净化内燃机排气的方法和装置的制作方法

专利名称：净化内燃机排气的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及净化内燃机排气的方法和装置。
如果把内燃机燃烧室内的空气-燃油混合气的空燃比称之为内燃机空燃比，以及，如果把供入进气道、燃烧室和在排气道某一位置上游排气道中的空气总量与供入进气道、燃烧室和在排气道上述某一位置上游排气道中的燃料总量之比称之为流过上述某一位置排气的排气空燃比，则日本未经审查的专利公开文献第4-365920号公开了一种用于多缸内燃机的排气净化装置，该内燃机具有第一和第二气缸组。该净化装置设有内燃机运行控制装置，用于使第一气缸组中的各气缸进行其中内燃机空燃比为浓混空燃比的内燃机浓混合气运行，并且用于使第二气缸组中的各个气缸进行其中内燃机空燃比为稀混空燃比的内燃机稀混合气运行；第一排气道，连至第一气缸组的各个气缸；第二排气道，连至第二气缸组的各个气缸，并且不同于第一排气道；NH3合成催化剂，布置在第一排气道中，用于由入流排气中的至少一部分NOx合成铵NH3；一个连通通道，在NH3合成催化剂下游将第一排气道与第二排气道彼此互连；以及，排气净化催化剂，布置于上述连通通道中，使来自第二排气道的NOx和来自第一排气道的NH3彼此起反应。
在上述内燃机中，燃油消耗率通过增多进行内燃机稀混合气运行的第二气缸组中的气缸数而得以降低，然而，如果第一气缸组的气缸数减少而第二气缸组的气缸组增加，则流入排气净化催化剂中的NH3量减少而流入催化剂中的NOx量增加。结果，流入催化剂中的NOx量相对NH3量过多，于是NOx未被充分还原即从催化剂排出。
本发明的目的是，提供用于净化内燃机排气的方法和装置，能够相对NH3量抑制流入排气净化催化剂中的NOx量，由此充分地净化排气。
按本发明的一个方面，提供一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括使第一气缸组的排气的排气空燃比为浓混空燃比，并把上述排气引至一NH3合成催化剂以合成NH3，此NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；把第一气缸组的含有NH3的排气和第二气缸组的含有NOx的排气一起引至一排气净化催化剂；以及控制包含在第二气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NOx量，以免NOx量大于能被包含在第一气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NH3量所还原的NOx量，在所述方法中在排气净化催化剂上，入流NOx被入流NH3还原。
按本发明的另一方面，提供一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一NH3合成催化剂，它布置于上述第一排气道中，该NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；一个连通排气道，使在上述NH3合成催化剂的下游第一排气道和第二排气道相互连通；一排气净化催化剂，布置于连通排气道中，用于利用入流NH3还原入流NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比；用于控制第一排气空燃比控制装置的装置，使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比以便合成NH3；以及NOx量控制装置，用于控制由第二排气道流入排气净化催化剂中的NOx量，以免NOx量大于能被由第一排气道流入排气净化催化剂中的NH3所还原的NOx量，在该装置中在排气净化催化剂上，入流NOx被入流NH3所还原。
按本发明的又一方面，提供一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括使第一气缸组的排气的排气空燃比为浓混空燃比，并把上述排气引至一NH3合成催化剂以合成NH3，形成排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气，此NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；使第二气缸组的排气的排气空燃比为稀混空燃比，以形成排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气；实行第一引入状态，在该状态中，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气被引至一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，而排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气被引至一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；实行第二引入状态，在该状态中，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气被引至NOx-OR催化剂，而排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气被引至NH3-AO催化剂；以及交替且重复地实行第一和第二引入状态。
按本发明的再一方面，提供一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一NH3合成催化剂，它布置于上述第一排气道中，该NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它有选择地在NH3合成催化剂的下游连至第一排气道和第二排气道之一，NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它有选择地在NH3合成催化剂的下游连至第一排气道和第二排气道之一，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比；第二排气空燃比控制装置，用于控制流过第二排气道的排气的排气空燃比为；用于控制第一排气空燃比控制装置的装置，使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比，以便合成NH3；用于控制第二排气空燃比控制装置的装置，使流过第二排气道的排气的排气空燃比为稀混空燃比；用于执行第一连接状态的第一连接状态执行装置，在第一连接状态中，第一排气道在NH3净化催化剂下游连至NH3-AO催化剂，而第二排气道连至NOx-OR催化剂；用于执行第二连接状态的第二连接状态执行装置，在第二连接状态中，第一排气道在NH3净化催化剂下游连至NOx-OR催化剂，而第二排气道连至NH3-AO催化剂；以及连接状态控制装置，用于交替且重复地控制第一和第二连接状态执行装置以执行第一和第二连接状态。
按本发明的又一方面，提供一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括把第一气缸组的排气依次引至一个第一NH3合成催化剂和一个NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，上述NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3，而在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时，使入流排气中的NOx通过，上述NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；把第二气缸组的排气依次引至一个第二NH3合成催化剂和一个NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；实行第一排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为浓混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比；实行第二排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比；以及交替且重复地进行上述第一和第二排气空燃比状态。
按本发明的另外又一方面，提供一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一位于上述第一排气道中的第一NH3合成催化剂和一位于第二排气道中的第二NH3合成催化剂，各NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3，在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时使入流排气通过；一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它在上述第一NH3合成催化剂的下游布置于上述第一排气道中，此NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它在上述第二NH3合成催化剂的下游布置于上述第二排气道中，此NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比；第二排气空燃比控制装置，用于控制流入第二NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比；第一排气空燃比状态实行装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比控制装置以进行第一排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为浓混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比；第二排气空燃比状态实行装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比控制装置，以实行第二排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比；以及排气空燃比状态控制装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比状态实行装置以交替且重复地进行上述第一和第二排气空燃比状态。
由下面结合附图对本发明优选实施例的描述，将会更加充分地理解本发明。
附图中

图1为一内燃机的总图；图2示出一种三元催化剂的特性曲线；图3和4示意地表示出按图1所示实施例的排气净化方法；图5是用以说明按图1所示实施例的排气净化方法的时间图；图6A和6B为说明每单位时间从第二气缸组排出的NOx量的示意图；图7A和7B为说明每单位时间通过NOx-OR催化剂的NOx量的示意图；图8A和8B为说明每单位时间从NOx-OR催化剂释放的NOx量的示意图；图9为说明流入NOx-OR催化剂的排气的温度的示意图；图10为用于执行运行转换控制的流程图；图11为用于计算喷油时间的流程图；图12是用以说明按另一实施例的排气净化方法的时间图；图13A和13B为说明每单位时间从第一气缸组排出的NOx量的示意图；图14为用以说明三元催化剂NH3合成效率的示意图；图15为说明等效系数的示意图；图16A和16B为说明每单位时间从NH3-AO催化剂解吸的NH3量的示意图；图17为说明流入三元催化剂的排气的温度的示意图；图18为说明流入NH3-AO催化剂的排气温度示意图；图19为用于执行结合图12所说明实施例的运行转换控制的流程图；图20为用于计算吸留于NOx-OR催化剂的NOx量的流程图；图21为用于说明按又一实施例的排气净化方法的时间图；图22为说明浓混合气时间值的示意图；图23为用于按结合图21所说明的实施例在第二气缸组中进行运行转换控制的流程图；图24示出从内燃机排出的NOx量随内燃机空燃比变化的曲线；图25为用于计算稀混空燃比的流程图；图26为用于控制运行气缸数的流程图；图27为一内燃机的总图，示出按又一实施例的排气净化装置；图28为用于控制图27所示实施例中暖机运行的流程图；图29为一内燃机的总图，示出按再一实施例的排气净化装置；图30为用于按结合图29所说明的实施例在第一气缸子组中进行运行转换控制的流程图；图31为说明每单位时间从第一气缸子组中排出的NOx量的示意图；图32为说明每单位时间通过连至第一气缸子组的NOx-OR催化剂的NOx量的示意图；图33为说明第一气缸子组浓混合气时间值的示意图；图34为用于按结合图29所说明的实施例在第二气缸子组中进行运行转换控制的流程图；图35为说明每单位时间从第二气缸子组中排出的NOx量的示意图；图36为说明每单位时间通过连至第二气缸子组的NOx-OR催化剂的NOx量的示意图；图37为说明第二气缸子组浓混合气时间值的示意图；图38示出按另一实施例的排气净化催化剂的特性曲线；图39示出排气净化催化剂的另一实施例；图40示出排气净化催化剂的又一实施例；图41为用于控制图40所示实施例中的排气控制值的流程图；图42为一内燃机的总图，示出按又一个实施例的排气净化装置；图43A、43B、44A和44B示意地表示出在图42所示内燃机中的排气净化方法；图45为用于执行按图42所示实施例的连接状态的转换控制的流程图；图46为一内燃机的总图，示出按另外又一个实施例的排气净化装置；图47为用于按结合图46所说明的实施例在第二气缸组中进行运行转换控制的流程图；图48为一内燃机的总图，示出按再一个实施例的排气净化装置；图49和50示意地示出在图48所示内燃机中的排气净化方法；图51为用于按结合图48所说明的实施例执行排气空燃比状态转换控制的流程图；以及，图52为一内燃机的总图，示出图48所示实施例的一替换实施例。
通常，氮氧化物NOx包括一氧化氮NO、二氧化氮NO2、四氧化二氮N2O4以及一氧化二氮N2O等。以下说明提到NOx主要述及一氧化氮NO和/或二氧化氮NO2，但是，按本发明的用于净化内燃机排气的方法和装置能净化其他氮氧化物。
图1所示为本发明用于火花点火式内燃机时的情形。然而，本发明亦可应用于柴油机。此外，图1所示的内燃机例如用于汽车。
参见图1，火花点火式内燃机的内燃机机体1具有四个气缸，亦即，第一气缸#1、第二气缸#2、第三气缸#3和第四气缸#4。各气缸#1至#4均通过相应的支路2连至一公共减震筒3，而减震筒3通过一进气管4连至一空气滤清器(未示出)。在各个支路2中，均设有一个喷油器5，用以向相应的气缸供应燃料。另外，在进气管4中设有一个油门6，油门6的孔口随着加速踏板(未示出)踩踏程度的加大而变大。注意喷油器5按照一电子控制装置20的输出信号进行控制。
另一方面，第一气缸#1经一排气管7连至其中容纳NH3合成催化剂8的催化转化器9。第二、第三和第四气缸经一公共排气歧管11连至其中容纳吸留性物质的催化转化器12。在图1所示内燃机中，第一气缸构成第一气缸组1a，而第二、第三和第四气缸构成第二气缸组1b。于是，第一气缸组1a的排气导至NH3合成催化剂8，第二气缸组1b的排气导至吸留性物质11。而两个催化转化器9和12则连至一个其中容纳有排气净化催化剂10的消声器10。消声器10随后经一个公共连通管13连至其中容纳排气净化催化剂14的催化转化器15，而催化转化器15则连至其中容纳NH3净化催化剂16的催化转化器17。如图1所示，二次空气供给装置18在连通道13与催化转化器14之间布置于排气道中，用以向排气道供应二次空气，并受到根据电子控制装置20的输出信号所进行的控制。
电子控制装置(ECU)20包括一个数字计算机，并设有通过双向总线21互相连接的一个ROM(只读存储器)22、一个RAM(随机存取存储器)23、一个CPU(微处理器)24、一个输入端口25和一个输出端口26。在减震筒3内安装一个压力传感器27，它产生与减震筒3内的压力成比例的输出电压。传感器27的输出电压通过模数转换器28输入给输入端口25。在CPU24内基于模数转换器28的输出信号计算进气量Q。另外，空燃比传感器29、30、31和32分别设在排气管7、排气歧管10的集气部分、连通管13的没有第二气缸组1b的排气在其中流动的部分亦即恰好位于催化转化器9下游的部分、以及连通管13的没有第一气缸组1a的排气在其中流动处的部分亦即恰好位于催化转化器12下游的部分中，每个传感器均产生与流过排气道的相应部分的排气的排气空燃比成比例的输出电压。传感器29、30、31和32的输出电压通过相应的模数转换器33、34、35和36输入给输入端口25。此外，一曲轴转角传感器37连至输入端口25，它在内燃机1的曲轴例如每转30度时产生一个输出脉冲。CPU24根据脉冲计算内燃机转速N。另一方面，输出端口26经相应的驱动电路38连至喷油器5和二次空气供给装置14。
在图1所示实施例中，NH3合成催化剂8由一个可简单地表示为TW催化剂的三元催化剂8a构成。三元催化剂8a由附加在形成于一基体表面的例如为氧化铝的覆层上的诸如为钯Pd、铂Pt、铱Ir和铑Rh的贵金属构成。
图2示出三元催化剂8a的排气净化效率。如图2所示，当入流排气的排气空燃比相对于约为14.6的理论空燃比(A/F)S为稀混空燃比且过量空气比λ＝1.0时，三元催化剂8a使入流NOx从中流过；当入流排气的排气空燃比为浓混合比时，三元催化剂8a从一部分入流NOx中合成NH3。三元催化剂8a的NH3合成作用还不清楚，但是，可以认为，排气空燃比为浓混合比的排气中的一些NOx按下述反应式(1)和(2)转变成NH3，即
(1)(2)与此相反，认为其他NOx按以下反应式(3)至(6)还原成氮气N2，即(3)(4)(5)(6)因此，当入流排气的排气空燃比为浓混合比时，流入三元催化剂8a的NOx转化为NH3或N2，由此，防止了NOx从三元催化剂8a流出。
如图2所示，随着入流排气的排气空燃比相对理论空燃比(A/F)S变小亦即加浓，三元催化剂8a的NH3合成效率ETA变大，而且，当入流排气的排气空燃比进一步变小时保持为常数。在图2所示的例子中，当入流排气的排气空燃比等于或小于约13.8时(此时过量空气比λ约为0.95)，NH3的合成效率ETA保持为常数。
另一方面，每单位时间从各个气缸排出的NOx量与内燃机空燃比有关，如图24所示并将在后面作说明。特别是，当内燃机空燃比为浓混空燃比时，排出的NOx量随着内燃机空燃比的变小而变小。因此，考虑到合成效率ETA，在入流排气的排气空燃比与内燃机空燃比一致的情况下，每单位时间在三元催化剂8a中所合成的NH3量当入流排气的排气空燃比约为13.8时达到其最大值。
需要指出的是，在图1所示内燃机中，当流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，希望尽可能多地合成NH3，其原因将在下面说明。因此，带有钯Pd或铈Ce的三元催化剂用作上述三元催化剂8a。特别是，当入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，带有钯Pd的三元催化剂还可提高HC净化效率。此外需要指出的是，带有铑Rh的三元催化剂抑制NH3在其中合成，因此，最好是不带铑Rh的三元催化剂用作上述三元催化剂8a。
另一方面，吸留性物质11用于吸留入流排气中的NOx，从而防止大量的NOx流入排气净化催化剂14。吸留性物质11并不是必须具有催化功能，但是，在这一实施例中，简称为NOx-OR催化剂的NOx吸留及还原催化剂11a用作吸留性物质11。NOx-OR催化剂11a既具有吸留和释放NOx的功能，又具有还原NOx的功能，它包括选自以下物质的至少一种物质如钾K、钠Na、锂Li和铯Cs的碱金属，如钡Ba和钙Ca的碱土金属，如镧La和钇Y的稀土金属，以及，如铁Fe和铜Cu的过渡金属；并包括诸如钯Pd、铂Pt、铱Ir和铑Rh贵金属；上述物质携带在作为载体的氧化铅上。NOx-OR催化剂11a执行NOx的吸留和释放功能，其中，它在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时将NOx吸留于其中，而在入流排气中的氧浓度变低时将所吸留的NOx从中释放。
当NOx-OR催化剂11a置于内燃机的排气道中时，NOx-OR催化剂11a实际上进行了NOx的吸留和释放功能，但是此功能人们还弄不清楚。然而，可以认为，此功能是按照如下所解释的机理进行的。这一机理下面利用作为示例的铂Pt和钡Ba在载体上的情形加以说明，但是，即使采用其他贵金属、碱金属、碱土金属或稀土金属，也会得到相类似的机理。
也就是说，当入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时，亦即，当入流排气中的氧浓度增大时，氧O2以O2-或O2-的形式沉积于铂Pt的表面上。另一方面，入流排气中的NO与在铂Pt的表面上的O2-或O2-起反应并生成NO2()。接着，一部分所生成的NO2在铂Pt上被氧化并被吸留进NOx-OR催化剂11a中。在与氧化钡BaO结合的同时，它以硝酸离子NO3-的形式被扩散于NOx-OR催化剂11a中。以这种方式，NOx被吸留于NOx-OR催化剂11a中。
相比之下，当入流排气中的氧浓度变低且NO2的生成减少时，反应反向进行(NO3-→2NO2)，于是，NOx-OR催化剂11a中的硝酸离子NO3-以NO2的形式从NOx-OR催化剂11a中被释放出来。也就是说，当入流排气中的氧浓度降低时，亦即，当入流排气的排气空燃比由稀混空燃比变为浓混空燃比时，NOx从NOx-OR催化剂11a中被释放出来。这时，如果还原剂，如NH3、HC和CO，存在于NOx-OR催化剂11a中，NOx即被NH3、HC和CO还原并净化。
如上所述，吸留性物质11用来防止大量NOx流入排气净化催化剂14，并不是必须把所有入流NOx吸留于其中。因此，NOx-OR催化剂11a的量较少。
另一方面，排气净化催化剂14用来同时净化NOx和NH3，并不是必须具有NH3吸附功能。然而，在这一实施例中，排气净化催化剂14为1，排气净化催化剂10由简单地表示为NH3-AO催化剂的NH3吸附及氧化催化剂14a构成，并且，既具有吸附和解吸NH3的功能，又具有催化功能。NH3-AO催化剂14a由一种所谓的沸石脱硝催化剂构成，例如其上带有铜Cu的沸石(Cu沸石催化剂)、其上带有铜Cu和铂Pt的沸石(PT-Cu沸石催化剂)以及其上带有铁Fe的沸石，该催化剂设在基体的表面上。或者，NH3-AO催化剂14a由固体酸构成，诸如带有如铁Fe和铜Cu的过渡金属或如钯Pd、铂Pt、铱Ir及铑Rh的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛；或者由至少上述两种的组合构成。另外，排气净化催化剂14还可由带有至少一种贵金属的催化剂(贵金属催化剂)构成，或者由贵金属催化剂与NH3-AO催化剂的组合构成。
NH3-AO催化剂14a吸附入流排气中的NH3，并且，当入流排气中的NH3浓度变低时，或当入流排气中含有NOx时，解吸所吸附的NH3。这时，如果NH3-AO催化剂14a处于氧化气氛，亦即，如果入流排气的排气空燃比为浓混空燃比，那么，NH3-AO催化剂14a将所有从中所解吸的NH3氧化。或者，如果入流排气中既含有NH3也含有NOx，那么，NH3在NH3-AO催化剂14a上被NOx氧化。在上述这些情况下，NH3的氧化作用有一部分尚不清楚，但是，可以认为，按以下反应式(7)至(10)，NH3发生氧化，即(7)(8)(9)(10)脱硝反应式(9)和(10)把在氧化反应(7)和(8)中生成的NOx以及流入NH3-AO催化剂14a内的排气中的NOx还原。需要指出的是，按另外的方案，还可以把排气净化催化剂14与吸附剂彼此分开设置，吸附剂可布置在催化剂14的下游。
NH3净化催化剂16由在形成于一基体的表面的例如一层氧化铝上的过渡金属如铁Fe和铜Cu或者贵金属如钯Pd、铂Pt、铱Ir及铑Rh构成。如果催化剂12处于氧化气氛下，也就是说，如果入流排气中的排气空燃比是稀混空燃比的话，则NH3净化催化剂12净化或分解入流排气中的NH3。在此情形下，认为在催化剂12中发生上述氧化及脱硝反应(7)至(10)，从而净化或分解NH3。在这一实施例以及下面所述的若干实施例中，从NH3-AO催化剂14a中排出的NH3量基本上为零，但是，即便NH3含在上述入流排气中，NH3净化催化剂16也会保证防止NH3排入周围空气。
在图1所示的内燃机中，喷油时间TAU利用下述方程进行计算TAU＝TB·((A/F)S/(A/F)T)·FAF式中TB为适于使各气缸的内燃机空燃比等于理论空燃比(A/F)S的基本喷油时间，并利用下式计算TB＝(Q/N)·K式中Q表示进气量，N表示内燃机转速，K表示一常数。因此，基本喷油时间TB为每单位内燃机转速的进气量与一常数的乘积。
(A/F)T表示内燃机空燃比控制的目标值。当目标值(A/F)T变大使内燃机空燃比相对于理论空燃比为稀混空燃比时，喷油时间TAU变短，从而要喷射的燃料量减少。当目标值(A/F)T变小使内燃机空燃比相对于理论空燃比为浓混空燃比时，喷油时间TAU变长，从而要喷射的燃料量增加。需要指出的是，在这一实施例中，针对第二气缸组1b中的气缸的目标值彼此相等。
FAF表示用于使实际的内燃机空燃比等于目标值(A/F)T的反馈修正系数。当计算第一气缸组1a的气缸亦即第一气缸#1的喷油时间TAU时，FAFA存储为反馈修正系数FAF，而当计算第二气缸组1b的气缸亦即第二、第三和第四气缸的喷油时间TAU时，FAFB存储为反馈修正系数FAF。反馈修正系数FAFA和FAFB分别主要基于空燃比传感器29和30的输出信号来确定。流过排气管7并被传感器29探测的排气的排气空燃比与第一气缸组1a的内燃机空燃比一致。当被传感器29探测的排气空燃比相对于第一气缸组1a的目标值(A/F)T为稀混空燃比时，反馈修正系数FAFA变大，从而要喷射的燃料量增多。当被传感器29探测的排气空燃比相对于第一气缸组1a的目标值(A/F)T为浓混空燃比时，反馈修正系数FAFA变小，从而要喷射的燃料量减少。这样，使第一气缸组1a实际的内燃机空燃比等于第一气缸组1a的目标值(A/F)T。
此外，流过排气歧管10并被传感器30探测的排气的排气空燃比与第二气缸组1b的内燃机空燃比一致。当被传感器30探测的排气空燃比相对于第二气缸组1b的目标值(A/F)T为稀混空燃比时，反馈修正系数FAFB变大，从而要喷射的燃料量增多。当被传感器30探测的排气空燃比相对于第二气缸组1b的目标值(A/F)T为浓混空燃比时，反馈修正系数FAFB变小，从而要喷射的燃料量减少。这样，使第二气缸组1b实际的内燃机空燃比等于第二气缸组1b的目标值(A/F)T。需要指出的是，反馈修正系数FAFA和FAFB分别在1.0的周围波动。
空燃比传感器31和32用于使实际的内燃机空燃比更精确地等于目标值。亦即，空燃比传感器31和32用于补偿由于传感器29和30的恶化所造成的第一和第二气缸组1a和1b的内燃机空燃比与相应的目标值(A/F)T的偏差。对于各传感器29、30、31和32而言，可以从如下的传感器进行适当的选择产生的输出电压在排气空燃比的一个较大的范围内与排气空燃比相对应的空燃比传感器；以及，Z输出型的氧浓度传感器，它的输出电压当正在探测的排气空燃比越过理论空燃比增大或减小时急剧变化。
在图1所示的内燃机中，没有除二次空气供给装置18以外的用于在排气道中供给二次燃料或二次空气的装置。于是，流入三元催化剂8a中的排气的排气空燃比与第一气缸组1a的内燃机空燃比一致，而且，流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比与第二气缸组1b的内燃机空燃比一致。相比之下，在二次空气供给装置18下游排气道中，排气空燃比当停止二次空气供给时和供入所有气缸的空气总量与供入所有气缸的燃料总量之比值一致，且当供给二次空气时相对于上述比值为稀混空燃比。
下面，参照图3和4说明这一实施例中的排气净化方法。
在这一实施例中，使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比基本上为浓混空燃比，而使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比基本上为稀混空燃比。当使入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，三元催化剂8a将一部分入流NOx转化。在三元催化剂8a中合成的NH3随后经连通管13流入NH3-AO催化剂14a。另一方面，当使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为稀混空燃比时，入流排气中的大多数NOx被吸留于NOx-OR催化剂11a中，其余的NOx未被吸留而通过NOx-OR催化剂11a。NOx随后经连通管13流入NH3-AO催化剂14a。
从三元催化剂8a排出的排气和从NOx-OR催化剂11a排出的排气混入NH3-AO催化剂14a。流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比在这一实施例中被保持为稀混空燃比，于是，NOx和NH3在NH3-AO催化剂14a上按上述反应式(7)至(10)被净化。因此，防止了NOx和NH3排至周围空气。应当注意的是，当流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，尚未燃烧的烃HC、一氧化碳CO或者氢气H2可通过三元催化剂8a并流入NH3-AO催化剂14a。人们认为，上述HC、CO以及NH3起还原剂的作用，将一部分NOx在NH3-AO催化剂14a上还原。然而，NH3的还原能力高于HC、CO等的还原能力，于是，通过采用NH3作为还原剂能把NOx可靠地净化。
如上所述，流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比与第一气缸组1a的内燃机空燃比一致。于是，为使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为浓混空燃比，第一气缸组1a进行其中各气缸的内燃机空燃比相对理论空燃比(A/F)S为浓混空燃比的浓混合气运行。换句话说，如果把各气缸的内燃机空燃比的目标值(A/F)T称为目标空燃比，则使第一气缸#1的目标空燃比(A/F)T等于相对理论空燃比(A/F)S为浓混比的浓混空燃比(A/F)R，从而使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为浓混空燃比。
此外，流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比与第二气缸组1b的内燃机空燃比一致。于是，为使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为稀混空燃比，第二气缸组1b进行其中各气缸的内燃机空燃比相对理论空燃比(A/F)S为稀混空燃比的稀混合气运行。换句话说，使第二、第三和第四气缸中的各气缸的目标空燃比(A/F)T等于相对(A/F)S为稀混合比的稀混空燃比(A/F)L，从而使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为稀混空燃比。
应当注意的是，为使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为浓混空燃比，可设一个用以将二次燃料供入排气管7的二次燃料供给装置，它可在第一气缸组1a进行稀混合气运行时供给二次燃料。此外，应当指出的是，为使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为稀混空燃比，可以设一个用于往排气歧管10中供应二次空气的二次空气供给装置，它可在第二气缸组1b进行浓混合气运行时供给二次空气。
可以把稀混空燃比(A/F)L和浓混空燃比(A/F)R分别设定成根据内燃机运行条件而变化。然而，在这一实施例中，与内燃机运行条件无关地，将稀混空燃比(A/F)L设定为约为18.5的常数，将浓混空燃比(A/F)R设定为约为13.8的常数。因此，第一气缸的目标空燃比(A/F)T保持为约为18.5的常数，而第二、第三和第四气缸中的各气缸的目标空燃比保持为约为13.8的常数。通过以上述方式设定稀和浓混空燃比(A/F)L和(A/F)R，使流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比，而不提供二次空气供给装置18。此外，通过把浓混空燃比(A/F)R设定成约为13.8，使大量的NH3在三元催化剂8a中合成。
如果一个气缸进行稀混合气运行，则燃油消耗率降低。于是，如在此实施例中那样，当第二气缸组1b基本上进行稀混合气运行时，能够降低内燃机1的燃油消耗率，同时把排气充分净化。特别是，在图1所示的内燃机中，第二气缸组1b的气缸数大于内燃机1的总缸数，于是，在充分净化排气的同时，燃油消耗率得以进一步降低。
随着第二气缸组1b的气缸数的增大，亦即，随着进行稀混合气运行的气缸数的增大，燃油消耗率降低。然而，随着第二气缸组1b的气缸数的增大，从第二气缸组1b排出的NOx量增多。如果这种大量的NOx直接导至亦即未经接触NOx-OR催化剂11a而导至NH3-AO催化剂14a，NOx会未经还原就被从NH3-AO催化剂14a排出，因为会出现这样的情形，即，净化这种大量的NOx所需的NH3没有供给NH3-AO催化剂14a。也就是说，在NH3-AO催化剂14a处，NOx量相对NH3量过多。尤其是，随着第二气缸组1b的气缸数的增大，第一气缸组1a的气缸数则减少，且从第一气缸1a排出的NOx量变小。结果，随着第二气缸组1b的气缸数的增大，流入NH3-AO催化剂14a的NH3量降低。于是，在此情形下，极有可能NOx量在NH3-AO催化剂14a中相对NH3量过多。
于是，在这一实施例中，第二气缸组1b的排气被导至NOx-OR催化剂11a，由此将大部分NOx吸留于NOx-OR催化剂11a并抑制流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量，从而避免流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量超出能被流入NH3-AO催化剂14a中的NH3所净化的NOx量。换言之，使NOx量等于或小于能被流入NH3-AO催化剂14a的NH3所净化的NOx量。结果，流入NH3-AO催化剂14a中的基本上所有NOx被充分净化。
如果控制流入NH3-AO催化剂14a中的NH3量和NOx量之一或者两者以使NH3和NOx没有多余或者缺少地发生反应，则没有NH3和NOx从NH3-AO催化剂14a流出。然而，难于对流入NH3-AO催化剂14a中的NH3量和NOx量之一或者两者实施精确的控制。相比之下，在这一实施例中，只是抑制流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量，因此，该装置的可控制性以及结构得以简化。
另一方面，当NOx-OR催化剂11a恶化且吸留能力降低时，或者，当流入NOx-OR催化剂11a的NOx的量或浓度大大增加时，即便入流排气的排气空燃比为稀混空燃比，也会发生NOx自NOx-OR催化剂11a的不希望有的漏泄。然而，所漏过的NOx随后流入NH3-AO催化剂14a，并被NH3还原。因此，即使出现NOx自NOx-OR催化剂11a的不希望有的漏泄，也会防止NOx排气周围空气。
当流入NH3-AO催化剂14a中的NH3量相对流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量过多时，过剩的NH3被吸附于NH3-AO催化剂14a中。于是，避免了NH3被排至周围空气。此外，在这一实施例中，NH3净化催化剂16布置在NH3-AO催化剂14a的下游。于是，即使NH3未被吸附而从NH3-AO催化剂14a流出，NH3也会在NH3净化催化剂16上被净化。这样，可靠地防止了NH3排至周围空气。上述净化方法示意地表示于图3中。
如果第二气缸组1b连续地进行稀混合气运行，则燃油消耗率进一步降低。然而，如果第二气缸组1b连续进行稀混合气运行，NOx-OR催化剂11a的吸留能力降低。如果NOx-OR催化剂11a中的NOx达到饱和，则较大量的从第二气缸组1b排出的NOx直接流入NH3-AO催化剂14a。另一方面，当使入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，如上所述，NOx-OR催化剂11a从中释放所吸留的NOx。于是，在这一实施例中，流入NOx-OR催化剂11a中的排气的排气空燃比短暂地变为浓混空燃比，以从NOx-OR催化剂11a中释放吸留的NOx，从而防止催化剂11a中NOx饱和。因此，使流入NOx-OR催化剂11a中的排气的排气空燃比交替且重复地为稀混空燃比和浓混空燃比。
为使流入NOx-OR催化剂11a中的排气的排气空燃比短暂地为浓混空燃比，可设一个用以将二次燃料供入NOx-OR催化剂11a的二次燃料供给装置，它可在第二气缸组1b进行稀混合气运行时短暂地供给二次燃料。然而，如上所述，流入NOx-OR催化剂11a中的排气的排气空燃比与第二气缸组1b的内燃机空燃比一致。因此，在这一实施例中，第二气缸组1b短暂地进行浓混合气运行，从而使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比短暂地为浓混空燃比。也就是说，短暂地将第二气缸组1b的目标空燃比(A/F)T设定为浓混空燃比(A/F)RR。此浓混空燃比(A/F)RR可以设定为任何浓混空燃比，但是，在这一实施例中，它被与内燃机运行条件无关地设定成约为13.8。因此，第二气缸组1b交替且重复地进行稀和浓混合气运行。
从NOx-OR催化剂11a释放的NOx以及在第二气缸组1b运行时从第二气缸组1b流至NOx-OR催化剂11a的NOx差不多均在NOx-OR催化剂11a上被流入NOx-OR催化剂11a中的HC和CO以及在催化剂11a中合成的NH3还原。也就是说，NOx-OR催化剂11a是一种通过往一种三元催化剂，如具有如上所述催化成分的三元催化剂中例如加入钡而制成的催化剂。于是，当入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，NOx-OR催化剂11a在其上将NOx转化为NH3。NH3即刻在NOx-OR催化剂11a上还原NOx，否则，它流入NH3-AO催化剂14a。
在第二气缸组1b进行浓混合气运行时从NOx-OR催化剂11a流出的少量的NOx随后流入NH3-AO催化剂14a。
当第二气缸组1b进行浓混合气运行并使入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，所吸留的NOx几乎立刻即从NOx-OR催化剂11a释放。然而，紧接着排气空燃比为浓混空燃比的排气流入NOx-OR催化剂11a之后，还原剂的量在NOx-OR催化剂11a上尚少，于是，一些在NOx-OR催化剂11a上的NOx未经还原即从催化剂11a离开。此外，本发明的发明者业已发现当CO、CO2、H2O等不存在时，只要O2不存在，NO2形式的NOx易于与NH3反应，而NO形式的NOx几乎不同NH3反应。如上所述，NOx从NOx-OR催化剂11a中以NO2的形式释放。然而，如果NO2在NOx-OR催化剂11a上被转变为NO，则NO难于转变为NO2，因为这时在催化剂11a上的氧浓度非常低。如上所述，NO几乎不同NH3反应。因此，NO形式的NOx也从NOx-OR催化剂11a逸走。
应当指出的是，在第二气缸组1b的浓混合气运行开始时从NOx-OR催化剂11a逸出的NOx量随着吸留的NOx量的变大而变大，随着催化剂11a温度的升高而变大，以及随着浓混空燃比(A/F)RR的变大亦即随着它更接近理论空燃比(A/F)S而变大。
在第二气缸组1b的浓混合气运行开始时从NOx-OR催化剂11a逸出的NOx还流入NH3-AO催化剂14a。
如果第一气缸组1a在第二气缸组1b进行浓混合气运行时进行浓混合气运行，则流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比为浓混空燃比，于是，即便NH3从中解吸或者被从三元催化剂8a供给，NOx也可以在NH3-AO催化剂14a中充分还原，因为催化剂14a不处于氧化气氛中。因此，在第二气缸组1b必须进行浓混合气运行时使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比为稀混空燃比，从而使流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比为稀混空燃比，由此将NH3-AO催化剂14a保持为处于氧化气氛下。因此，使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比交替且重复地为浓和稀混空燃比。
为使流入三元催化剂8a中的排气的排气空燃比短暂地为稀混空燃比，可设一个用以将二次燃料供入三元催化剂8a的二次空气供给装置，它可在第一气缸组1a进行浓混合气运行时短暂地供给二次空气。然而，如上所述，流入三元催化剂8a中的排气的排气空燃比与第一气缸组1a的内燃机空燃比一致。因此，在这一实施例中，第一气缸组1a短暂地进行稀混合气运行，从而使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比短暂地为稀混空燃比。也就是说，短暂地将第一气缸组1a的目标空燃比(A/F)T设定为稀混空燃比(A/F)LL。此稀混空燃比(A/F)LL可以设定为任何稀混空燃比，但是，在这一实施例中，它被与内燃机运行条件无关地设定成约为18.5。因此，第一气缸组1a交替且重复地进行浓和稀混合气运行。
当第一气缸组1a进行稀混合气运行时，入流排气中的NOx通过三元催化剂8a。亦即，入流NOx未经转化为NH3或N2即流出。NOx于是流入NH3-AO催化剂14a。这时，入流排气中的NH3浓度低或者包括NOx，于是，NH3自NH3-AO催化剂14a解吸。这时，NH3-AO催化剂14a处于氧化气氛下，于是，解吸的NH3还原并净化入流排气中的NOx。因此，在第一气缸组1a进行稀混合气运行而第二气缸组1b进行浓混合气运行时，流入NH3-AO催化剂14a的排气中的NOx和NH3被净化。应当注意的是，NO形式的NOx在NH3-AO催化剂14a中也被充分净化。
即使从NH3-AO催化剂14a所解吸的NH3量超出在第一气缸组1a进行稀混合气运行而第二气缸组1b进行浓混合气运行时为还原入流NOx而所需的量，多出的NH3也会在随后的NH3净化催化剂16中被净化或分解。因此，避免了NH3被排至周围空气。这种情况下的排气净化方法示于图4。
如上所述，当第一气缸组1a的浓混合气运行短暂地停止时，三元催化剂8a的NH3合成亦短暂地停止，而且，NH3短暂地停止流入NH3-AO催化剂14a。结果，通过使第一气缸组1a进行稀混合气运行，把吸附的NH3从NH3-AO催化剂14a中解吸。因此，通过使第一气缸组1a进行稀混合气运行，亦保证了NH3-AO催化剂14a的NH3吸附能力。
应当指出的是，稀和浓混空燃比(A/F)LL和(A/F)RR被设定成使经连通管13流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比为稀混空燃比。然而，可能会有这样的情形，即，使流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比在内燃机过渡运行时为浓混空燃比。于是，为使流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比与内燃机运行条件无关地为稀混空燃比或理论空燃比，图1中所示的内燃机具有二次空气供给装置18。二次空气供给装置18连续地或者断续地往NH3-AO催化剂14a供给二次空气。
只要避免NOx-OR催化剂11a被饱和，则为了确定第一和第二气缸组1a和1b的运行在浓混合气运行和稀混合气运行之间转变的正时，可采用任何方法。在这一实施例中，这一运行转变控制根据吸留于NOx-OR催化剂11a的NOx量来进行。也就是说，获得吸留的NOx量S(NOx)，并且，当吸留的NOx量S(NOx)比一预定的上限量UT(NOx)大时，使第一气缸组1a的运行从浓混合气运行变为稀混合气运行，而使第二气缸组1b的运行从稀混合气运行变为浓混合气运行。当吸留的NOx量S(NOx)少于一预定的下限量LT(NOx)时，使第一气缸组1a的运行从稀混合气运行变为浓混合气运行，而使第二气缸组1b的运行从浓混合气运行变为稀混合气运行。
当吸留的NOx量S(NOx)大于上限量UT(NOx)或者小于下限量LT(NOx)时转变第一和第二气缸组1a和1b的运行方式，能降低运行转变的频率。
图5所示为示出在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)以及第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比的时间图。在图5中，时间零点表示第一和第二气缸组1a和1b分别开始浓混合气运行和稀混合气运行时的时间。当第一气缸组1a在目标空燃比(A/F)T等于浓混空燃比(A/F)R的情况下进行浓混合气运行而第二气缸组1b在目标空燃比(A/F)T等于稀混空燃比(A/F)L的情况下进行稀混合气运行时，吸留的NOx量S(NOx)增大，且在时刻a大于上限量UT(NOx)。当S(NOx)＞UT(NOx)时，第一气缸组1a的目标空燃比(A/F)T设定为稀混空燃比(A/F)LL，而第二气缸组1b的目标空燃比(A/F)T设定为浓混空燃比(A/F)RR。结果，吸留的NOx被释放且吸留的NOx量S(NOx)变小。在时刻b，吸留的NOx量S(NOx)小于下限量LT(NOx)，并把第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比(A/F)T分别再次设定为浓混空燃比(A/F)R和稀混空燃比(A/F)L。
难于直接得到在NOx-OR催化剂11a中所吸留的NOx量S(NOx)。因此，在这一实施例中，基于流入NOx-OR催化剂11a中的NOx量，亦即，从第二气缸组1b排出的NOx量，以及通过NOx-OR催化剂11a的NOx量F(NOx)，来估算所吸留的NOx量S(NOx)。在这种情况下，可以在例如排气歧管10中位于第二气缸组1b与NOx-OR催化剂11a之间设一个传感器，用以探测流入NOx-OR催化剂11a的NOx量。流入NOx-OR催化剂11a的NOx量可以基于内燃机运行条件求得。也就是说，随着内燃机转速N增高，每单位时间从第二气缸组1b排出的NOx量增大，于是每单位时间流入NOx-OR催化剂11a的NOx量增大。此外，随着内燃机载荷Q/N(进气量Q/内燃机转速N)增高，从第二气缸组1b排出的排气量变大，于是，每单位时间流入三元催化剂8a的NOx量随着内燃机载荷Q/N的增高而增大。
图6A示出在稀混空燃比(A/F)L为常数的情况下，由试验获得的每单位时间从第二气缸组1b排出的NOx量Qb(NOx)、内燃机载荷Q/N和内燃机转速N的关系。在图6A中，曲线表示等NOx量。如图6A所示，排出的NOx量Qb(NOx)随着内燃机载荷Q/N增高而增大，并随着内燃机转速N的增高而增大。注意，排出的NOx量Qb(NOx)以图6B所示的图的形式预先存储在ROM22中。
为探测通过NOx-OR催化剂11a和流入NH3-AO催化剂14a的NOx量F(NOx)，可在连通管13内位于NOx-OR催化剂11a和NH3-AO催化剂14a之间设一个传感器。然而，基于流入NOx-OR催化剂11a中的NOx量，亦即，排出的NOx量Qb(NOx)，并基于在NOx-OR催化剂11a中所吸留的的NOx量S(NOx)，能求得所入流NOx量F(NOx)。
图7A示出每单位时间通过NOx-OR催化剂11a的NOx量F(NOx)的实验结果。在图7A中，曲线表示等NOx量。如图7所示，通过的NOx量F(NOx)随着排出的NOx量Qb(NOx)的增大而增大，且F(NOx)随着吸留的NOx量S(NOx)的增大而增大。需要注意的是，通过的NOx量F(NOx)预先以图7B中所示的图的形式存储于ROM22中。
也就是说，当第二气缸组1b进行稀混合气运行时，吸留的NOx量S(NOx)每单位时间增加Qb(NOx)-F(NOx)。于是，当第二气缸组1b进行稀混合气运行时，吸留的NOx量利用下式计算S(NOx)＝S(NOx)+{Qb(NOx)-F(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示探测Qb(NOx)的时间间隔。于是，{Qb(NOx)-F(NOx)}·DELTAna表示从上一次探测至本次探测期间吸留于NOx-OR催化剂11a中的NOx量。
图8A示出通过实验获得的每单位时间从NOx-OR催化剂11a中释放的NOx量D(NOx)。在图8A中，实线所示为流入NOx-OR催化剂11a的排气温度TNC高时的情形，而虚线所示为排气温度TNC温度低时的情形。排气温度TNC代表NOx-OR催化剂11a的温度。此外，在图8A中，TIME表示自第二气缸组1b开始浓混合气运行的时间，亦即自流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比从稀混空燃比变为浓混空燃比的时间。NOx-OR催化剂11a中的NOx的分解率随着催化剂11a温度的升高而增高。于是，当排气温度温度TNC高时，如图8A中的实线所示，大量的NOx短时间内从NOx-OR催化剂11a释放，而当TNC如图8A中虚线所示低时，少量的NOx被释放。换言之，每单位时间所释放的NOx量D(NOx)随着排气温度TNC升高而增大。所释放的NOx量D(NOx)预先以图8B所示的图的形式作为TNC和TIME的函数而储存于ROM22中。
尽管排气温度TNC可以利用设在排气道中的温度传感器进行探测，但在这一实施例中，TNC基于内燃机载荷Q/N和内燃机转速N进行估计。亦即，TNC预先通过试验获得，并预先以图9所示的图的形式存储于ROM22中。
也就是说，当第二气缸组1b进行浓混合气运行时，吸留的NOx量S(NOx)每单位时间减少D(NOx)。于是，当第二气缸组1b进行浓混合气运行时，吸留的NOx量S(NOx)利用下式计算S(NOx)＝S(NOx)-D(NOx)·DELTAnd式中DELTAnd表示探测D(NOx)的时间间隔。于是，D(NOx)·DELTAnd表示从上一次探测D(NOx)至本次探测从NOx-OR催化剂11a释放的NOx量。
应当指出，在使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，从催化剂11a流出的排气的排气空燃比当所吸留的NOx释放并还原时基本上为理论空燃比，而当NOx的释放业已完成时变为浓混空燃比。于是，在要使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，只要由传感器32探测的排气空燃比基本上为理论空燃比，就可把排气空燃比保持为浓混空燃比，而当由传感器32探测的排气空燃比变为浓混空燃比时，排气空燃比则可变为稀混空燃比。
如果当内燃机空燃比非常高例如为18.5时均匀的空气-燃油混合气分布于整个燃烧室，则火花塞(未示出)不能将此空气-燃油混合气点燃，因为此空气-燃油混合气太稀，并且可能出现点火不良现象。为解决这一点，在图1所示的内燃机中，在燃烧室中的有限区域内形成可燃的空气-燃油混合气，而其余空间只填充空气或者只填充空气和排气再循环气，这样，当要进行稀混合气内燃机运行时，空气-燃油混合气得以被火花塞点燃。这样，即便内燃机空燃比非常高，也避免了内燃机出现点火不良现象。或者，在燃烧室中形成均匀的空气-燃油混合气的同时，通过在燃烧室中形成涡流避免上述点火不良现象。
图10示出用于执行上述运行变换控制的程序。该程序在所有预定的时间均利用中断来执行。
参见图10，首先，在步骤40，判断是否设定了NOx释放标志。当要在第一和第二气缸组1a和1b中分别进行稀和浓混合气运行时，设定NOx释放标志，以从NOx-OR催化剂11a释放NOx，而当要在第一和第二气缸组1a和1b中分别进行浓和稀混合气运行时，将上述标志复位。如果NOx释放标志被复位，则程序转到步骤41，在此利用图6B所示的图来计算Qb(NOx)。在下一步骤41a中，利用图7B所示的图计算F(NOx)。在后一步骤42中，利用下式计算在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)S(NOx)＝S(NOx)+{Qb(NOx)-F(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在随后的步骤43中，判断吸留的NOx量S(NOx)是否大于上限量UT(NOx)。如果S(NOx)≤UT(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)≤UT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍大，于是，第一和第二气缸组1a和1b分别连续进行浓和稀混合气运行。
如果在步骤43中S(NOx)＞UT(NOx)，则程序转到步骤44，在此设置NOx释放标志，随后处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)＞UT(NOx)，则判定为NOx吸留能力变小。于是，第一气缸组1a停止浓混合气运行并开始稀混合气运行，而第二气缸组1b停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。
然而，如果设置了NOx释放标志，则程序从步骤40转到步骤45，在该步骤中，利用图9中所示的图计算排气温度TNC。在下一步骤46中，利用图8中所示的图计算解吸的NH3量D(NH3)。在此后的步骤47中，利用下式计算吸留的NOx量S(NOx)S(NOx)＝S(NOx)-D(NOx)·DELTAnd式中DELTAnd表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在其后的步骤48中，判断吸留的NOx量S(NOx)是否小于下限量LT(NOx)。如果S(NOx)≥LT(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)≥LT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍小，于是，第一和第二气缸组1a和1b分别连续进行稀和浓混合气运行。
如果S(NOx)＜LT(NOx)，则程序转到步骤48，将NOx释放标志复位且处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)＜LT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力足够大。于是，第一气缸组1a停止稀混合气运行并开始浓混合气运行，而第二气缸组1b停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。
图11示出用于计算喷油时间TAU的程序。该程序在各预定的曲轴转角通过中断来执行。
参见图11，首先，在步骤60中，利用下式基于内燃机载荷Q/N和内燃机转速N计算基本喷油时间TBTB＝(Q/N)·K在下一步骤61中，判断在这一处理循环要计算的喷油时间TAU是针对第一气缸组1a的还是针对第二气缸组1b的。如果TAU是用于第一气缸组1a的，亦即，用于第一气缸#1，则程序转到步骤62，在此计算第一气缸组1a的反馈修正系数FAFA。在随后的步骤63中，把FAFA存储为FAF。在下一步骤64中，判断在图10的程序中被设置或复位的NOx释放标志是否设置。如果设置了NOx释放标志，亦即，如果在第一气缸组1a中要进行稀混合气运行，则程序转到步骤65，在此把稀混空燃比(A/F)LL存储为目标空燃比(A/F)T。在这一实施例中，与内燃机运行条件无关地把稀混空燃比保持为18.5的常数，于是，在步骤65中使目标空燃比(A/F)T为18.5。接下来，程序至步骤72。
相比之下，如果NOx释放标志被复位，亦即，如果在第一气缸组1a中要进行浓混合气运行，则程序转到步骤66，在此把浓混空燃比(A/F)R存储为目标空燃比(A/F)T。在这一实施例中，与内燃机运行条件无关地把浓混空燃比保持为13.8的常数，于是，在步骤66中，使目标空燃比(A/F)T为13.8。接下来，程序至步骤72。
如果在步骤61中TAU是用于第二气缸组1b的，亦即，是用于第二、第三和第四气缸中任一气缸的，则程序转到步骤67，在此计算第二气缸组1b的反馈修正系数FAFB。在下一步骤68中，FAFB被存储为FAF。在此后的步骤69中，判断是否设置了NOx释放标志。如果设置了NOx释放标志，亦即，如果要在第二气缸组1b中进行浓混合气运行，则程序转到步骤70，在该步把浓混空燃比(A/F)RR存储为目标空燃比(A/F)T。在这一实施例中，把浓混空燃比(A/F)RR与内燃机运行条件无关地保持为13.8的常数，于是，在步骤70中使目标空燃比(A/F)T为13.8。接着，程序转到步骤72。
相反，如果在步骤69中NOx释放标志被复位，亦即，如果要在第二气缸组1b中进行稀混合气运行，则程序转到步骤71，在该步骤把稀混空燃比(A/F)L存储为目标空燃比(A/F)T。在这一实施例中，把稀混空燃比(A/F)L与内燃机运行条件无关地保持为18.5的常数，于是，在步骤71中使目标空燃比(A/F)T为18.5。接着，程序转到步骤72。
在步骤71中，喷油时间TAU利用下式计算TAU＝TB·((A/F)S/(A/F)T)·FAF各喷油器5在喷油时间TAU喷射燃料。
在现有技术中，公开了这样一种排气净化装置NOx-OR催化剂布置在排气道中；内燃机的所有气缸基本上都进行稀混合气运行，从中排出的NOx吸留于NOx-OR催化剂中；以及，内燃机短暂地进行浓混合气运行，从而释放并还原所吸留的NOx。然而，当NOx吸留能力由于吸留的NOx量S(NOx)大或者由于NOx-OR催化剂恶化而降低时，或者，当流入NOx-OR催化剂中的NOx量或浓度大量增加时，一些入流NOx从NOx-OR催化剂漏过。在此现有技术的装置中，漏过的NOx随后被排至周围空气。
相比之下，在这一实施例中，NH3由来自第一气缸组1a的NOx合成，并被供至NOx-OR催化剂11a下游的排气道中。因此，即使NOx从NOx-OR催化剂漏过，它也会被NH3还原。也就是说，避免了漏过的NOx被排至周围空气。
下面，说明图1所示内燃机中运行转换控制的另一实施例。
如上所述，在第一和第二气缸组1a和1b分别进行浓和稀混合气运行时所产生的过量NH3被吸附于NH3-AO催化剂14a。于是，随着第一和第二气缸组1a和1b进行浓和稀混合气运行时间变长，吸附的NH3量变大。然而，如果NH3-AO催化剂14a中的NH3饱和，NH3则从NH3-AO催化剂14a流出。NH3将在随后的NH3净化催化剂16中被净化，但最好是，从NH3-AO催化剂14a流出的NH3量尽可能少。如果没有NH3从NH3-AO催化剂14a流出，则无需提供NH3净化催化剂16。
因此，在这一实施例中，第一和第二气缸组1a和1b的运行转换控制根据在NH3-AO催化剂14a中吸附的NH3量来进行。也就是说，首先，确定在NH3-AO催化剂14a中吸附的NH3量S(NH3)，并且，当吸附的NH3量S(NH3)变得大于一预定的上限量UT(NH3)时，第一气缸组1a中的运行从浓混合气运行变为稀混合气运行，而第二气缸组1b中的运行从稀混合气运行变为浓混合气运行。当吸附的NH3量S(NH3)变得小于一预定的下限量LT(NH3)时，第一气缸组1a中的运行从稀混合气运行变为浓混合气运行，而第二气缸组1b中的运行从浓混合气运行变为稀混合气运行。
图12为示出在NH3-AO催化剂14a中吸附的NH3量S(NH3)以及第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比(A/F)T的时间图。在图12中，时间零点表示第一和第二气缸组1a和1b分别开始浓混合气运行和稀混合气运行时的时间。当第一气缸组1a在目标空燃比(A/F)T等于浓混空燃比(A/F)R的情况下进行浓混合气运行，而第二气缸组1b在目标空燃比(A/F)T等于稀混空燃比(A/F)L的情况下进行稀混合气运行时，吸附的NH3量S(NH3)增大，且在时刻c大于上限量UT(NH3)。当S(NH3)＞UT(NH3)时，第一气缸组1a的目标空燃比(A/F)T设定为稀混空燃比(A/F)LL，而第二气缸组1b的目标空燃比(A/F)T设定为浓混空燃比(A/F)RR。结果，吸附的NH3被解吸且吸附的NH3量S(NH3)变小。在时刻d，吸附的NH3量S(NH3)小于下限量LT(NH3)，并把第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比(A/F)T分别再次设定为浓混空燃比(A/F)R和稀混空燃比(A/F)L。
难于直接得到在NH3-AO催化剂14a中所吸附的NH3量S(NH3)。因此，在这一实施例中，基于在三元催化剂8a中合成的或者流入NH3-AO催化剂14a中的NH3量，并基于通过NOx-OR催化剂11a或流入NH3-AO催化剂14a的NH3量，来估算所吸附的NH3量S(NH3)。
可以在连通管13中位于三元催化剂8a与NH3-AO催化剂14a之间设一个传感器，用以探测流入NH3-AO催化剂14a的NH3量。然而，合成的NH3量能基于流入三元催化剂8a中的NOx量来估计，而流入三元催化剂8a中的NOx量能基于内燃机运行条件估计。也就是说，随着每单位时间流入三元催化剂8a的NOx量的增大，每单位时间合成的NH3量增大。而且，每单位时间合成的NH3量随着NH3合成效率ETA的增高而增大。
另一方面，每单位时间从第一气缸组1a排出的NOx量随着内燃机转速N的增高而变大，于是每单位时间流入三元催化剂8a的NOx量Qa(NOx)增大。此外，随着内燃机载荷Q/N增高，从第一气缸组1a排出的排气量变大且燃烧温度变高，于是，每单位时间流入三元催化剂8a的NOx量随着内燃机载荷Q/N的增高而增大。
图13A示出在浓混空燃比(A/F)R为常数的情况下，由试验获得的每单位时间从第一气缸组1a排出的NOx量Qa(NOx)、内燃机载荷Q/N和内燃机转速N之间的关系。在图13A中，曲线表示等NOx量。如图13A所示，排出的NOx量Qa(NOx)随着内燃机载荷Q/N增高而增大，并随着内燃机转速N的增高而增大。注意，排出的NOx量Qa(NOx)以图13B所示的图的形式预先存储在ROM22中。
NH3合成效率ETA随着流入三元催化剂8a中的排气的温度TTC而改变，该温度TTC代表三元催化剂8a的温度。亦即，如图14所示，在浓混空燃比(A/F)R为常数的情况下，当TTC低时，合成效率ETA随着排气温度TTC增高而增高，而当TTC高时，合成效率ETA随着排气温度TTC增高而降低。合成效率ETA预先以图14所示的形式存储在ROM22中。
需要指出的是，每单位时间从第一气缸组1a排出的NOx量Qa(NOx)随着第一气缸组1a的内燃机空燃比的改变而改变。因此，如果浓混空燃比(A/F)R例如随着内燃机运行条件的改变而变化，那么，由图13B所示的图获得的排出的NOx量Qa(NOx)必须基于实际的浓混空燃比(A/F)R进行修正。此外，合成效率ETA也随着流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比亦即如图2A所示的浓混空燃比(A/F)R而改变。因此，如果浓混空燃比(A/F)R例如随着内燃机运行条件而改变，也需要基于实际的浓混空燃比(A/F)R对由图14所示的图获得的合成效率ETA进行修正。或者，合成效率ETA必须利用表示合成效率ETA和浓混空燃比(A/F)R之间关系的图来获得。
利用内燃机载荷Q/N和内燃机转速N算得的Qa(NOx)与利用排气温度TTC算得的合成效率ETA的乘积表示每单位时间流入NH3-AO催化剂14a的NH3量F(NH3)。
应当注意的是，排气温度TTC根据内燃机运行条件如内燃机载荷Q/N和内燃机转速N来确定，于是，合成效率ETA也根据内燃机载荷Q/N和内燃机转速N来确定。因此，根据内燃机载荷Q/N和内燃机转速N来确定Qa(NOx)和ETA两者。所以，每单位时间在三元催化剂8a中合成的NH3量作为内燃机运行条件如内燃机载荷Q/N和内燃机转速N的函数预先以一图的形式进行存储，而入流NH3量F(NH3)可利用此图计算。
当第二气缸组1b进行稀混合气运行时每单位时间通过NOx-OR催化剂11a以及流入NH3-AO催化剂14a的NOx量F(NOx)利用图7B所示的图进行计算。
另外，每单位时间流入NOx-OR催化剂11a的NOx量Qb(NOx)利用图6B所示的图计算。此外，在NOx-OR催化剂11a中的吸留NOx量S(NOx)利用上述实施例中的方法计算。
如果KC代表用于还原NH3-AO催化剂14a中单位入流NOx量所需的NH3量，KC·F(NOx)则表示在NOx流入NH3-AO催化剂14a时通过NOx还原被F(NOx)每单位时间所消耗的NH3量。于是，每单位时间的过剩NH3量，亦即，每单位时间吸附于NH3-AO催化剂14a中的NH3量表示为F(NH3)-KC·F(NOx)。
因此，当第一和第二气缸组1a和1b进行浓和稀混合气运行时，在NH3-AO催化剂14a中的吸附NH3量S(NH3)利用下式计算S(NH3)＝S(NH3)+{F(NH3)-KC·F(NOx)}·DELTAaa式中DELTAaa表示探测F(NH3)和F(NOx)的时间间隔。于是，{F(NH3)-KC·F(NOx)}·DELTAaa表示从上一次探测F(NH3)和F(NOx)至本次探测期间吸附于NH3-AO催化剂14a中的NH3量。
KC是根据流入NH3-AO催化剂14a中的NOx的成分亦即NO和NO2相对总入流NOx的百分率而确定的一个系数，并称之为等效系数。等效系数KC在流入NH3-AO催化剂14a中的所有NOx均为NO2时由上述反应式(9)可知被设定为4/3，而在所有NOx均为NO时由上述反应式(10)可知被设定为1。NO和NO2的百分率根据流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比和排气温度TAC确定。于是，当流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比保持为常数时，系数KC根据排气温度TAC确定。图15示出此关系。如图15所示，等效系数KC在排气温度TAC低时随着TAC的升高而变大，而在TAC高时随着TAC升高而变小，并在TAC进一步升高时保持为常数1。等效系数KC预先以图15所示的图的形式存储于ROM22中。应当注意，F(NH3)/KC表示当NH3流入NH3-AO催化剂14a中时能被NH3量F(NH3)净化的NOx量。
另一方面，图16A示出当第一气缸组1a和第二气缸组1b分别进行稀和浓混合气运行时通过实验获得的每单位时间从NH3-AO催化剂解吸的NH3量D(NH3)。在图16A中，曲线表示等解吸的NH3量。如图16A中所示，解吸的NH3量D(NH3)随着吸附的NH3量S(NH3)的增大而增大。而且，D(NH3)随着温度TAC的增高而增大。所解吸的NH3量D(NH3)预先以图16B中所示的图的形式储存在ROM22中。
因此，在第一和第二气缸组1a和1b分别进行稀和浓混合气运行时，所吸附的NH3量S(NH3)利用下式进行计算S(NH3)＝S(NH3)-D(NH3)·DELTAad式中DELTAad表示探测D(NH3)的时间间隔，于是，D(NH3)·DELTAad表示从D(NH3)的上一次探测至本次探测期间从NH3-AO催化剂14a所解吸的NH3量。
为获得流入三元催化剂8a的排气的温度TTC以及流入NH3-AO催化剂14a的排气的温度TAC，可直接在三元催化剂8a的上游和NH3-AO催化剂14a的上游的排气道中分别布设温度传感器。然而，排气温度可基于内燃机运行条件，亦即内燃机载荷Q/N和内燃机转速N加以估算。于是，在这一实施例中，TTC和TAC预先以图17和18中所示的图的形式储存在ROM22中。ETA和D(NH3)利用从图17和18中所示的图获得的TTC和TAC进行计算。
图19和20示出用于执行上述第二实施例的程序。该程序在所有预定的时刻均利用中断来执行。
参见图19，首先，在步骤80中，利用图18所示的图计算排气温度TAC。在下一步骤81中，计算吸留的NOx量S(NOx)。在后一步骤82中，判断是否设置了NH3吸附标志。当第一和第二气缸组1a和1b中分别进行稀和浓混合气运行结果从NH3-AO催化剂14a中解吸NH3时设置NH3解吸标志，而当第一和第二气缸组1a和1b中分别进行浓和稀混合气运行时把解吸标志复位。如果NH3解吸标志复位，则程序转到步骤83。
步骤83至86用于计算入流NH3量F(NH3)。在步骤83中，利用图13B所示的图计算排出的NOx量Qa(NOx)。在下一步骤84中，利用图17A所示的图计算排气温度TTC。在后一步骤85中，利用图14所示的图计算NH3合成效率ETA。在接下来的步骤86中，利用下式计算入流NH3量F(NH3)F(NH3)＝Qa(NOx)·ETA随后的步骤87和88用于计算入流NOx量F(NOx)。在步骤87中，利用图6B所示的图计算排出的NOx量Qb(NOx)。在下一步骤88中，利用图15所示的图计算等效系数KC。
在后一步骤90中，利用下式计算吸附的NH3量S(NH3)S(NH3)＝S(NH3)+{F(NH3)-KC·F(NOx)}·DELTAaa式中DELTAaa表示上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在下一步骤91中，判断吸附的NH3量S(NH3)是否大于上限量UT(NH3)。如果S(NH3)≤UT(NH3)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NH3)≤UT(NH3)，则判定为NH3-AO催化剂14a的NH3吸附能力仍大，于是，第一和第二气缸组1a和1b连续进行浓和稀混合气运行。
如果在步骤91中S(NH3)＞UT(NH3)，则程序转到步骤92，在此步骤设置NH3解吸标志，随后处理循环结束。也就是说，如果S(NH3)＞UT(NH3)，则判定为NH3-AO催化剂14a的NH3吸附能力变小。于是，第一气缸组1a停止浓混合气运行并开始稀混合气运行，而第二气缸组1b则停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。
当设置NH3解吸标志时，程序则从步骤82转到步骤93，在此步骤中利用图16B所示的图计算解吸的NH3量D(NH3)。在后一步骤94中，利用下式计算吸附的NH3量S(NH3)S(NH3)＝S(NH3)-D(NH3)·DELTAad式中DELTAad为从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在后一步骤50中，判断吸附的NH3量S(NH3)是否小于下限量LT(NH3)。如果S(NH3)≥LT(NH3)，则本处理循环结束。也就是说，如果S(NH3)≥LT(NH3)，则判定为NH3吸附能力仍小，于是第一和第二气缸组1a和1b连续进行稀和浓混合气运行。
如果S(NH3)＜LT(NH3)，则程序转到步骤96，在此NH3解吸标志复位且处理循环结束。也就是说，如果S(NH3)＜LT(NH3)，则判定为NH3吸附能力大。于是，第一气缸组1a停止稀混合气运行并开始浓混合气运行，而第二气缸组1b则停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。
图20示出对应于图19中步骤81的部分。
参见图20，首先，在步骤100中，判断在图19所示程序中被设置或复位的NH3解吸标志是否设置。如果NH3解吸标志被复位，亦即，如果第二气缸组1b进行稀混合气运行，则程序转到步骤101，在此利用图6B所示的图计算Qb(NOx)。在此后的步骤102中，利用下式计算在NOx-OR催化剂11a中的吸留NOx量S(NOx)S(NOx)＝S(NOx)+{Qb(NOx)-F(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。随后处理循环结束。
相反，如果NH3解吸标志被设置，亦即，如果第二气缸组1b进行稀混合气运行，则程序从步骤100转到步骤103，在此步骤利用图9所示的图计算排气温度TNC。在后一步骤104中，利用图8B所示的图计算释放的NOx量D(NOx)。在接下来的步骤105中，利用下式计算吸留的NOx量S(NOx)S(NOx)＝S(NOx)-D(NOx)·DELTAnd式中DELTAnd表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔应当注意的是，按另外的方案，可以既求得在NOx-OR催化剂11a中的吸留的NOx量S(NOx)又求得在NH3-OR催化剂14a中吸附的NH3量S(NH3)，并且，可以在S(NOx)和S(NH3)中至少有一个变得比相应的上限大，或者比相应的下限小时，执行气缸组1a和1b的运行转换控制。
以上所述实施例中的吸留性物质11具有NOx吸留和释放功能。然而，吸留性物质11的NOx释放功能可以省略。在此情形下，上述吸留性物质11在吸留的NOx量变大时可以用一种新的物质来代替，由此把流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量连续地保持为少的状态。
下面，说明图1所示内燃机中的排气净化方法的另一实施例。
在上述实施例中，不仅在第一气缸组1a和第二气缸组1b分别进行浓和稀混空燃比时，而且在第一气缸组1a和第二气缸组1b分别进行稀和浓混空燃比时，把第一气缸组1a的浓混空燃比(A/F)R和稀混空燃比(A/F)LL以及第二气缸组1b的稀混空燃比(A/F)L和浓混空燃比(A/F)RR设定成，使流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比为稀混空燃比。也就是说，在上述实施例中，浓混空燃比(A/F)R和(A/F)RR均被设定成约为13.8，而稀混空燃比(A/F)L和(A/F)LL均被设定成约为18.5。
如上所述，紧接着流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比由稀变为浓混空燃比之后，由于缺乏还原剂，NOx可能未被净化即从NOx-OR催化剂11a流出。然而，如果流出的NOx量大，如此大量流出的NOx不会在后面的NH3-AO催化剂1a上被充分净化。于是，流出的NOx量最好是尽可能少。
因此，在这一实施例中，当要使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，使排气空燃比小于亦即浓于上述实施例中的排气空燃比，以减少流出的NOx量。也就是说，例如，把第二气缸组1b进行浓混合气运行的浓混空燃比(A/F)RR设定成约为12.5。此较小的亦即较浓的液混空燃比(A/F)RR增大了流入NH3-AO催化剂14a中的还原剂的量，由此减少了流出的NOx量。
如上所述，入流NOx在NOx-OR催化剂11a中转化为NH3。NH3在NOx-OR催化剂11a上把NOx还原，因此，最好是使得在NOx-OR催化剂11a中合成的NH3量较大，从而降低流出的NOx量。于是，还可选择的方案是，当第二气缸组1b必须进行浓混合气运行时，第二气缸组1b中的一些气缸以浓混空燃比12.5进行浓混合气运行，而其余气缸可以约为13.8的浓混空燃比进行浓混合气运行。这样同样产生抑制燃油消耗率的恶化的结果。
在上述实施例中，当第二气缸组1b进行浓混合气运行时，第一气缸组1a进行稀混合气运行。然而，如果当第二气缸组1b开始浓混合气运行时在NH3-AO催化剂14a中吸附的NH3量少，流出的NOx不会在NH3-AO催化剂14a上被充分净化。于是，在这一实施例中，即便在第二气缸组1b进行浓混合气运行时，第一气缸组1a也进行浓混合气运行，以连续地在三元催化剂8a中合成NH3，由此连续地向NH3-AO催化剂114a提供NH3。结果，NOx在NH3-AO催化剂14a上被充分地净化，而与是NOx-OR催化剂11a把NOx吸留于其中时还是催化剂11a从中释放NOx时无关。应当注意的是，在这一实施例中，把第一气缸组1a的浓混空燃比(A/F)R保持成约为13.8，与第二气缸组1b是进行稀混合气运行还是进行浓混合气运行无关。
这样，如果使第二气缸组1b的浓混空燃比(A/F)RR较小亦即较浓，且第一气缸组1a连续地进行浓混合气运行，则使流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比为浓混空燃比，并且，这样有碍NOx和NH3的良好净化。于是，当第二气缸组1b必须进行浓混合气运行时，利用二次空气供给装置18把二次空气供给NH3-AO催化剂14a，由此将流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。需要注意的是，当第二气缸组1b进行稀混合气运行时，流入NH3-AO催化剂14a的排气混合气的排气空燃比即便没有二次空气也保持为稀混空燃比。
在这一实施例中，在第一和第二气缸组1a和1b分别进行浓和稀混合气运行时求得在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)，而当吸留的NOx量S(NOx)大于上限量UT(NOx)，第二气缸组1b中的运行变为浓混合气运行，而第一气缸组1a中的运行保持为浓混合气运行。当从第二气缸组1b开始浓混合气运行而经历一段浓混合气运行时间后，第二气缸组1b中的运行恢复为稀混合气运行。上述浓混合气运行时间为例如使吸留的NOx量S(NOx)等于零所需要的时间，并作为内燃机运行条件如内燃机载荷Q/N和内燃机转速N的函数而预先确定。另外，上述浓混合气运行时间可以设定为使吸留的NOx量S(NOx)等于上述下限量LT(NOx)所需要的时间。或者，可把上述浓混合气运行时间设定为内燃机运行和排气温度TNC的函数。
图21为一时间图，示出在NOx-OR催化剂11a中实际吸留的NOx量、计数值COUNT、第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比(A/F)T、二次空气供给装置18的运行以及流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比。在图21中，时间零点表示第二气缸组1b开始浓混合气运行的时刻a。正好在时刻a之后，第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比(A/F)T分别为浓混空燃比(A/F)R和稀混空燃比(A/F)L，而且，装置18的二次空气供给停止(关)。
在时刻a1，吸留的NOx量大于上限量UT(NOx)，且第二气缸组1b的目标空燃比(A/F)T设定成浓混空燃比(A/F)RR，而第一气缸组1a的目标空燃比(A/F)T保持为浓混空燃比(A/F)R。同时，供给二次空气(开)。结果，吸留的NOx量释放且吸留的NOx量变少。这时，流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比，且排气在催化剂14上被充分净化。此外，在时刻a1时，把计数值COUNT设定成浓混合气时间值CR。计数值COUNT表示其中第二气缸组1b进行浓混合气运行的一段时间，浓混合气时间值CR相应于上述浓混合气时间。浓混合气时间值CR预先通过实验获得，并作为内燃机载荷Q/N和内燃机转速N的函数，以图22所示的图的形式存储于ROM22中。
计数值COUNT自浓混合气时间值CR以1递减。当计数值COUNT在时刻b1变为零时，实际吸留的NOx量基本上为零。这时，把第二气缸组1b的目标空燃比(A/F)T再次设定为稀混空燃比(A/F)L。此外，在这一时刻，停止二次空气的供给。
如图21所示，当第二气缸组1b进行浓混合气运行时流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比小于第二气缸组1b进行稀混合气运行时的排气空燃比，亦即更接近理论空燃比。为了保证在NH3-AO催化剂14a上排气的良好净化，仅使入流排气的排气空燃比为稀混空燃比即可，不必使排气空燃比保持为常数。相反，如果使排气空燃比保持为常数，则需要大量的二次空气。如此大量的二次空气使NH3-AO催化剂14a的温度降低，由此有碍良好的净化。于是，在这一实施例中，使二次空气量为将流入NH3-AO催化剂14a中的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比所需的最小量。需要指出的是，此最小量利用实验预先确定，并存储于ROM22中。
图23示出用于按此实施例在第二气缸组1b中进行运行转换控制的程序。该程序在各个预定的时间利用中断来执行。
参见图23，首先，在步骤400中，判断是否设置了NOx释放标志。NOx释放标志当要在第二气缸组1b中进行浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11a释放NOx时设置，而要在第二气缸组1b进行稀混合气运行时复位。如果NOx释放标志复位，则程序转到步骤401，在该步骤中，利用图6B所示的图计算Qb(NOx)。在下一步骤402中，利用图7B所示的图计算F(NOx)。在后一步骤403中，利用下式计算在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)S(NOx)＝S(NOx)+{Qb(NOx)-F(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在随后的步骤404中，判断吸留的NOx量S(NOx)是否大于上限量UT(NOx)。如果S(NOx)≤UT(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)≤UT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍大，于是，第二气缸组1b连续进行稀混合气运行。
如果在步骤404中S(NOx)＞UT(NOx)，则程序转到步骤405，在此设置NOx释放标志，随后处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)＞UT(NOx)，则判定为NOx吸留能力变小。于是，第二气缸组1b停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。在后一步骤406中，开始供应二次空气。在下一步骤407中，吸留的NOx量S(NOx)置零。随后，处理循环结束。
然而，如果设置了NOx释放标志，则程序从步骤400转到步骤408，在该步骤中，设置计算标志。计算标志在计算浓混合气时间值时设置，而在计数值COUNT为零时复位。当程序在NOx释放标志设置后第一次执行到步骤408时，计算标志复位，于是程序转到步骤409，在该步骤中，利用图22所示的图计算浓混合气时间值CR。在后一步骤410中，把浓混合气时间值CR存储为COUNT。在下一步骤411中，设置计算标志。随后，处理循环结束。
当计算标志设置时，程序从步骤408转到步骤412，在该步骤计数值COUNT以1递减。在下一步骤413中，判断计数值COUNT是否为零。如果计数值COUNT大于零，则处理循环结束。也就是说，如果COUNT＞0，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力尚小，于是，第二气缸组1b的浓混合气运行以及二次空气的供给继续。
如果在步骤413中COUNT＝0，则程序转到步骤414，在此NOx释放标志复位。也就是说，如果COUNT＝0，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力变得足够大，于是，第二气缸组1b停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。在接下来的步骤415中，停止供给二次空气。在后一步骤416中，把计算标志复位，随后处理循环结束。
下面，说明图1所示内燃机的排气净化方法的又一个实施例。
在上述实施例中，吸留性物质11布置在位于第二气缸组1b和排气净化催化剂14之间的排气道中，由此防止流入排气净化催化剂14的NOx量超过能被入流NH3所还原的NOx量。另一方面，流入排气净化催化剂14中的NOx量比从第二气缸组1b排出的NOx量少。于是，在这一实施例中，从第二气缸组1b排出的NOx量降低，由此避免流入排气净化催化剂14的NOx量超出能被入流NH3所还原的NOx量。
如上所述，从第二气缸组1b排出的NOx量随着内燃机空燃比的改变而变化。于是，在这一实施例中，控制第二气缸组进行稀混合气运行的稀混空燃比(A/F)L，从而防止流入排气净化催化剂14的NOx量超出能被入流NH3所还原的NOx量。
图24所示的实验结果为在内燃机运行条件为常数的情况下，每单位时间从第二气缸组1b排出的NOx量与相应的内燃机空燃比的关系。在图24所示的例子中，排出的NOx量在内燃机空燃比约为17.5时达到最大值，并随着内燃机空燃比相对17.5变浓或变稀而变小。此外，由图24可见，在内燃机空燃比等于18.5时的排出NOx量与内燃机空燃比为(A/F)N时的量基本上相等。于是，当使内燃机空燃比为18.5时，如果使内燃机空燃比大于18.5，或者将其设定为小于(A/F)N或理论空燃比的稀混空燃比，则可降低从第二气缸组1b排出的NOx量。需要指出的是，(A/F)N在图24所示的例子中约为16.5。
因此，在这一实施例中，如果在第二气缸组1b以18.5的稀混空燃比(A/F)L进行稀混合气运行时流入排气净化催化剂14的NOx量超出能被入流NH3所还原的NOx量，则使稀混空燃比(A/F)L大于18.5，亦即变稀，例如为25.0，从而防止流入排气净化催化剂14的NOx量超出能被入流NH3所还原的NOx量。或者，可把稀混空燃比(A/F)L变为大于亦即稀于理论空燃比(A/F)S且小于亦即浓于(A/F)N的一个空燃比，或者变为理论空燃比(A/F)S，从而保证内燃机有大的输出扭矩。
下面参照图25对此实施例进行详细说明。图25所示的程序在各预定的时间通过中断执行。
参见图25，首先，判断是否设置了浓混合气标志。浓混合气标志在第二气缸组1b必须进行浓混合气运行时设置，而在第二气缸组1b必须进行稀混合气运行时复位。图10所示程序中的NOx释放标志，或者图19所示程序中的NH3解吸标志可以用作浓混合气标志。如果设置了浓混合气标志，亦即，如果第二气缸组1b必须进行浓混合气运行，则程序跳到步骤116。
如果浓混合气标志复位，亦即，如果第二气缸组1b必须进行稀混合气运行，则程序转到步骤111，在该步骤计算流入NH3-AO催化剂14a的入流NH3量F(NH3)。在这一步骤111中，例如进行图19所示的程序中步骤83至86。在下一步骤112中，计算流入NH3-AO催化剂14a的入流NOx量F(NOx)。在步骤112中，例如进行图19所示程序的步骤87至88。在下一步骤113中，计算等效系数KC。在这一步骤113中，例如进行图19所示程序中的步骤80至89。
在接下来的步骤114中，判断F(NH3)是否大于F(NOx)·KC。如果F(NH3)＜F(NOx)·KC，亦即，如果入流NOx量超出能被入流NH3所还原的NOx量，则程序转到步骤115，在该步骤中，把第二气缸组1b的稀混空燃比(A/F)L变为25.0。相反，如果F(NH3)≥F(NOx)·KC，亦即，如果入流NOx量等于或小于能被入流NH3所还原的NOx量，则程序从步骤114转到步骤116，在此步骤中，把第二气缸组1b的稀混空燃比保持为18.5。随后，处理循环结束。
在步骤115中，使稀混空燃比(A/F)L等于25.0，它大于18.5。或者，预先求得根据内燃机运行条件而变化的(A/F)N，并可把稀混空燃比(A/F)L变为大于(A/F)S小于(A/F)N的一个空燃比，或者变为理论空燃比(A/F)S。
如果如上所述流入NH3-AO催化剂14a中的NOx量由于从第二气缸组1b排出的NOx量的降低而减少，则可延长第二气缸组1b必须进行稀混合气运行的时间，于是，进一步降低燃油消耗率。进而，降低第二气缸组1b中运行转换的频率，于是，减小了内燃机1输出扭矩的波动。此外，可减小吸留性物质11的体积，或者省去吸留性物质11。当省去吸留性物质11如NOx-OR催化剂11a时，则第二气缸组1b不需要进行浓混合气运行，于是，进一步降低燃油消耗率。
下面，说明用于减少从第二气缸组1b排出的NOx量的另一实施例。
为减少从第二气缸组1b排出的NOx量，在这一实施例中，第二气缸组1b的各气缸中至少有一个气缸的运行短暂地停止。也就是说，第二气缸组1b中运行的气缸数减少，从而降低流入NH3-AO催化剂14a的NOx量。
下面参照图26对此实施例进行详细说明。图26所示的程序在各预定的时间利用中断来执行。此外，在图26中，步骤120至124分别对应于步骤110至114，因此，对其说明省略。
参见图26，如果在步骤124中F(NH3)＜KC·F(NOx)，亦即，如果入流NOx量大于能被入流NH3所还原的NOx量，则程序转到步骤125，在该步骤中，把第二气缸组1b中要进行运行的气缸数减少，例如减1。也就是说，要停止工作的气缸数减1。随后，处理循环结束。如果在步骤124中F(NH3)≥KC·F(NOx)，亦即，如果入流NOx量小于能被入流NH3所还原的NOx量，则程序转到步骤126，在此步骤中，把第二气缸组1b中要进行运行的气缸数加1。也就是说，停止工作的气缸数加1。随后，处理循环结束。
在这一实施例中，要停止工作的气缸的进气门或排气门在气缸停止工作期间最好关闭，以防止进气流入排气歧管10。如果不有助于燃烧的空气流入排气歧管10，则流入NH3-AO催化剂14a的排气的排气空燃比将会偏离第二气缸组1b的内燃机空燃比。此外，要停止工作的气缸最好不要固定不变，而是周期性变化的。
在结合图25和26所说明的实施例中，获得流入NH3-AO催化剂14a的NH3量F(NH3)，然后，根据F(NH3)控制第二气缸组1b的稀混空燃比(A/F)L或运行气缸数。按另外的方案，可以预先利用实验获得对于相应的F(NH3)来说合适的稀混空燃比或运行气缸数，并且，可以使稀混空燃比或运行气缸数等于上述合适的稀混空燃比或运行气缸数。
图27示出按本发明排气净化装置的另一实施例。在图27中，与上述实施例相同的组成部分用相同的附图标记表示。该内燃机设有与图1所示相同的进气道、喷油器、空燃比传感器和电子控制装置，但在图27中没有示出。
参见图27，内燃机1具有八个气缸。第一、第三、第五和第七气缸#1、#3、#5和#7在曲轴(未示出)的一侧排成一排，而第二、第四、第六和第八气缸#2、#4、#6和#8在曲轴的另一侧排成一排。构成第一气缸组1a的第一气缸#1经排气管7连至其中容纳三元催化剂8a的催化转化器。在构成第二气缸组1b的第二至第八气缸#2至#8中，构成第一气缸子组1ba的第三、第五和第七气缸#3、#5和#7经排气歧管180a连至其中容纳三元催化剂181a的催化转化器182a。此外，构成第二气缸子组1bb的第二、第四、第六和第八气缸#2、#4、#6和#8经排气歧管180b连至其中容纳三元催化剂181b的催化转化器182b。转化器182a和182b经连通管186连至其中容纳NOx-OR催化剂11a的催化转化器12。也就是说，在这一实施例中，三元催化剂布置在第二气缸组1b与NOx-OR催化剂11a之间。需要指出的是，按另一种方案，第一和第二气缸子组可分别由至少一个气缸构成。
此外，在这一内燃机中，第一气缸组1a连续地进行浓混合气运行，而第二气缸组1b基本上进行稀混合气运行并短暂地进行浓混合气运行。当第二气缸组1b进行稀混合气运行并使流入三元催化剂181a和181b的排气的排气空燃比为稀混空燃比时，大多数入流NO在三元催化剂181a和181b上被氧化成NO2。于是，流入NOx-OR催化剂11a中的大部分NOx呈NO2的形式。
如上所述，当NOx吸留于NOx-OR催化剂11a中时，首先，NO2转化为NO3并随后被吸留。于是，入流NO首先在NOx-OR催化剂11a上被氧化成NO2，然后被吸留。在这一实施例中，大多数入流NOx如上所述呈NO2形式。于是，不必要氧化NO，因此，入流NOx迅速吸留于NOx-OR催化剂11a中。结果，NOx-OR催化剂11a的体积相对于例如图1所示的实施例可以减小。此外，即使催化剂11a的NO氧化能力降低，也保持排气的良好净化。
另一方面，当第二气缸组1b进行浓混合气运行并使流入三元催化剂181a和181b的排气空燃比为浓混空燃比时，由一部分三元催化剂181a和181b中的入流NOx合成NH3。NH3随后流入NOx-OR催化剂11a。
如上所述，当使得入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时吸留的NOx从NOx-OR催化剂11a释放。一部分释放的NOx被入流HC和CO还原。然而，入流排气中包含还原能力高的NH3，于是，所释放的NOx能迅速被NH3还原。这使得第二气缸组1b必须进行浓混合气运行的时间短于图1所示的实施例，于是，燃油消耗率得以进一步降低。此外，排气净化催化剂14的体积减小。
下面，参照图28说明在图27所示内燃机的暖机运行过程中的排气净化方法。图28所示的程序在各个预定的时间通过中断来执行。
参见图28，首先，在步骤190中，判断暖机运行是否处于进行中。此判断根据冷却水、内燃机机油、NOx-OR催化剂11a、NH3-AO催化剂14a、流入催化剂中的排气或者进气的温度来进行。如果判断为暖机运行处于进行中，则程序转到步骤191，在该步骤中，使所有气缸的目标空燃比等于理论空燃比(A/F)S。亦即，所有气缸都进行理论配比运行。
在暖机运行过程中，催化剂的温度可低于其活化温度，于是，可能出现这样的情形即使第一气缸组1a和第二气缸组1b分别进行浓和稀混合气运行，排气也不会被充分净化。
三元催化剂8a、181a和181b邻近相应的气缸布置，于是，这些催化剂的温度能够迅速升高到其活化温度。此外，如图2所示，如果使入流排气的排气空燃比为理论空燃比，则三元催化剂同时且充分地净化入流排气中的NOx、HC和CO。因此，在这一实施例中，在暖机运行过程中，所有气缸均进行理论配比运行，使流入三元催化剂8a、181a和181b中的排气的排气空燃比为理论空燃比，由此保证排气的良好净化。
此外，当所有气缸均进行理论配比运行以便在三元催化剂8a、181a和181b上净化排气时，布置在三元催化剂下游的NOx-OR催化剂11a和NH3-AO催化剂14a的温度迅速升温至其活化温度。
在步骤190中，如果判断为暖机运行不处于进行过程中，亦即，如果暖机运行结束，则程序转到步骤192，在此执行上述如图10或19所示的程序进行的运行转换控制。
通常，三元催化剂具有良好的热耐用性。于是，避免位于三元催化剂下游的催化剂的温度过度升温。也就是说，在如图27所示的实施例中，避免NOx-OR催化剂11a、NH3-AO催化剂14a和NH3净化催化剂16的温度过度升高。这提高了这些催化剂的耐用性。此排气净化装置的其他结构以及其运行与结合图1至11所说明的实施例中的相同，于是，其说明省略。
图29示出按本发明排气净化装置的再一实施例。在图29中，与上述实施例相同的组成部分用相同的附图标记表示。该内燃机设有与图1所示相同的进气道、喷油器、空燃比传感器和电子控制装置，但在图29中没有示出。
参见图29，吸留性物质11包括一对NOx-OR催化剂11a和11b。其中容纳相应的NOx-OR催化剂11a和11b的催化转化器12a和12b的入口分别连至其中容纳三元催化剂181a和181b的催化转化器182a和182b。催化转化器12a和12b的出口经连通管186连至其中容纳NH3-AO催化剂14a的催化转化器15。因此，第二气缸组1b的第一子组1ba的排气经三元催化剂181a和NOx-OR催化剂11a，第二气缸组1b的第二子组1bb的排气经三元催化剂181b和NOx-OR催化剂11b，流入NH3-AO催化剂14a。
第一组1a以约为13.8的浓混空燃比(A/F)R连续地进行浓混合气运行。
第二组1b的第一子组1ba基本上以约为18.5的稀混空燃比(A/F)L进行稀混合气运行。当吸留于NOx-OR催化剂11a中的NOx量Sa(NOx)大于预定的上限量UTa(NOx)时，第一子组1ba以约为13.8的浓混空燃比(A/F)RR进行浓混合气运行，以便从NOx-OR催化剂11a中释放吸留的NOx。当自从第一子组1ba开始浓混合气运行经过一预定的时间后第一子组1ba恢复稀混合气运行。
第二子组1bb基本上以约为18.5的稀混空燃比(A/F)L进行稀混合气运行。当吸留于NOx-OR催化剂11b中的NOx量Sb(NOx)大于预定的上限量UTb(NOx)时，第二子组1bb以约为13.8的浓混空燃比(A/F)RR进行浓混合气运行，以便从NOx-OR催化剂11b中释放吸留的NOx。当自从第二子组1bb开始浓混合气运行经过一预定的时间后第二子组1bb恢复稀混合气运行。这是用于控制图29所示内燃机运行转换的基本方法。
如上所述，当二次空气供至排气道时，催化剂温度会降低从而使排气的净化恶化。此外，如果二次空气供给装置18是不必要的，则使排气净化装置的结构简化。然而，如果第一和第二子组1ba和1bb在没有二次空气供给装置18的情况下同时进行浓混合气运行，则使流入NH3-AO催化剂14a中的排气混合气的排气空燃比为浓混空燃比，而这不是所希望的。因此，在这一实施例中，当上述子组之一进行浓混合气运行时，另一个则被禁止进行浓混合气运行，且连续地进行稀混合气运行。换言之，避免第一和第二子组1ba和1bb的浓混合气运行重叠。只要子组1ba和1bb之一进行稀混合气运行，则即使另一个进行进行浓混合气运行，流入NH3-AO催化剂14a中的排气混合气也保持为稀混空燃比。因此，保证了排气在NH3-AO催化剂14a上的良好净化。
图30示出用于按此实施例在第一子组1ba中进行运行转换控制的程序。该程序在各个预定的时间利用中断来执行。
参见图30，首先，在步骤400中，判断是否设置了第一NOx释放标志。第一NOx释放标志当第一子组1ba必须进行浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11a中释放NOx时设置，而在第一子组1ba必须进行稀混合气运行时复位。如果第一NOx释放标志复位，则程序转到步骤421，在该步骤中，利用图31所示的图计算每单位时间从第一子组1ba排出的NOx量Qba(NOx)。在下一步骤422中，利用图32所示的图计算每单位时间通过NOx-OR催化剂11a的NOx量Fa(NOx)。在后一步骤423中，利用下式计算在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量Sa(NOx)Sa(NOx)＝Sa(NOx)+{Qba(NOx)-Fa(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在随后的步骤424中，判断是否设置了第二NOx释放标志。第二NOx释放标志当第二子组1bb必须进行浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11b中释放NOx时设置，而在第二子组1bb必须进行稀混合气运行时复位。如果第二NOx释放标志被设置，亦即，如果第二子组必须进行浓混合气运行，则处理循环结束。也就是说，第一子组1ba连续地进行稀混合气运行。
如果在步骤424中第二NOx释放标志复位，则程序转到步骤425，在该步骤中，判断吸留的NOx量Sa(NOx)是否大于上限量UTa(NOx)。如果Sa(NOx)≤UTa(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果Sa(NOx)≤UTa(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍大，于是，第一子组1ba连续进行稀混合气运行。
如果在步骤425中Sa(NOx)＞UTa(NOx)，则程序转到步骤426，在此设置第一NOx释放标志，随后处理循环结束。也就是说，如果Sa(NOx)＞UTa(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力变小。于是，第一子组1ba停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。在后一步骤427中，吸留的NOx量Sa(NOx)置零。随后，处理循环结束。
然而，如果设置了第一NOx释放标志，则程序从步骤420转到步骤428，在该步骤中，设置第一计算标志。第一计算标志在计算一次第一子组1ba的浓混合气时间值CRa时设置，而在计数值COUNTa为零时复位，该计数值COUNTa表示其间第一子组1ba进行浓混合气运行的一段时间。当程序在第一NOx释放标志设置后第一次执行到步骤428时，第一计算标志复位，于是程序转到步骤429，在该步骤中，利用图33所示的图计算浓混合气时间值CRa。在后一步骤430中，把浓混合气时间值CRa存储为COUNTa。在下一步骤431中，设置第一计算标志。随后，处理循环结束。
当第一计算标志设置时，程序从步骤428转到步骤432，在该步骤计数值COUNTa以1递减。在下一步骤433中，判断计数值COUNTa是否为零。如果计数值COUNTa大于零，则处理循环结束。也就是说，如果COUNTa＞0，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力尚小，于是，第一子组1ba的浓混合气运行继续。
如果在步骤433中COUNTa＝0，则程序转到步骤434，在此第一NOx释放标志复位。也就是说，如果COUNTa＝0，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力变得足够大，于是，第一子组1ba停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。在接下来的步骤435中，第一计算标志复位，随后处理循环结束。
图34示出用于按此实施例在第二子组1bb中进行运行转换控制的程序。该程序在各个预定的时间利用中断来执行。
参见图34，首先，在步骤440中，判断是否设置了第二NOx释放标志。第二NOx释放标志当第二子组1bb必须进行浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11b中释放NOx时设置，而在第二子组1bb必须进行稀混合气运行时复位。如果第二NOx释放标志复位，则程序转到步骤441，在该步骤中，利用图35所示的图计算每单位时间从第二子组1bb排出的NOx量Qbb(NOx)。在下一步骤442中，利用图36所示的图计算每单位时间通过NOx-OR催化剂11b的NOx量Fb(NOx)。在后一步骤443中，利用下式计算在NOx-OR催化剂11b中吸留的NOx量Sb(NOx)Sb(NOx)＝Sb(NOx)+{Qbb(NOx)-Fb(NOx)}·DELTAna式中DELTAna表示从上一处理循环至本处理循环的时间间隔。在随后的步骤444中，判断是否设置了在图31所示的程序中受控制的第一NOx释放标志。如果第一NOx释放标志被设置，亦即，如果第一子组1ba必须进行浓混合气运行，则处理循环结束。也就是说，第二子组1bb连续地进行稀混合气运行。
如果在步骤444中第一NOx释放标志复位，则程序转到步骤445，在该步骤中，判断吸留的NOx量Sb(NOx)是否大于上限量UTb(NOx)。如果Sb(NOx)≤UTb(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果Sb(NOx)≤UTb(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11b的NOx吸留能力仍大，于是，第二子组1bb连续进行稀混合气运行。
如果在步骤445中Sb(NOx)＞UTb(NOx)，则程序转到步骤446，在此设置第二NOx释放标志，随后处理循环结束。也就是说，如果Sb(NOx)＞UTb(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11b的NOx吸留能力变小。于是，第二子组1bb停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。在后一步骤447中，吸留的NOx量Sb(NOx)置零。随后，处理循环结束。
然而，如果设置了第二NOx释放标志，则程序从步骤440转到步骤448，在该步骤中，设置第二计算标志。第二计算标志在计算一次第二子组1bb的浓混合气时间值CRb时设置，而在计数值COUNTb为零时复位。该计数值COUNTb表示其间第二子组1bb进行浓混合气运行的一段时间。当程序在第二NOx释放标志设置后第一次执行到步骤448时，第二计算标志复位，于是程序转到步骤449，在该步骤中，利用图37所示的图计算浓混合气时间值CRb。在后一步骤450中，把浓混合气时间值CRb存储为COUNTb。在下一步骤451中，设置第二计算标志。随后，处理循环结束。
当第二计算标志设置时，程序从步骤448转到步骤452，在该步骤计数值COUNTb以1递减。在下一步骤453中，判断计数值COUNTb是否为零。如果计数值COUNTb大于零，则处理循环结束。也就是说，如果COUNTb＞0，则判定为NOx-OR催化剂11b的NOx吸留能力尚小，于是，第二子组1bb的浓混合气运行继续。
如果在步骤453中COUNTb＝0，则程序转到步骤454，在此第二NOx释放标志复位。也就是说，如果COUNTb＝0，则判定为NOx-OR催化剂11b的NOx吸留能力变得足够大，于是，第二子组1bb停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。在接下来的步骤455中，第二计算标志复位，随后处理循环结束。
应当指出的是，Qba(NOx)、Qbb(NOx)、Fa(NOx)、Fb(NOx)、CRa和CRb预先分别以图31、32、33、35、36和37所示的图的形式存储于ROM22中。此排气净化装置的其他结构以及其运行与结合图27所说明的实施例中的相同，于是，其说明省略。
下面，说明用于排气净化催化剂14的另一实施例。
此实施例中的排气净化催化剂利用采用一个蜂窝式、由堇青石制成的基体和一层氧化铝层，用作催化剂的载体的氧化铝层涂敷在蜂窝式基体的蜂窝表面上。在此载体上，具有作为催化剂的选自属于元素周期表中第四周期或第八族的元素的至少一种物质如铜Cu、铬Cr、钒V、钛Ti、铁Fe、镍Ni、钴Co、铂Pt、钯Pd、铑Rh和铱Ir。
如果把如上述方式所形成的排气净化催化剂称之为NH3·NOx净化催化剂，则NH3·NOx净化催化剂能够把流入NH3·NOx净化催化剂的排气中的所有NH3成分转化为N2，条件是排气处于氧化气氛中且催化剂的温度处于由用作催化剂的物质所确定的一特定温度范围内。因此，当排气处于含有NH3成分的氧化气氛中并流过处于这一温度范围内的NH3·NOx净化催化剂时，排气中的NH3成分几乎全部被分解，并且排气从NH3·NOx净化催化剂流出，不含NH3成分。在以下的说明中，把NH3·NOx净化催化剂能把所有入流排气中的NH3成分全部分解的这一温度范围称之为最佳温度范围。
当NH3·NOx净化催化剂的温度高于上述最佳温度范围时，流入NH3·NOx净化催化剂的排气中的NH3成分被NH3·NOx净化催化剂氧化，而且，产生NOx成分。
也就是说，当NH3·NOx净化催化剂的温度高于最佳温度范围时，NH3成分的氧化反应，亦即，上述反应式(7)和(8)在NH3·NOx净化催化剂上占有优势，并且，从NH3·NOx净化催化剂流出的排气中的主要为NO和NO2的NOx成分的量增加。
此外，当NH3·NOx净化催化剂的温度低于上述最佳温度范围时，NH3成分的氧化反应(7)和(8)变得较弱，并且从NH3·NOx净化催化剂流出的排气中的NH3成分的量增加。
图38示意地示出NH3·NOx净化催化剂的特性随温度变化的变化曲线。图38示出在流入NH3·NOx净化催化剂中的排气处于氧化气氛下且排气中的NH3的浓度维持不变时，从NH3·NOx净化催化剂流出的排气中的NH3和NOx成分的浓度随NH3·NOx净化催化剂温度变化的曲线。图38中的纵轴和横轴分别代表排气中的各成分的浓度和NH3·NOx净化催化剂的温度。图38中的实线和虚线分别代表从NH3·NOx净化催化剂流出的排气中NH3成分和NOx成分的浓度。
如图38所示，在流入NH3·NOx净化催化剂中的排气中的NH3的浓度维持不变的条件下，出流排气中的NH3成分的浓度在低温区域(图38中区域I)中基本上与入流排气中的NH3浓度相同。在此温度区域中，出流排气中的NOx成分基本上为零。这意味着在温度低时(图38中区域I)，排气中的NH3成分未发生反应基本上全部通过NH3·NOx净化催化剂。
当温度高于上述低温区域时，出流排气中的NH3浓度随着温度的升高而降低，而NOx成分的浓度基本上不变(图38中II)。也就是说，在这一温度区域内，排气中的NH3成分被转化为N2成分的量随着温度的升高而增加。
当温度进一步升高时，如图38中的区域III所示，出流排气中的NH3浓度进一步降低，并且，NH3和NOx两种成分的浓度基本上为零。也就是说，在这一温度区域(图38中的区域III)内，流入NH3·NOx净化催化剂的排气中的NH3成分全部被NH3·NOx净化催化剂分解(亦即，被转化为N2成分)而没有形成NOx成分。
然而，当温度高于这一区域时，出流排气中的NOx成分的浓度随着温度的升高而增加(图38中区域IV)，并且，在高温区域内，排气中的NH3成分全部被NH3·NOx净化催化剂转化为NOx成分(图38中区域V)。
在本说明书中，最佳温度范围被定义为排气中的所有NH3成分均被转化为N2而没有形成任何NOx成分的温度范围，亦即，诸如图38中温度区域III所示的温度范围。
NH3·NOx净化催化剂的最佳温度范围随着用作催化成分的物质的不同而有所改变，并通常开始于一个与例如三元催化剂的活化温度相比相对较低的温度。例如，当采用诸如铂Pt、铑Rh或钯Pd元素时，上述最佳温度范围大致为100至400℃(在采用钯Pt的情形下较佳为100至300℃，最佳为100至250℃，在采用铑Rh或铂Pd的情形下较佳为150至400℃，最佳为150至300℃)。当例如采用诸如铜Cu、铬Cr或铁元素时，上述最佳温度范围大致为150至650℃(优选为150至500℃)。因此，如果NH3·NOx净化催化剂被制成采用上述两种类型的催化成分的串联式催化剂，亦即，如果诸如钯Pt的催化成分设在基体的下游部分上，而诸如铬Cr的催化成分设在基体的上游部分上，则NH3·NOx净化催化剂最佳温度范围总的来说能被加宽。
为什么NH3·NOx净化催化剂只是在特定的温度范围内把排气中的基本上所有的NH3成分转化为N2成分而没有生成任何NOx成分的原因目前尚不清楚。然而，人们认为这一现象是由于下述原因。
也就是说，当NH3·NOx净化催化剂的温度处于最佳温度范围内时，在NH3·NOx净化催化剂上除了发生上述氧化反应(7)和(8)外，还发生上述脱硝反应(9)和(10)。由于这些脱硝反应(9)和(10)，由氧化反应(7)和(8)生成的NOx成分迅速被转化为N2成分。也就是说，在最佳温度范围内，流入NH3·NOx净化催化剂的排气中的一部分NH3利用氧化反应(7)和(8)被转化为NOx，且，此NOx立即与排气中的其余的NH3发生反应，并被脱硝反应(9)和(10)转化为N2。通过这些连续的反应，当催化剂的温度处于最佳温度范围内时，排气中基本上所有的NH3被转化为N2。
当NH3·NOx净化催化剂的温度高于上述最佳温度范围时，氧化反应(7)和(8)在催化剂中占主导地位，并且，被催化剂氧化的NH3部分增加。于是，由于在排气中缺乏NH3组分使得在催化剂中几乎不发生脱硝反应(9)和(10)，并且，氧化反应(7)和(8)所生成的NOx未被脱硝反应(9)和(10)还原即从NH3·NOx净化催化剂流出。
另一方面，当NH3·NOx净化催化剂的温度低于上述最佳温度范围时，由于温度低使得氧化反应(7)和(8)几乎不发生。这使得排气中的NH3由于在排气中缺少NOx而未被NOx氧化即通过NH3·NOx净化催化剂。
如上所述，NH3·NOx净化催化剂的最佳温度范围是这样一个温度范围在这一温度范围内，NH3的氧化反应(7)和(8)以及NOx的脱硝反应(9)和(10)互相平衡，使NH3氧化所生成的NOx立即与排气中的NH3发生反应而不会产生任何多余的NOx和NH3。所以，NH3·NOx净化催化剂的最佳温度范围由催化剂的氧化能力和其温度关系决定。因此，当采用具有高氧化能力的催化成分例如钯Pt时，最佳温度范围低于采用具有较低氧化能力的催化成分例如铬Cr时的最佳温度范围。
如上所述，尽管所述现象的机理还不完全清楚，但是，在最佳温度范围内，NH3·NOx净化催化剂实际上转化了处于氧化气氛下的排气中所有的NH3。另外，在最佳温度范围内使用NH3·NOx净化催化剂时，发现了与上述现象有关的下述事实(a)当流入NH3·NOx净化催化剂的排气处于氧化气氛时，亦即，当入流排气的排气空燃比相对理论空燃比为稀混空燃比时，排气中基本上所有的NH3都被转化为N2而未生成任何NOx。这一现象出现在排气处于氧化气氛(稀混空燃比)时，但与入流排气的排气空燃比的稀燃程度无关。
(b)当流入NH3·NOx净化催化剂的排气除了含有NH3外还含有NOx时，排气中所有的NOx以及NH3均被转化为N2，并且，排气中的NOx浓度变为零。在此情形下，NOx组分和NH3组分的浓度的比值对于脱硝反应(9)和(10)来说不必为化学计量比(亦即，4∶3，或1∶1)。只需要排气中含有的NH3量大于用于还原排气中NOx(NO2和NO)所需的量。如上所述，由于在排气处于氧化气氛下时排气中剩余的NH3全部被转化为N2，所以，即便在这一情形下，在流出NH3·NOx净化催化剂排气中也不含有剩余的NH3。
(c)当流入NH3·NOx净化催化剂的排气中含有HC和CO组分时，只要入流排气的排气空燃比相对理论空燃比为稀混空燃比，则所有的HC和CO组分均被NH3·NOx净化催化剂氧化，以及，在流出NH3·NOx净化催化剂排气中不含有HC和CO组分。
然而，当流入NH3·NOx净化催化剂的排气既含有NH3又含有NOx时，发现图38中的温度区域IV，亦即，其中出流排气中的NOx组分浓度随着催化剂温度的升高而增加时的温度区域，相对流入NH3·NOx净化催化剂的排气仅含有NH3时的温度区域向低温侧移动。这一因为，当流入NH3·NOx净化催化剂的排气除了含有NH3又含有NOx时，除了由NH3的氧化反应所生成的NOx外，还必须利用NH3把入流排气中的NOx也还原。所以，在相对较低的温度区域内，容易出现NH3缺乏。因此，当排气既含有NH3又含有NOx时，NH3·NOx净化催化剂的最佳温度范围变窄了。
至于上述事实(b)，传统的脱硝催化剂，如五氧化二钒二氧化钛V2O5-TiO2类型的催化剂在一定的条件下也具有分解排气中NH3和NOx的能力。然而，在传统的脱硝催化剂中，为了使NH3与NOx发生反应而不产生任何剩余的NH3和NOx，NH3和NOx组分的量必须严格按照化学配比。也就是说，排气中既含有NO2又含有NO时，排气中NH3量(摩尔数)必须严格等于排气中的NOx的摩尔数乘以3/4与排气中NO2的摩尔数之和，才能使NH3和NOx发生反应而不产生剩余的NH3和NOx。然而，在本实施例中NH3·NOx净化催化剂情形下，如果NH3量与NOx量相比大于化学配比量，并且，如果入流排气的排气空燃比为稀混空燃比，那么，所有NH3和NOx均被转化为N2而不会产生任何剩余的NH3和NOx。这是本发明中NH3·NOx净化催化剂与传统脱硝催化剂的重要区别。
如图38中所说明的，尽管NH3·NOx净化催化剂在最佳温度范围内把排气中所有的NH3转化，但是，当温度低于上述最佳温度范围时，一些NH3通过。为了避免出现这种在低温区域中NH3的流出，可采用一种酸性无机物。在现有技术中已知，酸性无机物(它包括诸如沸石、二氧化硅SiO2、二氧化硅三氧化二铝SiO2-Al2O3和二氧化钛TiO2的布朗斯台德酸以及含有诸如铜Cu、钴Co、镍Ni和铁Fe等过渡金属的氧化物的路易斯酸)在温度低时吸附NH3。因此，这些酸性无机物中的一种或多种可以设在NH3·NOx净化催化剂的基体上，或者，基体本身可用由上述酸性无机物制成的多孔材料形成，以避免NH3在低温区域流出。在此情形下，在低于最佳温度范围的低温区域中未被转化为N2组分的NH3组分被NH3·NOx净化催化剂中的酸性无机物吸附，从而可降低在低温区域中从NH3·NOx净化催化剂流出的NH3量。被酸性无机物吸附的NH3在NH3·NOx净化催化剂的温度高时被释放，或者，在排气中NH3组分的浓度变低时被释放。因此，被酸性无机物吸附的NH3在其从酸性无机物解吸时被NH3·NOx净化催化剂转化为N2。因此，当流入NH3·NOx净化催化剂的排气的温度在一个宽范围内变化时，采用这些酸性无机物来防止在低温区域中NH3的流出是合适的。
另外，只要出现上述吸附，则酸性无机物中吸附的NH3量不会增加。结果，避免了NH3·NOx净化催化剂中NH3饱和，亦即，避免了NH3未被净化即从NH3·NOx净化催化剂流出。这意味着无需在NH3·NOx净化催化剂下游布置NH3净化催化剂，并且，这样作简化了此排气净化装置的结构。
下面，参照图39说明排气净化催化剂14的另一实施例。在图39中，与上述实施例相同的组成部分采用相同的附图标记。
参见图39，该排气净化催化剂14设有三个串联的催化剂。这些串联的催化剂从上游侧开始依次是Cu沸石催化剂141、Pt-Cu沸石催化剂142和贵金属催化剂143。注意到催化剂141、142和143分别装在相应的催化转化器151、152和153中。另外，催化转化器151的入口与连通管13的出口相连。
根据本发明的发明人，业已发现贵金属催化剂143在氧化气氛下最佳温度范围的上限温度在三个催化剂141、142和143中是最高的，Pt-Cu催化剂142的上限温度次之，而Cu沸石催化剂的上限温度最低。另一方面，在催化剂出口处的排气温度高于入口处的温度，原因是在催化剂上发生了反应。于是，在本实施例中，Cu沸石催化剂141、Pt-Cu沸石催化剂142以及贵金属催化剂143从上游侧开始依次布置。这样避免了催化剂的异常恶化，同时保证排气的良好净化。
下面，参照附图40说明排气净化催化剂14的另一实施例。在图40中，与上述实施例中相同的组成部分具有相同的附图标记。另外，在这一实施例中也设有与图1所示相同的电子控制装置，但是在图40中只是简单地以一方框示出。
参见图40，此排气净化催化剂14具有装在催化转化器156内的贵金属催化剂143；和装在一布置在催化转化器156下游的公共催化转化器157内的Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142。Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142设在一公共基体上并相对排气流依次串联布置。在催化转化器156内形成有被一个隔壁160隔开的第一通道161和第二通道162。第一和第二通道161和162的入口与连通管13的出口连接，而出口经排气控制阀164连至催化转化器157的入口。如图40所示，贵金属催化剂143布置在第一通道161中。
排气控制阀164布置在催化转化器156内，并被一电磁控制或真空控制类型的致动器163驱动。当排气控制阀164位于图40所示的实线位置时，第一通道161打开且第二通道162关闭，从而连通管13经第一通道161与催化转化器157连通。当排气控制阀164位于图40中所示虚线位置时，第一通道161关闭而第二通道162打开，从而连通管13经第二通道162与催化转化器157连通。注意，致动器163经驱动电路连至ECU20的输出端口，并根据ECU20的输出信号对其进行控制。
下面，参照图41说明排气控制阀的控制。图41所示的程序在各个预定的时间通过中断来执行。
参见图41，首先，判断此时是否处于包括怠速运行在内的低负荷运行。如果低负荷运行处于进行中，则程序转到步骤171，在此步骤把排气控制阀164定位于图40中实线所示的位置，于是，连通管13连至第一通道161。也就是说，来自连通管13的排气依次接触贵金属催化剂143、Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142。
在低负荷内燃机运行过程中，流入排气净化催化剂14的排气温度低。于是，如果低负荷运行长时间连续，则Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142的温度会降低并且使催化剂141和142的净化能力降低。因此，在这一实施例中，排气在低负荷运行过程中首先接触贵金属，以尽可能避免排气温度下降，从而保证催化剂141、142和143的净化能力。结果，排气被催化剂141、142和143充分净化。
相反，如果低负荷运行不处于进行过程中，亦即，如果中或高负荷运行处于进行过程中，则在步骤170中程序转到步骤172，在该步骤中把排气控制阀164定位于图40中虚线所示的位置，于是，连通管13连至第二通道162。也就是说，来自连通管13的排气绕过贵金属催化剂143，并随后依次与Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142接触。
当温度高的排气流入贵金属催化剂143中时，上述氧化反应(9)和(10)在其上占主导地位，并且，大量的NOx从中流出。如此大量的NOx不会在随后的Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142上被净化。因此，在这一实施例中，在排气温度相对较高的中或高负荷运行期间，排气绕过贵金属催化剂143，接触Cu沸石催化剂141和Pt-Cu沸石催化剂142，由此避免NOx从排气净化催化剂14流出。
尽管在这一实施例中排气控制阀164根据内燃机载荷来控制，但是，此阀164也可以根据入流排气或各催化剂的温度来控制，或者根据内燃机运行条件如内燃机转速来控制。
图42示出按本发明排气净化装置的又一实施例。在图42中，与上述实施例相同的组成部分用相同的附图标记表示。
参见图42，第一气缸组1a经排气管7连至其中容纳三元催化剂8a的催化转化器9，而催化转化器9经一NH3开关阀200a有选择地或者连至第一NH3引入管201a或者连至第二NH3引入管201b。此外，第二气缸组1b经排气歧管10连至排气管210，而排气管210经一NOx开关阀200b有选择地或者连至第一NOx引入管202a或者连至第二NOx引入管202b。第一NH3引入管201a和第二NOx引入管202b连至一其中容纳NH3-AO催化剂204的公共催化转化器203。第二NOx引入管202b和第一NOx引入管202a连至一其中容纳NOx-OR催化剂206的公共催化转化器205。转化器203和205经一连通管207连至一其中容纳NH3净化催化剂16的公共催化转化器17。
NH3开关阀200a和NOx开关阀200b被一个电磁控制或真空控制类型的公共致动器208控制。致动器208同时驱动开关阀200a和200b，使三元催化剂8a有选择地连至第一或第二NH3引入管201a、201b，并使排气管200有选择地连至第一或第二NOx引入管202a、202b。需要指出的是，致动器208经驱动电路32连至ECU20的输出端口26，并根据ECU20的输出信号来控制。
在这一实施例中，NH3-AO催化剂204被制成同上述实施例中的NH3-AO催化剂14a，并且，NOx-OR催化剂206被制成同上述实施例中的NOx-OR催化剂11a。或者，可以把NH3-AO催化剂204制成同如结合图38所述的含有酸性无机物的NH3·NOx净化催化剂。
在这一实施例中，第一气缸组1a连续地进行浓混合气运行，以使流入三元催化剂8a的排气的排气空燃比连续地为浓混空燃比。因此，含有NH3的排气空燃比为浓混空燃比的排气流入第一或第二NH3引入管201a、201b。此外，第二气缸组1b连续地进行稀混合气运行，以使从排气管210流出的排气的排气空燃比连续地为稀混空燃比。因此，含有NOx的排气空燃比为稀混空燃比的排气流入第一或第二NOx引入管202a、202b。注意，第一和第二气缸组1a和1b的目标空燃比按上述设置浓混空燃比(A/F)R和稀混空燃比(A/F)L的方式设置。
在这一实施例中，通过交替且重复地进行吸附和吸留处理以及解吸、释放和净化处理，把内燃机1的排气净化。首先，结合图43A和43B说明上述吸附和吸留处理。
在吸附和吸留处理过程中，NH3开关阀200a打开第一NH3引入管201a并关闭第二NH3引入管201b。与此同时，NOx开关阀200b打开第一NOx引入管202a并关闭第二NOx引入管202b。结果，三元催化剂8a经第一NH3引入管201a连至NH3-AO催化剂204，而管210经第一NOx引入管202a连至NOx-OR催化剂206。把三元催化剂8a和管210的这种连接状态称之为第一连接状态。
也就是说，在吸附和吸留处理过程中，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气流入NH3-AO催化剂204。此排气中的基本上所有NH3都被吸附于NH3-AO催化剂204。在这种状态下，即使NH3未被吸附而从NH3-AO催化剂204流出，NH3也会在随后的NH3净化催化剂16上被净化。另一方面，排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气流入NOx-OR催化剂206。排气中基本上所有的NOx都被吸留于NOx-OR催化剂206。因此，在吸附和吸留处理过程中，防止了NH3和NOx在NH3净化催化剂16的下游流动。
相比之下，在解吸、释放和净化处理过程中，如图44A和44B所示，NH3开关阀200a关闭第一NH3引入管201a并打开第二NH3引入管201b。与此同时，NOx开关阀200b关闭第一NOx引入管202a并打开第二NOx引入管202b。结果，三元催化剂8a经第二NH3引入管201b连至NOx-OR催化剂206，而管210经第二NOx引入管202b连至NH3-AO催化剂204。把三元催化剂8a和管210的这种连接状态称之为第二连接状态。
也就是说，在解吸、释放和净化处理过程中，排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx但不含有NH3的排气流入NH3-AO催化剂204。结果，吸附的NH3从NH3-AO催化剂204解吸，并且，解吸的NH3还原或净化入流NOx。在这一状态下，即使解吸的NH3量相对入流NOx量过多，过剩的NH3也会在随后的NH3净化催化剂16上被净化。另一方面，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气流入NOx-OR催化剂206。结果，吸留的NOx从NOx-OR催化剂206释放，并且，释放的NOx被入流NH3还原或净化。在这种状态下，即使入流NH3量相对释放的NOx量过多，过剩的NH3也会在随后的NH3净化催化剂16上被净化。因此，无论是在吸附和吸留处理过程中还是在吸附和吸留处理过程中，都防止了NH3和NOx在NH3净化催化剂16的下游流动。
这样，交替且重复地地进行吸附和吸留处理和解吸、释放和净化处理使排气得到良好净化。另外，在这一实施例中，第二气缸组1b连续进行稀混合气运行，这使得燃油消耗率降低。
当控制NH3开关阀200a和NOx开关阀200b并使三元催化剂8a和管210的连接状态为第一连接状态时，进行吸附和吸留处理；当使它们为第二连接状态时，进行解吸、释放和净化处理。上述处理的转换控制，亦即，上述连接状态的转换控制，可以以任何正时进行，只要避免NH3-AO催化剂204和NOx-OR催化剂206的饱和即可。然而，频繁转换连接状态不是所希望的。于是，在这一实施例中，吸附于NH3-AO催化剂204中的NH3量为S1(NH3)，或者吸留于NOx-OR催化剂206中的NOx量为S1(NOx)，连接状态的转换控制根据S1(NH3)或S1(NOx)来进行。
也就是说，在吸附和吸留处理中，当吸附的NH3量S1(NH3)和吸留的NOx量S1(NOx)两者中的至少一个大于相应的上限量UT1(NH3)、UT1(NOx)时，开始解吸、释放和净化处理。而且，在解吸、释放和净化处理中，当吸附的NH3量S1(NH3)和吸留的NOx量S1(NOx)两者中的至少一个小于相应的下限量LT1(NH3)、LT1(NOx)时，开始吸附和吸留处理。因此，排气被充分净化而无需频繁转化连接状态，同时避免NH3-AO催化剂204和NOx-OR催化剂206饱和。
图45示出按此实施例用于进行连接状态或处理转换控制的一个程序。该程序在各预定的时间利用中断来执行。
参见图45，首先，在步骤220中，计算吸附的NH3量S1(NH3)(下面有说明)。在之后步骤221中，计算吸留的NOx量S1(NOx)(下面有说明)。在随后的步骤222中，判断当前连接状态是否为第二连接状态，亦即，判断解吸、释放和净化处理是否处于进行过程中。如果当前连接状态为第一连接状态，亦即，吸附和吸留处理处于进行过程中，则程序转到步骤223，在该步骤中，判断S1(NH3)是否大于预定上限量UT1(NH3)。如果S1(NH3)＞UT1(NH3)，则程序跳到步骤225。如果S1(NH3)≤UT1(NH3)，则程序转到步骤224。
在步骤224中，判断S1(NOx)是否大于预定上限量UT1(NOx)。如果S1(NOx)≤UT1(NOx)，则处理循环结束。也就是说，第一连接状态或吸附和吸留处理继续。如果S1(NOx)＞UT1(NOx)，则程序转向步骤225。于是，当S1(NH3)＞UT1(NH3)或S1(NOx)＞UT1(NOx)时，程序转向步骤225。在步骤225中，把连接状态转变为第二连接状态，并开始解吸、释放和净化处理。随后，处理循环结束。
如果当前连接状态为第二连接状态，亦即，解吸、释放和净化处理处于进行过程中，则在步骤222中程序转向步骤226，在该步骤中，判断S1(NH3)是否小于预定下限量LT1(NH3)。如果S1(NH3)＜LT1(NH3)，则程序跳到步骤228。如果S1(NH3)≥LT1(NH3)，则程序转到步骤227。在步骤227中，判断S1(NOx)是否小于预定下限量LT1(NOx)。如果S1(NOx)≥LT1(NOx)，则处理循环结束。也就是说，第二连接状态或解吸、释放和净化处理继续。如果S1(NOx)＜LT1(NOx)，则程序转向步骤228。于是，当S1(NH3)＜LT1(NH3)或S1(NOx)＜LT1(NOx)时，程序转向步骤228。在步骤228中，把连接状态转变为第一连接状态，并开始吸附和吸留处理。随后，处理循环结束。
在图45所示程序的步骤220中，当连接状态为第一连接状态且吸附和吸留处理处于进行中时，利用每单位时间从第一气缸组1a排出的NOx量Qa(NOx)与NH3合成效率ETA乘积的时间积分来计算吸附的NH3量S1(NH3)。排出的NOx量Qa(NOx)和合成效率ETA分别利用图13B和14所示的图获得。当连接状态为第二连接状态且解吸、释放和净化处理处于进行中时，利用每单位时间从NH3-AO催化剂204中解吸的NH3量D(NH3)的时间积分来计算吸附的NH3量S1(NH3)。解吸的NH3量D(NH3)利用图16B所示的图来获得。
在图45所示程序的步骤221中，当连接状态为第一连接状态且吸附和吸留处理处于进行中时，利用每单位时间从第二气缸组1b排出的NOx量Qb(NOx)的时间积分来计算吸留的NOx量S1(NOx)。排出的NOx量Qb(NOx)利用图6B所示的图来获得。当连接状态为第二连接状态且解吸、释放和净化处理处于进行中时，吸留的NOx量S1(NOx)通过每单位时间从NOx-OR催化剂206释放的NOx量D(NOx)的时间积分求得。释放的NOx量D(NOx)利用图8B所示的图获得。
图46示出按本发明排气净化装置的另一实施例。在图46中，与上述实施例相同的组成部分用相同的附图标记表示。
参见图46，这一实施例与图42所示实施例的不同之处在于吸留性物质在排气歧管10和NOx开关阀200b之间设于排气道中；二次空气供给装置18在吸留性物质11与NOx开关阀200b之间设于排气道中。于是，第二气缸组1b的排气首先接触吸留性物质11，然后接触NH3-AO催化剂204或NOx-OR催化剂206。
同以上结合图1所说明的实施例中一样，吸留性物质11用于防止大量NOx流入NH3-AO催化剂204或NOx-OR催化剂206。需要说明的是，NOx-OR催化剂11用作吸留性物质11。
同样，在这一实施例中，交替且重复地进行吸附和吸留处理和解吸、释放和净化处理。在解吸、释放和净化处理中，从第二气缸组1b排出、含有NOx的排气经第二NOx引入管202b流入NH3-AO催化剂204。在此情形下，如果大量的NOx流入NH3-AO催化剂204，则NOx会相对从NH3-AO催化剂204解吸的NH3过多，并且，过剩的NOx会未被净化即从NH3-AO催化剂204流出。此外，在吸附和吸留处理中，从第二气缸组1b排出的排气经第一NOx引入管202a流入NOx-OR催化剂206。在此情形下，如果大量的NOx流入NOx-OR催化剂206，则即使NOx-OR催化剂206具有NOx吸留能力，NOx也会未被净化即从NH3-AO催化剂204流出。于是，吸留性物质11布置在NH3-AO催化剂204与NOx-OR催化剂206之间，从而防止大量的NOx流入NH3-AO催化剂204和NOx-OR催化剂206。这样防止了NOx从催化剂204和206流出。
同结合图42至45所说明的上一实施例中一样，上述两种处理的连接状态转换控制根据NH3-AO催化剂204中吸附的NH3量和NOx-OR催化剂206中吸留的NOx量来进行。
如上所述，如果第二气缸组1b连续地进行稀混合气运行，则在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量增大，且NOx吸留能力降低。因此，获得在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)，并且，当吸留的NOx量S(NOx)大于上限量UT(NOx)时，第二气缸组1b短暂地进行浓混合气运行，以使流入NOx-OR催化剂11a的排气的排气空燃比为浓混空燃比，由此从NOx-OR催化剂11a中释放所吸留的NOx。这样保证了NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力。当吸留的NOx量S(NOx)小于下限量LT(NOx)时，第二气缸组1b恢复稀混合气运行。
当第二气缸组1b进行浓混合气运行时，排气空燃比为浓混空燃比的含有NOx的排气从NOx-OR催化剂11a流出。另一方面，无论连接状态如何，在第二气缸组1b中进行短暂的浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11中释放所吸留的NOx。于是，排气空燃比为浓混空燃比的含有NOx的排气在吸附和吸留处理过程中流入NOx-OR催化剂206，并在解吸、释放和净化处理过程中流入NH3-AO催化剂204。然而，如果排气空燃比为浓混空燃比的排气在吸附和吸留处理过程中流入NOx-OR催化剂206，则吸留的NOx从NOx-OR催化剂206释放，而这不是所希望的。如果排气空燃比为浓混空燃比的排气流入NH3-AO催化剂204，那么，即使NH3从催化剂204解吸，NOx和NH3也不会在NH3-AO催化剂204上被充分净化。
于是，在这一实施例中，二次空气供给装置18在第二气缸组1b进行浓混合气运行时供给二次空气，由此使流入NH3-AO催化剂204或NOx-OR催化剂206中的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。此外，二次空气还使流入NH3净化催化剂16中的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。因此，保证了排气在催化剂上的良好净化。
图47示出用于按此实施例进行第二气缸组1b运行转换控制的程序。该程序在各预定的时间通过中断来执行。
参见图47，首先，在步骤460中，计算在NOx-OR催化剂11a中吸留的NOx量S(NOx)。计算S(NOx)的方法与前一实施例中的相同，于是，对其说明略去。在接下来的步骤461中，判断是否设置了NOx释放标志。NOx释放标志当第二气缸组1b必须进行浓混合气运行以便从NOx-OR催化剂11a中释放吸留的NOx时设置，而在第二气缸组1b必须进行稀混合气运行时复位。如果NOx释放标志复位，亦即，第二气缸组1b必须进行稀混合气运行，则程序转到步骤462，判断吸留的NOx量S(NOx)是否大于上限量UT(NOx)。如果S(NOx)≤UT(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)≤UT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍大，于是，第二气缸组1b连续进行稀混合气运行。
如果S(NOx)＞UT(NOx)，则程序转到步骤463，在此设置NOx释放标志。也就是说，如果S(NOx)＞UT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力变小。于是，第二气缸组1b停止稀混合气运行并开始浓混合气运行。在后一步骤464中，开始利用二次空气供给装置18所进行的二次空气供给。随后，处理循环结束。
如果在步骤461中设置了NOx释放标志，则程序转到步骤465，在该步骤中，判断吸留的NOx量S(NOx)是否小于下限量LT(NOx)。如果S(NOx)≥LT(NOx)，则处理循环结束。也就是说，如果S(NOx)≥LT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力仍小，于是，第二气缸组1b连续进行浓混合气运行。
如果S(NOx)＜LT(NOx)，则程序转到步骤466，在此将NOx释放标志复位。也就是说，如果S(NOx)＜LT(NOx)，则判定为NOx-OR催化剂11a的NOx吸留能力足够大。于是，第二气缸组1b停止浓混合气运行并开始稀混合气运行。在下一步骤467中，停止利用二次空气供给装置18进行的二次空气供给。随后，处理循环结束。
需要指出的是，此排气净化装置的其他结构以及其运行与结合图42至45所说明的实施例中的相同，于是，其说明省略。
图48示出按本发明排气净化装置的再一实施例。在图48中，与上述实施例相同的组成部分用相同的附图标记表示。
参见图48，第一气缸组1a连至其中容纳第一NH3合成催化剂300的催化转化器301，并且，转化器301连至其中容纳NH3-AO催化剂302的催化转化器303。第二气缸组1b连至其中容纳第二NH3合成催化剂304的催化转化器305，并且，转化器305连至其中容纳NOx-OR催化剂306的催化转化器307。转化器303、307经一连通管308连至其中容纳NH3净化催化剂16的催化转化器17，此外，如图48所示，在连通管308中恰好NH3-AO催化剂302的下游设有用以控制第一气缸组1a的内燃机空燃比的空燃比传感器31，而在连通管308中恰好NOx-OR催化剂306的下游设有用以控制第二气缸组1b的内燃机空燃比的空燃比传感器32。
第一和第二NH3合成催化剂300a和304a分别设有三元催化剂。三元催化剂300a和304a、NH3-AO催化剂302和NOx-OR催化剂306被制成与上述实施例中的相同，于是，对其说明省略。
下面，参照图49和50说明在这一实施例中的排气净化方法。
在这一实施例中，交替且重复地进行吸附和吸留处理和解吸、释放和净化处理。首先，参照图49说明吸附和吸留处理。
在吸附和吸留处理中，第一气缸组1a进行浓混合气运行以使流入三元催化剂300a的排气的排气空燃比为浓混空燃比。从第一气缸组1a排出的NOx流入三元催化剂300a并被转化为NH3。NH3随后流入NH3-AO催化剂302并被吸附于其中。
第二气缸组1b进行稀混合气运行以使流入三元催化剂304a和NOx-OR催化剂306的排气的排气空燃比为稀混空燃比。从第二气缸组1b排出的NOx未被转化为NH3即通过三元催化剂304a，并随后流入NOx-OR催化剂306，并且被吸留于其中。排气空燃比的这种状态，即，使流入三元催化剂300a的排气的排气空燃比为浓混空燃比而使流入三元催化剂304a的排气的排气空燃比为稀混空燃比的状态，称为第一排气空燃比状态。
相比之下，在解吸、释放和净化处理过程中，如图50所示，第一气缸组1a进行稀混合气运行以使流入三元催化剂300a的排气的排气空燃比为稀混空燃比。从第一气缸组1a排出的NOx未被转化为NH3即通过三元催化剂300a，然后流入NH3-AO催化剂302。结果，吸附的NH3被从中解吸，并还原入流NOx。于是，NOx和NH3被净化。
第二气缸组1b进行浓混合气运行以使流入三元催化剂304a和NOx-OR催化剂306的排气的排气空燃比为浓混空燃比。从第二气缸组1b排出的NOx流入三元催化剂304a并被转化为NH3。NH3随后则流入NH3-AO催化剂306。入流排气的排气空燃比为浓混空燃比，并且吸留的NOx从NOx-OR催化剂306释放，释放的NOx被入流NH3还原。排气空燃比的这种状态，即，使流入三元催化剂300a的排气的排气空燃比为稀混空燃比而使流入三元催化剂304a的排气的排气空燃比为浓混空燃比的状态，称为第二排气空燃比状态。
未被吸附或净化从NH3-AO催化剂302流出的NH3，或者未被净化从NOx-OR催化剂306流出的NH3，在随后的NH3净化催化剂16上被净化。因此，避免了NH3从NH3净化催化剂16流出，而与该处理是否处于进行中无关。
也就是说，通过交替且重复地进行吸附和吸留处理和解吸、释放和净化处理，能够净化排气。
上述处理的转换控制，亦即，排气空燃比状态的转换控制，可以根据吸附于NH3-AO催化剂302中的NH3量S2(NH3)和/或吸留于NOx-OR催化剂306中的NOx量S2(NOx)来进行，与前一实施例相同。
图51示出按此实施例用于进行排气空燃比状态或处理转换控制的一个程序。该程序在各预定的时间利用中断来执行。
参见图51，首先，在步骤320中，计算吸附的NH3量S2(NH3)，其计算方法与用于计算S1(NH3)的计算方法相同。在之后步骤321中，计算吸留的NOx量S2(NOx)，其计算方法与用于计算S1(NOx)的计算方法相同。在随后的步骤322中，判断当前的排气空燃比状态是否为第二排气空燃比状态，亦即，判断解吸、释放和净化处理是否处于进行过程中。如果当前排气空燃比状态为第一排气空燃比状态，亦即，吸附和吸留处理处于进行过程中，则程序转到步骤323，在该步骤中，判断S2(NH3)是否大于预定上限量UT2(NH3)。如果S2(NH3)＞UT2(NH3)，则程序跳到步骤325。如果S2(NH3)≤UT2(NH3)，则程序转到步骤324。
在步骤324中，判断S2(NOx)是否大于预定上限量UT2(NOx)。如果S2(NOx)≤UT2(NOx)，则处理循环结束。也就是说，第一排气空燃比状态或吸附和吸留处理继续。如果S2(NOx)＞UT2(NOx)，则程序转向步骤325。于是，当S2(NH3)＞UT2(NH3)或S2(NOx)＞UT2(NOx)时，程序转向步骤325。在步骤325中，把排气空燃比状态转变为第二排气空燃比状态，并开始解吸、释放和净化处理。随后，处理循环结束。
如果当前排气空燃比状态为第二排气空燃比状态，亦即，解吸、释放和净化处理处于进行过程中，则在步骤322中程序转向步骤326，在该步骤中，判断S2(NH3)是否小于预定下限量LT2(NH3)。如果S2(NH3)＜LT2(NH3)，则程序跳到步骤328。如果S2(NH3)≥LT2(NH3)，则程序转到步骤327。在步骤327中，判断S2(NOx)是否小于预定下限量LT2(NOx)。如果S2(NOx)≥LT2(NOx)，则处理循环结束。也就是说，第二排气空燃比状态或解吸、释放和净化处理继续。如果S2(NOx)＜LT2(NOx)，则程序转向步骤328。于是，当S2(NH3)＜LT2(NH3)或S2(NOx)＜LT2(NOx)时，程序转向步骤328。在步骤328中，把排气空燃比状态转变为第一排气空燃比状态，并开始吸附和吸留处理。随后，处理循环结束。
图52示出图48中所示的排气净化装置的另一实施例。在这一实施例中，第一和第二NH3合成催化剂300和304分别由NOx-OR催化剂300b和304b形成。这是图48所示实施例与本实施例的不同之处。
如上所述，当入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时，NOx-OR催化剂从入流NOx中合成NH3。于是，NOx-OR催化剂300b和304b分别构成NH3合成催化剂8和吸留性物质11。
在第一气缸组1a进行浓混合气运行并使流入NOx-OR催化剂300b的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，为了进行吸附和吸留处理，入流NOx在NOx-OR催化剂300b上被转化为NH3，并且，NH3流入并吸附于NH3-AO催化剂302中。此外，在第二气缸组1b进行稀混合气运行并使流入NOx-OR催化剂304b的排气的排气空燃比为稀混空燃比时，为了进行吸附和吸留处理，一些入流NOx部分地吸留于NOx-OR催化剂304b中，而另一些则流入并吸留于NOx-OR催化剂306。于是，抑制了流入NOx-OR催化剂306中的NOx量。此外，在吸附和吸留处理中，避免了NOx从NOx-OR催化剂306流出。
在第一气缸组1a进行稀混合气运行并使流入NOx-OR催化剂300b的排气的排气空燃比为稀混空燃比时，为了进行解吸、释放和净化处理，一些入流NOx部分地吸留于NOx-OR催化剂300b中，而另一些则流入NH3-AO催化剂302并被从NH3-AO催化剂302解吸的NH3还原。此外，在第二气缸组1b进行浓混合气运行并使流入NOx-OR催化剂304b的排气的排气空燃比为浓混空燃比时，为了进行解吸、释放和净化处理，入流NOx在NOx-OR催化剂304b上被转化为NH3。NH3流入NOx-OR催化剂306，并且还原从NOx-OR催化剂306释放的NOx。于是，在解吸、释放和净化处理过程中，避免了NOx由NH3-AO催化剂302流出。
因此，通过交替且重复地进行吸附和吸留处理和解吸、释放和净化处理，能够充分地净化排气。
应当注意的是，在上述吸附和吸留处理过程中，由于入流排气的排气空燃比为浓混空燃比，吸留的NOx从NOx-OR催化剂300b释放。同样，在解吸、释放和净化处理过程中，吸留的NOx从NOx-OR催化剂304b释放。人们认为，释放的NOx在NOx-OR催化剂300b或NOx-OR催化剂304b上被还原或被转化为NH3。
另一方面，如果吸附和吸留处理继续，亦即，第一排气空燃比状态继续，则NOx-OR催化剂304b中吸留的NOx量增大，并且，NOx的吸留能力降低。因此，在第一排气空燃比状态下，第二气缸组1b短暂地进行稀混合气运行，以从NOx-OR催化剂304b中释放所吸留的NOx。同样，在第二排气空燃比状态下，第一气缸组1a短暂地进行稀混合气运行，以从NOx-OR催化剂300b中释放所吸留的NOx。这样保证了NOx-OR催化剂300b和304b的NOx吸留能力，并避免了NH3-AO催化剂302和NOx-OR催化剂306中流入大量的NOx。
然而，如果在第一排气空燃比状态下第二气缸组1b短暂地进行浓混合气运行，则由于第一气缸组1a的浓混合气运行，使流入NH3净化催化剂16中的排气的排气空燃比为浓混空燃比。此外，如果在第二排气空燃比状态下第一气缸组1a短暂地进行浓混合气运行，则由于第二气缸组1b的浓混合气运行，使流入NH3净化催化剂16的排气的排气空燃比为浓混空燃比。因此，设有二次空气供给装置18，用来即便在吸留的NOx被从NOx-OR催化剂300b和304b释放时，也把流入NH3净化催化剂16的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
在上述实施例中，针对NOx-OR催化剂的上和下限量UT(NOx)、UT1(NOx)、UT2(NOx)、LT(NOx)、LT1(NOx)、LT(NOx)，以及针对NH3-AO催化剂的上和下限量UT(NH3)、UT1(NH3)、UT2(NH3)、LT(NH3)、LT1(NH3)、LT2(NH3)可以根据以下因素来确定相应催化剂的特性、组分或体积，或者流入相应催化剂中的排气的流速或排气空燃比，或者内燃机运行条件等。必要时可以改变上述临界值。
此外，位于传感器29和31之间或传感器30和32之间的催化剂的恶化可以基于传感器29和31的输出信号或者传感器30和32的输出信号来探测。也就是说，例如，在图1所示实施例中，三元催化剂8a的恶化能够基于传感器29和31的输出信号来探测。或者，在图39所示的实施例中，NOx-OR催化剂300b和NH3-AO催化剂302的恶化能够基于传感器29和31的输出信号来探测，而NOx-OR催化剂304b和306的恶化能够基于传感器30和32的输出信号来探测。
另外，在排气道中靠近NH3净化催化剂16的入口或出口可以设一个空燃比传感器，用以探测流入催化剂16的排气的排气空燃比，而且，二次空气供给装置可以根据此传感器的输出信号进行控制，用于把催化剂16保持于氧化气氛下。
再者，第一或第二气缸组1a、1b进行浓混合气运行所采用的浓混空燃比(A/F)R，以及第一或第二气缸组1a、1b进行稀混合气运行所采用的稀混空燃比(A/F)L，除了可以根据内燃机运行条件如内燃机载荷和内燃机转速确定外，还可以根据燃油消耗率、内燃机输出扭矩或者合成的NH3量等来确定。
最后一点，尽管在上述实施例中第一气缸组1a由单个气缸构成且第二气缸组1b由三个气缸构成，但是，第一气缸组1a可以由多个气缸构成，第二气缸组1b可以由单个气缸构成。然而，较低的燃油消耗率是优选的，于是，其中基本上进行稀混合气运行的第二气缸组1b，最好由尽可能多的气缸构成。需要指出的是，当第一气缸组1b由多个气缸构成时，使这些气缸的内燃机空燃比的目标值(A/F)T彼此相等。
根据本发明，可以提供这样的用于净化内燃机排气的方法和装置它们能相对NH3量抑制流入排气净化催化剂中的NOx量，从而充分地净化排气。
尽管已经结合若干个为了例示的目的所选的具体实施例对本发明进行了说明，但是应当明白，本领域普通技术人员可以在不脱离本发明构思和范围的情况下对本发明作出多种修改。
权利要求
1.一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括使第一气缸组的排气的排气空燃比为浓混空燃比，并把上述排气引至一NH3合成催化剂以合成NH3，此NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；把第一气缸组的含有NH3的排气和第二气缸组的含有NOx的排气一起引至一排气净化催化剂；以及控制包含在第二气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NOx量，以免NOx量大于能被包含在第一气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NH3量所还原的NOx量，其中在排气净化催化剂上，入流NOx被入流NH3还原。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述包含在第二气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NOx量通过使排气与一种用于吸留入流排气中的NOx的吸留性物质接触来控制。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于上述吸留性物质包括一种NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；所述方法还包括控制流入NOx-OR催化剂的排气的排气空燃比，交替且重复地使排气空燃比为稀混空燃比以把入流NOx部分地吸留于NOx-OR催化剂，以及使排气空燃比为浓混空燃比以把所吸留的NOx从NOx-OR催化剂释放并还原NOx。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，它还包括估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量；根据所估计的吸留的NOx量，交替且重复地使流入NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀和浓混空燃比。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，它还包括在把第二气缸组的排气引至NOx-OR催化剂之前将其引至一种三元催化剂。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，它还包括在内燃机暖机运行期间使流入三元催化剂中的排气的排气空燃比基本上为理论空燃比。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于第二气缸组具有多个分成若干个气缸子组的气缸，每个气缸子组均经过相应的NOx-OR催化剂连至排气净化催化剂；流入各NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比被控制成，使从NOx-OR催化剂流至排气净化催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于通过控制第二气缸组的内燃机空燃比控制流入NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述包含在第二气缸组的排气中并要被引至排气净化催化剂的NOx量通过控制从第二气缸组排出的NOx量来控制。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于控制第二气缸组的内燃机空燃比以控制排出的NOx量。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于第二气缸组的内燃机空燃比被保持为稀混空燃比或理论空燃比。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于控制第二气缸组中运行的气缸数以控制排出的NOx量。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括在把第一和第二气缸组的排气引至排气净化催化剂之前或者与此同时，把第一和第二气缸组的排气一起引至一吸附剂，用以把入流排气中的NH3吸附于其中。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时使入流排气从中通过而并不合成NH3；上述吸附剂包括一种NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；所述方法还包括控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比，使其短暂地为稀混空燃比以停止把NH3供至NH3-AO催化剂，由此从NH3-AO催化剂解吸所吸附的NH3。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，它还包括估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量；根据所估计的吸附的NH3量使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于NH3-AO催化剂包括固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过控制第一气缸组的内燃机空燃比来控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述排气净化催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时进行其净化工作；所述方法还包括把流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于通过往流入排气净化催化剂中的排气中供入二次空气使流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于通过控制从第一气缸组流入排气净化催化剂中的排气的排气空燃比使流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于通过控制从第二气缸组流入排气净化催化剂中的排气的排气空燃比使流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于在暖机运行中使流入三元催化剂中的排气的排气空燃比基本上为理论空燃比。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述排气净化催化剂包括多个串联布置于连通管中的催化剂。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，它还包括导流要被引入排气净化催化剂中的排气，在入流排气的温度低时，迫使排气接触所有的催化剂，而在入流排气的温度高时，迫使排气至少绕过上述催化剂之一。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括把从排气净化催化剂排出的排气引至一NH3净化催化剂，用以净化入流排气中的NH3。
28.一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一NH3合成催化剂，它布置于上述第一排气道中，该NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；一个连通排气道，使在上述NH3合成催化剂的下游第一排气道和第二排气道相互连通；一排气净化催化剂，布置于连通排气道中，用于利用入流NH3还原入流NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比；用于控制第一排气空燃比控制装置的装置，使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比以便合成NH3；以及NOx量控制装置，用于控制由第二排气道流入排气净化催化剂中的NOx量，以免NOx量大于能被由第一排气道流入排气净化催化剂中的NH3所还原的NOx量，其中在排气净化催化剂上，入流NOx被入流NH3所还原。
29.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述NOx量控制装置包括一种布置于第二排气道中用于吸留入流排气中的NOx的吸留性物质。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于上述吸留性物质包括一种NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；所述装置还包括第二排气空燃比控制装置，用于控制流入NOx-OR催化剂的排气的排气空燃比，并包括NOx吸留控制装置，用于控制第二排气空燃比控制装置，交替且重复地使排气空燃比为稀混空燃比以把入流NOx部分地吸留于NOx-OR催化剂，以及使排气空燃比为浓混空燃比以把所吸留的NOx从NOx-OR催化剂释放并还原NOx。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量的吸留NOx量估计装置；上述NOx吸留控制装置根据所估计的吸留的NOx量，交替且重复地使流入NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀和浓混空燃比。
32.如权利要求30所述的装置，其特征在于它还包括一种在上述NOx-OR催化剂的上游布置于第二排气道中的三元催化剂。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于它还包括用于在内燃机暖机运行期间使流入三元催化剂中的排气的排气空燃比基本上为理论空燃比的装置。
34.如权利要求30所述的装置，其特征在于第二气缸组具有多个分成若干个气缸子组的气缸，每个气缸子组均经过相应的NOx-OR催化剂连至排气净化催化剂；上述NOx吸留控制装置控制流入各NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比，使从第二排气道流至排气净化催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比。
35.如权利要求30所述的装置，其特征在于第二排气空燃比控制装置通过控制第二气缸组的内燃机空燃比来控制流入NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比。
36.如权利要求30所述的装置，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
37.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述NOx控制装置包括一个排出的NOx量控制装置，用于控制从第二气缸组排入第二排气道中的NOx量，NOx量控制装置通过控制从第二气缸组排出的NOx量来控制由第二排气道流入排气净化催化剂的NOx量。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于排出的NOx量控制装置控制第二气缸组的内燃机空燃比，由此控制排出的NOx量。
39.如权利要求38所述的装置，其特征在于利用上述排出的NOx量控制装置控制的第二气缸组的内燃机空燃比被保持为稀混空燃比或理论空燃比。
40.如权利要求37所述的装置，其特征在于上述排出的NOx量控制装置控制第二气缸组中运行的气缸数，由此控制排出的NOx量。
41.如权利要求28所述的装置，其特征在于它还包括一种位于上述排气净化催化剂中或位于其下游的吸附剂，用以把入流排气中的NH3吸附于其中。
42.如权利要求41所述的装置，其特征在于NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时使入流排气从中通过而并不合成NH3；上述吸附剂包括一种NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；所述装置还包括用于控制第一排气空燃比控制装置的装置，使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比短暂地为稀混空燃比，以停止把NH3供至NH3-AO催化剂，由此从NH3-AO催化剂解吸所吸附的NH3。
43.如权利要求42所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量的吸附NH3量估计装置；根据所估计的吸附的NH3量使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比。
44.如权利要求42所述的装置，其特征在于NH3-AO催化剂包括固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
45.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述第一排气空燃比控制装置通过控制第一气缸组的内燃机空燃比来控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比。
46.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述排气净化催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时进行其净化工作；所述装置还包括保稀装置，用于把流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
47.如权利要求46所述的装置，其特征在于上述保稀装置包括一个在上述排气净化催化剂的上游布置于连通排气道中的二次空气供给装置，用于往流入排气净化催化剂中的排气中供入二次空气。
48.如权利要求46所述的装置，其特征在于上述保稀装置包括用于控制从第一气缸组流入排气净化催化剂中的排气的排气空燃比的装置，使流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
49.如权利要求46所述的装置，其特征在于上述保稀装置包括用于控制从第二排气道流入排气净化催化剂中的排气的排气空燃比的装置，使流入排气净化催化剂中的排气混合气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
50.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
51.如权利要求50所述的装置，其特征在于在暖机运行中使流入三元催化剂中的排气的排气空燃比基本上为理论空燃比。
52.如权利要求28所述的装置，其特征在于上述排气净化催化剂包括多个串联布置于连通排气道中的催化剂。
53.如权利要求52所述的装置，其特征在于它还包括导流装置，用于导流流过连通排气道的排气，在入流排气的温度低时，迫使排气接触所有的催化剂，而在入流排气的温度高时，迫使排气至少绕过上述催化剂之一。
54.如权利要求28所述的装置，其特征在于它还包括一种在上述排气净化催化剂的下游布置于连通排气道中的NH3净化催化剂，用于净化入流排气中的NH3。
55.一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括使第一气缸组的排气的排气空燃比为浓混空燃比，并把上述排气引至一NH3合成催化剂以合成NH3，形成排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气，此NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；使第二气缸组的排气的排气空燃比为稀混空燃比，以形成排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气；实行第一引入状态，在该状态中，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气被引至一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，而排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气被引至一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；实行第二引入状态，在该状态中，排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气被引至NOx-OR催化剂，而排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气被引至NH3-AO催化剂；以及交替且重复地实行第一和第二引入状态。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于它还包括估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量；根据所估计的吸留的NOx量来改变上述引入状态。
57.如权利要求55所述的方法，其特征在于它还包括估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量；根据所估计的吸附的NH3量来改变上述引入状态。
58.如权利要求55所述的方法，其特征在于，它还包括抑制排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气中的NOx量。
59.如权利要求58所述的方法，其特征在于排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气中的NOx量通过把排气引至一附加的NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂来抑制。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，它还包括控制流入上述附加NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比，使排气空燃比短暂地为浓混空燃比，以便从附加NOx-OR催化剂中释放所吸留的NOx。
61.如权利要求60所述的方法，其特征在于它还包括估计吸留于附加NOx-OR催化剂中的NOx量；根据所估计的吸留的NOx量，使流入附加NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比短暂地为浓混空燃比。
62.如权利要求60所述的方法，其特征在于，它还包括把要由附加NOx-OR催化剂引入NH3-AO催化剂或NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于通过往排气中供入二次空气把要由附加NOx-OR催化剂引入NH3-AO催化剂或NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
64.如权利要求55所述的方法，其特征在于通过控制第一气缸组的内燃机空燃比来控制排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气的排气空燃比。
65.如权利要求55所述的方法，其特征在于通过控制第二气缸组的内燃机空燃比来控制排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气的排气空燃比。
66.如权利要求55所述的方法，其特征在于所述内燃机设有第一NH3引入道，它能把排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气引至NH3-AO催化剂；第二NH3引入道，它能把排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气引至NOx-OR催化剂；第一NOx引入道，它能把排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气引至NOx-OR催化剂；第二NOx引入道，它能把排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气引至NH3-AO催化剂；NH3开关阀，它有选择地把排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气引至第一和第二NH3引入道之一；以及，NOx开关阀，它有选择地把排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气引至第一和第二NOx引入道之一，控制上述NH3和NOx开关阀，当实行上述第一引入状态时，把排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气引至第一NH3引入道，把排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气引至第一NOx引入道，而当实行上述第二引入状态时，把排气空燃比为浓混空燃比的含有NH3的排气引至第二NH3引入道，把排气空燃比为稀混空燃比的含有NOx的排气引至第二NOx引入道。
67.如权利要求55所述的方法，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
68.如权利要求55所述的方法，其特征在于NH3-AO催化剂包括固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
69.如权利要求55所述的方法，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
70.如权利要求55所述的方法，其特征在于，它还包括至少把从NH3-AO催化剂排出的排气和从NOx-OR催化剂排出的排气之一引至一种用于净化入流排气中的NH3的NH3净化催化剂。
71.一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一NH3合成催化剂，它布置于上述第一排气道中，该NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3；一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它有选择地在NH3合成催化剂的下游连至第一排气道和第二排气道之一，NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它有选择地在NH3合成催化剂的下游连至第一排气道和第二排气道之一，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比；第二排气空燃比控制装置，用于控制流过第二排气道的排气的排气空燃比为；用于控制第一排气空燃比控制装置的装置，使流入NH3合成催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比，以便合成NH3；用于控制第二排气空燃比控制装置的装置，使流过第二排气道的排气的排气空燃比为稀混空燃比；用于执行第一连接状态的第一连接状态执行装置，在第一连接状态中，第一排气道在NH3净化催化剂下游连至NH3-AO催化剂，而第二排气道连至NOx-OR催化剂；用于执行第二连接状态的第二连接状态执行装置，在第二连接状态中，第一排气道在NH3净化催化剂下游连至NOx-OR催化剂，而第二排气道连至NH3-AO催化剂；以及连接状态控制装置，用于交替且重复地控制第一和第二连接状态执行装置以执行第一和第二连接状态。
72.如权利要求71所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量的吸留NOx量估计装置；根据所估计的吸留的NOx量来改变上述连接状态。
73.如权利要求71所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量的吸附NH3量估计装置；根据所估计的吸附的NH3量来改变上述连接状态。
74.如权利要求71所述的装置，其特征在于它还包括用于抑制从第二排气道排出的NOx量的抑制装置。
75.如权利要求74所述的装置，其特征在于上述抑制装置包括布置于第二排气道中的一附加NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂。
76.如权利要求75所述的装置，其特征在于它还包括用于控制流入上述附加NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比的装置，使排气空燃比短暂地为浓混空燃比，以便从附加NOx-OR催化剂中释放所吸留的NOx。
77.如权利要求76所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸留于附加NOx-OR催化剂中的NOx量的吸留NOx量估计装置；根据所估计的吸留的NOx量，使流入附加NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比短暂地为浓混空燃比。
78.如权利要求76所述的装置，其特征在于它还包括保稀装置，用于把从第二排气道排出的排气的排气空燃比保持为稀混空燃比。
79.如权利要求78所述的装置，其特征在于上述保稀装置包括一个布置于第二排气道中位于上述附加NOx-OR催化剂下游的二次空气供给装置，用于往排气中供入二次空气。
80.如权利要求71所述的装置，其特征在于第一排气空燃比控制装置通过控制第一气缸组的内燃机空燃比来控制排气空燃比。
81.如权利要求71所述的装置，其特征在于上述第二排气空燃比控制装置通过控制第二气缸组的内燃机空燃比来控制排气空燃比。
82.如权利要求71所述的装置，其特征在于，它还包括第一NH3引入道，它能把位于NH3合成催化剂下游的第一排气道连至上述NH3-AO催化剂；第二NH3引入道，它能把位于NH3合成催化剂下游的第一排气道连至NOx-OR催化剂；第一NOx引入道，它能把第二排气道连至NOx-OR催化剂；第二NOx引入道，它能把第二排气道连至NH3-AO催化剂；NH3开关阀，它有选择地把第一排气道在NH3合成催化剂的下游连至第一和第二NH3引入道之一；以及，NOx开关阀，它有选择地把第二排气道连至第一和第二NOx引入道之一，上述连接状态控制装置控制上述NH3和NOx开关阀，当实行上述第一连接状态时，把第一排气道在NH3合成催化剂的下游连至第一NH3引入道，把第二排气道连至第一NOx引入道，而当实行上述第二连接状态时，把第一排气道在NH3合成催化剂的下游连至第二NH3引入道，把第二排气道连至第二NOx引入道。
83.如权利要求71所述的装置，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
84.如权利要求71所述的装置，其特征在于NH3-AO催化剂包括一种固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
85.如权利要71求所述的装置，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
86.如权利要求71所述的装置，其特征在于它还包括一种用于净化入流排气中的NH3的NH3净化催化剂，它布置在上述NH3-AO催化剂和从NOx-OR催化剂两者中至少一个的下游。
87.一种用于净化内燃机排气的方法，该内燃机具有分成第一气缸组和第二气缸组的多个气缸，所述方法包括把第一气缸组的排气依次引至一个第一NH3合成催化剂和一个NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，上述NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3，而在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时，使入流排气中的NOx通过，上述NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；把第二气缸组的排气依次引至一个第二NH3合成催化剂和一个NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；实行第一排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为浓混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比；实行第二排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比；以及交替且重复地进行上述第一和第二排气空燃比状态。
88.如权利要求87所述的方法，其特征在于它还包括估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量；根据所估计的吸留的NOx量来改变上述排气空燃比状态。
89.如权利要求87所述的方法，其特征在于它还包括估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量；根据所估计的吸附的NH3量来改变上述排气空燃比状态。
90.如权利要求87所述的方法，其特征在于控制第一气缸组的内燃机空燃比，从而控制流入上述第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比。
91.如权利要求87所述的方法，其特征在于控制第二气缸组的内燃机空燃比，从而控制流入上述第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比。
92.如权利要求87所述的方法，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
93.如权利要求87所述的方法，其特征在于，上述NH3合成催化剂为一种NOx-OR催化剂，它包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
94.如权利要求87所述的方法，其特征在于上述NH3-AO催化剂包括一种固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
95.如权利要求87所述的方法，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
96.如权利要求87所述的方法，其特征在于它还包括至少把从NH3-AO催化剂排出的排气和从NOx-OR催化剂排出的排气之一引至一种NH3净化催化剂，用于净化入流排气中的NH3。
97.一种用于净化内燃机排气的装置，所述内燃机具有多个分成第一气缸组和第二气缸组的气缸以及分别连至第一和第二气缸组的第一和第二排气道，所述装置包括一位于上述第一排气道中的第一NH3合成催化剂和一位于第二排气道中的第二NH3合成催化剂，各NH3合成催化剂在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时从入流排气中的至少一部分NOx合成NH3，在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时使入流排气通过；一NH3吸附及氧化(NH3-AO)催化剂，它在上述第一NH3合成催化剂的下游布置于上述第一排气道中，此NH3-AO催化剂把入流排气中的NH3吸附于其中，并在入流排气中的NH3浓度变低时从中解吸所吸附NH3并氧化NH3；一NOx吸留及还原(NOx-OR)催化剂，它在上述第二NH3合成催化剂的下游布置于上述第二排气道中，此NOx-OR催化剂在入流排气的排气空燃比为稀混空燃比时把入流排气中的NOx吸留于其中，而在入流排气的排气空燃比为浓混空燃比时把所吸留的NOx从中释放并还原NOx；第一排气空燃比控制装置，用于控制流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比；第二排气空燃比控制装置，用于控制流入第二NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比；第一排气空燃比状态实行装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比控制装置以进行第一排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为浓混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为稀混空燃比；第二排气空燃比状态实行装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比控制装置，以实行第二排气空燃比状态，在该状态中，使流入第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂的排气的排气空燃比为稀混空燃比，使流入第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比为浓混空燃比；以及排气空燃比状态控制装置，用于控制上述第一和第二排气空燃比状态实行装置以交替且重复地进行上述第一和第二排气空燃比状态。
98.如权利要求97所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸留于NOx-OR催化剂中的NOx量的吸留NOx量估计装置；根据所估计的吸留的NOx量来改变上述排气空燃比状态。
99.如权利要求97所述的装置，其特征在于它还包括用于估计吸附于NH3-AO催化剂中的NH3量的吸附NH3量估计装置；根据所估计的吸附的NH3量来改变上述排气空燃比状态。
100.如权利要求97所述的装置，其特征在于第一排气空燃比控制装置控制第一气缸组的内燃机空燃比，从而控制流入上述第一NH3合成催化剂和NH3-AO催化剂中的排气的排气空燃比。
101.如权利要求97所述的装置，其特征在于第二排气空燃比控制装置控制第二气缸组的内燃机空燃比，从而控制流入上述第二NH3合成催化剂和NOx-OR催化剂中的排气的排气空燃比。
102.如权利要求97所述的装置，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种三元催化剂，它包含诸如钯、铂、铱和铑的至少一种贵金属。
103.如权利要求97所述的装置，其特征在于上述NH3合成催化剂为一种NOx-OR催化剂，它包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
104.如权利要求97所述的装置，其特征在于上述NH3-AO催化剂包括一种固体酸，诸如带有如铜、铬、钒、钛、铁、镍和钴的过渡金属或如钯、铂、铑和铱的贵金属的沸石、硅石、硅铝以及氧化钛。
105.如权利要求97所述的装置，其特征在于，上述NOx-OR催化剂包括选自如钾、钠、锂和铯的碱金属、如钡和钙的碱土金属、如镧和钇的稀土金属以及如铁和铜的过渡金属中的至少一种物质；以及如钯、铂、铱和铑的贵金属。
106.如权利要求97所述的装置，其特征在于它还包括一NH3净化催化剂，它布置于上述NH3-AO催化剂和从NOx-OR催化剂两者中至少之一下游，用于净化入流排气中的NH3。
全文摘要
内燃机(1)具有第一和第二气缸组(1a)和(1b)。第一气缸组(1a)连至一个三元催化剂(8a)。第二气缸组(1b)和三元催化剂(8a)经一连通管(13)连至一NH
文档编号F01N13/04GK1202220SQ96198366
公开日1998年12月16日 申请日期1996年11月13日 优先权日1995年11月17日
发明者衣笠幸夫, 五十岚幸平, 伊藤隆晟, 铃木直人, 八重武久, 竹内公一 申请人:丰田自动车株式会社