專利名稱：內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機等內(nèi)燃機的排氣含有例如一氧化碳(CO)、未燃燃料(HC)、氮氧化物(NOx)或粒子狀物質(zhì)(PM:Particulate Matter)等成分。為了凈化這些成分，內(nèi)燃機安裝有排氣凈化裝置。作為除去氮氧化物的方法之一，已知在內(nèi)燃機排氣通路配置NOx吸留催化劑。另外，作為除去粒子狀物質(zhì)的方法，已知在內(nèi)燃機排氣通路配置顆粒過濾器。在日本特開2009-257209號公報中，公開了在排氣通路具備NOx吸留催化劑和PM過濾器，在NOx吸留催化劑與PM過濾器之間的中間部配置有內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，在該內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)中依次配置有用于向PM過濾器供給燃料的第二燃料添加閥、混合器和氧化催化劑。PM過濾器的再生時，通過從第二燃料添加閥供給的燃料在氧化催化劑中被氧化而使排氣的溫度上升，進而PM過濾器的溫度也上升。并且，公開了對NOx吸留催化劑的NOx還原處理與對PM過濾器的PM再生處理周期性地重合時，在從第二燃料添加閥添加燃料之前，將混合器附近的排氣的溫度上升至從第二燃料添加閥添加的燃料在混合器中可靠地氣化的溫度。專利文獻1:日本特開2009-257209號公報

發(fā)明內(nèi)容
排氣中所含的NOx可以通過重復(fù)進行NOx的吸留和NOx的釋放以及還原的NOx吸留催化劑來進行凈化。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過將流入NOx吸留催化劑的排氣的空燃比長時間維持在稀，可以在叫吸收劑的內(nèi)部使NOx以硝酸根離子的形態(tài)吸收，可以從排氣中除去N0X。通過使排氣的空燃比為理論空燃比或為濃而使吸收在NOx吸收劑內(nèi)部的NOx從吸收劑的內(nèi)部被釋放。從吸收劑的內(nèi)部被釋放的NOx通過排氣中所含的烴等還原劑而還原成氮。通過像這樣將排氣的空燃比長時間維持在稀后使排氣的空燃比為濃的控制來凈化NOx時，存在NOx吸留催化劑變?yōu)楦邷貢rNOx凈化率下降的問題。另外，捕集在顆粒過濾器中的粒子狀物質(zhì)可以通過使顆粒過濾器的溫度上升而除去。在該顆粒過濾器的再生中，可以通過對配置在顆粒過濾器的上游側(cè)且能夠進行燃料等烴的氧化的催化劑供給燃料等烴，進行顆粒過濾器的升溫。然而，設(shè)定了用于使顆粒過濾器升溫的燃料的總供給量、燃料的供給間隔時，I次的燃料的供給量變多，有可能在能夠氧化燃料的催化劑中產(chǎn)生燃料的損失。即，燃料穿過催化劑，其結(jié)果，有可能釋放到大氣中。本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，該內(nèi)燃機的排氣凈化裝置具備凈化NOx的排氣凈化催化劑、和達到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)時進行升溫的后處理裝置，即便是排氣凈化催化劑為高溫，也可以得到高NOx凈化率，進而抑制在使后處理裝置升溫時烴的穿過。本發(fā)明的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置有排氣凈化催化劑，該排氣凈化催化劑用于使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)，在該排氣凈化催化劑的排氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑，并且在該貴金屬催化劑周圍形成有堿性的排氣流通表面部分，排氣凈化催化劑具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動時將排氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使該烴濃度的振動周期比該預(yù)先設(shè)定的范圍長時排氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)。排氣凈化裝置具備配置在比排氣凈化催化劑靠下游的內(nèi)燃機排氣通路、在達到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)時進行升溫的后處理裝置，并形成為進行升溫控制，所述升溫控制是利用在排氣凈化催化劑中產(chǎn)生的烴的氧化熱使排氣的溫度上升，使后處理裝置的溫度上升。在使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動的控制中，在預(yù)先設(shè)定的期間中供給預(yù)先設(shè)定的烴的總供給量時，排氣凈化催化劑具有使烴的供給周期變長時NOx的凈化率上升的上升范圍以及比預(yù)先設(shè)定的NOx的凈化率高的高凈化率范圍。所述內(nèi)燃機的排氣凈化裝置在升溫控制中，設(shè)定后處理裝置的升溫所需的烴的總供給量，在高凈化率范圍中烴的供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域內(nèi)設(shè)定烴的供給周期以及每次的烴的供給量，以設(shè)定的烴的供給周期以及每次的烴的供給量來進行烴的供給。在上述發(fā)明中，優(yōu)選在升溫控制中，以特定供給周期以及特定供給量來進行烴的供給，所述特定供給周期為高凈化率范圍中最短的烴的供給周期，所述特定供給量為與特定供給周期對應(yīng)的每次的烴的供給量。在上述發(fā)明中，優(yōu)選在升溫控制中，以預(yù)先設(shè)定的間隔檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定烴的供給周期以及每次的烴的供給量，變更烴的供給周期以及每次的烴的供給量。在上述發(fā)明中，后處理裝置可以包括顆粒過濾器，升溫控制可以包括為了氧化堆積于顆粒過濾器的粒子狀物質(zhì)而使溫度上升的控制。在上述發(fā)明中，在排氣凈化催化劑內(nèi)，通過使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成含有氮和烴的還原性中間體，烴濃度的振動周期可以是持續(xù)生成還原性中間體所需的周期。在上述發(fā)明中，貴金屬催化劑可以由銠Rh和鈀Pd中的至少一者以及鉬Pt構(gòu)成。在上述發(fā)明中，排氣凈化催化劑可以包含堿性層，該堿性層形成于排氣流通表面上，且含有堿金屬或堿土類金屬或稀土類或能夠向NOx供給電子的金屬，堿性層的表面可以形成堿性的排氣流通表面部分。根據(jù)本發(fā)明可以提供具備凈化NOx的排氣凈化催化劑、和達到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)時進行升溫的后處理裝置，即便是排氣凈化催化劑為高溫，也可以得到高NOx凈化率，進而抑制在使后處理裝置升溫時烴穿過的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。


圖1是實施方式中的壓燃式內(nèi)燃機的整體圖。圖2是圖示性地表示催化劑載體的表面部分的圖。圖3是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化反應(yīng)的圖。圖4是表示在第一 NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化的圖。
圖5是表示第一 NOx凈化方法的NOx凈化率的圖。圖6A和圖6B是用于說明第一 NOx凈化方法中利用排氣凈化催化劑進行的氧化還原反應(yīng)的圖。圖7A和圖7B是用于說明第二 NOx凈化方法中利用排氣凈化催化劑進行的氧化還原反應(yīng)的圖。圖8是表示在第二 NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化的圖。圖9是表示第二 NOx凈化方法的NOx凈化率的圖。圖10是表示在第一 NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化的時間圖。圖11是表示在第一 NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化的另一時間圖。圖12是表示在第一 NOx凈化方法中排氣凈化催化劑的氧化力與要求最小空燃比X的關(guān)系的圖。圖13是表示在第一 NOx凈化方法中能夠得到相同NOx凈化率的排氣中的氧濃度與烴濃度的振幅Λ H的關(guān)系的圖。圖14是表示在第一 NOx凈化方法中烴濃度的振幅ΛΗ與NOx凈化率的關(guān)系的圖。圖15是表示在第一 NOx凈化方法中烴濃度的振動周期Λ T與NOx凈化率的關(guān)系的圖。圖16是表示在第二 NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化等的圖。圖17是表示NOx排出量NOXA的映射的圖。圖18是表示在第二 NOx凈化方法中燃燒室中的燃料噴射時期的圖。圖19是表示在第二 NOx凈化方法中烴供給量WR的映射的圖。圖20是表示在第一 NOx凈化方法中來自烴供給閥的烴的噴射模式與流入排氣凈化催化劑的排氣的烴濃度的變化等的圖。圖21是說明在第一 NOx凈化方法中內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生了變化時的烴的噴射模式與烴濃度的變化的圖。圖22是通常運轉(zhuǎn)時的第一 NOx凈化方法的運轉(zhuǎn)控制的流程圖。圖23是說明排氣凈化催化劑的活性NOx保持量與NOx的可保持速度的關(guān)系的曲線圖。圖24是推定排氣凈化催化劑的活性NOx保持量的控制的流程圖。圖25是說明活性NOx保持量與烴的供給量的關(guān)系的曲線圖。圖26是說明在實施方式的升溫控制中烴的供給周期與每次的烴的供給量的關(guān)系的曲線圖。圖27是說明在實施方式的升溫控制中烴的供給周期與NOx的凈化率的關(guān)系的曲線圖。圖28是用于實施方式中的顆粒過濾器的再生的升溫控制的流程圖。圖29是由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)與燃燒室中的燃料噴射量形成函數(shù)的I次的烴供給量的映射。圖30是由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)與燃燒室中的燃料噴射量形成函數(shù)的烴的供給周期的映射。圖31是進行實施方式中的升溫控制的運轉(zhuǎn)例的時間圖。圖32是進行實施方式中的升溫控制的其它運轉(zhuǎn)例的時間圖。圖33是進行實施方式中的顆粒過濾器的升溫時的另一其它運轉(zhuǎn)例的時間圖。
具體實施例方式參照圖1至圖33，對實施方式中的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置進行說明。在本實施方式中，以安裝于車輛的壓燃式內(nèi)燃機作為例子進行說明。圖1是本實施方式中的內(nèi)燃機的整體圖。內(nèi)燃機具備內(nèi)燃機主體I。另外，內(nèi)燃機具備凈化排氣的排氣凈化裝置。內(nèi)燃機主體I包括作為各氣缸的燃燒室2、用于向各燃燒室2噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥3、進氣歧管4和排氣歧管5。進氣歧管4介由進氣導(dǎo)管6與排氣渦輪增壓器7的壓縮機7a的出口連結(jié)。壓縮機7a的入口介由吸入空氣量檢測器8而與空氣過濾器9連結(jié)。進氣導(dǎo)管6內(nèi)配置有由步進馬達驅(qū)動的節(jié)流閥10。進而，在進氣導(dǎo)管6的中途配置有用于冷卻在進氣導(dǎo)管6內(nèi)流動的吸入空氣的冷卻裝置11。在圖1所示的實施例中，內(nèi)燃機冷卻水被導(dǎo)入冷卻裝置11內(nèi)，利用內(nèi)燃機冷卻水冷卻吸入空氣。另一方面，排氣歧管5與排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7b的入口連結(jié)。排氣渦輪7b的出口介由排氣管12a而與排氣凈化催化劑13的入口連結(jié)。排氣凈化催化劑13的出口介由排氣管12a而與用于捕集排氣中所含的顆粒物質(zhì)的顆粒過濾器14連結(jié)。排氣凈化催化劑13的上游配置有烴供給閥15，該烴供給閥15用于供給作為壓燃式內(nèi)燃機的燃料使用的輕油或由其它燃料構(gòu)成的烴。在本實施方式中，使用輕油作為由烴供給閥15供給的烴。此外，本發(fā)明還可適用于將燃燒時的空燃比控制為稀的火花點火式內(nèi)燃機。此時，從烴供給閥供給作為火花點火式的內(nèi)燃機的燃料使用的汽油或由其它燃料構(gòu)成的烴。排氣歧管5與進氣歧管4之間配置有用于進行排氣再循環(huán)(EGR)的EGR通路16。EGR通路16配置有電子控制式的EGR控制閥17。另外，EGR通路16的中途配置有用于冷卻在EGR通路16內(nèi)流動的EGR氣體的冷卻裝置18。在圖1所示的實施例中，內(nèi)燃機冷卻水被導(dǎo)入冷卻裝置18內(nèi)。利用內(nèi)燃機冷卻水冷卻EGR氣體。各燃料噴射閥3介由燃料供給管19與共軌20連結(jié)。共軌20介由電子控制式的噴出量可變的燃料泵21與燃料罐22連結(jié)。燃料罐22內(nèi)貯存的燃料通過燃料泵21而供給到共軌20內(nèi)。供給到共軌20內(nèi)的燃料介由各燃料供給管19而供給到燃料噴射閥3。電子控制單元30包含數(shù)字計算機。本實施方式中的電子控制單元30起到排氣凈化裝置的控制裝置的功能。電子控制單元30具備利用雙向性總線31而互相連接的ROM(只讀存儲器)32、RAM(隨機存取存儲器)33、CPU (微處理機)34、輸入端口 35和輸出端口 36。R0M32預(yù)先存儲有用于進行控制的必要的映射等信息。CPU34可以進行任意的演算、判斷。RAM33可以保存運轉(zhuǎn)履歷等信息，或者保存演算結(jié)果。排氣凈化催化劑13的下游安裝有用于檢測排氣凈化催化劑13的溫度的溫度傳感器23。另外，顆粒過濾器14的下游安裝有用于檢測顆粒過濾器14的溫度的溫度傳感器25。顆粒過濾器14安裝有用于檢測顆粒過濾器14的前后的差壓的差壓傳感器24。這些溫度傳感器23、25、差壓傳感器24以及吸入空氣量檢測器8的輸出信號介由各自對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37而輸入到輸入端口 35。另外，加速踏板40上連接有負(fù)載傳感器41，該負(fù)載傳感器41產(chǎn)生與加速踏板40的踩踏量成比例的輸出電壓。負(fù)載傳感器41的輸出電壓介由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。進而，輸入端口 35上連接有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42，該曲軸角傳感器42在曲軸每旋轉(zhuǎn)例如15°時產(chǎn)生輸出脈沖。通過曲軸角傳感器42的輸出，可以檢測曲軸角角度、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)。另一方面，輸出端口 36介由對應(yīng)的驅(qū)動電路38與燃料噴射閥3、節(jié)流閥10的驅(qū)動用步進馬達、烴供給閥15、EGR控制閥17和燃料泵21連接。這些燃料噴射閥3、節(jié)流閥10、烴供給閥15和EGR控制閥17等利用電子控制單元30來進行控制。顆粒過濾器14是除去排氣中所含的碳微粒、硫酸鹽等粒子狀物質(zhì)(顆粒物質(zhì))的過濾器。顆粒過濾器14具有例如蜂窩狀結(jié)構(gòu)，并具有沿氣體流動方向延伸的多個流路。在多個流路中，交替形成下游端被密封的流路與上游端被密封的流路。流路的隔壁由堇青石之類的多孔材料形成。排氣通過該隔壁時捕捉顆粒物質(zhì)。粒子狀物質(zhì)被捕集于顆粒過濾器14。通過在空氣過量的氣氛中將溫度上升至例如650°C左右，依次堆積于顆粒過濾器14的粒子狀物質(zhì)被氧化而除去。圖2是在本實施方式的排氣凈化催化劑的基體上擔(dān)載的催化劑載體的表面部分的放大圖。排氣凈化催化劑13具備包括流通排氣的通路的基體。基體的通路的表面配置有催化劑載體50，該催化劑載體50用于擔(dān)載作為貴金屬催化劑的催化劑粒子51、52。在本實施方式中，在例如由氧化鋁構(gòu)成的催化劑載體50上擔(dān)載有貴金屬催化劑粒子51、52。進而，在催化劑載體50的表面上形成有堿性層53，該堿性層53含有選自鉀K、鈉Na、銫Cs之類的堿金屬、鋇Ba、鈣Ca之類的堿土類金屬、鑭系元素之類的稀土類和銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir之類的能夠向NOx供給電子的金屬中的至少一種。因為排氣是沿著催化劑載體50上流動，所以貴金屬催化劑粒子51、52可以說是擔(dān)載于排氣凈化催化劑13的排氣流通表面上。另外，因為堿性層53的表面呈堿性，所以堿性層53的表面被稱為堿性的排氣流通表面部分54。另一方面，在圖2中，貴金屬催化劑粒子51由鉬Pt構(gòu)成，貴金屬催化劑粒子52由銠Rh構(gòu)成。即，擔(dān)載于催化劑載體50的貴金屬的催化劑粒子51、52由鉬Pt和銠Rh構(gòu)成。此外，在排氣凈化催化劑13的催化劑載體50上，除了鉬Pt和銠Rh以外，還可以擔(dān)載有鈀Pd、或者可以代替銠Rh而擔(dān)載鈀Pd。即，擔(dān)載于本實施方式的催化劑載體50的貴金屬催化劑粒子51、52由銠Rh和鈀Pd中的至少一種以及鉬Pt構(gòu)成。圖3圖示性地表示在本實施方式的排氣凈化催化劑中進行的烴的重整作用。如圖3所示，從烴供給閥15噴射的烴HC通過催化劑粒子51的催化作用而成為碳原子數(shù)少的自由基狀烴HC。圖4表示從烴供給閥供給烴的供給時刻和流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的變化。在本發(fā)明中，將向內(nèi)燃機進氣通路、燃燒室和排氣凈化催化劑上游的排氣通路內(nèi)供給的空氣和燃料(烴)之比稱為排氣的空燃比(A/F)。流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比(A/F)in的變化依賴于流入排氣凈化催化劑13的排氣中的烴濃度變化，所以圖4所示的空燃比(AziF)ilJ^變化也可以說表示烴的濃度變化。但是，因為烴濃度變高時，空燃比(A/F)in變小，所以在圖4中，空燃比(A/F)in越靠近濃側(cè)，烴濃度越高。圖5是表示本實施方式中的排氣凈化催化劑的催化劑溫度與NOx凈化率的關(guān)系的曲線圖。圖5表示相對于排氣凈化催化劑13的催化劑溫度TC的NOx凈化率，該NOx凈化率是如圖4所示地使流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比(A/F) in周期性地變化時的NOx凈化率。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長期反復(fù)地進行關(guān)于NOx凈化的研究，在該研究課程中明確了如果使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期進行振動，則即便是在例如400°C以上的高溫區(qū)域中也能夠得到極高的NOx凈化率。另外，明確了此時含有氮和烴的大量的還原性中間體被持續(xù)保持在堿性層53的表面上，即排氣凈化催化劑13的堿性排氣流通表面部分54上。進而，明確了該還原性中間體在得到高NOx凈化率方面起到核心作用。接著，參照圖6A和6B對此進行說明。 圖6A和圖6B圖不性地表不排氣凈化催化劑的催化劑載體的表面部分。圖6A和圖6B表示了推測為在使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動時發(fā)生的反應(yīng)。圖6A表示流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度低時，圖6B表示從烴供給閥15供給烴而使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變高時。另外，由圖4可知，流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比除了一瞬間以外維持在稀。流入排氣凈化催化劑13的排氣通常處于氧過量的狀態(tài)。因此，排氣所含的NO如圖6A所示在鉬的催化劑粒子51上被氧化而成為NO2，接著該NO2進一步被氧化而成為N03。另夕卜，NO2的一部分成為NO2'此時，NO3的生成量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于N02_的生成量。因此，在鉬的催化劑粒子51上生成大量的NO3和少量的NO2'這些勵3和勵2_的活性強。在本發(fā)明中，將這些NO3和N02_稱為活性NOx，用記號NO/表示。在堿性層53的表面上NOx以活性NOx的形態(tài)保持。即，在堿性的排氣流通表面部分54上保持排氣所含的N0X。另一方面，從烴供給閥15供給烴時，如圖3所示，烴在排氣凈化催化劑13內(nèi)被重整而成為自由基。其結(jié)果是，如圖6B所示，活性NOx周圍的烴濃度升高。然而活性NOx生成后，活性NOx周圍的氧濃度高的狀態(tài)持續(xù)一定時間以上，則活性NOx被氧化，以硝酸根離子N03_的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。但是，如果在經(jīng)過該一定時間之前，活性NOx周圍的烴濃度升高，則如圖6B所示，活性NOx在催化劑粒子51上與自由基狀態(tài)的烴HC反應(yīng)，由此生成還原性中間體。該還原性中間體保持在堿性層53的表面上。此外，認(rèn)為此時最初生成的還原性中間體是硝基化合物R_N02。因為該硝基化合物R-NO2 一生成就會成為腈化合物R-CN。該腈化合物R-CN只能在該狀態(tài)下存在瞬間，所以立刻成為異氰酸酯化合物R-NC0。如果該異氰酸酯化合物R-NCO水解，則成為胺化合物R_NH2。但是，認(rèn)為此時被水解的是異氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，如圖6B所示，認(rèn)為保持在堿性層53的表面上的還原性中間體大部分是異氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R_NH2。另一方面，如圖6B所示，烴HC包圍生成的還原性中間體的周圍時，還原性中間體被烴HC所阻礙，不能繼續(xù)進行反應(yīng)。此時，如果流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度降低，由此使得氧濃度升高，則還原性中間體周圍的烴被氧化。其結(jié)果，如圖6A所示，還原性中間體與活性NOx發(fā)生反應(yīng)。這時，活性NOx與還原性中間體R-NCO、R-NH2反應(yīng)而成為N2、CO2,H2O,其結(jié)果，NOx得到凈化。
像這樣，在排氣凈化催化劑13中，通過提高流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度而生成還原性中間體，降低流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度來提高氧濃度，從而使活性NOx與還原性中間體反應(yīng)，NOx得以凈化。即，若要通過排氣凈化催化劑13凈化NOx，則需要周期性地改變流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度。當(dāng)然，此時需要將烴的濃度升高至生成還原性中間體所需的足夠高的濃度，將烴的濃度降低至使生成的還原性中間體與活性NOx反應(yīng)所需的足夠低的濃度。即，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅振動。此外，此時，必須在堿性層53上即堿性的排氣流通表面部分54上保持充足量的還原性中間體R-NC0、R-NH2直至所生成的還原性中間體與活性NOx反應(yīng)，為此設(shè)有堿性的排氣流通表面部分54。另一方面，如果延長烴的供給周期，則在供給烴后直至下次供給烴的期間，氧濃度升高的期間變長，因而活性NOx不生成還原性中間體而以硝酸鹽的形式被吸收于堿性層53內(nèi)。為了回避這一情況，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期進行振動。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例中，為了使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成含有氮和烴的還原性中間體R-NCO、R-NH2，在排氣凈化催化劑13的排氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑粒子51、52。為了將生成的還原性中間體R-NCO、R-NH2保持在排氣凈化催化劑13內(nèi)，在貴金屬催化劑粒子51、52周圍形成有堿性的排氣流通表面部分54。通過堿性的排氣流通表面部分54上保持的還原性中間體R-NCO、R-NH2的還原作用而還原N0X，使烴濃度的振動周期為持續(xù)生成還原性中間體R-NCO、R-NH2所需要的振動周期。順帶說明，在圖4所不的例子中，使噴射間隔為3秒。烴濃度的振動周期，即烴HC的供給周期比上述預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期長時，還原性中間體R-NCO、R-NH2從堿性層53的表面上消失，此時，如圖7A所示，在催化劑粒子51上生成的活性NOx以硝酸根離子N03_的形式在堿性層53內(nèi)擴散，成為硝酸鹽。即，此時，排氣中的NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。另一方面，圖7B表示像這樣NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)時，使流入排氣凈化催化劑13內(nèi)的排氣的空燃比為理論空燃比或濃的情況。此時，由于排氣中的氧濃度降低，所以反應(yīng)逆向(NCV —NO2)進行，這樣一來，被吸收到堿性層53內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸根離子N03_，如圖7B所示，以NO2的形式從堿性層53中釋放。接著，釋放的NO2被排氣中所含的烴HC和CO還原。圖8是表示堿性層的NOx吸收能力臨近飽和之前使流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比(A/F)in暫時為濃的情況。此外，在圖8所示的例子中，該濃控制的時間間隔為I分鐘以上。此時，排氣的空燃比(A/F)inS稀時被吸收到堿性層53內(nèi)的叫在排氣的空燃比(A/F)in暫時為濃時，從堿性層53 —次性釋放而被還原。因此，此時堿性層53起到用于暫時吸收NOx的吸收劑的作用。此外，也存在此時堿性層53暫時吸附NOx的情況，因而如果作為包括吸收和吸附二者的術(shù)語而使用吸留這一術(shù)語，則此時堿性層53起到用于暫時吸留NOx的NOx吸留劑的作用。即，此時，排氣凈化催化劑13作為在排氣的空燃比為稀時吸留NOx、在排氣中的氧濃度降低時將吸留的NOx釋放的NOx吸留催化劑發(fā)揮功能。圖9表示使排氣凈化催化劑作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時的NOx凈化率。此外，圖9的橫軸表示排氣凈化催化劑13的催化劑溫度TC。使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時，在催化劑溫度TC為300°C至400°C時可以得到極高的NOx凈化率，但催化劑溫度TC為400°C以上的高溫時，NOx凈化率降低。像這樣催化劑溫度TC為400°C以上時NOx凈化率下降是因為催化劑溫度TC為400°C以上時硝酸鹽熱分解而以NO2的形式從排氣凈化催化劑13中釋放。即，只要是將NOx以硝酸鹽的形式吸留，就難以在催化劑溫度TC高時得到高NOx凈化率。但是，在圖4至圖6A、6B所示的新的NOx凈化方法中，由圖6A、6B可知，不生成硝酸鹽，或者即使生成也是極微量，其結(jié)果，如圖5所示，即使在催化劑溫度TC高時，也能夠得到高NOx凈化率。 因此在本發(fā)明中，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置用于供給烴的烴供給閥15，在烴供給閥15下游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置用于使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)的排氣凈化催化劑13，排氣凈化催化劑13的排氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑粒子51、52，且在貴金屬催化劑粒子51、52的周圍形成有堿性的排氣流通表面部分54，排氣凈化催化劑13具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動時將排氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使烴濃度的振動周期比預(yù)先設(shè)定的范圍長時排氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動，從而在排氣凈化催化劑13中還原排氣中所含的N0X。S卩，圖4至圖6A、6B所示的NOx凈化方法可以說是在使用擔(dān)載有貴金屬催化劑粒子且形成了能夠吸收NOx的堿性層的排氣凈化催化劑的情況下，大體上不形成硝酸鹽而凈化NOx的新型的NOx凈化方法。實際上，使用了該新型NOx凈化方法的情況與使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能的情況相比，從堿性層53檢測到的硝酸鹽是極微量的。此外，在本發(fā)明中，將該新型N Ox凈化方法稱為第一 NOx凈化方法。接著，參照圖10至圖15，對第一 NOx凈化方法更詳細(xì)地進行說明。圖10將圖4所示的空燃比(A/F) in的變化進行放大而表示。此外，如上所述，該向排氣凈化催化劑13流入的排氣的空燃比(A/F)in的變化表示同時流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變化。此外，在圖10中，Λ H表示流入排氣凈化催化劑13的烴HC的濃度變化的振幅，△ T表示流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動周期。進而，在圖10中，(A/F)b代表表示用于產(chǎn)生內(nèi)燃機輸出功率的燃燒氣體的空燃比的基礎(chǔ)空燃比。換言之，該基礎(chǔ)空燃比(A/F)b表示停止烴供給時流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比。另一方面，在圖10中，X表示生成的活性NOxF是以硝酸鹽的形式吸留在堿性層53內(nèi)而是用于生成還原性中間體的空燃比(AziF)ilJ^上限。為了使活性叫與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成還原性中間體，需要使空燃比(A/F)in低于該空燃比的上限X。換句話說，圖10的X表示活性NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成還原性中間體所需的烴的濃度的下限，為了生成還原性中間體，需要使烴的濃度高于該下限X。此時，是否生成還原性中間體由活性NOx周圍的氧濃度與烴濃度的比率，即由空燃比(A/F)in決定，以下將生成還原性中間體所需的 上述空燃比的上限X稱為要求最小空燃比。在圖10所示的例子中，要求最小空燃比X為濃，因此，此時為了生成還原性中間體，使空燃比(A/F)in瞬時性地為要求最小空燃比X以下，即為濃。與此相對，在圖11所示的例子中，要求最小空燃比X為稀。此時，通過使空燃比(A/F)in維持為稀的同時周期性地降低空燃比(A/F) ^而生成還原性中間體。此時，要求最小空燃比X為濃還是為稀取決于排氣凈化催化劑13的氧化力。此時，就排氣凈化催化劑13而言，例如增大貴金屬催化劑粒子51的擔(dān)載量，則氧化力強，如果增強酸性，則氧化力強。因此，排氣凈化催化劑13的氧化力根據(jù)貴金屬催化劑粒子51的擔(dān)載量、酸性的強度而變化。另外，如果在使用了氧化力強的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖11所示，使空燃比(A/F)in維持為稀且周期性地降低空燃比(A/F)in，則在降低空燃比(A/F)inW，烴完全被氧化，其結(jié)果是，不能生成還原性中間體。與此相對，如果在使用了氧化力強的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖10所示，使空燃比(A/F)in周期性地為濃，則空燃比(A/F)in為濃時一部分的烴沒有被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重整，從而生成還原性中間體。因此，使用氧化力強的排氣凈化催化劑13的情況下，要求最小空燃比X需要為濃。另一方面，如果在使用氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖11所示，使空燃比(A/F)in維持為稀且周期性地降低空燃比(A/F)in，則烴沒有被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重整，從而生成還原性中間體。與此相對，如果在使用了氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖10所示，使空燃比(A/F)in周期性地為濃，則大量的烴沒有被氧化，只是從排氣凈化催化劑13中排出。因此，無謂消耗的烴量增大。因此，使用了氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，要求最小空燃比X需要為稀。S卩，可知需要如圖12所示，排氣凈化催化劑13的氧化力越強，越降低要求最小空燃比X。這樣，要求最小空燃比X根據(jù)排氣凈化催化劑13的氧化力而變?yōu)橄』蜃優(yōu)闈狻Ｒ韵聦⒁笞钚】杖急萖為濃的情況作為例子，對流入排氣凈化催化劑13的烴濃度變化的振幅、流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動周期進行說明。。另外，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b變大時，即供給烴之前的排氣中的氧濃度升高時，使空燃比(A/F)in為要求最小空燃比X以下所需的烴的供給量增大，隨之對還原性中間體的生成未作出貢獻的剩余的烴量也增大。此時，為了將NOx良好地凈化，如上所述，需要將該剩余的烴氧化。因此，為了將NOx良好地凈化，剩余的烴量越多，越需要大量的氧。此時，只要提高排氣中的氧濃度，就可以增大氧量。因此，為了將NOx良好地凈化，需要在供給烴之前的排氣中的氧濃度高時，提高烴供給后的排氣中的氧濃度。即，供給烴之前的排氣中的氧濃度越高，越需要增大烴濃度的振幅。圖13表示能夠得到相同的NOx凈化率時的、供給烴之前的排氣中的氧濃度與烴濃度的振幅ΛΗ的關(guān)系。從圖13可知，為了得到相同的NOx凈化率，供給烴之前的排氣中的氧濃度越高，越需要增大烴濃度的振幅ΛΗ。即，為了得到相同的NOx凈化率，基礎(chǔ)空燃比(A/的)3越高越需要增大烴濃度的振幅ΛΗ。換句話說，為了良好地凈化NOx，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b越低越可以減少烴濃度的振幅ΛΗ。然而，基礎(chǔ)空燃比“/^,最低發(fā)生在加速運轉(zhuǎn)時，只要此時烴濃度的振幅ΛΗ*200ppm左右，就可以良好地凈化N0X?；A(chǔ)空燃比(A/F)b通常比加速運轉(zhuǎn)時大，因此，如圖14所示，只要烴濃度的振幅ΛΗ為200ppm以上，即可得到良好的NOx凈化率。另一方面,可知基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最高時,只要使烴濃度的振幅ΔΗ為IOOOOppm左右，就能夠得到良好的 NOx凈化率。因此，在本發(fā)明中，烴濃度的振幅的預(yù)先設(shè)定的范圍是 200ppm 至 lOOOOppm。
另外，烴濃度的振動周期Λ T變長時，從供給烴后至下次供給烴的期間，活性NOx周圍的氧濃度變高。此時，烴濃度的振動周期AT比5秒左右長時，活性NOx開始以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。因此，如圖15所示，烴濃度的振動周期AT比5秒左右長時，NOx凈化率下降。因此，烴濃度的振動周期AT需要為5秒以下。另一方面，烴濃度的振動周期AT大致為0.3秒以下時，供給的烴開始堆積在排氣凈化催化劑13的排氣流通表面上，因此，如圖15所示，烴濃度的振動周期AT大致為0.3秒以下時，NOx凈化率降低。因此，在本發(fā)明中，烴濃度的振動周期為0.3秒至5秒之間。接著，參照圖16至圖19，對使排氣凈化催化劑作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時的NOx凈化方法進行具體說明。在本發(fā)明中，將使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時的NOx凈化方法稱為第二 NOx凈化方法。圖16表示在第二凈化方法中凈化NOx時的時間圖。在該第二 NOx凈化方法中，堿性層53所吸留的吸留NOx量Σ NOX超過預(yù)先設(shè)定的允許量MAX時，使流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比(A/F)in暫時變?yōu)闈?。使排氣的空燃?么瓜^變?yōu)闈鈺r，排氣的空燃比(A/F) in為稀時吸留在 堿性層53內(nèi)的NOx從堿性層53 —次性地釋放而被還原。由此使NOx被凈化。吸留NOx量Σ NOX例如由從內(nèi)燃機排出的NOx量算出。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，每單位時間從內(nèi)燃機排出的排出NOx量NOXA作為噴射量Q和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N的函數(shù)以如圖17所示的映射的形式預(yù)先存儲在R0M32內(nèi)。由該NOx排出量NOXA算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。此時，如上所示，使排氣的空燃比(A/F)in為濃的周期通常為I分鐘以上。在本實施方式中的第二 NOx凈化方法中，如圖18所示，從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)加入燃燒用燃料Q，噴射追加的燃料WR，從而使流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比(A/F)in為濃。此外，圖18的橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角。本實施方式中的追加的燃料WR在燃燒但不體現(xiàn)為內(nèi)燃機輸出功率的時期，即壓縮上止點后緊鄰ATDC90。之前進行噴射。該燃料量WR作為噴射量Q和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N的函數(shù)以圖19所示的映射形式預(yù)先存儲在R0M32內(nèi)。當(dāng)然，此時也可以通過增大從烴供給閥15供給的烴的供給量，使排氣的空燃比(A/F)in為濃。另外，再次回到對第一 NOx凈化方法的說明，為了使用第一 NOx凈化方法良好地凈化NOx，如上所述，需要適當(dāng)?shù)乜刂茻N濃度的振幅ΛΗ和振動周期AT。即，為了利用第一 NOx凈化方法良好地凈化NOx，需要控制烴濃度的振幅△ H而使流入排氣凈化催化劑13的排氣的空燃比(A/F)in為要求最小空燃比X以下，并將烴濃度的振動周期Λ T控制在0.3秒至5秒之間。此時，在本發(fā)明中，烴濃度的振幅ΛΗ通過控制來自烴供給閥15的烴的噴射量進行控制，烴濃度的振動周期AT通過控制來自烴供給閥15的烴的噴射周期進行控制。此外，此時，來自烴供給閥15的烴的噴射量可以通過改變來自烴供給閥15的烴的噴射時間或噴射壓中的至少一方進行控制。然而,在利用第一 NOx凈化方法進行NOx的凈化作用時,最要求的是在任何運轉(zhuǎn)狀態(tài)下均能夠得到高NOx凈化率，供給的烴不穿過排氣凈化催化劑13。對這一點進行了反復(fù)研究，結(jié)果明確了在排氣凈化催化劑13中完全被氧化的烴的量與部分被氧化的烴的量支配NOx凈化率與烴的穿過量。接著，參照圖20，對此進行說明。圖20表示從烴供給閥以相同的噴射壓且以不同的噴射時間進行噴射的烴的三種噴射模式A、B、C。此時，噴射時間是噴射模式A最短、噴射模式C最長。另外，圖20表示了以各噴射模式A、B、C進行噴射后，流入排氣凈化催化劑13的排氣中的烴濃度的時間性變化。進而，圖20表示以各噴射模式A、B、C進行噴射時的NOx凈化率與排氣凈化催化劑13的烴的穿過量。另外，流入排氣凈化催化劑13的排氣中的烴濃度、即每單位排氣量的烴量少時，該烴在排氣凈化催化劑13中完全被氧化。另一方面，排氣中的烴濃度、即每單位排氣量的烴量增大時，在排氣凈化催化劑13中不能將全部的烴完全氧化。此時，一部分的烴被部分氧化。像這樣，排氣中的烴濃度存在在排氣凈化催化劑13中全部的烴完全被氧化的限度，該限度在圖20中由XA表示。gp，在圖20中，烴濃度低于限度XA時，全部的烴完全被氧化，因此在圖20中比限度XA靠下方的剖面線區(qū)域RA中全部的烴完全被氧化。此時，剖面線區(qū)域RA的面積表示烴量，因此，與剖面線區(qū)域RA相等的量的烴完全被氧化。此外，以下將該限度XA稱為完全氧化限度。另一方面，在圖20中，在比完全氧化限度XA靠上方的區(qū)域RB中，在排氣凈化催化劑13中進行烴的部分氧化作用。此時，在圖20中，剖面線區(qū)域RB表示部分氧化的烴量。由該部分氧化的烴生成還原性中間體，所以由該部分氧化的烴進行利用第一 NOx凈化方法的NOx的凈化作用。此外，實際上，該部分氧化的烴的一部分不用于還原性中間體的生成而被氧化，由部分氧化的剩余的烴生成還原性中間體。另一方面，流入排氣凈化催化劑13的排氣中的烴濃度、即每單位排氣量的烴量進一步增大時，一部分的烴在排氣凈化催化劑13中不僅不被完全氧化而且連部分氧化也不進行，此時，連氧化都沒有進行的一部分的烴就穿過排氣凈化催化劑13。產(chǎn)生該烴的穿過的烴的限度在圖20中由XB表示，以下將該限度XB稱為穿過限度。在圖20中，比該穿過限度XB靠上方的剖面線區(qū)域RC表示烴的穿過量。為了將排氣中所含的NOx用第一 NOx凈化方法進行凈化，需要相對于排氣中所含的NOx量，有足夠量的烴被部分氧化，被部分氧化的烴量RB不足時，NOx凈化率下降。圖20中的噴射模式A表示像這樣部分氧化的烴量RB不足的情況，此時，如圖20所示，NOx凈化率下降。另一方面，在圖20中，噴射模式B表示為了增大部分氧化的烴量RB而相比于噴射模式A延長噴射時間的情況。噴射時間延長時，部分氧化的區(qū)域RB表示的烴量增大，因此如圖20所示，NOx凈化率變高。此外，圖20表示即便是噴射模式B，部分氧化的烴量RB也有些不足的情況。在圖20中，噴射模式C表示為了進一步增大部分氧化的烴量RB而相比于噴射模式B進一步延長噴射時間的情況。此時，如圖20所示，NOx凈化率提高。但是，此時烴濃度超過穿過限度XB，所以發(fā)生烴的穿過。另外，排氣凈化催化劑13的溫度上升時，在排氣凈化催化劑13中，每單位時間被氧化的烴量增大，即對烴的氧化速度增大，其結(jié)果排氣凈化催化劑13的溫度上升時，完全氧化限度XA上升。另一方面，排氣凈化催化劑13的溫度上升時，在溫度上升之前穿過的烴被部分氧化，所以穿過限度XB也上升。即，排氣凈化催化劑13的溫度上升時，完全氧化限度XA與穿過限度XB —起上升。因此，利用第一 NOx凈化方法進行NOx的凈化時，需要考慮這一點而進行烴的噴射控制。圖21表示考慮這一點而進行烴的噴射控制時的一個例子。此外，圖21所示的例子是表示在將噴射壓維持在恒定的狀態(tài)下通過控制噴射時間來控制烴的噴射量的情況。在烴的噴射量的控制中，還可以通過控制噴射壓來調(diào)整烴的噴射量。在圖21中，噴射模式Al表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷比較低時，噴射模式A3表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷比較高時，噴射模式A2表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷分別為由噴射模式Al表示的情況和由噴射模式A3表示的情況的中間的情況。即，隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷變高，噴射模式從Al向A3變化。另外，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷越高，排氣凈化催化劑13的溫度越高，因此，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷越高，完全氧化限度XA和穿過限度XB也越高。另一方面，轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷越高，每單位時間從內(nèi)燃機的排出NOx量增大，因此，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷越高，越需要增大部分氧化的烴量RB。此時，為了增大部分氧化的烴量RB，需要增大烴的噴射量。因此，為了能夠生成NOx的凈化所需量的部分氧化烴，在圖21所示的例子中，通過隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷的增高而延長噴射時間來使噴射量增量。接著，對本實施方式中的通常運轉(zhuǎn)的控制進行說明。在這里，內(nèi)燃機的通常運轉(zhuǎn)表示根據(jù)要求負(fù)荷來控制內(nèi)燃機主體的狀態(tài)。例如，后述的進行顆粒過濾器的再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等不包括在通常運轉(zhuǎn)中。在本實施方式中的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中，推定保持在排氣凈化催化劑的NOx量和NOx的保持速度，基于推定的NOx量和NOx保持速度，設(shè)定從烴供給閥供給烴的時期和烴的供給量。參照圖6A和圖6B，如上所述，在第一 NOx凈化方法中，流入排氣凈化催化劑13的排氣在氧過量的狀態(tài)下形成活性N0X。通過活性NOx保持在堿性層53的表面上，可以除去排氣中所含的NOx。然而，將排氣中的NOx保持在堿性層的表面上的排氣凈化催化劑13的保持能力有限，如果保持能力小，則不能將NOxW排氣中充分地除去。例如，排氣凈化催化劑13的活性NOx的保持量有限，活性NOx的保持量越多，作為保持排氣中所含的NOx的速度的NOx的保持速度越下降。如果NOx的保持速度下降，則不能保持在排氣凈化催化劑中而穿過排氣凈化催化劑的NOx量增加。像這樣，NOx的保持速度下降時，NOx的凈化率下降。本實施方式中的排氣凈化催化劑13具有作為每單位時間能夠保持NOx的最大量的可保持速度?？杀３炙俣纫蕾嚺艢鈨艋呋瘎┑臓顟B(tài)、內(nèi)燃機主體的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在本實施方式中的排氣凈化裝置的運轉(zhuǎn)控制中，在進行第一 NOx凈化方法的期間中推定可保持速度?；谕贫ǖ目杀３炙俣?，推定排氣凈化催化劑13的NOx的保持能力?；谕贫ǖ谋３帜芰碓O(shè)定從烴供給閥15供給烴的時期。在本實施方式中，作為排氣凈化催化劑13的NOx的保持能力，采用排氣凈化催化劑13的NOx的凈化率。不能以預(yù)先設(shè)定的凈化率凈化流入排氣凈化催化劑的NOx時，進行從烴供給閥供給烴的控制。圖22表示本實施方式中的內(nèi)燃機的通常運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)控制的流程圖。圖22表示的控制例如可以以預(yù)先設(shè)定的時間間隔重復(fù)進行。在步驟101中，推定每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量Ν0ΧΑ。在本實施方式中，每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量與每單位時間從內(nèi)燃機主體排出的NOx量NOXA相等。因此，每單位時間流入排氣凈化催化劑13的NOx量NOXA例如可以通過如圖17所示的由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N與燃燒室中的燃料的噴射量Q形成函數(shù)的映射來進行推定。在步驟102中，設(shè)定用于將排氣中所含的NOx以所需的凈化率以上進行凈化的要求保持速度VHR。在本實施方式中，要求保持速度VHR可以將每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量NOXA與預(yù)先設(shè)定的凈化率相乘而設(shè)定。接著，在步驟103中，推定排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度VH。即，推定每單位時間能夠用排氣凈化催化劑13從排氣中除去NOx的最大的量。圖23表示說明本實施方式中的排氣凈化催化劑的活性NOx保持量與可保持速度VH的關(guān)系的曲線圖。排氣凈化催化劑13的可保持速度依賴于作為保持在排氣凈化催化劑13的NOx量的活性NOx保持量。活性NOx保持量越多，可保持速度越小。因此，可以基于活性NOx保持量來推定可保持速度VH。在本實施方式中，以預(yù)先設(shè)定的時間間隔讀入推定的活性NOx保持量ACN0XW。對于以預(yù)先設(shè)定的時間間隔來推定活性NOx保持量的控制進行后述?；诖鎯υ陔娮涌刂茊卧?0的活性NOx保持量，可以推定排氣凈化催化劑13的可保持速度VH。然而，排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度還依賴于活性NOx保持量以外的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，排氣凈化催化劑的可保持速度依賴于排氣凈化催化劑中的空間速度、排氣凈化催化劑的溫度等。因此，也可以檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并基于檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)修正可保持速度。接著，對在第一 NOx凈化方法中推定排氣凈化催化劑的NOx的保持量的控制進行例
/Jn ο圖24是表示推定保持在排氣凈化催化劑的活性NOx保持量的控制的流程圖。推定活性NOx保持量的控制可以與圖22所示的供給烴的控制獨立地進行。在本實施方式中，利用排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度來推定活性NOx保持量。在步驟111中，推定每單位時間流入排氣凈化催化劑的N0x量N0XA。接著，在步驟112中，推定排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度VH。在這里，作為NOx的可保持速度VH，例如，可以利用最近推定的NOx的可保持速度VH。接著，在步驟113中，判斷排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度VH是否為每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量NOXA以上。在步驟113中，可保持速度VH為每單位時間流入的NOx量NOXA以上時，進入步驟114。此時，可以判斷為排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度大，流入排氣凈化催化劑的NOx量的幾乎全部保持于排氣凈化催化劑。在步驟114中，將每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量NOXA與由上次的活性NOx保持量的計算得到的經(jīng)過時間At相乘，算出活性NOx的增加量。通過將活性NOx的增加量(Ν0ΧΑ.Δ t)與上次算出的活性NOx保持量ACNOXW相加，可以算出此次的活性NOx保
士土且
f寸里。在步驟113中，NOx的可保持速度VH小于每單位時間流入排氣凈化催化劑的NOx量NOXA時，進入步驟115。此時，可以判斷為相對于流入排氣凈化催化劑的NOx量，排氣凈化催化劑的NOx的保持能力小。

在步驟115中，將NOx的可保持速度VH與由上次的活性NOx保持量的計算得到的經(jīng)過時間Λ t相乘，可以算出活性NOx的增加量(VH At)。通過將算出的活性NOx的增加量與上次的活性NOx保持量ACNOXW相加，可以算出這次的活性NOx保持量ACN0XW。
在步驟116中，將在這次的計算中算出的活性NOx保持量ACNOXW存儲在電子控制單元中。像這樣，在活性NOx保持量ACNOXW的推定中，推定新保持的活性NOx量，通過將上次計算中的活性NOx保持量與新保持的活性NOx量相加，可以推定各個時刻的活性NOx保持量。另外，對于排氣凈化催化劑的活性NOx保持量的推定，不限于上述方式，可以通過任意控制而推定活性NO5JS持量。參照圖22，接著，在步驟104中，判斷排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度VH是否為要求保持速度VHR以上。NOx的可保持速度VH為要求保持速度VHR以上時，排氣凈化催化劑的NOx的保持能力高，所以可以判斷為在這次的控制中不從烴供給閥供給烴。此時，結(jié)束這次的運轉(zhuǎn)控制。在步驟104中，排氣凈化催化劑的NOx的可保持速度VH小于要求保持速度VHR時，進入步驟105。此時，可以判斷為排氣凈化催化劑的NOx的凈化率小于所需的NOx的凈化率?？梢耘袛酁榕艢鈨艋呋瘎┑腘Ox的保持能力小于預(yù)先設(shè)定的保持能力的判定值。因此，進行從烴供給閥供給烴，將保持在排氣凈化催化劑上的活性NOx還原而除去的控制。在步驟105中，設(shè)定從烴供給閥供給的烴的供給量WM。在本實施方式的排氣凈化裝置中，基于排氣凈化催化劑的活性NOx保持量，設(shè)定這次的烴的供給量WM。圖25表示說明活性NOx保持量相對于保持在排氣凈化催化劑的烴的供給量的關(guān)系的曲線圖?？梢栽O(shè)定成活性NOx保持量ACNOXW越多，向排氣凈化催化劑供給的烴的供給量WM越大?？梢曰诨钚訬Ox保持量來設(shè)定烴的供給量WM。在本實施方式中，將烴的供給量設(shè)定成能夠?qū)⒈３衷谂艢鈨艋呋瘎┑膸缀跞康幕钚訬Ox除去。然而，還原性中間體的生成效率根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而發(fā)生變化。因此，在烴的供給量的設(shè)定中，可以基于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來修訂烴的供給量。例如，也可以作為內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來推定流入排氣凈化催化劑的排氣的氧濃度、排氣凈化催化劑中的空間速度等，并基于推定的氧濃度等來修正烴的供給量。參照圖22，在步驟105中設(shè)定烴的供給量麗后，在步驟106中，以設(shè)定的烴的供給量，從烴供給閥供給烴。通過向排氣凈化催化劑供給烴，可以從排氣凈化催化劑中除去N0X。接著，在步驟107中，將排氣凈化催化劑的活性NOx保持量ACNOXW復(fù)位。在本實施方式中，從烴供給閥供給的烴的供給量設(shè)定為能夠?qū)缀跞康谋３衷谂艢鈨艋呋瘎┑幕钚訬Ox除去的量。因此，在本實施方式中，進行使排氣凈化催化劑的活性NOx保持量為零的控制。像這樣，在本實施方式的內(nèi)燃機的通常運轉(zhuǎn)中，基于活性NOx保持量和NOx的可保持速度來設(shè)定烴的供給時期以及烴的供給量。通過進行該控制，可以抑制由于烴供給量過少而不能充分還原保持在排氣凈化催化劑的活性NOx、或者烴的供給量過多而無謂消耗烴通過進行本實施方式中的通常運轉(zhuǎn)的控制，以高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)數(shù)進行運轉(zhuǎn)時，向內(nèi)燃機排氣通路供給烴時的供給周期變短，進而，I次的烴的供給量變多。另一方面，以低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)數(shù)進行運轉(zhuǎn)時，供給烴時的供給周期變長，進而，I次的烴的供給量變少。在上述運轉(zhuǎn)控制中，作為排氣凈化催化劑的NOx的保持能力采用NOx的凈化率，但不限于該方式，例如，也可以推定保持在堿性層的表面上的NOx保持量，在推定的NOx保持量超過預(yù)先設(shè)定的NOx保持量的判定值時，判斷為排氣凈化催化劑的NOx的保持能力小于保持能力的判定值。參照圖1，本實施方式中的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置具備作為后處理裝置的顆粒過濾器14。顆粒過濾器14配置在排氣凈化催化劑13的下游。持續(xù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)時，在顆粒過濾器14堆積粒子狀物質(zhì)。粒子狀物質(zhì)的堆積量例如可以通過利用差壓傳感器24檢測出的顆粒過濾器14的前后的差壓來推定。在本實施方式中，在顆粒過濾器14堆積有規(guī)定量的粒子狀物質(zhì)時，通過使顆粒過濾器14的溫度上升，進行將粒子狀物質(zhì)氧化而除去的再生。顆粒過濾器14的再生時，進行使顆粒過濾器14的溫度上升至目標(biāo)溫度的升溫控制。本實施方式的排氣凈化催化劑具有氧化烴的功能。向排氣凈化催化劑13供給烴，可以發(fā)生氧化反應(yīng)。在排氣凈化催化劑13中，通過發(fā)生烴的氧化反應(yīng)，排氣的溫度上升。通過高溫的排氣流入顆粒過濾器14，可以使顆粒過濾器14升溫至目標(biāo)溫度。另外，顆粒過濾器14達到用于進行再生的目標(biāo)溫度時，進行使顆粒過濾器14維持在目標(biāo)溫度的控制。在本實施方式的升溫控制中，考慮排氣的溫度相對于從內(nèi)燃機主體排出的排氣的溫度的上升幅度，從烴供給閥供給烴。作為在排氣凈化催化劑中產(chǎn)生的熱，包括烴直接被氧化而產(chǎn)生的熱、和由烴生成還原性中間體、還原性中間體與活性NOx反應(yīng)時產(chǎn)生的熱。在任意反應(yīng)中，可以通過氧化反應(yīng)生成熱，使流入顆粒過濾器的排氣的溫度上升。作為顆粒過濾器的再生的目標(biāo)溫度，可以例示650°C。排氣凈化催化劑13的溫度是對應(yīng)于顆粒過濾器14的目標(biāo)溫度的溫度。因此，排氣凈化催化劑13也成為高溫。本實施方式中的排氣凈化催化劑13在這種高溫的狀態(tài)下也可以較高地維持NOx的凈化率(參照圖5)。在本實施方式中，在顆粒過濾器14的再生期間中也可以通過排氣凈化催化劑中的第一 NOx凈化方法以高凈化率繼續(xù)NOx的凈化。然而，在顆粒過濾器14的再生中，為了使顆粒過濾器的溫度上升，在通常運轉(zhuǎn)中需要供給比基于第一 NOx凈化方法供給的烴的供給量更多量的烴。例如，在升溫控制中，需要將來自烴供給閥的每單位時間的烴的供給量設(shè)定成比通常運轉(zhuǎn)大。在本實施方式中，在通常運轉(zhuǎn)中通過第一 NOx凈化方法進行NOx的凈化的期間中，通過推定保持在排氣凈化催化劑的活性NOx量和NOx的可保持速度來設(shè)定烴的供給時期。在本實施方式中，烴的供給周期與烴濃度的振動周期相等。在升溫控制中，可以根據(jù)進行第一NOx凈化方法時的烴的供給時期來進行烴的供給。即，可以增加進行第一 NOx凈化方法時的每次的烴的供給量。但是，增加顆粒過濾器的升溫所需的量時，從烴供給閥供給的每次的烴的供給量變多，發(fā)生烴穿過排氣凈化催化劑的情況。例如，參照圖20，如烴的噴射模式C那樣，在I次烴的供給中供給超過穿過限度XB的量的烴，則如區(qū)域RC所示，產(chǎn)生穿過排氣凈化催化劑13的烴。在顆粒過濾器14中，沒有擔(dān)載具有將烴氧化的功能的催化劑粒子時，穿過排氣凈化催化劑13的烴也穿過顆粒過濾器14而釋放到大氣中。另外，在顆粒過濾器14上擔(dān)載有鉬等具有氧化功能的催化劑粒子的情況下，大量的烴流入顆粒過濾器14時，有可能烴穿過顆粒過濾器14而釋放到大氣中。另外，對排氣凈化催化劑13—次供給大量的烴時，有時排氣凈化催化劑13變得過熱。例如，剛向排氣凈化催化劑13 —次供給大量的烴之后，內(nèi)燃機的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)急劇減少時，在排氣凈化催化劑13的空間速度變小的狀態(tài)下，一次性發(fā)生大量的氧化反應(yīng)。其結(jié)果，有時排氣凈化催化劑13的溫度急劇上升。像這樣，向排氣凈化催化劑13 —次供給大量的烴時，產(chǎn)生排氣凈化催化劑13的溫度控制性惡化的情況。在本實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中，以抑制烴穿過排氣凈化催化劑、另外使催化劑的溫度控制性穩(wěn)定化的方式進行烴的供給。圖26表示說明本實施方式的升溫控制中的烴的供給周期與從烴供給閥供給的每次的烴的供給量的關(guān)系的曲線圖。圖26是一個內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中的曲線圖。在本實施方式中的顆粒過濾器的升溫控制中，基于現(xiàn)在的顆粒過濾器的溫度和用于進行顆粒過濾器的再生的目標(biāo)溫度來設(shè)定向排氣凈化催化劑供給的烴的總供給量。另外，使顆粒過濾器的溫度上升的期間(時間長度)被預(yù)先確定。在本實施方式的升溫控制中，基于向排氣凈化催化劑供給的烴的總供給量與使溫度上升的期間，設(shè)定供給烴時的供給周期與每次的烴的供給量。在這里，圖26用實線表示等耗油率曲線。等耗油率曲線表示烴的總供給量與供給期間(供給的時間長度)恒定的條件下，改變烴的供給周期時的每次的烴的供給量。烴的供給周期AT越長，I次從烴供給閥供給的烴的供給量WM越多。另外，烴的供給周期AT越長，烴的供給次數(shù)越少。烴的供給周期以及每次的烴的供給量可以選擇等耗油率曲線上的任意點。圖27是表示說明在本實施方式的升溫控制中改變烴的供給周期時的NOx的凈化率的曲線圖。圖27是在與圖26中的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相同的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行運轉(zhuǎn)時的曲線圖。排氣凈化催化劑具有使烴的供給周期緩慢變長時NOx的凈化率上升的上升范圍、以及大于等于預(yù)先設(shè)定的NOx的凈化率EN的高凈化率范圍。在本實施方式中的高凈化率范圍中，以高凈化率大體保持恒定。進而，排氣凈化催化劑具有相比于高凈化率范圍而延長烴的供給周期AT時烴的供給周期AT越長則NOx的凈化率越降低的降低范圍。在烴的供給周期AT短的區(qū)域RX中，由于每次的烴的供給量少，所以向排氣凈化催化劑供給的烴的大部分為全部氧化的狀態(tài)。因此，部分氧化的自由基狀的烴不足，NOx的凈化率降低。在上升范圍中，使烴的供給周期△ T變長時，每次的烴的供給量變多，部分氧化的烴的量增加。因此， 在上升范圍中，烴的供給周期Λ T越長，NOx的凈化率越上升。在高凈化率范圍中，部分氧化的烴變多，可以維持高NOx的凈化率。然而，如區(qū)域RY所示，如果烴的供給周期AT變得過長，則如上所述，活性NOx被吸收在堿性層的內(nèi)部。SP，由于烴的供給周期過長，不能將活性NOx保持在堿性層的表面。因此，在下降范圍中，烴的供給周期Λ T越長，NOx的凈化率越下降。在圖26中以虛線記錄圖27所示的NOx的凈化率。在本實施方式中的升溫控制中，在NOx的凈化率高的高凈化率范圍中，烴的供給周期△ T變短的區(qū)域內(nèi)，選擇供給周期Λ T和每次的烴的供給量麗。在本實施方式中，將在高凈化率范圍，烴的供給周期AT最短的供給周期稱為特定供給周期ATS。另外，在本實施方式中，將與特定供給周期ATS對應(yīng)的每次的烴的供給量稱為特定供給量WMS。進而，高凈化率范圍具有烴的供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT。供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT是特定供給周期ATS附近的區(qū)域。供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT可以設(shè)定自特定供給周期ATS以預(yù)先設(shè)定的時間間隔延長供給周期的區(qū)域。作為供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT，例如，可以例示高凈化率范圍的供給周期短的一側(cè)的4分之I的區(qū)域。在本實施方式的升溫控制中，在供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT的范圍內(nèi)，進行供給烴的控制。
通過在供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT的范圍內(nèi)供給烴，可以減少每次的烴的供給量WM。通過減少每次的烴的供給量WM，可以抑制烴穿過排氣凈化催化劑。或者，可以增大距排氣凈化催化劑的烴穿過限度的余量。進而，由于可以減少每次的烴的供給量，所以可以提高排氣凈化催化劑的溫度控制性。例如，可以抑制排氣凈化催化劑的溫度急劇上升而過熱的情況。接著，對本實施方式的排氣凈化裝置的升溫控制的運轉(zhuǎn)例進行說明。在運轉(zhuǎn)例中，舉出作為烴的供給周期而采用特定供給周期ATS的情況作為例子來進行說明。與特定供給周期△ TS對應(yīng)的特定供給量麗S在高凈化率范圍中每次的烴的供給量最小。作為烴的供給模式，采用特定供給周期和特定供給量，從而可以更可靠地抑制烴的穿過。圖28表示本實施方式的排氣凈化裝置的升溫控制的流程圖。圖28所示的升溫控制例如可以在進行顆粒過濾器的再生的期間中，以預(yù)先設(shè)定的時間間隔重復(fù)進行。在步驟121中，檢測顆粒過濾器的溫度。參照圖1，顆粒過濾器14的溫度例如可以利用溫度傳感器23而進行檢測。接著，在步驟122中，設(shè)定用于進行顆粒過濾器的升溫的烴的總供給量。烴的總供給量可以基于目前的顆粒過濾器的溫度和用于進行再生的目標(biāo)溫度來進行設(shè)定。烴的總供給量HCT例如可以通過下式算出。HCT = Ga.(TPtrg-TP).α TP...(1)在這里，變量Ga為吸入空氣量，對應(yīng)于內(nèi)燃機排氣通路的空間速度。另外，變量TPtrg為顆粒過濾器的目標(biāo)溫度。變量TP為目前的顆粒過濾器的溫度。常數(shù)ciTP是用于算出烴的總供給量HCT的系數(shù)。接著，在步驟123中，檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖26和圖27的曲線圖所示的烴的供給周期和NOx的凈化率的關(guān)系根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而發(fā)生變化。通過確定內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，如圖26和圖27所示，可以確定NOx凈化率相對于烴的供給周期的關(guān)系。在本實施方式中，作為內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而檢測出燃燒室中的燃料的噴射量Q和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N。接著，在步驟124中，設(shè)定升溫控制中的烴的供給周期AT和每次的烴的供給量WM。參照圖26，在本實施方式的運轉(zhuǎn)例中，設(shè)定特定供給周期ATS和特定供給量WMS。BP,在圖26所示的高凈化率范圍中，設(shè)定烴的供給周期最短、每次的烴的供給量最少的供給模式。圖29表示在本實施方式的升溫控制中用于設(shè)定每次的烴的供給量的映射。由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N與燃燒室中的燃料的噴射量Q形成函數(shù)的每次的烴的供給量WM的映射預(yù)先存儲于電子控制單元。通過檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N與燃料的噴射量Q，可以設(shè)定每次的烴的供給量WM。在本實施方式的運轉(zhuǎn)例中，作為烴的供給量WM而存儲有特定供給量WMS?？梢曰跈z測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定每次的烴的供給量。圖30表示在本實施方式的升溫控制中用于設(shè)定烴的供給周期的映射。由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N與燃燒室中的燃料的噴射量Q形成函數(shù)的烴的供給周期△ T的映射預(yù)先存儲于電子控制單元。通過檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N與燃料的噴射量Q，可以設(shè)定烴的供給周期AT。在本實施方式的運轉(zhuǎn)例中，作為烴的供給周期AT而存儲有特定供給周期ATS?？梢曰跈z測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定烴的供給周期。像這樣，在本實施方式的運轉(zhuǎn)例中，基于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定特定供給周期和特定供給量。
參照圖28，接著，在步驟125中，基于設(shè)定的烴的供給周期以及設(shè)定的每次的烴的
供給量，由烴供給閥供給烴。像這樣，在本實施方式的升溫控制中，可以邊維持高NOx的凈化率邊減少每次的烴的供給量。進而，可以根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行烴的供給。在上述運轉(zhuǎn)例中，說明了在供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT的值中選擇特定供給周期ATS的例子，但可以選定供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT的范圍內(nèi)的任意烴的供給周期以及每次的烴的供給量來進行烴的供給。例如，參照圖26，也可以在供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域WT中采用最長的供給周期ATL。通過采用供給周期ATL，即使瞬間性地內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化而NOx的凈化率惡化，也可以抑制NOx凈化率下降。圖31表示本實施方式中的排氣凈化裝置的運轉(zhuǎn)例的時間圖。在圖31所示的運轉(zhuǎn)例中，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化的期間中進行升溫控制。例如，表示了在要求負(fù)荷變化的期間中進行升溫控制的運轉(zhuǎn)例。此外，對于烴(HC)供給量，曲線圖的高度與每次的烴的供給量對應(yīng)，曲線圖越高，每次的烴的供給量越多。直到時刻tl為止，進行內(nèi)燃機的通常運轉(zhuǎn)。在本實施方式中，基于保持在排氣凈化催化劑的活性NOx量和NOx的可保持速度來設(shè)定烴的供給周期和烴的供給量。在時刻tl，顆粒過濾器的粒子狀物質(zhì)的堆積量達到預(yù)先設(shè)定的判定值。因此，為了進行顆粒過濾器的再生，從時刻tl開始升溫控制。在時刻tl，設(shè)定烴的供給間隔和每次的烴的供給量，進行多次的烴的供給。在本運轉(zhuǎn)例中，圖28所示的升溫控制以預(yù)先設(shè)定的時間間隔進行。在本運轉(zhuǎn)例中，在開始顆粒過濾器的再生的時刻tl，內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)為第一運轉(zhuǎn)狀態(tài)。然而，在進行升溫控制的期間中的時刻t3，內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)由第一運轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)榈诙\轉(zhuǎn)狀態(tài)。重新計算而設(shè)定烴的供給周期與每次的烴的供給量。因此，烴的供給周期與每次的烴的供給量發(fā)生變化。進而，時刻t4中，內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)由第二運轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)榈谌\轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，烴的供給周期與烴的供給量進一步發(fā)生變化。此后，在時刻t2，顆粒過濾器的溫度達到目標(biāo)溫度。在運轉(zhuǎn)例的升溫控制中，以預(yù)先設(shè)定的間隔檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定每次的烴的供給量和烴的供給周期。基于各個時刻檢測出的顆粒過濾器的溫度和目標(biāo)溫度來設(shè)定烴的總供給量。在升溫控制中算出的烴的總供給量與用于使顆粒過濾器升溫至目標(biāo)溫度的剩余烴的供給量相等。因此，顆粒過濾器的溫度越高，烴的總供給量越少。進而，基于檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來設(shè)定烴的供給周期和每次的烴的供給量，并變更烴的供給周期和每次的烴的供給量。像這樣，通過根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化來進行烴的供給，即便是內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化，也能夠維持高NOx的凈化率，并且可以更可靠地抑制排氣凈化催化劑的烴穿過，并可以提高排氣凈化催化劑的溫度控制性。作為用于重復(fù)供給間隔和供給量的設(shè)定的預(yù)先設(shè)定間隔，不限于時間間隔，例如，可以采用烴的供給次數(shù)等任意的間隔。在本實施方式的運轉(zhuǎn)例中，在時刻t2，顆粒過濾器的溫度達到目標(biāo)溫度之后，也繼續(xù)同樣的升溫控制。通過繼續(xù)升溫控制，可以將顆粒過濾器的溫度維持在目標(biāo)溫度。例如，在時刻t2以后也以預(yù)先設(shè)定的間隔重復(fù)進行圖28所示的升溫控制，從而在顆粒過濾器的溫度小于目標(biāo)溫度時進行烴的供給，可以將顆粒過濾器的溫度維持在目標(biāo)溫度。此外，有時顆粒過濾器的溫度與目標(biāo)溫度之差小而烴的總供給量變少。由于烴的總供給量少而不能維持高的NOx的凈化率時，也可以進行等待烴的供給直至顆粒過濾器下降至規(guī)定溫度的控制。另外，顆粒過濾器的溫度達到目標(biāo)溫度后維持溫度的控制不限于該方式，可以采用任意的控制。通過使顆粒過濾器為高溫，堆積于顆粒過濾器的粒子狀物質(zhì)被氧化而減少。顆粒過濾器的粒子狀物質(zhì)的堆積量小于預(yù)先設(shè)定的判定值時，可以結(jié)束顆粒過濾器的再生。例如，可以結(jié)束本實施方式中的升溫控制，進入通常運轉(zhuǎn)的控制。圖32表示本實施方式中的排氣凈化裝置的其它運轉(zhuǎn)例。圖32所示的運轉(zhuǎn)例可以適用于要求負(fù)荷等為恒定、且運轉(zhuǎn)狀態(tài)大體上恒定的內(nèi)燃機。或者，可以適用于運轉(zhuǎn)狀態(tài)具有大體上恒定的期間的內(nèi)燃機。例如即便是要求負(fù)荷變動的內(nèi)燃機，也可以在要求負(fù)荷大體上恒定的車輛的恒速行駛之類的運轉(zhuǎn)狀態(tài)期間采用。直至?xí)r刻tl為止，進行通常運轉(zhuǎn)。在時刻tl，為了進行顆粒過濾器的再生而開始升溫控制。在時刻tl，設(shè)定烴的供給周期和每次的烴的供給量。直到排氣凈化催化劑的溫度達到目標(biāo)溫度為止，以設(shè)定的烴的供給周期以及每次的烴的供給量繼續(xù)多次的烴的供給。在時刻t2，顆粒過濾器的溫度達到目標(biāo)溫度。像這樣，內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)為恒定的情況下，也可以在應(yīng)進行升溫時，設(shè)定烴的供給周期和每次的烴的供給量，直到顆粒過濾器達到目標(biāo)溫度為止，繼續(xù)設(shè)定的供給模式。圖33對本實施方式中的排氣凈化裝置的另外其他的運轉(zhuǎn)例進行了說明。在上述排氣凈化裝置中，進行再生時，由通常運轉(zhuǎn)的控制切換為升溫控制。在本實施方式中的另外其他的運轉(zhuǎn)例中，邊繼續(xù)通常運轉(zhuǎn)的控制邊進行追加的烴的供給。追加的烴的供給周期以及追加的烴的供給量可以預(yù)先設(shè)定。在時刻tl，開始顆粒過濾器的再生。除了通常運轉(zhuǎn)中的烴的供給FN以外，進行預(yù)先設(shè)定的量的烴的供給F0。追加的烴的供給FO以預(yù)先設(shè)定的時間間隔來進行。在通常運轉(zhuǎn)中的烴的供給FN彼此之間進行追加的烴的供給FO。在追加的烴的供給中，優(yōu)選每次的烴的供給量小。因此，在追加的烴的供給中，例如，可以采用烴供給閥的最小的供給量。在時刻t2中，顆粒過濾器的溫度達到目標(biāo)溫度。進而在其它的運轉(zhuǎn)例中，也可以邊抑制排氣凈化催化劑中的烴穿過邊進行排氣凈化催化劑的升溫。在本實施方式中的內(nèi)燃機的通常運轉(zhuǎn)的控制中，推定保持在排氣凈化催化劑的NOx量和NOx的可保持速度，并基于設(shè)定推定的NOx量和NOx的可保持速度來設(shè)定烴的供給周期和每次的烴的供給量，但不限于該方式，可以通過任意的控制來進行通常運轉(zhuǎn)。例如，也可以基于燃燒室中的燃料的噴射量與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)來設(shè)定烴的供給周期和每次的烴的供給量。在本實施方式中，作為配置在排氣凈化催化劑的下游的后處理裝置，例示了顆粒過濾器來進行說明，但作為后處理裝置，不限于該方式，可以采用在預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)下需要升溫的任意的處理裝置。在本實施方式中，可以通過在內(nèi)燃機排氣通路配置烴供給閥，從烴供給閥供給烴，從而向排氣凈化催化劑供給烴，但不限于該方式，可以利用任意的裝置、控制來向排氣凈化催化劑供給烴。此外，上述實施方式可以適當(dāng)組合。另外，上述運轉(zhuǎn)控制的各個步驟只要能夠維持各自的作用、功能，就可以適當(dāng)調(diào)換順序。在上述各個圖中，對相同或相等的部分標(biāo)記相同的符號。此外，上述實施方式為例示，不限定發(fā)明。另外，在實施方式中包括權(quán)利要求所示的變更。符號說明2燃燒室3燃料噴射閥8吸入空氣量檢測器13排氣凈化催化劑14顆粒過濾器15烴供給閥50催化劑載體51、52催化劑粒子53堿性層54流通表面部分
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置排氣凈化催化齊U，該排氣凈化催化劑用于使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)，在該排氣凈化催化劑的排氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑，并且在該貴金屬催化劑周圍形成有堿性的排氣流通表面部分； 該排氣凈化催化劑具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動時將排氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使該烴濃度的振動周期比該預(yù)先設(shè)定的范圍長時排氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)； 所述內(nèi)燃機的排氣凈化裝置具備配置在比排氣凈化催化劑靠下游的內(nèi)燃機排氣通路、在達到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)時進行升溫的后處理裝置，并形成為進行升溫控制，所述升溫控制是利用在排氣凈化催化劑中產(chǎn)生的烴的氧化熱使排氣的溫度上升，使后處理裝置的溫度上升; 在使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動的控制中，在預(yù)先設(shè)定的期間中供給預(yù)先設(shè)定的烴的總供給量時，排氣凈化催化劑具有使烴的供給周期變長時NOx的凈化率上升的上升范圍以及比預(yù)先設(shè)定的NOx的凈化率高的高凈化率范圍； 所述內(nèi)燃機的排氣凈化裝置在升溫控制中，設(shè)定后處理裝置的升溫所需的烴的總供給量，在高凈化率范圍中烴的供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域內(nèi)設(shè)定烴的供給周期以及每次的烴的供給量，以設(shè)定的烴的供給周期以及每次的烴的供給量來進行烴的供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，在升溫控制中，以特定供給周期以及特定供給量來進行烴的供給，所述特定供給周期為高凈化率范圍中最短的烴的供給周期，所述特定供給量為與特定供給周期對應(yīng)的每次的烴的供給量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，在升溫控制中，以預(yù)先設(shè)定的間隔檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于檢測出的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定烴的供給周期以及每次的烴的供給量，變更烴的供給周期以及每次的烴的供給量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中，后處理裝置包括顆粒過濾器， 升溫控制包括為了氧化堆積于顆粒過濾器的粒子狀物質(zhì)而使溫度上升的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，在排氣凈化催化劑內(nèi)，通過使排氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成含有氮和烴的還原性中間體， 烴濃度的振動周期是持續(xù)生成還原性中間體所需的周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，貴金屬催化劑由銠Rh和鈀Pd中的至少一者以及鉬Pt構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其特征在于，排氣凈化催化劑包含堿性層，該堿性層形成于排氣流通表面上，且含有堿金屬或堿土類金屬或稀土類或能夠向NOx供給電子的金屬,堿性層的表面形成堿性的排氣流通表面部分。
全文摘要
內(nèi)燃機的排氣凈化裝置具備凈化NOX的排氣凈化催化劑和后處理裝置。排氣凈化催化劑具有使烴的濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動時還原NOX的性質(zhì)，還具有將烴氧化的功能。排氣凈化裝置對排氣凈化催化劑供給烴，并進行使后處理裝置升溫的升溫控制。排氣凈化催化劑具有比預(yù)先設(shè)定的NOX的凈化率高的高凈化率范圍。在升溫控制中，設(shè)定烴的總供給量，在高凈化率范圍中烴的供給周期短的一側(cè)的端部的區(qū)域內(nèi)設(shè)定烴的供給周期。
文檔編號F01N3/20GK103097680SQ20118000430
公開日2013年5月8日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者井上三樹男, 吉田耕平, 美才治悠樹 申請人:豐田自動車株式會社