内燃机的排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002]公知有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若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则还原废气中所含有的NOx的性质，并且具有若该烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长则废气中所含有的NOx的吸留量增大的性质，该内燃机的排气净化装置选择性地使用通过以该预先决定的周期从烃供给阀喷射烃来对废气中所含有的NOx进行净化的第一 NOx净化方法、和通过以比该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成为浓空燃比来从排气净化催化剂放出吸留NOx而对NOx进行净化的第二 NOx净化方法(例如参照专利文献I)。在该排气净化装置中，当排气净化催化剂的温度比极限温度低时使用第二 NOx净化方法，当排气净化催化剂的温度比极限温度高时使用第一 NOx净化方法。并且，在第二 NOx净化方法中，为了从排气净化催化剂放出NOx来对NOx进行净化，进行浓空燃比控制，即、以使流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比成为浓空燃比的方式，除了喷射燃烧用燃料之外还向燃烧室内喷射追加的燃料。
[0003]专利文献1:日本专利第4868096号公报
[0004]然而，例如若在内燃机负载非常低时或者内燃机转速非常低时进行浓空燃比控制，则有发生失火的担忧，若在内燃机负载非常高时或者内燃机转速非常高时进行浓空燃比控制，则有排出大量的烟的担忧。因此，在这样的内燃机运转状态下不进行浓空燃比控制。其结果，若在因排气净化催化剂的温度比极限温度低而使用第二 NOx净化方法的情况下，长时间地不进行浓空燃比控制，则无法从排气净化催化剂放出吸留NOx，从而变得无法良好地对NOx进行净化。
[0005]换言之，即使根据某种判断基准来决定使用第一 NOx净化方法还是使用第二 NOx净化方法，也不一定能够良好地对NOx进行净化。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供能够更加可靠地对NOx进行净化的内燃机的排气净化装置。
[0007]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若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则还原废气中所含有的NOx的性质，并且具有若该烃浓度的振动周期比该预先决定的范围长则废气中所含有的NOx的吸留量增大的性质，上述内燃机的排气净化装置选择性地使用第一 NOx净化方法和第二 NOx净化方法，上述第一 NOx净化方法通过从烃供给阀以该预先决定的周期喷射烃来对废气中所含有的NOx进行净化，上述第二 NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂的废气的空燃比以比该预先决定的周期长的周期为浓空燃比来从排气净化催化剂释放出吸留NOx而对NOx进行净化，其中，在排气净化催化剂状态能够属于的区域划分第一催化剂状态区域以及第二催化剂状态区域，当排气净化催化剂状态属于第一催化剂状态区域时使用第一 NOx净化方法，并且当排气净化催化剂状态属于第二催化剂状态区域时使用第二 NOx净化方法，第一催化剂状态区域以及第二催化剂状态区域分别被区分为接近另一方的催化剂状态区域的近处区域和远离另一方的催化剂状态区域的远处区域，当排气净化催化剂状态属于一方的催化剂状态区域的近处区域时，进行使排气净化催化剂状态所属的区域向另一方的催化剂状态区域转移的转移控制，由此所使用的NOx净化方法从第一 NOx净化方法向第二 NOx净化方法切换或者从第二 NOx净化方法向第一 NOx净化方法切换。
[0008]能够更加可靠地对NOx进行净化。
【附图说明】
[0009]图1是压缩点火式内燃机的整体图。
[0010]图2是图解地示出催化剂载体的表面部分的图。
[0011]图3是用于说明排气净化催化剂的氧化反应的图。
[0012]图4是示出流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的图。
[0013]图5是示出NOx净化率的图。
[0014]图6A以及图6B是用于说明排气净化催化剂的氧化还原反应的图。
[0015]图7A以及图7B是用于说明排气净化催化剂的氧化还原反应的图。
[0016]图8是示出流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的图。
[0017]图9是示出NOx净化率的图。
[0018]图10是示出烃的喷射周期Δ T与NOx净化率之间的关系的图。
[0019]图11是示出烃的喷射量的映射。
[0020]图12是示出NOx放出控制的图。
[0021]图13是示出排出NOx量NOXA的映射的图。
[0022]图14是示出燃料喷射时期的图。
[0023]图15是示出燃料供给量WR的映射的图。
[0024]图16是示出第一催化剂状态区域以及第二催化剂状态区域的线图。
[0025]图17是示出浓空燃比控制允许区域RA的映射。
[0026]图18是用于说明本发明的实施例的线图。
[0027]图19是用于进行NOx净化控制的流程图。
[0028]图20是用于执行第二 NOx净化方法的流程图。
[0029]图21是用于进行转移控制的流程图。
[0030]图22是用于说明本发明的其它实施例的线图。[0031 ]图23是用于进行图22所示的实施例的NOx净化控制的流程图。
[0032]图24是用于进行布尔值XD的控制的流程图。
[0033]图25是用于说明本发明的其它实施例的线图。
[0034]图26是用于进行图25所示的实施例的NOx净化控制的流程图。
[0035]图27是用于说明本发明的其它实施例的线图。
[0036]图28是用于进行图27所示的实施例的NOx净化控制的流程图。
[0037]图29是用于说明本发明的其它实施例的线图。
[0038]图30是用于进行图29所示的实施例的NOx净化控制的流程图。
[0039]图31是用于说明本发明的其它实施例的线图。
[0040]图32是用于进行图31所示的实施例的NOx净化控制的流程图。
[0041]图33是示出本发明的其它实施例中的第一催化剂状态区域以及第二催化剂状态区域的线图。
【具体实施方式】
[0042]图1中示出压缩点火式内燃机的整体图。
[0043]参照图1时，I示出内燃机主体，2示出各气缸的燃烧室，3示出用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4示出进气歧管，5示出排气歧管。进气歧管4经由进气管路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与空气净化器9连结。在进气管路6内配置由致动器驱动的节气门10，在进气管路6周围配置用于对在进气管路6内流动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冷却装置11内，利用内燃机冷却水对进气进行冷却。
[0044]另一方面，排气歧管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12a与排气净化催化剂13的入口连结。在本发明的实施例中，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与微粒过滤器14连结。在排气净化催化剂13上游的排气管12a内配置烃供给阀15，该烃供给阀15供给作为压缩点火式内燃机的燃料而使用的、由轻油等其它燃料构成的烃。在图1所示的实施例中，作为从烃供给阀15供给的烃而使用了轻油。此外，本发明也能够应用于以稀空燃比为基础进行燃烧的火花点火式内燃机。在该情况下，从烃供给阀15供给作为火花点火式内燃机的燃料而使用的、由汽油等其它燃料构成的烃。
[0045]另一方面，排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下，称作EGR)通路16相互连结，在EGR通路16内配置电子控制式EGR控制阀17。并且，在EGR通路16的周围配置冷却装置18，该冷却装置18用于对在EGR通路16内流动的EGR气体进行冷却。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置18内，利用内燃机冷却水对EGR气体进行冷却。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经由电子控制式的排出量可变的燃料栗21与燃料箱22连结。储藏在燃料箱22内的燃料由燃料栗21向共轨20内供给，被供给至共轨20内的燃料经由各燃料供给管19而被供给至燃料喷射阀3。
[0046]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而相互连接的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以及输出端口 36。在排气净化催化剂13下游的排气管12b安装有温度传感器24，该温度传感器24用于对从排气净化催化剂13流出后的废气的温度进行检测。从排气净化催化剂13流出出的废气的温度表示排气净化催化剂13的温度。并且，在微粒过滤器14安装有差压传感器26，该差压传感器26用于检测微粒过滤器14的前后差压。上述温度传感器24、差压传感器26以及进气量检测器8的输出信号经由分别对应的AD变换器37向输入端口 35输入。并且，加速踏板40连接着负载传感器41，该负载传感器41产生与加速踏板40的踩踏量L成比例的输出电压，负载传感器41的输出电压经由对应的AD变换器37向输入端口 35输入。另外，输入端口 35与曲柄转角传感器42连接，该曲柄转角传感器42在曲轴例如每旋转15°时产生输出脉冲。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以及燃料栗21连接。
[0047]图2中图解地示出担载在图1所示的排气净化催化剂13的基体上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，另外在该催化剂载体50上形成有碱性层53，该碱性层53含有选自钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属、钡Ba、钙Ca之类的碱土类金属、镧系元素之类的稀土类以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir之类的能够向NOx提供电子的金属中的至少一种。在该碱性层53内还含有氧化铈CeO2，因此排气净化催化剂13具有储氧能力。并且，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上除了能够担载铀Pt之外，还能够担载铭Rh或钯Pd。此外，由于废气沿催化剂载体50上流动，所以可以说在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51。并且，由于碱性层53的表面呈碱性，所以碱性层53的表面被称作碱性的废气流通表面部分54。
[0048]若从烃供给阀15向废气中喷射烃，则该烃在排气净化催化剂13中被改性。在本发明中，此时使用被改性后的烃来在排气净化催化剂13中对NOx进行净化。图3中图解地示出此时在排气净化催化剂13中进行的改性作用。如图3所示，从烃供给阀15喷射出的烃HC因贵金属催化剂51而变成碳数少的自由基状的烃HC。
[0049]图4中示出从烃供给阀15供给烃的供给时机和流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比(A/F)in的变化。此外，由于该空燃比(A/F) in的变化取决于向