的碱性的排气流通表面部分，

检测一体化的催化剂的上游侧的端部的温度作为上游侧催化剂的温度，检测一体化的催化剂的下游侧的端部的温度作为下游侧催化剂的温度。