内燃机的排气净化装置制造方法

内燃机的排气净化装置制造方法
【专利摘要】在内燃机中，内燃机排气通路内配置有烃供给阀(15)和排气净化催化剂(13)。在内燃机运转时，对来自烃供给阀(15)的烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方进行控制，以使得流入到排气净化催化剂(13)的烃的浓度变化的振幅成为预先决定的范围内的振幅。在这种情况下，在只有烃的喷射时间被控制时，排气净化催化剂(13)的温度越高，则同一内燃机运转状态下烃的喷射时间越长。
【专利说明】内燃机的排气净化装置
【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]已知有一种内燃机(例如参照专利文献I)，在内燃机排气通路内配置有NOx吸留催化剂，其在流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中包含的NOx，而在流入的废气的空燃比为浓空燃比时释放出所吸留的NOx，在NOx吸留催化剂上游的内燃机排气通路内配置有具有吸附功能的氧化催化剂，在要从NOx吸留催化剂释放出NOx时，向氧化催化剂上游的内燃机排气通路内供给烃，从而使流入到NOx吸留催化剂的废气的空燃比为浓空燃比。
[0003]在该内燃机中，在要从NOx吸留催化剂释放出NOx时被供给的烃在氧化催化剂中成为气体状的烃，气体状的烃被送入到NOx吸留催化剂。其结果，从NOx吸留催化剂被释放出的NOx被良好地还原。
[0004]专利文献1:日本专利第3969450号
[0005]但是存在如果NOx吸留催化剂成为高温则NOx净化率下降这一问题。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于，提供一种即使当排气净化催化剂的温度为高温时也能够得到高NOx净化率的内燃机的排气净化装置。
[0007]根据本发明，提供了 一种内燃机的排气净化装置，其中，在内燃机排气通路内配置有用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置有用于使废气中包含的NOx和重整后的烃发生反应的排气净化催化剂，排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，并且在贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，排气净化催化剂具有如果使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动，则对废气中包含的NOx进行还原的性质，并且具有如果使烃浓度的振动周期长于预先决定的范围，则废气中包含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时排气净化装置控制来自烃供给阀的烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方使得流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为上述的预先决定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀的烃的喷射周期使得流入到排气净化催化剂的烃的浓度以上述预先决定的范围内的周期振动，在只有烃的喷射时间被控制的情况下，排气净化催化剂的温度越高则同一内燃机运转状态下烃的喷射时间越长，在烃的喷射压力被控制的情况下，排气净化催化剂的温度越高则同一内燃机运转状态下烃的喷射压力越高。
[0008]即使排气净化催化剂的温度成为高温，也能够得到高NOx净化率。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1是压缩点火式内燃机的整体图。
[0010]图2是对催化剂载体的表面部分进行图解表示的图。[0011]图3是用于说明排气净化催化剂中的氧化反应的图。
[0012]图4是表示流入到排气净化催化剂的废气的空燃比的变化的图。
[0013]图5是表示NOx净化率的图。
[0014]图6A和6B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。
[0015]图7A和7B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。
[0016]图8是表示流入到排气净化催化剂的废气的空燃比的变化的图。
[0017]图9是表示NOx净化率的图。
[0018]图10是表示流入到排气净化催化剂的废气的空燃比的变化的时序图。
[0019]图11是表示流入到排气净化催化剂的废气的空燃比的变化的时序图。
[0020]图12是表示排气净化催化剂的氧化能力和要求最小空燃比X之间的关系的图。
[0021]图13是表示得到同一 NOx净化率的、废气中的氧浓度和烃浓度的振幅ΛΗ之间的关系的图。
[0022]图14是表示烃浓度的振幅Λ H和NOx净化率之间的关系的图。
[0023]图15是表示烃浓度的振动周期Λ T和NOx净化率之间的关系的图。
[0024]图16是表示流入到排气净化催化剂的废气的空燃比的变化等的图。
[0025]图17是表示排出NOx量NOXA的映射的图。
[0026]图18是表示燃料喷射时间的图。
[0027]图19是表示烃供给量WR的映射的图。
[0028]图20是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化等的图。
[0029]图21是表示排气净化催化剂的温度的图。
[0030]图22是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0031]图23是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0032]图24是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0033]图25Α和图25Β是表示烃的喷射时间的图。
[0034]图26是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0035]图27是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0036]图28是表示修正值K的图。
[0037]图29是表示用于进行NOx净化控制的流程图。
[0038]图30是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0039]图31是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0040]图32Α和32Β是表示烃的喷射压力的图。[0041]图33A和33B是表示烃的喷射时间的图。
[0042]图34是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和流入到排气净化催化剂的废气中的烃浓度变化的图。
[0043]图35A和图35B是分别表示修正值KP、KT的图。
[0044]图36是用于进行NOx净化控制的流程图。
【具体实施方式】
[0045]图1表示了压缩点火式内燃机的整体图。
[0046]参照图1, I表不内燃机主体,2表不各汽缸的燃烧室,3表不用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示进气岐管，5表示排气岐管。进气岐管4经由进气管道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与空气过滤器9连结。进气管道6内配置有被步进电动机驱动的节气门10，另外在进气管道6周围还配置有用于对在进气管道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，进气被内燃机冷却水冷却。
[0047]另一方面，排气岐管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12与排气净化催化剂13的入口连结，排气净化催化剂13的出口与用于捕集废气中包含的微粒的微粒过滤器14连结。在排气净化催化剂13上游的排气管12内，配置有用于供给包括被用作压缩点火式内燃机的燃料的轻油等燃料的烃的烃供给阀
15。在图1所示的实施例中，使用轻油作为从烃供给阀15供给的烃。另外，本发明也能够应用于在稀空燃比的基础上进行燃烧的火花点火式内燃机。在这种情况下，从烃供给阀15供给包括被用作火花点火式内燃机的燃料的汽油等燃料的烃。
[0048]如图1所示那样，烃供给阀15与由高压燃料填满的高压燃料室16连结，燃料贮藏罐18内的燃料经由加压泵17被供给至该高压燃料室16。高压燃料室16内的燃料压力由燃料压力传感器19检测，加压泵17根据燃料压力传感器19的输出信号而被控制成高压燃料室16内的燃料压力、即喷射压力成为目标喷射压力。该目标喷射压力有时会与内燃机的运转状态无关地被维持为固定，另外有时也会根据内燃机的运转状态而发生变化。
[0049]另一方面，排气岐管5和进气岐管4经由废气再循环(下面称为EGR)通路20相互连结，在EGR通路20内配置有电子控制式EGR控制阀21。另外，在EGR通路20周围配置有用于对在EGR通路20内流动的EGR气体进行冷却的冷却装置22。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置22内，EGR气体被内燃机冷却水冷却。另一方面，各燃料喷射阀3经由燃料供给管23与共轨24连结，该共轨24经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵25与燃料贮藏罐18连结。燃料贮藏罐18内贮藏的燃料通过燃料泵25被供给至共轨24内，被供给至共轨24内的燃料经由各燃料供给管23被供给至燃料喷射阀3。
[0050]电子控制单元30包括数字计算机，具备通过双向总线31相互连接的R0M(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和输出端口 36。在排气净化催化剂13的下游安装有用于检测排气净化催化剂13的温度的温度传感器26。该温度传感器26、燃料压力传感器19和进气量检测器8的输出信号分别经由对应的AD变换器37被输入至输入端口 35。另外，加速器踏板40连接有产生与加速器踏板40的踏入量L成比例的输出电压的负载传感器41,负载传感器41的输出电压经由对应的AD变换器37被输入至输入端口 35。另外，输入端口 35连接有每当曲轴旋转例如15°就产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。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的驱动用步进电动机、烃供给阀15、EGR控制阀21和燃料泵25连接。
[0051]图2对排气净化催化剂13的基体上所担载的催化剂载体的表面部分进行了图解表示。在该排气净化催化剂13中，如图2所示那样，在例如包括氧化铝的催化剂载体50上担载有贵金属催化剂51、52，另外，在该催化剂载体50上还形成有碱性层53，该碱性层53至少包含一种从如钾K、钠Na、铯Cs那样的碱金属、如钡Ba、钙Ca那样的碱土类金属、如镧系元素那样的稀土类以及如银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir那样的能够向NOx提供电子的金属中选择出的金属。由于废气沿着催化剂载体50上流动，所以贵金属催化剂51、52也可以说被担载在排气净化催化剂13的废气流通表面上。另外，由于碱性层53的表面呈碱性，所以碱性层53的表面被称为碱性的废气流通表面部分54。
[0052]另一方面，在图2中，贵金属催化剂51包括钼Pt，贵金属催化剂52包括铑Rh。即，催化剂载体50所担载的贵金属催化剂51、52由钼Pt和铑Rh构成。另外，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上，除了担载钼Pt和铑Rh以外还可以担载钯Pd，或者可以担载钯Pd来取代铑Rh。即，被催化剂载体50担载的贵金属催化剂51、52由铑Rh以及钯Pd中的至少一种和钼Pt构成。
[0053]若从烃供给阀15向废气中喷射了烃，则该烃在排气净化催化剂13中被重整。在本发明中，此时利用重整后的烃在排气净化催化剂13中对NOx进行净化。图3对此时在排气净化催化剂13中进行的重整作用进行了图解表示。如图3所示那样，从烃供给阀15喷射出的烃HC由于催化剂51而成为碳数少的自由基状的烃HC。
[0054]图4表示了来自烃供给阀15的烃的供给时刻和流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in的变化。另外，由于该空燃比(A/F) in的变化依赖于流入到排气净化催化剂13的废气中的烃的浓度变化，所以图4所示的空燃比(A/F) in的变化也可以说表示了烃的浓度变化。但是，若烃浓度变高则空燃比(A/F) in变小，因此在图4中，空燃比(A/F)in越处于浓空燃比侧，则烃浓度变得越高。
[0055]图5针对排气净化催化剂13的各催化剂温度TC，表示了在通过使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化来使流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in如图4所示那样变化时的排气净化催化剂13的NOx净化率。本
【发明者】长期着重对NOx净化进行了研究，在该研究过程中，判明了如下事实:若使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动，则如图5所示那样，即使在400°C以上的高温区域，也会得到极高的NOx净化率。
[0056]并且，判明了如下事实，S卩、此时包含氮和烃的大量的还原性中间体被持续保持或者吸附在碱性层53的表面上、即排气净化催化剂13的碱性废气流通表面部分54上，该还原性中间体在高NOx净化率的取得方面起到核心作用。接着参照图6A和6B对上述情况进行说明。另外，这些图6A和6B对排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分进行了图解表示，在这些图6A和6B中，表示了被推测为在使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动时发生的反应。
[0057]图6A表示了流入到排气净化催化剂13的烃的浓度低的时候，图6B表示了从烃供给阀15供给烃，从而导致流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变高的时候。[0058]根据图4可知，由于流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比除了瞬间以外，一直维持为稀空燃比，所以流入到排气净化催化剂13的废气通常处于氧过剩的状态。因此废气中包含的NO如图6A所示那样在钼51上被氧化，成为NO2，接着该NO2进一步被氧化而成为N03。另外，NO2的一部分成为NO2'在这种情况下，NO3的生成量远多于NOf的生成量。因此会在钼Pt51上生成大量的NO3和少量的NO2'这些NO3和NO2-活性强，下面将这些NO3和NO2-称为活性NO/。
[0059]另一方面，若从烃供给阀15供给了烃，则如图3所示那样，该烃在排气净化催化剂13内被重整，成为自由基。其结果，如图6B所示那样，活性NO/周围的烃浓度变高。但是在活性NO/被生成后，若活性NO/周围的氧浓度高的状态持续了一定时间以上，则活性NO/被氧化，以硝酸离子N03_的形式被吸收至碱性层53内。但是，在该一定时间经过前，若活性NO；周围的烃浓度变高，则如图6B所示那样，活性NO/在钼51上与自由基状的烃HC发生反应，由此还原性中间体被生成。该还原性中间体被附着或者吸附在碱性层53的表面上。
[0060]另外，此时认为最初生成的还原性中间体是硝基化合物R-N02。该硝基化合物R-NO2若被生成则变成腈化合物R-CN，但是该腈化合物R-CN在该状态下只是瞬间存在，因此会立即变成异氰酸盐化合物R-NC0。该异氰酸盐化合物R-NCO若水解则变成胺类化合物R-NH2。但是在这种情况下，认为被水解的只是异氰酸盐化合物R-NCO的一部分。因此，如图6B所示那样，认为被保持或吸附在碱性层53的表面上的还原性中间体的大部分是异氰酸盐化合物R-NCO和胺类化合物R-NH2。
[0061]另一方面，若如图6B所示那样被生成的还原性中间体的周围被烃HC包围，则还原性中间体被烃HC阻止而无法再进行反应。在这种情况下，若流入到排气净化催化剂13的烃的浓度下降，由此氧浓度变高，则还原性中间体周围的烃被氧化。其结果，如图6A所示那样，还原性中间体会与活性NO/发生反应。此时活性NO/与还原性中间体R-NCO、R-NH2发生反应，成为N2、CO2和H2O,由此NOx被净化。
[0062]这样，在排气净化催化剂13中，通过升高流入到排气净化催化剂13的烃的浓度，来生成还原性中间体，通过降低流入到排气净化催化剂13的烃的浓度来升高氧浓度，活性NO；与还原性中间体发生反应，NOx被净化。即，在利用排气净化催化剂13来净化NOx时，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化。
[0063]当然，在这种情况下，为了生成还原性中间体，需要将烃的浓度升高到足够高的浓度，为了使生成的还原性中间体与活性NO/发生反应，需要使烃的浓度下降到足够低的浓度。即，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅振动。另夕卜，在这种情况下，必须在碱性层53上、即碱性废气流通表面部分24上一直保持足够量的还原性中间体R-NCO、R-NH2，直到生成的还原性中间体与活性NO/发生反应为止，因此设置碱性的废气流通表面部分24。
[0064]另一方面，若使烃的供给周期变长，则在烃被供给后到下次烃被供给的期间，氧浓度变高的期间变长，因此活性NO/不会生成还原性中间体而是以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。为了避免这种情况，需要使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动。
[0065]于是在本发明的实施例中，为了使废气中包含的NOx和重整后的烃发生反应来生成包含氮和烃的还原性中间体R-NCO、R-NH2，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、52，为了使生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2保持在排气净化催化剂13内，在贵金属催化剂51、52周围形成碱性的废气流通表面部分54，N0X由于在碱性的废气流通表面部分54上保持的还原性中间体R-NCO、R-NH2的还原作用而被还原，烃浓度的振动周期为持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH2所需的振动周期。另外，在图4所示的例子中，喷射间隔被设为3秒。
[0066]若使烃浓度的振动周期、即烃HC的供给周期长于上述预先决定的范围内的周期，则还原性中间体R-NC0、R-NH2从碱性层53的表面上消失，此时在钼Pt53上生成的活性NO/如图7A所示那样以硝酸离子NO3-的形式在碱性层53内扩散，成为硝酸盐。即，此时废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。
[0067]另一方面，图7B表不了如上述那样NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，流入到排气净化催化剂13内的废气的空燃比成为理论空燃比或者浓空燃比的情况。在这种情况下，由于废气中的氧浓度下降，所以反应朝着反方向(N03_ —NO2)进行，由此，被吸收到碱性层53内的硝酸盐依次成为硝酸离子NO3-,并如图7B所示那样以NO2的形式被从碱性层53释放。接着，被释放出的NO2由于废气中包含的烃HC和CO而被还原。
[0068]图8表示了在碱性层53的NOx吸收能力刚刚饱和之前，使流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in临时成为浓空燃比的情况。另外，在图8所示的例子中，该浓空燃比控制的时间间隔在I分钟以上。在这种情况下，在废气的空燃比(A/F)in为稀空燃比时被吸收到碱性层53内的N0X，当废气的空燃比(A/F) in临时成为浓空燃比时被从碱性层53 一气释放并被还原。因此在这种情况下，碱性层53实现了用于临时吸收NOx的吸收剂的作用。
[0069]另外，此时也存在碱性层53临时吸附NOx的情况，因此在使用吸留这一用语作为包括吸收和吸附这双方的用语时，碱性层53实现了用于临时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。即，在这种情况下，若将被供给至内燃机进气通路、燃烧室2和排气净化催化剂13上游的排气通路内的空气和燃料(烃)的比称为废气的空燃比，则排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂而发挥作用，即在废气的空燃比为稀空燃比时吸留NOx，当废气中的氧浓度下降时释放所吸留的NOx。
[0070]图9表示了使排气净化催化剂13如上述那样作为NOx吸留催化剂发挥作用时的NOx净化率。另外，图9的横轴表示了排气净化催化剂13的催化剂温度TC。在使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂而发挥作用的情况下，如图9所示那样，在催化剂温度TC为300°C到400°C时，会得到极高的NOx净化率，而当催化剂温度TC成为400°C以上的高温时，NOx净化率下降。
[0071]如上述那样，当催化剂温度TC成为400°C以上时，NOx净化率下降，这是因为当催化剂温度TC成为400°C以上时，硝酸盐进行热分解从而以NO2的形式被从排气净化催化剂13释放。即，只要以硝酸盐的形式吸留了 NOx，在催化剂温度TC高时就难以得到高NOx净化率。但是，在图4到图6A、6B所示的新的NOx净化方法中，根据图6A、6B可知，硝酸盐不会被生成，或者即使被生成也是极其微量，由此如图5所示那样，即使在催化剂温度TC高时，也会得到高NOx净化率。
[0072]于是在本发明中，在内燃机排气通路内配置用于供给烃的烃供给阀15，在烃供给阀15下游的内燃机排气通路内配置用于使废气中包含的NOx和重整后的烃发生反应的排气净化催化剂13，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、52，并且在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有如果使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动则对废气中包含的NOx进行还原的性质，并且具有如果使烃浓度的振动周期长于该预先决定的范围则废气中包含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动，由此在排气净化催化剂13中对废气中包含的NOx进行还原。
[0073]S卩，图4到图6A、6B所示的NOx净化方法可以说是在利用了形成有担载贵金属催化剂且能够吸收碱性层的排气净化催化剂的情况下，基本不形成硝酸盐地净化NOx的新的NOx净化方法。实际上，在利用了该新的NOx净化方法的情况下，与使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂而发挥作用的情况相比，从碱性层53检测出的硝酸盐是极其微量的。另外，下面将该新的NOx净化方法称为第INOx净化方法。
[0074]接着，参照图10到图15，进一步对该第INOx净化方法进行详细说明。
[0075]图10放大表示了图4所示的空燃比(A/F)in的变化。另外，如上述那样，流入到该排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in的变化同时表示了流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化。另外，在图10中，Λ H表示了流入到排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，AT表示了流入到排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。
[0076]并且，在图10中，(A/F)b代表表示用于产生内燃机输出的燃烧气体的空燃比的基础(base)空燃比。换句话说，该基础空燃比(A/F)b表示在停止供给烃时流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比。另一方面，在图10中，X表示为了使被生成的活性NO/不以硝酸盐的形式被吸留在碱性层53内而生成还原性中间体所用的空燃比(A/F)in的上限，为了使活性NO/与重整后的烃发生反应来生成还原性中间体，需要使空燃比(A/F) in低于该空燃比的上限X。
[0077]换句话说，图10的X表示为了使活性NO/和重整后的烃发生反应来生成还原性中间体所需要的烃的浓度的下限，为了生成还原性中间体，需要使烃的浓度高于该下限X。在这种情况下，还原性中间体是否被生成由活性NO/周围的氧浓度和烃浓度之间的比率、即空燃比(A/F) in决定，下面将生成还原性中间体所需要的上述空燃比的上限X称为要求最小空燃比。
[0078]在图10所示的例子中，要求最小空燃比X成为浓空燃比，因此在这种情况下，为了生成还原性中间体而使空燃比(A/F) in瞬间成为要求最小空燃比X以下、即浓空燃比，与此相对，在图11所示的例子中，要求最小空燃比X成为稀空燃比。在这种情况下，通过一边使空燃比(A/F) in维持为稀空燃比一边使空燃比(A/F) in周期性地下降来生成还原性中间体。
[0079]在这种情况下，要求最小空燃比X是成为浓空燃比还是成为稀空燃比由排气净化催化剂13的氧化能力决定。在这种情况下，对于排气净化催化剂13来说，如果增大例如贵金属51的担载量则其氧化能力增强，如果增强酸性则其氧化能力增强。因此排气净化催化剂13的氧化能力根据贵金属51的担载量或酸性的强度的不同而发生变化。
[0080]在利用了氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示那样，若一边使空燃比(A/F) in维持为稀空燃比，一边使空燃比(A/F) in周期性地下降，则在空燃比(A/F)in下降时烃被完全氧化，其结果，无法再生成还原性中间体。与此相对，在利用了氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示那样，若使空燃比(A/F) in周期性地成为浓空燃比，则在空燃比(A/F) in成为浓空燃比时，烃不是被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，由此来生成还原性中间体。因此，在利用了氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，需要使要求最小空燃比X成为浓空燃比。
[0081]另一方面，在利用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示那样，若一边使空燃比(A/F) in维持为稀空燃比一边使空燃比(A/F) in周期性地下降，则烃不会被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，由此来生成还原性中间体。与此相对，在利用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示那样，若使空燃比(A/F)in周期性地成为浓空燃比，则大量的烃不会被氧化而仅仅是被从排气净化催化剂13排出，由此被白白消耗掉的烃量增大。因此在利用了氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，需要使要求最小空燃比X成为稀空燃比。
[0082]即，可知如图12所示那样，排气净化催化剂13的氧化能力越强，则需要使要求最小空燃比X越低。这样，要求最小空燃比X根据排气净化催化剂13的氧化能力的不同，或者成为稀空燃比，或者成为浓空燃比，下面就以要求最小空燃比X为浓空燃比的情况为例，对流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅和流入到排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期进行说明。
[0083]若基础空燃比(A/F)b变大，即烃被供给前的废气中的氧浓度变高，则为了使空燃比(A/F) in成为要求最小空燃比X以下所需要的烃的供给量增大，相应地，对还原性中间体的生成不起作用的剩余的烃量也增大。在这种情况下，为了高效地净化NOx，如上述那样，需要使该剩余的烃发生氧化，因此为了高效地净化NOx，剩余的烃量越多则需要越大量的氧。
[0084]在这种情况下，如果升高废气中的氧浓度，则能够增大氧量。因此为了高效地净化NOx,在烃被供给前的废气中的氧浓度高时需要升高烃供给后的废气中的氧浓度。即，烃被供给前的废气中的氧浓度越高，则需要使烃浓度的振幅越大。
[0085]图13表示了得到同一 NOx净化率的、烃被供给前的废气中的氧浓度和烃浓度的振幅ΛΗ之间的关系。根据图13可知，为了得到同一 NOx净化率，烃被供给前的废气中的氧浓度越高，则需要使烃浓度的振幅ΛΗ越大。即，为了得到同一 NOx净化率，基础空燃比(A/F)b越高，则需要使烃浓度的振幅AT越大。换句话说，为了高效地净化NOx，基础空燃比(A/F)b越低,则越能够使烃浓度的振幅ΔΤ减少。
[0086]但是，基础空燃比(A/F)b最低是在加速运转时，此时如果烃浓度的振幅ΛΗ为200ppm左右，则能够高效地净化N0X。对于基础空燃比(A/F) b来说，通常大于加速运转时。因此，如图14所示那样，如果烃浓度的振幅ΛΗ在200ppm以上，则能够得到良好的NOx,化率。
[0087]另一方面，可知在基础空燃比(A/F)b为最高时，如果使烃浓度的振幅ΛΗ成为1000Oppm左右，则会得到良好的NOx净化率。因此在本发明中，烃浓度的振幅的预先决定的范围为从200ppm到lOOOOppm。
[0088]另外，若烃浓度的振动周期△ T变长，则在烃被供给后到下次烃被供给的期间，活性NO/周围的氧浓度变高。在这种情况下，若烃浓度的振动周期AT长于5秒左右，则活性NO；开始以硝酸盐的形式被吸收在碱性层53内，因此如图15所示那样，若烃浓度的振动周期Λ T长于5秒左右，则NOx净化率会下降。因此需要使烃浓度的振动周期AT在5秒以下。
[0089]另一方面，若烃浓度的振动周期AT在大致0.3秒以下，则被供给的烃在排气净化催化剂13的废气流通表面上开始堆积，因此如图15所示那样，若烃浓度的振动周期AT在大致0.3秒以下，则NOx净化率下降。于是在本发明中，烃浓度的振动周期为0.3秒到5秒之间。
[0090]接着参照图16到图19，对使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂而发挥作用的情况下的NOx净化方法进行具体的说明。下面将如上述那样使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂而发挥作用的情况下的NOx净化方法称为第2Ν0Χ净化方法。
[0091]在该第2Ν0Χ净化方法中，如图16所示那样，在被碱性层53吸留的吸留N0x量Σ NOX超过了预先决定的容许量MAX时，流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in临时成为浓空燃比。若废气的空燃比(A/F) in成为了浓空燃比，则在废气的空燃比(A/F)in为稀空燃比时被吸留在碱性层53内的NOx被从碱性层53 —气释放并被还原。由此NOx被净化。
[0092]吸留NOx量Σ NOX例如根据从内燃机排出的NOx量进行计算。在本发明的实施例中，从内燃机每单位时间排出的排出NOx量NOXA作为喷射量Q和内燃机转速N的函数，以如图17所示那样的映射的形式被预先存储在R0M32内，根据该排出NOx量NOXA来计算吸留N0x量Σ Ν0Χ。在这种情况下，如上述那样，废气的空燃比(A/F) in成为浓空燃比的周期通常在I分钟以上。
[0093]在该第2N0X净化方法中，如图18所示那样，从燃料喷射阀3向燃烧室2内除了喷射燃烧用燃料Q以外，还喷射追加的燃料WR，由此流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in成为浓空燃比。另外，图18的横轴表示曲轴转角。该追加的燃料WR在虽然进行燃烧但是没有出现内燃机输出的时间，即快到压缩上死点后ATDC90。处被喷射。该燃料量WR作为喷射量Q和内燃机转速N的函数，以如图19所示那样的映射的形式被预先存储在R0M32内。当然，在这种情况下，通过增大来自烃供给阀15的烃的供给量，也能够使废气的空燃比(A/F) in成为浓空燃比。
[0094]再次返回关于第INOx,化方法的说明，为了利用第INOx净化方法来高效地净化NOx，如上述那样，需要适当地控制烃浓度的振幅ΛΗ和振动周期AT。即，为了利用第INOx净化方法来高效地净化NOx，需要对烃浓度的振幅ΛΗ进行控制以使得流入到排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in成为要求最小空燃比X以下，并将烃浓度的振动周期AT控制在0.3秒到5秒之间。
[0095]在这种情况下，在本发明中，烃浓度的振动周期AT通过对来自烃供给阀15的烃的喷射时间或者喷射压力的至少一方进行控制而被控制，控制烃浓度的振动周期AT通过控制来自烃供给阀15的烃的喷射周期而被控制。
[0096]但是，在这种情况下，要求优先保证如下目的，即无论在何种运转状态下都能够得到高NOx净化率，使得被供给的烃不从排气净化催化剂13穿过。对于这一点着重进行了研究，结果判明了如下事实，即、在排气净化催化剂13中被完全氧化的烃的量和被部分氧化的烃的量左右着NOx净化率和烃的穿过量。接着参照图20对该情况进行说明。
[0097]在图20中，表不了以同一喷射压力、不同的喷射时间从烃供给阀15喷射的烃的三种喷射模式A、B、C。在这种情况下，对于喷射时间来说，喷射模式A最短，喷射模式C最长。另外，在图20中表示了以各喷射模式A、B、C进行了喷射后，流入到排气净化催化剂13的废气中的烃浓度在时间上的变化。并且，在图20中，表示了基于各喷射模式A、B、C的喷射被进行时的NOx净化率和排气净化催化剂13的烃的穿过量。
[0098]在流入到排气净化催化剂13的废气中的烃浓度、即每单位废气量中的烃量少时，该烃在排气净化催化剂13中被完全氧化。另一方面，若废气中的烃浓度、即每单位废气量中的烃量增大，则在排气净化催化剂13中无法再对全部的烃进行完全氧化。此时一部分的烃会被部分氧化。这样，对于废气中的烃浓度来说，存在有在排气净化催化剂13中全部的烃被完全氧化的界限，该界限在图20中由XA表示。
[0099]S卩，在图20中，在烃浓度低于界限XA时，全部的烃被完全氧化，因此在图20中，在与界限XA相比靠近下方的阴影区域RA中，全部的烃被完全氧化。在这种情况下，阴影区域RA的面积表示烃量，因此与阴影区域RA的量相当的烃被完全氧化。另外，下面将该界限RA称为完全氧化界限。
[0100]另一方面，在图20中，在与完全氧化界限RA相比靠近上方的区域RB中，在排气净化催化剂13中烃的部分氧化作用被进行。在这种情况下，在图20中，阴影区域RB表示被部分氧化的烃量。由上述被部分氧化的烃生成还原性中间体，因此利用上述被部分氧化的烃，来进行基于第INOx净化方法的NOx的净化作用。另外，实际上，上述被部分氧化的烃的一部分没有被用于还原性中间体的生成而是被氧化，利用被部分氧化的剩余的烃来生成还原性中间体。
[0101]另一方面，若进一步增大流入到排气净化催化剂13的废气中的烃浓度、即每单位废气量中的烃量，则一部分的烃在排气净化催化剂13中不仅没有被完全氧化，也没有被部分氧化，在这种情况下，没有被氧化的一部分的烃会从排气净化催化剂13穿过。产生该烃的穿过的烃的界限在图20中由XB表示，下面将该界限XB称为穿过界限。在图20中，与该穿过界限XB相比靠近上方的阴影区域RC表示烃的穿过量。
[0102]为了利用第INOx净化方法来净化废气中包含的NOx，需要与废气中包含的NOx量相比足够量的烃被部分氧化，在被部分氧化的烃量RB不足的情况下，NOx净化率会下降。图20中的喷射模式A表示了如上述那样被部分氧化的烃量RB不足的情况，在这种情况下，如图20所示那样，NOx净化率会下降。
[0103]另一方面，在图20中，喷射模式B表示了为了增大被部分氧化的烃量RB而使喷射时间长于喷射模式A的喷射时间的情况。若喷射时间变长，则被部分氧化的烃量RB增大，因此如图20所示那样NOx净化率变高。另外，图20表示了虽然利用了喷射模式B但是被部分氧化的烃量RB若干不足的情况。
[0104]在图20中，喷射模式C表示了为了进一步增大被部分氧化的烃量RB而使喷射时间也长于喷射模式B的喷射时间的情况。在这种情况下，NOx净化率如图20所示那样提高。但是在这种情况下，由于烃浓度超过了穿过界限XB，所以会发生烃的穿过。
[0105]在进行基于第INOx净化方法的NOx净化作用时，需要不发生烃的穿过，因此在本发明中，在图20所示的例子中，使用烃浓度的峰值为穿过界限XB的喷射模式B。当然，如喷射模式A所示那样，在即使烃浓度的峰值没有达到穿过界限XB也会得到足够高的NOx净化率的情况下，使用喷射模式A。即，在本发明中，使用喷射模式A和喷射模式B的其中一种。[0106]当排气净化催化剂13的温度上升时，在排气净化催化剂13中每单位时间被氧化的烃量增大，即针对烃的氧化速度增大，其结果，当排气净化催化剂13的温度上升时，完全氧化界限XA上升。另一方面，当排气净化催化剂13的温度上升时，由于在温度上升前已经穿过的烃被部分氧化，所以穿过界限XB也会上升。即，当排气净化催化剂13的温度上升时，完全氧化界限XA和穿过界限XB均会上升。因此，在利用第INOx净化方法来进行NOx的净化时，需要考虑上述情况来进行烃的喷射控制。
[0107]图21到图28表示了考虑上述情况来进行烃的喷射控制的第I实施例。另外，在该第I实施例中，喷射压力维持固定，在喷射压力固定的基础上对喷射时间进行控制，由此来控制烃的喷射量。
[0108]首先，开始说明图21，图21表示了稳态运转时的排气净化催化剂13的温度TC1'TC2、TC3 (TC3 > TC2 > TC1)的具有代表性的一个例子。另外，在图21中，纵轴Q表示针对燃烧室2内的燃料喷射量，横轴表示内燃机转速。根据图21可知，在内燃机转速N相同时，燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越高，则排气净化催化剂13的温度越高，在燃料喷射量Q相同时、即内燃机负载相同时，内燃机转速N越增大、即进气量越增大，则排气净化催化剂13的温度下降若干。
[0109]这样，排气净化催化剂13的温度根据内燃机的运转状态的不同而发生变化。另一方面，内燃机负载越高则从内燃机每单位时间排出的NOx量越大，内燃机转速越高则从内燃机每单位时间排出的NOx量越大。因此考虑上述情况来决定烃的喷射时间。
[0110]图22表不了图21的Ed、F1^ F2处的、即转速相同而负载不同时的稳态运转时的喷射模式。即，在相同转速的基础上，负载越高则排气净化催化剂13的温度越高，因此完全氧化界限XA和穿过界限XB也越高。另一方面，在相同转速的基础上，负载越高则来自内燃机的排出NOx量越大，因此此时需要负`载越高则越增大被部分氧化的烃量RB。因此此时在第I实施例中，如图22所示那样，随着负载变高而增大喷射时间，以使得烃浓度的峰值成为穿过界限XB。
[0111]图23表不了图21的E。、G1^ G2处的、即同一负载而转速不同时的稳态运转时的喷射模式。即，在同一负载的基础上，转速越高则排气净化催化剂13的温度会下降若干，因此完全氧化界限XA和穿过界限XB也会下降若干。另一方面，即使在同一负载的基础上，转速越高则来自内燃机的每单位时间的排出NOx量也越大，因此即使在此时，也需要转速越高则越增大被部分氧化的烃量RB。
[0112]另一方面，转速越高则废气的流速越快，从而使得被喷射的烃分散到大量的废气中。因此如图23所示那样，转速越高，则NOx的净化所需要的量的部分氧化烃被生成时的烃浓度的峰值越下降。在该第I实施例中，随着转速变高而延长喷射时间，以使得能够生成NOx的净化所需要的量的部分氧化烃。
[0113]图24表示了图21的匕、H1, H2处的稳态运转时的喷射模式。即，转速和负载越高则排气净化催化剂13的温度越高，因此完全氧化界限XA和穿过界限XB也越高。另一方面，转速和负载越高则来自内燃机的每单位时间的排出NOx量越大，因此此时需要转速和负载越高则越增大被部分氧化的烃量RB。因此在第I实施例中，如图24所示，随着转速和负载变高而延长喷射时间，以使得能够生成NOx的净化所需要的量的部分氧化烃。
[0114]图25Α表示了在稳态运转时能够生成NOx的净化所需要的量的部分氧化烃的等喷射时间线。根据图25A可知，燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越增大，则烃的喷射时间越长，内燃机转速N越高，则烃的喷射时间越长。该喷射时间WT作为燃料喷射量Q和内燃机转速N的函数，以如图25B所示那样的映射的形式被预先存储在R0M32内。另外，最佳的烃浓度的振动振幅AT、即烃的喷射周期AT也同样地作为喷射量Q和内燃机转速N的函数，以映射的形式被预先存储在R0M32内。
[0115]若在内燃机稳态运转时以图25A和25B所示的喷射时间WTij从烃供给阀15喷射烃，则NOx被高效地净化。即，图25A和25B所示的喷射时间Wij表示成为利用第INOx净化方法来高效地净化NOx的基准的喷射时间，因此下面将图25A和25B所示的喷射时间WTij称为基准喷射时间。
[0116]如上述那样，在内燃机稳态运转时，能够通过使喷射时间成为图25A和25B所示的基准喷射时间WTij来进行基于第INOx净化方法的高效的NOx净化作用。但是若在过渡运转时将喷射时间设为根据内燃机的运转状态规定的基准喷射时间Wi j，则或者NOx净化率下降，或者发生烃的穿过。接着参照图26对上述情况进行说明。
[0117]图26的I的部分与图24相同，因此在图26的I的部分处，表示了在图21的各点E0^H1, H2处当稳态运转被进行时得到良好的NOx净化率的喷射模式匕、HpH215另一方面，在图26的II的部分处表示了内燃机的运转状态从图21的点Etl变化到点H1从而导致喷射模式被从图26的I的部分所示的喷射模式Etl切换到了喷射模式H1的时候、和内燃机的运转状态从图21的点H2变化到点H1从而导致喷射模式被从图26的I的部分所示的喷射模式H2切换到了喷射模式H1的时候。
[0118]在图21中当在Etl点处稳态运转被进行时，排气净化催化剂13的温度变低，在图21中当在H1点处稳态运转被进行时，排气净化催化剂13的温度变高。但是，即使内燃机的运转状态从图21的Etl点变化到H1点，排气净化催化剂13的温度也不会立即上升，因此此时完全氧化界限XA和穿过界限XB 大致成为在E点时的大小。因此若在内燃机的运转状态成为H1点时以喷射模式H1进行喷射,贝U如图26的II的部分的(Eci — H1)所不那样，被部分氧化的烃量RB成为足够进行NOx的净化的量，而穿过量RC大幅度增加。即，此时烃会穿过。
[0119]另一方面，当在图21的仏点处稳态运转被进行时，排气净化催化剂13的温度进一步升高。但是在这种情况下，即使内燃机的运转状态从图21的H2点变化到H1点，排气净化催化剂13的温度也不会立即下降，因此此时完全氧化界限XA和穿过界限XB大致成为在H2点时的大小。因此若在内燃机的运转状态成为H1点时以喷射模式H1进行喷射，则如图26的II的部分的(H2^H1)所示那样，烃浓度的峰值成为完全氧化界限XA以下。因此此时全部的烃被完全氧化，NOx的净化作用完全不进行。
[0120]于是在本发明中，根据排气净化催化剂13的温度对烃的喷射时间进行修正，以使得即使在这样的过渡状态下也能够高效地净化N0X。接着参照图27对上述情况进行说明。
[0121]图27表示了内燃机的运转状态在图21的点H1处的时候，图27的H1表示了在点H1处稳态运转被进行时的喷射模式。在稳态运转被进行且以喷射模式H1喷射烃时，净化NOx所需的足够的量RB的部分氧化烃被生成，因此此时NOx被高效地净化。
[0122]与此相对，在内燃机的运转状态例如从图21的Etl点变化到H1点时，如上述那样，排气净化催化剂13的温度变低，因此如图27的F2所示那样，完全氧化界限XA和穿过界限XB变低。但是即使在这种情况下，由于与Fl所示的稳态运转时相同量的NOx被从内燃机排出，所以即使在F2所示的情况下，也需要生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。因此在F2所示的情况下，缩短喷射时间，以使得能够生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。
[0123]另一方面，在内燃机的运转状态例如从图21的H2点变化到H1点时，如上述那样，排气净化催化剂13的温度变高，因此如图27的F3所示那样，完全氧化界限XA和穿过界限XB变高。但是即使在这种情况下，由于与Fl所示的稳态运转时相同量的NOx被从内燃机排出，所以即使在F3所示的情况下，也需要生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。因此在F3所示的情况下，增加喷射时间，以使得能够生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。
[0124]在本发明的第I实施例中，通过对稳态运转时的喷射时间、即基准喷射时间WT乘以修正值K来修正喷射时间，以使得能够生成与稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。该修正值K如图28所示那样，作为排气净化催化剂13的实际的温度TC和稳态运转时的排气净化催化剂13的温度、即基准温度TCi之间的差(TC-TCi)的函数而被预先存储。
[0125]根据图28可知，由于在排气净化催化剂13的实际的温度TC为稳态运转时的排气净化催化剂13的温度、即基准温度TCi时，修正值K = 1.0，所以此时的喷射时间成为稳态运转时的基准喷射时间WT。与此相对，若排气净化催化剂13的温度TC高于基准温度TCi，则修正值K变得大于1.0,因此喷射时间变长，若排气净化催化剂13的温度TC低于基准温度TCi，则修正值K变得小于1.0，因此喷射时间变短。另外，对于修正值K和温度差(TC-TCi)之间的关系来说，可以针对所有的运转状态来使用共同的图28所示的关系，也可以针对各运转状态分别预先求出修正值K和温度差(TC-TCi)之间的关系来使用对应于运转状态的修正值K和温度差(TC-TCi)之间的关系。
[0126]稳态运转时的排气净化催化剂13的具有代表性的基准温度在图21中由TCpTCyTC3表示，各运转状态下的基准温度TCi被预先存储在R0M32内。另外，排气净化催化剂13的实际温度TC由温度传感器26进行检测。
[0127]图29表示了 NOx净化控制流程。该流程每隔一定时间就被中断执行。
[0128]参照图29，首先在最初的步骤60中，根据温度传感器23的输出信号判别排气净化催化剂13的温度TC是否超过了活化温度TQ。当TC≤TC0时，即当排气净化催化剂13活化时，进入步骤61，执行基于第INOx净化方法的NOx净化作用。
[0129]即，首先在最初的步骤61中，根据图25B所示的映射计算基准喷射时间WTij。接着在步骤62中，根据图28所示的关系计算修正值K。接着在步骤63中，计算最终的喷射时间WT( = K-WTij)。接着在步骤64中，根据该最终的喷射时间WT进行来自烃供给阀15的烃的供给控制。
[0130]另一方面，当在步骤60中被判断为TC < TC0时，判断为应该利用第2N0X净化方法，进行至步骤65。在步骤65中，根据图17所示的映射计算每单位时间的排出N0x量N0XA。接着在步骤66中，通过对Σ NOX加上排出NOx量NOXA来计算吸留NOx量Σ Ν0Χ。接着在步骤67中，判别吸留N0x量Σ NOX是否超过了容许值MAX。若Σ NOX > MAX，则进行至步骤68，根据图19所示的映射计算追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。接着在步骤69中，Σ NOX被清零。
[0131]接着参照图30到图36说明本发明的第2实施例。在该第2实施例中，在进行来自烃供给阀15的烃的喷射控制时，除了控制喷射时间还控制喷射压力。具体来说，控制烃的喷射时间和喷射压力，以使得一边确保对应内燃机的运转状态而所要求的部分氧化烃量RB，一边使烃浓度的峰值与穿过界限XB —致。
[0132]在图21的EpFpF2处，如图22所示那样，通过仅使喷射时间发生变化来使烃浓度的峰值与穿过界限XB —致。因此在这种情况下，喷射压力不会发生特别的变化。
[0133]与此相对，在图21的EpGpG2处，如图23所示那样，即使仅使喷射时间发生变化，烃浓度的峰值也不会到达穿过界限XB。于是在该第2实施例中，在图21的EpGpG2处，如图30所示那样，内燃机转速越高则越升高喷射压力，以使得烃浓度的峰值与穿过界限XB —致。另一方面，若喷射压力被升高，则为了确保被要求的部分氧化量RB所需要的喷射时间变短。例如对图23的G2和图30的G2进行比较会更加容易理解上述情况。
[0134]图31表示了图21的EpHpH2处的通常运转时的喷射模式。根据图31可知，在该第2实施例中，内燃机转速和负载越高，则喷射压力越被升高。另外，和图24进行比较可知，即使在这种情况下，在氏、H2点处喷射时间也变短。当喷射时间变短时，由于被完全氧化的烃量减少，所以存在能够提高燃料效率的优点。
[0135]在稳态运转时能够生成进行NOx的净化所需要的量的部分氧化烃的等喷射压力线WP和等喷射时间线WT分别被表示在图32A和33A中。根据图32A和图33A可知，燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越增大，则烃的喷射压力WP和喷射时间WT越大，内燃机转速N越高，则烃的喷射压力WP和喷射时间WT越大。这些喷射压力WP和喷射时间WT作为燃料喷射量Q和内燃机转速N的函数，分别以图32B和图33B所示那样的映射的形式被预先存储在R0M32内。另外，最佳的烃浓度的振动振幅Λ T、即烃的喷射周期Λ T也同样地作为喷射量Q和内燃机转速N的函数，以映射的形式被预先存储在R0M32内。
[0136]若在内燃机稳态运转时以图32Β所示的喷射压力WPij和图33Β所示的喷射时间WTij从烃供给阀15喷射烃，则NOx被高效地净化。即，图32Β和图33Β所示的喷射压力WPij和喷射时间Wij分别表示成为利用第INOx净化方法来高效地净化NOx的基准的喷射压力和喷射时间。因此下面将图32Β所示的喷射压力WPij称为基准喷射压力，将图33Β所示的喷射时间WTij称为基准喷射时间。
[0137]这样，在内燃机稳态运转时，将喷射压力设为图32Β所示的基准喷射压力WijJf喷射时间设为图33Β所示的基准喷射时间WTij，由此能够进行基于第INOx净化方法的良好的NOx净化作用。但是，若在过渡运转时将喷射压力和喷射时间分别设为内燃机规定的基准喷射压力WPij和基准喷射时间Wi j，则或者NOx净化率下降，或者发生烃的穿过。
[0138]于是在本发明中，即使在这样的过渡状态下，也根据排气净化催化剂13的温度对烃的喷射压力和喷射时间进行修正，以使得能够高效地净化N0X。接着参照图34对上述情况进行说明。
[0139]图34表示了内燃机的运转状态处于图21的点H1的时候，图34的H1表示在点H1处稳态运转被进行时的喷射模式。在稳态运转被进行且以喷射模式H1来喷射烃时，净化NOx所需的足够量RB的部分氧化烃被生成，因此此时NOx被高效地净化。
[0140]与此相对，在内燃机的运转状态例如从图21的Etl点变化到H1点时，排气净化催化剂13的温度变低，因此如图34的F2所示那样，完全氧化界限XA和穿过界限XB变低。但是即使在这种情况下，由于与Fl所示的稳态运转时相同量的NOx被从内燃机排出，所以即使在F2所示的情况下，也需要生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。因此在F2所示的情况下，喷射压力下降，喷射时间变长若干。以使得能够生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。
[0141]另一方面，在内燃机的运转状态例如从图21的H2点变化到H1点时，排气净化催化剂13的温度变高，因此如图34的F3所示那样，完全氧化界限XA和穿过界限XB变高。但是即使在这种情况下，由于与Fl所示的稳态运转时相同量的NOx被从内燃机排出，所以即使在F3所示的情况下，也需要生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。因此在F3所示的情况下，喷射压力变高，喷射时间变短若干，以使得能够生成与Fl所示的稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。
[0142]在该第2实施例中，对稳态运转时的喷射压力、即基准喷射压力WP乘以修正值KP，并且对稳态运转时的喷射时间、即基准喷射时间WT乘以修正值KT，由此对喷射压力和喷射时间进行修正，以使得能够生成与稳态运转时相同量RB的部分氧化烃。
[0143]在这种情况下，修正值KP如图35A所示那样，作为排气净化催化剂13的实际温度TC和稳态运转时的排气净化催化剂13的温度、即基准温度TCi之间的差(TC-TCi)的函数而被预先存储，修正值KT如图35B所示那样，也作为排气净化催化剂13的实际温度TC和稳态运转时的排气净化催化剂13的温度、即基准温度TCi之间的差(TC-TCi)的函数而被预先存储。
[0144]根据图35A可知，当排气净化催化剂13的实际温度TC高于基准温度TCi时，由于修正值KP变得大于1.0，所以喷射压力变高，当排气净化催化剂13的实际温度TC低于基准温度TCi时，由于修正值KP变得小于1.0，所以喷射压力变低。另外，根据图35B可知，当排气净化催化剂13的实际温度TC高于基准温度TCi时，由于修正值KT变得小于1.0，所以喷射时间变短，当排气净化催化剂13的实际温度TC低于基准温度TCi时，由于修正值KT变得大于1.0，所以喷射时间变长。图35A和图35B所示的关系被预先存储在R0M32内。
[0145]图36表示了用于执行第2实施例的NOx净化控制流程。该流程每隔一定时间就被中断执行。
[0146]参照图36，首先在最初的步骤80中，根据温度传感器23的输出信号，判别排气净化催化剂13的温度TC是否超过了活化温度TQ。当TC > TC0时，即当排气净化催化剂13活化时，进入步骤81，执行基于第INOx净化方法的NOx净化作用。
[0147]S卩，首先在最初的步骤81中，根据图32B所示的映射计算基准喷射压力WPij。接着在步骤82中，根据图35A所示的关系计算修正值KP。接着在步骤83中，计算最终的目标喷射压力WP( = KP *WPij)，对加压泵17进行控制，以使得高压燃料室16内的燃料压力、即喷射压力成为该目标喷射压力WP。
[0148]接着在步骤84中，根据图33B所示的映射计算基准喷射时间WTij。接着在步骤85中，根据图35B所示的关系计算修正值KT。接着在步骤86中，计算最终的喷射时间WT (=KT.WTij)。接着在步骤87中，根据该最终的喷射时间WT，进行来自烃供给阀15的烃的供给控制。
[0149]另一方面，当在步骤80中被判断为TC < TC0时，判断为应该利用第2N0X净化方法，并进入步骤88。在步骤88中，根据图17所示的映射，计算每单位时间的排出NOx量Ν0ΧΑ。接着，在步骤89中，通过对Σ NOX加上排出NOx量NOXA来计算吸留NOx量[NOX0接着在步骤90中，判别吸留NOx量[NOX是否超过了容许值MAX。当Σ NOX > MAX时，进入步骤91，根据图19所示的映射计算追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。接着在步骤92中，Σ NOX被清零。
[0150]根据上述的说明可知，根据本发明，在内燃机运转时，对来自烃供给阀15的烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方进行控制，以使得流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅成为预先决定的范围内的振幅，并且对来自烃供给阀15的烃的喷射周期进行控制，以使得流入到排气净化催化剂13的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动，在只有烃的喷射时间被控制的情况下，排气净化催化剂13的温度TC越高，则同一内燃机运转状态下烃的喷射时间越长，在烃的喷射压力被控制的情况下，排气净化催化剂13的温度TC越高，则同一内燃机运转状态下烃的喷射压力越高。
[0151]另外，在本发明的实施例中，在烃的喷射压力被控制的情况下，排气净化催化剂13的温度越高，则同一内燃机运转状态下烃的喷射时间越短。
[0152]另外，进一步对本发明进行具体的说明，内燃机稳态运转时使流入到排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅能够成为预先决定的范围内的振幅的烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方作为基准喷射时间WTij或者基准喷射压力WPij按照内燃机的各运转状态而被预先存储，并且内燃机稳态运转时的排气净化催化剂13的温度作为基准温度TCi按照内燃机的各运转状态而预先存储，在内燃机运转时只有烃的喷射时间被控制时，在排气净化催化剂13的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度TCi时，烃的喷射时间长于内燃机的运转状态所对应的基准喷射时间WTi j，在内燃机运转时烃的喷射压力被控制时，在排气净化催化剂13的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度TCi时，烃的喷射压力高于内燃机的运转状态所对应的基准喷射压力WPi j。
[0153]另外，在这种情况下，在烃的喷射压力被控制的情况下，在排气净化催化剂13的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度TCi时，烃的喷射时间短于内燃机的运转状态所对应的基准喷射时间WTij。
[0154]另外，当在内燃机运转时只有烃的喷射时间被控制的情况下，如图25A所示那样，内燃机高负载高速旋转时烃的喷射时间长于内燃机低负载低速旋转时烃的喷射时间。与此相对，当在内燃机运转时烃的喷射压力被控制时，如图32A所示那样，内燃机高负载高速旋转时烃的喷射压力高于内燃机低负载低速旋转时烃的喷射压力。
[0155]另外，作为其他的实施例，也可以在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通路内配置用于使烃重整的氧化催化剂。
[0156]图中符号说明:
[0157]4…进气岐管；5…排气岐管；7…排气涡轮增压器；12…排气管；13…排气净化催化剂；14…微粒过滤器；15…烃供给阀。
【权利要求】
1.一种内燃机的排气净化装置，其中，在内燃机排气通路内配置有用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置有用于使废气中包含的NOx和重整后的烃发生反应的排气净化催化剂，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如果使流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的振幅和预先决定的范围内的周期振动，则对废气中包含的NOx进行还原的性质，并且具有如果使该烃浓度的振动周期长于该预先决定的范围，则废气中包含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时排气净化装置控制来自烃供给阀的烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方，使得流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为该预先决定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀的烃的喷射周期，使得流入到排气净化催化剂的烃的浓度以预先决定的范围内的周期振动，在只有该烃的喷射时间被控制的情况下，排气净化催化剂的温度越高则同一内燃机运转状态下该烃的喷射时间越长，在该烃的喷射压力被控制的情况下，排气净化催化剂的温度越高则同一内燃机运转状态下该烃的喷射压力越高。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 在该烃的喷射压力被控制的情况下，排气净化催化剂的温度越高则同一内燃机运转状态下该烃的喷射时间越短。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，内燃机稳态运转时能够使流入到排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为上述预先决定的范围内的振幅的上述烃的喷射时间和喷射压力中的至少一方，作为基准喷射时间或者基准喷射压力按照内燃机的各运转状态而被预先存储，并且内燃机稳态运转时排气净化催化剂的温度作为基准温度按照内燃机的各运转状态而被预先存储，在内燃机运转时只有该烃的喷射时间被控制的情况下，在排气净化催化剂的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度时，该烃的喷射时间长于内燃机的运转状态所对应的基准喷射时间，在内燃机运转时该烃的喷射压力被控制的情况下，在排气净化催化剂的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度时，该烃的喷射压力高于内燃机的运转状态所对应的基准喷射压力。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其中，在该烃的喷射压力被控制的情况下，在排气净化催化剂的温度高于内燃机的运转状态所对应的基准温度时，该烃的喷射时间短于内燃机的运转状态所对应的基准喷射时间。
5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，在内燃机运转时只有该烃的喷射时间被控制的情况下，内燃机高负载高速旋转时烃的喷射时间长于内燃机低负载低速旋转时烃的喷射时间，在内燃机运转时该烃的喷射压力被控制的情况下，内燃机高负载高速旋转时烃的喷射压力高于内燃机低负载低速旋转时烃的喷射压力。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，在上述排气净化催化剂内，废气中包含的NOx和重整后的烃发生反应，从而生成包含氮和烃的还原性中间体，上述烃浓度的振动周期是为了持续生成还原性中间体所需的振动周期。
7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其中，上述烃浓度的振动周期在0.3秒~5秒之间。
8.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，上述贵金属催化剂由铑Rh及钯Pd中的至少一种和钼Pt构成。
9.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，上述排气净化催化剂的废气流通表面上形成有包含碱金属、或碱土类金属、或稀土类、或能够向NOx提供电子的金属的碱性层，该碱性层的表面形成上述碱性的废气流通表面部分。
【文档编号】F01N3/02GK103492684SQ201080019331
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2010年12月20日 优先权日:2010年12月20日
【发明者】井上三树男, 吉田耕平, 美才治悠树, 梅本寿丈 申请人:丰田自动车株式会社