內燃機的排氣凈化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及內燃機的排氣凈化裝置。
【背景技術】
[0002]公知有一種內燃機的排氣凈化裝置，在內燃機排氣通路內配置排氣凈化催化劑并且在排氣凈化催化劑上游的內燃機排氣通路內配置烴供給閥，在該排氣凈化催化劑的廢氣流通表面上擔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廢氣流通表面部分，該排氣凈化催化劑具有若使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預先決定的范圍內的振幅以及預先決定的范圍內的周期振動則還原廢氣中所含有的NOx的性質，并且具有若該烴濃度的振動周期比該預先決定的范圍長則廢氣中所含有的NOx的吸留量增大的性質，該內燃機的排氣凈化裝置選擇性地使用通過以該預先決定的周期從烴供給閥噴射烴來對廢氣中所含有的NOx進行凈化的第一 NOx凈化方法、和通過以比該預先決定的周期長的周期使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比成為濃空燃比來從排氣凈化催化劑放出吸留NOx而對NOx進行凈化的第二 NOx凈化方法(例如參照專利文獻I)。在該排氣凈化裝置中，當排氣凈化催化劑的溫度比極限溫度低時使用第二 NOx凈化方法，當排氣凈化催化劑的溫度比極限溫度高時使用第一 NOx凈化方法。并且，在第二 NOx凈化方法中，為了從排氣凈化催化劑放出NOx來對NOx進行凈化，進行濃空燃比控制，即、以使流入排氣凈化催化劑的流入廢氣的空燃比成為濃空燃比的方式，除了噴射燃燒用燃料之外還向燃燒室內噴射追加的燃料。
[0003]專利文獻1:日本專利第4868096號公報
[0004]然而，例如若在內燃機負載非常低時或者內燃機轉速非常低時進行濃空燃比控制，則有發(fā)生失火的擔憂，若在內燃機負載非常高時或者內燃機轉速非常高時進行濃空燃比控制，則有排出大量的煙的擔憂。因此，在這樣的內燃機運轉狀態(tài)下不進行濃空燃比控制。其結果，若在因排氣凈化催化劑的溫度比極限溫度低而使用第二 NOx凈化方法的情況下，長時間地不進行濃空燃比控制，則無法從排氣凈化催化劑放出吸留NOx，從而變得無法良好地對NOx進行凈化。
[0005]換言之，即使根據某種判斷基準來決定使用第一 NOx凈化方法還是使用第二 NOx凈化方法，也不一定能夠良好地對NOx進行凈化。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供能夠更加可靠地對NOx進行凈化的內燃機的排氣凈化裝置。
[0007]根據本發(fā)明，提供一種內燃機的排氣凈化裝置，在內燃機排氣通路內配置排氣凈化催化劑并且在排氣凈化催化劑上游的內燃機排氣通路內配置烴供給閥，在該排氣凈化催化劑的廢氣流通表面上擔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廢氣流通表面部分，該排氣凈化催化劑具有若使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預先決定的范圍內的振幅以及預先決定的范圍內的周期振動則還原廢氣中所含有的NOx的性質，并且具有若該烴濃度的振動周期比該預先決定的范圍長則廢氣中所含有的NOx的吸留量增大的性質，上述內燃機的排氣凈化裝置選擇性地使用第一 NOx凈化方法和第二 NOx凈化方法，上述第一 NOx凈化方法通過從烴供給閥以該預先決定的周期噴射烴來對廢氣中所含有的NOx進行凈化，上述第二 NOx凈化方法通過使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比以比該預先決定的周期長的周期為濃空燃比來從排氣凈化催化劑釋放出吸留NOx而對NOx進行凈化，其中，在排氣凈化催化劑狀態(tài)能夠屬于的區(qū)域劃分第一催化劑狀態(tài)區(qū)域以及第二催化劑狀態(tài)區(qū)域，當排氣凈化催化劑狀態(tài)屬于第一催化劑狀態(tài)區(qū)域時使用第一 NOx凈化方法，并且當排氣凈化催化劑狀態(tài)屬于第二催化劑狀態(tài)區(qū)域時使用第二 NOx凈化方法，第一催化劑狀態(tài)區(qū)域以及第二催化劑狀態(tài)區(qū)域分別被區(qū)分為接近另一方的催化劑狀態(tài)區(qū)域的近處區(qū)域和遠離另一方的催化劑狀態(tài)區(qū)域的遠處區(qū)域，當排氣凈化催化劑狀態(tài)屬于一方的催化劑狀態(tài)區(qū)域的近處區(qū)域時，進行使排氣凈化催化劑狀態(tài)所屬的區(qū)域向另一方的催化劑狀態(tài)區(qū)域轉移的轉移控制，由此所使用的NOx凈化方法從第一 NOx凈化方法向第二 NOx凈化方法切換或者從第二 NOx凈化方法向第一 NOx凈化方法切換。
[0008]能夠更加可靠地對NOx進行凈化。
【附圖說明】
[0009]圖1是壓縮點火式內燃機的整體圖。
[0010]圖2是圖解地示出催化劑載體的表面部分的圖。
[0011]圖3是用于說明排氣凈化催化劑的氧化反應的圖。
[0012]圖4是示出流入排氣凈化催化劑的流入廢氣的空燃比的變化的圖。
[0013]圖5是示出NOx凈化率的圖。
[0014]圖6A以及圖6B是用于說明排氣凈化催化劑的氧化還原反應的圖。
[0015]圖7A以及圖7B是用于說明排氣凈化催化劑的氧化還原反應的圖。
[0016]圖8是示出流入排氣凈化催化劑的流入廢氣的空燃比的變化的圖。
[0017]圖9是示出NOx凈化率的圖。
[0018]圖10是示出烴的噴射周期Δ T與NOx凈化率之間的關系的圖。
[0019]圖11是示出烴的噴射量的映射。
[0020]圖12是示出NOx放出控制的圖。
[0021]圖13是示出排出NOx量NOXA的映射的圖。
[0022]圖14是示出燃料噴射時期的圖。
[0023]圖15是示出燃料供給量WR的映射的圖。
[0024]圖16是示出第一催化劑狀態(tài)區(qū)域以及第二催化劑狀態(tài)區(qū)域的線圖。
[0025]圖17是示出濃空燃比控制允許區(qū)域RA的映射。
[0026]圖18是用于說明本發(fā)明的實施例的線圖。
[0027]圖19是用于進行NOx凈化控制的流程圖。
[0028]圖20是用于執(zhí)行第二 NOx凈化方法的流程圖。
[0029]圖21是用于進行轉移控制的流程圖。
[0030]圖22是用于說明本發(fā)明的其它實施例的線圖。[0031 ]圖23是用于進行圖22所示的實施例的NOx凈化控制的流程圖。
[0032]圖24是用于進行布爾值XD的控制的流程圖。
[0033]圖25是用于說明本發(fā)明的其它實施例的線圖。
[0034]圖26是用于進行圖25所示的實施例的NOx凈化控制的流程圖。
[0035]圖27是用于說明本發(fā)明的其它實施例的線圖。
[0036]圖28是用于進行圖27所示的實施例的NOx凈化控制的流程圖。
[0037]圖29是用于說明本發(fā)明的其它實施例的線圖。
[0038]圖30是用于進行圖29所示的實施例的NOx凈化控制的流程圖。
[0039]圖31是用于說明本發(fā)明的其它實施例的線圖。
[0040]圖32是用于進行圖31所示的實施例的NOx凈化控制的流程圖。
[0041]圖33是示出本發(fā)明的其它實施例中的第一催化劑狀態(tài)區(qū)域以及第二催化劑狀態(tài)區(qū)域的線圖。
【具體實施方式】
[0042]圖1中示出壓縮點火式內燃機的整體圖。
[0043]參照圖1時，I示出內燃機主體，2示出各氣缸的燃燒室，3示出用于向各燃燒室2內分別噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥，4示出進氣歧管，5示出排氣歧管。進氣歧管4經由進氣管路6與排氣渦輪增壓器7的壓縮機7a的出口連結，壓縮機7a的入口經由進氣量檢測器8與空氣凈化器9連結。在進氣管路6內配置由致動器驅動的節(jié)氣門10，在進氣管路6周圍配置用于對在進氣管路6內流動的進氣進行冷卻的冷卻裝置11。在圖1所示的實施例中，內燃機冷卻水被導入冷卻裝置11內，利用內燃機冷卻水對進氣進行冷卻。
[0044]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，排氣渦輪7b的出口經由排氣管12a與排氣凈化催化劑13的入口連結。在本發(fā)明的實施例中，該排氣凈化催化劑13由NOx吸留催化劑構成。排氣凈化催化劑13的出口經由排氣管12b與微粒過濾器14連結。在排氣凈化催化劑13上游的排氣管12a內配置烴供給閥15，該烴供給閥15供給作為壓縮點火式內燃機的燃料而使用的、由輕油等其它燃料構成的烴。在圖1所示的實施例中，作為從烴供給閥15供給的烴而使用了輕油。此外，本發(fā)明也能夠應用于以稀空燃比為基礎進行燃燒的火花點火式內燃機。在該情況下，從烴供給閥15供給作為火花點火式內燃機的燃料而使用的、由汽油等其它燃料構成的烴。
[0045]另一方面，排氣歧管5和進氣歧管4經由廢氣再循環(huán)(以下，稱作EGR)通路16相互連結，在EGR通路16內配置電子控制式EGR控制閥17。并且，在EGR通路16的周圍配置冷卻裝置18，該冷卻裝置18用于對在EGR通路16內流動的EGR氣體進行冷卻。在圖1所示的實施例中，內燃機冷卻水被導入冷卻裝置18內，利用內燃機冷卻水對EGR氣體進行冷卻。各燃料噴射閥3經由燃料供給管19與共軌20連結，該共軌20經由電子控制式的排出量可變的燃料栗21與燃料箱22連結。儲藏在燃料箱22內的燃料由燃料栗21向共軌20內供給，被供給至共軌20內的燃料經由各燃料供給管19而被供給至燃料噴射閥3。
[0046]電子控制單元30由數字計算機構成，具備通過雙向性總線31而相互連接的ROM (只讀存儲器)32、RAM (隨機存取存儲器)33、CPU (微處理器)34、輸入端口 35以及輸出端口 36。在排氣凈化催化劑13下游的排氣管12b安裝有溫度傳感器24，該溫度傳感器24用于對從排氣凈化催化劑13流出后的廢氣的溫度進行檢測。從排氣凈化催化劑13流出出的廢氣的溫度表示排氣凈化催化劑13的溫度。并且，在微粒過濾器14安裝有差壓傳感器26，該差壓傳感器26用于檢測微粒過濾器14的前后差壓。上述溫度傳感器24、差壓傳感器26以及進氣量檢測器8的輸出信號經由分別對應的AD變換器37向輸入端口 35輸入。并且，加速踏板40連接著負載傳感器41，該負載傳感器41產生與加速踏板40的踩踏量L成比例的輸出電壓，負載傳感器41的輸出電壓經由對應的AD變換器37向輸入端口 35輸入。另外，輸入端口 35與曲柄轉角傳感器42連接，該曲柄轉角傳感器42在曲軸例如每旋轉15°時產生輸出脈沖。另一方面，輸出端口 36經由對應的驅動電路38與燃料噴射閥3、節(jié)氣門10的驅動用致動器、烴供給閥15、EGR控制閥17以及燃料栗21連接。
[0047]圖2中圖解地示出擔載在圖1所示的排氣凈化催化劑13的基體上的催化劑載體的表面部分。在該排氣凈化催化劑13中，如圖2所示，例如在由氧化鋁構成的催化劑載體50上，擔載有由鉑Pt構成的貴金屬催化劑51，另外在該催化劑載體50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以及銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir之類的能夠向NOx提供電子的金屬中的至少一種。在該堿性層53內還含有氧化鈰CeO2，因此排氣凈化催化劑13具有儲氧能力。并且，在排氣凈化催化劑13的催化劑載體50上除了能夠擔載鈾Pt之外，還能夠擔載銘Rh或鈀Pd。此外，由于廢氣沿催化劑載體50上流動，所以可以說在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上擔載有貴金屬催化劑51。并且，由于堿性層53的表面呈堿性，所以堿性層53的表面被稱作堿性的廢氣流通表面部分54。
[0048]若從烴供給閥15向廢氣中噴射烴，則該烴在排氣凈化催化劑13中被改性。在本發(fā)明中，此時使用被改性后的烴來在排氣凈化催化劑13中對NOx進行凈化。圖3中圖解地示出此時在排氣凈化催化劑13中進行的改性作用。如圖3所示，從烴供給閥15噴射出的烴HC因貴金屬催化劑51而變成碳數少的自由基狀的烴HC。
[0049]圖4中示出從烴供給閥15供給烴的供給時機和流入排氣凈化催化劑13的流入廢氣的空燃比(A/F)in的變化。此外，由于該空燃比(A/F) in的變化取決于向