CN105143622B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

内燃机的排气净化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105143622B
CN105143622B CN201380001852.6A CN201380001852A CN105143622B CN 105143622 B CN105143622 B CN 105143622B CN 201380001852 A CN201380001852 A CN 201380001852A CN 105143622 B CN105143622 B CN 105143622B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrocarbon
nox
injection
exhaust
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201380001852.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105143622A (zh
Inventor
栗阪伊津也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to CN201711145691.4A priority Critical patent/CN107882615B/zh
Publication of CN105143622A publication Critical patent/CN105143622A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105143622B publication Critical patent/CN105143622B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1808—Pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

在内燃机中，在排气通路内配置排气净化催化剂（13）、烃供给阀（15）以及颗粒过滤器（14）。当在进行通过从烃供给阀以预先决定的周期喷射烃来对废气中所含的NOx加以净化的第一NOx净化方法的同时，应该进行为了将颗粒过滤器上捕集到的粒子状物质除去而使颗粒过滤器升温的升温控制时，以所述预先决定的周期在预先设定的喷射压下进行用于第一NOx净化方法的烃喷射，并且在不进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的期间中，以与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压进行用于升温控制的烃喷射。

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
公知有一种如下所述的内燃机：在内燃机排气通路内配置排气净化催化剂，并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，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当使流入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时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，进行通过从烃供给阀以预先决定的周期喷射烃来净化废气中所含的NOx的第一NOx净化方法（例如参照专利文献1）。在该内燃机中，还在排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内配置有用于捕集废气中的粒子状物质的颗粒过滤器。
另一方面，还公知有一种为了将颗粒过滤器上捕集到的粒子状物质氧化除去，在稀空燃比下进行使颗粒过滤器的温度上升的升温控制的内燃机。在专利文献1所记载的内燃机中，可通过按照向颗粒过滤器流入的废气的空燃比变稀的方式从烃供给阀喷射烃，来进行升温控制。
【专利文献1】国际公开第2011/114499号
然而，为了可靠地进行第一NOx净化方法，需要使流入排气净化催化剂的烃浓度良好地振动，为此，需要在比较高的喷射压下从烃供给阀喷射用于第一NOx净化方法的烃。
另一方面，上述的升温控制例如在颗粒过滤器上捕集到的粒子状物质的量超过了允许上限量时进行。因此，在正进行第一NOx净化方法之际粒子状物质捕集量超过了允许上限量时，需要在进行第一NOx净化方法的同时进行升温控制。
但是，该情况下，如果在用于第一NOx净化方法的烃之外还喷射用于升温控制的烃，则会使大量的烃在高喷射压下向排气净化催化剂喷射。其结果，烃的一部分穿过排气净化催化剂，因此有可能无法有效进行第一NOx净化方法。另外，由于从烃供给阀喷射出的烃难以向排气净化催化剂或者颗粒过滤器的径向扩散，所以有可能颗粒过滤器的温度变得不均匀。该情况下，存在无法可靠地除去颗粒过滤器上的粒子状物质，或者对颗粒过滤器作用过大的热应力的可能性。
这样，同时进行第一NOx净化方法以及升温控制并不容易。专利文献1对于该点没有言及。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够进行良好的NOx净化并且能够进行良好的升温控制的内燃机的排气净化装置。
根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，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当使流入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时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使该烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置进行通过从烃供给阀以该预先决定的周期喷射烃来净化废气中所含的NOx的第一NOx净化方法，在内燃机排气通路内还配置有用于捕集废气中的粒子状物质的颗粒过滤器，当在进行第一NOx净化方法的同时，应该进行为了将颗粒过滤器上捕集到的粒子状物质除去而使颗粒过滤器升温的升温控制时，以所述预先决定的周期在预先设定的喷射压下进行用于第一NOx净化方法的烃喷射，并且在不进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的期间中以与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压进行用于升温控制的烃喷射。
能够在进行良好的NOx净化的同时进行良好的升温控制。
附图说明
图1是压缩点火式内燃机的整体图。
图2是以图解方式表示催化剂载体的表面部分的图。
图3是用于对排气净化催化剂中的氧化反应进行说明的图。
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以及图6B是用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
图7A以及图7B是用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
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是表示烃的喷射周期△T与NOx净化率之间的关系的图。
图11是表示烃的喷射量的映射。
图12是表示NOx释放控制的图。
图13是表示排出NOx量NOXA的映射的图。
图14是表示燃料喷射正时的图。
图15是表示燃料供给量WR的映射的图。
图16是烃供给阀周围的放大图。
图17是表示蓄压室内的压力的变化的时间图。
图18是表示喷射压PHCX与每单位从烃供给阀喷射的烃量qHC之间的关系的线图。
图19是对进行第一NOx净化方法的情况的烃喷射作用进行说明的时间图。
图20是对进行升温控制的情况的烃喷射作用进行说明的时间图。
图21是对在进行第一NOx净化方法的同时进行了升温控制的情况的烃喷射作用进行说明的时间图。
图22是用于执行NOx净化控制的流程图。
图23是用于执行第一NOx净化方法的流程图。
图24是用于执行第二NOx净化方法的流程图。
图25是用于执行标志XTR的控制的流程图。
图26是对偏差ΔTF进行说明的时间图。
图27是表示用于升温控制的喷射压PHCTR的映射的图。
图28是对在本发明涉及的其他实施例中在进行第一NOx净化方法的同时进行了升温控制的情况的烃喷射作用加以说明的时间图。
图29是用于执行本发明涉及的其他实施例中的第一NOx净化方法的流程图。
图30是用于执行本发明涉及的其他实施例中的第二NOx净化方法的流程图。
具体实施方式
图1中表示了压缩点火式内燃机的整体图。
参照图1，1表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示用于分别向各燃烧室2内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与空气过滤器9连结。在进气管道6内配置有被致动器驱动的节气门10，并且在进气管道6周围配置有用于对在进气管道6内流过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，排气岐管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与排气净化催化剂的入口连结。在本发明涉及的实施例中，该排气净化催化剂13由NOx吸留催化剂构成。排气净化催化剂13的出口经由排气管12b与颗粒过滤器14连结。在其他的实施例中，在排气净化催化剂13的上游配置颗粒过滤器14。在排气净化催化剂13上游的排气管12a内配置有用于供给烃的烃供给阀15，该烃由被用作压缩点火式内燃机的燃料的轻油等燃料构成。在图1所示的实施例中，作为从烃供给阀15供给的烃，使用了轻油。此外，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15供给由作为火花点火式内燃机的燃料而使用的汽油等燃料构成的烃。
另一方面，排气岐管5和进气岐管4经由废气再循环(以下称为“EGR”)通路16相互连结，在EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17。另外，在EGR通路16的周围，配置有用于对在EGR通路16内流过的EGR气体进行冷却的冷却装置18。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置18内，EGR气体被内燃机冷却水冷却。各燃料喷射阀3经由燃料供给管19与共轨20连结，该共轨20经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵21与燃料贮藏罐22连结。燃料贮藏罐22内贮藏的燃料被燃料泵21供给至共轨20内，供给到共轨20内的燃料经由各燃料供给管19被供给至燃料喷射阀3。
电子控制单元30由数字计算机构成，具备通过双向性总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35和输出端口36。在排气净化催化剂13下游的排气管12b中安装有用于对从排气净化催化剂13流出的废气的温度进行检测的温度传感器24。由温度传感器24检测的废气的温度表示排气净化催化剂13的温度。另外，在颗粒过滤器14下游的排气管12c中安装有用于对从颗粒过滤器14流出的废气的温度进行检测的温度传感器25。由温度传感器25检测的废气的温度表示颗粒过滤器14的温度。并且，在颗粒过滤器14上安装有用于检测颗粒过滤器14的前后差压的差压传感器26。这些温度传感器24、25、差压传感器26以及进气量检测器8的输出信号分别经由对应的AD转换器37被输入至输入端口35。另外，加速器踏板40连接着产生与加速器踏板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的输出电压经由对应的AD转换器37被输入至输入端口35。并且，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42在曲轴每当旋转例如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的驱动用致动器、烃供给阀15、EGR控制阀17及燃料泵21连接。
图2图解表示图1所示的排气净化催化剂13的基体上担载的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂13中，如图2所示，例如在由氧化铝构成的催化剂载体50上担载有由铂Pt构成的贵金属催化剂51，并且在该催化剂载体50上形成有含有从如钾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供给电子的金属中选择出的至少一种的碱性层53。该碱性层53内含有氧化铈CeO2，因此排气净化催化剂13具有储氧能力。另外，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上除了铂Pt之外还可以担载铑Rh或钯Pd。其中，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被担载于排气净化催化剂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。
如果从烃供给阀15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，此时使用被重整后的烃在排气净化催化剂13中对NOx进行净化。图3图解表示此时在排气净化催化剂13中进行的重整作用。如图3所示，从烃供给阀15喷射出的烃HC由于贵金属催化剂51而成为碳数少的自由基状的烃HC。
图4表示了来自烃供给阀15的烃的供给定时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的变化依赖于流入排气净化催化剂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。不过，由于如果烃浓度变高则空燃比（A/F）in变小，所以在图4中空燃比（A/F）in越为浓空燃比侧，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，表示了通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性变化，来如图4所示那样使向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in周期性变浓时由排气净化催化剂13实现的NOx净化率。经过长期间不断进行与NOx净化相关的研究，结果获知：当使流入排气净化催化剂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进行振动时，如图5所示那样，即使在400℃以上的高温区域中也能获得极高的NOx净化率。
并且获知：此时含有氮及烃的大量还原性中间体被保持或持续吸附在碱性层53的表面上、即被保持或持续吸附在排气净化催化剂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及图6B对此进行说明。其中，该图6A以及图6B图解表示排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分，这些图6A及图6B中表示了推测在使流入排气净化催化剂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进行振动时产生的反应。
图6A表示了流入排气净化催化剂13的烃的浓度低时，图6B表示了从烃供给阀15供给烃，向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in变浓时、即流入排气净化催化剂13的烃的浓度变高时。
由于从图4可知，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬之外被维持为稀空燃比，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。此时废气中含有的NO的一部分附着在排气净化催化剂13上，废气中含有的NO的一部分如图6A所示那样在铂51上被氧化而成为NO2，接着，该NO2被进一步氧化而成为NO3。另外，NO2的一部分变成NO2 －。因此，在铂Pt51上生成NO2 －和NO3。附着在排气净化催化剂13上的NO以及在铂Pt51上生成的NO2 -和NO3活性强，因此以下将这些NO、NO2 -以及NO3称为活性NOx*。
另一方面，如果从烃供给阀15供给烃、向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in成为浓空燃比，则该烃在排气净化催化剂13的整体依次附着。这些附着的烃的大部分依次与氧反应而燃烧，附着的烃的一部分依次如图3所示那样在排气净化催化剂13内被重整，成为自由基。因此，如图6B所示那样，活性NOx*周围的烃浓度变高。不过，在生成了活性NOx*之后，如果活性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，以硝酸离子NO3 -的形式被吸收到碱性层53内。但是，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，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。该还原性中间体附着或被吸附在碱性层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，则成为腈化合物R-CN，但由于该腈化合物R-CN在该状态下只能瞬间存续，所以立即成为异氰酸盐化合物R-NCO。该异氰酸盐化合物R-NCO如果水解，则成为胺化合物R-NH2。不过在该情况下，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所示那样在碱性层53的表面上保持或者吸附的还原性中间体的大部分是异氰酸盐化合物R-NCO以及胺化合物R-NH2。
另一方面，当在图6B所示那样生成的还原性中间体的周围附着有烃HC时，还原性中间体被烃HC阻隔而不再进行反应。该情况下，流入排气净化催化剂13的烃的浓度降低，接着附着在还原性中间体的周围的烃被氧化而消失，若由此还原性中间体周围的氧浓度变高，则还原性中间体与废气中的NOx、活性NOx*反应，或与周围的氧反应，或者自分解。由此，还原性中间体R-NCO、R-NH2如图6A所示转换成N2、CO2、H2O，这样NOx被净化。
这样，在排气净化催化剂13中，通过提高流入排气净化催化剂13的烃的浓度来生成还原性中间体，在使流入排气净化催化剂13的烃的浓度降低后，当氧浓度变高时还原性中间体与废气中的NOx、活性NOx*、氧反应或者自分解，由此对NOx净化。即，为了利用排气净化催化剂13对NOx进行净化，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性变化。
总之，该情况下为了生成还原性中间体而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废气中的NOx、活性NOx*、氧反应或者进行自分解而需要将烃的浓度降低到足够低的浓度。即，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先规定的范围内的振幅振动。其中，该情况下，在生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2与废气中的NOx、活性NOx*、氧反应之前或者自分解之前，必须将这些还原性中间体保持在碱性层53上即碱性废气流通表面部分54上，因此设置了碱性的废气流通表面部分54。
另一方面，如果延长烃的供给周期，则在被供给烃之后到下一次被供给烃的期间，氧浓度变高的期间变长，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，需要使流入到排气处理催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动。
鉴于此，在本发明涉及的实施例中，为了使废气中所含的NOx与重整后的烃反应来生成含有氮以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，为了将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周围形成有碱性的废气流通表面部分54，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被转换成N2、CO2、H2O，烃浓度的振动周期成为为了持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH2所需的振动周期。因此，在图4所示的例子中，喷射间隔被设为3秒。
如果使烃浓度的振动周期、即来自烃供给阀15的烃HC的喷射周期比上述的预先规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如此以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，流入排气净化催化剂13内的废气的空燃比被设为理论空燃比或者浓空燃比的情况。该情况下，由于废气中的氧浓度降低，所以反应向相反方向（NO3 -→NO2）进行，这样一来，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所示那样被以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还原。
图8表示了在碱性层53的NOx吸收能力饱和稍微之前，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in暂时变浓的情况。其中，在图8所示的例子中，该浓空燃比控制的时间间隔为1分钟以上。该情况下，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暂时变浓时从碱性层53一气释放出而被还原。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，如果作为包括吸收以及吸附这双方的用语而使用吸留这一用语，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）之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，则作为将吸留的NOx释放出的NOx吸留催化剂发挥功能。
图9的实线表示了使排气净化催化剂13如此作为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如此作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况下，如在图9中用实线所示那样，当催化剂温度TC为300℃到400℃时，可获得极高的NOx净化率，但如果催化剂温度TC成为400℃以上的高温，则NOx净化率降低。其中，在图9中，图5所示的NOx净化率被以虚线表示。
这样当催化剂温度TC变为400℃以上时NOx净化率降低的原因在于，如果催化剂温度TC变为400℃以上，则硝酸盐热分解，以NO2的形式被从排气净化催化剂13释放出。即，只要以硝酸盐的形式吸留了NOx，则在催化剂温度TC高时便难以得到高的NOx净化率。但是，在图4～图6B所示的新的NOx净化方法中，由图6A、图6B可知不生成硝酸盐或者即便生成量也很微少，这样一来，即使在如图5所示那样催化剂温度TC高时，也能获得高的NOx净化率。
在本发明涉及的实施例中，为了能够使用该新的NOx净化方法来对NOx进行净化，将用于供给烃的烃供给阀15配置在内燃机排气通路内，在烃供给阀15下游的内燃机排气通路内配置排气净化催化剂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，并且在贵金属催化剂51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具有当使流入排气净化催化剂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将废气中含有的NOx还原的性质，并且具有当使烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长时废气中含有的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时从烃供给阀15以预先规定的范围内的周期喷射烃，由此将废气中含有的NOx在排气净化催化剂13中还原。
即，可以说图4～图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留NOx的碱性层的排气净化催化剂时，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，在采用了该新的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检测出的硝酸盐极微量。其中，以下将该新的NOx净化方法称为第一NOx净化方法。
如前述那样，如果来自烃供给阀15的烃的喷射周期△T变长，则在被喷射烃之后，在接下来被喷射烃的期间，活性NOX*周围的氧浓度变高的期间增长。该情况下，在图1所示的实施例中，如果烃的喷射周期△T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10所示那样，如果烃浓度的振动周期△T比5秒程度长，则NOx净化率降低。因此，在图1所示的实施例中，需要烃的喷射周期△T为5秒以下。
另一方面，在本发明涉及的实施例中，如果烃的喷射周期△T大致为0.3秒以下，则被喷射的烃开始在排气净化催化剂13的废气流通表面上堆积，因此如图10所示那样，如果烃的喷射周期△T大致为0.3秒以下，则NOx净化率降低。鉴于此，在本发明涉及的实施例中，烃的喷射周期为0.3秒至5秒之间。
在本发明涉及的实施例中，通过使来自烃供给阀15的烃喷射量以及喷射正时变化，来控制成使向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in以及喷射周期△T成为与内燃机的运转状态对应的最佳值。该情况下，在本发明涉及的实施例中，正在进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用时的最佳的烃喷射量WT作为加速器踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数，被以图11所示那样的映射的形式预先存储到ROM32内，另外此时的最佳的烃的喷射周期△T也作为加速器踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数，被以映射的形式预先存储到ROM32内。
接着，参照图12至图15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净化方法具体进行说明。以下将如此使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法称为第二NOx净化方法。
在该第二NOx净化方法中，如图12所示，当被碱性层53吸留的吸留NOx量∑NOX超过了预先决定的允许量MAX时，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in暂时变浓。如果废气的空燃比（A/F）in变浓，则当废气的空燃比（A/F）in为稀空燃比时被吸留到碱性层52内的NOx从碱性层53一气地释放出而被还原。由此，NOx被净化。
吸留NOx量∑NOX例如可以根据从内燃机排出的NOx量来计算。在本发明涉及的实施例中，每单位时间从内燃机排出的排出NOx量NOXA作为加速器踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数，以图13所示那样的映射的形式被预先存储在ROM32内，可以根据该排出NOx量NOXA计算出吸留NOx量∑NOX。该情况下，如前所述废气的空燃比（A/F）in变浓的周期通常为1分钟以上。
在该第二NOx净化方法中，如图14所示那样从燃料喷射阀3向燃烧室2内施加燃烧用燃料Q，通过喷射追加的燃料WR，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in变浓。其中，图14的横轴表示了曲柄角。该追加的燃料WR在虽然燃烧但没有成为内燃机输出而展现的时期、即在压缩上止点后ATDC为90°的稍微跟前被喷射。该燃料量WR作为加速器踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数，以图15所示那样的映射的形式被预先存储在ROM32内。当然，该情况下也可以通过使来自烃供给阀15的烃的喷射量增大来使废气的空燃比（A/F）in变浓。
在本发明涉及的实施例中，基于第一NOx净化方法的NOx净化作用与基于第二NOx净化方法的NOx净化作用被选择性地进行。进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用与基于第二NOx净化方法的NOx净化作用中哪一个例如如下述那样决定。即，进行了基于第一NOx净化方法的NOx净化作用时的NOx净化率如图9中用虚线所示那样，若排气净化催化剂13的温度TC变为极限温度TX以下则开始迅速降低。与此相对，如在图9中用实线所示那样，进行了基于第二NOx净化方法的NOx净化作用时的NOx净化率在排气净化催化剂13的温度TC降低时比较缓慢地降低。因此，在本发明涉及的实施例中，当排气净化催化剂13的温度TC比极限温度TX高时进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用，当排气净化催化剂13的温度TC比极限温度TX低时进行基于第二NOx净化方法的NOx净化作用。
在本发明涉及的实施例中，如上所述使用轻油、即内燃机的燃料作为从烃供给15供给的烃。因此，如图16所示，烃供给阀15经由烃配管15a与烃泵23的出口连结，烃泵23的入口经由烃配管15b与燃料箱22连结。烃配管15b中设有只允许烃从燃料箱22向烃泵23流动的止回阀15b。
烃泵23具备壳体23a和在壳体23a内往复移动的柱塞23b。在壳体23a与柱塞23b之间形成蓄压室23c，烃泵23的入口以及出口与该蓄压室23c连接。因此，燃料箱22内的燃料经由烃泵15的蓄压室23向烃供给阀15供给。
如在图17中用箭头OP所示那样，如果烃供给阀15被开阀而喷射烃，则蓄压室23c内的压力PHC从最大压PHCM急剧降低。接下来，如果如箭头CL所示那样将烃供给阀15闭阀，则蓄压室23c内的压力PHC逐渐上升。该情况下，蓄压室23c内的压力PHC随着时间的经过描绘向上凸的曲线，因此蓄压室23c内的压力PHC的上升速度随着从上次的烃喷射起的经过时间越变长而越降低。接下来，如果蓄压室23c内的压力PHC达到最大压PHCM，则压力PHC被维持为最大压PHCM。另一方面，蓄压室23C内的压力PHC表示烃供给阀15的喷射压。因此，烃供给阀15的喷射压随着从上次的烃喷射起的经过时间越变长而越上升，并且在达到最大压PHCM后被维持为最大压PHCM，喷射压的上升率随着从上次的烃喷射起的经过时间越变长而越降低。
其结果，当在将烃的喷射时间维持为恒定的状态下每当烃供给阀15的喷射压达到PHCX便从烃供给阀15反复喷射烃时，每单位时间从烃供给阀15喷射的烃量、即在恒定期间中从烃供给阀15喷射的总烃量qHC如图18所示，随着喷射压PHCX越变小而越变多。
废气中主要含有由固体碳构成的粒子状物质。如果废气流入到颗粒过滤器14内，则粒子状物质被捕集在颗粒过滤器14上。另一方面，燃烧室2中正在氧过剩下进行燃烧。因此，只要不从燃料喷射阀3以及烃供给阀15二次供给燃料，则颗粒过滤器14处于氧化气氛。另外，颗粒过滤器14中担载有具有氧化功能的催化剂。其结果，由颗粒过滤器14捕集到的粒子状物质被依次氧化。但是，如果每单位时间捕集的粒子状物质的量比每单位时间被氧化的粒子状物质的量多，则颗粒过滤器14上捕集到的粒子状物质的量与内燃机运转时间的经过一同增大。其结果，颗粒过滤器14的压力损失变大，导致内燃机背压变大。
鉴于此，在本发明涉及的实施例中，判别颗粒过滤器14上的粒子状物质捕集量是否比允许上限量多，在判别为粒子状物质捕集量比允许上限量多时，进行为了从颗粒过滤器14除去粒子状物质而在稀空燃比下使颗粒过滤器14的温度上升到预先决定的设定温度以上并加以维持的升温控制。该设定温度是能够氧化粒子状物质的温度，例如为600℃。其结果，粒子状物质被氧化而从颗粒过滤器14除去。其中，在本发明涉及的实施例中，当颗粒过滤器14的前后差压比允许上限高时，判别为颗粒过滤器14上的粒子状物质捕集量比允许上限量多。
在本发明涉及的实施例中，为了进行升温控制，从烃供给阀15喷射烃，以使向颗粒过滤器14流入的废气的空燃比变稀。即，喷射出的烃在排气净化催化剂13中燃烧，流入颗粒过滤器14的废气的温度上升，其结果，颗粒过滤器14的温度提高。或者，喷射出的烃在颗粒过滤器14中燃烧，其结果，颗粒过滤器14的温度提高。其中，在本发明涉及的实施例中，向颗粒过滤器14流入的废气的空燃比与向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in一致。
于是，在本发明涉及的实施例中，从烃供给阀15喷射烃是应该不进行升温控制地进行第一NOx净化方法的情况、应该不进行第一NOx净化方法地进行升温控制的情况、在进行第一NOx净化方法的同时应该进行升温控制的情况。
图19表示了应该不进行升温控制地进行第一NOx净化方法的情况。在图19中，N1表示用于第一NOx净化方法的烃喷射。该情况下，烃供给阀15的喷射压被设定为设定到高压侧的喷射压PHCN1，以上述的周期ΔT从烃供给阀15喷射烃。在本发明涉及的实施例中，喷射压PHCN1被设定为参照图17所说明的最大压PHCM。若如此在设定于高压侧的喷射压PHCN1下进行烃喷射，则能够使流入排气净化催化剂13的烃浓度良好地振动。因此，可进行良好的NOx净化。
图20表示了应该不进行第一NOx净化方法地进行升温控制的情况、即应该在进行第二NOx净化方法的同时进行升温控制的情况。在图20中，TR表示用于升温控制的烃喷射。该情况下，烃供给阀15的喷射压被设定为设定到低压侧的喷射压PHCTR，每当蓄压室23c内的压力PHC达到喷射压PHCTR便从烃供给阀15喷射烃。若如此在设定到低压侧的喷射压PHCTR下进行烃喷射，则喷射出的烃向排气净化催化剂13或者颗粒过滤器14的径向良好地扩散，其结果，可抑制颗粒过滤器14的温度变得不均匀。另外，也能够抑制颗粒过滤器14的温度的波动。因此，能够进行良好的升温控制。
图21表示了应该在进行第一NOx净化方法的同时进行升温控制的情况。在图21中，N1表示用于第一NOx净化方法的烃喷射，TR表示用于升温控制的烃喷射。该情况下，用于第一NOx净化方法的烃喷射以上述的周期ΔT在比较高的喷射压PHCN1下进行。该情况下，按照废气的空燃比（A/F）in变浓的方式进行烃喷射。另外，在不进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的期间、即从上次的用于第一NOx净化方法的烃喷射到下次的用于第一NOx净化方法的烃喷射为止的期间中，用于升温控制的烃喷射在被设定于低压侧的喷射压PHCTR下进行。该情况下，按照废气的空燃比（A/F）in被维持为稀空燃比的方式进行烃喷射。其结果，能够在进行良好的NOx净化的同时进行良好的升温控制。
其中，在图21中箭头表示了应该进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的信号被输出的定时。若输出该信号，则即使蓄压室23c内的压力PHC达到设定于低压侧的喷射压PHCTR也不进行用于升温控制的烃喷射。因此，蓄压室23c内的压力PHC可上升到最大压PHCM。
因此，当应该在进行第一NOx净化方法的同时，进行为了将颗粒过滤器14上捕集到的粒子状物质除去而使颗粒过滤器14升温的升温控制时，将用于第一NOx净化方法的烃喷射以预先决定的周期在预先设定的喷射压PHCN1下进行，并且在不进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的期间中，将用于升温控制的烃喷射在与上述设定的喷射压PHCN1相比设定得低的喷射压PHCTR下进行。
参照图19至图21，也可以获得将用于升温控制的烃喷射TR的周期设定得比用于第一NOx净化方法的烃喷射的周期短这一见解。
图22表示了执行本发明涉及的实施例的NOx净化控制的程序。该程序根据预先决定的每隔恒定时间的中断来执行。
参照图22，在步骤100中决定进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用与基于第二NOx净化方法的NOx净化作用中哪一个。接下来，在步骤101中判别是否应该进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用。在应该进行基于第一NOx净化方法的NOx净化作用时进入步骤102，执行用于进行第一NOx净化方法的程序。该程序被表示于图23。当在步骤101中判别为应该进行基于第二NOx净化方法的NOx净化作用时，接下来进入步骤103，执行用于进行第二NOx净化方法的程序。该程序被表示于图24。
图23表示了用于执行第一NOx净化方法的程序。
参照图23，在步骤120中根据图11计算出喷射量W。在接下来的步骤121中根据内燃机运转状态计算出喷射周期ΔT。在接下来的步骤122中，从上次的用于第一NOx净化方法的烃喷射起的经过时间Δt增加恒定值dt（Δt＝Δt＋dt）。在接下来的步骤123中，判别经过时间Δt是否为喷射周期ΔT以上。当Δt＜ΔT时进入步骤124，判别是否设置了标志XTR。该标志XTR在应该进行升温控制时被设置（XTR＝1），在除此之外的情况下被复位（XTR＝0）。在没有设置标志XTR时、即在不应该进行升温控制时结束处理循环。在设置有标志XTR时、即在应该进行升温控制时，接下来进入步骤125，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于升温控制的喷射压PHCTR以上。在PHC＜PHCTR时结束处理循环。在PHC≥PHCTR时，接下来进入步骤126，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于升温控制的烃喷射。
当在步骤123中Δt≥ΔT时，接下来进入步骤127，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于第一NOx净化方法的喷射压PHCN1以上。在PHC＜PHCN1时结束处理循环。在PHC≥PHCN1时，接下来进入步骤128，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于第一NOx净化方法的烃喷射。在接下来的步骤129中将经过时间Δt复位（Δt＝0）。
图24表示了用于执行第二NOx净化方法的程序。
参照图24，在步骤130中根据图13所示的映射计算出每单位时间的排出NOx量NOXA。接下来，在步骤131中通过对ΣNOX加上排出NOx量NOXA来计算出吸留NOx量ΣNOX（ΣNOX＝ΣNOX＋NOXA）。接下来，在步骤132中判别吸留NOx量ΣNOX是否超过了允许值MAX。在ΣNOX≤MAX时跳至步骤135。在ΣNOX＞MAX时进入步骤133，根据图15所示的映射来计算追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。此时，向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A／F）in变浓。接下来，在步骤134中将ΣNOX清零。接下来，进入步骤135。
在步骤135中，判别是否设置有在应该进行升温控制时设置的标志XTR。当没有设置标志XTR时、即在不应该进行升温控制时，结束处理循环。在设置有标志XTR时、即在应该进行升温控制时，接下来进入步骤136，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于升温控制的喷射压PHCTR以上。在PHC＜PHCTR时结束处理循环。在PHC≥PHCTR时，接下来进入步骤137，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于升温控制的烃喷射。
图25表示了控制标志XTR的程序。该程序根据预先决定的每隔恒定时间的中断来执行。
参照图25，在步骤200中判别是否设置有标志XTR。在标志XTR被复位时，接下来进入步骤201，判别颗粒过滤器14的前后差压ΔPF是否大于允许上限ΔPFU。在ΔPF≤ΔPFU时结束处理循环。在ΔPF＞ΔPFU时，接下来进入步骤202，来设置标志XTR。因此，可进行升温控制。
如果设置了标志XTR，则从步骤200进入步骤203，判别颗粒过滤器14的前后差压ΔPF是否小于允许下限ΔPFL。在ΔPF≥ΔPFL时结束处理循环。在ΔPF＜ΔPFL时，接下来进入步骤204，将标志XTR复位。因此，升温控制结束。
接下来，对本发明涉及的其他实施例进行说明。
在本发明涉及的其他实施例中，按照在升温控制中颗粒过滤器14的目标温度被设定为上述的预先决定的设定温度以上，颗粒过滤器14的温度上升到目标温度并被维持的方式，从烃供给阀15供给烃。该目标温度例如被设定为650℃。其中，目标温度比图9所示的极限温度TX高。
即，如图26所示，计算出颗粒过滤器14的实际温度相对于TF目标温度TFT的偏差ΔTF（＝TFT－TF）。接下来，基于偏差ΔTF来设定用于升温控制的喷射压PHCTR。具体而言，如图27所示，用于升温控制的喷射压PHCTR随着偏差ΔTF越变小而被设定得越高。其结果，随着偏差ΔTF越变小，每单位时间从烃供给阀15喷射的烃量越变少，因此颗粒过滤器14的温度TF被维持为目标温度TFT。由此，可将用于升温控制所需要的烃量维持得少。其中，在图26中，TFS表示了上述的预先决定的设定温度。
图28表示了用于升温控制的喷射压PHCTR被设定得比较高的情况。另一方面，图21表示了用于升温控制的喷射压PHCTR被设定得比较低的情况。参照图21以及图28，也可以获得随着偏差ΔTF越变小，将用于升温控制的烃喷射TR的周期设定得越长这一见解。
图29表示了用于执行本发明涉及的其他实施例中的第一NOx净化方法的程序。该程序被在图22的步骤102中执行。
参照图29，在步骤120中根据图11计算出喷射量W。在接下来的步骤121中，根据内燃机运转状态来计算出喷射周期ΔT。在接下来的步骤122中，将从上次的用于第一NOx净化方法的烃喷射起的经过时间Δt增加恒定值dt（Δt＝Δt＋dt）。在接下来的步骤123中，判别经过时间Δt是否为喷射周期ΔT以上。在Δt＜ΔT时进入步骤124，判别是否设置有标志XTR。该标志XTR在应该进行升温控制时被设置（XTR＝1），在除此以外时被复位（XTR＝0）。在没有设置标志XTR时、即在不应该进行升温控制时结束处理循环。在设置有标志XTR时、即在应该进行升温控制时，接下来进入步骤124a，使用图27的映射来设定用于升温控制的喷射压PHCTR。在接下来的步骤125中，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于升温控制的喷射压PHCTR以上。在PHC＜PHCTR时结束处理循环。在PHC≥PHCTR时，接下来进入步骤126，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于升温控制的烃喷射。
当在步骤123中Δt≥ΔT时，接下来进入步骤127，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于第一NOx净化方法的喷射压PHCN1以上。在PHC＜PHCN1时结束处理循环。在PHC≥PHCN1时，接下来进入步骤128，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于第一NOx净化方法的烃喷射。在接下来的步骤129中，将经过时间Δt复位（Δt＝0）。
图30表示了用于执行本发明涉及的其他实施例中的第二NOx净化方法的程序。该程序被在图22的步骤103中执行。
参照图30，在步骤130中根据图13所示的映射来计算每单位时间的排出NOx量NOXA。接下来，在步骤131中通过对ΣNOX加上排出NOx量NOXA来计算出吸留NOx量ΣNOX（ΣNOX＝ΣNOX＋NOXA）。接下来，在步骤132中判别吸留NOx量ΣNOX是否超过允许值MAX。在ΣNOX≤MAX时跳至步骤135。在ΣNOX＞MAX时进入步骤133，根据图15所示的映射来计算追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。此时，向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A／F）in变浓。接下来，在步骤134中将ΣNOX清零。接下来，进入步骤135。
在步骤135中，判别是否设置有在应该进行升温控制时设置的标志XTR。在没有设置标志XTR时、即在不应该进行升温控制时结束处理循环。在设置有标志XTR时、即在应该进行升温控制时，接下来进入步骤135a，使用图27的映射来设定用于升温控制的喷射压PHCTR。在接下来的步骤136中，判别蓄压室23c的压力PHC是否为用于升温控制的喷射压PHCTR以上。在PHC＜PHCTR时结束处理循环。在PHC≥PHCTR时，接下来进入步骤137，将烃供给阀15开阀例如恒定时间，因此可进行用于升温控制的烃喷射。
此外，作为其他实施例，也可以在排气净化催化剂13上游的内燃机排气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；12a、12b-排气管；13-排气净化催化剂；14-颗粒过滤器；15-烃供给阀。

Claims (7)

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排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，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当使流入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时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使该烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置进行通过从烃供给阀以该预先决定的周期喷射烃来净化废气中所含的NOx的第一NOx净化方法，在内燃机排气通路内还配置有用于捕集废气中的粒子状物质的颗粒过滤器，当在进行第一NOx净化方法的同时进行为了将颗粒过滤器上捕集到的粒子状物质除去而使颗粒过滤器升温的升温控制时，以所述预先决定的周期在预先设定的喷射压下进行用于第一NOx净化方法的烃喷射，并且在不进行用于第一NOx净化方法的烃喷射的期间中以与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压进行用于升温控制的烃喷射，烃供给阀的喷射压随着从上次的烃喷射起的经过时间越变长而越上升并且在达到最大压后被维持为最大压，喷射压的上升率随着从上次的烃喷射起的经过时间越变长而越降低，每当烃供给阀的喷射压达到与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压便进行用于升温控制的烃喷射。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在升温控制中，颗粒过滤器的温度上升到目标温度并且被维持为目标温度，基于颗粒过滤器的实际温度相对于该目标温度的偏差来设定与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
与所述设定的喷射压相比设定得低的喷射压随着所述偏差越变小而被设定得越高。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述设定的喷射压被设定为烃供给阀的最大压。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
按照向排气净化催化剂流入的废气的空燃比变浓的方式进行用于第一NOx净化方法的烃喷射。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
按照向颗粒过滤器流入的废气的空燃比变稀的方式进行用于升温控制的烃喷射。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述第一NOx净化方法和第二NOx净化方法被选择性地使用，所述第二NOx净化方法是通过以比所述预先决定的周期长的周期使流入排气净化催化剂的废气的空燃比变浓来从排气净化催化剂释放出吸留NOx而对NOx进行净化的NOx净化方法。
CN201380001852.6A 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置 Expired - Fee Related CN105143622B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711145691.4A CN107882615B (zh) 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/060740 WO2014167652A1 (ja) 2013-04-09 2013-04-09 内燃機関の排気浄化装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711145691.4A Division CN107882615B (zh) 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105143622A CN105143622A (zh) 2015-12-09
CN105143622B true CN105143622B (zh) 2018-05-04

Family

ID=51689087

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711145691.4A Expired - Fee Related CN107882615B (zh) 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置
CN201380001852.6A Expired - Fee Related CN105143622B (zh) 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711145691.4A Expired - Fee Related CN107882615B (zh) 2013-04-09 2013-04-09 内燃机的排气净化装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9970341B2 (zh)
EP (1) EP2985431B8 (zh)
JP (1) JP5610083B1 (zh)
CN (2) CN107882615B (zh)
WO (1) WO2014167652A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6358191B2 (ja) * 2015-08-17 2018-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6350581B2 (ja) * 2016-04-12 2018-07-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化制御装置
JP6969522B2 (ja) * 2018-08-22 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
KR102054214B1 (ko) * 2018-10-26 2019-12-10 (주)세라컴 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4599759B2 (ja) * 2001-05-25 2010-12-15 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置
JP2005016394A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
US6988361B2 (en) * 2003-10-27 2006-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling simultaneous diesel particulate filter regeneration and lean NOx trap desulfation
JP2009257209A (ja) 2008-04-17 2009-11-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
KR101020819B1 (ko) * 2008-11-28 2011-03-09 기아자동차주식회사 흡장형 ＮＯｘ 촉매의 후분사용 가변 분사장치와 그 분사방법
EP2402571B1 (en) 2010-03-15 2015-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system of an internal combustion engine
CN102859136B (zh) * 2010-04-01 2015-04-08 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
JP2012026406A (ja) * 2010-07-27 2012-02-09 Toyota Motor Corp 排気浄化装置
WO2012029190A1 (ja) 2010-09-02 2012-03-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2610450B1 (en) 2010-09-02 2016-08-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha NOx PURIFICATION METHOD OF AN EXHAUST PURIFICATION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US8776503B2 (en) * 2010-09-20 2014-07-15 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring a reductant injection system in an exhaust aftertreatment system
EP2495410B1 (en) * 2010-12-20 2020-02-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification method for an internal combustion engine
JP5131392B2 (ja) * 2011-02-07 2013-01-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2532852B1 (en) * 2011-04-15 2016-08-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification method of internal combustion engine
US8689546B2 (en) 2011-08-29 2014-04-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP2985431A4 (en) 2016-04-13
CN107882615B (zh) 2020-03-17
JPWO2014167652A1 (ja) 2017-02-16
US20160040570A1 (en) 2016-02-11
US9970341B2 (en) 2018-05-15
EP2985431B8 (en) 2018-02-21
CN107882615A (zh) 2018-04-06
EP2985431B1 (en) 2017-07-26
CN105143622A (zh) 2015-12-09
JP5610083B1 (ja) 2014-10-22
EP2985431A1 (en) 2016-02-17
WO2014167652A1 (ja) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103052771B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN102791971B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN102834595B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103534449B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103180558B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN102753794B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103348103B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103492684B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105143622B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104968902B (zh) 内燃机的异常检测装置
CN103154459B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104704214B (zh) 火花点火式内燃机的排气净化装置
CN105829689B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104105852B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN106170611B (zh) 内燃发动机的排气净化系统
CN105026715B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105829690A (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105143631B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104114823B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104603418B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103403313B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104246157B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104541029B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105829688B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN105121799B (zh) 内燃机的控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180504

Termination date: 20210409

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee