CN102770629B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供内燃机的排气净化装置。内燃机的排气净化装置具备NO_x吸留还原催化剂(16)、配置在NO_x吸留还原催化剂(16)的下游的氧化催化剂(17)、与NO_x吸留还原催化剂(16)和氧化催化剂(17)之间的内燃机排气通路连接的废气的罐体(51)、以及遮断朝向氧化催化剂(17)的内燃机排气通路并使废气流入罐体(51)的开闭阀(52)。在流入NO_x吸留还原催化剂(16)的废气的空燃比为浓空燃比的情况下，遮断朝向氧化催化剂(16)的内燃机排气通路，以使废气流入罐体(51)的方式切换流路，将废气贮存于罐体(51)。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

在柴油机等内燃机的废气中例如除了包含一氧化碳(CO)、未燃烃(HC)或者微粒(PM)之外，还包含氮氧化物(NO_x)。作为除去氮氧化物的方法之一，已知有在内燃机排气通路配置对NO_x进行还原的排气处理装置的方法。

对NO_x进行还原的装置包含暂时吸留NO_x的NO_x吸留还原催化剂。当废气的空燃比大时、即废气的空燃比为稀空燃比时，NO_x吸留还原催化剂吸留NO_x。与此相对，在废气的空燃比小时、即废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比时，NO_x吸留还原催化剂放出所吸留的NO_x，并且利用废气中所含的还原剂还原净化NO_x。

NO_x吸留还原催化剂当持续使用时逐渐蓄积NO_x。并且，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气中含有SO_x的情况下，蓄积SO_x。NO_x吸留还原催化剂当蓄积有大量NO_x或者SO_x时，从废气中除去NO_x的能力降低。因此，NO_x吸留还原催化剂进行用于放出NO_x或者SO_x的再生处理。在进行放出NO_x的再生处理的情况下，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比。在进行放出SO_x的再生处理的情况下，在使NO_x吸留还原催化剂的温度为能够放出SO_x的温度以上之后，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比。

在日本特开2004-92431号公报中，公开了一种废气净化装置，该废气净化装置具有：排气通路，该排气通路具有第一部分排气通路和第二部分排气通路，各部分排气通路在下游侧朝共通排气通路合流；配置在各个部分排气通路的NO_x吸留剂；以及配置在共通排气通路的氧化催化剂。在该废气净化装置中，当实施NO_x吸留剂的脱硫控制时，以使流通于氧化催化剂的废气的空燃比稍微变稀的方式对各部分排气通路的废气的空燃比进行控制。在该废气净化装置中，能够高效地实施NO_x吸留单元的脱硫控制，且能够抑制H₂S朝外部放出。

专利文献1：日本特开2004-92431号公报

在进行NO_x吸留还原催化剂的再生处理的情况下，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比。例如，通过向内燃机排气通路喷射未燃燃料，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比。

在从NO_x吸留还原催化剂流出的废气中包含CO(一氧化碳)、HC(未燃燃料)、H₂S(硫化氢)、NH₃(氨)等物质。这些物质能够通过氧化而净化。为了对从NO_x吸留还原催化剂流出的H₂S等应予以氧化的物质进行氧化，能够在NO_x吸留还原催化剂的下游的内燃机排气通路配置氧化催化剂。在从NO_x吸留还原催化剂流出的废气中含有大量的氧的情况下，能够利用氧化催化剂高效地进行氧化。

然而，在进行NO_x吸留还原催化剂的再生的情况下，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比。废气中所含的氧量相对于为了对应予以氧化的物质进行氧化而需要的量变得不充分。因此，存在如下问题：在氧化催化剂中无法充分地产生应予以氧化的物质的氧化反应，应予以氧化的物质通过氧化催化剂而放出到大气中。

上述的日本特开2004-92431号公报所公开的装置存在如下问题：必须并排形成两个内燃机排气通路，此外，必须在各个通路配置NO_x吸留催化剂、燃料添加装置以及隔离阀，由此导致结构变得复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制废气中所含的应予以氧化的物质被放出到大气中的内燃机的排气净化装置。

本发明的第一方面的内燃机的排气净化装置具备：NO_x吸留还原催化剂，该NO_x吸留还原催化剂配置在内燃机排气通路，当所流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中所含的NO_x，当所流入的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比时放出所吸留的NO_x；氧化催化剂，该氧化催化剂配置在NO_x吸留还原催化剂的下游的内燃机排气通路；废气用的罐体，该罐体连接于NO_x吸留还原催化剂和氧化催化剂之间的内燃机排气通路；以及流路变更装置，该流路变更装置遮断从NO_x吸留还原催化剂朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并且使废气流入罐体。在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的情况下，遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，以使废气流入罐体的方式切换流路，并将从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的废气的至少一部分贮存于罐体。

在上述发明中，优选为，将流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比从理论空燃比或者浓空燃比的状态切换成稀空燃比的状态，并且开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，一边使贮存于罐体的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的废气相混合，一边朝氧化催化剂供给。

在上述发明中，优选为，罐体形成为沿着内燃机排气通路延伸，氧化催化剂配置在罐体的内部。

在上述发明中，优选为，所述内燃机的排气净化装置具备压力检测装置，该压力检测装置对罐体内的压力进行检测，所述内燃机的排气净化装置形成为，进行使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的期间与为稀空燃比的期间反复的控制，流路变更装置形成为，当开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路时，能够调整流入氧化催化剂的废气的流量，在开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路的期间，推定罐体的压力降低速度，并基于所推定的压力降低速度以及预先决定的将废气的空燃比保持为稀空燃比的时间对流入氧化催化剂的废气的流量进行调整，以便在废气的空燃比为稀空燃比的期间结束之前将罐体的压力下降至贮存废气之前的压力。

在上述发明中，当应停止内燃机主体时，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比，在理论空燃比或者浓空燃比的废气流入到NO_x吸留还原催化剂时，能够遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并在遮断内燃机排气通路的状态下停止内燃机主体，当再起动内燃机主体时能够开放朝向氧化催化剂的流路。

本发明的第二方面的内燃机的排气净化装置具备：NO_x吸留还原催化剂，该NO_x吸留还原催化剂配置在内燃机排气通路，当所流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中所含的NO_x，当所流入的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比时放出所吸留的NO_x；氧化催化剂，该氧化催化剂配置在NO_x吸留还原催化剂的下游的内燃机排气通路；废气用的罐体，该罐体连接于NO_x吸留还原催化剂和氧化催化剂之间的内燃机排气通路；以及流路变更装置，该流路变更装置遮断从NO_x吸留还原催化剂朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并且使废气流入罐体。在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为稀空燃比的期间中，遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，以使废气流入罐体的方式切换流路，并将从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为稀空燃比的废气的至少一部分贮存于罐体，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的情况下，开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，一边使贮存于罐体的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的废气相混合，一边朝氧化催化剂供给。

在上述发明中，优选为，罐体形成为沿着内燃机排气通路延伸，氧化催化剂配置在罐体的内部。

在上述发明中，当通过减少内燃机转速而使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的流速减少时，能够利用流路变更装置将空燃比为稀空燃比的废气贮存于罐体，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的流速减少之后而成为大致恒定的流速时，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比，并且开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路。

根据本发明，能够提供一种抑制废气中所含的应予以氧化的物质被放出到大气中的内燃机的排气净化装置。

附图说明

图1是实施方式1的内燃机的概略图。

图2是NO_x吸留催化剂的概略剖视图。

图3是实施方式1的第一运转控制的时序图。

图4是实施方式1的进行第一运转控制时的排气管以及罐体的第一放大概略剖视图。

图5是实施方式1的进行第一运转控制时的排气管以及罐体的第二放大概略剖视图。

图6是实施方式1的第二运转控制的时序图。

图7是实施方式1的第三运转控制的时序图。

图8是实施方式1的进行第三运转控制时的排气管以及罐体的放大概略剖视图。

图9是正常运转时的燃烧室的喷射图案。

图10是朝内燃机排气通路供给未燃燃料时的燃烧室的喷射图案。

图11是实施方式1的其他内燃机的排气净化装置的排气管以及罐体的放大概略剖视图。

图12是实施方式2的进行第一运转控制时的排气管以及罐体的放大概略剖视图。

图13是实施方式2的第二运转控制的时序图。

图14是实施方式3的第一运转控制的时序图。

图15是实施方式3的第二运转控制的时序图。

具体实施方式

实施方式1

参照图1至图11对实施方式1的内燃机的排气净化装置进行说明。

图1中示出本实施方式的内燃机的整体图。在本实施方式中，以压燃式的柴油机为例进行说明。内燃机具备内燃机主体1。内燃机主体1包括各气缸的燃烧室2、用于朝各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式的燃料喷射阀3、进气歧管4和排气歧管5。

本实施方式的内燃机具备作为增压器的排气涡轮增压器7。进气歧管4经由吸管导管6与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结。压缩机7a的入口经由进气量检测器8与空气滤清器9连结。在构成内燃机进气通路的进气导管6内配置有由步进电动机驱动的节流阀10。此外，在进气导管6配置有用于对流经进气导管6内的进气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置11内，利用内燃机冷却水对进气进行冷却。

另一方面，排气岐管5连结于排气涡轮增压器7的排气涡轮机7b的入口。排气涡轮机7b的出口经由排气管12与NO_x吸留还原催化剂(NSR)16连结。在NO_x吸留还原催化剂16的下游的内燃机排气通路内配置有氧化催化剂。氧化催化剂17经由排气管12与NO_x吸留还原催化剂16连结。

在NO_x吸留还原催化剂16的上游侧的排气管12，作为用于朝排气管12的内部供给未燃燃料的燃料供给装置，配置有燃料添加阀15。燃料添加阀15形成为具有供给燃料或者停止供给燃料的燃料供给作用。本实施方式的排气净化装置形成为从燃料添加阀15喷射内燃机主体1的燃料。从燃料喷射阀15喷射的燃料并不限定于该方式，也可以形成为喷射与内燃机主体1的燃料不同的燃料。如箭头100所示，废气朝向NO_x吸留还原催化剂16流动。

为了进行废气再循环(EGR)，在排气歧管5和进气歧管4之间配置有EGR通路18。在EGR通路18配置有电子控制式的EGR控制阀19。并且，在EGR通路18配置有冷却装置20，该冷却装置20用于对流经EGR通路18内的EGR气体进行冷却。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置20内，利用内燃机冷却水对EGR空气进行冷却。

各个燃料喷射阀3经由燃料供给管21与共轨22连结。该共轨22经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵23与燃料罐24连结。贮存在燃料罐24内的燃料由燃料泵23供给至共轨22内，供给至共轨22内的燃料经由各燃料供给管21供给至燃料喷射阀3。

电子控制单元30由数字计算机构成。本实施方式的内燃机的控制装置包括电子控制单元30。电子控制单元30具备通过双向性总线31互相连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机读写存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35及输出端口36。ROM 32是读入专用的存储装置，预先存储有用于进行控制的必要的映射等信息。CPU 34能够进行任意的运算、判断。RAM 33是可读写的存储装置，能够保存运转履历等信息，或者暂时保存运算结果。

在内燃机排气通路中，在NO_x吸留还原催化剂16的下游配置有温度传感器26，该温度传感器26用于检测NO_x吸留还原催化剂16的温度。并且，在氧化催化剂17的下游配置有温度传感器27，该温度传感器27用于检测氧化催化剂17的温度。温度传感器26、27的输出信号经由所对应的AD转换器37输入到输入端口35。

在油门踏板40连接有产生与油门踏板40的踩踏量L成比例的输出电压的负载传感器41。负载传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37输入到输入端口35。此外，在输入端口35连接有曲轴每旋转例如15°就产生一个输出脉冲的曲轴转角传感器42。能够利用曲轴转角传感器42的输出来检测内燃机主体1的转速。

另一方面，输出端口36经由所对应的驱动回路38与燃料喷射阀3、节流阀10的驱动用步进电动机、EGR控制阀19以及燃料泵23连接。并且，输出端口36经由所对应的驱动回路38与燃料添加阀15连接。各个装置由电子控制单元30控制。

本实施方式的排气净化装置具备能够遮断内燃机排气通路的开闭阀52。开闭阀52配置在内燃机排气通路内。开闭阀52配置在NO_x吸留还原催化剂16和氧化催化剂17之间。本实施方式的开闭阀52是蝶阀。开闭阀52具备绕转动轴转动的板状部件。板状部件具有面积为最大的面积最大面。当板状部件的面积最大面与箭头100所示的废气的流动方向大致平行时，开闭阀52成为全开状态。当板状部件的面积最大面与废气的流动方向大致垂直时，开闭阀52成为全闭状态。开闭阀52经由所对应的驱动回路38与电子控制单元30的输出端口36连接。开闭阀52由电子控制单元30控制。

本实施方式的排气净化装置具备罐体51，该罐体51与NO_x吸留还原催化剂16和氧化催化剂17之间的内燃机排气通路连接。罐体51是暂时贮存废气的排气罐。本实施方式的罐体51形成为沿着排气管12延伸。罐体51形成为覆盖排气管12的一部分。优选罐体51具有能够充分贮存废气的容积。例如，优选罐体51具有比配置在罐体51的内部的排气管12的容积大数倍以上的容积。

在排气管12形成有连通口61。本实施方式的连通口61形成在比开闭阀52靠上游侧的位置。借助连通口61将排气管12和罐体51连接在一起。即，内燃机排气通路和罐体的连接点配置在比开闭阀52靠上游侧的位置。

本实施方式的排气净化装置包括检测罐体51的内部压力的作为压力检测装置的压力传感器55。本实施方式的压力传感器55配置在罐体51的壁面。压力传感器55的输出被输出到电子控制单元30的输入端口35。

在本实施方式中，开闭阀52作为流路变更装置发挥功能，该流路变更装置遮断朝向氧化催化剂17的内燃机排气通路，以使废气流入到罐体中的方式变更流路。通过关闭开闭阀52，遮断朝向氧化催化剂17的流路。废气通过连通口61流入到罐体51中。罐体51能够在内部压力上升的同时贮存废气。通过打开开闭阀52，废气通过排气管12流入氧化催化剂17。

作为贮存废气的罐体，并不限定于上述方式，只要形成为能够暂时贮存废气即可。例如，也可以在从排气管12离开的部分配置罐体，排气管和罐体之间通过连通管连接。并且，作为流路变更装置，并不限定于开闭阀，能够采用遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并且使废气流入罐体的任意装置。

图2中示出NO_x吸留还原催化剂的放大概略剖视图。NO_x吸留还原催化剂16是暂时吸留从内燃机主体1排出的废气中所含的NO_x，当放出所吸留的NO_x时将该NO_x转换成N₂的催化剂。

NO_x吸留还原催化剂16在基体上担载有例如由氧化铝形成的催化剂载体45。在催化剂载体45的表面上分散担载有贵金属催化剂46。在催化剂载体45的表面上形成有NO_x吸收剂47的层。作为贵金属催化剂46例如使用铂Pt。作为构成NO_x吸收剂47的成分，例如使用选自钾K、钠Na、铯Cs这样的碱金属；钡Ba、钙Ca这样的碱土类金属；镧La、钇Y这样的稀土类中的至少一个。

将供给至内燃机进气通路、燃烧室或者内燃机排气通路的废气的空气以及燃料(烃)的比称作废气的空燃比(A/F)，当废气的空燃比为稀空燃比时(比理论空燃比大时)，废气中所含的NO在贵金属催化剂46上被氧化而成为NO₂。NO₂以硝酸根离子NO₃ ^-的形式被吸留到NO_x吸收剂47内。

与此相对，当废气的空燃比为浓空燃比时(比理论空燃比小时)或者为理论空燃比时，由于废气中的氧浓度降低，所以反应向相反方向(NO₃ ^-→NO₂)进行。NO_x吸收剂47内的硝酸根离子NO₃ ^-以NO₂的形式被从NO_x吸收剂47放出。被放出的NO_x由废气中所含的未燃烃、一氧化碳等还原成N₂。

在本实施方式中，推定NO_x吸留还原催化剂所蓄积的NO_x吸留量。例如，在电子控制单元30的ROM 32内置有将内燃机转速N和燃料喷射量Q设为函数的每单位时间的NO_x量NOXA的映射。通过对根据运转状态算出的每单位时间的NO_x吸留量进行累计，能够算出任意时刻的NO_x吸留量。

氧化催化剂17是具有氧化能力的催化剂。氧化催化剂17例如具备基体，该基体具有延废气的流动方向延伸的间隔壁。基体例如形成为蜂窝构造。基体例如被收纳于筒状形状的壳体。在基体的表面通过例如多孔质氧化物粉末形成有作为催化剂担载层的涂层。在涂层担载有由铂(Pt)、铑(Rd)、钯(Pd)这样的贵金属形成的催化剂金属。作为氧化催化剂并不限定于该方式，能够采用具有氧化功能的任意的排气处理装置。例如，作为氧化催化剂能够配置担载有具有氧化能力的贵金属的催化剂。

图3中示出本实施方式的第一运转控制的时序图。在第一运转控制中，进行从NO_x吸留还原催化剂放出NO_x的再生控制。在本实施方式中，通过从配置于排气管12的燃料添加阀15朝内燃机排气通路内供给未燃燃料，使流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比为浓空燃比。

直到时刻t1为止都进行正常运转。到时刻t1为止，配置于内燃机排气通路的开闭阀52处于全开状态。在时刻t1，NO_x吸留还原催化剂中的NO_x吸留量达到容许值。在第一运转控制中，在从时刻t1到时刻t2从燃料添加阀15供给燃料。在本实施方式中，在从时刻t1到时刻t2的期间，从燃料添加阀连续地进行多次燃料喷射。流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比变为浓空燃比。在NO_x吸留还原催化剂16中，NO_x被放出并且被还原成N₂。

在第一运转控制中，在从时刻t1到时刻t2的期间，开闭阀52处于全闭状态。通过使开闭阀52处于全闭状态，来遮断朝向氧化催化剂17的内燃机排气通路。

图4中示出在第一运转控制中使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比并关闭开闭阀时的排气管和罐体的放大概略剖视图。通过关闭开闭阀52，朝向氧化催化剂17的内燃机排气通路被遮断。如箭头101所示，废气通过形成于排气管12的连通口61流入到罐体51。从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为浓空燃比的废气被贮存在罐体51中。

参照图3，通过在时刻t1关闭开闭阀52，罐体51的压力上升。在时刻t2，停止从燃料添加阀15供给燃料。通过停止从燃料添加阀15供给燃料，流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比变为稀空燃比。在时刻t2，废气的空燃比变为稀空燃比，并且使开闭阀52成为全开状态。

图5中示出在第一运转状态下将开闭阀从关闭状态变更为打开状态时的排气管和罐体的放大概略剖视图。在罐体51的内部贮存有空燃比为浓空燃比的废气。如箭头103所示，贮存在罐体51的内部的废气通过连通口61流入排气管12的内部。如箭头102所示，空燃比为稀空燃比的废气从NO_x吸留还原催化剂16流出。

贮存于罐体51的空燃比为浓空燃比的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为稀空燃比的废气合流。罐体51的废气与从NO_x吸留还原催化剂16流出的空燃比为稀空燃比的废气相混合，成为含有大量氧的废气。在本实施方式中，流入氧化催化剂17的废气的空燃比为稀空燃比。

朝向氧化催化剂17的废气处于氧过剩的状态。因此，在氧化催化剂17中，能够良好地进行应予以氧化的物质的氧化。例如，能够通过氧化来净化废气中所含的HC、CO、H₂S、NH₃等。能够使这些物质转换成例如CO₂、H₂O或者SO₂等。

参照图3，通过在时刻t2打开开闭阀52，罐体的压力减少。罐体51的压力降低至正常运转时的压力。下降至时刻t1的压力。在时刻t3以后反复进行同样的控制。例如，在从时刻t3到时刻t4，从燃料添加阀15供给燃料，并且关闭开闭阀52而后进行NO_x的放出。

在本实施方式中，能够将空燃比为浓空燃比的废气暂时贮存于罐体。因此，在废气中所含的氧不足的状态下，能够抑制朝氧化催化剂供给应予以氧化的物质的情况。结果，能够防止应予以氧化的物质直接通过氧化催化剂而被放出到大气中的情况。

并且，在将流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比从为浓空燃比的状态切换成稀空燃比的状态的情况下，进行打开开闭阀52的控制。通过该控制，能够使贮存于罐体51的空燃比为浓空燃比的废气与从NO_x吸留还原催化剂16流出的空燃比为稀空燃比的废气相混合。能够使朝向氧化催化剂的废气处于含有大量氧的状态，能够在氧化催化剂中有效地对应予以净化的物质进行氧化。

使贮存于罐体的空燃比为浓空燃比的废气的空燃比上升的装置，并不限定于该方式，例如也可以在罐体的内部进一步连接填充空气的装置，通过填充空气而使空燃比上升。

在本实施方式中，将连接排气管和罐体的连通口61与氧化催化剂17隔开规定的距离配置。因此，在排气管12的内部，能够使从罐体流出的废气和从NO_x吸留还原催化剂流出的废气充分地混合。结果，能够避免局部地形成废气的空燃比低的部分。能够抑制应予以氧化的物质的一部分直接通过氧化催化剂17而被放出到大气中的情况。

在本实施方式的第一运转控制中，在开始从燃料添加阀供给燃料的时刻的同时使开闭阀52成为全闭状态，但并不限定于该方式，能够在从NO_x吸留还原催化剂16流出的废气的空燃比变为理论空燃比或者浓空燃比的期间的至少一部分期间，遮断朝向氧化催化剂的废气的流动。或者，能够对开闭阀进行控制，使得从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为理论空燃比或为浓空燃比的废气的至少一部分贮存于罐体51。

图6中示出本实施方式的第二运转控制的时序图。在第二运转控制中，在时刻t1开始从燃料添加阀15供给燃料，紧随其后而关闭开闭阀52。使关闭开闭阀52的时期晚于时刻t1。

在燃料添加阀从连通口隔开规定的距离配置的情况下，空燃比为浓空燃比的废气到达连通口为止需要规定的时间。因此，在使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比的情况下，也可以使关闭开闭阀的时刻滞后。

或者也可以考虑开闭阀等流路变更装置的动作时间，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比即将变为浓空燃比之前关闭开闭阀。例如，在图6所示的控制例中，也可以在即将到达时刻t1之前使开闭阀的开度为零。

并且，在第二运转控制中，在时刻t2停止从燃料添加阀15供给燃料，紧随其后而打开开闭阀。在燃料添加阀从连通口离开配置的情况下，空燃比为稀空燃比的废气到达连通口为止需要规定的时间。通过使打开开闭阀的时刻晚于停止从燃料添加阀供给燃料的时刻，能够将空燃比为浓空燃比的废气可靠地贮存于罐体。即，在停止燃料的供给的时刻，能够将从燃料添加阀至连通口所存在的空燃比为浓空燃比的废气贮存于罐体。通过该控制，能够更可靠地抑制应予以氧化的物质被放出到大气中的情况。

此外，能够使打开开闭阀的时刻进一步滞后。能够在空燃比为浓空燃比的废气流入到罐体51后经过规定的时间之后打开开闭阀。通过该控制，除了空燃比为浓空燃比的废气之外，还能够将空燃比为稀空燃比的废气贮存于罐体。能够在罐体51的内部对这些废气进行混合。能够使贮存于罐体的废气的空燃比上升。能够在使贮存于罐体的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的废气合流之前预先对贮存于罐体的废气进行稀释。从时刻t3到时刻t4，反复进行与从时刻t1到时刻t2同样的控制。

图7中示出本实施方式的第三运转控制的时序图。在第三运转控制中，也进行从NO_x吸留还原催化剂放出NO_x的再生控制。

直到时刻t1为止都进行正常控制。在时刻t1，关闭开闭阀52。在从燃料添加阀15供给燃料之前关闭开闭阀52。空燃比为稀空燃比的废气被贮存于罐体51。罐体51的压力上升。在从时刻t2到时刻t3，从燃料添加阀15供给燃料，由此使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比。在NO_x吸留还原催化剂中放出NO_x。在第三运转控制中，在时刻t2打开开闭阀52。在废气的空燃比为浓空燃比的情况下，打开开闭阀52。

图8中示出流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比变为浓空燃比时的排气管和罐体的放大概略剖视图。从NO_x吸留还原催化剂16流出空燃比为浓空燃比的废气。通过打开开闭阀52，如箭头103所示，贮存于罐体51的空燃比为稀空燃比的废气经由连通口61流入排气管12的内部。

空燃比为稀空燃比的废气与从NO_x吸留还原催化剂16流出的空燃比为浓空燃比的废气相混合。如箭头102所示，混合后的废气朝向氧化催化剂17流动。通过使从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为浓空燃比的废气中混合有空燃比为稀空燃比的废气，能够使朝向氧化催化剂17的废气的空燃比为稀空燃比。能够使之含有比为了氧化应予以氧化的物质而需要的氧量多的氧。因此，在氧化催化剂17中，能够有效地对应予以氧化的物质进行氧化。

参照图7，通过在时刻t2打开开闭阀而使罐体的压力减少。在图7所示的控制例中，到时刻t4为止都使开闭阀处于打开状态。在时刻t4，将开闭阀变更为全闭状态，在罐体中再次贮存空燃比为稀空燃比的废气。从时刻t5到时刻t7，反复进行与从时刻t2到时刻t4同样的控制。

在第三运转控制中，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为稀空燃比的期间中，遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，以使废气流入罐体的方式切换流路。在罐体贮存空燃比为稀空燃比的废气。之后，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比，并且打开开闭阀而使贮存于罐体的空燃比为稀空燃比的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为浓空燃比的废气相混合。这样，使流入氧化催化剂的废气的空燃比为稀空燃比。在流入氧化催化剂的废气中含有充分的氧，能够有效地对应予以氧化的物质进行氧化。

在图7所示的控制例中，在时刻t2，大致同时进行从燃料添加阀的燃料的供给和打开开闭阀的操作，但并不限定于该方式，也可以在即将供给燃料之前或者刚供给燃料之后打开开闭阀。只要以下述方式进行控制即可：在空燃比为浓空燃比的废气从NO_x吸留还原催化剂流出的期间的至少一部分期间打开开闭阀，使从NO_x吸留还原催化剂流出的废气与罐体的废气相混合。

在上述的运转控制例中，以通过使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比而使NO_x放出的控制为例进行了说明，但并不限定于该方式，在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比的情况下也能够进行同样的控制。

在上述的运转控制中，当打开开闭阀时使开度为全开，但并不限定于该方式，也可以使开闭阀处于部分打开的状态。并且，当关闭开闭阀时使开度为全闭，但并不限定于该方式，只要以朝向氧化催化剂的内燃机排气通路实质上被遮断而使罐体内部的压力上升的方式关闭即可。

在本实施方式中，作为朝内燃机排气通路供给未燃燃料的燃料供给装置，配置燃料添加阀，但并不限定于此，燃料供给装置能够采用能够朝内燃机排气通路供给未燃燃料的任意装置。例如，能够通过变更燃烧室中的燃料的喷射图案而朝内燃机排气通路供给未燃燃料。

图9中示出本实施方式的内燃机的正常运转时的燃料的喷射图案。喷射图案A是正常运转时的燃料的喷射图案。在正常运转时，大致在压缩上死点TDC进行主喷射FM。在曲轴转角为大致0°处进行主喷射FM。并且，为了使主喷射FM的燃烧稳定化，在主喷射FM之前进行前导喷射(pilot injection)FP。

图10中示出朝内燃机排气通路供给未燃燃料时的喷射图案。喷射图案B是在主喷射FM之后进行后期喷射(post injection)FPO的喷射图案。后期喷射FPO是在燃烧室中燃料不燃烧的时期进行的喷射。后喷射FPO是辅助喷射。后期喷射FPO例如在压缩上死点后的曲轴转角从大致90°到大致120°的范围内进行。通过进行后期喷射，能够朝内燃机排气通路供给未燃燃料。

并且，作为在主喷射之后进行的辅助喷射，并不限定于后期喷射，也可以包含在燃烧室中所喷射的燃料的至少一部分燃烧的时期进行的后喷射(after injection)。

在上述的说明中，对在NO_x吸留还原催化剂的再生处理之中NO_x的放出进行了说明，但并不限定于此，也能够将本发明应用于放出蓄积于NO_x吸留还原催化剂的SO_x的再生处理。

存在在内燃机的废气中含有硫氧化物(SO_x)的情况。在该情况下，NO_x吸留还原催化剂在吸留NO_x的同时也吸留SO_x。如果吸留SO_x，则NO_x的可吸留量降低。这样，在NO_x吸留还原催化剂产生所谓的硫中毒。为了消除硫中毒，进行放出SO_x的硫中毒恢复处理。SO_x与NO_x相比以稳定的状态被吸留到NO_x吸留还原催化剂。因此，在硫中毒恢复处理中，在使NO_x吸留还原催化剂升温的基础上，通过供给空燃比为浓空燃比的废气或者理论空燃比的废气而放出SO_x。

在被吸留到NO_x吸留还原催化剂的SO_x的算出中，与所蓄积的NO_x量的算出相同，将以内燃机转速和燃料喷射量作为函数的每单位时间的SO_x蓄积量的映射存储于电子控制单元。通过对每单位时间的SO_x蓄积量进行累计，能够算出任意时刻的SO_x的蓄积量。在SO_x的蓄积量超过了容许值的情况下，能够进行放出SO_x的再生处理。

为了恢复硫中毒，预先利用任意的方法使NO_x吸留还原催化剂的温度上升至可放出SO_x的温度。接着，进行本实施方式的控制，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为浓空燃比或者为理论空燃比。能够从NO_x吸留还原催化剂放出SO_x。

图11示出本实施方式的第二内燃机的排气净化装置的排气管和罐体的放大概略剖视图。第二内燃机的排气净化装置在罐体51的内部配置有氧化催化剂17。罐体51形成为沿着排气管12延伸。罐体51的容积由罐体51的内表面、和排气管12以及氧化催化剂17的外表面所包围的空间构成。

通过将氧化催化剂17配置在罐体51的内部，能够增长罐体51的在排气管12的延伸方向的长度，能够减小罐体51的直径。或者能够在小空间配置罐体51。

此外，罐体51具有对氧化催化剂17进行保温的效果。即，滞留在罐体51的内部的气体成为隔热材料，能够抑制从氧化催化剂17放热的情况。例如，能够抑制氧化催化剂17不足活性化温度的情况。

实施方式2

参照图12和图13对实施方式2的内燃机的排气净化装置进行说明。本实施方式的排气净化装置具备流路变更装置，该流路变更装置具有调整废气的流量的功能。

图12中示出本实施方式的排气净化装置的排气管和罐体的放大概略剖视图。本实施方式的排气净化装置包括开闭阀52。本实施方式的开闭阀52是蝶阀，形成为能够转动。开闭阀52形成为板状部件能够在任意的角度停止。开闭阀52形成为能够调整开度。开闭阀52形成为能够调整朝向氧化催化剂17的废气的流量。

在本实施方式的第一运转控制中，在流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比为浓空燃比的期间使开闭阀52处于关闭状态，将空燃比为浓空燃比的废气贮存于罐体51。图12是将流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比从浓空燃比切换成稀空燃比后的剖视图。使贮存于罐体51的空燃比为浓空燃比的废气与从NO_x吸留还原催化剂16流出的空燃比为稀空燃比的废气相混合。

在本实施方式的第一运转控制中，开闭阀52在板状部件的面积最大面相对于废气的流动方向倾斜的角度停止。即，开闭阀52不是处于全开状态而是以中间程度的开度停止。

通过使开闭阀52在板状部件的面积最大面相对于废气的流动方向倾斜的角度停止，如箭头102所示，在排气管12中流动的废气的流动紊乱。在开闭阀52的下游侧能够使废气充分混合。结果，能够抑制在流入氧化催化剂17的废气中应予以氧化的物质的浓度局部变高的情况，能够壁面应予以氧化的物质直接通过的情况。

通过减小开闭阀52的开度、即通过减小流路截面积，能够使废气的流动进一步紊乱。但是，如果开闭阀52的开度过小，则压力损失增大，罐体51的废气的压力降低花费时间。优选将开闭阀52设定为罐体51的压力在预先决定的时间内返回至正常运转时的压力那样的开度。

在本实施方式中，在内燃机排气通路配置能够调整开度的蝶阀，但并不限定于该方式，能够采用能够变更流量的任意的流路变更装置。并且，也可以通过配置用于使排气管的内部的流动紊乱的搅拌部件，使混合气体的流动紊乱。例如，作为搅拌部件也可以在排气管的内部配置使流动紊乱的挡板。

图13中示出本实施方式的第二运转控制的时序图。在第二运转控制中，进行多次使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比变为浓空燃比的控制。在第二运转控制中，在废气的空燃比为稀空燃比的期间中，进行控制使得罐体的压力降低至正常运转时的压力。

直到时刻t1为止都进行正常运转。在时刻t1开始从燃料添加阀15供给燃料并且关闭开闭阀52。流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比变为浓空燃比。直到时刻t2为止，持续从燃料添加阀15供给燃料。在时刻t2，停止从燃料添加阀15供给燃料并且使开闭阀52处于局部打开的状态。

在本实施方式中，利用压力传感器55检测罐体51的内部的压力P(参照图12)。将正常运转时的压力Pini预先存储于电子控制单元30的RAM33。在本实施方式中，将时刻t1的压力Pini作为初始压力加以存储。

在本实施方式中，预先决定从时刻t2到时刻t3的使废气的空燃比变为稀空燃比的时间。在从时刻t2到时刻t3的期间，检测微小时间dt内的压力降低dP。即，算出空燃比为稀空燃比的期间内的压力降低速度。根据所算出的压力降低速度，能够预测罐体51的压力P恢复到正常运转时的压力Pini的时刻tx。在该时刻tx晚于下次的使空燃比变为浓空燃比的时刻t3的情况下，进行进一步增大开闭阀52的开度的反馈控制。

通过进行该控制，能够在下次的使废气的空燃比变为浓空燃比的时刻t3之前将罐体51的压力P返回至正常运转时的压力Pini。在多次进行使废气的空燃比变为浓空燃比的控制的情况下，能够抑制针对每个废气的空燃比变为浓空燃比的期间而罐体51的压力都上升的情况。在图13所示的控制例中，在时刻t2使开闭阀局部打开。之后，开闭阀的开度逐渐变大，当达到了规定的开度时变为恒定。

从时刻t3到时刻t4，进行与从时刻t1到时刻t2同样的控制。在时刻t4以后，在多次使废气的空燃比变为浓空燃比的控制中，能够进行同样的控制。

在第二运转控制中，遍及从时刻t2到时刻t3的整个期间，反复进行算出罐体的压力降低速度而确定开闭阀的开度的控制，但并不限定于此，能够在使废气的空燃比变为稀空燃比的期间中的任意期间进行基于罐体的压力降低速度来调整开闭阀的开度的控制。

除此之外的结构、作用以及效果都与实施方式1同样，因此此处不做重复说明。

实施方式3

参照图14和图15对实施方式3的内燃机的排气净化装置进行说明。本实施方式的内燃机的排气净化装置具备增压器。

图14是本实施方式的第一运转控制的时序图。在第一运转控制中，当节流阀的开度减少，内燃机的转速降低时，朝内燃机排气通路供给燃料来进行NO_x吸留还原催化剂的NO_x的放出。

到时刻t1为止，以规定的量踏下油门踏板40(参照图1)。节流阀10以规定的开度打开，内燃机输出规定的扭矩。在时刻t1，油门踏板40返回到原来的位置而开始减速。节流阀10的开度变小，并且进行停止从燃料喷射阀3喷射燃料的燃油切断(fuel cut)。

流入内燃机主体1的进气流量从时刻t1开始减少。此时，即便油门踏板40返回到原来的位置，排气涡轮增压器7也因惯性而暂时继续旋转。因此，进气流量不是急剧减少而是逐渐减少。

在第一运转控制中，在时刻t1将开闭阀52从打开状态变更成关闭状态。利用进气流量减少的期间，在罐体51贮存空燃比为稀空燃比的废气。在时刻t2，进气流量降低而后大致成为恒定。NO_x吸留还原催化剂16的废气的空间速度变慢。

在时刻t2从燃料添加阀15供给燃料。在本实施方式中，进行使流入NO_x吸留还原催化剂16的废气的空燃比变为深浓空燃比的浓峰(richspike)控制。通过增多每单位时间从燃料添加阀15供给的燃料，能够使废气的空燃比变为深浓空燃比。在NO_x吸留还原催化剂中放出NO_x。

在第一运转控制中，在浓峰控制后的时刻t3，打开开闭阀52。流入NO_x吸留还原催化剂而后进行了NO_x的放出和还原的废气，与贮存于罐体的空燃比为稀空燃比的废气相混合。对于混合气体，废气的空燃比变为稀空燃比而流入氧化催化剂。在氧化催化剂中，能够有效地对应予以氧化的物质进行氧化。

在本实施方式的第一运转控制中，能够利用刚减速之后的增压剩余量将空燃比为稀空燃比的废气贮存于罐体。当进气流量减少，NO_x吸留还原催化剂的空间速度降低时，通过使废气的空燃比变为浓空燃比，能够增长NO_x吸留还原催化剂的反应时间。结果，能够进行适当的NO_x吸留还原催化剂的再生。

在第一运转控制中，在浓峰控制之后打开开闭阀，但并不限定于此，也可以与浓峰控制的开始几乎同时打开开闭阀。或者，也可以在即将进行浓峰控制之前打开开闭阀。

图15中示出本实施方式的第二运转控制的时序图。在第二运转控制中，对停止内燃机时的NO_x吸留还原催化剂的再生进行说明。

到时刻t1为止，内燃机主体工作。到时刻t1为止，例如在怠速状态下持续运转。在时刻t1，发出使内燃机停止的信号。在时刻t1以后，内燃机转速随着时间的流逝而减少。进气流量也同样地减少。在时刻t3，内燃机主体停止并且进气流量变为零。

在第二运转控制中，在紧接时刻t1之后的时刻t2，将开闭阀从打开状态变为关闭状态。遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路。从时刻t2开始将废气贮存于罐体。从时刻t2到时刻t3罐体的压力上升。

在第二运转控制中，在内燃机主体的转速变为零为止的期间，从燃料添加阀供给未燃燃料来进行NO_x的放出。在第二运转控制中，在时刻t2进行使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比变为深浓空燃比的浓峰控制。之后，将开闭阀维持在全闭状态不变而停止内燃机主体。

在时刻t4，再起动内燃机。在时刻t4打开开闭阀。开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路。在停止前贮存于罐体的空燃比为浓空燃比的废气，与从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为稀空燃比的废气相混合。因此，能够朝氧化催化剂供给空燃比为稀空燃比的废气。通过在时刻t4打开开闭阀而使罐体的压力减少。在时刻t5，内燃机主体成为怠速的状态。

这样，当应停止内燃机主体时，即使进行使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比变为浓空燃比的控制，也能够在再起动时使之与空燃比为稀空燃比的废气相混合，能够有效地对应予以氧化的物质进行氧化。

在第二运转控制中，在发出内燃机的停止信号之后，从燃料添加阀供给燃料，但并不限定于此，也可以在与发出使内燃机主体停止的信号几乎同时从燃料添加阀供给燃料。并且，也可以在与发出使内燃机主体停止的信号几乎同时关闭开闭阀。

在刚朝内燃机排气通路供给未燃燃料之后立即发出内燃机的停止信号的情况下，与第二运转控制同样地，能够遍及内燃机的停止期间将开闭阀的开度维持在全闭状态。

在本实施方式中，通过进行使废气的空燃比变为深浓空燃比的浓峰控制，进行NO_x吸留还原催化剂的再生，但并不限定于该方式，也可以使废气的空燃比变为浅浓空燃比或者为理论空燃比，进行NO_x吸留还原催化剂的再生。

除此之外的结构、作用以及效果与实施方式1或者实施方式2同样，因此此处不做重复说明。

上述的实施方式能够适当组合。

在上述各附图中，对相同或者相当的部分标注相同的符号。另外，上述的实施方式仅是例示，并不对发明进行限定。并且，在实施方式中，意图实现权利要求所包含的变更。

符号说明

1…内燃机主体；2…燃烧室；3…燃料喷射阀；7…排气涡轮增压器；12…排气管；15…燃料添加阀；16…NO_x吸留还原催化剂；17…氧化催化剂；30…电子控制单元；51…罐体；52…开闭阀；55…压力传感器；61…连通口。

Claims (5)

1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，

所述内燃机的排气净化装置具备：

NO_x吸留还原催化剂，该NO_x吸留还原催化剂配置在内燃机排气通路，当所流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中所含的NO_x，当所流入的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比时放出所吸留的NO_x；

氧化催化剂，该氧化催化剂配置在NO_x吸留还原催化剂的下游的内燃机排气通路；

废气用的罐体，该罐体连接于NO_x吸留还原催化剂和氧化催化剂之间的内燃机排气通路；以及

流路变更装置，该流路变更装置遮断从NO_x吸留还原催化剂朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并且使废气流入罐体，

在流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的情况下，遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，以使废气流入罐体的方式切换流路，并将从NO_x吸留还原催化剂流出的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的废气的至少一部分贮存于罐体。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，

将流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比从理论空燃比或者浓空燃比的状态切换成稀空燃比的状态，并且开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，一边使贮存于罐体的废气与从NO_x吸留还原催化剂流出的废气相混合，一边朝氧化催化剂供给。

3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，

罐体形成为沿着内燃机排气通路延伸，

氧化催化剂配置在罐体的内部。

4.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，

所述内燃机的排气净化装置具备压力检测装置，该压力检测装置对罐体内的压力进行检测，

所述内燃机的排气净化装置形成为，进行使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比的期间与为稀空燃比的期间反复的控制，

流路变更装置形成为，当开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路时，能够调整流入氧化催化剂的废气的流量，

在开放朝向氧化催化剂的内燃机排气通路的期间，推定罐体的压力降低速度，并基于所推定的压力降低速度以及预先确定的将废气的空燃比保持为稀空燃比的时间对流入氧化催化剂的废气的流量进行调整，以便在使废气的空燃比为稀空燃比的期间结束之前将罐体的压力下降至贮存废气之前的压力。

5.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，

当应停止内燃机主体时，使流入NO_x吸留还原催化剂的废气的空燃比为理论空燃比或者为浓空燃比，

在理论空燃比或者浓空燃比的废气流入到NO_x吸留还原催化剂时，遮断朝向氧化催化剂的内燃机排气通路，并在遮断内燃机排气通路的状态下停止内燃机主体，

当再起动内燃机主体时开放朝向氧化催化剂的流路。

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