CN105275550B - 还原剂供应装置 - Google Patents

Abstract

还原剂供应装置用于燃料燃烧系统，所述燃料燃烧系统包括NOx净化装置(15)，所述NOx净化装置(15)具有布置在排气通道(10ex)中的还原催化剂以净化包含在内燃机(10)的排气中的NOx。还原剂供应装置在还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到排气通道中。还原剂供应装置包括重整部(30、50)和重整抑制部(S54、S55)。重整部(30、50)通过部分氧化还原剂而重整还原剂。当还原剂的温度高于第一指定温度(T1)时，重整抑制部(S54、S55)(i)与当还原剂的温度低于第一指定温度(T1)时相比抑制还原剂的重整度或者(ii)停止还原剂的重整，其中第一指定温度等于或高于还原催化剂的活化温度。

Description

还原剂供应装置

技术领域

本发明涉及一种还原剂供应装置，所述还原剂供应装置用于在还原催化剂上游的位置处将用于还原NOx的还原剂供应到排气通道中。

背景技术

通常，在存在设置在排气通道内侧的还原催化剂的情况下，包含在内燃机的排气中的NOx(氮氧化物)在NOx与还原剂的反应中净化。例如，专利文献(JP 2009-162173 A)公开了一种净化系统，所述净化系统通过等离子放电过程部分地氧化还原剂而重整还原剂。净化系统在还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到排气通道中，所述还原剂具有通过重整而增强的还原能力。通过重整还原剂，可以提高NOx净化率。

发明内容

然而，根据本发明的发明人的研究，如果在还原催化剂处于远远高于还原催化剂的活化温度的高温下执行还原剂的重整，则NOx净化率可能反而劣化。也就是说，用于已经部分氧化的重整还原剂的氧化过程在这种高温环境下进一步加速，并且从而重整的还原剂可能被完全氧化。当还原剂被完全氧化时，还原剂分解为二氧化碳和水(氧化劣化)并且从而失去其NOx还原性质，导致NOx净化率的下降。

本发明的目的是提供一种具有提高的NOx净化率的还原剂供应装置。

在本发明中，还原剂供应装置用于燃料燃烧系统，所述燃料燃烧系统包括NOx净化装置，其中还原催化剂布置在排气通道中以净化包含在内燃机的排气中的NOx。还原剂供应装置在还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到排气通道中。还原剂供应装置包括重整部和重整抑制部。重整部通过将还原剂部分地氧化而重整还原剂。当还原剂的温度高于第一指定温度时，则重整部(i)相比于当还原剂的温度低于第一指定温度时抑制还原剂的重整度或者(ii)停止还原剂的重整，所述第一指定温度等于或者高于还原催化剂的活化温度。

鉴于上述发现“如果在还原催化剂处于远远高于还原催化剂的活化温度的高温下执行还原剂的重整，NOx净化率可能反而劣化”，当还原催化剂的温度高于第一指定温度时，重整度被抑制或者重整被停止。因此，能够避免这样的情况，在所述情况下，还原剂通过氧化劣化分解并且失去NOx还原能力。因此，能够提高NOx净化率。

附图说明

从下面的描述、附加的权利要求和附图，本发明以及本发明的额外目的、特征和优点将被最佳理解，在附图中：

图1是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；

图2是还原剂供应装置的横截面图；

图3是示出喷射孔的横截面形状的燃料喷射器的横截面图；

图4是燃料喷雾在加热器加热表面上的投影面积的示意图；

图5是关于冷火焰反应和热火焰反应的两步氧化反应的曲线图；

图6是示出图5的对应于冷火焰反应的部分的曲线图；

图7是示出冷火焰反应的反应过程的图；

图8是示出在不同的初始温度条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结果的曲线图；

图9是示出在不同的当量比条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结果的曲线图；

图10是示出其中发生两步氧化反应的初始温度和当量比的区域的曲线图；

图11是示出在不同的臭氧浓度条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结果的曲线图；

图12是用于切换图1所示的还原剂供应装置的操作模式的过程的流程图；

图13是示出图12所示的臭氧发生模式的子程序的过程的流程图；

图14是示出图12所示的高部分氧化模式的子程序的过程的流程图；

图15是示出图12所示的低部分氧化模式的子程序的过程的流程图；

图16是示出图12所示的停止模式的子程序的过程的流程图；

图17是示出用于通过图12的过程切换的每个模式的NOx净化率与催化剂温度之间的关系的曲线图；

图18是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；

图19是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；和

图20是示出切换图19所示的还原剂供应装置的操作模式的过程的流程图。

具体实施方式

将在下文中参考附图描述本发明的多个实施例。在各个实施例中，对应于前述实施例描述的内容的部分可以被赋予相同的附图标记并且可以省略对于所述部分的冗余描述。当在实施例中仅仅描述构造的一部分时，另一前述实施例可以适用于所述构造的其他部分。即使没有明确描述各个部分能够组合，所述各个部分也可以组合。即使没有明确描述各个实施例能够组合，只要组合不存在损害，则各个实施例可以部分地组合。

(第一实施例)

图1所示的燃烧系统包括内燃机10、增压器11、柴油颗粒过滤器(DPF 14)、DPF再生装置(再生DOC 14a)、NOx净化装置15、还原剂净化装置(净化DOC 16)和还原剂供应装置。燃烧系统安装到车辆上并且车辆由来自内燃机10的输出驱动。在该实施例中，内燃机10是利用柴油燃料(轻质油)燃烧的压缩自点火式柴油发动机。

增压器11包括涡轮11a、旋转轴11b和压缩器11c。涡轮11a设置在用于内燃机10的排气通道10ex中并且由排气的动能旋转。旋转轴11b将涡轮11a的叶轮连接到压缩器11c的叶轮并且将涡轮11a的旋转力传送到压缩器11c。压缩器11c设置在内燃机10的进气通道10in中并且在压缩(即，增压)进气之后将进气供应到内燃机10。

冷却器12设置在压缩器11c下游的进气通道10中。冷却器12使得由压缩器11c压缩的进气冷却，并且在压缩的进气的流动量由节流阀13调节之后，由冷却器12冷却的压缩的进气通过进气歧管分配到内燃机10的多个燃烧室中。

再生DOC 14a(柴油氧化催化剂)、DPF 14(柴油颗粒过滤器)、NOx净化装置15和净化DOC 16以此顺序设置在涡轮11a下游的排气通道10ex中。DPF 14收集包含在排气中的颗粒。再生DOC 14a包括催化剂，所述催化剂氧化包含在排气中的未燃烧燃料并且燃烧所述未燃烧的燃料。通过燃烧所述未燃烧的燃料，由DPF 14收集的颗粒被燃烧并且DPF 14再生，由此维持DPF 14的收集能力。应注意的是，这个通过再生DOC 14a内侧的未燃烧燃料的燃烧不被连续执行而是在要求DPF 14的再生时暂时执行。

还原剂供应装置的供应通道32在DPF 14的下游和NOx净化装置15的上游连接到排气通道10ex。由还原剂供应装置产生的重整燃料作为还原剂通过供应通道32供应到排气通道10ex中。如将在下文参考图7描述的，重整燃料通过将用作还原剂的烃(即，燃料)部分地氧化为部分氧化的烃(诸如醛)而产生。

NOx净化装置15包括用于携带还原剂的蜂窝状载体15b和将载体15b容置在其中的壳体15a。通过在存在还原催化剂的情况下NOx与重整燃料的反应，即，将NOx还原为N₂的还原过程，NOx净化装置15净化包含在排气中的NOx。应注意的是，尽管除了NOx以外O₂(氧气)也包含在排气中，重整的还原剂在存在O2的情况下选择性地(优选地)与NOx反应。

在该实施例中，还原催化剂具有吸附性以吸附NOx。更具体地，当催化剂温度低于活化温度时，还原催化剂显示出吸附排气中的NOx的吸附性，其中在所述活化温度，能够发生由还原催化剂的还原反应。然而，当催化剂温度等于或者高于活化温度时，由还原催化剂吸附的NOx由重整燃料还原并且然后从还原催化剂释放。例如，NOx净化装置15可以通过由载体15b携带的银/铝催化剂而提供NOx吸附性能。

净化DOC 16具有壳体，所述壳体容置携带氧化催化剂的载体。净化DOC 16在存在氧化催化剂的状态下将还原剂氧化，所述还原剂从NOx净化装置15流出而不用于NOx还原。因此，能够禁止还原剂通过排气通道10ex的出口释放到大气中。应注意的是，氧化催化剂的活化温度(例如，200℃)低于还原催化剂的活化温度(例如，250℃)。

然后，将在下文中描述还原剂供应装置。通常，还原剂供应装置产生重整燃料并且通过供应通道32将所述重整燃料供应到排气通道10ex中。还原剂供应装置包括放电反应器20、气泵20p、反应容器30、燃料喷射器40和加热器50。反应容器30和加热器50可以提供“重整部”，所述重整部通过部分地氧化燃料而重整作为还原剂的燃料。

如图2所示，放电反应器20包括壳体22，所述壳体22具有在其中的流体通道22a并且多对电极21布置在流体通道22a的内侧。更具体地，电极21通过电绝缘元件23保持在壳体22内。电极21具有板形并且被布置为平行地面向彼此。接地的一个电极21和当电力供应到放电反应器20时被施加高电压的另一电极21交替布置。对于电极21的电施加通过电子控制单元(ECU 80)的微型计算机81控制。

由气泵20p吹出的空气流入放电反应器20的壳体22中。气泵20p由电机驱动，并且电机由微型计算机81控制。由气泵20p吹出的空气流入壳体22内的流体通道22a中并且流动通过在电极21之间形成的放电通道21a。

反应容器30附接到放电反应器20的下游侧并且燃料喷射室30a和汽化室30b在反应容器30的内侧形成。燃料喷射室30a和汽化室30b可以相当于“反应室”，在所述“反应室”中，燃料由空气中的氧气而氧化。空气入口30c在反应容器30中形成并且穿过放电通道21a的空气通过空气入口30c流入反应容器30中。空气入口30c与燃料喷射室30a连通，并且燃料喷射室30a通过开口30d与汽化室30b连通。

止回阀(阀)34设置在连接管道33中，所述连接管道33将放电反应器20的流体通道22a流体连接到反应容器30的空气入口30c。连接管道33可以提供“空气供应通道”，空气通过所述“空气供应通道”供应到燃料喷射室30a中。止回阀34构造为打开和关闭连接管道33的内部通道并且防止空气从反应容器30回流到放电反应器20。

更具体地，阀座33a在连接管道33的内壁上形成，并且止回阀34通过弹簧34a的弹性力压靠阀座33a。因此，当止回阀34的靠近反应容器30的一侧上的压力高于止回阀34的靠近放电反应器20的一侧上的压力时，止回阀34被操作以接触阀座33a。因此，当燃料喷射器40喷射燃料并且气泵20p的操作停止时，燃料和空气朝向放电反应器20的回流被禁止。然而，当操作气泵20p时，流体通道22a内侧的压力增大。由于增大的压力，止回阀34被操作以抵抗弹簧34a的弹性力打开连接管道33。换言之，当流体通道22a内侧的压力比空气入口30c处的压力高出至少给定值时，止回阀34被操作以打开连接管道33。

流动通过放电通道21a并且流入空气入口30c中的空气穿过燃料喷射室30a和汽化室30b(按照该顺序)。然后，空气从在反应容器30中形成的喷射端口30e流出。喷射端口30e与供应通道32流体连通。

燃料喷射器40附接到反应容器30。在燃料箱40t内的液体形式的燃料(液体燃料)通过泵40p供应到燃料喷射器40并且通过燃料喷射器40的喷射孔D1、D2、D3和D4(参考图3)喷射到燃料喷射室30a中。燃料箱40t内的燃料还用于如上所述的燃烧并且因此燃料共用于内燃机10的燃烧和用作还原剂。燃料喷射器40具有喷射阀并且所述阀通过电磁螺线管由电磁力致动。微型计算机81控制对电磁螺线管的供电(即，通电)。

加热器50附接到反应容器30。加热器50具有加热元件51h和热传递罩51，所述加热元件51h在供应电力时产生热量，并且所述热传递罩51将加热元件51h容置在其中。对加热元件51h的供电(通电)由微型计算机81控制。热传递罩51的外周面可以用作加热表面51a并且加热表面51a的温度通过由加热元件51h加热所述热传递罩51而升高。热传递罩51具有带底筒形形状并且在水平方向上延伸。更具体地，在其中还原剂供应装置安装到车辆的状态下，热传递罩51在水平方向上延伸。也就是说，热传递罩51的中心线Ch(参考图4)在水平方向上延伸。

加热表面51a设置在汽化室30b的内侧并且加热从燃料喷射器40喷射的液体燃料。由加热器50加热的液体燃料在汽化室30b内侧汽化。汽化的燃料进一步加热到等于或者高于预定的某个温度的温度。结果，燃料被热分解为烃，所述烃具有少的碳数，即，发生裂化。

燃料喷射器40包括喷射孔板41，并且喷射孔D1、D2、D3和D4在喷射孔板41(见图3)上形成。喷射孔D1、D2、D3和D4在热传递罩51的纵向方向上(即，沿着中心线Ch)布置。在其中还原剂供应装置安装到车辆的状态下，燃料喷射器40的中心线Ci相对于竖直方向成角度。换言之，加热器50的中心线Ch相对于燃料喷射器40的中心线Ci成角度。

如图3所示，喷射孔D1、D2、D3和D4具有线性延伸的形状，即，喷射孔D1、D2、D3和D4具有线性延伸的轴线。每个喷射孔D1、D2、D3、D4的横截面是圆形形状的并且喷射孔D1、D2、D3、D4具有不变的横截面面积。喷射孔D1、D2、D3、D4的每个中心线C1、C2、C3、C4相对于燃料喷射器40的中心线Ci成角度。液体形式的燃料(液体燃料)通过每个喷射孔D1、D2、D3、D4喷雾(雾化)并且喷雾的液体燃料以基本上锥形形状扩散。换言之，喷雾的液体燃料的喷雾轨迹具有在远离每个喷射孔D1、D2、D3、D4的方向上扩散的基本上锥形的形状。在该实施例中，喷雾的液体燃料的喷雾轨迹的中心线基本上对应于每个喷射孔D1、D2、D3、D4的中心线C1、C2、C3、C4。

来自喷射孔D1至D4的喷雾液体燃料通过开口30d进入汽化室30b中并且喷在加热表面51a上。在每个中心线C1、C2、C3、C4与加热表面51a之间形成的相交角θ(参考图2)是小于90°的锐角。更具体地，相交角θ限定为中心线C1、C2、C3、C4与加热表面51a的虚拟水平表面之间的角度，所述虚拟水平表面虚拟地接触加热表面51a的最上部。定位在燃料喷射器40最上游侧(即，图2中的最左侧)的喷射孔D1提供具有最大值的相交角θ，并且分别对应于D2、D3、D4的相交角以此顺序朝向加热器50的前端(即，图2中右侧方向)减小。喷射孔D1至D4关于重力定位在加热表面51a上方。

由于相交角θ是锐角，喷雾的液体燃料对角地到达加热表面51a。因此，如图4所示，加热表面51a的喷雾区域A1、A2、A3、A4具有椭圆形形状，其长轴沿着中心线Ch，其中来自每个喷射孔D1、D2、D3、D4的液体燃料喷雾到所述加热表面51a的喷雾区域A1、A2、A3、A4上。对应于具有最大值的相交角θ的喷雾区域A1的长轴是最短的轴线，并且喷雾区域A2、A3、A4的长轴沿着中心线Ch按照这个顺序增大。换言之，在对应的相交角θ减小时，每个喷雾区域A1、A2、A3、A4的长轴增大。应注意的是，当使得喷射孔D1、D2、D3、D4的直径增大或者喷射孔D1、D2、D3、D4与加热表面51a之间的距离增大时，喷雾区域A1、A2、A3、A4的面积可以增大为超过加热表面51a的面积。鉴于此，喷射孔D1、D2、D3、D4的直径和喷射孔D1、D2、D3、D4与加热表面51a之间的距离被设置以使得喷雾区域A1、A2、A3、A4在加热表面51a内。

检测汽化室30b内侧的温度的温度传感器31附接到反应容器30。具体地，温度传感器31在汽化室30b内布置在加热器50的加热表面51a上方。而且，温度传感器31在空气流动方向上相对于喷雾燃料定位在汽化室30b的下游侧以使得燃料不直接喷雾到温度传感器31上。由温度传感器31检测的温度是在汽化燃料与空气反应之后所述汽化燃料的温度。温度传感器31将检测的温度的信息输出到ECU 80。

当电力供应到放电反应器20时，从电极21发射的电子在放电通道21a中碰撞包含在空气中的氧分子。结果，由氧分子产生臭氧。也就是说，放电反应器20通过放电过程将氧分子带至等离子状态，从而产生作为活性氧的臭氧。然后，由放电反应器20产生的臭氧包含在通过空气入口30c流入反应容器30中的空气中。

冷火焰反应在汽化室30b内侧发生。在冷火焰反应中，气体形式的燃料通过空气中的氧气或者臭氧部分地氧化。被部分氧化的燃料称为“重整燃料”，并且部分氧化物(例如，醛)可以是重整燃料的一个示例，在所述重整燃料中，燃料(烃类化合物)的一部分由醛基(CHO)氧化。

然后，将参考图5至图7详细描述冷火焰反应。

图5和图6示出模拟结果，其示出这样的现象，在所述现象中，燃料(十六烷)喷雾到加热器50上并且被汽化，并且留在加热器50周围的汽化燃料被重整。具体地，每个曲线图示出在汽化燃料(十六烷)暴露到430℃的环境的情况下，多个物理量关于在暴露之后经过的时间的变化。在图5和图6中，曲线图(a)示出环境温度的变化，曲线图(b)示出燃料的摩尔浓度的变化，曲线图(c)示出(i)通过氧化过程消耗的氧、(ii)通过氧化过程产生的水分子和(iii)通过氧化过程产生的二氧化碳分子的摩尔浓度的变化，并且曲线图(d)示出乙醛和丙醛的摩尔浓度的变化，所述乙醛和丙醛中的每个是通过冷火焰反应产生的重整燃料。燃料喷射开始时的初始条件设置为1个大气压、2200ppm的十六烷浓度、20％的氧浓度、9％的二氧化碳浓度以及2％的水浓度。

如图5和图6所示，紧接在喷射燃料之后，环境温度升高、燃料的摩尔浓度降低并且重整燃料的摩尔浓度增大。这意味着燃料通过由氧气氧化而产生热量并且意味着重整燃料由所述燃料产生，即，发生冷火焰反应。然而，这种温度升高和摩尔浓度的变化是暂时的，并且温度升高和摩尔浓度的变化直到从燃料喷射开始经过大约4秒钟才出现。

如图5所示，当经过大约4秒钟时，环境温度进一步升高，重整燃料的摩尔浓度降低，二氧化碳和水的产生量增大，并且氧的消耗量增大。这意味着重整燃料通过由氧气氧化而产生热量并且重整燃料完全燃烧以产生二氧化碳和水，即发生热火焰反应。通过冷火焰反应的温度升高量小于通过热火焰反应的温度升高量。而且，通过冷火焰反应的氧消耗量小于通过热火焰反应的氧消耗量。

如图5所示，当氧化反应通过两步而发生时，重整燃料被产生为在从冷火焰反应到热火焰反应的阶段期间的反应中间产物。反应中间产物的示例可以是各种烃类化合物，诸如醛、酮等。图7示出主要反应路径的示例，醛通过所述主要反应路径产生。

如图7中的(1)表示的，烃(柴油燃料)与氧分子反应并且产生烃过烃基。烃过烃基分解为醛和烃基(参考图7中的(2))。烃基与氧分子反应并且产生另一烃过烃基(参考图7中的(3))。烃过烃基分解为醛和烃基(参考图7中的(4))。烃基与氧分子反应并且同样产生另一烃过烃基(参考图7中的(5))。以此方式，在减少碳数的同时，烃过烃基重复地产生，并且每当烃过烃基产生时都产生醛。应注意的是，在热火焰反应中，燃料完全燃烧并且产生二氧化碳和水，并且从而不产生反应中间产物。换言之，通过冷火焰反应产生的反应中间产物在热火焰反应期间氧化为二氧化碳和水。

本发明的发明人已经进一步进行以下试验以确认图5和图6所示的模拟结果的概率。在试验中，燃料喷射器40喷雾柴油燃料，并且喷雾的柴油燃料被使得与在500℃下的受热板(未示出)碰撞。然后，分析在受热板上汽化的气体成分。作为分析的结果，确认当2000ppm的柴油燃料带至与受热板碰撞时，产生约30ppm的乙醛。分析结果表明乙醛能够通过冷火焰反应产生。

在图5和图6所示的模拟中，对于燃料的暴露温度设置为430℃。本发明的发明人还已经在不同的暴露温度下进行模拟，并且得到如图8所示的分析结果。在图8中，符号L1、L2、L3、L4、L5和L6分别示出当暴露温度设置为530℃、430℃、330℃、230℃、130℃和30℃时的结果。

如符号L1所表示的，当暴露温度为530℃时，几乎不存在停留在冷火焰反应的阶段，并且氧化反应通过仅仅一步完成。相反，如符号L3表示的，当暴露温度设置为330℃时，与符号L2所表示的在暴露温度设置为430℃的情况相比，冷火焰反应的开始时间延迟。同样，当暴露温度设置为230℃或者更低时，如符号L4至L6所表示的，冷火焰反应和热火焰反应都不发生，即，不发生氧化反应。

在图8所示的模拟中，当量比设置为0.23，所述当量比是喷射的燃料与供应的空气的重量比。在这方面，本发明人已经得到以不同当量比模拟的图9所示的结果。应注意的是，当量比可以定义为“包含在空气-燃料混合物中的燃料的重量”除以“能够完全燃烧的燃料的重量”的值。如图9所示，当当量比设置为1.0时，几乎不存在停留在冷火焰反应的阶段，并且氧化反应通过仅仅一步完成。而且，当当量比设置为0.37时，与当量比设置为0.23的情况相比，冷火焰反应的开始时间提前，冷火焰反应率增大，冷火焰反应阶段减少，并且完成冷火焰反应时的环境温度升高。

图10示出图8和图9的分析结果的总结，并且曲线图的横坐标表示图8的加热器温度(环境温度)并且曲线图的纵坐标表示图9的当量比。图10中的圆点区域是其中发生两步氧化反应的区域。如图10所示，其中环境温度低于下限值的区域是其中不发生氧化反应的非反应区域。而且，即使当环境温度高于下限值时，其中当量比等于或者大于1.0的区域是其中氧化通过仅仅一步完成的一步氧化反应区域。

两步氧化反应区域与一步氧化反应区域之间的边界线根据环境温度和当量比而变化。也就是说，当环境温度落在指定的温度范围内并且当量比落在指定的当量比范围内时，发生两步氧化反应。也就是说，指定的温度范围和指定的当量比范围对应于图10中的圆点区域。当环境温度设置为在指定温度范围内的最佳温度(例如，370℃)时，在边界线上的当量比具有最大值(例如，1.0)。因此，为了更早地产生冷火焰反应，加热器温度调节到最佳温度并且当量比设置为1.0。然而，当当量比大于1.0时，不发生冷火焰反应，并且因此当量比优选设置为比1.0小给定余量的值。

在图8和图9所示的模拟中，空气中的臭氧浓度设置为零。本发明的发明人已经在空气中不同的臭氧浓度的的状态下进行模拟，并且得到如图11所示的分析结果。在模拟中，初始条件设置为1个大气压、2200ppm的十六烷浓度和330℃的环境温度。如图11所示，冷火焰反应的开始时间随着臭氧浓度增大而变得更早。这种现象能够如下解释。如上所述，在图7中的(1)、(3)、(5)中，烃基与氧分子反应，并且这些反应通过包含在空气中的臭氧加速。结果，在短时间内产生醛，由此冷火焰反应的开始时间变早。

ECU 80的微型计算机81包括用于存储程序的存储单元和中央处理单元，所述中央处理单元根据存储在存储单元中的程序而执行运算处理。ECU 80基于传感器的检测值而控制内燃机10的操作。传感器可以包括加速器踏板传感器91、发动机速度传感器92、节流开度传感器93、进气压力传感器94、进气量传感器95、排气温度传感器96等。

加速器踏板传感器91检测车辆的加速器踏板由驾驶员的压下量。发动机速度传感器92检测内燃机10的输出轴10a的旋转速度(即，发动机旋转速度)。节流开度传感器93检测节流阀13的打开量。进气压力传感器94检测在节流阀13的下游位置处的进气通道10in的压力。进气量传感器95检测进气的质量流量。

ECU 80总体上根据输出轴10a的旋转速度和内燃机10的发动机负载而控制从燃料喷射阀(未示出)喷射的用于燃烧的燃料的量和喷射定时。而且，ECU 80基于由排气温度传感器96检测的排气温度而控制还原剂供应装置的操作。换言之，微型计算机81通过在预定的阶段重复地执行如图12所示的过程(即，程序)而在产生重整燃料与产生臭氧之间切换。所述过程在点火开关打开时启动并且在内燃机10运行的同时不断地执行。

在图12的步骤10，微型计算机81确定内燃机10是否运行。当内燃机10不运行时，还原剂供应装置的操作在步骤18停止。更具体地，当电力已经供应到放电反应器20、气泵20p、燃料喷射器40和加热器50时，电力供应停止。此外，当还原催化剂的温度(NOx催化剂温度)低于活化温度并且吸附在还原催化剂中的NOx的量(NOx吸附量)饱和时，或者当NOx催化剂温度处于超过可能还原的温度范围的高温时，装置也在步骤18停止。

当确定内燃机10正在运行时，还原剂供应装置根据NOx净化装置15中的NOx催化剂温度而操作。具体地，在步骤11，确定NOx催化剂温度是否高于第一指定温度T1。当NOx催化剂温度低于第一指定温度T1时，在步骤12确定NOx催化剂温度是否高于第二指定温度T2。当NOx催化剂温度低于第二指定温度T2时，在步骤13确定NOx催化剂温度是否高于活化温度T3。

第一指定温度T1和第二指定温度T2设置为高于活化温度T3，并且第一指定温度T1设置为高于第二指定温度T2。例如，当活化温度T3为250℃时，第一和第二指定温度分别设置为400℃和350℃。从由排气温度传感器96检测的排气温度估算NOx催化剂温度。应注意的是，还原催化剂的活化温度T3是NOx能够在存在还原催化剂的状态下被还原并且被净化的最低温度。

当通过步骤11、12和13确定NOx催化剂温度低于活化温度T3时，还原剂供应装置在步骤14在臭氧发生模式下操作。当确定NOx催化剂温度高于活化温度T3并且低于第二指定温度T2时，还原剂供应装置在步骤15在高部分氧化模式中操作。然而，当确定NOx催化剂温度高于第二指定温度T2并且低于第一指定温度T1时，还原剂供应装置在步骤16在低部分氧化模式中操作。而且，当确定NOx催化剂温度高于第一指定温度T1时，还原剂供应装置在步骤17的停止模式停止。

当臭氧发生模式在步骤14设置时，图13的子程序过程将开始。最初，气泵20p在步骤20在预定电量的状态下操作。然后，在步骤21，预定的电量供应到放电反应器20的电极21以开始放电。然后，对加热器50的供电在步骤22停止，并且在步骤23，对燃料喷射器40的供电停止以在停止燃料喷射。

根据臭氧发生模式，放电反应器20产生臭氧并且产生的臭氧通过燃料喷射室30a、汽化室30b和供应通道32供应到排气通道10ex中。在这种情况下，如果施加对加热器50的供电，臭氧将由加热器50加热并且然后瓦解。而且，如果供应燃料，放电反应器20内侧的臭氧将与供应的燃料反应。鉴于此，在如图13所示的臭氧发生模式中，由加热器50的加热和由燃料喷射器40的燃料供应停止。为此，由于能够避免臭氧与燃料反应和臭氧的加热瓦解，产生的臭氧未加改变地供应到排气通道10ex中。

当在图12的步骤15设置高部分氧化模式时，图14的子程序过程将开始。

将根据图中的虚线描述图14的过程的概要。在步骤30，加热器50的操作被控制以将反应容器30内侧的温度调节在指定的温度范围内。然后，在步骤40，当量比调节为在指定当量比范围内的值，所述当量比是反应容器30内侧的燃料与空气的比。指定的温度范围和指定的当量比范围包括在由图10的圆点区域所表示的两步氧化区域内侧。因此，发生冷火焰反应并且产生如上所述的重整燃料。

指定温度范围的下限设置为260℃，所述下限是一步氧化区域与非反应区域之间以及两步氧化区域与非反应区域之间的边界线。指定温度范围的上限设置为在一步氧化区域与两步氧化区域之间的边界线中的最高温度。指定当量比范围的上限设置为在一步氧化区域与两步氧化区域之间的边界线中的最大值并且对应于370℃的值。

而且，在步骤50，对放电反应器20的供电根据反应容器30内的燃料浓度而控制。因此，产生臭氧，并且产生的臭氧供应到反应容器30中。因此，如上参考图11描述的，冷火焰反应的开始时间提前，并且冷火焰反应时间减少。因此，即使当反应容器30尺寸减小以使得燃料在反应容器30内的停留时间减少时，冷火焰反应也能够在停留时间内完成，由此能够减小反应容器30的尺寸。

放电反应器20和气泵20p可以用作“臭氧供应器”，所述“臭氧供应器”将臭氧供应到作为还原剂的汽化燃料中并且在存在臭氧的气氛下重整还原剂。执行步骤30的微型计算机81可以用作“温度调节部”，所述“温度调节部”将汽化室30b内侧的温度调节到指定的温度范围。执行步骤40的微型计算机81可以用作“当量比控制器”，所述“当量比控制器”将供应到汽化室30b中的燃料与空气的当量比调节到指定的当量比范围内。执行步骤50的微型计算机81可以用作“臭氧控制器”，所述“臭氧控制器”控制臭氧供应器以当还原催化剂的温度低于第二指定温度T2时供应臭氧。

然后，将参考图14进一步详细描述在步骤30、40和50处的过程。

首先，将描述在步骤30的温度控制器的过程。在步骤31，得到还原剂供应装置内侧(即，反应容器30内侧)的温度。具体地，得到由温度传感器31检测的检测温度Tact。在随后的步骤32，确定检测温度Tact是否高于预定的目标温度Ttrg。更具体地，确定检测温度Tact减去目标温度Ttrg得到的差Δt是否大于零。

当不满足ΔT>0时，过程前进至步骤33，并且由加热器50的加热量增加。具体地，在差Δt的绝对值增大时，加热器50的通电占空比增大。然而，当满足ΔT>0时，在步骤34确定差ΔT是否超过最大值(例如，50℃)。当差ΔT不超过最大值时，过程前进至步骤35，并且由加热器50的加热量减少。具体地，在差Δt的绝对值增大时，加热器50的通电占空比减小。然而，当差ΔT超过最大值时，过程前进至步骤36，并且对加热器50的供电停止。因此，环境温度能够迅速降低。

在步骤32使用的目标温度Ttrg设置为环境温度(例如，370℃)，在所述环境温度，当量比具有在图10所示的两步氧化区域中的最大值。由于汽化室30b内侧的温度由冷火焰反应而升高，加热器50被控制以具有比目标温度Ttrg低一定温度的温度，所述一定温度为由冷火焰反应导致的温度升高。

然后，将在下文中描述在步骤40由当量比控制器的过程。在步骤40，当差Δt等于或小于50℃时，过程前进至步骤41，并且计算对应于检测温度Tact并且冷火焰反应在此发生的当量比的最大值更具体地，对应于两步氧化区域中的环境温度的当量比的最大值或者最大值减去给定余量得到的值作为目标当量比存储在微型计算机81中。例如，用于对应于两步氧化区域中的环境温度的当量比的最大值的映射被准备并且所述映射提前存储在微型计算机81中。然后，利用所述映射计算对应于检测温度Tact的当量比的最大值

在步骤42，目标当量比基于在步骤41计算的当量比的最大值设置。更具体地，目标当量比通过最大值减去给定余量而设置。因此，即使当实际当量比大于目标当量比时，实际当量比也不太可能超过最大值并且因此能够降低不发生冷火焰反应的可能性。

然而，当差Δt高于50℃并且加热器50在步骤36停止时，过程前进至步骤43，并且目标当量比设置为用于空气冷却的预定值。用于空气冷却的预定值设置为大于对应于目标温度Ttrg的当量比的最大值换言之，与步骤42的情况相比，环境温度的降低能够通过增大空气的流动量而加速。

在步骤44，设置目标燃料流量Ftrg。目标燃料流量Ftrg是用于适当地供应必要燃料量以将流入NOx净化装置15中的NOx完全还原的燃料流速。目标燃料流量Ftrg指的是每单位时间供应到NOx净化装置15中的燃料的质量。

具体地，目标燃料流量Ftrg基于将在下文中描述的NOx流入流量以及NOx催化剂温度设置。NOx流入流量是每单位时间流入NOx净化装置15中的NOx的质量。例如，NOx流入流量能够基于内燃机10的操作状况估算。NOx催化剂温度是NOx净化装置15内侧的还原催化剂的温度。例如，NOx催化剂温度能够基于由排气温度传感器96检测的温度估算。

目标燃料流量Ftrg随着NOx流入流量增大而增大。而且，由于在存在还原催化剂的状态下NOx的还原量(还原性能)根据NOx催化剂温度而改变，目标燃料流量Ftrg根据由于NOx催化剂温度导致的还原性能的不同而设置。

在随后的步骤45，目标空气流量Atrg基于在步骤42或者步骤43设置的目标当量比以及在步骤44设置的目标燃料流量Ftrg计算。具体地，目标空气流量Atrg如此计算以满足

在随后的步骤46，气泵20p的操作基于在步骤45计算的目标空气流量Atrg而被控制。具体地，气泵20p的通电占空比随着目标空气流量Atrg增大而增大。然后，在步骤47，燃料喷射器的操作被控制以基于在步骤44设置的目标燃料流量Ftrg执行燃料喷射。具体地，燃料喷射器40的打开时间随着目标燃料流量Ftrg增大而增加。

然后，将给出由放电控制器的步骤50的过程。最初，在步骤51基于在步骤44设置的目标燃料流量Ftrg计算目标臭氧流量Otrg。具体地，目标臭氧流量Otrg被计算以使得汽化室30b内的臭氧浓度与燃料浓度的比为给定值(例如，0.2)。例如，所述比被设置以使得冷火焰反应能够在给定时间(例如，0.02秒)内完成。例如，当燃料浓度为如图11所示的2200ppm时，需要400ppm的臭氧浓度以在0.02秒内完成冷火焰反应。在这种情况下，目标臭氧流量Otrg被设置以使得臭氧浓度为400ppm。而且，在步骤51，目标臭氧流量Otrg被设置为随着NOx催化剂温度降低而增大。

在随后的步骤52，对放电反应器20的目标通电量基于在步骤45计算的目标空气流量Atrg和在步骤S51计算的目标臭氧流量Otrg计算。空气在放电通道21a内侧的停留时间随着目标空气流量Atrg增大而减少。因此，目标通电量Ptrg随着目标空气流量Atrg增大而增大。而且，目标通电量Ptrg随着目标臭氧流量Otrg增大而增大。然后，在步骤53，对放电反应器20的通电量基于在步骤52计算的目标通电量Ptrg而被控制。具体地，对放电反应器20的通电占空比随着目标通电量Ptrg增大而增大。

根据图14所示的高部分氧化模式，在放电反应器20处产生的臭氧、空气中的氧气以及由加热器50汽化的燃料在汽化室30b内侧彼此混合并且然后燃料在存在臭氧的环境下部分氧化。另一方面，在图15所示的低部分氧化模式中，臭氧的产生停止，并且由加热器50汽化的燃料和空气中的氧气在汽化室30b内侧彼此混合并且然后燃料在不存在臭氧的环境下部分氧化。

更具体地，当在图12的步骤16设置低部分氧化模式时，图15的子程序过程将开始。在图15的过程中，尽管执行与图14所示的步骤30和40相似的过程，图14的步骤50的过程被省却。简言之，在步骤30，环境温度调节到指定温度范围内并且在步骤40，当量比调节到指定当量比范围内。然而，图14中的步骤50的臭氧产生不被执行并且对放电反应器20的供电在步骤54停止。

然而，当在图12的步骤17设置停止模式时，图16所示的子程序过程将开始。在图16的过程中，尽管执行与图14的步骤30相似的过程，图14的步骤40和步骤50的过程被省却。简言之，在步骤30，环境温度调节为在指定的温度范围内。然而，不执行在图14中的步骤40的当量比调节和在步骤50的臭氧产生并且在步骤54停止对放电反应器20的供电，并且在步骤55停止气泵20p的操作。

在环境温度在步骤30被调节之后，与图14的过程一样，在步骤44设置目标燃料流量Ftrg。此后，在步骤47，燃料喷射器40的操作基于在步骤44设置的目标燃料流量Ftrg控制并且执行燃料喷射。

也就是说，根据图16所示的停止模式，尽管臭氧发生和对汽化室30b的空气(氧气)供应停止，对汽化室30b的燃料供应被执行以使得供应的燃料汽化。因此，汽化燃料在不由氧气或者臭氧部分氧化的状态下供应到排气通道10ex。执行步骤54和55的微型计算机81可以用作“重整抑制部”，所述“重整抑制部”抑制燃料的重整度或者停止燃料的重整。

当在上述的任一模式下供应还原剂时，NOx净化率将根据NOx催化剂温度改变。图17示出表示NOx催化剂温度与NOx净化率之间的关系的模拟结果。图17中的实线、虚线和点划线表示高部分氧化模式、低部分氧化模式和停止模式。在模拟中，银/铝催化剂用作还原催化剂。而且，烃HC用作还原剂，并且在转换为甲烷浓度的1000ppmC浓度下的烃HC被供应。而且，流入还原催化剂中的NOx的浓度是60ppm并且流入还原催化剂中的氧气的浓度是10％。在高部分氧化模式期间臭氧的浓度是50ppm。

如图17所示，在所有模式下，存在净化率在此具有最大值的催化剂温度(峰值温度)。然而，每个模式的峰值温度具有不同的值。简言之，用于高部分氧化模式的峰值温度低于用于低部分氧化模式的峰值温度，并且用于低部分氧化模式的峰值温度低于用于停止模式的峰值温度。用于高部分氧化模式的在峰值温度处的净化率的最大值具有最高值，并且然后用于低部分氧化模式的净化率的最大值具有第二最高值。用于停止模式的净化率的最大值具有最低值。

然而，在高于由Ta(第一边界温度)表示的温度的温度范围中，用于停止模式的净化率高于用于低部分氧化模式的净化率。而且，在高于由Tb(第二边界温度)表示的温度的温度范围中，用于低部分氧化模式的净化率高于用于高部分氧化模式的净化率。根据由本发明的发明人的研究，这种对于净化率值的反转现象能够如下解释。

在高于第一边界温度Ta的温度范围中，重整燃料的被部分氧化的部分在还原NOx之前被完全氧化并且分解(氧化劣化)为二氧化碳和水，从而失去还原NOx的能力。为此，当由部分氧化的重整停止时，在这个温度范围内的净化率反而增大。相似地，在高于第二边界温度Tb的温度范围中，重整燃料通过氧化劣化而失去对于NOx的还原能力。氧化劣化的程度将随着催化剂温度升高而增大。因此，也可以说，当由部分氧化的重整停止时，在这个温度范围中净化率反而增大。相反，在低于第二边界温度Tb的温度范围，即使部分氧化通过供应臭氧而加速，上述氧化劣化几乎不会发生。因此，在低于第二边界温度Tb的温度范围中，净化率能够通过供应臭氧而增大。

基于上述发现，用于决定图12中的模式的第一指定温度T1基于第一边界温度Ta设置。具体地，第一指定温度T1设置为第一边界温度Ta或者在包括第一边界温度Ta的指定范围内的温度。然后，如果还原催化剂温度高于第一指定温度T1，则操作模式切换到停止模式并且燃料的重整停止。因此，当例如催化剂温度从低于第一边界温度Ta的温度范围升高到高于第一边界温度Ta的温度范围时，操作模式从低部分氧化模式切换到停止模式。因此，能够抑制其中部分氧化的燃料被完全氧化并且失去NOx还原能力的情况。因此，能够提高净化率。

而且，在该实施例中设置臭氧供应器和臭氧控制器。臭氧供应器将臭氧供应到还原剂并且在存在臭氧的环境下重整还原剂。臭氧控制器控制臭氧供应器以当还原催化剂温度低于设置为等于或高于活化温度并且低于第一指定温度T1的第二指定温度T2时供应臭氧。因此，当例如催化剂温度从低于第二指定温度T2的温度范围升高到高于第二指定温度T2的温度范围时，操作模式从高部分氧化模式切换到低部分氧化模式。因此，能够抑制其中部分氧化的燃料被完全氧化并且失去NOx还原能力的情况。因此，能够提高净化率。

而且，臭氧控制器控制臭氧供应器以在高部分氧化模式期间催化剂温度降低时增加臭氧的供应量。在催化剂温度降低时，部分氧化的燃料被完全氧化并且失去NOx还原能力的风险将减小。因此，根据该实施例，其中在催化剂温度降低时增加臭氧的供应量，在抑制上述风险的这种情况下能够加速由臭氧的部分氧化。

根据该实施例，重整部包括将反应室限定在其中的反应室，在所述反应室内侧，还原剂由氧气部分氧化并且重整抑制部通过中断到反应室中的氧气供应而停止还原剂的重整。尽管还原剂的重整能够通过降低反应室内侧的温度而实现，但是将花费时间以将反应室内侧的温度降低到还原剂的重整在此停止的低温。相反，在该实施例中，重整通过中断氧气供应而停止，能够迅速停止所述重整。

在该实施例中，止回阀34被操作以当重整抑制部停止重整时关闭空气供应通道，所述止回阀34设置在连接管道33(空气供应通道)中，空气通过所述连接管道33供应到反应室中。因此，在反应容器30中汽化的燃料能够被防止在停止模式期间回流到放电反应器20。

而且，由于在该实施例中止回阀34由弹簧34a偏压，止回阀34被操作以当气泵20p停止时关闭，而止回阀34被操作以当气泵20p被操作时打开。因此，在高部分氧化模式或者低部分氧化模式期间，止回阀34通过由气泵20p产生的压力差而打开，而在停止模式期间，止回阀34通过停止气泵20p而关闭。结果，止回阀34在停止模式期间的关闭操作能够通过这种简单的结构而实现。

根据该实施例，还原剂供应装置包括反应容器30，在所述反应容器30中，燃料由空气中的氧气氧化。反应容器30内的温度和当量比被调节以产生冷火焰反应，并且通过冷火焰反应部分氧化的燃料(重整燃料)作为NOx净化还原剂供应到排气通道10ex中。因此，与其中不被部分氧化的燃料用作还原剂的情况相比，能够提高NOx净化率。

而且，在该实施例中，设置放电反应器20，并且当产生冷火焰反应时，由放电反应器20产生的臭氧供应到反应容器30中。为此，能够提前冷火焰反应的开始时间，并且冷火焰反应时间能够减少(参考图11)。因此，即使当反应容器30尺寸减小，并且燃料在反应容器30内的停留时间缩短时，冷火焰反应也能够在停留时间内完成。因此，能够减小反应容器30的尺寸。

而且，在该实施例中，用于放电的电力通过图14中的步骤50根据汽化室30b内侧的燃料浓度而控制。例如，目标臭氧流量Otrg被计算以使得臭氧浓度与燃料浓度的比为给定值(例如，0.2)，并且然后控制放电电力。为此，臭氧浓度相对于燃料浓度的过量或者不足被抑制，并且冷火焰反应的开始时间能够通过以适当的量供应臭氧而提前，由此能够减少在放电反应器20处的电消耗。

而且，在该实施例中，当还原催化剂的温度低于活化温度T3时，在停止由燃料喷射器40的燃料喷射的同时，由放电反应器20产生的臭氧供应到汽化室30b中，由此将臭氧供应到排气通道10ex中。因此，当NOx净化装置15中的还原催化剂不被活化时，能够防止供应作为还原剂的重整燃料。由于排气中的NO通过供应臭氧而氧化为NO₂并且吸附在NOx净化催化剂的内侧，因此能够增加NOx净化装置15内侧的NOx吸附量。

而且，在该实施例中，设置加热燃料的加热器50和检测汽化室30b内侧的温度(环境温度)的温度传感器31。在图14的步骤30的温度调节部根据由温度传感器31检测的温度控制加热器50的操作以将汽化室30b内侧的温度调节到指定的温度范围。因此，汽化室30b内侧的温度直接由温度传感器31检测。而且，汽化室30b中的燃料由加热器50直接加热。为此，能够以高精确度实现将汽化室30b内侧的温度调节到指定的温度范围。

应注意的是，如图10所示，其中发生冷火焰反应的指定当量比范围可以取决于环境温度而不同。考虑到上述因素，在图14的步骤40的当量比控制器根据检测温度Tact改变目标当量比φtrg。因此，即使当检测温度Tact从目标温度Ttrg转变时，由于当量比根据汽化室30b内侧的实际温度调节，因此能够确保发生冷火焰反应。

而且，在该实施例中，在图14的步骤44和步骤47，目标燃料流量Ftrg基于由NOx净化装置15要求的还原剂的要求流量设置。目标空气流量Atrg在步骤41、42、43、45和46基于目标燃料流量Ftrg设置以使得当量比落在指定当量比范围内。为此，在满足由NOx净化装置15要求的还原剂的要求流量的同时，当量比能够调节到指定当量比范围。

而且，根据该实施例，裂化由加热器50产生以使得燃料热分解为具有少的碳数的烃类化合物。由于具有少的碳数的烃类化合物具有低的沸点，汽化燃料能够被抑制回到液体形式。

(第二实施例)

在图1所示的第一实施例中，空气通过气泵20p供应到放电反应器20中。相反，在根据图18所示的第二实施例的还原剂供应装置中，内燃机10中的进气的一部分通过如下所述的旁路路线供应到放电反应器20中。

具体地，分支管道36h连接在进气通道10in的在压缩器11c下游和冷却器12上游的部分与放电反应器20的流体通道22a之间。而且，分支管道36c连接在进气通道10in的在冷却器12下游的部分与流体通道22a之间。未经过冷却器12冷却的高温进气通过分支管道36h供应到放电反应器20中。然而，由冷却器12冷却之后的低温进气通过分支管道36c供应到放电反应器20中。

打开和关闭相应分支管道36h和36c的内部通道的电磁阀36附接到分支管道36h和36c。电磁阀36的操作由微型计算机81控制。当电磁阀36被操作以打开分支管道36h和关闭分支管道36c时，高温进气流入放电反应器20中。当电磁阀36被操作以打开分支管道36c和关闭分支管道36h时，低温进气流入放电反应器20中。

电磁阀36的操作将操作模式在以下模式之间切换，即，在其中未经过冷却器12冷却的高温进气从冷却器12的上游分支的模式与其中在由冷却器12冷却之后的低温进气从冷却器12的下游分支的模式之间切换。当在臭氧发生模式或者高部分氧化模式期间产生臭氧时，选择用于供应低温进气的模式，由此产生的臭氧被禁止由进气的热量破坏。然而，当在低部分氧化模式或者停止模式期间不产生臭氧时，用于供应高温进气的模式被选择，并且由加热器50加热的燃料被禁止由反应室内侧的进气冷却。

在电磁阀36打开的阶段期间，到内燃机10的燃烧室中的进气量减少流过分支管道36h和36c的进气的部分的量。为此，微型计算机81修正节流阀13的开度或者由压缩器11c的压缩量，以使得流入燃烧室中的进气量增大在电磁阀36打开阶段期间流过分支管道36h和36c的进气的量。

在该实施例中，在第一实施例中描述并且在图12至图16示出的用于气泵20p的控制替换成用于电磁阀36的控制，但是其他控制与图12至图16所描绘的控制相似地执行。例如，第一实施例中图14的步骤46的控制替换成该实施例的控制，在第一实施例中图14的步骤46的控制中，气泵20p基于目标空气流量Atrg操作，在该实施例的控制中，电磁阀36的开度基于目标空气流量Atrg控制。在该实施例中，放电反应器20和电磁阀36可以用作“臭氧供应器”。

根据该实施例，进气的由压缩器11c压缩的部分供应到放电反应器20中。为此，包含氧气的空气能够供应到放电反应器20中而不使用如图1所示的气泵20p。

(第三实施例)

在图1和图18所示的实施例中，由放电反应器20产生臭氧并且产生的臭氧供应到反应容器30中。可替代地，在如图19所示的第三实施例中，放电反应器20被省却。而且，第一实施例的如图12所示的控制在如图20所示的该实施例中改变。

首先，在图20的步骤10，确定内燃机10是否正在运行。如果在步骤10处为“假”，则还原剂供应装置在步骤18停止。具体地，对气泵20p、燃料喷射器40以及加热器50的供电停止。然而，如果在步骤10处为“真”，则还原剂供应装置被根据NOx净化装置15内侧的还原催化剂的温度(NOx催化剂温度)操作。

更具体地，在步骤11，确定NOx催化剂温度是否高于第一指定温度T1。例如，当活化温度T3为250℃时，第一指定温度T1设置为400℃。当NOx催化剂温度低于第一指定温度T1时，还原剂供应装置被在步骤16A以部分氧化模式操作，其将在下文描述。当NOx催化剂温度高于第一指定温度T1时，还原剂供应装置被在步骤17以停止模式操作。

简言之，由于在该实施例中省却放电反应器20，不执行第一实施例中描述的高部分氧化模式。因此，还原剂供应装置的操作在部分氧化模式与停止模式之间切换。在步骤16A的部分氧化模式期间的过程与低部分氧化模式相同，即在步骤16A的过程与图15所示的没有步骤54的过程相似。在该实施例的停止模式期间的过程与第一实施例的停止模式期间的过程(即，图16所示的过程)相同。

根据该实施例，由于省却放电反应器20，能够实现装置尺寸减小。

(其他实施例)

在第一实施例中，第一指定温度T1和第二指定温度T2基于第一边界温度Ta和第二边界温度Tb设置，所述第一边界温度Ta和第二边界温度Tb在图17的模拟结果中示出。然而，由于图17中的模拟结果可以根据状况而改变，第一指定温度T1和第二指定温度T2可以根据所述状况而设置。例如，第一指定温度T1和第二指定温度T2可以根据流入NOx净化装置15中的NOx或者氧气的浓度而设置。而且，第一指定温度T1和第二指定温度T2可以根据包含在流入NOx净化装置15中的NOx中所包含的NO与NO₂的比设置。而且，第一指定温度T1和第二指定温度T2可以根据内燃机10的操作状况而设置。

在上述实施例中，当催化剂温度高于第一指定温度T1时，还原剂的重整在停止模式期间停止。可替代地，当催化剂温度高于第一指定温度T1时，氧化抑制模式可以代替停止重整而执行。在氧化抑制模式中，重整继续而重整度被抑制。例如，图12或图20所示的停止模式可以替换为所述氧化抑制模式。在氧化抑制模式中，与低部分氧化模式或者部分氧化模式(即，还原剂的温度低于第一指定温度T1)相比，部分氧化(重整)的程度降低。具体地，重整度通过减少空气或排气到反应室的供应量而抑制。可替代地，重整度可以通过降低汽化室30b内侧的温度而抑制。

在第一实施例中，臭氧供应量被控制以在高部分氧化模式期间在还原催化剂的温度降低时增加。与这个控制相同，空气或者排气的供应量被控制以在低部分氧化模式期间在还原催化剂的温度降低时增加。

在停止模式期间，由加热器50的加热量可以减少或者加热器50可以停止。以此方式，能够确保停止燃料的氧化。如图16所示，即使在停止模式期间，反应室内侧的温度可以调整为在指定温度范围内。在这种情况下，当操作模式从停止模式切换到低部分氧化模式或者部分氧化模式时，反应室内侧的温度已经调整到指定的温度范围。因此，能够迅速执行部分氧化。

在图1所示的实施例中，加热器50布置在反应容器30内。可替代地，加热器50可以布置在反应容器30外侧以使得燃料或者空气在反应容器30上游的位置处加热。而且，在图1所示的实施例中，温度传感器31布置在反应容器30内。可替代地，温度传感器31可以布置在反应容器30下游的位置处。

在图1所示的上述实施例中，燃料喷射器40用作将液体燃料雾化的雾化器并且将雾化的液体燃料供应到加热器。可替代地，通过使得燃料振动而将液体形式的燃料雾化的振动装置可以用作雾化器。振动装置可以具有以高频率振动的振动板并且燃料被在所述振动板上振动。

在图18所示的上述实施例中，进气通过分支管道36h和36c从进气通道10的在冷却器12上游和下游的两个部分分支。相反，可以省却两个分支管道36h和36c中的任何一个，并且通过电磁阀36进行的低温进气模式和高温进气模式之间的切换也可以省却。

在图1所示的上述实施例中，物理地吸附NOx(即，物理吸附)的还原催化剂用在NOx净化装置15中，但是可以使用化学地吸附NOx(即，化学吸附)的还原剂。

当内燃机10中的空燃比比化学计量空燃比更稀薄时(即，内燃机10处于稀薄燃烧时)，NOx净化装置15可以吸附NOx，并且当内燃机10中的空燃比不比化学计量空燃比更稀薄时(即，内燃机10处于非稀薄燃烧时)，NOx净化装置15可以还原NOx。在这种情况下，臭氧在稀薄燃烧下产生并且重整燃料在非稀薄燃烧下产生。在稀薄燃烧下吸附NOx的催化剂的示例中的一个可以是由载体携带的由铂和钡制成的化学吸附还原催化剂。

还原剂供应装置可以适用于具有无吸附功能(即，物理吸附和化学吸附功能)的NOx净化装置15的燃烧系统。在这种情况下，在NOx净化装置15中，铁基或者铜基催化剂可以用作在稀薄燃烧中在给定的指定温度范围下具有NOx还原性能的催化剂，并且重整燃料可以作为还原剂供应到这些催化剂。

在上述实施例中，用在图12的步骤11、12和13处的NOx催化剂温度基于由排气温度传感器96检测的排气温度而估算。然而，温度传感器可以附接到NOx净化装置15，并且温度传感器可以直接检测NOx催化剂温度。或者，NOx催化剂温度可以基于输出轴10a的旋转速度和内燃机10的发动机载荷估算。

在图1所示的上述实施例中，放电反应器20具有电极21，所述电极21中的每个具有板形状并且平行地面向彼此。然而，放电反应器20可以具有以针状方式突出的针状电极(针电极)和环形地包围所述针状电极的环形电极。

在图1所示的上述实施例中，还原剂供应装置适用于安装到车辆中的燃烧系统。然而，活性物质供应系统可以适用于固定的燃烧系统。而且，在图1所示的实施例中，还原剂供应装置可以适用于压缩自点火式柴油发动机，并且用于燃烧的柴油用作还原剂。然而，还原剂供应装置可以适用于自点火式汽油发动机，并且用于燃烧的汽油也可以用作还原剂。

由微型计算机提供的手段和功能可以由例如仅仅软件、仅仅硬件或者其组合提供。微型计算机可以由例如模拟电路构成。

Claims (8)

1.一种用于燃料燃烧系统的还原剂供应装置，所述燃料燃烧系统包括NOx净化装置(15)，所述NOx净化装置(15)具有布置在排气通道(10ex)中的还原催化剂以净化包含在内燃机(10)的排气中的NOx，所述还原剂供应装置在所述还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到所述排气通道中，所述还原剂供应装置包括：

通过部分地氧化所述还原剂而重整所述还原剂的重整部(30、50)；和

重整抑制部(S54、S55)，当所述还原剂的温度高于第一指定温度(T1)时，所述重整抑制部(i)与当所述还原剂的温度低于所述第一指定温度(T1)时相比抑制所述还原剂的重整度，或(ii)停止所述还原剂的所述重整，其中所述第一指定温度(T1)等于或高于所述还原催化剂的活化温度，

其中，所述重整部包括反应容器，所述反应容器中限定反应室(30a、30b)，在所述反应室内侧，所述还原剂由氧气部分地氧化，和

所述重整抑制部通过减少或中断氧气供应到所述反应室中而抑制所述还原剂的所述重整度或停止所述还原剂的所述重整，

所述还原剂供应装置还包括：

当量比控制器(S40)，所述当量比控制器将供应到所述反应室中的所述还原剂与空气的当量比调节在指定的当量比范围内，和

温度调节部(S30)，所述温度调节部将所述反应室内侧的温度调节在指定的温度范围内，其中

所述指定的当量比范围和所述指定的温度范围被设置以使得产生冷火焰反应，通过所述冷火焰反应，所述反应室内侧的还原剂由所述空气中的氧气部分地氧化。

2.根据权利要求1所述的还原剂供应装置，其还包括：

臭氧供应器(20、20p、36)，所述臭氧供应器将臭氧供应到所述还原剂以在存在臭氧的环境下重整所述还原剂，和

臭氧控制器(S50)，所述臭氧控制器控制所述臭氧供应器以当所述还原催化剂的温度低于第二指定温度(T2)时供应所述臭氧，所述第二指定温度(T2)等于或者高于所述活化温度并且低于所述第一指定温度。

3.根据权利要求2所述的还原剂供应装置，其中

所述臭氧控制器控制所述臭氧供应器以随着所述还原催化剂的温度降低而增大所述臭氧的供应量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的还原剂供应装置，其还包括：

布置在空气供应通道(33)中的阀(34)，空气通过所述空气供应通道供应到所述反应室中，其中

所述阀被操作以当所述重整抑制部停止所述还原剂的所述重整时关闭所述空气供应通道。

5.一种用于燃料燃烧系统的还原剂供应装置，所述燃料燃烧系统包括NOx净化装置(15)，所述NOx净化装置(15)具有布置在排气通道(10ex)中的还原催化剂以净化包含在内燃机(10)的排气中的NOx，所述还原剂供应装置在所述还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到所述排气通道中，所述还原剂供应装置包括：

通过部分地氧化所述还原剂而重整所述还原剂的重整部(30、50)；和

重整抑制部(S54、S55)，当所述还原剂的温度高于第一指定温度(T1)时，所述重整抑制部(i)与当所述还原剂的温度低于所述第一指定温度(T1)时相比抑制所述还原剂的重整度，或(ii)停止所述还原剂的所述重整，其中所述第一指定温度(T1)等于或高于所述还原催化剂的活化温度，

所述还原剂供应装置还包括：

臭氧供应器(20、20p、36)，所述臭氧供应器将臭氧供应到所述还原剂以在存在臭氧的环境下重整所述还原剂，和

臭氧控制器(S50)，所述臭氧控制器控制所述臭氧供应器以当所述还原催化剂的温度低于第二指定温度(T2)时供应所述臭氧，所述第二指定温度(T2)等于或者高于所述活化温度并且低于所述第一指定温度，

其中

所述臭氧控制器控制所述臭氧供应器以随着所述还原催化剂的温度降低而增大所述臭氧的供应量。

6.根据权利要求5所述的还原剂供应装置，其中

所述重整部包括反应容器，所述反应容器中限定反应室(30a、30b)，在所述反应室内侧，所述还原剂由氧气部分地氧化，和

所述重整抑制部通过减少或中断氧气供应到所述反应室中而抑制所述还原剂的所述重整度或停止所述还原剂的所述重整。

7.根据权利要求6所述的还原剂供应装置，其还包括：

当量比控制器(S40)，所述当量比控制器将供应到所述反应室中的所述还原剂与空气的当量比调节在指定的当量比范围内，和

温度调节部(S30)，所述温度调节部将所述反应室内侧的温度调节在指定的温度范围内，其中

所述指定的当量比范围和所述指定的温度范围被设置以使得产生冷火焰反应，通过所述冷火焰反应，所述反应室内侧的还原剂由所述空气中的氧气部分地氧化。

8.根据权利要求6所述的还原剂供应装置，其还包括：

布置在空气供应通道(33)中的阀(34)，空气通过所述空气供应通道供应到所述反应室中，其中

所述阀被操作以当所述重整抑制部停止所述还原剂的所述重整时关闭所述空气供应通道。