CN107304699A - 排气净化装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备被配置在内燃机的排气通道中的NSR催化剂的排气净化装置的控制装置，本发明的课题在于，尽可能地减少执行燃料过量供给处理时在NSR催化剂中所生成的N2O的量。在NSR温度Tnsr属于NSR催化剂的活性开始温度以上且小于活性结束温度的暖机温度范围的情况下，本发明所涉及的控制装置对从燃料供给装置朝向NSR催化剂被供给的燃料的量进行控制，以使得在所述NSR温度Tnsr小于预定温度Tthr时，与所述NSR温度Tnsr为所述预定温度Tthr以上时相比，执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比变低。

Description

排气净化装置的控制装置
技术领域
本发明涉及一种包含被配置在内燃机的排气通道中的NOX吸留还原型催化剂的排气净化装置的控制装置。
背景技术
作为通过与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比的混合气体来进行运转的内燃机的排气净化装置，已知一种具备被配置在该内燃机的排气通道中的NOX吸留还原型催化剂(NSR(NOX Storage Reduction:NOX吸留还原)催化剂)的内燃机的排气净化装置。在这种排气净化装置中，内燃机的排气中所包含的NOX被吸留在NSR催化剂中。而且，通过在NSR催化剂的NOX吸留量成为预定的阈值以上时执行将排气的空燃比设为过浓空燃比的处理(燃料过量供给处理)，从而对NSR催化剂中所吸留的NOX进行还原及净化。
然而，当执行上述的燃料过量供给处理时，在NSR催化剂中NOX被还原之时，有时会生成一氧化二氮(N2O)。N2O被认为会带来二氧化碳(CO2)的约300倍的温室效应，从而期望极力抑制其排放。针对于这种需求，从而提出了一种如下的方法，即，在执行燃料过量供给处理时对从NSR催化剂流出的N2O的量进行预测，并且在该预测值超过预定值的情况下，在使NSR催化剂升温后执行燃料过量供给处理，或者使执行燃料过量供给处理时的排气的空燃比降低(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-211676号公报
专利文献2：日本特开2012-127295号公报
专利文献3：日本特开2002-188429号公报
专利文献4：日本特开2015-034504号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述的现有技术为基于如下见解而获得的，即，在执行燃料过量供给处理时的NSR催化剂的温度较低时，与较高时相比在NSR催化剂中所生成的N2O容易变多的见解；以及在执行燃料过量供给处理时的排气的空燃比较高时，与较低时相比在NSR催化剂中所生成的N2O容易变多的见解。
然而，本申请发明人经过认真的实验及验证，结果获得了新的见解，即，在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂中所生成的N2O的量与朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比之间的相关关系，成为在NSR催化剂的温度较高时与较低时处于不同趋势的相关关系。
本发明为基于上述的新的见解而被完成的发明，其目的在于，在具备被配置在内燃机的排气通道中的NSR催化剂的排气净化装置的控制装置中，尽可能地减少在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂中所生成的N2O的量。
用于解决课题的方法
本申请发明人获得了如下见解，即，在NSR催化剂的温度成为小于预定温度的条件下，与排气的空燃比较高时相比，当排气的空燃比较低时，在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂中所生成的N2O的量较少，另一方面，在NSR催化剂的温度成为所述预定温度以上的条件下，与排气的空燃比较低时相比，当排气的空燃比较高时，在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂中所生成的N2O的量较少。基于该见解，在执行燃料过量供给处理时的NSR催化剂的温度小于预定温度的情况下，与在所述预定温度以上的情况相比，通过执行燃料过量供给处理以使朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比变低，从而能够将NSR催化剂中所生成的N2O的量抑制为较少。
因此，本发明采用如下方式，即，对从燃料供给装置供给到排气中的燃料的量进行控制，以使得在NSR催化剂的温度小于预定温度时，与NSR催化剂的温度为所述预定温度以上时相比，在执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比变低。
详细而言，本发明为一种被应用于排气净化装置中的排气净化装置的控制装置，所述排气净化装置具备：NSR催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中；燃料供给装置，其对朝向所述NSR催化剂流入的排气中供给燃料。该控制装置具备：NSR温度取得单元，其取得所述NSR催化剂的温度、即NSR温度；NOX吸留量取得单元，其取得所述NSR催化剂中所吸留的NOX的量、即NOX吸留量；控制单元，其在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度为所述NSR催化剂的活性开始温度以上的状态下，在由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量为预定的阈值以上时，执行燃料过量供给处理以使朝向所述NSR催化剂流入的排气的空燃比成为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比，所述燃料过量供给处理为，通过从所述燃料供给装置供给燃料，从而对所述NSR催化剂中所吸留的NOX进行还原及净化的处理。而且，在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度属于如下的暖机温度范围内的情况下，所述控制单元对从所述燃料供给装置所供给的燃料的量进行控制，以使得在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度小于预定温度时，与由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度为所述预定温度以上时相比，执行所述燃料过量供给处理时朝向所述NSR催化剂流入的排气的空燃比变低，其中，所述暖机温度范围为，所述NOX吸留还原型催化剂的活性开始温度以上且小于所述NOX吸留还原型催化剂的活性结束温度的温度范围。
此处所称的“活性开始温度”为，NSR催化剂的NOX净化性能活性开始的NSR温度。此外，“活性结束温度”为，NSR催化剂的NOX净化性能可发挥所期望的NOX净化性能的最低的NSR温度。
根据上述的排气净化装置的控制装置，在NSR温度属于所述暖机温度范围的情况下，由于NSR温度小于预定温度时，与NSR温度为预定温度以上时相比，执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比变低，因此能够将在NSR催化剂中生成的N2O的量抑制为较少，并且能够对NSR催化剂中所吸留的NOX进行还原及净化。
接着，本发明所涉及的控制装置也可以应用于如下的排气净化装置中，所述排气净化装置除了具备NSR催化剂以及燃料供给装置以外，还具备被配置在与NSR催化剂相比靠下游的排气通道中的选择还原型催化剂(SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂)。也可以采用如下方式，即，在该情况下，本发明所涉及的控制装置具备取得SCR催化剂的温度、即SCR温度的SCR温度取得单元。而且，也可以采用如下方式，即，即使在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度属于所述暖机温度范围、并且由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量为所述预定的阈值以上的情况下，在由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度小于所述SCR催化剂的活性开始温度时，所述控制单元也不执行所述燃料过量供给处理。此处所称的“SCR催化剂的活性开始温度”为，SCR催化剂的NOX净化性能活性开始的温度。
在NSR温度属于NSR催化剂的所述暖机温度范围的情况下，当NSR催化剂的NOX吸留量达到所述预定的阈值以上时，在执行燃料过量供给处理以使朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比时，NSR催化剂中所吸留的NOX中的、未被该NSR催化剂净化而从该NSR催化剂流出的NOX的量有可能会增加。这时，如果SCR温度为该SCR催化剂的活性开始温度以上，则未被NSR催化剂净化的NOX会通过SCR催化剂而被净化。另一方面，如果SCR温度小于该SCR催化剂的活性开始温度，则未被NSR催化剂净化的NOX将不会通过SCR催化剂而被净化。对此，在NSR温度属于所述暖机温度范围、并且NSR催化剂的NOX吸留量成为所述预定的阈值以上的情况下，如果在SCR温度小于该SCR催化剂的活性开始温度时不执行燃料过量供给处理，则能够抑制未被NSR催化剂及SCR催化剂净化的NOX量的增加。
另外，在NSR温度属于所述暖机温度范围、并且NSR催化剂的NOX吸留量为所述预定的阈值以上的情况下，当SCR温度成为小于SCR催化剂的活性开始温度的状态持续时，由于不执行燃料过量供给处理的期间会变长，因此NSR催化剂的NOX吸留能力有可能会饱和。因此，也可以采用如下方式，即，在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度属于所述暖机温度范围的情况下，如果在由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量成为了所述预定的阈值以上时由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度小于SCR催化剂的活性开始温度，则本发明的控制单元执行用于使SCR催化剂升温的升温处理，直至由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度成为SCR催化剂的活性开始温度以上，之后，执行燃料过量供给处理。根据这种结构，在成为NSR温度属于所述暖机温度范围、并且NSR催化剂的NOX吸留量为所述预定的阈值以上的状态下，能够抑制不执行燃料过量供给处理的期间变长的情况。其结果为，NSR催化剂的NOX吸留能力不容易饱和。
此外，本发明所涉及的控制装置还可以应用于如下的排气净化装置，所述排气净化装置除了具备NSR催化剂及燃料供给装置以外，还具备：SCR催化剂，其被配置在与NSR催化剂相比靠下游的排气通道中；添加剂供给装置，其向SCR催化剂供给作为氨(NH3)或NH3的前驱体的添加剂。也可以采用如下方式，即，在该情况下，本发明所涉及的控制装置还具备：SCR温度取得单元，其取得SCR温度；NH3吸附量取得单元，其取得SCR催化剂中所吸附的NH3的量、即NH3吸附量。而且，在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度为NSR催化剂的活性开始温度以上、并且由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度为SCR催化剂的活性开始温度以上的情况下，如果在由NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量成为了所述预定的阈值以上时由所述NH3吸附量取得单元所取得的NH3吸附量小于预定量，则所述控制单元执行从所述添加剂供给装置供给添加剂的处理、即NH3补给处理，以使SCR催化剂的NH3吸附量成为所述预定量以上，并在该NH3补给处理结束后执行燃料过量供给处理。此处所称的“预定量”相当于，为了在SCR催化剂中对执行燃料过量供给处理时所能够从NSR催化剂流出的量的NOX进行还原及净化而所需的最低的NH3的量。
在NSR温度为该NSR催化剂的活性开始温度以上、并且SCR温度成为该SCR催化剂的活性开始温度以上的状态下执行燃料过量供给处理的情况下，如前文所述，对从燃料供给装置被供给的燃料的量进行控制，以使朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比。虽然在该情况下，未被NSR催化剂完全净化的NOX会通过SCR催化剂而被净化，但是如果这时的SCR催化剂的NH3吸附量少于所述预定量，则有可能未被NSR催化剂完全净化的NOX的一部分即使通过SCR催化剂也不会被净化。对此，如上所述，如果在执行NH3补给处理之后执行燃料过量供给处理，则在执行燃料过量供给处理时在NSR催化剂中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX会在SCR催化剂中更切实地被净化。其结果为，在执行燃料过量供给处理时，能够抑制未被NSR催化剂及SCR催化剂净化而从NSR催化剂流出的NOX量的增加，并且能够将N2O的生成量抑制为较少。
然而，当在SCR温度为SCR催化剂的活性开始温度以上的情况下，在SCR温度升高至某种程度时，存在SCR温度越升高则SCR催化剂能够吸附的NH3的量(以下称为“NH3吸附容量”)越减少的倾向。因此，当SCR温度以SCR催化剂的NH3吸附容量少于所述预定量的程度而升高时，即使从添加剂供给装置向SCR催化剂供给添加剂，也无法增加SCR催化剂的NH3吸附量。由此，在SCR温度以SCR催化剂的NH3吸附容量小于所述预定量的程度而升高时，需要对朝向NSR催化剂流入的NOX中的、每单位时间内从NSR催化剂穿过的NOX的量(NOX穿过量)进行运算，并且在每单位时间内向SCR催化剂供给如下的量的添加剂，即，使NH3的量相对于该NOX穿过量的当量比成为预定比的量的添加剂。但是，如上所述，在以朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比的方式执行燃料过量供给处理时，有可能NSR催化剂中所吸留的NOX中的、未被NSR催化剂而从该NSR催化剂流出的NOX的量会增加。因此，在以朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比的方式而执行燃料过量供给处理时，存在与所述NOX穿过量相比而较多的量的NOX朝向SCR催化剂流入的可能。当在这种状态下，朝向SCR催化剂供给如下的量的添加剂，即，使NH3的量相对于所述NOX穿过量的当量比成为所述预定比的量的添加剂时，有可能朝向SCR催化剂被供给的NH3的量相对于用于对朝向SCR催化剂流入的NOX进行还原所需的NH3的量而变少。伴随于此，有可能在SCR催化剂中未被净化而从SCR流出的NOX的量会增加。因此，也可以采用如下方式，即，在SCR温度为吸附界限温度以上的情况下，本发明的控制单元执行用于对所述添加剂供给装置进行控制的当量比控制，以使得在燃料过量供给处理未被执行时向SCR催化剂供给如下的量的添加剂，即，使NH3的量相对于NOX穿过量的当量比成为预定比的量的添加剂，并且，在燃料过量供给处理被执行时向SCR催化剂供给如下的量的添加剂，即，使NH3的量相对于NOX穿过量的当量比成为大于预定比的量的添加剂。此处所称的“吸附界限温度”为，SCR催化剂的NH3吸附容量变为少于所述预定量的最低的SCR温度。根据这种结构，即使在SCR温度高于吸附界限温度的状态下执行燃料过量供给处理，也能够抑制未被NSR催化剂及SCR催化剂净化的NOX量的增加，并且能够抑制N2O的生成。
此处，在排气净化装置具备NSR催化剂和SCR催化剂的结构中，在NSR温度为NSR催化剂的活性结束温度以上的情况下，在NSR催化剂的NOX吸留量成为了所述预定的阈值以上时，执行燃料过量供给处理。这时，当以使朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比成为适合于净化NOX的空燃比的方式而对从燃料供给装置被供给的燃料的量进行控制时，能够有效地净化NSR催化剂中所吸留的NOX。但是，即使在NSR温度为该NSR催化剂的活性结束温度以上的情况下，当执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比被设为适合于NOX的净化的空燃比时，有可能在NSR催化剂中会生成少量的N2O。因此，在由所述NSR温度取得单元所取得的NSR温度为所述NSR催化剂的活性结束温度以上的情况下，本发明的控制单元对从所述燃料供给装置被供给的燃料的量进行控制，以使得在由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度为SCR催化剂的活性开始温度以上时，与由所述SCR温度取得单元所取得的SCR温度小于SCR催化剂的活性开始温度时相比，执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂流入的排气的空燃比变高。根据这种结构，在NSR温度为该NSR催化剂的活性结束温度以上的情况下，能够抑制未被SCR催化剂净化而从SCR催化剂流出的NOX量的增加，并且能够将生成N2O的机会抑制为较少。
发明效果
根据本发明，在具备被配置在内燃机的排气通道中的NSR催化剂的排气净化装置的控制装置中，能够尽可能减少在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂中所生成的N2O的量。
附图说明
图1为表示在第一实施方式中应用了本发明的内燃机与其排气系统的概要结构的图。
图2为表示NSR温度Tnsr与从NSR催化剂被排出的排气的N2O浓度之间的相关关系的图。
图3为表示在第一实施方式中执行燃料过量供给处理时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图4为表示在第二实施方式中应用了本发明的内燃机与其排气系统的概要结构的图。
图5为表示在第二实施方式中执行燃料过量供给处理时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图6为表示在第二实施方式的改变例中执行燃料过量供给处理时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图7为表示在第二实施方式的改变例中执行当量比控制时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。关于本实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等，只要没有特别地记载，则并不表示将发明的技术范围仅限定于此的含义。
实施方式1
首先，基于图1至图3而对本发明的第一实施方式进行说明。图1为表示应用了本发明的内燃机与其排气系统的概要结构的图。图1所示的内燃机1为，具备朝向未图示的气缸内喷射燃料的燃料喷射阀2的压缩点火式的内燃机(柴油发动机)。另外，内燃机1还可以为，通过与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比的混合气体而被运转的火花点火式的内燃机。
内燃机1与排气通道3连接。排气通道3为在内燃机1的气缸内被燃烧的气体(排气)所流通的通道。在排气通道3的中途设置有排气净化装置。排气净化装置具备被配置在排气通道3中的NSR催化剂4和被配置在与该NSR催化剂4相比靠上游的排气通道3中的燃料添加阀6。
NSR催化剂4由被氧化铝等的涂层所覆盖的蜂窝状结构体、被负载在涂层上的贵金属(铂、钯、铑等)、和被负载在涂层上的NOX吸留剂(钡、锂等)而构成。以上述方式而构成的NSR催化剂4在朝向该NSR催化剂4流入的排气的空燃比为过稀空燃比时，对排气中的NOX进行吸留(此处所称的吸留包含化学性地对NOX进行吸留的方式以及物理性地对NOX进行吸附的方式)。此外，在朝向该NSR催化剂4流入的排气的氧浓度较低、并且未燃燃料的浓度较高时(即，朝向该NSR催化剂4流入的排气的空燃比为过浓空燃比时)，NSR催化剂4使吸留的NOX脱离并且通过未燃燃料而将脱离的NOX还原为氮(N2)或氨(NH3)。燃料添加阀6为向在与NSR催化剂4相比靠上游的排气通道3流动的排气中添加燃料的装置，其相当于本发明所涉及的“燃料供给装置”。另外，燃料供给装置还可以通过使燃料从排气过程中的气缸的燃料喷射阀2进行喷射而实现。
在与所述NSR催化剂4相比靠上游的排气通道3中，设置有输出与朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比相关的电信号的第一A/F传感器9、输出与朝向NSR催化剂4流入的排气中所包含的NOX的浓度相关的电信号的第一NOX传感器10、输出与朝向NSR催化剂4流入的排气的温度相关的电信号的第一温度传感器11。此外，在与所述NSR催化剂4相比靠下游的排气通道3中，设置有输出与从NSR催化剂4流出的排气的温度相关的电信号的第二温度传感器12、输出与从NSR催化剂4流出的排气的空燃比相关的电信号的第二A/F传感器13、输出与从NSR催化剂4流出的排气的NOX浓度相关的电信号的第二NOX传感器14。
在以上述方式而构成的内燃机1中，同时设置有ECU8。ECU8为，由CPU、ROM、RAM、后备RAM等构成的电子控制单元。在ECU8上，除了上述的第一A/F传感器9、第一NOX传感器10、第一温度传感器11、第二温度传感器12、第二A/F传感器13以及第二NOX传感器14以外，还电连接有加速器位置传感器17、曲轴位置传感器18、空气流量计19等各种传感器，并且被输入有这些各种传感器的输出信号。另外，加速器位置传感器17为，输出与加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。曲轴位置传感器18为，输出与内燃机1的内燃机输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号的传感器。空气流量计19为，输出与内燃机1的吸入空气量相关的电信号的传感器。
此外，ECU8与上述的燃料喷射阀2、燃料添加阀6、尿素添加阀7等各种设备电连接，并且能够基于上述的各种传感器的输出信号而对这些各种设备进行控制。例如，ECU8基于根据曲轴位置传感器18的输出信号而被运算出内燃机转速、与加速器位置传感器17的输出信号(加速器开度)，而对燃料喷射阀2的燃料喷射量、燃料喷射正时进行控制。此外，在NSR催化剂4的温度(NSR温度)成为活性开始温度以上的状态下，在所述NSR催化剂4中所吸留的NOX的量(NOX吸留量)为预定的阈值以上时，ECU8执行燃料过量供给处理，所述燃料过量供给处理为，通过使燃料从所述燃料添加阀6向排气中进行添加，从而使朝向所述NSR催化剂4流入的排气变为氧浓度较低、且未燃燃料的浓度较高的气体(过浓空燃比的气体)的处理。下面，对本实施方式中的燃料过量供给处理的执行方法进行说明。
在燃料过量供给处理中，通常而言，对从燃料添加阀6添加到排气中的燃料量进行控制，以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为适合于NSR催化剂4中所吸留的NOX的还原及净化的过浓空燃比。具体而言，当NSR温度为活性结束温度(例如，NSR催化剂4处于过浓气氛时的NOX净化率成为80％以上的温度、即约350℃)以上时，对燃料添加阀6的燃料添加量进行控制以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为过浓程度比较大的基准过浓空燃比(例如，约13.5)。此外，在NSR温度为活性开始温度(例如，NSR催化剂4处于过浓气氛时的NOX净化率成为20％以上的温度、即约200℃)以上、并且属于小于所述活性结束温度的暖机温度范围时，对燃料添加阀6的燃料添加量进行控制，以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为与基准过浓空燃比相比过浓程度较小的过浓空燃比、并且成为NSR温度越低则过浓程度越小的过浓空燃比。
然而，如NSR温度属于暖机温度范围的情况那样，在NSR催化剂4处于暖机过程中的情况下，有可能在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂4中所吸留的NOX的一部分未被还原为氮(N2)而生成N2O。
此处，本申请发明人在NSR温度属于暖机温度范围的情况下，在执行燃料过量供给处理时使NSR催化剂4中所生成的N2O的生成量成为较少的方面确立有效的方法时，实施了认真的实验以及验证，结果获得了如下见解，即，关于执行燃料过量供给处理时NSR催化剂4中所生成的N2O的量，如果NSR温度小于预定温度(例如，约250℃)，则与朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比较高时(过浓程度较小时)相比，朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比较低时(过浓程度较大时)执行燃料过量供给处理时NSR催化剂4中所生成的N2O的量较少，另一方面，如果NSR温度为所述预定温度以上时，则与排气的空燃比较低时(过浓程度较大时)相比，排气的空燃比较高时(过浓程度较小时)执行燃料过量供给处理时NSR催化剂4中所生成的N2O的量较少。因此，在NSR温度属于暖机温度范围的情况下，如果执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比被设为如上所述那样的适合于净化NOX的空燃比，则存在NSR催化剂4中所生成的N2O的量变多的可能性。
因此，在本实施方式的燃料过量供给处理中，在NSR温度属于所述暖机温度范围的情况下，对燃料添加阀6的燃料添加量进行控制，以使得在NSR温度小于所述预定温度时，与NSR温度为所述预定温度以上时相比，朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比变低。详细而言，在NSR温度属于暖机温度范围的状态下，在NSR温度成为小于所述预定温度的条件下执行燃料过量供给处理的情况下，对燃料添加阀6的燃料添加量进行控制，以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为与适合于净化NOX的空燃比相比而较低的第一过浓空燃比。此外，在NSR温度属于暖机温度范围的状态下，在NSR温度成为所述预定温度以上的条件下执行燃料过量供给处理的情况下，对燃料添加阀6的燃料添加量进行控制，以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为与适合于净化NOX的空燃比相比而较高的空燃比，即与所述第一过浓空燃比相比而较高的第二过浓空燃比。
此处，在图2中图示了NSR温度与从NSR催化剂4被排出的排气的N2O浓度之间的关系。图2中的横轴表示NSR温度Tnsr，图2中的纵轴表示从NSR催化剂4被排出的排气的N2O浓度。此外，图2中的实线表示朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第一过浓空燃比A/Fr1时的关系。另一方面，图2中的单点划线表示朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第二过浓空燃比A/Fr2时的关系。另外，图2中的Tnsr1表示NSR催化剂4的活性开始温度，图2中的Tnsr2表示NSR催化剂4的活性结束温度。而且，图2中的Tthr表示上述的预定温度。
如图2所示，在NSR温度Tnsr属于暖机温度范围、且NSR温度Tnsr小于预定温度Tthr的情况下，与朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第二过浓空燃比A/Fr2时相比，朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第一过浓空燃比A/Fr1时从NSR催化剂4被排出的排气的N2O浓度变低。另一方面，在NSR温度Tnsr属于暖机温度范围、且NSR温度Tnsr为预定温度Tthr以上的情况下，与朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第一过浓空燃比A/Fr1时相比，朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比为第二过浓空燃比A/Fr2时从NSR催化剂4被排出的排气的N2O浓度变低。
因此，在NSR温度Tnsr属于暖机温度范围的情况下，如果在NSR温度Tnsr小于所述预定温度Tthr时，将在执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比设为第一过浓空燃比A/Fr1，并且，在NSR温度Tnsr为所述预定温度Tthr以上时，将在执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比设为第二过浓空燃比A/Fr2，则能够将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。
另外，上述的第一过浓空燃比A/Fr1为，在NSR温度Tnsr为活性开始温度Tnsr1以上且小于所述预定温度Tthr时，在NSR催化剂4的NOX净化率不低于所需的下限值的范围内，认为N2O的生成量变得最少的空燃比。另一方面，上述的第二过浓空燃比A/Fr2为，在NSR温度Tnsr为所述预定温度Tthr以上且小于活性结束温度Tnsr2时，在NSR催化剂4的NOX净化率不低于所需的下限值的范围内，认为N2O的生成量变得最少的空燃比。当以上述方式而设定第一过浓空燃比A/Fr1以及第二过浓空燃比A/Fr2时，能够抑制在NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX的量变得过多的情况，并且能够将在NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。另外，满足上述的条件的第一过浓空燃比A/Fr1以及第二过浓空燃比A/Fr2预先通过实验而求出。
下面，根据图3而对本实施方式中的燃料过量供给处理的执行顺序进行说明。图3为表示在内燃机1的运转过程中以预定的周期而执行ECU8的处理程序的流程图。该处理程序预先被储存在ECU8的ROM等中。
在图3的处理程序中，ECU8首先在S101的处理中取得NSR温度Tnsr。此处设为，NSR温度Tnsr以第一温度传感器11的测量值与第二温度传感器12的测量值之差、以及排气流量(吸入空气量(空气流量计19的测量值)与燃料喷射量的总和)作为参数而被运算出。另外，也可以采用如下方式，即，NSR温度Tnsr以第二温度传感器12的测量值与排气流量作为参数而被运算出。以此方式，通过由ECU8执行S101的处理，从而实现了本发明所涉及的“NSR温度取得单元”。
在S102的处理中，ECU8对在所述S101的处理中所取得的NSR温度Tnsr是否为活性开始温度Tnsr1以上进行判断。由于在S102的处理中作出了否定判断的情况下，NSR催化剂4的NOX净化性能未处于活性，因此ECU8结束本处理程序的执行。另一方面，在S102的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S103的处理。
在S103的处理中，ECU8取得NSR催化剂4的NOX吸留量Anox。NSR催化剂4的NOX吸留量Anox通过对从前一次的燃料过量供给处理结束的时刻起每单位时间内NSR催化剂4中所吸留的NOX量进行累计的方法而被另行求出。每单位时间内NSR催化剂4中所吸留的NOX量相当于每单位时间内朝向NSR催化剂4流入的NOX量与每单位时间内从NSR催化剂4流出的NOX量之差。而且，每单位时间内朝向NSR催化剂4流入的NOX量可以通过对第一NOX传感器10的测量值(朝向NSR催化剂4流入的排气的NOX浓度)与排气流量进行乘法运算而求出。此外，每单位时间内从NSR催化剂4流出的NOX量可以通过对第二NOX传感器14的测量值与排气流量进行乘法运算而求出。另外，也可以采用如下方式，即，每单位时间内朝向NSR催化剂4流入的NOX的量以内燃机1的运转条件(内燃机负载或内燃机转速等)作为参数而被推测出。如此，通过有ECU8执行S103的处理，从而实现了本发明所涉及的“NOX吸留量取得单元”。
在S104的处理中，ECU8对在所述S103的处理中所取得的NOX吸留量Anox是否为预定的阈值Anoxthr以上进行判断。此处所称的预定的阈值Anoxthr为，当NSR催化剂4的NOX吸留量Anox成为该预定的阈值Anoxthr以上的状态下内燃机1停止时，认为在下一次启动后NSR催化剂4有可能变得无法发挥所需的NOX吸留能力的值。由于在S104的处理中作出了否定判断的情况下，无需执行燃料过量供给处理，因此ECU8结束本处理程序的执行。另一方面，在S104的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S105的处理。
在S105的处理中，ECU8对在所述S101的处理中所取得的NSR温度Tnsr是否为活性结束温度Tnsr2以上进行判断。在S105的处理中作出了肯定判断的情况下，可视为NSR催化剂4的NOX净化性能处于充分活性。因此，ECU8进入S106的处理，并执行燃料过量供给处理，以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比(A/F)成为前述的基准过浓空燃比A/Frst。详细而言，ECU8以从内燃机1被排出的排气的空燃比(第一NOX传感器10的测量值)与所述基准过浓空燃比A/Frst之差、以及排气流量作为参数，而对使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为所述基准过浓空燃比A/Frst所需的燃料添加量进行运算。接下来，ECU8基于所述燃料添加量而对燃料添加阀6进行控制，从而执行燃料过量供给处理。在该情况下，能够对NSR催化剂4中所吸留的NOX有效地进行还原及净化。另外，S106的处理中的燃料过量供给处理既可以在经过了预先规定的期间的时刻处结束，或者也可以在第二A/F传感器13的测量值变低至所述基准过浓空燃比A/Frst以下的时刻处结束。
由于在所述S105的处理中作出了否定判断的情况下，NSR温度Tnsr属于暖机温度范围，因此当执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比被设为适合于净化NOX的空燃比时，如前文所述那样N2O的生成量有可能会增加。因此，在S107之后的处理中，ECU8抑制N2O的生成并且执行燃料过量供给处理。
首先，在S107的处理中，ECU8对在所述S101的处理中所取得的NSR温度Tnsr是否为预定温度Tthr以上进行判断。在S107的处理中作出了肯定判断的情况下，NSR温度Tnsr属于预定温度Tthr以上且小于活性结束温度Tnsr2的温度范围。如前文所述的图2的说明中所述，与朝向NSR催化剂4流入的排气的过浓程度较大的情况相比，在朝向NSR催化剂4流入的排气的过浓程度较小的情况下，在预定温度Tthr以上且小于活性结束温度Tnsr2的温度范围内NSR催化剂4中所生成的N2O的量减少。因此，在所述S107的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S108的处理并执行燃料过量供给处理，以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为与适合于净化NOX的空燃比相比而过浓程度较大的第二过浓空燃比A/Fr2。此处，如前文所述，由于第二过浓空燃比A/Fr2为，在NSR温度Tnsr为预定温度Tthr以上且小于活性结束温度Tnsr2时，在NSR催化剂4的NOX净化率不低于所需的下限值的范围内N2O的生成量变为最少的空燃比，因此能够抑制在NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX的量变得过多的情况，并且能够将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。另外，所述S108的处理中的燃料过量供给处理既可以在经过了预先规定的期间的时刻处结束，或者也可以在第二A/F传感器13的测量值变低至所述第二过浓空燃比A/Fr2以下的时刻处结束。
另一方面，在所述S107的处理中作出了否定判断的情况下，NSR温度Tnsr属于活性开始温度Tnsr1以上且小于预定温度Tthr的温度范围内。如前文所述的图2的说明中所述，与朝向NSR催化剂4流入的排气的过浓程度较小的情况相比，在朝向NSR催化剂4流入的排气的过浓程度较大的情况下，在活性开始温度Tnsr1以上且小于预定温度Tthr的温度范围内NSR催化剂4中所生成的N2O的量较少。因此，ECU8进入S109的处理，并执行燃料过量供给处理，以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为与适合于净化NOX的空燃比相比而较低的第一过浓空燃比A/Fr1。此处，如前文所述，由于第一过浓空燃比A/Fr1为，在NSR温度Tnsr为活性开始温度Tnsr1以上且小于预定温度Tthr时，NSR催化剂4的NOX净化率不低于所需的下限值的范围内N2O的生成量变为最少的空燃比，因此能够抑制在NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX的量变得过多的情况，并且能够将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。另外，所述S109的处理中的燃料过量供给处理既可以在经过了预先规定的期间的时刻处结束，或者也可以在第二A/F传感器13的测量值变低至所述第一过浓空燃比A/Fr1的时刻处结束。
另外，通过有ECU8执行图3的处理程序的S102、S104-S109的处理，从而实现了本发明所涉及的“控制单元”。
根据以上叙述的实施方式，在执行燃料过量供给处理时，能够抑制在NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX量的过度的增加，并且能够将NSR催化剂4中所生成的N2O的量尽可能抑制为较少。
实施方式2
接着，基于图4至图5对本发明的第二实施方式进行说明。此处对与前述的第一实施方式不同的结构进行说明，而对相同的结构省略说明。
前述的第一实施方式与本实施方式的不同点在于，在除了NSR催化剂4以外还具备被配置在与该NSR催化剂4相比靠下游的排气通道3中的SCR催化剂5的排气净化装置中，即使在NSR催化剂4属于暖机温度范围内的情况下，在SCR催化剂5处于惰性状态时，也不执行燃料过量供给处理。
图4为表示本实施方式中的内燃机与其排气系统的概要结构的图。如图4所示，实施方式中的排气净化装置除了NSR催化剂4及燃料添加阀6以外，还具备被配置在与NSR催化剂4相比靠下游的排气通道3中的SCR催化剂5、和被配置在NSR催化剂4与SCR催化剂5之间的排气通道3中的添加阀7。
SCR催化剂5通过由堇青石或Fe-Cr-Al系的耐热钢所组成的蜂窝状结构体、对蜂窝状结构体进行覆盖的氧化铝系或沸石系的涂层、被负载在涂层上的贵金属(铂、钯等)而构成。以上述方式而构成的SCR催化剂5对排气中所包含的NH3进行吸附，并且将被吸附的NH3作为还原剂而对排气中的NOX进行还原及净化。
添加阀7为，用于向排气中添加作为NH3或NH3的前驱体的添加剂的阀装置。虽然作为所述添加剂，可以使用尿素水溶液或NH3气体等，但在本实施方式中设为使用尿素水溶液的方式(以下将添加阀7记为“尿素添加阀7”)。从尿素添加阀7被添加的尿素水溶液在排气中或SCR催化剂5中被热分解，并且在SCR催化剂5中被水解，从而生成NH3。以上述方式而生成的NH3被吸附在SCR催化剂5上。另外，尿素添加阀7相当于本发明所涉及的“添加剂供给装置”。
此外，在与SCR催化剂5相比靠下游的排气通道3中，设置有输出与从SCR催化剂5流出的排气的NOX浓度相关的电信号的第三NOX传感器15、和输出与从SCR催化剂5流出的排气的温度相关的电信号的第三温度传感器16。这些传感器的输出信号被输入到ECU8中。
在图4所示的结构中，在NSR温度Tnsr属于暖机温度范围内的情况下，在NSR催化剂4的NOX吸留量Anox达到所述预定的阈值Anoxthr以上时，如果按照与前述的第一实施方式相同的顺序而执行燃料过量供给处理，则未在NSR催化剂4中被完全净化的NOX将在SCR催化剂5中被净化。其结果为，能够抑制未被NSR催化剂4以及SCR催化剂5净化的NOX量的增加。然而，当在执行燃料过量供给处理时的SCR催化剂5的温度(SCR温度)Tscr小于该SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1时，未被NSR催化剂4完全净化的NOX在SCR催化剂5中也不会被净化。
因此，在本实施方式中采用如下方式，即，即使在NSR温度Tnsr属于暖机温度范围内、且NSR催化剂4的NOX吸留量Anox在所述预定的阈值Anoxthr以上的情况下，当SCR温度Tscr小于SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1时，也不执行燃料过量供给处理。根据这种结构，NSR温度Tnsr属于暖机温度范围内的情况下的燃料过量供给处理以SCR温度Tscr为该SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上为前提而被执行。因此，即使将执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比设定为NSR催化剂4的NOX净化率低于前述的下限值的空燃比，也能够抑制未被排气净化装置净化的NOX的量的增加。由此，本实施方式中的第一过浓空燃比A/Fr1被设定为，NSR温度Tnsr处于NSR催化剂4的活性开始温度Tnsr1以上且小于预定温度Tthr的温度范围时，NSR催化剂4中所生成的N2O的量变为最少的空燃比(例如，约13.5)。同样地，本实施方式中的第二过浓空燃比A/Fr2被设定为，在NSR温度Tnsr为预定温度Tthr以上且小于NSR催化剂4的活性结束温度Tnsr2时，NSR催化剂4中所生成的N2O的量变为最少的空燃比(例如，约14.0)。当以上述方式而设定第一过浓空燃比A/Fr1以及第二过浓空燃比A/Fr2时，能够在抑制执行燃料过量供给处理时未被排气净化装置净化的NOX的量的增加的同时，更切实地将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。
然而，在NSR温度Tnsr属于所述暖机温度范围内、并且NSR催化剂4的NOX吸留量Anox为所述预定的阈值Anoxthr以上的状态下，当排气温度成为比较低的内燃机运转状态持续时，由于SCR温度Tscr的上升速度变慢，因此有可能会使不执行燃料过量供给处理的期间变长。在这种情况下，NSR催化剂4的NOX吸留能力有可能会饱和。因此，在本实施方式中，在NSR温度Tnsr属于所述暖机温度范围的状态下，如果NSR催化剂4的NOX吸留量Anox达到了所述预定的阈值Anoxthr以上时的SCR温度Tscr小于SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1，则执行使SCR催化剂5升温的处理(升温处理)，直至SCR温度Tscr上升至SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上，并在该升温处理结束后执行燃料过量供给处理。根据这种结构，在NSR催化剂4的NOX吸留量Anox为所述预定的阈值Anoxthr以上的状态下，能够抑制不执行燃料过量供给处理的期间变长的情况。伴随于此，还能够抑制NSR催化剂4的NOX吸留能力饱和的情况。
此处，作为上述的升温处理的执行方法，可以使用通过从燃料添加阀6向NSR催化剂4中供给燃料，从而使NSR催化剂4中发生燃料的氧化反应，并通过该反应热而使朝向SCR催化剂5流入的排气的温度上升的方法。但是，当执行升温处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为理论空燃比以下时，NSR催化剂4中所吸留的NOX有可能会不必要地脱离。因此，在执行升温处理时对从燃料添加阀6朝向NSR催化剂4被供给的燃料量进行控制，以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比高于理论空燃比。当通过这种方法而执行升温处理时，能够在不会使NSR催化剂4中所吸留的NOX不必要地脱离的条件下，使SCR催化剂5升温。另外，在排气净化装置具备对SCR催化剂5进行电加热的加热器的情况下，也可以利用通过加热器而对SCR催化剂5进行加热的方法来执行升温处理。
此外，在NSR温度Tnsr属于所述暖机温度范围的状态下，即使NSR催化剂4的NOX吸留量Anox达到了所述预定的阈值Anoxthr以上时的SCR温度Tscr为SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上，但是只要SCR催化剂5的NH3吸附量Anh3较少，则也有可能出现在执行燃料过量供给处理时NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂流出的NOX的一部分在SCR催化剂5中也不被净化的情况。对此，在本实施方式中采用如下方式，即，在燃料过量供给处理的执行条件(NSR温度Tnsr为NSR催化剂4的活性开始温度Tnsr1以上、且SCR温度Tscr为SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上、并且NSR催化剂4的NOX吸留量Anox为预定的阈值Anoxthr以上)成立时，如果SCR催化剂5的NH3吸附量Anh3小于预定量Anh3thr，则执行从尿素添加阀7供给尿素水溶液的处理(NH3补给处理)，以使SCR催化剂5的NH3吸附量Anh3成为所述预定量Anh3thr以上，并在该NH3补给处理结束后执行燃料过量供给处理。此处所称的“预定量Anh3thr”为，在执行燃料过量供给处理时认为从NSR催化剂4流出的NOX的量变得最多的条件下，为了通过SCR催化剂5而对从NSR催化剂4流出的NOX的全部量进行净化而所需的NH3量。这种预定量Anh3thr预先通过使用了实验等的适当处理而被求出。根据这种结构，能够更切实地在SCR催化剂5中对执行燃料过量供给处理时未被NSR催化剂4净化而从NSR催化剂流出的NOX进行净化。
下面，根据图5的流程图对本实施方式中的燃料过量供给处理的执行顺序进行说明。图5为表示在内燃机1的运转过程中ECU8以预定的周期所执行的处理程序的流程图。该处理程序被预先存储在ECU8的ROM等中。另外，对与前述的第一实施方式中的图3的处理程序相同的处理标注相同的符号。
在图5的处理程序中，ECU8首先在S201的处理中取得NSR温度Tnsr和SCR温度Tscr。NSR温度Tnsr通过与前述的第一实施方式相同的方法而取得。另一方面，SCR温度Tscr以第二温度传感器12的测量值与第三温度传感器16的测量值之差、以及排气流量作为参数而被运算出。作为其他方法，SCR温度Tscr也可以以第三温度传感器16的测量值与排气流量作为参数而被运算出。通过利用这种方法而由ECU8取得SCR温度Tscr，从而实现了本发明所涉及的“SCR温度取得单元”。
ECU8在执行了所述S201的处理之后，执行S102至S104的处理。而且，在S104的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S202的处理，并对在所述S201的处理中所取得的SCR温度Tscr是否为SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上进行判断。在S202的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S203的处理。
在S203的处理中，ECU8取得SCR催化剂5的NH3吸附量Anh3。SCR催化剂5的NH3吸附量Anh3通过以下的方法而另行求出，并被写入到RAM或者后备RAM的预定的存储区域内。SCR催化剂5的NH3吸附量可以通过对从每单位时间内朝向SCR催化剂5被供给的NH3的量中减去每单位时间内的NH3消耗量(在SCR催化剂5中有利于NOX的还原的NH3的量)以及每单位时间内的NH3滑移量(穿过SCR催化剂5的NH3的量)而得到的值进行累计而求出。每单位时间内朝向SCR催化剂5被供给的NH3的量以每单位时间内从尿素添加阀7被添加的尿素水溶液的量作为参数而被运算出。每单位时间内的NH3消耗量以每单位时间内朝向SCR催化剂5流入的NOX的量(NOX流入量)与SCR催化剂5的NOX净化率作为参数而被运算出。这时，每单位时间内的NOX流入量通过对第二NOX传感器14的测量值与排气流量进行乘法运算从而求出。另一方面，SCR催化剂5的NOX净化率以排气流量与SCR温度Tscr作为参数而被运算出。另外，SCR催化剂的NOX净化率、排气流量、SCR温度之间的相关关系预先通过实验而被求出。此外，每单位时间内的NH3滑移量以NH3吸附量的前一次的运算值、SCR温度、排气流量作为参数而被求出。通过利用这种方法而由ECU8取得NH3吸附量，从而实现了本发明所涉及的“NH3吸附量取得单元”。
ECU8在执行了所述S203的处理之后进入S204的处理，并对在所述S203的处理中所取得的NH3吸附量Anh3是否为前述的预定量Anh3thr以上进行判断。在S204的处理中作出了否定判断的情况下，ECU8进入S205的处理，并执行上述的NH3补给处理。这时，从尿素添加阀7被供给的尿素水溶液的量被设定为，将在所述S203的处理中所取得的NH3吸附量Anh3与所述预定量Anh3thr之差(＝Anh3thr-Anh3)换算成尿素水溶液的量后所得到的量。
ECU8在执行了所述S205的处理之后进入S206的处理。另外，在所述S204的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8跳过所述S205的处理而进入S206的处理。在S206的处理中，ECU8对在所述S201的处理中所取得的NSR温度Tnsr是否为NSR催化剂4的活性结束温度Tnsr2以上进行判断。
在所述S206的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S207的处理，并执行燃料过量供给处理，以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为第三过浓空燃比A/Fr3。此处所称的“第三过浓空燃比A/Fr3”为，与前述的基准过浓空燃比A/Frst相比而较高的空燃比，即为适合于抑制N2O的生成的空燃比。在NSR温度Tnsr为NSR催化剂4的活性结束温度Tnsr2以上的情况下，如前述的第一实施方式所述，通过将执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比设为适合于NOX的净化的基准过浓空燃比A/Frst，从而能够有效地对NSR催化剂4中所吸留的NOX进行净化。然而，即使在NSR温度Tnsr为NSR催化剂4的活性结束温度Tnsr2以上的情况下，但是如果在执行燃料过量供给处理时朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比被设为所述基准过浓空燃比A/Frst，则也有可能会在NSR催化剂4中生成少量的N2O。对此，如果朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比被设为适合于抑制N2O的生成的第三过浓空燃比A/Fr3，则能够更切实地对NSR催化剂4中所生成的N2O的量进行抑制。而且，NSR催化剂4中所吸留的NOX中的、在NSR催化剂4中未被净化而从NSR催化剂4流出的NOX在SCR催化剂5中会被净化。其结果为，能够抑制未被NSR催化剂4以及SCR催化剂5净化的NOX量的增加，并且能够更切实地将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。另外，在所述S207的处理中的燃料过量供给处理既可以在经过了预先规定的期间的时刻处结束，或者也可以在第二A/F传感器13的测量值变低至所述第三过浓空燃比A/Fr3以下的时刻处结束。
此外，在所述S206的处理中作出了否定判断的情况下，ECU8执行S107至S109的处理。这时，虽然在S108的处理、或者S109的处理中，为了使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为第一过浓空燃比A/Fr1或第二过浓空燃比A/Fr2而执行燃料过量供给处理，但是这时的第一过浓空燃比A/Fr1与第二过浓空燃比A/Fr2如前文所述那样被设定为NSR催化剂4中所生成的N2O的量变为最少的空燃比。因此，在执行S108的处理、或者S109的处理时，能够更切实地将NSR催化剂4中所生成的N2O的量抑制为较少。而且，由于在执行S108的处理、或者S109的处理时，未被NSR催化剂4净化而从NSR催化剂流出的NOX通过SCR催化剂5而被净化，因此能够抑制未被NSR催化剂4以及SCR催化剂5净化的NOX量的增加。
此外，在所述S202的处理中作出了否定判断的情况下，ECU8进入S105的处理。而且，在S105的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8以与前述的第一实施方式相同的方式而执行S106的处理。另一方面，在S105的处理中作出了否定判断的情况下，虽然在NSR温度Tnsr属于所述暖机温度范围的状态下，NSR催化剂4的NOX吸留量Anox达到预定的阈值Anoxthr以上，但是成为了SCR催化剂5的NOX净化性能不处于活性的状态。虽然在这种状态下，通过与前述的第一实施方式相同的方法而执行燃料过量供给处理时，能够将NSR催化剂4中的N2O的生成抑制为较少，但是在包含NSR催化剂4及SCR催化剂5的排气净化装置中未被净化的NOX的量有可能会增加。因此，在本实施方式中采用如下方式，即，在S105的处理中作出了否定判断的情况下，不执行燃料过量供给处理，而执行上述的升温处理。具体而言，ECU8首先在S208的处理中，开始执行升温处理。接下来，ECU8进入S209的处理，并再次取得SCR温度Tscr。而且，ECU8进入S210的处理，并对在所述S209的处理中所取得的SCR温度Tscr是否上升到了SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上进行判断。在S210的处理中作出了否定判断的情况下，ECU8返回所述S209的处理。另一方面，在S210的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8在S211的处理中使升温处理结束，之后，进入所述S203的处理。当以这种顺序执行升温处理时，在NSR温度Tnsr属于所述暖机温度范围内、且NSR催化剂4的NOX吸留量Anox成为所述预定的阈值Anoxthr以上的状态下，SCR催化剂5成为惰性状态的时间变短。其结果为，能够抑制NSR催化剂4的NOX吸留能力饱和的情况。
根据上述的实施方式，在执行燃料过量供给处理时，能够将在包含NSR催化剂4以及SCR催化剂5的排气净化装置中未被净化的NOX量抑制为较少，同时能够更切实地使NSR催化剂4中所生成的N2O的量减少。
实施方式2的改变例
当SCR温度Tscr成为与SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1相比而较高的吸附界限温度Tscrmax以上时，SCR催化剂5的NH3吸附容量与所述预定量Anh3thr相比而变少。因此，在SCR温度Tscr为所述吸附界限温度Tscrmax以上的情况下，需要根据每单位时间内朝向SCR催化剂5流入的NOX量，而对每单位时间内从尿素添加阀7朝向排气中被添加的尿素水溶液的量进行控制。这时，虽然考虑到根据第二NOX传感器14的测量值对每单位时间内朝向SCR催化剂5流入的NOX量进行运算的方法，但当第二NOX传感器14的位置与尿素添加阀7的位置靠近时，在通过上述的方法被求出的量的NOX通过尿素添加阀7的附近之前，从尿素添加阀7添加与该NOX量相适应的量的尿素水溶液较为困难。因此，在SCR温度Tscr为所述吸附界限温度Tscrmax以上时，需要对每单位时间内朝向NSR催化剂4流入的NOX中的、每单位时间内穿过NSR催化剂4的NOX的量(NOX穿过量)Anoxslp进行预测，并且对尿素添加阀7进行控制，以使相对于该NOX穿过量Anoxslp的NH3量的当量比Er成为预定比Erst(例如，1)的量的尿素水溶液朝向SCR催化剂5被供给。
然而，如前述的第二实施方式中所述，在执行燃料过量供给处理以使得朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比的情况下，有可能出现NSR催化剂4中所吸留的NOX的一部分在该NSR催化剂4中未被净化而流入SCR催化剂5的情况。因此，在SCR温度Tscr为所述吸附界限温度Tscrmax以上的状态下，执行燃料过量供给处理以使朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比时，有可能出现与所述NOX穿过量Anoxslp相比而较多的量的NOX朝向SCR催化剂5流入的情况。因此，在本改变例中采用如下方式，即，在SCR温度Tscr为所述吸附界限温度Tscrmax以上的情况下，执行用于对尿素添加阀7进行控制的当量比控制，以使得在燃料过量供给处理未被执行时，将与所述预定比相对应的量的尿素水溶液朝向SCR催化剂5进行供给，并且在燃料过量供给处理被执行时，将与对应于所述预定比的量相比而较多的量的尿素水溶液朝向SCR催化剂5进行供给。
下面，根据图6、7而对本改变例的燃料过量供给处理的执行顺序与当量比控制的执行顺序进行说明。图6为表示在执行燃料过量供给处理时由ECU8所执行的处理程序的流程图。另外，在图6中，对与前述的第二实施方式的图5相同的处理标注相同的符号。
首先，在图6的处理程序中，ECU8在执行了S202的处理之后执行S301的处理。在S301的处理中，ECU8对在S201的处理中所取得的SCR温度Tscr是否小于所述吸附界限温度Tscrmax进行判断。由于在S301的处理中作出了肯定判断的情况下，可以视作SCR催化剂5的NH3吸附容量为所述预定量Anh3thr以上，因此ECU8以与前述的第二实施方式相同的方式而执行S203以后的处理。另一方面，由于在S301的处理中作出了否定判断的情况下，可以视作SCR催化剂5的NH3吸附容量小于所述预定量Anh3thr，因此ECU8跳过S203至S205的处理而进入S206的处理。在该情况下，针对于SCR催化剂5的尿素水溶液的供给依照图7所示的处理程序而被实施。
图7所示的处理程序为在内燃机1的运转过程中由ECU8以预定的周期而执行的处理程序，并预先被存储于ECU8的ROM等中。
在图7的处理程序中，ECU8首先在S401的处理中取得SCR温度Tscr。SCR温度Tscr的取得方法与前述的图5、6的处理程序的S201的处理相同。ECU8在执行了S401的处理之后进入S402的处理。
在S402的处理中，ECU8对在所述S401的处理中所取得的SCR温度Tscr是否为所述吸附界限温度Tscrmax以上进行判断。由于在S402的处理中作出了否定判断的情况下，无需执行当量比控制，因此ECU8结束本处理程序的执行。另一方面，由于在S402的处理中作出了肯定判断的情况下，需要执行当量比控制，因此ECU8进入S403以后的处理。
在S403的处理中，ECU8对NOX穿过量Anoxslp进行运算。此处，NOX穿过量Anoxslp与NSR催化剂4的NOX吸留量Anox、NSR温度Tnsr、朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比以及排气流量相关。因此，将这些相关关系预先以映射图或函数式的形态存储于ROM中。而且，ECU8以NOX吸留量Anox、NSR温度Tnsr、朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比以及排气流量作为引数而推导出NOX穿过量Anoxslp。通过利用这种方法而由ECU8对NOX穿过量Anoxslp进行运算，从而实现了本发明所涉及的“运算单元”。
在S404的处理中，ECU8对燃料过量供给处理是否处于执行过程中进行判断。作为该判断方法，可以使用参照在燃料过量供给处理开始时被设为开启(ON)、并且在过浓处理结束时被设为关闭(OFF)的标记的方法。
由于在所述S404的处理中作出了肯定判断的情况下，在SCR温度Tscr为SCR催化剂5的活性开始温度Tscr1以上的状态下执行燃料过量供给处理，因此可以视作朝向NSR催化剂4流入的排气的空燃比成为适合于抑制N2O的生成的空燃比。在该情况下，在朝向SCR催化剂5流入的排气中，除了如上所述而包含所述NOX穿过量Anoxslp以外，还包含NSR催化剂4中所吸留的NOX的一部分。因此，在所述S404的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU8进入S405的处理，并对尿素添加阀7进行控制，以使相对于所述NOX穿过量Anoxslp的NH3量的当量比Er成为与所述预定比Erst相比而较大的比Er1的量的尿素水溶液朝向SCR催化剂5供给。这时的比Er1预先通过利用了实验等的适当操作而被求出。
此外，在所述S404的处理中作出了否定判断的情况下，ECU8进入S406的处理，并对尿素添加阀7进行控制，以使得NH3量相对于所述NOX穿过量Anoxslp的当量比Er成为所述预定比Erst的量的尿素水溶液朝向SCR催化剂5被供给。
根据上述的改变例，即使在于SCR温度Tscr成为所述吸附界限温度Tscrmax以上的状态下执行了燃料过量供给处理的情况下，也能够对在包含NSR催化剂4以及SCR催化剂5的排气净化装置中未被净化的NOX量的增加进行抑制，同时还能够将N2O的生成量抑制为较少。
另外，虽然在前述的第一实施方式以及第二实施方式中，作为本发明所涉及的燃料供给装置而列举出了使用燃料添加阀6的示例，但也可以通过使用从排气行程中的气缸的燃料喷射阀2喷射燃料的方法，来实现本发明所涉及的燃料供给装置。
符号说明
1 内燃机；
2 燃料喷射阀；
3 排气通道；
4 NSR催化剂；
5 SCR催化剂；
6 燃料添加阀；
7 尿素添加阀；
8 ECU；
9 第一A/F传感器；
10 第一NOX传感器；
11 第一温度传感器；
12 第二温度传感器；
13 第二A/F传感器；
14 第二NOX传感器；
15 第三NOX传感器；
16 第三温度传感器。

Claims (6)

1.一种排气净化装置的控制装置，所述控制装置被应用于排气净化装置中，
所述排气净化装置具备：
NOX吸留还原型催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中；
燃料供给装置，其对朝向所述NOX吸留还原型催化剂流入的排气中供给燃料，
所述控制装置具备：
NOX吸留还原型催化剂温度取得单元，其取得所述NOX吸留还原型催化剂的温度、即NOX吸留还原型催化剂温度；
NOX吸留量取得单元，其取得所述NOX吸留还原型催化剂中所吸留的NOX的量、即NOX吸留量；
控制单元，其在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度为所述NOX吸留还原型催化剂的活性开始温度以上的状态下，在由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量为预定的阈值以上时，执行燃料过量供给处理以使朝向所述NOX吸留还原型催化剂流入的排气的空燃比成为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比，所述燃料过量供给处理为，通过从所述燃料供给装置供给燃料，从而对所述NOX吸留还原型催化剂中所吸留的NOX进行还原及净化的处理，
在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度属于如下的暖机温度范围的情况下，所述控制单元对从所述燃料供给装置所供给的燃料量进行控制，以使得在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度小于预定温度时，与由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度为所述预定温度以上时相比，执行所述燃料过量供给处理时朝向所述NOX吸留还原型催化剂流入的排气的空燃比变低，其中，所述暖机温度范围为，所述NOX吸留还原型催化剂的活性开始温度以上且小于所述NOX吸留还原型催化剂的活性结束温度的温度范围。
2.如权利要求1所述的排气净化装置的控制装置，其中，
所述排气净化装置还具备选择还原型催化剂，所述选择还原型催化剂被配置在与所述NOX吸留还原型催化剂相比靠下游的排气通道中，
所述控制装置还具备选择还原型催化剂温度取得单元，所述选择还原型催化剂温度取得单元取得所述选择还原型催化剂的温度、即选择还原型催化剂温度，
即使在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度属于所述暖机温度范围、并且由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量为所述预定的阈值以上的情况下，在由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度小于所述选择还原型催化剂的活性开始温度时，所述控制单元也不执行所述燃料过量供给处理。
3.如权利要求2所述的排气净化装置的控制装置，其中，
在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度属于所述暖机温度范围的情况下，如果在由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量成为了所述预定的阈值以上时由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度小于所述选择还原型催化剂的活性开始温度，则所述控制单元执行用于使所述选择还原型催化剂升温的处理、即升温处理，直至由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度成为所述选择还原型催化剂的活性开始温度以上，之后，执行所述燃料过量供给处理。
4.如权利要求1所述的排气净化装置的控制装置，其中，
所述排气净化装置还具备：
选择还原型催化剂，其被配置在与所述NOX吸留还原型催化剂相比靠下游的排气通道中；
添加剂供给装置，其向所述选择还原型催化剂供给作为氨或氨的前驱体的添加剂，
所述控制装置还具备：
选择还原型催化剂温度取得单元，其取得所述选择还原型催化剂的温度、即选择还原型催化剂温度；
NH3吸附量取得单元，其取得所述选择还原型催化剂中所吸附的氨的量、即NH3吸附量，
在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度为所述NOX吸留还原型催化剂的活性开始温度以上、并且由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度为所述选择还原型催化剂的活性开始温度以上的情况下，如果在由所述NOX吸留量取得单元所取得的NOX吸留量成为了所述预定的阈值以上时由所述NH3吸附量取得单元所取得的NH3吸附量小于预定量，则所述控制单元执行从所述添加剂供给装置供给添加剂的处理、即NH3补给处理，以使所述选择还原型催化剂的NH3吸附量成为所述预定量以上，并在该NH3补给处理结束后执行所述燃料过量供给处理。
5.如权利要求4所述的排气净化装置的控制装置，其中，
所述控制装置还具备运算单元，所述运算单元对朝向所述NOX吸留还原型催化剂流入的NOX中的、每单位时间内从所述NOX吸留还原型催化剂穿过的NOX的量、即NOX穿过量进行运算，
在由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度为所述选择还原型催化剂所能够吸附的氨的量成为小于所述预定量的温度、即吸附界限温度以上的情况下，所述控制单元执行用于对所述添加剂供给装置进行控制的当量比控制，以使得在所述燃料过量供给处理未被执行时向所述选择还原型催化剂供给如下的量的添加剂，即，使氨的量相对于由所述运算单元所运算出的NOX穿过量的当量比成为预定比的量的添加剂，并且，在所述燃料过量供给处理被执行时向所述选择还原型催化剂供给如下的量的添加剂，即，使氨的量相对于由所述运算单元所运算出的NOX穿过量的当量比成为大于预定比的量的添加剂。
6.如权利要求2至5中任一项所述的排气净化装置的控制装置，其中，
在由所述NOX吸留还原型催化剂温度取得单元所取得的NOX吸留还原型催化剂温度为所述NOX吸留还原型催化剂的活性结束温度以上的情况下，所述控制单元对从所述燃料供给装置被供给的燃料的量进行控制，以使得在由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度为所述选择还原型催化剂的活性开始温度以上时，与由所述选择还原型催化剂温度取得单元所取得的选择还原型催化剂温度小于所述选择还原型催化剂的活性开始温度时相比，执行所述燃料过量供给处理时朝向所述NOX吸留还原型催化剂流入的排气的空燃比变高。
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