CN109973179A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明的内燃机的排气净化装置能够高效地实施过量供给。在进行稀薄燃烧运行的内燃机的排气净化装置中，具备：吸藏还原型NOx催化剂、实施过量供给的空燃比控制部、算出NOx吸藏量的NOx吸藏量计算部、算出硝酸盐吸藏量的硝酸盐吸藏量计算部以及算出硝酸盐比率的硝酸盐比率计算部，空燃比控制部基于由硝酸盐比率计算部算出的硝酸盐比率，控制实施过量供给的定时。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

在将混合气的空燃比设为比理论空燃比高的稀空燃比进行稀薄燃烧运行的内燃机的排气通路中，已知作为排气净化催化剂设置吸藏还原型NOx催化剂(以下有时也称为“NSR催化剂”)的技术。NSR催化剂具有以下功能：在其周围气氛的空燃比为稀空燃比时吸藏排气中的NOx，在其周围气氛的空燃比是比理论空燃比低的浓空燃比且存在还原剂时，将吸藏了的NOx还原。再者，在本说明书中，“吸藏”这一术语作为也包含“吸附”这一方式的术语使用。

并且，在设置有这样的NSR催化剂的内燃机中，通过实施过量供给(richspike)，使排气的空燃比从比理论空燃比高的稀空燃比暂时变为比理论空燃比低的浓空燃比，由此该NSR催化剂中所吸藏的NOx被还原。

专利文献1中公开了一种技术，在NOx捕捉催化剂所捕捉的NOx量达到预定量时执行过量供给。

另外，专利文献2中公开了一种技术，在向NSR催化剂的NOx吸藏量超过第1阈值的情况下执行过量供给运行的排气净化控制装置中，在NOx吸藏量超过大于第1阈值的第2阈值的情况下，以与NOx吸藏量处于第2阈值以下的情况相比靠稀侧的排气空燃比开始过量供给运行。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-163590号公报

专利文献2：日本特开2016-186239号公报

发明内容

一直以来，已知基于NSR催化剂中所吸藏的NOx量(NOx吸藏量)实施过量供给的技术。但是，判断出存在即使基于NOx吸藏量实施过量供给，也无法将NSR催化剂中所吸藏的NOx充分还原的可能。详细而言，有时即使实施过量供给时的NOx吸藏量、NSR催化剂的温度相同，过量供给实施时的NOx还原效率(通过该过量供给的实施而被还原的NOx量相对于过量供给实施前的NOx吸藏量的比例)也会变化。并且，在上述的还原效率下降的状态下，无法充分还原NSR催化剂中所吸藏的NOx。而且，新发现这样的状况是由于NSR催化剂中NOx的吸藏形态而引起的。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种能够高效地实施将NSR催化剂中所吸藏的NOx还原的过量供给的技术。

本发明在进行稀薄燃烧运行的内燃机的排气净化装置中，具备吸藏还原型NOx催化剂和空燃比控制部，所述吸藏还原型NOx催化剂设置在所述内燃机的排气通路，所述空燃比控制部实施过量供给，将流入所述吸藏还原型NOx催化剂的排气的空燃比，从比理论空燃比高的稀空燃比暂时地设为比理论空燃比低的浓空燃比。

这样的排气净化装置中，从内燃机排出的NOx之中的大部分能够被吸藏还原型NOx催化剂(以下也有时称为“NSR催化剂”)所吸藏。在此，本发明人进行了认真研究，结果对于NSR催化剂中的NOx的吸藏机理，新研究出以下的推定机理。

NSR催化剂是在氧化铝等载体上担载Pt等的贵金属催化剂和Ba等的吸藏材料而构成的。并且，通过促进NOx与氧反应的贵金属催化剂而与氧反应了的NOx被吸藏在吸藏材料中。在此，根据新研究出的推定机理，在NSR催化剂的温度比较低的情况下，存在流入NSR催化剂的NOx主要变为亚硝酸盐并被吸藏于吸藏材料中的倾向。另一方面，在NSR催化剂的温度比较高的情况下，存在流入NSR催化剂的NOx暂且变为亚硝酸盐并被吸藏于吸藏材料中，进而该亚硝酸盐的一部分(或全部)变为硝酸盐并被吸藏材料吸藏的倾向。也就是说，有时在吸藏材料中已经吸藏了的NOx的吸藏形态，会与其吸藏后的NSR催化剂的温度变化相应地进一步变化。这样，NSR催化剂中的NOx的吸藏形态与NSR催化剂的温度相应地变化。再者，以下的说明中，“NSR催化剂中所吸藏的NOx”包含硝酸盐和亚硝酸盐。

并且，可知吸藏材料中所吸藏的亚硝酸盐以比较弱的吸附力在该吸藏材料中被吸藏，相对于此吸藏材料中所吸藏的硝酸盐以比所述亚硝酸盐强的吸附力在该吸藏材料中被吸藏。因此，通过过量供给而使在NSR催化剂中所吸藏的NOx还原时，NSR催化剂中所吸藏的硝酸盐与NSR催化剂中所吸藏的亚硝酸盐相比难以被还原。

鉴于以上情况，如果将NSR催化剂中所吸藏的硝酸盐量(以下也有时称为“硝酸盐吸藏量”)相对于NSR催化剂中所吸藏的NOx量(以下也有时称为“NOx吸藏量”)的比例设为硝酸盐比率，并将通过该过量供给的实施而被还原的NOx量相对于过量供给实施前的NOx吸藏量的比例设为NOx还原效率，则存在硝酸盐比率越高，NOx还原效率越下降的倾向。因此，即使NOx吸藏量相同，当在硝酸盐比率高的状态下实施过量供给的情况下，与在硝酸盐比率低的状态下实施过量供给的情况相比，NOx还原效率容易下降。因此，存在无法将NSR催化剂中所吸藏的NOx(尤其是NSR催化剂中所吸藏的硝酸盐)充分还原的顾虑。

因此，本发明的内燃机的排气净化装置，具备：算出所述NOx吸藏量的NOx吸藏量计算部；算出所述硝酸盐吸藏量的硝酸盐吸藏量计算部；以及硝酸盐比率计算部，所述硝酸盐比率计算部基于由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量和由所述硝酸盐吸藏量计算部算出的所述硝酸盐吸藏量，算出所述硝酸盐比率。并且，所述空燃比控制部基于由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率，对实施所述过量供给的定时进行控制。

这样的排气净化装置中，空燃比控制部能够在由于硝酸盐比率变高从而实施过量供给时的NOx还原效率下降之前，提前定时实施过量供给。也就是说，即使NOx吸藏量相同，在硝酸盐比率高的情况下，能够与低的情况相比提前定时实施过量供给。由此，能够高效地实施过量供给。

在此，根据上述的NOx吸藏机理，流入NSR催化剂且能够被该NSR催化剂吸藏的NOx(如上所述，从内燃机排出的NOx之中的大部分能够被NSR催化剂吸藏，但在例如排气流量比较多的情况等，从内燃机排出的NOx之中的一定量没有被NSR催化剂吸藏而是从该NSR催化剂流出)，在NSR催化剂中变为亚硝酸盐或硝酸盐而被该NSR催化剂吸藏。因此，所述NOx吸藏量是被NSR催化剂所吸藏的亚硝酸盐和/或硝酸盐的量。并且，该NOx吸藏量之中的一部分量变为所述硝酸盐吸藏量。因此，硝酸盐吸藏量会根据NOx吸藏量而变化。

另外，如上所述，通过流入NSR催化剂的NOx与氧反应，该NOx能够变为亚硝酸盐，进而变为硝酸盐。也就是说，硝酸盐的生成量能够根据流入NSR催化剂中的排气的氧浓度而变化。因此，硝酸盐吸藏量会根据流入NSR催化剂中的排气的氧浓度而变化。

另外，如上所述，流入NSR催化剂中的NOx是容易变为亚硝酸盐而被该NSR催化剂所吸藏，还是容易由亚硝酸盐进一步变为硝酸盐而被该NSR催化剂所吸藏，根据NSR催化剂的温度而变化。因此，硝酸盐吸藏量会根据NSR催化剂的温度而变化。

鉴于以上情况，可以基于NOx吸藏量、NSR催化剂的温度和流入NSR催化剂中的排气的氧浓度算出硝酸盐吸藏量。因此，所述硝酸盐吸藏量计算部基于由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量、所述吸藏还原型NOx催化剂的温度和流入所述吸藏还原型NOx催化剂中的排气的氧浓度来算出所述硝酸盐吸藏量。由此，可以合适地算出硝酸盐吸藏量，从而能够高效地实施过量供给。

在此，一直以来，如果NOx吸藏量达到预定的基准量则实施过量供给。但是，以往，并不知道NOx还原效率根据硝酸盐比率而变化。并且，硝酸盐比率变高NOx还原效率下降以后，存在即使NOx吸藏量达到预定的基准量而实施过量供给，也无法充分还原被NSR催化剂所吸藏的NOx的顾虑。

因此，所述空燃比控制部在由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量达到预定的基准量时实施所述过量供给，进而能够以由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率高的情况与低的情况相比所述预定的基准量变少的方式变更该预定的基准量，实施所述过量供给。于是，硝酸盐比率高的情况与低的情况相比，过量供给的实施定时被提前。由此，能够高效地实施过量供给。

另外，本发明的内燃机的排气净化装置，可以还具备NOx还原效率计算部，所述NOx还原效率计算部不依赖所述过量供给的实施而算出所述NOx还原效率，其基于由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率、所述吸藏还原型NOx催化剂的温度、以及由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量，算出所述NOx还原效率。并且，所述NOx还原效率计算部，以由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率越高所述NOx还原效率就越低、并且由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量越多所述NOx还原效率就越低、并且在所述吸藏还原型NOx催化剂的温度属于预定温度范围时与该温度不属于该范围时相比所述NOx还原效率变高的方式，算出所述NOx还原效率，所述空燃比控制部在由所述NOx还原效率计算部算出的所述NOx还原效率低于预定的基准效率之前，实施所述过量供给。

在此，硝酸盐比率、吸藏还原型NOx催化剂的温度和NOx吸藏量分别与NOx还原效率具有相关性。详细而言，硝酸盐比率越高NOx还原效率就越下降。另外，NOx吸藏量越多NOx还原效率就越下降。另外，在NSR催化剂的温度属于预定温度范围时，与该温度不属于该范围时相比NOx还原效率变高。因此，基于这些相关性，能够在过量供给的实施前推定实施过量供给时的NOx还原效率。因此，NOx还原效率计算部基于这些相关性不依赖过量供给的实施算出NOx还原效率。并且，如果在这样算出的NOx还原效率低于预定的基准效率之前实际实施过量供给，则与NOx还原效率比预定的基准效率低时相比，通过该过量供给在NSR催化剂中所吸藏的NOx容易被还原。也就是说，能够高效地实施过量供给。

根据本发明，能够高效地实施使NSR催化剂中所吸藏的NOx还原的过量供给。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的内燃机的进排气系统的概略构成的图。

图2是表示进行催化剂温度对NSR催化剂中的NOx还原带来的影响的试验时的催化剂温度的推移方式的图。

图3是表示从图2所示的模式1到模式4的试验进行时NOx吸藏量与NOx还原效率的相关性的图。

图4A是用于说明NSR催化剂的温度比较低时的NOx吸藏形态的图。

图4B是用于说明NSR催化剂的温度比较高时的NOx吸藏形态的图。

图5是表示NSR催化剂中的NOx的推定还原机理的示意图。

图6A是表示硝酸盐比率和NOx还原效率的相关性的图。

图6B是表示催化剂温度和NOx还原效率的相关性的图。

图6C是表示NOx吸藏量和NOx还原效率的相关性的图。

图7是表示第一实施方式涉及的NOx吸藏量、催化剂温度、硝酸盐比率、NOx还原效率和执行标记的时间推移的时序图。

图8是表示第一实施方式涉及的控制流程的流程图。

图9用于说明基于硝酸盐比率变更基准量的例子的图。

图10是表示第二实施方式涉及的控制流程的流程图。

图11是表示第二实施方式涉及的NOx吸藏量、催化剂温度、硝酸盐比率、基准量和执行标记的时间推移的时序图。

附图标记说明

1···内燃机

2···进气通路

3···排气通路

4···空气流量计

5···节流阀

6···NSR催化剂(吸藏还原型NOx催化剂)

7···燃料添加阀

10··ECU

11··曲轴转角传感器

12··加速器开度传感器

13··上游侧NOx传感器

14··空燃比传感器

15··下游侧NOx传感器

16··温度传感器

具体实施方式

以下，参照附图，示例性地详细说明用于实施本发明的方式。不过，该实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要不特别记载，就不将本发明的范围仅限于此。

(第一实施方式)

<内燃机的进排气系统的构成>

图1是表示本实施方式涉及的内燃机的进排气系统的概略构成的图。图1所示的内燃机1是压缩点火式内燃机(柴油发动机)。不过，本发明也可以应用于以汽油等为燃料的火花点火式的稀燃内燃机。

内燃机1中连接有进气通路2和排气通路3。在进气通路2设置有空气流量计4。空气流量计4对内燃机1的吸入空气量进行检测。另外，在空气流量计4的下游侧的进气通路2设置有节流阀5。节流阀5通过变更进气通路2的流路截面积，来控制内燃机1的吸入空气量。

排气通路3中，作为排气净化催化剂设置有吸藏还原型NOx催化剂6(以下也有时称为“NSR催化剂6”)。再者，排气通路3中在NSR催化剂6之外，可以还设置有选择还原型NOx催化剂和/或颗粒过滤器。在NSR催化剂6的上游侧的排气通路3设置有燃料添加阀7。燃料添加阀7向排气中添加燃料。从燃料添加阀7添加的燃料与排气一同向NSR催化剂6供给。

另外，在燃料添加阀7的下游侧并且NSR催化剂6的上游侧的排气通路3，设置有上游侧NOx传感器13和空燃比传感器14。上游侧NOx传感器13对流入NSR催化剂6的排气(以下也有时称为“流入排气”)的NOx浓度进行检测。空燃比传感器14对流入排气的空燃比进行检测。另外，在NSR催化剂6的下游侧的排气通路3设置有下游侧NOx传感器15和温度传感器16。下游侧NOx传感器15对从NSR催化剂6流出的排气(以下也有时称为“流出排气”)的NOx浓度进行检测。温度传感器16对流出排气的温度进行检测。

内燃机1中一并设置有用于控制该内燃机1的电子控制单元(ECU)10。ECU10中电连接有空气流量计4、上游侧NOx传感器13、空燃比传感器14、下游侧NOx传感器15和温度传感器16。而且，ECU10中电连接有曲轴转角传感器11和加速器开度传感器12。曲轴转角传感器11输出与内燃机1的曲轴转角相关的信号。加速器开度传感器12输出与搭载有内燃机1的车辆的加速器开度相关的信号。

并且，上述各传感器的输出值被输入到ECU10。ECU10基于曲轴转角传感器11的输出值导出内燃机1的内燃机转速。另外，ECU10基于加速器开度传感器12的输出值导出内燃机1的内燃机负荷。另外，ECU10基于空气流量计4的输出值推定排气流量(以下也有时称为“排气流量”)，基于该排气流量和上游侧NOx传感器13的输出值算出流入NSR催化剂6的NOx流量(以下也有时称为“NOx流入流量”)，并基于该排气流量和下游侧NOx传感器15的输出值算出从NSR催化剂6流出的NOx流量(以下也有时称为“NOx流出流量”)。另外，ECU10基于温度传感器16的输出值算出NSR催化剂6的温度(以下也有时称为“催化剂温度”)。

此外，ECU10中电连接有内燃机1的燃料喷射阀(省略图示)、节流阀5和燃料添加阀7。通过ECU10控制这些装置。在此，ECU10执行处理(以下也有时称为“过量供给处理”)，使流入NSR催化剂6的排气的空燃比，从比理论空燃比高的稀空燃比，暂时地成为比理论空燃比低的浓空燃比。本实施方式中，ECU10通过使用燃料添加阀7，向从内燃机1排出的排气中添加燃料，由此执行过量供给处理。不过，本实施方式中，不意图限定于此，ECU10可以使用周知的技术执行过量供给处理。例如，ECU10可以通过使用内燃机1的燃料喷射阀(省略图示)在气缸内形成浓混合气，在气缸内使该浓混合气燃烧，由此执行过量供给处理。再者，ECU10通过执行过量供给处理，作为本发明涉及的空燃比控制部发挥功能。

<NSR催化剂中的NOx的吸藏和还原机理>

如果执行过量供给处理，则向NSR催化剂6供给HC和/或CO等的还原剂。并且，通过该还原剂，NSR催化剂6中所吸藏的NOx(以下也有时称为“吸藏NOx”)被还原。例如，通过从燃料添加阀7添加燃料执行过量供给处理的情况下，吸藏NOx主要被HC还原。另外，例如，通过在气缸内燃烧浓混合气执行过量供给处理的情况下，吸藏NOx主要被CO和/或HC还原。

并且，一直以来，已知在吸藏NOx的量达到预定量时执行过量供给处理的技术，但该情况下，判断出可能发生无法将吸藏NOx充分还原的情况。对此，以下详细说明。

图2是表示进行NSR催化剂6的温度(催化剂温度)对该NSR催化剂6中的NOx还原带来的影响的试验时的催化剂温度的推移方式的图。图2所示的试验中，首先吸藏NOx在高温下净化。即，从NSR催化剂6放出吸藏NOx。接着，通过向NSR催化剂6供给NOx来使该NSR催化剂6吸藏NOx。接着，通过向NSR催化剂6供给还原剂来还原吸藏NOx。并且，图2所示的试验具有4个试验模式(模式1～模式4)。模式1中，吸藏时的催化剂温度设为200℃，还原时的催化剂温度设为300℃。模式2中，吸藏时和还原时的催化剂温度设为300℃。模式3中，吸藏时和还原时的催化剂温度设为200℃。模式4中，吸藏时的催化剂温度设为300℃，还原时的催化剂温度设为200℃。

并且，图3是表示图2所示的模式1～模式4的试验进行时的、NSR催化剂6中所吸藏的NOx(吸藏NOx)的量(以下也有时称为“NOx吸藏量”)、和通过执行过量供给处理而被还原的NOx量相对于过量供给处理执行前的NOx吸藏量的比例(以下也有时称为“NOx还原效率”)的相关性的图。如图3所示，在任一模式中，都是过量供给处理执行前的NOx吸藏量越多，NOx还原效率就越低。另外，在图3中，通过比较模式1的上述相关性和模式3的上述相关性、或者通过比较模式2的上述相关性和模式4的上述相关性，来掌握还原时的催化剂温度的影响。据此，可知在NOx吸藏量相同时，还原时的催化剂温度高的情况与低的情况相比，NOx还原效率变高。另外，在图3中，通过比较模式1的上述相关性和模式2的上述相关性、或者比较模式3的上述相关性和模式4的上述相关性，来掌握吸藏时的催化剂温度的影响。据此，可知在NOx吸藏量相同时，吸藏时的催化剂温度高的情况与低的情况相比，NOx还原效率变低。

这样，即使过量供给处理执行前的NOx吸藏量相同，根据NOx吸藏时或NOx还原时的催化剂温度，NOx还原效率也会大大变化。因此，在NOx吸藏量达到预定量时执行过量供给处理的以往技术中，可能发生根据NOx吸藏时或NOx还原时的催化剂温度，无法充分还原吸藏NOx的情况。并且，本发明人进行了专心研究，结果发现，NOx还原效率根据吸藏时和还原时的催化剂温度而变化的情况，是由于NSR催化剂6中的NOx的吸藏形态而引发的。对此，以下进行说明。

对于NSR催化剂6中的NOx的吸藏机理，基于图4A和图4B说明本发明人新发现的推定机理。图4A和图4B是用于说明NSR催化剂6中的NOx吸藏形态的图。

在此，在NSR催化剂6中，以作为载体使用氧化铝(Al₂O₃)，作为贵金属催化剂使用Pt，作为NOx吸藏材料使用Ba的情况为例说明NOx的吸藏形态。NSR催化剂6中，通过促进NOx与氧反应的Pt来与氧反应的NOx被Ba所吸藏。在此，新发现在NOx被吸藏于Ba时，其吸藏形态根据NSR催化剂6的温度而变化。

图4A是用于说明NSR催化剂6的温度比较低的情况下(例如250℃～300℃)的、NOx吸藏形态的图。图4A所示的例子中，通过Pt使流入NSR催化剂6的NO与氧反应。于是，NO变为亚硝酸盐(NO₂ ^-)。并且，该亚硝酸盐以比较弱的吸附力被Ba吸藏。

另一方面，图4B是用于说明NSR催化剂6的温度比较高的情况下(例如350℃～400℃)的、NOx吸藏形态的图。图4B所示的例子中，与图4A所示的例子同样地，通过Pt使流入NSR催化剂6的NO与氧反应，生成的亚硝酸盐(NO₂ ^-)以比较弱的吸附力被Ba所吸藏。在此，可知NSR催化剂6的温度比较高的情况下，被Ba所吸藏的亚硝酸盐的一部分(或全部)进一步与氧反应，变为硝酸盐(NO₃ ^-)并以比较强的吸附力被Ba所吸藏。也就是说，已经被Ba吸藏了的NOx的吸藏形态，能够根据其吸藏后的NSR催化剂6的温度变化进一步变化。

这样，根据NSR催化剂6的温度，NSR催化剂6中的NOx吸藏形态变化。再者，吸藏NOx(NSR催化剂6中所吸藏的NOx)中包含上述的硝酸盐和/或亚硝酸盐。因此，NOx吸藏量成为NSR催化剂6中所吸藏的硝酸盐和/或亚硝酸盐的量。

并且，在通过执行过量供给处理而使吸藏NOx被还原时，NSR催化剂6中所吸藏的硝酸盐与NSR催化剂6中所吸藏的亚硝酸盐相比难以被还原。这通过图5所示的表示执行过量供给处理时的NSR催化剂6中的NOx的推定还原机理的示意图来说明。在图5中，上段、中段、下段的示意图分别表示过量供给处理的执行前、执行中、执行后的状态。

如图5的上段所示，吸藏材料Ba中吸藏有亚硝酸盐和硝酸盐。并且，如果对于这样的NSR催化剂6作为还原剂供给CO，则如图5的中段所示，亚硝酸盐被还原而变为NO。另外，硝酸盐的一部分被还原而变为亚硝酸盐。在此，如上所述，亚硝酸盐与Ba的吸附力比较弱，因此被Ba吸藏的亚硝酸盐能够容易被还原。另一方面，硝酸盐与Ba的吸附力比较强，因此被Ba吸藏的硝酸盐难以被还原。其结果，如图5的下段所示，在过量供给处理执行前被Ba所吸藏的亚硝酸盐被还原为N₂并从NSR催化剂6脱离，而在过量供给处理执行前被Ba所吸藏的硝酸盐没有被还原或即使被还原也没有被还原为N₂，继续被NSR催化剂6吸藏。

<过量供给处理的执行定时>

如以上说明的那样，NOx还原效率可能由于NSR催化剂6中的NOx吸藏形态而变化。在此，将NSR催化剂6中所吸藏的硝酸盐量设为“硝酸盐吸藏量”。并且，将硝酸盐吸藏量相对于NOx吸藏量的比例设为硝酸盐比率。这样，存在硝酸盐比率越高，NOx还原效率就越下降的倾向。因此，即使NOx吸藏量相同，在硝酸盐比率高的状态下执行过量供给处理的情况下，与在硝酸盐比率低的状态下执行过量供给处理的情况相比，NOx还原效率容易下降。因此，存在无法充分还原吸藏NOx的顾虑。

因此，在本发明涉及的内燃机的排气净化装置中，ECU10算出上述的硝酸盐比率。并且，ECU10基于算出的硝酸盐比率，控制执行过量供给处理的定时。在此，在本实施方式中，ECU10在过量供给处理执行前推定执行过量供给时的NOx还原效率。也就是说，不依赖过量供给处理的执行而算出NOx还原效率。并且，ECU10在不依赖过量供给处理的执行而算出的NOx还原效率低于基准效率之前，实际执行过量供给处理。由此，能够高效地执行过量供给处理。

在此，NOx还原效率与硝酸盐比率、催化剂温度和NOx吸藏量分别具有相关性。因此，ECU10可以基于这些参数的值和该参数与NOx还原效率的相关性，算出NOx还原效率。

再者，上述的相关性示于图6A～图6C。图6A是表示硝酸盐比率和NOx还原效率的相关性的图。如图6A所示，硝酸盐比率越高NOx还原效率就越下降。另外，图6B是表示催化剂温度和NOx还原效率的相关性的图。如图6B所示，催化剂温度属于预定温度范围(例如图6B所示的Tcth1以上且Tcth2以下的范围)的情况下，与催化剂温度不属于该预定温度范围的情况相比，NOx还原效率变高。另外，图6C是表示NOx吸藏量和NOx还原效率的相关性的图。如图6C所示，NOx吸藏量越多NOx还原效率就越下降。特别是在NOx吸藏量比某一量(例如图6C所示的NOxth1)多时，NOx还原效率大幅下降。

接着，使用时序图简单说明本实施方式中执行ECU10的控制处理。图7是表示NOx吸藏量NOxsum、催化剂温度Tc、硝酸盐比率NO3rate、NOx还原效率η和执行标记fl的时间推移的时序图，所述执行标记fl是表示是否执行了过量供给处理的标记。再者，在图7中，执行基于本发明的控制时的上述时间推移用实线表示。并且，图7中，执行基于以往技术的控制时的NOx吸藏量的时间推移作为参考用虚线表示。另外，基于图7所示的本发明的控制中，从执行上次过量供给处理后在NSR催化剂6中吸藏NOx的过程中NOx还原效率下降下去，NOx还原效率下降到基准效率ηth时，执行本次过量供给处理。

基于图7所示的本发明的控制中，在NOx还原效率变为基准效率ηth的时刻t1和时刻t2，执行标记设为ON，执行过量供给处理。另一方面，基于图7所示的以往技术的控制中，NOx吸藏量达到基准量NOxth1时执行过量供给处理。在此，基准量NOxth1是相当于上述的图6C所示的NOx吸藏量NOxth1的值，是判定以往技术中的过量供给处理的执行定时的阈值。

并且，如图7所示，可知基于本发明的控制中，即使NOx吸藏量没有达到基准量NOxth1也执行过量供给处理。详细而言，基于本发明的控制中，在时刻t1中，尽管NOx吸藏量是比基准量NOxth1少的Q1，但此时NOx还原效率变为基准效率ηth，因此执行过量供给处理。在时刻t2也同样地，尽管NOx吸藏量是比基准量NOxth1少的Q2，但也执行过量供给处理。在此，时刻t2的NOx吸藏量Q2比时刻t1的NOx吸藏量Q1少。但是，在从时刻t1到时刻t2期间的催化剂温度比时刻t1之前的催化剂温度高。在此，如上所述，催化剂温度高的情况与低的情况相比容易生成硝酸盐。因此，时刻t2的硝酸盐比率比时刻t1的硝酸盐比率高。也就是说，在时刻t2，尽管NOx吸藏量比时刻t1少但硝酸盐比率比时刻t1高。其结果，在时刻t2的时间点，与时刻t1同样地，NOx还原效率变为基准效率ηth。

在此，在基于以往技术的控制中，假定算出硝酸盐比率和NOx还原效率，进行基于本发明的控制(时刻t2的过量供给处理)和基于以往技术的控制(时刻t3的过量供给处理)的比较。再者，图7中，基于以往技术的控制的时刻t2～时刻t3期间的催化剂温度、硝酸盐比率和NOx还原效率的时间推移作为参考用一点划线表示。

基于图7所示的以往技术的控制的例子中，从时刻t2到时刻t3，随着硝酸盐比率上升并且NOx吸藏量增加，NOx还原效率下降。因此，在NOx吸藏量达到基准量NOxth1的时刻t3，变为NOx还原效率下降得比较大的状态。因此，即使在时刻t3执行过量供给处理，吸藏NOx也未被充分还原，NSR催化剂6中残存未还原的NOx(该残存量是例如图7中的NOx吸藏量Q3)。与此相对，本发明涉及的控制中，如果在时刻t2执行过量供给处理，则NOx吸藏量变为0附近的量。这样，根据本发明涉及的控制，能够合适地还原吸藏NOx。而且，如图7所示，如果过量供给处理的执行定时被设为执行上次过量供给处理后，NOx还原效率下降到基准效率ηth的定时，则在NOx还原效率低于基准效率ηth之前执行的过量供给处理的执行次数尽可能地少。也就是说，能够实现过量供给处理的高效执行，并且在合适的定时执行过量供给处理。

接着，对于本发明涉及的内燃机的排气净化装置中执行的控制流程，基于图8进行说明。图8是表示本实施方式涉及的控制流程的流程图。本实施方式中，通过ECU10，在内燃机1的运行中以预定的运算周期Δt反复执行正式流程。在此，图8所示的控制流程中，如上述图7所示，如果NOx还原效率下降到基准效率ηth，则执行过量供给处理。再者，如上述图7所示，如果执行过量供给处理，则NOx还原效率变得比基准效率ηth高。因此，图8所示的控制流程在NOx还原效率为基准效率ηth以上时执行。

正式流程中，首先，在S101中，获取催化剂温度Tc。S101中，基于温度传感器16的输出值算出催化剂温度Tc。

接着，在S102中，获取流入排气的氧浓度O2con。S102中，基于空燃比传感器14的输出值算出流入排气的氧浓度O2con。

接着，在S103中，获取排气流量Ga。S103中，基于空气流量计4的输出值算出排气流量Ga。

接着，在S104中，算出从执行上次正式流程后直到现在的、NSR催化剂6中的NOx变化量(以下也有时称为“变化量”)NOxch。S104中，基于S103中获取的排气流量Ga和上游侧NOx传感器13的输出值算出NOx流入流量。另外，基于排气流量Ga和下游侧NOx传感器15的输出值算出NOx流出流量。而且，通过将NOx流入流量与NOx流出流量合计，算出单位时间的NSR催化剂6中的NOx变化量。并且，通过对单位时间的变化量乘以运算周期Δt，算出变化量NOxch。

接着，在S105中，算出NOx吸藏量NOxsum。S105中，通过对NOx吸藏量NOxsum的上次值即上次NOx吸藏量NOxold加上S104中算出的变化量NOxch，算出NOx吸藏量NOxsum。再者，上次NOx吸藏量NOxold通过后述的S112或S113的处理，该值被更新。另外，ECU10通过执行S104～S105的处理，作为本发明的NOx吸藏量计算部发挥功能。

接着，在S106中，算出在现在的NSR催化剂6的状态(NOx吸藏量、催化剂温度、氧浓度)下生成的硝酸盐的生成量(以下也有时称为“现在生成量”)NO3now。S106中，基于S105中算出的NOx吸藏量NOxsum、S101中获取的催化剂温度Tc和S102中获取的流入排气的氧浓度O2con，算出硝酸盐的生成速度。该硝酸盐的生成速度由下述式1算出。

NO3reac：硝酸盐的生成速度

Tc：催化剂温度

NO2sum：亚硝酸盐吸藏量

O2con：氧浓度

R：气体常数

A、Ea、a、b：实验常数

并且，通过对硝酸盐的生成速度NO3reac乘以运算周期Δt，算出现在生成量NO3now。

在此，亚硝酸盐吸藏量NO2sum是NSR催化剂6中所吸藏的亚硝酸盐的量，由下述式2算出。

NO2sum＝(NOxold-NO3old)+NOxch···式2

NO2sum：亚硝酸盐吸藏量

NOxold：上次NOx吸藏量

NO3old：上次硝酸盐吸藏量

NOxch：变化量

也就是说，流入NSR催化剂6的NOx能够暂且变为亚硝酸盐而被该NSR催化剂6所吸藏，因此从上次正式流程执行后直到现在的NSR催化剂6中的NOx的变化全部视作亚硝酸盐的变化。并且，通过对该变化量NOxch加上NSR催化剂6中所吸藏的亚硝酸盐的上次量(NOxold-NO3old)，算出亚硝酸盐吸藏量NO2sum。

接着，在S107中，算出硝酸盐吸藏量NO3sum。S107中，通过对硝酸盐吸藏量NO3sum的上次值即上次硝酸盐吸藏量NO3old加上S106中算出的现在生成量NO3now，算出硝酸盐吸藏量NO3sum。再者，上次硝酸盐吸藏量NO3old通过后述的S112或S113的处理，该值被更新。另外，ECU10通过执行S106～S107的处理，作为本发明的硝酸盐吸藏量计算部发挥功能。

接着，在S108中，算出硝酸盐比率NO3rate。S108中，通过S107中算出的硝酸盐吸藏量NO3sum除以S105中算出的NOx吸藏量NOxsum，算出硝酸盐比率NO3rate。再者，ECU10通过执行S108的处理，作为本发明的硝酸盐比率计算部发挥功能。

接着，在S109中，算出NOx还原效率η(在目前时间点执行过量供给处理时的NOx还原率的推定值)。ECU10不依赖过量供给处理的执行地算出NOx还原效率η。S109中，基于S108中算出的硝酸盐比率NO3rate、S101中获取的催化剂温度Tc和S105中算出的NOx吸藏量NOxsum，算出NOx还原效率η。详细而言，如上述图6A～图6C中例示那样的相关性被预先存储在ECU10的ROM中。S109中，基于这样的相关性以及上述的硝酸盐比率NO3rate、催化剂温度Tc和NOx吸藏量NOxsum，算出NOx还原效率η。再者，ECU10通过执行S109的处理，作为本发明的NOx还原效率计算部发挥功能。

接着，在S110中，判别S109中算出的NOx还原效率η是否变为基准效率ηth。在此，基准效率ηth被预先确定并存储在ECU10的ROM中。并且，当S110中进行肯定判定的情况下，ECU10向S111的处理前进，当S110中进行否定判定的情况下，ECU10向S113的处理前进。

当S110中进行肯定判定的情况下，接着，在S111中，执行过量供给处理。这样，如果在不依赖过量供给处理的执行而算出的NOx还原效率η低于基准效率ηth之前，实际执行过量供给处理，则与NOx还原效率η低于基准效率ηth时相比，通过执行该过量供给处理，吸藏NOx变得容易被还原。

接着，在S112中，上次NOx吸藏量NOxold和上次硝酸盐吸藏量NO3old的值被更新为0。也就是说，S112中，通过执行过量供给处理，吸藏NOx全部被还原。不过，不意图限定于此，也可以基于S109中算出的NOx还原效率η，算出过量供给处理执行后的NOx吸藏量和硝酸盐吸藏量(即上次NOx吸藏量NOxold和上次硝酸盐吸藏量NO3old)。并且，S112的处理之后，正式流程的执行结束。

另一方面，在S110中进行否定判定的情况下，接着，在S113中，上次NOx吸藏量NOxold的值被更新为S105中算出的NOx吸藏量NOxsum的值，上次硝酸盐吸藏量NO3old的值被更新为S107中算出的硝酸盐吸藏量NO3sum的值。并且，S113的处理之后，正式流程的执行结束。

在本发明的内燃机的排气净化装置中，ECU10可以通过执行上述控制流程，高效地执行过量供给处理。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式，基于图9～图11进行说明。再者，在本实施方式中，对于与上述第一实施方式实质相同的结构、实质相同的控制处理，省略其详细说明。

本实施方式中，ECU10中，当催化剂温度属于预定温度范围的情况下，如果NOx吸藏量达到基准量则执行过量供给处理。在此，预定温度范围是例如上述图6B所示的Tcth1以上且Tcth2以下的范围。另外，基准量是例如上述图6C所示的基准量NOxth1。

其中，如上述图6A所示，NOx还原效率根据硝酸盐比率而变化。因此，如果不考虑硝酸盐比率地确定过量供给处理的执行定时，则有无法充分还原吸藏NOx的顾虑。

因此，本实施方式中，ECU10以硝酸盐比率高的情况与低的情况相比基准量变少的方式，变更该基准量，执行过量供给处理。对此，使用图9进行说明。

图9是用于说明基于硝酸盐比率变更基准量的例子的图。图9所示的例子中，硝酸盐比率为R1时的、NOx吸藏量与NOx还原效率的相关性由线C1表示，硝酸盐比率为R2时的该相关性由线C2表示。由于NOx还原效率根据硝酸盐比率而变化，因此如果硝酸盐比率变化，则NOx吸藏量与NOx还原效率的相关性也会随之变化。

并且，假定为了通过过量供给处理的执行来充分还原吸藏NOx，需要η1以上的NOx还原效率。于是，在NOx吸藏量与NOx还原效率的相关性由线C1表示的情况下，基准量变为NOxth1。另一方面，在硝酸盐比率变化，NOx吸藏量与NOx还原效率的相关性随之由线C1变为线C2的情况下，假定基准量为NOxth1时，NOx还原效率变为比η1低的η2。因此，该情况下，为了使过量供给处理的执行时的NOx还原效率为η1以上，基准量从NOxth1变更为NOxth1’。由此，能够高效地执行过量供给处理。

在此，说明本实施方式的控制流程。图10是表示本实施方式的控制流程的流程图。本实施方式中，通过ECU10，在内燃机1的运行中以预定的运算周期Δt反复执行正式流程。再者，在图10所示的各处理中，对于与上述图8所示的处理实质相同的处理，附带相同标记并省略其详细说明。

图10所示的控制流程中，在S108的处理之后，在S209中，算出基准量NOxth。在此，ECU10的ROM中作为函数或映射预先存储有硝酸盐比率NO3rate和基准量NOxth的相关性。S209中，基于该相关性和S108中算出的硝酸盐比率NO3rate，算出基准量NOxth。

接着，在S210中，判别S105中算出的NOx吸藏量NOxsum是否变为S209中算出的基准量NOxth。并且，当在S210中进行肯定判定的情况下，ECU10向S111的处理前进，在S210进行否定判定的情况下，ECU10向S113的处理前进。

这样，上述控制流程中，基于硝酸盐比率NO3rate变更基准量NOxth(S209的处理)，基于变更后的基准量NOxth执行过量供给处理(S210、S111的处理)。并且，在本发明的内燃机的排气净化装置中，ECU10通过执行这样的控制流程，也能够高效地执行过量供给处理。

接着，使用时序图简单地说明上述控制流程。图11是表示NOx吸藏量NOxsum、催化剂温度Tc、硝酸盐比率NO3rate、基准量NOxth和执行标记fl的时间推移的时序图。

如图11所示，本实施方式中，基准量根据硝酸盐比率而变更。详细而言，硝酸盐比率越高基准量就越少。并且，NOx吸藏量与基准量在NOxth1相同的时刻t1，执行过量供给处理(图11所示的NOx吸藏量的推移中，作为参考用虚线一并示出基准量的推移。)。另外，NOx吸藏量与基准量在NOxth2相同的时刻t2，执行过量供给处理。这样，本实施方式中，硝酸盐比率高的情况与低的情况相比，过量供给处理的执行定时被提前。由此，能够高效地执行过量供给处理。

Claims (4)

1.一种内燃机的排气净化装置，是进行稀薄燃烧运行的内燃机的排气净化装置，具备：

吸藏还原型NOx催化剂，其设置在所述内燃机的排气通路中；

空燃比控制部，其实施过量供给，将流入所述吸藏还原型NOx催化剂的排气的空燃比，从比理论空燃比高的稀空燃比暂时地变为比理论空燃比低的浓空燃比；

NOx吸藏量计算部，其算出所述吸藏还原型NOx催化剂中所吸藏的NOx量即NOx吸藏量；

硝酸盐吸藏量计算部，其算出所述吸藏还原型NOx催化剂中所吸藏的硝酸盐量即硝酸盐吸藏量；以及

硝酸盐比率计算部，其基于由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量和由所述硝酸盐吸藏量计算部算出的所述硝酸盐吸藏量，算出该硝酸盐吸藏量相对于该NOx吸藏量的比例即硝酸盐比率，

所述空燃比控制部基于由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率，控制实施所述过量供给的定时。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，

所述硝酸盐吸藏量计算部基于由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量、所述吸藏还原型NOx催化剂的温度和流入所述吸藏还原型NOx催化剂的排气的氧浓度，算出所述硝酸盐吸藏量。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，

所述空燃比控制部在由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量达到预定的基准量时实施所述过量供给，

而且，以由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率高的情况与低的情况相比所述预定的基准量变少的方式，变更该预定的基准量实施所述过量供给。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，还具备NOx还原效率计算部，

所述NOx还原效率计算部不依赖所述过量供给的实施而算出NOx还原效率，所述NOx还原效率是通过所述过量供给的实施而被还原的NOx量相对于该过量供给的实施前的所述NOx吸藏量的比例，

所述NOx还原效率计算部基于由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率、所述吸藏还原型NOx催化剂的温度和由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量，算出所述NOx还原效率，

所述NOx还原效率计算部以由所述硝酸盐比率计算部算出的所述硝酸盐比率越高所述NOx还原效率就越低的方式、由所述NOx吸藏量计算部算出的所述NOx吸藏量越多所述NOx还原效率就越低的方式、以及所述吸藏还原型NOx催化剂的温度属于预定温度范围的情况与该温度不属于该范围的情况相比所述NOx还原效率变高的方式，算出所述NOx还原效率，

所述空燃比控制部在由所述NOx还原效率计算部算出的所述NOx还原效率低于预定的基准效率之前，实施所述过量供给。