本发明涉及一种内燃机的排气净化装置，尤其涉及一种具备选择还原型催化剂和用于向该选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置。
背景技术：
已知一种如下的技术，即，在具备被配置在内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂(SCR(SelectiveCatalyticReduction)催化剂)、和向与SCR催化剂相比靠上游的排气通道中供给作为氨(NH3)或NH3的前驱体的添加剂(例如，尿素水溶液)供给装置的内燃机的排气净化装置中，当SCR催化剂的热劣化持续发展时，NH3通过SCR催化剂而被氧化，从而生成NOX(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2013-036345号公报
专利文献2：日本特开2009-138737号公报
专利文献3：日本特开2010-261423号公报
专利文献4：日本特开2013-092075号公报
专利文献5：日本特开2012-154238号公报
专利文献6：日本特开2011-052611号公报
专利文献7：日本特开2010-261331号公报
专利文献8：日本特开2010-090852号公报
专利文献9：日本特开2010-053702号公报
专利文献10：日本特开2009-270449号公报
专利文献11：日本特开2011-027102号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
然而，即使在SCR催化剂未发生热劣化的情况下，当SCR催化剂被暴露在高温的环境时，也会变得容易发现SCR催化剂中的NH3的氧化反应。在这种情况下，SCR催化剂的NOX净化性能将会降低。
对此，如专利文献2所记载的那样，可考虑在SCR催化剂被暴露于高温的环境时使向SCR催化剂被供给的NH3的量增加的方法。然而，当在容易发现NH3的氧化反应时使向SCR催化剂被供给的NH3的量增加时，存在与排气中的O2进行反应的NH3将会增加而难以实施由SCR催化剂实现的有效的NOX的净化的可能性。其结果为，存在从SCR催化剂流出的NOX的量反而增加的可能性。
此外，在专利文献3中提出了一种在SCR催化剂被暴露于高温环境时停止NH3的供给的方法。虽然在该情况下，NH3的氧化反应被抑制，但是由于有助于NOX的还原的NH3的量减少，因此存在向SCR催化剂流入的NOX几乎未被净化的可能性。因此，存在从SCR催化剂流出的NOX量增加的可能性。
本发明为鉴于上述实际情况而完成的发明，其主要目的在于，在具备被配置在内燃机的排气通道中SCR催化剂、和向SCR催化剂供给作为NH3或NH3的前驱体的添加剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，在SCR催化剂被暴露于高温环境的情况下，将从SCR催化剂流出的NOX量的增加抑制为较少。
用于解决课题的方法
本发明为了解决上述的课题而采用了如下方式，即，在具备被配置在内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂(SCR催化剂)、和向SCR催化剂供给作为NH3或NH3的前驱体的添加剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，在SCR催化剂的温度为预定温度以上时，与所述SCR催化剂的温度小于预定温度时相比，使向SCR催化剂流入的排气的NOX浓度与向SCR催化剂被供给的添加剂的量增加。
具体而言，本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式，即，具备：
选择还原型催化剂，其被配置在内燃机的排气通道中，并将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行净化；
供给装置，其向与所述选择还原型催化剂相比靠上游的排气中添加作为氨或氨的前驱体的添加剂；
温度检测单元，其对所述选择还原型催化剂的温度进行检测；
控制单元，其在由所述温度检测单元所检测出的温度高于预定温度时，与由所述温度检测单元所检测出的温度为预定温度以下时相比，使作为向所述选择还原型催化剂流入的排气的NOX浓度的NOX流入浓度增加，并且使添加剂的添加量增加，以使作为氨量相对于向所述选择还原型催化剂流入的NOX的量之比的当量比增大。
在此所谓的“预定温度”是指，当SCR催化剂的温度超过该预定温度时，可认为从SCR催化剂流出的NOX的量(NOX流出量)超过容许量的温度。另外，“容许量”为根据法规等而被适当设定的量。
氨(NH3)可在SCR催化剂中与NOX以及氧(O2)反应。在NH3与NOX进行了反应的情况下，以下的(1)至(3)的化学反应式成立。此外，在NH3与O2进行反应的情况下，以下的(4)的化学反应式成立。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O···(1)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O···(2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O···(3)
NH3+O2→NOX+H2O···(4)
在此，可认为在SCR催化剂的温度为预定温度以下的情况下，所述(1)至(3)的化学反应式所示的反应(以下，称为“第一的反应”)成为主导反应。因此，与排气中的NOX接触(反应)的NH3的量增多，并且与排气中的O2接触(反应)的NH3的量减少。其结果为，SCR催化剂的NOX净化率增高，且NOX流出量减少。
另一方面，可认为在SCR催化剂的温度高于预定温度的情况下，所述(4)的化学反应式所示的反应(以下，称为“第二反应”)成为主导反应。因此，与排气中的NOX接触的NH3的量减少，并且与排气中的O2接触的NH3的量增多。其结果为，SCR催化剂的NOX净化率降低，且NOX流出量增多。
当在SCR催化剂的温度高于预定温度时向SCR催化剂流入的排气的NOX浓度(NOX流入浓度)被增加时，由于在排气中NOX所占之比例会增高，因此与O2接触的NH3的量会减少，并且与NOX接触的NH3的量会增加。其结果为，所述第二反应被抑制，进而使转化为NOX的NH3的量减少。也就是说，能够将起因于NH3的氧化而产生的NOX流出量(从SCR催化剂流出的NOX的量)的增加抑制为较少。
然而，在NOX流入浓度增加了的情况下，与NOX流入浓度未增加的情况相比，作为向SCR催化剂被供给的NH3的量相对于向SCR催化剂流入的NOX的量(NOX流入量)之比的当量比(以下，有时也简称为“当量比”)减小。因此，存在不与NH3接触(反应)而从SCR催化剂流出的NOX的量增多的可能性。
因此，本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式，即，在SCR催化剂的温度高于预定温度的情况下，与SCR催化剂的温度低于预定温度的情况相比，除了NOX流入浓度之外，向SCR催化剂被供给的NH3的量也增加。具体而言，本发明的控制单元采用了如下方式，即，在SCR催化剂的温度高于预定温度时，与SCR催化剂的温度为预定温度以下时相比，使NOX流入浓度增加，并且使添加剂的量增加，以使NH3量相对于NOX流入量的当量比增大。
以此方式，当NOX流入浓度以及添加剂的添加量被增加时，NOX流入浓度以及添加剂被增加之后的当量比与NOX流入浓度以及添加剂被增加之前的当量比相比而较大。其结果为，与随着NOX流入浓度的增加的NOX流入量的增加量所接触的NH3的量会增加，从而能够将起因于NOX流入量的增加而产生的NOX流出量的增加抑制为较少。此外，只要NOX流入浓度以及添加剂被增加之后的当量比被设为大于1，则除了NOX流入量的增加量之外，还可期待对由所述第二反应所生成的NOX进行还原。由此，也可以使添加剂的量增加，以使得将NOX流入浓度以及添加剂增加之后的当量比成为大于1。
因此，根据本发明的内燃机的排气净化装置，能够将与O2进行反应的NH3的量抑制为较少，并使不与NH3进行反应的NOX的量减少。也就是说，能够将由所述第二反应所生成的NOX的量抑制为较少，并使由所述第一反应所净化的NOX的量增加。由此，在SCR催化剂被暴露于高温环境的情况下，能够提高该SCR催化剂的NOX净化率，并将从该SCR催化剂流出的NOX量的增加抑制为较少。
另外，在本发明所涉及的内燃机的排气净化装置中，作为使NOX流入浓度增加的方法，能够使用使压燃式内燃机的燃料喷射正时提前的方法、使火花点火式内燃机的点火正时提前的方法、在具备EGR装置的内燃机中使EGR废气量减量的方法等。根据这种方法，能够使NOX流入浓度增加，并将内燃机的燃料消耗量抑制为较少。
接下来，本发明的控制单元也可以采用如下方式，即，在由温度检测单元所检测出的温度高于预定温度的情况下，由该温度检测单元所检测出的温度越升高，则越使NOX流入浓度增大，并且越使添加剂的添加量增多。
在SCR催化剂的温度高于预定温度的情况下，SCR催化剂的催化剂温度越升高，则所述第二反应(NH3与O2的反应)越显著。在此，为了促进基于所述(2)的化学反应式的反应(快速反应)，则SCR催化剂包含用于将排气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)的物质(例如，铁(Fe)或铜(Cu)等的金属)。在这种SCR催化剂中，当超过所述快速反应适宜实施的温度范围时，所述物质的氧化能力增高。SCR催化剂的温度越升高，则该倾向越显著。并且，NH3因所述物质的氧化能力而被氧化，从而生成NOX。
对此，当SCR催化剂的温度越升高NOX流入浓度越被设为较大时，能够更可靠地抑制NH3与O2的接触(第二反应)。其结果为，能够更可靠地将起因于NH3的氧化而产生的NOX流出量的增加抑制为较少。
但是，当SCR催化剂的温度越升高则NOX流入浓度越被设为较大时，作为NH3量相对于NOX流入量之比的当量比减小。因此，存在不与NH3进行反应而从SCR催化剂流出的NOX的量增多的可能性。然而，当SCR催化剂的温度越升高则添加剂的添加量也越增多时，当量比的减少被抑制。其结果为，能够更可靠地将起因于NOX流入浓度的增加而产生的NOX流出量的增加抑制为较少。
本发明的内燃机的排气净化装置也可以采用如下方式，即，还具备对所述NOX流入浓度进行检测的NOX浓度检测单元。并且控制单元也可以采用如下方式，即，在由温度检测单元所检测出的温度高于预定温度的情况下，如果在NOX流入浓度未增加时由所述NOX浓度检测单元所检测出的NOX流入浓度少于如下的下限值，则不使NOX流入浓度增加，并且使由所述供给装置实施的添加剂的添加停止，其中，所述下限值为，通过使NOX流入浓度以及添加剂的添加量增加从而能够使从SCR催化剂流出的NOX量减少的最小的NOX流入浓度。
在NOX流入浓度较小的情况下，用于对NH3与O2的接触进行抑制所必需的NOX流入量的增加量会增多，伴随于此，添加剂的添加量也会增多。当NOX流入浓度增大并且添加剂的添加量增多时，虽然存在SCR催化剂的NOX净化率升高的可能性，但是与NOX流入浓度以及添加剂的添加量未增加的情况相比，存在NOX流出量的绝对量增加的可能性。
对此，本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式，即，将通过使NOX流入浓度以及添加剂的添加量增加从而能够使NOX流出量减少的最小的NOX流入浓度设定为下限值，且在未使NOX流入浓度增加时的NOX流入浓度低于所述下限值的情况下，不使NOX流入浓度增加。在该情况下，能够抑制起因于NOX流入浓度的增加而产生的NOX流出量的增加。
并且，当在NOX流入浓度较小时添加添加剂时，与排气中的O2接触的NH3增加，NOX流出量增多。对此而采用了如下方式，即，通过使添加剂的添加停止，从而抑制起因于NH3的氧化而产生的NOX流出量的增加。
因此，在即使使NOX流入浓度以及添加剂的添加量增加也无法使NOX流出量减少的情况下，换言之，在通过使NOX流入浓度以及添加剂的添加量增加反而造成NOX流出量增加的情况下，能够将从SCR催化剂流出的NOX量抑制为最小限度，并且能够抑制添加剂的不必要的消耗。
另外，如上所述，SCR催化剂的温度越升高，则所述第二反应越显著。因此，SCR催化剂的温度越升高，则用于抑制NH3的氧化反应所需的NOX的量越增多。
因此，也可以采用如下方式，即，SCR催化剂的温度越升高，则越将所述下限值设定为较大的值。当以此方式来设定下限值时，能够将从SCR催化剂流出的NOX量抑制为最小限度，并且能够更可靠地防止NOX流入浓度以及添加剂不必要的增加。
此外，即使在NOX流入浓度为下限值以上的情况下，也存在由于内燃机的运转状态而无法使NOX流入浓度增加至所需的浓度的可能性。由此，也可以采用如下方式，即，根据与内燃机的运转状态对应的最大的NOX浓度(在内燃机的各个运转状态下所能够增加的最大的NOX浓度)来设定下限值。
另外，NOX浓度检测单元可以为，通过被设置在与SCR催化剂相比靠上游的排气通道中的NOX传感器而对NOX流入浓度进行测定的单元，也可以为根据内燃机的运转状态(燃料喷射量、吸入空气量、内燃机转速、内燃机负载等)而对NOX流入浓度进行推断(运算)的单元。
接下来，本发明的控制单元也可以采用如下方式，即，在由温度检测单元所检测出的温度高于预定温度的情况下，如果在NOX流入浓度未增加时由NOX浓度检测单元所检测出的NOX流入浓度多于如下的上限值，则不使NOX流入浓度增加，并且使向SCR催化剂流入的NH3的量增加，其中，所述上限值为，通过使NOX流入浓度增加从而能够使NH3的氧化量减少的最大的NOX流入浓度。
当NOX流入浓度增大至一定程度时，存在如下可能性，即，即使NOX流入浓度持续增加也无法抑制NH3的氧化，而从SCR催化剂穿过的NOX将会增加的可能性。因此，本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式，即，将通过使NOX流入浓度增加从而能够抑制NH3的氧化的最大的NOX流入浓度设定为上限值，并且在未使NOX流入浓度增加时的NOX流入浓度大于所述上限值时，使NOX流入浓度的增加停止而仅使添加剂的添加量增加。根据这种结构，在NOX流入浓度足够大时，能够抑制起因于NOX流入浓度的不必要的增加而产生的NOX流出量的增加。
另外，如上所述，SCR催化剂的温度越升高，则所述第二反应越显著。因此，SCR催化剂的温度越升高，则用于对NH3的氧化反应进行抑制所必需的NOX的量越增多。
因此，也可以采用如下方式，即，SCR催化剂的温度越升高，则越将所述上限值设定为较大的值。换言之，也可以采用如下方式，即，SCR催化剂的温度越降低，则越将所述上限值设定为较小的值。当以此方式来设定上限值时，能够抑制NOX流入浓度的不必要的增加，并且将NOX流出量抑制为最小限度。
本发明的控制单元也可以采用如下方式，即，在由温度检测单元所检测出的温度高于预定温度的情况下，在NOX流入浓度与当量比与NOX流出量之间的关系中，求出假定NOX流入浓度被增加了的情况下的NOX流出量成为容许量以下的最小的当量比，并依据该当量比而使添加剂的添加量增加。
当NH3量相对于NOX流入量的当量比被设为过大时，存在添加剂的消耗量增多的可能性。由此，也可以在NOX流入浓度被增加了的情况下，将NOX流出量成为容许量以下的最小的当量比设为目标当量比。此外，当NOX流入浓度被增加时的当量比增大至一定程度时，也会存在NOX流出量不再继续减少的情况。在此种情况下，也可以依据NOX流入浓度成为最小的最小的当量比而使添加剂的添加量增加。
当以此方式使添加剂的添加量增加时，能够将添加剂的消耗量抑制为较少，并且能够将从SCR催化剂流出的NOX量的增加抑制为最小限度。
在本发明所涉及的内燃机的排气净化装置中，控制单元也可以实施如下的处理，即，由温度检测单元所检测出的温度越升高，则越使排气中的氧浓度减小的处理。例如，控制单元也可以以如下方式对吸入空气量或燃料喷射量进行调节，即，由温度检测单元所检测出的温度越高，则越使混合气的空燃比越降低(靠近过浓)的方式。
存在SCR催化剂的温度越升高，则所述第二反应越显著的倾向。对此，当SCR催化剂的温度越升高则排气中的氧浓度越减小时，能够更可靠地减少与NH3所接触的O2的量。其结果为，能够更可靠地减少由所述第二反应所生成的NOX的量。由此，在SCR催化剂被暴露于高温环境的情况下，能够更可靠地减少从该SCR催化剂流出的NOX量的增加。
在本发明所涉及的内燃机的排气净化装置中，控制单元也可以实施如下处理，即，由温度检测单元所检测出的温度越升高，则越使从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)增大的处理。存在从该SCR催化剂通过的排气的空间速度越增大则由SCR催化剂实现的NOX净化量越增多的倾向。由此，当SCR催化剂的温度越升高，则从SCR催化剂通过的排气的空间速度越增大时，能够更可靠地抑制NOX净化量的减少。其结果为，能够更可靠地将NOX流出量的增加抑制为较少。
本发明所涉及的内燃机的排气净化装置对于SCR催化剂被负载在颗粒过滤器上的排气净化装置也有效。SCR催化剂被负载在颗粒过滤器上的排气净化装置(以下，称为“SCRF”)除了在内燃机处于高负载运转的情况等之外，在执行用于使被捕集在该SCRF上的PM氧化的PM再生处理的情况下也被暴露于高温环境中。此外，在SCR催化剂被负载在颗粒过滤器上的情况下，存在从内燃机起至SCR催化剂为止的距离变短，而使从排气向SCR催化剂被传递的热量增多的可能性。由此可以说，与颗粒过滤器和SCR催化剂被设为分体的情况相比，SCRF较容易暴露于高温环境中。因此，在SCRF被暴露于高温环境中时，只要实施上述的各种控制，则能够抑制SCRF的NOX净化率的降低，并且能够将从SCRF流出的NOX的量抑制为较少。
发明的效果
根据本发明，在具备被配置在内燃机的排气通道中的SCR催化剂、和向SCR催化剂供给作为氨或氨的前驱体的添加剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，在SCR催化剂被暴露于高温环境的情况下，能够抑制从SCR催化剂流出的NOX量的增加。
附图说明
图1为表示第一实施例中的内燃机及其进排气系统的概要结构的图。
图2为表示SCR催化剂的温度与SCR催化剂的NOX净化率之间的关系的图。
图3为表示在SCR催化剂的温度为预定温度以上的情况下的NOX流入浓度与当量比与NOX净化率之间的关系的图。
图4为表示在NOX流入浓度为基准NOX流入浓度以上的情况下的NOX流入浓度与当量比与NOX净化率之间的关系的图。
图5为表示NOX流入浓度与当量比与NOX流出量之间的关系的图。
图6为表示当量比与NOX流出量之间的关系的图。
图7为表示SCR催化剂的温度与目标NOX流入浓度之间的关系的图。
图8为表示SCR催化剂的温度与目标当量比之间的关系的图。
图9为表示NOX减少处理的执行顺序的时序图。
图10为表示在实施例1中SCR催化剂的温度为预定温度以上时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图11为表示第二实施例中的内燃机及其进排气系统的概要结构的图。
图12为表示NOX流入浓度与当量比与NOX流出量之间的关系的图。
图13为表示SCR催化剂的温度与下限值之间的关系的图。
图14为表示在实施例2中SCR催化剂的温度为预定温度以上时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图15为表示NOX流入浓度大于上限值的情况下的当量比与NOX流出量之间的关系的图。
图16为表示SCR催化剂的温度与上限值之间的关系的图。
图17为表示在实施例3中SCR催化剂的温度为预定温度以上时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
图18为表示从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)与NOX流出量之间的关系的图。
图19为表示SCR催化剂的温度与从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)之间的关系的图。
图20为表示SCR催化剂的温度与向SCR催化剂流入的排气的O2浓度之间的关系的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施方式中所记载的结构部件的尺寸、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意。
实施例1
首先，根据图1至图10对本发明的第一实施例进行说明。图1为表示应用了本发明的内燃机及其进排气系统的概要结构的图。图1所示的内燃机1为具有多个气缸的压燃式的内燃机(柴油发动机)。另外，应用本发明的内燃机并不限定于压燃式的内燃机，也可以为稀燃运转的火花点火式的内燃机(汽油发动机)。
内燃机1具备向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀1a。此外，在内燃机1上连接有进气通道2和排气通道3。进气通道2为将从大气中吸入的新气(空气)向内燃机1的气缸进行引导的通道。排气通道3为用于使从内燃机1的气缸内被排出的已燃气体(排气)流通的通道。
在进气通道2的中途配置有进气节流阀(节气门)4。节气门4为通过对进气通道2的通道截面面积进行变更，从而对被吸入至内燃机1的气缸内的空气量进行调节的阀机构。另外，节气门4具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机，并且通过由后述的ECU10来对电动机进行控制，从而对阀体的开度进行调节。
在排气通道3的中途，从上游侧起而直列配置有第一催化剂箱体5和第二催化剂箱体6。第一催化剂箱体5将氧化催化剂和颗粒过滤器内置于筒状的箱体内。此时，氧化催化剂也可以被负载在被配置于颗粒过滤器的上游的催化剂载体上，或者也可以被负载在颗粒过滤器上。
此外，第二催化剂箱体6为，在筒状的箱体内收纳了负载有选择还原型催化剂(SCR催化剂)的催化剂载体的装置。催化剂载体例如为，在由堇青石或Fe-Cr-Al系的耐热钢构成的具有蜂窝形状的横截面的整体型的基材上涂覆氧化铝系或沸石系的活性成分(载体)而获得的载体。并且，在催化剂载体上负载有具有氧化性能的贵金属催化剂(例如，铂(Pt)或钯(Pd)等)。
另外，也可以在第二催化剂箱体6的内部且在与SCR相比靠下游处配置有负载了氧化催化剂的催化剂载体。该情况下的氧化催化剂为，用于对向SCR被供给的还原剂中的、从SCR穿过的还原剂进行氧化的物质。
在第一催化剂箱体5与第二催化剂箱体6之间的排气通道3中，安装有用于向排气中喷射作为NH3或NH3的前驱体的添加剂的添加阀7。添加阀7为，具有通过针状部件的移动而被开闭的喷孔的阀装置。添加阀7经由泵70而与罐71连接。泵70对被贮存在罐71中的添加剂进行抽吸，并且将被抽吸的添加剂向添加阀7加压输送。添加阀7向排气通道3内喷射从泵70被加压输送来的添加剂。另外，添加阀7与泵70为本发明所涉及的供给装置的一个实施方式。
在此，作为被贮存在罐71中的添加剂，能够使用尿素或氨基甲酸氨等的水溶液、氨气。在本实施例中，对使用尿素水溶液来作为添加剂的示例进行叙述。
当从添加阀7喷射尿素水溶液时，尿素水溶液与排气一起向第二催化剂箱体6流入。此时，尿素水溶液受到排气的热而被热分解，或通过SCR催化剂而被水解。当尿素水溶液被热分解或水解时，将生成氨(NH3)。以此方式而生成的NH3被吸附(或吸留)在SCR中。被吸附在SCR中的NH3与排气中所含有的氮氧化物(NOX)进行反应而生成氮(N2)和水(H2O)。也就是说，NH3作为NOX的还原剂而发挥作用。
此外，内燃机1具备EGR装置，所述EGR装置包括将进气通道2与排气通道3连通的EGR通道100以及对该EGR通道100的通道截面面积进行变更的EGR阀101。EGR通道100为将在排气通道3中流动的排气的一部分作为EGR气体而向与进气通道2的节气门4相比靠下游进行引导的通道。EGR阀101为通过对所述EGR通道100的通道截面面积进行变更从而对从排气通道3向进气通道2被供给的EGR废气量进行调节的阀机构。另外，EGR阀101具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机，并且电动机通过后述的ECU10而被控制。
在以此方式构成的内燃机1上同时设置有ECU10。ECU10为具备CPU、ROM、RAM、后备RAM等的电子控制单元。ECU10与第一排气温度传感器8、第二排气温度传感器9、曲轴位置传感器11、加速器位置传感器12、空气流量计13以及A/F传感器14等的各种传感器电连接。
第一排气温度传感器8被配置在与第一催化剂箱体5相比靠下游且与第二催化剂箱体6相比靠上游的排气通道3中，并且输出与从第一催化剂箱体5流出的排气的温度相关的电信号。第二排气温度传感器9被配置在与第二催化剂箱体6相比靠下游的排气通道3中，并且输出从第二催化剂箱体6流出的排气的温度，换言之，输出与被收纳在第二催化剂箱体6中的SCR催化剂的温度相关的电信号。
曲轴位置传感器11输出与内燃机1的输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号。加速器位置传感器12输出与加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号。空气流量计13输出与被吸入至内燃机1中的空气量(吸入空气量)相关的电信号。A/F传感器14被配置在与第一催化剂箱体5相比靠上游的排气通道3中，并输出与排气的空燃比相关的电信号。
ECU10与燃料喷射阀1a、节气门4、添加阀7、泵70以及EGR阀101等的各种设备电连接。ECU10根据上述的各种传感器的输出信号而对所述各种设备进行电控制。例如，除了内燃机1的燃料喷射控制、从添加阀7间歇性地喷射添加剂的添加控制等已知的控制之外，ECU10还在被收纳在第二催化剂箱体6中的SCR催化剂的温度较高时，执行用于将从SCR催化剂流出的NOX的增加抑制为较少的处理(以下，称为“NOX减少处理”)。以下，对本实施例中的NOX减少处理的执行方法进行叙述。
首先，根据图2对SCR催化剂的NOX净化能力处于活性的温度范围(NOX净化窗口)进行说明。图2中的横轴表示SCR催化剂的温度，纵轴表示SCR催化剂的NOX净化率(由SCR催化剂所净化的NOX量相对于向SCR催化剂流入的NOX量的比率)。
在SCR催化剂的温度为预定温度Te0以下时，SCR催化剂的温度越升高则NOX净化率越增加。并且，在SCR催化剂的温度上升至预定温度Te0时，SCR催化剂的NOX净化率成为最大。并且，当SCR催化剂的温度超过预定温度Te0时，该SCR催化剂的温度越升高则NOX净化率越减少。
在此，在内燃机1处于高负载运转的情况下或执行了对第一催化剂箱体5的颗粒过滤器中所捕集到的PM进行氧化去除的处理(PM再生处理)的情况下，存在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的可能性。在该情况下，存在从SCR催化剂流出的NOX的量增多的可能性。
因此，在本实施例的NOX减少处理中采用了如下方式，即，在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的情况下，与SCR催化剂的温度为预定温度Te0以下的情况相比，使向SCR催化剂流入的排气的NOX浓度(NOX流入浓度)增加，并且使添加剂的添加量增加，以使当量比(NH3量相对于向SCR催化剂流入的排气中所含有的NOX的量(NOX流入量)之比)增大。
向SCR催化剂被供给的NH3可与排气中的NOX以及氧(O2)进行反应。在NH3与NOX进行了反应的情况下，以下的(1)至(3)的化学反应式成立(第一反应)。另一方面，在NH3与O2进行了反应的情况下，以下的(4)的化学反应式成立(第二反应)。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O···(1)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O···(2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O···(3)
NH3+O2→NOX+H2O···(4)
在此，在SCR催化剂的温度高于所述预定温度Te0时，所述第二反应成为主导反应。在可取得SCR催化剂的温度的温度范围内，该SCR催化剂的温度越升高则该倾向越显著。
对此，当在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0时使NOX流入浓度增加时，由于在向SCR催化剂流入的排气中NOX所占的比例增大，因此在SCR催化剂中与O2所接触的NH3的量减少，伴随于此，与NOX接触的NH3的量增加。其结果为，所述第二反应被抑制，从而使转化为NOX的NH3的量减少。也就是说，能够将起因于NH3的氧化而产生的NOX流出量(从SCR催化剂流出的NOX的量)的增加抑制为较少。
然而，当使NOX流入浓度增加时，由于NH3量相对于NOX流入量的当量比减小，因此存在不与NH3接触(反应)的NOX的量增多的可能性。但是，当随着NOX流入浓度的增加从而NH3量相对于NOX流入量的当量比也增加时，与NOX流入量的增加量接触的NH3的量增多。此时，当NH3量相对于NOX流入量的当量比大于1时，除了NOX流入量的增加量之外，还能够期待对由所述第二反应所生成的NOX进行还原。由此，也能够将NOX流入浓度增加时的NOX流出量的增加抑制为较少。
在此，图3为表示作为SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的固定的温度的情况下的NOX流入浓度与当量比与NOX净化率的关系。图3中的实线表示NOX流入浓度为与排气中的O2浓度相比而充分小的第一NOX流入浓度Conxin1时的NOX净化率。图3中的单点划线表示NOX流入浓度为大于所述第一NOX流入浓度Conxin1且与排气中的O2浓度相同的第二NOX流入浓度Conxin2时的NOX净化率。图3中的虚线表示NOX流入浓度为大于所述第二NOX流入浓度Conxin2且充分大于排气中的O2浓度的第三NOX流入浓度Conxin3时的NOX净化率。
在图3中，在NOX流入浓度为第一NOX流入浓度Conxin1时，当量比越增大则NOX净化率越降低。这是通过如下内容而被推测出的，即，由于在排气中NOX所占的比例与O2所占的比例相比而充分小，因此当当量比增大时，和与NOX所接触的NH3的量的增加量相比，与O2所接触的NH3的量的增加量增大。
在NOX流入浓度为第二NOX流入浓度Conxin2时，即使当量比增大，NOX净化率也几乎不变。这是通过如下内容而被推测出的，即，由于在排气中NOX所占的比例与O2所占的比例相等，因此当当量比增大时，与NOX所接触的NH3的量以及与O2所接触的NH3的量同样地增加。
在NOX流入浓度为大于所述第二NOX流入浓度Conxin2的第三NOX流入浓度Conxin3时，当量比越增大则NOX净化率越增大。这是通过如下内容而被推测出的，即，由于在排气中NOX所占的比例与O2所占的比例相比而充分大，因此当当量比增大时，与NOX所接触的NH3的量的增加量多于与O2所接触的NH3的量的增加量。
鉴于图3所示的特性，当在NOX流入浓度大于第二NOX流入浓度Conxin2时当量比增大时，能够提高NOX净化率。此外，在NOX流入浓度大于第二NOX流入浓度Conxin2时，如图4所示，NOX流入浓度Conxin越增大则当量比增大时的NOX净化率越增高。因此，优选为，NOX流入浓度增加至大于所述第二NOX流入浓度Conxin2的浓度。在下文中，将所述第二NOX流入浓度Conxin2称为基准NOX流入浓度Conxin0。
然而，当NOX流入浓度与所述基准NOX流入浓度Conxin0相比过度增大时，能够通过当量比的增加来提高NOX净化率，但是存在从SCR催化剂流出的NOX的绝对量(NOX流出量)增加的可能性。例如，当在增加前的NOX流入浓度小于所述基准NOX流入浓度Conxin0时NOX流入浓度向与基准NOX流入浓度Conxin0相比而较大的浓度而大幅度地增加时，存在如下可能性，即，即使当量比被增加，但与NOX流入浓度被增加之前的NOX流出量相比，NOX流入浓度被增加之后的NOX流出量会增多。
图5为表示NOX流入浓度与当量比与NOX流出量之间的关系的图。图5中的实线表示NOX流入浓度在上述的情况下的NOX流出量。图5中的单点划线表示NOX流入浓度为大于所述基准NOX流入浓度Conxin0的第五NOX流入浓度Conxin5时的NOX流出量。图5中的虚线表示NOX流入浓度为进一步大于所述第五NOX流入浓度Conxin5的第六NOX流入浓度Conxin6时的NOX流出量。
在NOX流入浓度为第五NOX流入浓度Conxin5时，与NOX流入浓度为第四NOX流入浓度Conxin时相比，使当量比增加时的NOX流出量会减少。另一方面，虽然在NOX流入浓度为第六NOX流入浓度Conxin6时，能够通过使当量比增加来减少NOX流出量，但是NOX流出量的绝对量会多于第四NOX流入浓度Conxin4时的绝对量。由此，只要使NOX流入浓度从第四NOX流入浓度Conxin4朝向第五NOX流入浓度Conxin5增加，则能够通过使当量比增加而使NOX流出量减少，但是当使NOX流入浓度从第四NOX流入浓度Conxin4增加至第六NOX流入浓度Conxin6时，即使使当量比增加也无法使NOX流出量减少而且其绝对量反而会增加。
因此，在本实施例中预先通过实验，而求出使NOX流入浓度以及当量比增加之后的NOX流出量相对于使NOX流入浓度以及当量比增加之前的NOX流出量而减少的最小的NOX流入浓度(目标NOX流入浓度)以及最小的当量比(目标当量比)。另外，目标当量比也可以为在NOX流入浓度与目标NOX流入浓度相等的情况下NOX流出量成为最少的当量比。但是，如图6所示，当当量比增大至一定程度时，也存在NOX流出量不再继续减少的情况。在这种情况下，也可以将NOX流出量成为最少的最小的当量比(例如，图6中的er0)设定为目标当量比。
此外，由于SCR催化剂的温度越升高则所述第二反应越显著，因此优选为，如图7所示的那样，SCR催化剂的温度越升高则目标NOX流入浓度越被增大。在本实施例中，预先将图7所示的目标NOX流入浓度与SCR催化剂的温度之间的关系映射化，并将该映射图存储在ECU10的ROM中。同样地优选为，如图8所示的那样，SCR催化剂的温度越升高则目标当量比也越被增大。由此，也预先将如图8所示的目标当量比与SCR催化剂的温度之间的关系映射化，并将该映射图存储在ECU10的ROM中。另外，也可以采用如下方式，即，取代图8所示的映射图，而预先将添加剂的目标添加量与SCR催化剂的温度之间的关系映射化。在该情况下，只要以SCR催化剂的温度越升高则添加剂的目标添加量越增多的方式来设定即可。
当依据上述图7、8所示的映射图来设定目标NOX流入浓度以及目标当量比时，如图9所示，在SCR催化剂的温度超过预定温度Te0时，NOX流入浓度以及当量比以与SCR催化剂的温度成比例的方式增加。其结果为，能够将与O2进行反应的NH3的量的增加抑制为较少，并且使与NH3进行反应的NOX的量增加。也就是说，能够将由所述第二反应所生成的NOX的量抑制为较少，并且使由所述第一的反应所净化的NOX的量增加。并且，当SCR催化剂的温度超过预定温度Te0时的当量比大于1时，也能够使由所述第二反应所生成的NOX还原。由此，在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的情况下，能够将NOX净化率的降低抑制为较少，并且将NOX流出量的增加抑制为较少。
另外，作为使NOX流入浓度增加的具体的方法而能够采用使燃料喷射阀1a的燃料喷射正时提前的方法、使通过EGR装置而向进气通道2被导入的EGR气体的量减量的方法或者将这些组合的方法。详细而言，目标NOX流入浓度越增大，则越使燃料喷射正时的提前角量增多以及/或者越使EGR气体的量减少即可。
以下，根据图10而对本实施例中的NOX减少处理的执行顺序进行说明。图10为在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0时通过ECU10而被反复执行的处理程序。该处理程序被预先存储在ECU10的ROM中。
在图10的处理程序中，首先在S101的处理中ECU10对SCR催化剂的温度Tescr进行读取。SCR催化剂的温度Tescr可以根据内燃机1的运转经历而被推断出，也可以代用第二排气温度传感器9的测定值。另外，通过由ECU10执行S101的处理，从而实现了本发明所涉及的温度检测单元。
在S102的处理中，ECU10对在上述S101的处理中所读取的温度Tescr是否高于预定温度Te0进行辨别。在S102的处理中作出了否定判断的情况下(Tescr≤Te0)，ECU10结束本程序的执行。在该情况下，NOX流入浓度未增加，并且添加添加剂以使NH3量相对于NOX流入量的当量比大致成为1。另一方面，在S102的处理作出了肯定判断的情况下(Tescr＞Te0)，ECU10进入S103的处理。
在S103的处理中，ECU10根据在所述S101的处理中所读取的温度Tescr和上述的图7的映射图而求出目标NOX流入浓度。
在S104的处理中，ECU10根据在所述S101的处理中所读取的温度Tescr和上述的图8的映射图而求出目标当量比。
在S105的处理中，ECU10对内燃机1的排气中所含有NOX的浓度成为与在所述S103的处理中所求出的目标NOX流入浓度相等的燃料喷射正时或EGR气体量进行运算。此时，目标NOX流入浓度越增大，则燃料喷射正时的提前角量越增多或EGR气体量越减少。
在S106的处理中，ECU10通过将目标NOX流入浓度与排气的流量(吸入空气量与燃料喷射量的总量)相乘，从而求出在NOX流入浓度被增加至目标NOX流入浓度之时向SCR催化剂流入的NOX的量(NOX流入量)，并且对NH3相对于该NOX流入量的当量比成为与在所述S104的处理中所求出的目标当量比相等的添加剂的量(目标添加量)进行运算。
在S107的处理中，ECU10执行NOX减少处理。具体而言，ECU10通过依据在上述S105的处理中所计算出的燃料喷射正时或EGR气体量而对燃料喷射阀1a或EGR装置进行控制，并且依据在所述S106的处理中所计算出的目标添加量而对添加阀7进行控制，从而使NOX流入浓度以及当量比增加。
另外，通过由ECU10执行S103至S107的处理，从而实现了本发明所涉及的控制单元。
当依据图10的处理程序而执行NOX减少处理时，在SCR催化剂的温度为预定温度Te0以上的情况下，能够抑制NH3与O2的反应，并且促进NH3与NOX的反应。其结果为，在SCR催化剂的温度为预定温度Te0以上的情况下，能够将NOX净化率的降低抑制为较少，并且将NOX流出量的增加抑制为较少。
另外，虽然在本实施例中，对在SCR催化剂的温度与SCR催化剂的NOX净化率之间的关系中NOX净化率成为最大时的温度被设定为预定温度Te0的示例进行了叙述，但是也可以将从自SCR催化剂流出的NOX的量成为少于容许量的最低的温度中减去余量后而得到的温度设为预定温度Te0。在此所谓的“容许量”是指根据规则等而被适当设定出的NOX流出量。
实施例2
接下来，根据图11至图14对本发明的第二实施例进行说明。在此，对与上述的第一实施例不同的结构进行说明，并对于相同的结构而省略说明。
上述的第一实施例与本实施例的不同点在于，如果在SCR催化剂的温度高于预定温度的情况下，向SCR催化剂流入的NOX的量少于下限值，则不使NOX流入浓度增加，并且使添加剂的添加停止。
图11为表示本实施例的内燃机1及其进排气系统的概要结构的图。在图11中，对与上述的第一实施例相同结构标注相同的符号。
如图11所示，在第一催化剂箱体5与第二催化剂箱体6之间的排气通道3上配置有NOX传感器15。NOX传感器15输出与向第二催化剂箱体6流入的排气中所含有的NOX的浓度相关的电信号。NOX传感器15的输出信号向ECU10被输入。另外，其它的结构与上述的第一实施例相同。
在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的情况下，如果NOX传感器15的输出信号(NOX浓度)为预定的下限值以上，则ECU10通过在上述的第一实施例中叙述的方法而使NOX流入浓度以及添加剂的量增加。另一方面，在SCR催化剂的NOX流入浓度小于下限值的情况下，不使NOX流入浓度增加，并且使添加剂的添加停止。
在此，如上述的第一实施例中叙述的那样，在NOX流入浓度小于所述基准NOX流入浓度Conxin0的情况下，需要使NOX流入浓度增加至大于所述基准NOX流入浓度Conxin0的浓度。然而，在NOX流入浓度相对于所述基准NOX流入浓度Conxin0而充分小时，如果使NOX流入浓度增加至大于基准NOX流入浓度Conxin0的浓度，则虽然存在因当量比的增加而使NOX净化率升高的可能性，但是还存在NOX流出量反而增加的可能性。
图12为表示NOX流入浓度与当量比与NOX流出量之间的关系的图。图12中的实线表示在NOX流入浓度为与上述的基准NOX流入浓度Conxin0相比而充分小的第七NOX流入浓度Conxin7时的NOX流出量，图12中的虚线表示在NOX流入浓度为大于所述基准NOX流入浓度Conxin0的第八NOX流入浓度Conxin8时的NOX流出量。
在NOX流入浓度为第八NOX流入浓度Conxin8时，与NOX流入浓度为第七NOX流入浓度Conxin7时相比，NOX流出量增多。在NOX流入浓度为第八NOX流入浓度Conxin8时，即使使当量比增加，该关系也不产生变化。此外，在NOX流入浓度为第七NOX流入浓度Conxin7时，当量比越减小则NOX流出量越减少，并且在未添加添加剂的情况(当量比为零的情况)下的NOX流出量成为最少。
因此，在本实施例中采用了如下方式，即，将通过使NOX流入浓度以及当量比增加而能够使NOX流出量减少的最小的NOX流入浓度设定为下限值，并且在使NOX流入浓度增加之前的NOX流入浓度低于所述下限值的情况下，不使NOX流入浓度增加，并且使添加剂的添加停止。在该情况下，能够抑制起因于NOX流入浓度的增加而产生的NOX流出量的增加，并且还能够抑制起因于当量比的增加而产生的NOX流出量的增加。
另外，在SCR催化剂的温度较高时，与SCR催化剂的温度较低时相比，NH3与O2的反应较为显著。因此，在SCR催化剂的温度较高时，与SCR催化剂的温度较低时相比，用于对NH3的氧化反应进行抑制所需的NOX的量增多。因此，下限值也可以如图13所示而被设为，SCR催化剂的温度越升高则越增大。当以此方式设定下限值时，能够将从SCR催化剂流出的NOX量抑制为最小限度，并且能够更可靠地防止NOX流入浓度以及当量比被不必要地增加的情况。
以下，根据图14对本实施例的NOX减少处理的执行顺序进行说明。图14为在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0时通过ECU10而被反复执行的处理程序。该处理程序被预先存储在ECU10的ROM中。另外，在图14中，对于与上述的图10的处理程序相同的处理则标注相同的符号。
在图14的处理程序中，在S102的处理中作出了肯定判断的情况下(Tescr＞Te0)，ECU10执行S201的处理。在S201的处理中，ECU10对NOX传感器15的输出信号(NOX流入浓度)Conxin进行读取。
ECU10在执行了S201的处理之后，执行S202的处理。在S202的处理中，ECU10对在所述S201的处理中所读取的NOX流入浓度Conxin是否为下限值Llow以上进行判断。下限值Llow根据第二排气温度传感器9的输出信号(SCR催化剂的温度)和所述图13所示的映射图而计算出。
在所述S202的处理中作出了肯定判断的情况下(Conxin≥Llow)，ECU10执行S103至S107的处理。即，ECU10通过与上述的第一实施例相同的顺序而执行NOX减少处理。
另一方面，在所述S202的处理中作出了否定判断的情况下(Conxin＜Llow)，ECU10执行S203的处理。即，ECU10不使NOX流入浓度增加，并且使添加剂的添加停止。
当依据图14的处理程序而执行NOX减少处理时，能够获得与上述的第一实施例相同的效果，并且能够将即使使NOX流入浓度以及当量比增加也无法使NOX流出量减少的情况下的NOX流出量抑制为最小限度。
另外，虽然在本实施例中对利用NOX传感器15而求出NOX流入浓度的示例进行了叙述，但是也可以将内燃机1的运转状态(燃料喷射量、吸入空气量、加速器开度等)设为参数而对NOX流入浓度进行运算(推断)。
此外，即使在NOX流入浓度为下限值以上的情况下，也会存在由于内燃机1的运转状态而无法使NOX流入浓度增加至所需的浓度的可能性。由此，也可以根据内燃机1的运转状态而对下限值进行补正。
实施例3
接下来，根据图15至图17对本发明的第三实施例进行说明。在此，对与上述的第一实施例不同的结构进行说明，并对于相同的结构省略说明。
上述的第一实施例与本实施例的不同点在于，如果在SCR催化剂的温度高于预定温度的情况下，NOX流入浓度大于预定的上限值，则不使NOX流入浓度增加而仅实施当量比的增加。
详细而言，如果在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的情况下，NOX流入浓度为预定的上限值以下，则ECU10通过上述的第一实施例中叙述的方法而使NOX流入浓度以及当量比增加。另一方面，在NOX流入浓度大于所述上限值的情况下，不使NOX流入浓度增加而仅使当量比增加。
在此，当NOX流入浓度成为相对于所述基准NOX流入浓度Conxin0而足够大时，即使NOX流入浓度不再继续增加，与NOX进行反应的NH3的量也不会增加，并且从SCR催化剂穿过的NOX的量增加。因此，在本实施例中采用如下方式，即，将通过使NOX流入浓度增加从而能够使与NOX所接触的NH3的量增加的最大的NOX流入浓度设定为上限值，并且在NOX流入浓度大于上限值时，不使NOX流入浓度增加而仅使当量比增加。此外，由于被收纳在第二催化剂箱体6中的SCR催化剂的量为有限，因此当在NOX流入浓度为所述上限值以上时当量比增大至一定程度时，与NH3进行反应的NOX的量不再继续增加。
图15为表示在NOX流入浓度大于所述上限值时的当量比与NOX流出量之间的关系的图。如图15所示，如果在NOX流入浓度大于所述上限值的情况下当量比小于预定的量er1，则当量比越增大，NOX流出量越减少。但是，当当量比成为预定量er1以上时，由于因SCR催化剂而使NOX与NH3的反应饱和，因此即使当量比与所述预定量er1相比而被增加，NOX流出量也几乎不减少。由此，将NOX流出量成为最少的最小的当量比(图15中的预定量er1)设定为目标当量比，并依据该目标当量比而使添加剂的添加量增加即可。根据此种方法，能够在NOX流入浓度大于所述上限值时，将添加剂的消耗量抑制为最小限度，并将NOX流出量抑制为最小限度。
另外，在SCR催化剂的温度较高时，与SCR催化剂的温度较低相比，NH3与O2的反应较为显著。因此，在SCR催化剂的温度较高时，与SCR催化剂的温度较低相比，用于对NH3的氧化反应进行抑制所需的NOX流入浓度增大。由此，所述上限值也可以被设为，如图16所示，SCR催化剂的温度越升高则越增大。当以此方式设定上限值时，能够将添加剂的消耗量抑制为最小限度，并将NOX流出量抑制为最小限度。
以下，根据图17对本实施例的NOX减少处理的执行顺序进行说明。图17为在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0时通过ECU10而反复被执行的处理程序。该处理程序被预先存储在ECU10的ROM中。另外，在图17中，对于与上述的图10的处理程序相同的处理则标注相同的符号。
在图17的处理程序中，在S102的处理中作出了肯定判断的情况下(Tescr＞Te0)，ECU10执行S301的处理。在S301的处理中，ECU10对NOX流入浓度Conxin进行读取。NOX流入浓度Conxin也可以根据内燃机1的运转状态而运算出，或者以与上述的第二实施例相同的方式，通过被设置在第一催化剂箱体5与第二催化剂箱体6之间的排气通道3中的NOX传感器15而测定出。
ECU10在执行了S301的处理之后，执行S302的处理。在S302的处理中，ECU10对在所述S301的处理中所读取的NOX流入浓度Conxin是否为上限值Lhigh以下进行判断。上限值Lhigh根据第二排气温度传感器9的输出信号(SCR催化剂的温度)和上述图16所示的映射图而求出。
在所述S302的处理中作出了肯定判断的情况下(Conxin≤Llow)，ECU10执行S103至S107的处理。即，ECU10通过与上述的第一实施例相同的顺序而执行NOX减少处理。
另一方面，在所述S302的处理中作出了否定判断的情况下(Conxin＞Lhigh)，ECU10执行S303的处理。即，ECU10不使NOX流入浓度增加而使添加剂的添加量增加(使当量比增加)。在该情况下，如上述的图15的说明中所叙述的那样，ECU10求出NOX流出量成为最少的最小的当量比，并依据该当量比而使添加剂的添加量增加。
当依据图17的处理程序而执行NOX减少处理时，能够获得与上述的第一实施例相同的效果，并且能够抑制起因于NOX流入浓度的不必要的增加而产生的NOX流出量的增加以及添加剂的消耗量的增加。
另外，本实施例的NOX减少处理也能够与上述的第二实施例的NOX减少处理组合。在该情况下，除了NOX流入浓度大于所述上限值时以外，能够将NOX流入浓度小于所述下限值时的NOX流出量抑制为最小限度，并且能够将添加剂的消耗量抑制为最小限度。
实施例4
接下来，根据图18至图19对本发明的第四实施例进行说明。在此，对与上述的第一实施例不同的结构进行说明，并对于相同的结构而省略说明。
上述的第一实施例与本实施例的不同点在于，在执行所述NOX减少处理时，SCR催化剂的温度越升高，则越使从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)增大。
图18为表示在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的情况下从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)与NOX流出量之间的关系的图。如图18所示，从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)越增大，则NOX流出量越减少。可认为，这是由于空间速度(sv)的增加而使SCR催化剂的活性点增加，并且伴随于此而使NOX与NH3的反应量增加。
因此，如图19所示，当执行所述NOX减少处理之时的SCR催化剂的温度越升高，则从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)越增大时，能够更可靠地抑制NOX净化量的减少。其结果为，能够更可靠地将NOX流出量的增加抑制为较少。另外，由于当空间速度(sv)过度增大时，存在NOX不与NH3进行反应而从SCR催化剂穿过的可能性，因此优选为，以不过度增大的方式而对空间速度(sv)进行制限。
在此，作为使从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)增大的方法而能够使用通过使节气门4的开度增加而使吸入空气量增加，因而使每单位时间从SCR催化剂通过的排气的量增加的方法。此外，也能够使用如下方法，即，在排气通道3中配置有可变容量型涡轮增压器的涡轮的结构中，以使涡轮的转速增加的方式对涡轮增压器的容量进行变更。并且，还能够使用如下方法，即，通过使由EGR装置而被回流的EGR气体量减少而使吸入空气量增加，因而使每单位时间从SCR催化剂通过的排气的量增加。
另外，使从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)增大的处理能够与上述第二实施例及或上述第三实施例的NOX减少处理组合。在该情况下，在NOX流入浓度大于上限值时及或NOX流入浓度小于下限值时，通过使从SCR催化剂通过的排气的空间速度(sv)增加，从而能够更可靠地使NOX流出量减少。
实施例5
接下来，根据图20对本发明的第五实施例进行说明。在此，对与上述的第一实施例不同的结构进行说明，并对于相同的结构而省略说明。
上述的第一实施例与本实施例的不同点在于，在执行所述NOX减少处理时，SCR催化剂的温度越升高，则越使向SCR催化剂流入的排气的O2浓度降低。
上述的第二反应(NH3与O2的反应)具有SCR催化剂的温度越升高则其越显著的倾向。相对于此，如图20所示，当所述NOX减少处理被执行时的SCR催化剂的温度越升高，则向SCR催化剂流入的排气的O2浓度越被设为较小时，能够更可靠地减少与O2所接触(反应)的NH3的量。其结果为，能够可靠地使由所述第二反应所生成的NOX的量减少。由此，能够更可靠地使从SCR催化剂流出的NOX量的增加减少。
另外，作为使向SCR催化剂流入的排气的O2浓度减小的方法而能够使用以使混合气的空燃比降低(靠近过浓)的方式对吸入空气量或燃料喷射量进行调节的方法。
另外，使向SCR催化剂流入的排气的O2浓度减小的处理能够与上述第二实施例至上述第四实施例中的至少一个NOX减少处理组合。在该情况下，在SCR催化剂的温度高于预定温度时、在NOX流入浓度小于下限值时、或在NOX流入浓度大于上限值时，通过使向SCR催化剂流入的排气的O2浓度减小，从而能够更可靠地将NOX流出量抑制为较少。
其它的实施例
在上述的第1至第五实施例中，对颗粒过滤器与SCR催化剂被收纳在不同的催化剂箱体中的示例进行了说明，但是颗粒过滤器与SCR催化剂也可以被收纳在相同的催化剂箱体中。具体而言，SCR催化剂也可以被负载在颗粒过滤器上。在该情况下，除了在内燃机1的高负载运转时以外，在对被捕集到颗粒过滤器上的PM进行氧化以及去除的处理(PM再生处理)的执行时，也存在SCR催化剂的温度高于预定温度Te0的可能性。此外，在SCR催化剂被负载在颗粒过滤器上的结构中，由于从内燃机1到SCR催化剂的排气路径变短，因此存在SCR催化剂的温度超过预定温度Te0的机会增加的可能性。
由此，在SCR催化剂被负载在颗粒过滤器上的结构(SCRF)中，当执行上述的第1至第五实施例中叙述的NOX减少处理时，在内燃机1处于高负载运转的情况或执行了PM再生处理的情况下等，能够将从SCRF流出的NOX量的增加抑制为较少。
符号说明
1内燃机；
1a燃料喷射阀；
2进气通道；
3排气通道；
4节气门；
5第一催化剂箱体；
6第二催化剂箱体；
7添加阀；
8第一排气温度传感器；
9第二排气温度传感器；
10ECU；
15NOX传感器；
70泵；
71罐；
100EGR通道；
101EGR阀。