CN103502590A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
在内燃机中，内燃机排气通路内配置有烃供给阀(16)、排气净化催化剂(13)、微粒过滤器(14)、和NO2还原催化剂(15)。在内燃机运转时，控制来自烃供给阀(16)的烃的喷射量，以使流入到排气净化催化剂(13)的烃的浓度变化的振幅为预先决定的范围内的振幅。当要将生成于微粒过滤器(14)的NO2还原成NO时，增大烃的喷射量，由此增大穿过排气净化催化剂(13)的烃的穿过量。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
公知有一种下述的内燃机，即：在内燃机排气通路内配置有NOx吸留催化剂，该NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比为稀空燃比时，吸留废气中含有的NOx，在流入的废气的空燃比变为浓空燃比时，释放出所吸留的NOx，在NOx吸留催化剂上游的内燃机排气通路内配置具有吸附功能的氧化催化剂，当要从NOx吸留催化剂释放出NOx时，向氧化催化剂上游的内燃机排气通路内供给烃，从而使流入到NOx吸留催化剂的废气的空燃比变为浓空燃比(例如参照专利文献1)。
在该内燃机中，要从NOx吸留催化剂释放出NOx时被供给的烃在氧化催化剂中变成气体状的烃，气体状的烃被送入到NOx吸留催化剂。其结果，从NOx吸留催化剂释放出的NOx被良好地还原。
专利文献1：日本专利第3969450号。
然而，如果NOx吸留催化剂成为高温，则存在NOx净化率降低这一问题。
本发明的目的在于，提供一种即使排气净化催化剂的温度变成高温，也能够得到高NOx净化率，并且能够抑制NOx中尤其成为问题的NO2的排出的内燃机的排气净化装置。
发明内容
根据本发明，提供了一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置有用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置有用于使废气中含有的NOx与重整后的烃发生反应的排气净化催化剂，在排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，并且在贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，排气净化催化剂具有如果使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动，则将废气中含有的NOx还原的性质，并且具有如果使烃浓度的振动周期比预先决定范围长，则废气中含有的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时排气净化装置控制来自烃供给阀的烃的喷射量，以使流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为上述预先决定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀的烃的喷射周期，以使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以上述预先决定的范围内的周期振动，在排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内配置有如果烃被供给时能够将废气中含有的NO2还原成NO的NO2还原催化剂，在要将废气中含有的NO2还原成NO时，排气净化装置使流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅增大来使穿过排气净化催化剂的烃的穿过量增大。
即使排气净化催化剂的温度变成高温，也能够得到高NOX净化率，且通过增大烃的穿过量能够抑制NO2的排出。
附图说明
图1是压缩点火式内燃机的整体图。
图2是对催化剂载体的表面部分进行图解表示的图。
图3是用于说明排气净化催化剂中的氧化反应的图。
图4是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。
图5是表示NOx净化率的图。
图6A以及6B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。
图7A以及7B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。
图8是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。
图9是表示NOx净化率的图。
图10是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的时间图。
图11是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的时间图。
图12是表示排气净化催化剂的氧化能力与要求最小空燃比X之间的关系的图。
图13是表示能够得到同一NOx净化率的、废气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH之间的关系的图。
图14是表示烃浓度的振幅ΔH与NOx净化率之间的关系的图。
图15是表示烃浓度的振动周期ΔT与NOx净化率之间的关系的图。
图16是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化等的图。
图17是表示排出NOx量NOXA的映射的图。
图18是表示燃料喷射时间的图。
图19是表示烃供给量WR的映射的图。
图20是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式与向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化等的图。
图21是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。
图22是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。
图23A～23C是表示烃的喷射时间等的图。
图24是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。
图25是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。
图26是表示烃的喷射时间与喷射周期之间的关系的图。
图27A～27C是表示应该增大烃的穿过量的区域等的图。
图28以及图29是用于进行NOx净化控制的流程图。
图30是表示另一实施例的图。
具体实施方式
图1表示了压缩点火式内燃机的整体图。
参照图1可知，1表示内燃机主体，2表示各个汽缸的燃烧室，3表示用于向各个燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4经由进气管道6与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，压缩机7a的入口经由进气量检测器8与空气净化器9连结。在进气管道6内配置有被步进马达驱动的节气门10，并且在进气管道6周围配置有用于对在进气管道6内流动的进气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置11内，进气被内燃机冷却水冷却。
另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口连结。排气涡轮7b的出口经由排气管12与排气净化催化剂13的入口连结，排气净化催化剂13的出口与用于对废气中含有的微粒进行捕集的微粒过滤器14的入口连结。此外，微粒过滤器14的出口与NO2还原催化剂15连结。该NO2还原催化剂15包括还原催化剂、氧化催化剂以及NOx选择还原催化剂中的任意一种。在图1所示的实施例中，该NO2还原催化剂15包括氧化催化剂。
在排气净化催化剂13上游的排气管12内，配置有用于供给烃的烃供给阀16，该烃包括被用作压缩点火式内燃机的燃料的轻油等燃料。在图1所示的实施例中，使用轻油作为从烃供给阀16供给的烃。另外，本发明也能够应用于在稀空燃比的基础上进行燃烧的火花点火式内燃机。该情况下，从烃供给阀16供给包括作为火花点火式内燃机的燃料而使用的汽油等燃料的烃。
另一方面，排气歧管5与进气歧管4经由废气再循环(下面称为EGR)通路17相互连结，在EGR通路17内配置有电子控制式EGR控制阀18。另外，在EGR通路17周围配置有用于对在EGR通路17内流动的EGR气体进行冷却的冷却装置19。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置19内，EGR气体被内燃机冷却水冷却。另一方面，各燃料喷射阀3经由燃料供给管20与共轨21连接，该共轨21经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵22与燃料箱23连结。被储藏在燃料箱23内的燃料被燃料泵22向共通导轨21内供给，被供给到共轨21内的燃料经由各燃料供给管20被向燃料喷射阀3供给。
电子控制单元30包括数字计算机，并具备由双向性总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机访问存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。在排气净化催化剂13的下游，安装有用于检测排气净化催化剂13的温度的温度传感器24。此外，在微粒过滤器14的下游，安装有用于检测微粒过滤器14的温度的温度传感器25，并对微粒过滤器14安装有用于检测微粒过滤器14前后的压差的压差传感器26。并且，在NO2还原催化剂15的下游，安装有用于检测NO2还原催化剂15的温度的温度传感器27。这些温度传感器24、25、27、压差传感器26以及进气量检测器8的输出信号经由各自对应的AD转换器37被输入至输入端口35。另外，加速器踏板40连接有产生与加速器踏板40的踏入量L成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37被向输入端口35输入。并且，输入端口35连接有曲轴转角传感器42，该曲轴转角传感器42每当曲轴旋转例如15°时就产生输出脉冲。另一方面，输出端口36经由对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节气门10的驱动用步进马达、烃供给阀16、EGR控制阀18以及燃料泵22连接。
图2对担载在排气净化催化剂13基体上的催化剂载体的表面部分进行了图解表示。该排气净化催化剂13如图2所示那样，例如在包括氧化铝的催化剂载体50上，担载有贵金属催化剂51、52，并且在该催化剂载体50上形成有碱性层53，该碱性层53包含从如钾K、钠Na、铯Cs那样的碱金属、如钡Ba、钙Ca那样的碱土类金属、如镧系元素那样的稀土类以及如银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir那样的能够对NOx提供电子的金属中选择的至少一种。由于废气沿着催化剂载体50上流动，所以可以说贵金属催化剂51、52被担载在排气净化催化剂13的废气流通表面上。另外，由于碱性层53的表面呈碱性，所以碱性层53的表面被称为碱性的废气流通表面部分54。
另一方面，在图2中，贵金属催化剂51包括铂Pt，贵金属催化剂52包括铑Rh。即，担载在催化剂载体50上的贵金属催化剂51、52由铂Pt以及铑Rh构成。此外，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上，除了铂Pt以及铑Rh之外，还可以担载钯Pd、或者可以取代铑Rh而担载钯Pd。即，担载在催化剂载体50上的贵金属催化剂51、52由铂Pt、铑Rh以及钯Pd中的至少一种和铂Pt构成。
如果从烃供给阀16向废气中喷射烃，则该烃在排气净化催化剂13中被重整。在本发明中，使用此时重整后的烃，在排气净化催化剂13中对NOx进行净化。图3对此时在排气净化催化剂13中进行的重整作用进行图解表示。如图3所示，从烃供给阀16喷射出的烃HC由于催化剂51而成为碳数少的自由基状的烃HC。
图4表示了从烃供给阀16供给烃的供给时刻与向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in的变化。其中，由于该空燃比(A/F)in的变化取决于流入到排气净化催化剂13的废气中的烃的浓度变化，所以也可以说图4所示的空燃比(A/F)in的变化表示了烃的浓度变化。但是，由于烃浓度越高，则空燃比(A/F)in越小，所以在图4中，空燃比(A/F)in越处于浓空燃比侧，则烃浓度越高。
图5针对排气净化催化剂13的各催化剂温度TC，表示了通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化，如图4所示那样，来使向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in发生变化时的、排气净化催化剂13所实现的NOx净化率。本发明的发明人经长期反复进行与NOx净化相关的研究，在该研究过程中获知：如果使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动，则如图5所示那样，即使在400℃以上的高温区域，也能够得到极高的NOx净化率。
并且获知：此时含有氮和烃的大量的还原性中间体被持续保持或者吸附在碱性层53的表面上，即排气净化催化剂13的碱性废气流通表面部分54上，该还原性中间体在获得高NOx净化率上起到核心的作用。接下来，参照图6A以及6B，对该情况进行说明。其中，这些图6A以及6B对排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分进行图解表示，在这些图6A以及6B中，表示了推测在流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动时产生的反应。
图6A表示了流入到排气净化催化剂13的烃的浓度低的时候，图6B表示了从烃供给阀16供给烃从而流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变高的时候。
另外，由于从图4可知，流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬以外，均被维持为稀空燃比，所以流入到排气净化催化剂13的废气通常处于氧过剩的状态。因此，废气中含有的NO如图6A所示那样，在铂51上被氧化成为NO2，接下来该NO2被进一步氧化成为NO3。此外，NO2的一部分成为NO2 -。该情况下，NO3的生成量远远多于NO2 -的生成量。因此在铂51上生成了大量的NO3和少量的NO2 -。由于这些NO3和NO2 -活性强，所以下面将这些NO3和NO2 -称为活性NOx *。
另一方面，如果从烃供给阀16供给烃，则如图3所示那样，该烃在排气净化催化剂13内被重整，成为自由基。其结果，如图6B所示那样，活性NOx *周围的烃浓度变高。如果在活性NOx *生成后，活性NOx *周围的氧浓度高的状态持续一定时间以上，则活性NOx *被氧化，并以硝酸离子NO3 -的形式被吸收到碱性层53内。然而，如果在该一定时间经过之前，活性NOx *周围的烃浓度变高，则如图6B所示那样，活性NOx *在铂51上与自由基状的烃HC反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体被附着或者吸附在碱性层53的表面上。
其中，此时可以认为最初生成的还原性中间体是硝基化合物R-NO2。如果生成该硝基化合物R-NO2，则该硝基化合物R-NO2生成腈化合物R-CN，但由于该腈化合物R-CN在该状态下仅能存续瞬间，所以会立即变成异氰酸盐化合物R-NCO。当该异氰酸盐化合物R-NCO发生水解时，则会生成胺化合物R-NH2。但是，在该情况下，认为被水解的是异氰酸盐化合物R-NCO的一部分。因此，可以认为如图6B所示那样被保持或者吸附在碱性层53表面上的还原性中间体的大部分为异氰酸盐化合物R-NCO以及胺化合物R-NH2。
另一方面，如果如图6B所示那样烃HC包围生成的还原性中间体的周围，则还原性中间体被烃HC阻止而不再进行反应。该情况下，流入到排气净化催化剂13的烃的浓度降低，由此氧浓度变高，则还原性中间体周围的烃会被氧化。其结果，如图6A所示那样，还原性中间体与活性NOx *反应。此时，活性NOx *与还原性中间体R-NCO、R-NH2反应，生成N2、CO2、H2O，进而NOx被净化。
这样，在排气净化催化剂13中，通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变高，来生成还原性中间体，然后通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度降低来提高氧浓度，使得活性NOx *与还原性中间体发生反应，从而NOx被净化。即，为了利用排气净化催化剂13对NOx进行净化，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度周期地变化。
当然，该情况下，为了生成还原性中间体，需要将烃的浓度提高到足够高的浓度，为了使生成的还原性中间体与活性NOx *发生反应，需要使烃的浓度降低到足够低的浓度。即，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅振动。其中，该情况下，必须在碱性层53上、即碱性废气流通表面部分54上保持足够量的还原性中间体R-NCO、R-NH2，直到所生成的还原性中间体与活性NOx *发生反应为止，因此设置了碱性的废气流通表面部分54。
另一方面，若延长烃的供给周期，则在烃被供给后到下一次烃被供给的期间，氧浓度高的期间变长，因此活性NOx *不生成还原性中间体而以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。为了避免该情况的发生，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动。
因此，在本发明的实施例中，为了使废气中含有的NOx与重整后的烃发生反应，从而生成包含氮及烃的还原性中间体R-NCO、R-NH2，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52，为了将所生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2保持在排气净化催化剂13内，在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，NOx由于被保持在碱性的废气流通表面部分54上的还原性中间体R-NCO、R-NH2的还原作用而被还原，烃浓度的振动周期是持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH2所需的振动周期。顺便说明，在图4所示的例子中，喷射间隔为3秒。
如果使烃浓度的振动周期、即烃HC的供给周期比上述预先决定的范围内的周期长，则还原性中间体R-NCO、R-NH2从碱性层53的表面上消失，此时在铂Pt53上生成的活性NOx *如图7A所示那样，以硝酸离子NO3 -的形式扩散到碱性层53内，成为硝酸盐。即，此时废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。
另一方面，图7B表示了在NOx如此地以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，流入到排气净化催化剂13内的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的情况。该情况下，由于废气中的氧浓度降低，所以反应向反方向(NO3 -→NO2)进行，进而被吸收到碱性层53内的硝酸盐依次成为硝酸离子NO3 -，如图7B所示那样以NO2的形式从碱性层53释放出。接下来，释放出的NO2被废气中含有的烃HC以及CO被还原。
图8表示了在碱性层53的NOx吸收能力刚刚饱和之前，使流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时为浓空燃比的情况。其中，在图8所示的例子中，该浓空燃比控制的时间间隔在1分钟以上。该情况下，在废气的空燃比(A/F)in为稀空燃比时被吸收到碱性层53内的NOx，在废气的空燃比(A/F)in暂时为浓空燃比时，从碱性层53一气释放出并被还原。因此该情况下，碱性层53起到用于暂时吸收NOx的吸收剂的作用。
此外，此时还存在碱性层53暂时吸附NOx的情况，因此如果使用吸留这一用语作为包含吸收以及吸附这两者的用语，则此时碱性层53起到用于暂时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。即，该情况下，如果将向内燃机进气通路、燃烧室2以及排气净化催化剂13上游的排气通路内供给的空气与燃料(烃)的比称为废气的空燃比，则排气净化催化剂13在废气的空燃比为稀空燃比时吸留NOx，如果废气中的氧浓度降低，则作为释放所吸留的NOx的NOx吸留催化剂而发挥功能。
图9表示了将排气净化催化剂13如此地作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化率。其中，图9的横轴表示了排气净化催化剂13的催化剂温度TC。在使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况下，如图9所示，当催化剂温度TC从300℃到400℃时，可获得极高的NOx净化率，而当催化剂温度TC成为400℃以上的高温时，则NOx净化率降低。
这样当催化剂温度TC成为400℃以上时NOx净化率降低，其原因在于，当催化剂温度TC成为400℃以上时，硝酸盐热分解，并以NO2的形式从排气净化催化剂13释放出。即，只要以硝酸盐的形式吸留NOx，则在催化剂温度TC变高时，便难以得到高NOx净化率。但是，在从图4～图6A、6B所示的新的NOx净化方法中，从图6A、6B可以看出，不生成硝酸盐或者即使生成也极其微量，进而如图5所示，即使催化剂温度TC高，也能够获得高NOx净化率。
因此，在本发明中，将用于供给烃的烃供给阀16配置在内燃机排气通路内，在烃供给阀16下游的内燃机排气通路内配置用于使废气中含有的NOx与重整后的烃发生反应的排气净化催化剂13，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52，并且在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有如果使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动，则将废气中含有的NOx还原的性质，并且具有如果使烃浓度的振动周期比该预先决定范围长，则废气中含有的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时，使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动，由此在排气净化催化剂13中使废气中含有的NOx还原。
即，可以说图4～图6A、6B所示的NOx净化方法是在使用了形成有担载贵金属催化剂且能够吸收NOx的碱性层的排气净化催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐地对NOx进行净化的新的NOx净化方法。实际上，在使用了该新的NOx净化方法的情况下，与使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况相比，从碱性层53检测出的硝酸盐极其微量。另外，下面将该新的NOx净化方法称为第1NOx净化方法。
接下来，参照图10～图15，对该第1NOx净化方法稍微详细的说明。
图10放大表示图4所示的空燃比(A/F)in的变化。其中，如前述那样，向该排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in的变化同时表示了流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化。另外，在图10中，ΔH表示流入到排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，ΔT表示了流入到排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。
并且，在图10中，(A/F)b表示了对用于产生内燃机输出的燃烧气体的空燃比进行表示的基本(base)空燃比。换言之，该基本空燃比(A/F)b表示停止了供给烃时，流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比。另一方面，在图10中，X表示为了使生成的活性NOx *不以硝酸盐的形式被吸留到碱性层53内而生成还原性中间体所使用的空燃比(A/F)in的上限，为了使活性NOx *与重整后的烃发生反应来生成还原性中间体，需要使空燃比(A/F)in比该空燃比的上限X低。
如果以其他方法表述，图10的X表示使活性NOx *与重整后的烃发生反应来生成还原性中间体所需要的烃的浓度的下限，为了生成还原性中间体，需要使烃的浓度高于该下限X。该情况下，是否生成还原性中间体，取决于活性NOx *周围的氧浓度与烃浓度的比率，即取决于空燃比(A/F)in，下面将生成还原性中间体所需的上述空燃比的上限X称为要求最小空燃比。
在图10所示的例子中，要求最小空燃比X为浓空燃比，因此，该情况下，为了生成还原性中间体，空燃比(A/F)in瞬时为要求最小空燃比X以下，即为浓空燃比。与此相对，在图11所示的例子中，要求最小空燃比X为稀空燃比。该情况下，通过使空燃比(A/F)in维持为稀空燃比，并使空燃比(A/F)in周期性地降低，可生成还原性中间体。
该情况下，要求最小空燃比X为浓空燃比还是稀空燃比取决于排气净化催化剂13的氧化能力。该情况下，对排气净化催化剂13而言，例如如果使贵金属51的担载量增大，则氧化能力变强，如果使酸性增强则氧化能力变强。因此，排气净化催化剂13的氧化能力根据贵金属51的担载量、酸性强度的不同而发生变化。
另外，在使用了氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示那样，若将空燃比(A/F)in维持为稀空燃比并使空燃比(A/F)in周期性地降低，则在空燃比(A/F)in降低时导致烃被完全氧化，其结果无法生成还原性中间体。与此相对，在使用了氧化能力强的排气净化催化剂13情况下，如果如图10所示那样，使空燃比(A/F)in周期地变为浓空燃比，则在空燃比(A/F)in为浓空燃比时，一部分烃不被完全氧化而被部分氧化，即烃被重整，进而生成还原性中间体。因此，在使用了氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，需更使要求最小空燃比X为浓空燃比。
另一方面，在使用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，若如图11所示那样，使空燃比(A/F)in维持稀空燃比并使空燃比(A/F)in周期性地降低，则一部分烃不被完全氧化而被部分氧化，即，烃被重整，进而生成还原性中间体。与此相对，在使用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，若如图10所示那样使空燃比(A/F)in周期性地为浓空燃比，则大量的烃不被氧化而只是从排气净化催化剂13排出，这样导致白白消耗掉的烃的量增大。因此，在使用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，需要使要求最小空燃比X为稀空燃比。
即，可以明确，需要如图12所示那样排气净化催化剂13的氧化能力越强则越降低要求最小空燃比X。这样，要求最小空燃比X根据排气净化催化剂13的氧化能力的不同而变为稀空燃比或者变为浓空燃比，下面以要求最小空燃比X为浓空燃比的情况为例，对流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅、流入到排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期进行说明。
另外，若基本空燃比(A/F)b变大，即烃被供给前的废气中的氧浓度变高，则使空燃比(A/F)in成为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大，随之相伴，无助于还原性中间体的生成的剩余的烃量也增大。该情况下，为了对NOx良好地进行净化，如前述那样，需要使该剩余的烃氧化，因此为了对NOx良好地进行净化，剩余的烃量越多越需要大量的氧。
该情况下，若提高废气中的氧浓度，就可以增大氧量。因此，为了对NOx良好地进行净化，需要在被供给烃之前的废气中的氧浓度高时，提高烃供给后的废气中的氧浓度。即，烃被供给前的废气中的氧浓度越高，越需要增大烃浓度的振幅。
图13表示了能够得到同一NOx净化率时的、被供给烃之前的废气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH的关系。从图13可以看出，为了得到同一NOx净化率，被供给烃之前的废气中的氧浓度越高，则越需要使烃浓度的振幅ΔH增大。即，为了得到同一NOx净化率，基本(base)空燃比(A/F)b越高则越需要使烃浓度的振幅ΔT增大。换言之，为了对NOx进行良好地净化，基本空燃比(A/F)b越低则能够使烃浓度的振幅ΔT越减少。
此外，基本空燃比(A/F)b最低的时候为加速运转时，此时若烃浓度的振幅ΔH为200ppm左右，就能够对NOx进行良好地净化。基本空燃比(A/F)b通常比加速运转时大，因此如图14所示那样，若烃浓度的振幅ΔH为200ppm以上，就能够得到良好的NOx净化率。
另一方面，可知在基本空燃比(A/F)b最高时，若使烃浓度的振幅ΔH为10000ppm左右，则能够得到良好的NOx净化率。因此，在本发明中，烃浓度的振幅的预先决定的范围为200ppm至10000ppm。
另外，如果烃浓度的振动周期ΔT变长，则在被供给烃之后，下一次被提供烃的期间，活性NOx *周围的氧浓度变高。该情况下，若烃浓度的振动周期ΔT比5秒程度长，则活性NOx *开始以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内，因此，如图15所示，若烃浓度的振动周期ΔT比5秒程度长，则NOx净化率降低。因此，需要使烃浓度的振动周期ΔT为5秒以下。
另一方面，若烃浓度的振动周期ΔT为大致0.3秒以下，则被供给的烃在排气净化催化剂13的废气流通表面上开始堆积，因此，如图15所示那样，若烃浓度的振动周期ΔT为大致0.3秒以下，则NOx净化率降低。因此，在本发明中，烃浓度的振动周期在0.3秒至5秒之间。
接下来，参照图16～图19，对使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法具体地进行说明。下面，将这样地使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法称为第2NOx净化方法。
在该第2NOx净化方法中，如图16所示那样，在吸留在碱性层53中的吸留NOx量∑NOX超过预先决定的允许量MAX时，流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时成为浓空燃比。若废气的空燃比(A/F)in成为浓空燃比，则当废气的空燃比(A/F)in为稀空燃比时吸留在碱性层53内的NOx从碱性层53被一气释放出并被还原。由此NOx被净化。
吸留NOx量∑NOX例如根据从内燃机排出的NOx量计算。在基于本发明的实施例中，从内燃机每单位时间被排出的排出NOx量NOXA作为喷射量Q以及内燃机转速N的函数，以如图17所示的映射形式被预先存储在ROM32内，根据该排出NOx量NOXA来计算吸留NOx量∑NOX。该情况下，如前述那样，废气的空燃比(A/F)in成为浓空燃比的周期通常在1分钟以上。
在该第2NOx净化方法中，如图18所示那样，除了从燃料喷射阀3向燃烧室2内喷射燃烧用燃料Q以外，还喷射追加的燃料WR，从而使流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in成为浓空燃比。另外，图18的横轴表示曲轴转角。该追加的燃料WR在燃烧但未成为内燃机输出来表现的时间、即压缩上死点后ATDC90°的稍前时间被喷射。该燃料量WR作为喷射量Q以及内燃机转速N的函数，以如图19所示的映射的形式被预先存储在ROM32内。当然，该情况下，还能够通过使从烃供给阀16供给的烃的供给量增大来使废气的空燃比(A/F)in为浓空燃比。
另外，再次返回对第1NOx净化方法的说明，为了使用第1NOx净化方法对NOx进行良好地净化，如前述那样，需要对烃浓度的振幅ΔH以及振动周期ΔT进行恰当的控制。即，为了使用第1NOx净化方法来对NOx进行良好地净化，需要控制烃浓度的振幅ΔH，使得向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in成为要求最小空燃比X以下，并需要将烃的振动周期ΔT控制在0.3秒至5秒之间。
该情况下，在本发明中，烃浓度的振幅ΔH通过对从烃供给阀16供给的烃的喷射量进行控制而被控制，烃浓度的振动周期ΔT通过对从烃供给阀16供给的烃的喷射周期进行控制而被控制。其中，该情况下，从烃供给阀16供给的烃的喷射量通过对从烃供给阀16供给的烃的喷射时间或喷射压力中的至少一方进行控制而被控制。
另外，在利用第1NOx净化方法进行NOx的净化作用时，最需要的是无论在何种运转状态下都能够获得高NOx净化率，使得被供给的烃不穿过排气净化催化剂13。针对这一点进行反复研究，结果明确了在排气净化催化剂13中被完全氧化的烃的量与被部分氧化的烃的量左右着NOx净化率和烃的穿过量。接下来，参照图20对该情况进行说明。
在图20中，表示了从烃供给阀16，在同一喷射压力的基础上以不同的喷射时间喷射的烃的三种模式A、B、C。该情况下，对于喷射时间而言，喷射模式A最短，喷射模式C最长。而且，在图20中，表示了根据喷射模式A、B、C进行了喷射后，流入到排气净化催化剂13的废气中的烃的时间性的变化。并且，在图20中，表示了基于各个喷射模式A、B、C的喷射被进行时的NOx净化率和排气净化催化剂13的烃的穿过量。
当流入到排气净化催化剂13的废气中的烃浓度、即每单位废气量的烃量减少时，该烃在排气净化催化剂13中被完全氧化。另一方面，如果废气中的烃浓度、即每单位废气量的烃量增大，则无法在排气净化催化剂13中完全氧化全部的烃。此时，一部分烃被部分氧化。这样对于废气中的烃浓芳存在全部的烃在排气净化催化剂13中被完全氧化的界限，该界限在图20中以XA表示。
即，在图20中，当烃浓度比界限XA低时，全部的烃被完全氧化，因此，在图20中比界限XA靠下方的阴影区域RA中，全部的烃被完全氧化。该情况下，阴影区域RA的面积表示烃量，因此与阴影区域RA相当的量的烃被完全氧化。此外，以下将该界限XA称为完全氧化界限。
另一方面，在图20中比完全氧化界限XA靠上方的区域RB中，在排气净化催化剂13中进行烃的部分氧化作用。该情况下，在图20中阴影区域RB表示被部分氧化的烃量。由于从该被部分氧化的烃生成还原性中间体，所以利用该被部分氧化的烃来进行基于第1NOx净化方法的NOx的净化作用。另外，实际上，该被部分氧化的烃的一部分在还原性中间体的生成中未被使用而被氧化，由被部分氧化的剩余的烃来生成还原性中间体。
另一方面，若使流入到排气净化催化剂13的废气中的烃浓度、即每单位废气量的烃进一步增大，则一部分烃在排气净化催化剂13中非但未被完全氧化，甚至未被部分氧化，该情况下，未被部分氧化的一部分烃穿过排气净化催化剂13。产生该烃的穿过的烃的界限在图20中以XB表示，以下将该界限XB称为穿过界限。在图20中，比该穿过界限XB靠上方的阴影区域RC表示烃的穿过量。
为了使用第1NOx净化方法对废气中含有的NOx进行净化，需要相对废气中含有的NOx量有足够量的烃被部分氧化，在被部分氧化的烃RB不充足的情况下，NOx净化率降低。图20中的喷射模式A表示了这样被部分氧化的烃量RB不充足的情况，该情况下，如图20所述那样，NOx净化率降低。
另一方面，在图20中，表示了为了增大被部分氧化的烃量RB，而使喷射模式B比喷射模式A喷射时间长的情况。若喷射时间变长，则被部分氧化的烃量RB增大，因此如图20所示那样，NOx净化率变高。其中，图20表示了即使在喷射模式B下，被部分氧化的烃量RB也若干不足的情况。
在图20中，表示了为了进一步增大被部分氧化的烃量RB，而使喷射模式C比喷射模式B喷射时间进一步变长的情况。该情况下，如图20所示那样，NOx净化率提高。但是，该情况下，由于烃浓度超过穿过界限XB，因此产生了烃穿过。
在进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时，通常需要不发生烃的穿过。因此，在本发明中，当进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时，通常使用在图20所示的例子中烃浓度的峰值为穿过界限XB的喷射模式B。当然，在如喷射模式A所示那样即使烃浓度的峰值未达到穿过界限XB，也获得足够高的NOx净化率的情况下，可以使用喷射模式A。即，在本发明中，当进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时，通常可使用喷射模式A或喷射模式B中的任意一个。
若排气净化催化剂13的温度上升，则在排气净化催化剂13中每单位时间被氧化的烃量增大，即对烃的氧化速度增大，其结果若排气净化催化剂13的温度上升，则完全氧化界限XA上升。另一方面，若排气净化催化剂13的温度上升，则由于在温度上升之前穿过的烃被部分氧化，所以穿过界限XB也上升。即，若排气净化催化剂13的温度上升，则完全氧化界限XA与穿过界限XB都上升。因此，在利用第1NOx净化方法进行NOx净化时，需要考虑该情况来进行烃的喷射控制。
图21以及图22表示了考虑该情况来进行烃的喷射控制时的一个例子。其中，图21所示的例子表示了通过在将喷射压力维持一定的状态下对喷射时间进行控制，来对烃的喷射量进行控制的情况，图22所示的例子表示了通过对喷射压力以及喷射时间这两方进行控制，来对烃的喷射量进行控制的情况。
此外，在图21以及图22中，A1表示内燃机转速以及负载较低时的喷射模式，A3表示内燃机转速以及负载较高时的喷射模式，A2表示内燃机转速以及负载分别在以A1表示的情况与以A3表示的情况的中间情况下的喷射模式。即，随着内燃机转速以及负载变高，使喷射模式从A1向A3变化。
内燃机转速以及负载越高，则排气净化催化剂13的温度越高，因此燃机转速以及负载越高，完全氧化界限XA以及穿过界限XB也越高。另一方面，转速以及负载越高，则来自内燃机的每单位时间的排出NOx量越大，因此，燃机转速以及负载越高，则越需要增大被部分氧化的烃量RB。该情况下，为了使被部分氧化的烃量RB增大，需要使烃的喷射量增大。因此，为了能够生成NOx的净化所需要量的被部分氧化的烃，在如图21所示的例子中，随着内燃机转速以及负载变高，使喷射时间延长，由此来使喷射量增加，在图22所示的例子中，随着内燃机转速以及负载变高，通过将喷射压力与喷射时间都延长来使喷射量增加。
这样能够通过仅对喷射时间进行控制，或对喷射压力与喷射时间这两方进行控制，来控制喷射量，下面以通过仅对喷射时间进行控制，来控制喷射量的情况为例，对本发明进行说明。
图23表示了在通过这样仅对喷射时间进行控制，来控制喷射量的情况下，能够生成NOx的净化所需要量的被部分氧化的烃的等喷射时间线。从图23A可知：对于烃的喷射时间而言，向燃烧室2内的燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越增大则烃的喷射时间越长，内燃机转速N越高则烃的喷射时间越长。该喷射时间WT作为燃料喷射量Q以及内燃机转速N的函数，被以如图23B所示那样的映射形式预先存储在ROM32内。此外，最佳的烃浓度的振动周期ΔT、即烃的喷射周期ΔT也同样为喷射量Q以及内燃机转速N的函数，被以图23C所示那样的映射形式预先存储在ROM32内。
在内燃机运转时，若从烃供给阀16以图23B所示的喷射时间WTij以及图23C所示的喷射周期ΔTij喷射烃，则能够进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。图24表示了这样进行基于第1NOx净化方法的良好的NOx净化作用时的烃的喷射模式与烃浓度变化。此时，在图24中区域RA所示的量的烃被完全氧化，此时，由于该烃的氧化反应热，排气净化催化剂13被维持在活化的状态。
另外，在这样进行基于第1NOx净化方法的良好的NOx净化作用时，不能净化的NO为少量，但是会从排气净化催化剂13被排出。该情况下，在图1所示的实施例中，在排气净化催化剂13的下游配置有微粒过滤器14，因此从排气净化催化剂13排出的NO流入到微粒过滤器14内。另一方面，在微粒过滤器14上担载有铂Pt那样的贵金属催化剂，由此微粒过滤器14具有氧化功能。其结果，流入到微粒过滤器14的NO在微粒过滤器14内被转换为NO2，由此从微粒过滤器14流出NO2。接下来，该NO2流入到NO2选择催化剂15。
另外，从大气污染的角度来看，NOx中尤其NO2会成为问题，因此，必须尽量抑制NO2被排出到大气中。但是，若在该NO2的周围存在烃，则在氧化催化剂、还原催化剂等催化剂上容易使该NO2还原成NO(2HC+5NO2→2CO2+5NO+H2O)。即，如果在该NO2的周围存在烃，则在NO2还原催化剂15上容易使该NO2还原成NO。
另一方面，如前述那样，在进行这样基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时，通常如从图24可知那样，烃的喷射量被控制成使烃不穿过排气净化催化剂13。因此，在本发明中，要将废气中含有的NO2还原成NO时，如图25所示那样，使烃的浓度变化的振幅增大来使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量RC增大，利用穿过的烃在NO2还原催化剂15上将NO2还原成NO。
即，如果进行一般性的表现，则在本发明中，将NO2还原催化剂15配置在排气净化催化剂13下游的内燃机排气通路内，其中，若被供给烃则该NO2还原催化剂15能够将废气中含有的NO2还原成NO，在要将废气中含有的NO2还原成NO时，通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅增大，来使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量RC增大。
该情况下，在本发明的实施方式中，在图25中，如WTK所示那样，与进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时的喷射时间TW(图24)相比，喷射时间变长，由此使喷射量增大，从而使烃的穿过量RC增大。
这样，若增大喷射量，则通过与图24比较可知：被部分氧化的烃量RB也增大，从而生成足够量的还原性中间体。因此，此时能够进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。
另外，若喷射量增大，则在排气净化催化剂13中被完全氧化的烃量RA增大，因此氧化反应热增大，其结果，排气净化催化剂13的温度上升。然而此时排气净化催化剂13自身不需要特别地升温，排气净化催化剂13的温度只要维持为此时的温度即可。该情况下，为了将排气净化催化剂13的温度维持不变，需要使每单位时间被完全氧化的烃量维持一定。
每单位时间被完全氧化的烃量可以用下述值来表示，即以每次喷射的被完全氧化的烃量RA除以喷射周期ΔTK而得到的喷射值(RA/ΔTK)来表示。该情况下，由于每次喷射的被完全氧化的烃量RA与喷射量成比例，喷射量与喷射时间WTK成比例，所以每单位时间被完全氧化的烃量可以用下述值来代表，即以喷射时间WTK除以喷射周期ΔTK而得到的喷射值(WTK/ΔTK)来代表。因此，为了将排气净化催化剂13的温度维持不变，只要使该值(WTK/ΔTK)与图24所示的情况下的(WT/ΔT)相等即可。
当(WTK/ΔTK)＝(WT/ΔT)时的关系如图26所示。从图26可知：为了将排气净化催化剂13的温度维持不变，需要在喷射时间从WT增大为WTK时，将喷射周期从ΔT增大为ΔTK。即，在本发明的实施例中，当要使废气中含有的NO2还原成NO时，通过增大来自烃供给阀15的烃的喷射量，来使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅增大，此时，随着烃的喷射量增大，烃的喷射周期延长。
另外，在图1所示的实施例中，在排气净化催化剂13与NO2还原催化剂15之间的内燃机排气通路内，配置有微粒过滤器14，如前述那样，该微粒过滤器14具有生成NO的能力。因此，在该实施例中，当要将生成于微粒过滤器14的NO2还原为NO时，使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量增大。
该情况下，具体而言，在图1所示的实施例中，当微粒过滤器14上的NO2生成量超过预先决定的允许量时，为了将生成于微粒过滤器14的NO2还原为NO，使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量增大。参照图27～27C，对该情况进行说明。
图27A示出了表示排出NO2量对来自微粒过滤器14的全部排出NOx量的排出NO2比率(NO2/NOx)与微粒过滤器14的温度TC2之间的关系。微粒过滤器14上的NO氧化反应(NO+1/2O2→NO2)的氧化速度随着微粒过滤器14变为高温而增大，但是该氧化反应在400℃左右达到平衡，若微粒过滤器14的温度TC2超过400℃，则这次氧化速度降低。因此，如图27A所示那样，在微粒过滤器14的温度TC2为400℃左右时，来自微粒过滤器14的排出NO2量为峰值。
另一方面，图27B表示了排出NO2比率(NO2/NOx)、与微粒过滤器14上的微粒堆积量G的关系，其中，该排出NO2比率(NO2/NOx)表示排出NO2量相对于来自微粒过滤器14的全部排出NOx量的值。在微粒过滤器14上，由于微粒、即碳C作为还原剂作用于NO2(C+2NO2→CO2+2NO)，因此如图27B所示那样，微粒堆积量G越增大，则排出NO2量越少。
从图27A以及27B可知：微粒过滤器14上的NO2的生成量成为微粒过滤器14上的微粒堆积量G与微粒过滤器14的温度TC2的函数。图27C的阴影表示微粒过滤器14上的NO2的生成量超过预先决定的允许量的区域，该区域是由微粒堆积量G与微粒过滤器14的温度TC2决定的。在本发明的实施例中，微粒堆积量G与微粒过滤器14的温度TC2在该区域内时，为了将NO2还原成NO而使烃的供给量增大。因此，在本发明的实施例中，该区域被称为增量区域。
即，在本发明的实施例中，若换成其他的说法则是：预先存储有微粒过滤器14上的NO2的生成量超过预先决定允许量时的微粒堆积量G与微粒过滤器14的温度TC2的关系，当根据微粒堆积量G与微粒过滤器14的温度TC2并基于该存储的关系，判断为微粒过滤器14上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量时，为了将生成于微粒过滤器14的NO2还原为NO，使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量增大。
另外，即使微粒过滤器14上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量，若在NO2还原催化剂15未活化时使烃的穿过量增大，则烃也直接被释放到大气中。因此，在本发明的实施例中，即使微粒过滤器14上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量，若在NO2还原催化剂15未活化时，则禁止使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量增大的作用。
图28以及图29表示了NOx净化控制程序。该程序基于每固定时间的插入而被执行。
参照图28，首先，在步骤60中，根据温度传感器24的输出信号，判断排气净化催化剂13的温度TC1是否超过活化温度TC1Z。在TC1≥TC1Z时，即在排气净化催化剂13活化时，进入步骤61，并根据图23B所示的映射，计算运转状态所对应的喷射时间WT。接下来，在步骤62中，根据图23C所示的映射，计算运转状态所对应的喷射周期ΔT。
接下来，在步骤63中，判断是否设置了表示要增大烃的穿过量的增大标志。在未设置增大标志时，进入步骤64，并根据压差传感器26的输出信号，来计算微粒堆积量G。接下来，在步骤65中，读入由温度传感器25检测出的微粒过滤器14的温度TC2。
接下来，在步骤66中，判断是否是为图27中用阴影表示的增量区域。在为非增量区域时，跳到步骤69，使用在步骤61中计算出的喷射时间WT以及步骤62中计算出的喷射周期ΔT，来进行烃的供给处理。此时，执行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。接着结束处理周期。
与此相对，在步骤66中若被判断为是增量区域，则进入步骤67，并根据温度传感器27的输出信号，判断NO2还原催化剂15的温度TC3是否是比活化温度TC3Z高。当NO2还原催化剂15的温度TC3比活化温度TC3Z高时，即NO2还原催化剂15活化时，进入步骤68，设置增量标志。与此相对，在步骤67中，在被判断为NO2还原催化剂15的温度TC3比活化温度TC3Z低时，即NO2还原催化剂15未活化时，不设置增量标志，并跳到步骤69。
若增量标志被设置，则从步骤63进入步骤70，并开始烃的穿过量的增大作用。即，首先在最初的步骤70中，计算烃的增量系数KW。在该增量系数KW为比1.0大的值，与内燃机的运转状态对应地被预先存储。接下来，在步骤71中，通过对在步骤61中计算出的喷射时间WT，乘以该增量系数KW，来计算增量时的烃的喷射时间WTK(＝KW·WT)。接下来，在步骤72中，根据下式计算增量时的烃的喷射周期ΔTK。
ΔTK←(WTK/WT)·ΔT
从上式可知：增量时的喷射时间WTK越大，则增量时的喷射周期ΔTK越长。接下来，在步骤73中，使用在步骤71中计算出的喷射时间WTK以及在步骤72中计算出的喷射周期ΔTK，进行烃的供给处理。此时，执行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用，并且进行将NO2还原成NO的还原处理。
接着，在步骤74中，判断是否为在图27C中用阴影表示的增量区域。在被判断为增量区域时，进入步骤75，并根据温度传感器27的输出信号，判断NO2还原催化剂15的温度TC3是否比活化温度TC3Z高。当NO2还原催化剂15的温度TC3比活化温度TC3Z高时，即，当NO2还原催化剂15活化时，结束处理周期。
与此相对，在步骤74中被判断为非增量区域时，或者在步骤75中被判断为NO2还原催化剂15的温度TC3比活化温度TC3Z低时，进入步骤76，并设置增量标志。若增量标志被设置，则停止增量作用。
另一方面，当在步骤60中被判断为TC1＜TC1Z时，判断为应采用第2NOx净化方法，并进入步骤80。在步骤80，根据图17所示的映射计算每单位时间的排出NOx量NOXA。接下来，在步骤81中，通过对∑NOX加上排出NOx量NOXA，来计算吸留NOx量NOXA。接下来，在步骤82中，判断吸留NOx量NOXA是否超过允许值MAX。若∑NOX＞MAX。则进入步骤83，并根据图19所示的映射，计算追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。接下来，在步骤84中将∑NOX清零。
在图30中，表示另一实施例。在该实施例中，表示了使用NOx选择还原催化剂来作为NO2还原催化剂15的情况。该情况下，如图30所示那样，在NO2还原催化剂15的上游配置有尿素水供给阀28，从尿素水供给阀28向废气中供给尿素水。废气中含有的NOx由于从尿素水生成的氨而在NOx选择还原催化剂中被还原。
即使在该实施例中，在要将废气中含有的NO2还原为NO时，也需要通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅增大，来使穿过排气净化催化剂13的烃的穿过量增大。该NOx选择还原催化剂15具有吸附烃的功能，因此在实施例中，穿过排气净化催化剂13的烃暂时被吸附于NOx选择还原催化剂15。在废气中含有的NO2由于吸附于NOx选择还原催化剂15的烃而被还原成NO。
另外，作为其它的实施例，可以在排气净化催化剂13上游的内燃机通路内，配置用于使烃重整的氧化催化剂。
附图标记说明：
4…进气歧管；5…排气歧管；7…排气涡轮增压器；12…排气管；13…排气净化催化剂；14…微粒过滤器；15…NO2还原催化剂；16…烃供给阀。
Claims (11)
1.一种内燃机的排气净化装置，其中，
在内燃机排气通路内配置有用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置有用于使废气中含有的NOx与重整后的烃发生反应的排气净化催化剂，在该排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，并且在该贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，该排气净化催化剂具有如果使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅以及预先决定的范围内的周期振动，则将废气中含有的NOx还原的性质，并且具有如果使该烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长，则废气中含有的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时该排气净化装置控制来自烃供给阀的烃的喷射量，以使流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为该预先决定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀的烃的喷射周期，以使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动，在排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内配置有如果烃被供给则能够将废气中含有的NO2还原成NO的NO2还原催化剂，在要将废气中含有的NO2还原成NO时，该排气净化装置使流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅增大来使穿过排气净化催化剂的烃的穿过量增大。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在该排气净化催化剂与该NO2还原催化剂之间的内燃机排气通路内，配置有微粒过滤器，该微粒过滤器具有生成NO2的能力，当要将生成于微粒过滤器的NO2还原成NO时，穿过排气净化催化剂的烃的穿过量被增大。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
当微粒过滤器上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量时，为了将生成于微粒过滤器的NO2还原成NO，穿过排气净化催化剂的烃的穿过量被增大。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其中，
微粒过滤器上的NO2的生成量是微粒过滤器上的微粒堆积量与微粒过滤器温度的函数，在微粒过滤器上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量时的微粒堆积量与微粒过滤器温度的关系被预先存储，当根据微粒堆积量与微粒过滤器温度并基于该被存储的关系，判断出微粒过滤器上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量时，为了将生成于微粒过滤器的NO2还原成NO，穿过排气净化催化剂的烃的穿过量被增大。
5.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其中，
即使微粒过滤器上的NO2的生成量超过了预先决定的允许量，在该NO2还原催化剂未活化时，穿过排气净化催化剂的烃的穿过量的增大作用也被禁止。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
该NO2还原催化剂包括还原催化剂、氧化催化剂以及NOx选择还原催化剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在要将废气中含有的NO2还原成NO时，通过增大来自烃供给阀的烃的喷射量，使得流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅被增大，此时随着烃的喷射量增大，烃的喷射周期变长。
8.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在所述排气净化催化剂中废气中含有的NOx与重整后的烃发生反应，从而生成含有氮和烃的还原性中间体，所述烃的喷射周期是持续生成还原性中间体所需的周期。
9.根据权利要求8所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述烃的喷射周期在0.3秒～5秒之间。
10.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述贵金属催化剂由铑Rh以及钯Pd中的至少一种和铂Pt构成。
11.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在所述排气净化催化剂的废气流通表面上，形成有包含碱金属、或者碱土类金属、或者稀土类、或者能够对NOx提供电子的金属的碱性层，该碱性层的表面形成上述碱性的废气流通表面部分。
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