本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。

背景技術(shù)：

作為內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，存在具備NO_x吸藏還原型的催化劑裝置的排氣凈化裝置。這種催化劑裝置在以稀空燃比燃燒了的已燃?xì)怏w流入時(shí)吸藏排氣中的氮氧化物(NO_x)，在以比理論空燃比濃的濃空燃比燃燒了的已燃?xì)怏w流入時(shí)釋放所吸藏的NO_x。而且，這種催化劑裝置若在NO_x釋放時(shí)供給烴(HC)，則將該烴作為還原劑對(duì)所釋放的NO_x進(jìn)行還原凈化。于是，在具備NO_x吸藏還原型的催化劑裝置的排氣凈化裝置中，通過(guò)交替地反復(fù)進(jìn)行稀空燃比下的NO_x的吸藏和濃空燃比下的NO_x的釋放還原，可抑制向外界氣體排出NO_x。

另一方面，在專利文獻(xiàn)1中記載有如下內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置：進(jìn)行以使流入NO_x吸藏還原型的催化劑裝置的排氣中的HC的濃度以規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)的方式向排氣中間歇地添加燃料的連續(xù)凈化添加，由此能夠?qū)崿F(xiàn)稀空燃比下的NO_x的連續(xù)凈化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特許第4893876號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

另外，NO_x吸藏還原型的催化劑裝置在吸藏NO_x的同時(shí)一并吸藏排氣中的硫。吸藏于催化劑裝置的硫在通常的NO_x釋放時(shí)的溫度條件下無(wú)法釋放，所以若僅通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述NO_x的吸藏和釋放還原來(lái)繼續(xù)進(jìn)行NO_x凈化，則吸藏于催化劑裝置的硫的量(硫吸藏量)會(huì)逐漸增加。并且，吸藏的硫壓迫催化劑裝置的NO_x吸藏能力而招致NO_x凈化性能的降低。因此，在具備這樣的催化劑裝置的排氣凈化裝置中，在硫吸藏量增加到了某種程度的情況下，需要進(jìn)行使所吸藏的硫釋放而使催化劑裝置再生的催化劑中毒再生控制。催化劑中毒再生控制通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)施，通過(guò)使利用次后噴射等向排氣中供給的未燃燃料在催化劑裝置內(nèi)燃燒，由此交替地進(jìn)行使催化劑裝置升溫到能夠使硫釋放的溫度的升溫處理和使空燃比濃化而使硫釋放的釋放處理。

此外，能夠使硫釋放的溫度比能夠吸藏NO_x的溫度區(qū)域高，所以在催化劑中毒再生控制的升溫處理期間，不再能夠吸藏NO_x。另一方面，通過(guò)上述那樣的連續(xù)凈化添加而實(shí)現(xiàn)的稀空燃比下的NO_x的連續(xù)凈化也能夠在高溫區(qū)域進(jìn)行，所以若能夠通過(guò)連續(xù)凈化添加來(lái)進(jìn)行升溫處理，則也能夠在升溫處理期間繼續(xù)進(jìn)行NO_x的凈化。

但是，為了進(jìn)行稀空燃比下的NO_x的連續(xù)凈化，需要以達(dá)到某種程度時(shí)長(zhǎng)的周期進(jìn)行燃料添加，在添加與添加之間的期間，催化劑裝置的被排氣直接吹打的上游側(cè)端部會(huì)變冷。因此，在通過(guò)連續(xù)凈化添加而進(jìn)行的升溫處理中，有時(shí)催化劑裝置的上游側(cè)端部變得升溫不足而僅能夠進(jìn)行不充分的再生。

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其要解決的課題是，提供如下內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置能夠在抑制催化劑中毒再生控制期間的氮氧化物的排出的同時(shí)，較佳地恢復(fù)因硫催化劑中毒而降低了的催化劑裝置的氮氧化物的凈化能力。

解決上述課題的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置具備：燃料噴射閥，能夠執(zhí)行向燃燒行程后的氣缸內(nèi)噴射燃料的次后噴射；燃料添加閥，設(shè)置于從所述氣缸排出的排氣流動(dòng)的排氣通路，向排氣中添加未燃燃料；催化劑裝置，設(shè)置于所述排氣通路中的比所述燃料添加閥靠下游側(cè)的部分，通過(guò)排氣中的氮氧化物與改性了的烴的反應(yīng)來(lái)還原所述氮氧化物；以及催化劑中毒再生控制部。該排氣凈化裝置的催化劑中毒再生控制部在所述催化劑裝置的硫吸藏量為規(guī)定的開(kāi)始判定值以上時(shí)開(kāi)始催化劑中毒再生控制，并且在該催化劑中毒再生控制中，交替地反復(fù)實(shí)施升溫處理和釋放處理，所述升溫處理是使該催化劑裝置升溫到所述催化劑裝置所吸藏的硫的釋放所需的溫度的處理，所述釋放處理是使在所述氣缸燃燒的混合氣的空燃比為所述催化劑裝置所吸藏的硫的釋放所需的值的處理。另外，該排氣凈化裝置的催化劑裝置在與排氣接觸的接觸面擔(dān)載貴金屬催化劑，且在所述貴金屬催化劑的周圍形成堿性表面部分，并且該催化劑裝置具有通過(guò)使流入該催化劑裝置的排氣的烴濃度以規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)來(lái)還原排氣中的氮氧化物的性質(zhì)以及通過(guò)使該排氣的烴濃度的振動(dòng)周期比所述規(guī)定范圍長(zhǎng)而使氮氧化物的吸藏量增大的性質(zhì)。

在這樣的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，所述催化劑中毒再生控制部通過(guò)第一控制模式下的控制和第二控制模式下的控制來(lái)進(jìn)行所述催化劑中毒再生控制，并且在從所述催化劑中毒再生控制的開(kāi)始到結(jié)束為止的期間中的進(jìn)行了所述第一控制模式下的控制后的期間實(shí)施所述第二控制模式下的控制，所述第一控制模式是通過(guò)由所述燃料噴射閥執(zhí)行次后噴射來(lái)進(jìn)行所述升溫處理并且交替地反復(fù)進(jìn)行該升溫處理和所述釋放處理的模式，所述第二控制模式是通過(guò)以使流入所述催化劑裝置的排氣的烴濃度以所述規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和所述規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)的方式執(zhí)行所述燃料添加閥的未燃燃料添加來(lái)進(jìn)行所述升溫處理并且交替地反復(fù)進(jìn)行所述升溫處理和所述釋放處理的模式。

在第一控制模式下的控制中，通過(guò)執(zhí)行燃料噴射閥的次后噴射來(lái)進(jìn)行升溫處理。此時(shí)，每當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的各氣缸迎來(lái)排氣行程時(shí)就向排氣通路排出包含未燃燃料成分的排氣，所以會(huì)以較短的周期向催化劑裝置流入未燃燃料成分，排氣直接吹打的催化劑裝置的上游側(cè)端部也容易升溫。不過(guò)，硫的釋放需要使催化劑溫度比能夠吸藏氮氧化物的溫度區(qū)域高，所以在第一控制模式下的控制下，在升溫處理期間變得不再能夠吸藏氮氧化物(NO_x)，不再能夠抑制向外界氣體的NO_x的排出。此外，在第一控制模式下的控制期間，從催化劑裝置的上游側(cè)端部釋放的硫通過(guò)排氣被運(yùn)送到催化劑裝置的下游側(cè)的部分。因此，硫催化劑中毒的再生以從催化劑裝置的前端側(cè)起開(kāi)始、并隨著時(shí)間的推移向后端側(cè)移動(dòng)的方式進(jìn)展。

與此相對(duì)，在第二控制模式下的控制中，以使流入催化劑裝置的排氣的HC濃度以規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)的方式執(zhí)行燃料添加閥的未燃燃料添加，由此可維持能夠還原排氣中的NO_x的狀態(tài)不變地進(jìn)行升溫處理。此時(shí)的NO_x的還原也能夠在高溫區(qū)域進(jìn)行，所以也能夠在升溫處理期間抑制向外界氣體的NO_x的排出。不過(guò)，為了維持能夠還原NO_x的狀態(tài)，需要隔有某種程度的間隔地添加未燃燃料，導(dǎo)致排氣所直接吹打的催化劑裝置的上游側(cè)端部在添加與添加之間的期間冷卻，難以升溫。因此，在第二控制模式下的控制下，有可能無(wú)法充分地對(duì)催化劑裝置的上游側(cè)端部的硫催化劑中毒進(jìn)行再生，通過(guò)催化劑中毒再生控制而進(jìn)行的催化劑裝置的NO_x凈化能力的恢復(fù)變得不充分。因此，在僅以第二控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，與僅以第一控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況相比，有可能催化劑中毒再生控制期間的NO_x排出量變得較少，但催化劑中毒再生控制后的NO_x排出量變得較多。

關(guān)于這一點(diǎn)，在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，在催化劑中毒再生控制期間，在進(jìn)行第一控制模式下的控制后，實(shí)施第二控制模式下的控制。在這樣的情況下，在通過(guò)第一控制模式的控制使在第二控制模式的控制下難以再生的催化劑裝置的上游側(cè)端部所吸藏的硫釋放之后，通過(guò)第二控制模式的控制使余下的催化劑裝置的下游側(cè)的部分的硫釋放，由此可較佳地使催化劑裝置整體從硫催化劑中毒中恢復(fù)。而且，在第二控制模式下的控制期間，能夠進(jìn)行NO_x的還原凈化，所以與僅通過(guò)第一控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況相比，可抑制該控制期間的NO_x排出量。因此，在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，既能夠抑制再生控制期間的NO_x的排出、又能夠較佳地恢復(fù)因硫催化劑中毒而降低了的催化劑裝置的NO_x的凈化能力。

如上所述，在第二控制模式的控制下，難以對(duì)催化劑裝置的上游側(cè)端部的硫催化劑中毒進(jìn)行再生，所以期望的是，向第二控制模式的控制的切換在如下時(shí)刻進(jìn)行，所述時(shí)刻是在第一控制模式的控制中催化劑裝置的上游側(cè)端部的催化劑中毒釋放充分進(jìn)展了的時(shí)刻。另一方面，催化劑中毒再生的進(jìn)展?fàn)顩r可以根據(jù)自催化劑中毒再生控制的開(kāi)始起的硫吸藏量的降低量來(lái)掌握。因而，期望的是，在上述排氣凈化裝置中，所述催化劑中毒再生控制部，在所述催化劑中毒再生控制期間所述硫吸藏量降低到了被設(shè)定為比所述開(kāi)始判定值小的值的規(guī)定的切換判定值時(shí)，進(jìn)行從所述第一控制模式下的控制向所述第二控制模式下的控制的切換。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地表示內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的概略圖。

圖2放大地表示設(shè)置于該實(shí)施方式的排氣凈化裝置的催化劑裝置的基體中的排氣流路的表面附近的截面構(gòu)造的剖視圖。

圖3是表示第一NO_x凈化方法下的NO_x凈化時(shí)的燃料添加閥向排氣添加未燃燃料的添加模式和因該添加而產(chǎn)生的排氣空燃比的變化的時(shí)間圖。

圖4是表示第一NO_x凈化方法下的NO_x凈化時(shí)的NO_x凈化率與催化劑溫度的關(guān)系的圖表。

圖5圖解地表示流入催化劑裝置的排氣的HC濃度低時(shí)的催化劑載體的表面部分的狀態(tài)的概括圖。

圖6是圖解地表示催化劑裝置的HC的改性作用的概括圖。

圖7是圖解地表示流入催化劑裝置的排氣的HC濃度高時(shí)的催化劑載體的表面部分的狀態(tài)的概括圖。

圖8是表示第一NO_x凈化方法下的NO_x凈化時(shí)的排氣空燃比的變化模式的一例的時(shí)間圖。

圖9是表示催化劑裝置的氧化能力與要求最小空燃比之間的關(guān)系的圖表。

圖10是表示要求最小空燃比為比理論空燃比靠稀側(cè)的值的情況下的、第一NO_x凈化方法下的NO_x凈化時(shí)的排氣空燃比的變化模式的一例的時(shí)間圖。

圖11是表示由燃料添加閥進(jìn)行的未燃燃料添加前的排氣的氧濃度與可得到規(guī)定的NO_x凈化率的HC濃度的振動(dòng)振幅的關(guān)系的圖表。

圖12是表示基礎(chǔ)空燃比最小時(shí)以及基礎(chǔ)空燃比最大時(shí)各自的HC濃度的振動(dòng)振幅與催化劑裝置的NO_x凈化率的關(guān)系的圖表。

圖13是表示流入催化劑裝置的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期與該催化劑裝置的NO_x凈化率的關(guān)系的圖表。

圖14是圖解地表示使流入催化劑裝置的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期比規(guī)定范圍長(zhǎng)時(shí)的催化劑載體的表面部分的狀態(tài)的概括圖。

圖15是圖解地表示在NO_x以硝酸鹽的形式被吸收在堿性層內(nèi)的狀態(tài)下使排氣空燃比濃化時(shí)的催化劑載體的表面部分的狀態(tài)的概括圖。

圖16是表示采用第二NO_x凈化方法對(duì)NO_x進(jìn)行凈化時(shí)的排氣空燃比的變化模式的一例的時(shí)間圖。

圖17是表示采用第二NO_x凈化方法對(duì)NO_x進(jìn)行凈化時(shí)的催化劑溫度與催化劑裝置的NO_x凈化率的關(guān)系的圖表。

圖18是表示采用第一升溫方法進(jìn)行升溫處理時(shí)的燃料噴射閥噴射燃料的噴射模式的一例的時(shí)間圖。

圖19是表示第一NO_x凈化方法下的NO_x凈化時(shí)的燃料添加閥的添加模式和與之相應(yīng)的排氣空燃比的變化的時(shí)間圖。

圖20是第二升溫方法下的升溫處理期間的燃料添加閥的添加模式和與之相應(yīng)的排氣空燃比的變化的時(shí)間圖。

圖21是表示僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況、僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況、以及本實(shí)施方式的情況的各個(gè)的催化劑裝置的硫吸藏量以及NO_x凈化率的推移的時(shí)間圖。

圖22是在上述實(shí)施方式的排氣凈化裝置中執(zhí)行的判定例程的流程圖。

圖23是表示燃料噴射量以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與催化劑中毒單位量的關(guān)系的圖表。

圖24是表示硫吸藏量與釋放單位量的關(guān)系的圖表。

圖25是表示在上述實(shí)施方式的排氣凈化裝置中執(zhí)行的催化劑中毒再生控制例程的流程圖。

圖26是表示該實(shí)施方式的排氣凈化裝置中的催化劑中毒再生控制的實(shí)施期間的催化劑裝置的硫吸藏量以及NO_x凈化率的推移的時(shí)間圖。

圖27是表示催化劑中毒再生控制的開(kāi)始時(shí)、控制模式的切換時(shí)、以及催化劑中毒再生控制的結(jié)束時(shí)的各時(shí)刻的催化劑裝置各部分的硫吸藏量的圖表。

具體實(shí)施方式

以下，參照?qǐng)D1～圖27詳細(xì)說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式。

＜排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)>

首先，說(shuō)明本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的排氣凈化裝置適用于具備排氣渦輪式的增壓器的車載用的柴油內(nèi)燃機(jī)。

如圖1所示，適用本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的柴油內(nèi)燃機(jī)具有進(jìn)行混合氣的燃燒的多個(gè)(在該圖的例子中為4個(gè))氣缸11。并且，柴油內(nèi)燃機(jī)具備在內(nèi)部形成有各氣缸11的內(nèi)燃機(jī)主體12、供向各氣缸11導(dǎo)入的進(jìn)氣流動(dòng)的進(jìn)氣通路13、供從各氣缸11排出的排氣流動(dòng)的排氣通路14、以及用于使排氣從排氣通路14內(nèi)向進(jìn)氣通路13內(nèi)再循環(huán)的再循環(huán)排氣通路(EGR通路15)。而且，柴油內(nèi)燃機(jī)具備排氣渦輪式的增壓器18，該增壓器18具有設(shè)置于進(jìn)氣通路13的壓縮機(jī)16和設(shè)置于排氣通路14的渦輪17。渦輪17借助在排氣通路14流動(dòng)的排氣的流勢(shì)而旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16。并且，壓縮機(jī)16根據(jù)該驅(qū)動(dòng)而對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行壓縮并將其排出。

在內(nèi)燃機(jī)主體12的各氣缸11，分別設(shè)置有向氣缸11內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥19。各氣缸11的燃料噴射閥19分別與高壓共軌(Common Rail)20連結(jié)。高壓共軌20經(jīng)由能夠變更排出量的電子控制式的燃料泵21而與燃料箱22連結(jié)。燃料泵21對(duì)燃料箱22內(nèi)的燃料進(jìn)行吸引并加壓，并將其向高壓共軌20供給。并且，從該高壓共軌20向各燃料噴射閥19分配供給燃料。

在進(jìn)氣通路13中的比上述壓縮機(jī)16靠上游側(cè)的部分，設(shè)置有過(guò)濾進(jìn)氣中的異物的空氣濾清器23和用于檢測(cè)在進(jìn)氣通路13中流動(dòng)的進(jìn)氣的流量(吸入空氣量GA)的空氣流量計(jì)24。另外，在進(jìn)氣通路13中的比壓縮機(jī)16靠下游側(cè)的部分，設(shè)置有對(duì)因壓縮機(jī)16的壓縮而成為高溫的進(jìn)氣進(jìn)行冷卻的中間冷卻器25和作為吸入空氣量GA的調(diào)整用的閥門(mén)的節(jié)氣門(mén)26。并且，進(jìn)氣通路13在與內(nèi)燃機(jī)主體12連結(jié)的進(jìn)氣歧管27處按每個(gè)氣缸11而形成分支。

排氣通路14具備與內(nèi)燃機(jī)主體12連結(jié)的排氣歧管28，從各氣缸11排出的排氣在該排氣歧管28處合流。上述渦輪17設(shè)置于排氣通路14中的比排氣歧管28靠下游側(cè)的部分。

這樣的柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置具備向在排氣通路14內(nèi)流動(dòng)的排氣中添加未燃燃料的燃料添加閥29、用于凈化排氣中的氮氧化物(NO_x)的催化劑裝置30、以及捕集排氣中的顆粒狀物質(zhì)(PM：ParticulateMatter)的PM過(guò)濾器31。燃料添加閥29設(shè)置于排氣通路14中的渦輪17的下游側(cè)的部分，催化劑裝置30設(shè)置于該排氣通路14中的比燃料添加閥29靠下游側(cè)的部分。并且，PM過(guò)濾器31設(shè)置于排氣通路14中的比催化劑裝置30靠下游側(cè)的部分。而且，在排氣通路14設(shè)置有排氣溫傳感器32和壓差傳感器33，所述排氣溫傳感器32用于檢測(cè)剛通過(guò)催化劑裝置30之后的排氣的溫度(催化劑后排氣溫T1)，所述壓差傳感器33用于檢測(cè)PM過(guò)濾器31的通過(guò)前后的排氣的壓差。另外，在排氣通路14的排氣歧管28安裝有空燃比傳感器34，該空燃比傳感器34用于檢測(cè)在各氣缸11燃燒后的混合氣的空燃比。

在該柴油內(nèi)燃機(jī)中，EGR通路15設(shè)置成連結(jié)排氣歧管28和進(jìn)氣歧管27。在EGR通路15設(shè)置有EGR冷卻器35和EGR閥36，所述EGR冷卻器35冷卻經(jīng)由其內(nèi)部從排氣通路14內(nèi)向進(jìn)氣通路13內(nèi)再循環(huán)的排氣(EGR氣體)，所述EGR閥36調(diào)整EGR氣體的流量。

而且，本實(shí)施方式的排氣凈化裝置具備電子控制單元37。電子控制單元37具備進(jìn)行排氣凈化裝置的控制用的各種運(yùn)算處理的中央運(yùn)算處理裝置、存儲(chǔ)有控制用的程序、數(shù)據(jù)的讀出專用存儲(chǔ)器、暫時(shí)存儲(chǔ)中央運(yùn)算處理裝置的運(yùn)算結(jié)果、傳感器的檢測(cè)結(jié)果等的可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器、輸入端口以及輸出端口。向電子控制單元37的輸入端口輸入上述的空氣流量計(jì)24、排氣溫傳感器32、壓差傳感器33、空燃比傳感器34的輸出信號(hào)。另外，向電子控制單元37的輸入端口輸入加速器踏板傳感器38和/或曲軸角傳感器39的輸出信號(hào)，所述加速器踏板傳感器38用于檢測(cè)駕駛員的加速器踏板的踩踏量，所述曲軸角傳感器39輸出與作為柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸的曲軸的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的脈沖信號(hào)。另一方面，電子控制單元37的輸出端口連接有燃料噴射閥19、燃料泵21、節(jié)氣門(mén)26、燃料添加閥29、EGR閥36的驅(qū)動(dòng)電路。此外，電子控制單元37根據(jù)曲軸角傳感器39的輸出信號(hào)運(yùn)算并求出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE，根據(jù)加速器踏板傳感器38等的輸出信號(hào)運(yùn)算并求出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率KL。

另外，電子控制單元37根據(jù)由排氣溫傳感器32檢測(cè)出的催化劑后排氣溫T1而求出催化劑裝置30的溫度(催化劑溫度TC)。具體而言，根據(jù)外界氣體溫和/或搭載有柴油內(nèi)燃機(jī)的車輛的行駛速度等而求出經(jīng)過(guò)催化劑裝置30后到達(dá)排氣溫傳感器32的設(shè)置部位為止的排氣溫度的降低量，以從催化劑后排氣溫T1減去該降低量部分而得到的值算出催化劑溫度TC。

＜催化劑裝置>

接著，對(duì)設(shè)置于上述排氣凈化裝置的催化劑裝置30進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。催化劑裝置30具備包含排氣所流通的排氣流路的基體，在排氣流路的表面擔(dān)載有催化劑載體。

圖2示出了催化劑裝置30的基體中的排氣流路的表面附近的放大截面構(gòu)造。如該圖所示，在擔(dān)載于排氣流路的表面的催化劑載體40上，擔(dān)載有貴金屬的催化劑顆粒41、42。在本實(shí)施方式中，作為這樣的貴金屬的催化劑顆粒41、42，在催化劑載體40上擔(dān)載有鉑(Pt)的催化劑顆粒41和銠(Rh)的催化劑顆粒42。順便提一句，作為擔(dān)載于催化劑載體40上的貴金屬的催化劑顆粒，也可以使用鈀(Pd)的催化劑顆粒，也可以除了上述鉑以及銠的催化劑顆粒41、42以外還擔(dān)載鈀的催化劑顆粒，或者代替銠的催化劑顆粒42而擔(dān)載鈀的催化劑顆粒。

另一方面，催化劑載體40例如由氧化鋁構(gòu)成，在其表面上形成有堿性層43。堿性層43包括選自鉀(K)、鈉(Na)、銫(Cs)等堿金屬、鋇(Ba)、鈣(Ca)等堿土類金屬、鑭系元素那樣的稀土類以及銀(Ag)、銅(Cu)、鐵(Fe)、銥(Ir)那樣的可向NO_x提供電子的金屬的至少一個(gè)。

在該催化劑裝置30中，排氣沿著擔(dān)載于排氣流路的表面的催化劑載體40的表面流動(dòng)，所以上述催化劑顆粒41、42會(huì)擔(dān)載于催化劑裝置30的排氣流通表面上。另外，顯現(xiàn)作為堿的性質(zhì)的堿性層43的表面成為了堿性的排氣接觸表面部分44。

在這樣的催化劑裝置30中，可以采用接下來(lái)的2種方法來(lái)凈化排氣中的NO_x。第一NO_x凈化方法是，通過(guò)利用燃料添加閥29向排氣添加未燃燃料，使流入催化劑裝置30的排氣的烴(HC)的濃度以規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，由此來(lái)凈化排氣中的NO_x。第二NO_x凈化方法通過(guò)將催化劑裝置30用作NO_x吸藏型的催化劑裝置來(lái)凈化NO_x。

在以下的說(shuō)明中，使用基礎(chǔ)空燃比AFB和排氣空燃比AFI這2個(gè)指標(biāo)值。基礎(chǔ)空燃比AFB表示在氣缸11燃燒的混合氣中的空氣相對(duì)于燃料的質(zhì)量比。另一方面，排氣空燃比AFI表示排氣到達(dá)催化劑裝置30為止的、被供給到進(jìn)氣通路13、氣缸11、以及排氣通路14中的比催化劑裝置30靠上游側(cè)的部分的空氣與燃料的總質(zhì)量之比(被供給的空氣的總質(zhì)量/被供給的燃料的總質(zhì)量)。即，排氣空燃比AFI表示流入催化劑裝置30的排氣在氣缸11中的燃燒之前所含有的空氣的質(zhì)量相對(duì)于在氣缸11中由燃料噴射閥19的燃料噴射所附加的燃料和在排氣通路14中由燃料添加閥29的燃料添加所附加的燃料的總質(zhì)量的比。因而，在未利用燃料添加閥29向排氣添加未燃燃料的狀態(tài)下，基礎(chǔ)空燃比AFB的值與排氣空燃比AFI的值一致。這樣的排氣空燃比AFI的值與流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的變化對(duì)應(yīng)地變化。

＜第一NO_x凈化方法>

首先，對(duì)可在催化劑裝置30中實(shí)施的第一NO_x凈化方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3示出了采用第一NO_x凈化方法凈化NO_x時(shí)的燃料添加閥29向排氣添加未燃燃料的添加模式和因該添加而產(chǎn)生的排氣空燃比AFI的變化。如該圖所示，此時(shí)，利用燃料添加閥29按一定的周期進(jìn)行一定量的未燃燃料的添加，由此排氣空燃比AFI進(jìn)而流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以一定的振幅和一定的周期振動(dòng)。確認(rèn)了：通過(guò)以規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期進(jìn)行這樣的排氣的HC濃度的振動(dòng)，如圖4所示，即使在400℃以上的高溫區(qū)域中，也可以得到極高的NO_x凈化率。

在采用這樣的第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x的凈化時(shí)，包含氮(N)和烴(HC)的大量的還原性中間體持續(xù)保持或吸附于堿性層43的表面上、即催化劑裝置30中的呈堿性的排氣接觸表面部分44。并且確認(rèn)到，該還原性中間體可大程度地有助于NO_x凈化。

圖5圖解地示出流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度低時(shí)的催化劑載體40的表面部分的狀態(tài)。如上所述，在采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x的凈化時(shí)，除了通過(guò)燃料添加閥29剛添加未燃燃料之后的一瞬間以外，排氣空燃比AFI成為稀的狀態(tài)，流入催化劑裝置30的排氣成為氧過(guò)多的狀態(tài)。在此時(shí)的催化劑裝置30中，這樣的排氣所含的NO在鉑的催化劑顆粒41上被氧化而成為NO₂，進(jìn)一步地，該NO₂被從鉑的催化劑顆粒41提供電子而成為NO₂^-。這樣，在催化劑顆粒41上大量地生成的NO₂^-具有強(qiáng)的活性。在以下的說(shuō)明中，將這樣的NO₂^-記作活性NO₂^*。

此外，在生成了活性NO₂^*之后，若活性NO₂^*周圍的氧濃度高的狀態(tài)持續(xù)一定時(shí)間以上，則活性NO₂^*被氧化，以硝酸離子NO₃^-的形式被吸收在堿性層43內(nèi)。不過(guò)，在此，在經(jīng)過(guò)該一定時(shí)間之前，通過(guò)燃料添加閥29添加未燃燃料而使得活性NO₂^*周圍的烴濃度變高。

若利用燃料添加閥29向排氣添加未燃燃料時(shí)，則所添加的未燃燃料中的烴(HC)在催化劑裝置30中被改性。圖6是圖解地表示此時(shí)的催化劑裝置30中的HC的改性作用的圖。如該圖所示，由燃料添加閥29添加的未燃燃料中的HC在催化劑顆粒41的作用下而成為碳個(gè)數(shù)更少的基團(tuán)狀的烴。并且，其結(jié)果，活性NO₂^*周圍的HC濃度變高。

圖7圖解地表示流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度高時(shí)的催化劑載體40的表面部分的狀態(tài)。如該圖所示，在活性NO₂^*周圍的HC濃度變高時(shí)，活性NO₂^*在鉑的催化劑顆粒41上與基團(tuán)狀的烴反應(yīng)，由此生成還原性中間體。該還原性中間體附著或吸附于堿性層43的表面上。

此外，此時(shí)最初生成的還原性中間體認(rèn)為是硝基化合物R-NO₂。在該硝基化合物R-NO₂生成后，成為腈化合物R-CN。不過(guò)，該腈化合物R-CN在該狀態(tài)下僅瞬時(shí)存留，而立即成為異氰酸酯化合物R-NCO。該異氰酸酯化合物R-NCO在加水分解后，成為胺化合物R-NH₂。不過(guò)，在該情況下，認(rèn)為加水分解的是異氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，認(rèn)為此時(shí)的保持或吸附于堿性層43的表面上的還原性中間體的大部分是異氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R-NH₂。

如該圖所示，在烴包圍所生成的還原性中間體的周圍時(shí)，還原性中間體的反應(yīng)被該烴阻止從而反應(yīng)不再進(jìn)一步進(jìn)展。若在該狀態(tài)下流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度降低、該排氣的氧濃度變高，則還原性中間體周圍的烴被氧化。其結(jié)果，如圖5所示，活性NO₂^*與作為還原性中間體的異氰酸酯化合物R-NCO和/或胺化合物R-NH₂反應(yīng)而成為N₂、CO₂、H₂O，通過(guò)以上過(guò)程N(yùn)O_x被凈化。

像這樣地，在第一NO_x凈化方法中，使在提高流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度時(shí)生成的還原性中間體，在降低該排氣的HC濃度、提高氧濃度時(shí)與活性NO₂^*反應(yīng)，從而凈化了NO_x。即，在第一NO_x凈化方法中，通過(guò)使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度周期性地變化，從而凈化了排氣中的NO_x。

此外，此時(shí)的還原性中間體的生成需要充分提高排氣的HC濃度，使所生成的還原性中間體與活性NO₂^*反應(yīng)需要充分降低排氣的HC濃度。即，需要使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的振幅振動(dòng)。另外，為了確保高的NO_x凈化率，需要將充分的量的還原性中間體(R-NCO、R-NH₂)保持于堿性層43上，直到所生成的還原性中間體與活性NO₂^*反應(yīng)。催化劑裝置30中的堿性的排氣接觸表面部分44為了保持這樣的還原性中間體而設(shè)。

另一方面，若延長(zhǎng)燃料添加閥29添加未燃燃料的添加周期，則從流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度被提高起到該HC濃度接下來(lái)被提高為止的、氧濃度變高的期間也變長(zhǎng)。并且，若這樣的氧濃度高的期間變長(zhǎng)到超過(guò)某種程度，則會(huì)導(dǎo)致活性NO₂^*不生成還原性中間體而以硝酸鹽的形式被吸收在堿性層43內(nèi)。為了避免該情況，需要使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)。

圖8示出了采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x凈化時(shí)的排氣空燃比AFI的變化模式的一例。此外，在該圖中，“ΔH”表示排氣空燃比AFI的振動(dòng)振幅，“ΔT”表示排氣空燃比AFI的振動(dòng)周期。此外，如上所述，排氣空燃比AFI的值與流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的變化相對(duì)應(yīng)地變化。因而，排氣空燃比AFI的振動(dòng)振幅ΔH與流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)振幅對(duì)應(yīng)，排氣空燃比AFI的振動(dòng)周期ΔT與流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期對(duì)應(yīng)。

此外，如上所述，還原性中間體在HC濃度被設(shè)置成了高時(shí)生成，但在此時(shí)的活性NO₂^*周圍的氧濃度比某種程度高的情況下，會(huì)導(dǎo)致在與活性NO₂^*反應(yīng)之前烴完全氧化，不再生成還原性中間體。因此，就還原性中間體的生成而言，需要使排氣空燃比AFI比一定的值低。該圖中的“X”表示還原性中間體的生成所需的排氣空燃比AFI的上限值，在以下的說(shuō)明中，將該“X”記載為“要求最小空燃比”。

如圖9所示，要求最小空燃比X的值根據(jù)催化劑裝置30的氧化能力而變化，催化劑裝置30的氧化能力越強(qiáng)，則成為越靠濃側(cè)的值。因此，根據(jù)催化劑裝置30的氧化能力，要求最小空燃比X的值有時(shí)成為比理論空燃比靠濃側(cè)的值，也有時(shí)成為比理論空燃比靠稀側(cè)的值。在圖8的例子中，要求最小空燃比X為比理論空燃比靠濃側(cè)的值。在該情況下，為了生成還原性中間體，需要以排氣空燃比AFI瞬時(shí)成為比理論空燃比靠濃側(cè)的值的方式，使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度振動(dòng)。

圖10示出了要求最小空燃比X為比理論空燃比靠稀側(cè)的值的情況下的、采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x凈化時(shí)的排氣空燃比AFI的變化模式的一例。在該情況下，通過(guò)在排氣空燃比AFI被維持比理論空燃比靠稀側(cè)的值的范圍內(nèi)使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度振動(dòng)，也能夠生成還原性中間體。

順便提一句，若過(guò)度地增大HC濃度的振動(dòng)振幅，則會(huì)導(dǎo)致HC剩余而不被氧化地直接從催化劑裝置30排出，招致燃料消耗量的不必要的惡化。因而，期望的是，使HC濃度的振動(dòng)振幅在排氣空燃比AFI瞬時(shí)成為比要求最小空燃比X低的值的范圍內(nèi)盡量小。

此外，若基礎(chǔ)空燃比AFB變高，則為了使排氣空燃比AFI瞬時(shí)地比要求最小空燃比X小，需要使該排氣空燃比AFI以更大的振幅振動(dòng)。即，基礎(chǔ)空燃比AFB越高，則需要越增大流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)振幅。

圖11示出了由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料添加之前的排氣的氧濃度與可得到規(guī)定的NO_x凈化率的HC濃度的振動(dòng)振幅的關(guān)系。如該圖所示，為了得到規(guī)定的NO_x凈化率，未燃燃料添加前的排氣的氧濃度越高，則越需要增大HC濃度的振動(dòng)振幅。換言之，在基礎(chǔ)空燃比AFB低時(shí)，可以減小HC濃度的振動(dòng)振幅。順便提一句，HC濃度的振動(dòng)振幅越大，則需要越增多由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加量，燃料消耗量越增加。因此，期望的是，HC濃度的振動(dòng)振幅在能夠生成還原性中間體的范圍內(nèi)根據(jù)基礎(chǔ)空燃比AFB而調(diào)整。

圖12示出了在適用本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的柴油內(nèi)燃機(jī)中基礎(chǔ)空燃比AFB變得最低時(shí)(基礎(chǔ)空燃比最小時(shí))、以及基礎(chǔ)空燃比AFB變得最高時(shí)(基礎(chǔ)空燃比最大時(shí))各自的HC濃度的振動(dòng)振幅與催化劑裝置30的NO_x凈化率的關(guān)系?；A(chǔ)空燃比AFB變?yōu)樽钚∈窃诓裼蛢?nèi)燃機(jī)的加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)，若使HC濃度的振動(dòng)振幅大于200ppm，則能夠?qū)崿F(xiàn)NO_x的良好的凈化。另一方面，在基礎(chǔ)空燃比AFB變得最高時(shí)，為了得到良好的NO_x凈化率，需要將HC濃度的振動(dòng)振幅設(shè)為10000ppm左右。不過(guò)，若HC濃度的振動(dòng)振幅超過(guò)10000ppm，則排氣空燃比AFI變得過(guò)濃而有可能不再能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行第一NO_x凈化方法對(duì)NO_x的凈化。因此，在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，在通過(guò)第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x凈化時(shí)，以200ppm至10000ppm的范圍內(nèi)的振幅使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度振動(dòng)。

圖13示出了流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期與催化劑裝置30的NO_x凈化率的關(guān)系。若HC濃度的振動(dòng)周期變長(zhǎng)，則在從由燃料添加閥29添加未燃燃料起到下次進(jìn)行添加為止的期間，活性NO₂^*周圍的氧濃度變高。在該情況下，若HC濃度的振動(dòng)周期變得比5秒左右長(zhǎng)，則活性NO₂^*開(kāi)始以硝酸鹽的形式被吸收在堿性層43內(nèi)。因此，若HC濃度的振動(dòng)周期比5秒左右長(zhǎng)，則NO_x凈化率降低。另一方面，若HC濃度的振動(dòng)周期變?yōu)榇笾?.3秒以下，則流入催化劑裝置30的排氣中的HC開(kāi)始在催化劑裝置30的排氣接觸表面部分44上堆積。因此，在HC濃度的振動(dòng)周期變?yōu)?.3秒以下時(shí)，NO_x凈化率也降低。因此，在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，在采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x凈化時(shí)，以0.3秒至5秒的范圍內(nèi)的周期使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度振動(dòng)。

＜第二NO_x凈化方法>

接著，對(duì)可在催化劑裝置30中實(shí)施的第二NO_x凈化方法進(jìn)行說(shuō)明。圖14圖解地示出了使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期即由燃料添加閥29進(jìn)行的向排氣添加的未燃燃料添加的周期比上述的規(guī)定范圍(0.3秒至5秒的范圍)長(zhǎng)時(shí)的催化劑載體40的表面部分的狀態(tài)。如該圖所示，在這樣的情況下，作為還原性中間體的R-NCO和/或R-NH₂從催化劑裝置30的堿性層43的表面上消減。另一方面，此時(shí)的在催化劑顆粒41上生成的活性NO₂^*以硝酸離子NO₃^-的形式向堿性層43內(nèi)擴(kuò)散，成為硝酸鹽。即，此時(shí)的排氣中的NO_x以硝酸鹽的形式被吸收在堿性層43內(nèi)。

圖15圖解地示出了在NO_x以硝酸鹽的形式被吸收在堿性層43內(nèi)的狀態(tài)下排氣空燃比AFI被設(shè)為理論空燃比或比其靠濃側(cè)的值時(shí)的催化劑載體40的表面部分的狀態(tài)。此時(shí)，排氣中的氧濃度降低，所以反應(yīng)向與圖14的情況相反的方向進(jìn)行，被吸收在堿性層43內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸離子NO₃^-，進(jìn)一步成為NO₂而被釋放到排氣中。并且，所釋放的NO₂被排氣中的HC和/或CO還原。

這樣，在催化劑裝置30中，將排氣空燃比AFI維持為比理論空燃比靠稀側(cè)的值并保持一定時(shí)間以上而吸藏了排氣中的NO_x后，暫時(shí)使排氣空燃比AFI為理論空燃比或比其靠濃側(cè)的空燃比，來(lái)對(duì)所吸藏的NO_x進(jìn)行還原，由此也能夠凈化NO_x。在此，將反復(fù)進(jìn)行這樣的NO_x的吸收、所吸收的NO_x的釋放及其還原的NO_x凈化的方法稱作第二NO_x凈化方法。

此外，此時(shí)，堿性層43也有時(shí)暫時(shí)吸附NO_x。在此，作為包含吸收、吸附雙方的用語(yǔ)，使用“吸藏”這一用語(yǔ)。在第二NO_x凈化方法中，將催化劑裝置30的堿性層43用作暫時(shí)吸藏NO_x的NO_x吸藏劑。并且，此時(shí)的催化劑裝置30作為在排氣空燃比AFI為比理論空燃比靠稀側(cè)的值時(shí)吸藏NO_x、且在排氣的氧濃度降低了時(shí)將所吸藏的NO_x釋放的NO_x吸藏型的催化劑裝置而發(fā)揮功能。

圖16示出了采用第二NO_x凈化方法對(duì)NO_x進(jìn)行凈化時(shí)的排氣空燃比AFI的變化模式的一例。在此，在將排氣空燃比AFI維持為比理論空燃比靠稀側(cè)的值的狀態(tài)下，將NO_x吸收在催化劑裝置30的堿性層43內(nèi)，并且在堿性層43的NO_x吸藏能力即將飽和之前暫時(shí)使排氣空燃比AFI為比理論空燃比靠濃側(cè)的值。此外，此時(shí)的排氣空燃比AFI的濃化通過(guò)增加燃料噴射閥19的燃料噴射量來(lái)進(jìn)行。此外，在該圖的例子中，此時(shí)的排氣空燃比AFI得濃化的時(shí)間間隔被設(shè)為1分鐘以上。

圖17示出了采用第二NO_x凈化方法對(duì)NO_x進(jìn)行凈化時(shí)的催化劑溫度TC與催化劑裝置30的NO_x凈化率的關(guān)系。如該圖所示，在第二NO_x凈化方法中，在催化劑溫度TC為300℃至400℃時(shí)，可得到極高的NO_x凈化率。另一方面，若催化劑溫度TC進(jìn)入400℃以上的高溫區(qū)域，則NO_x凈化率降低。這是因?yàn)?，若催化劑溫度TC升高至400℃以上，則會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽發(fā)生熱分解，以NO₂的形式從催化劑裝置30釋放。即，既然將NO_x以硝酸鹽的形式進(jìn)行了吸藏，那么在第二NO_x凈化方法中，在催化劑溫度TC超過(guò)400℃的高溫區(qū)域中就難以得到高的NO_x凈化率。另一方面，如上所述，在第一NO_x凈化方法中，幾乎不生成硝酸鹽，或即使生成了硝酸鹽也是極微量，不會(huì)影響NO_x的凈化處理。因此，如之前的圖4所示，在第一NO_x凈化方法中，即使在催化劑溫度TC超過(guò)400℃的高溫區(qū)域中，也可得到高的NO_x凈化率。

于是，在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，在柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，采用第一NO_x凈化方法來(lái)凈化排氣中的NO_x。具體而言，電子控制單元37在柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間周期地使燃料添加閥29向排氣添加未燃燃料。此時(shí)的由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加以流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)振幅以及振動(dòng)周期成為對(duì)于采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行的NO_x凈化而言最佳的振幅以及周期的方式進(jìn)行控制。

＜催化劑中毒再生控制>

另外，催化劑裝置30的堿性層43中有時(shí)以硫酸鹽的形式吸藏排氣中的硫氧化物(SO_x)。這樣的堿性層43的SO_x的吸藏首先自催化劑裝置30中的上游側(cè)一端的部分開(kāi)始。并且，在SO_x的吸藏量增大了的部分，堿性層43的堿性變?nèi)?。因此，隨著SO_x的吸藏的進(jìn)行，在催化劑裝置30中的上游側(cè)的端部處，催化劑顆粒41的氧化能力與其周圍的堿性層43的堿性的變?nèi)跸鄳?yīng)地增大。另外，伴隨于此，在催化劑裝置30內(nèi)，主要進(jìn)行NO_x的還原的部位會(huì)移動(dòng)至下游側(cè)。在這樣的情況下的催化劑裝置30中，在催化劑顆粒41的氧化能力增大了的上游側(cè)一端的部分，烴的大多數(shù)會(huì)被氧化，所以到達(dá)主要進(jìn)行NO_x的還原的部位的烴的量減少。其結(jié)果，產(chǎn)生催化劑裝置30的NO_x還原能力的降低，即所謂的催化劑裝置30的硫催化劑中毒。

于是，電子控制單元37在催化劑裝置30的硫吸藏量增大時(shí)，進(jìn)行用于使所吸藏的硫釋放的催化劑中毒再生控制。催化劑中毒再生控制通過(guò)交替地反復(fù)實(shí)施升溫處理和釋放處理來(lái)進(jìn)行，所述升溫處理是使催化劑裝置30升溫至催化劑裝置30所吸藏的硫的釋放所需的溫度的處理，所述釋放處理是使在氣缸11燃燒的混合氣的空燃比(基礎(chǔ)空燃比AFB)為催化劑裝置30所吸藏的硫的釋放所需的值的處理。此外，電子控制單元37推定催化劑裝置30的硫吸藏量，并且在該推定的硫吸藏量為規(guī)定的開(kāi)始判定值以上時(shí)開(kāi)始催化劑中毒再生控制。

這樣的催化劑中毒再生控制的升溫處理中的催化劑裝置30的升溫，可以通過(guò)使向催化劑裝置30流入烴的流入量(HC流入量)增大而增加由烴的氧化反應(yīng)所帶來(lái)的發(fā)熱量來(lái)進(jìn)行。另一方面，在該排氣凈化裝置中，向催化劑裝置30的HC流入量的增大可以通過(guò)以下2個(gè)方法來(lái)進(jìn)行。即，通過(guò)燃料噴射閥19執(zhí)行次后噴射來(lái)增大催化劑裝置30的HC流入量的方法、以及通過(guò)燃料添加閥29執(zhí)行未燃燃料添加來(lái)增大催化劑裝置30的HC流入量的方法。以下，將通過(guò)前者的方法進(jìn)行的升溫方法記載為第一升溫方法，將通過(guò)后者的方法進(jìn)行的升溫方法記載為第二升溫方法。

圖18示出了通過(guò)第一升溫方法進(jìn)行升溫處理時(shí)的由燃料噴射閥19進(jìn)行的燃料的噴射模式的一例。在該圖所示的例子中，將用于供給在氣缸11內(nèi)燃燒的燃料的燃料噴射分3次進(jìn)行噴射。即，在壓縮行程后期實(shí)施的先導(dǎo)噴射FP、在剛進(jìn)入燃燒行程后實(shí)施的主噴射FM、以及在燃燒行程中的主噴射FM的實(shí)施后實(shí)施的后噴射FA。而且，此時(shí)，與這些在氣缸11內(nèi)燃燒的燃料的供給用的燃料噴射相區(qū)別地，實(shí)施為了使催化劑裝置30的HC流入量增大而進(jìn)行的排氣行程中的燃料噴射即次后噴射FPO。通過(guò)排氣行程中的次后噴射而噴射的燃料不在氣缸11內(nèi)燃燒，而與排氣一起流入催化劑裝置30。因此，通過(guò)實(shí)施次后噴射，能夠增大催化劑裝置30的HC流入量，使催化劑溫度TC上升。

圖19示出了為了采用上述的第一NO_x凈化方法來(lái)凈化NO_x而進(jìn)行的由燃料添加閥29添加未燃燃料的添加模式、以及與之相應(yīng)的排氣空燃比AFI的變化。此時(shí)，通過(guò)使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以上述的規(guī)定范圍內(nèi)的振幅(200ppm～10000ppm)和規(guī)定范圍內(nèi)的周期(0.3秒～5秒)振動(dòng)來(lái)在催化劑裝置30內(nèi)生成還原性中間體而得到高的NO_x凈化率的方式，由燃料添加閥29實(shí)施未燃燃料的添加。

此外，在此時(shí)的由燃料添加閥29剛添加未燃燃料后，催化劑裝置30的HC流入量增大，催化劑溫度TC因烴的氧化反應(yīng)所帶來(lái)的發(fā)熱而暫時(shí)上升。不過(guò)，此時(shí)上升了的催化劑溫度TC，在因下次的未燃燃料的添加而使得HC流入量再次增大之前的期間，因相對(duì)低溫的排氣的冷卻而降低到排氣的溫度。因此，此時(shí)的催化劑溫度TC維持為與排氣的溫度相接近的溫度。即，此時(shí)的未燃燃料的添加的周期、即HC濃度的振動(dòng)周期在上述規(guī)定范圍內(nèi)被設(shè)定為比某種程度長(zhǎng)的時(shí)間(例如3秒左右)，以使得催化劑溫度TC不會(huì)逐漸上升。

圖20示出了采用第二升溫方法進(jìn)行升溫處理時(shí)的由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加模式、以及與之相應(yīng)的排氣空燃比AFI的變化。如該圖所示，此時(shí)的由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加的周期被設(shè)為比圖19的情況短。此時(shí)，在因與未燃燃料的添加相應(yīng)的HC流入量的增大而上升的催化劑溫度TC降低到排氣的溫度之前，實(shí)施下次的未燃燃料的添加。因此，催化劑溫度TC逐漸上升。不過(guò)，此時(shí)的由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加的周期雖說(shuō)比圖19的情況短，但也被設(shè)為上述規(guī)定范圍內(nèi)的周期。另外，此時(shí)的由燃料添加閥29進(jìn)行的未燃燃料的添加的量被設(shè)定成流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以上述規(guī)定范圍內(nèi)的振幅振動(dòng)。因此，此時(shí)，也會(huì)持續(xù)進(jìn)行催化劑裝置30內(nèi)的還原性中間體的生成。此外，為了抑制單位時(shí)間添加的未燃燃料的總量的增加，此時(shí)的每1次添加的未燃燃料的添加量被設(shè)為比圖19的情況少。

另一方面，若在通過(guò)升溫處理而催化劑溫度TC設(shè)為比硫的釋放所需的溫度高的狀態(tài)下使排氣空燃比AFI降低到理論空燃比、或比該理論空燃比靠濃側(cè)的值，則以硫酸鹽的形式吸藏于催化劑裝置30的堿性層43的硫會(huì)通過(guò)吸藏時(shí)的逆反應(yīng)而釋放至排氣中。不過(guò)，若長(zhǎng)時(shí)間地使將排氣空燃比AFI設(shè)置成了濃化的狀態(tài)持續(xù)，則會(huì)導(dǎo)致未燃燃料成分(HC、CO等)向外界氣體釋放的釋放量增大。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在規(guī)定的期間中周期性地實(shí)施使燃料噴射閥19的燃料噴射量暫時(shí)地增大而暫時(shí)地使基礎(chǔ)空燃比AFB比理論空燃比低的短時(shí)濃控制(日語(yǔ)：リッチスパイク)，由此來(lái)進(jìn)行釋放處理。

如以上那樣，在該排氣凈化裝置中，能夠通過(guò)第一控制模式下的控制和第二控制模式下的控制這2種控制來(lái)進(jìn)行催化劑中毒恢復(fù)控制，所述第一控制模式是一邊采用第一升溫方法進(jìn)行升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的模式，所述第二控制模式是一邊采用第二升溫方法進(jìn)行升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的模式。不過(guò)，無(wú)論哪種控制模式，都存在以下這樣的問(wèn)題。

如上所述，采用第二NO_x凈化方法進(jìn)行的NO_x的凈化在催化劑溫度TC進(jìn)入400℃以上的高溫區(qū)域時(shí)不能進(jìn)行。另外，在第一控制模式下的控制時(shí)，每當(dāng)針對(duì)柴油內(nèi)燃機(jī)的各氣缸11實(shí)施次后噴射時(shí)，排氣的HC濃度變高，與之相應(yīng)地，流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度發(fā)生振動(dòng)。此時(shí)的HC濃度的振動(dòng)周期比能夠生成上述的還原性中間體的規(guī)定范圍內(nèi)的周期短。因此，在以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，變得不能在升溫處理的中途通過(guò)催化劑裝置30對(duì)NO_x進(jìn)行凈化。

與此相對(duì)，在第二控制模式下的控制時(shí)，也能夠在升溫處理期間繼續(xù)采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x的凈化。不過(guò)，在該情況下，為了生成還原性中間體，需要將流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度的振動(dòng)周期設(shè)為上述規(guī)定范圍內(nèi)的周期。此時(shí)的HC濃度的振動(dòng)周期比采用第一升溫方法進(jìn)行升溫處理的情況下的振動(dòng)周期長(zhǎng)。即，從催化劑溫度TC因與催化劑裝置30的HC流入量的增大相應(yīng)的烴的氧化反應(yīng)所帶來(lái)的發(fā)熱而上升起到下次HC流入量增大為止的時(shí)間間隔變長(zhǎng)。在這樣的情況下，在排氣直接吹打的催化劑載體40的上游側(cè)端部，即使催化劑溫度TC與HC流入量的增大相應(yīng)地上升，在到下次HC流入量增大為止的期間，也被相對(duì)低溫的排氣吹打而冷卻，導(dǎo)致上升了的催化劑溫度TC降低。因此，在第二控制模式下的控制時(shí)，在升溫處理中，有可能無(wú)法使催化劑載體40的上游側(cè)端部的催化劑溫度TC上升到能夠釋放硫的溫度，無(wú)法充分減少這樣的催化劑載體40的上游側(cè)端部的硫吸藏量。即，在第二控制模式下，在催化劑中毒再生控制的實(shí)施后，有可能無(wú)法減少與第一控制模式的情況同等程度的催化劑裝置30的硫吸藏量。

圖21示出了一邊僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制一邊使柴油內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、以及一邊僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制一邊使柴油內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的各自的催化劑裝置30的NO_x凈化率和硫吸藏量的推移。此外，在該圖的例子中，在僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，也設(shè)為將催化劑裝置30的硫吸藏量減少到與僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況同等程度為止而推定硫吸藏量，基于該推定結(jié)果來(lái)實(shí)施催化劑中毒再生控制。

如該圖所示，在任一情況下，均是隨著時(shí)間的推移，催化劑裝置30的硫吸藏量增加，NO_x凈化率與該增加相應(yīng)地降低。并且，在硫吸藏量的推定值達(dá)到開(kāi)始判定值時(shí)，開(kāi)始催化劑中毒再生控制。在僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，在升溫處理期間變得無(wú)法由催化劑裝置30凈化NO_x，所以催化劑中毒再生控制期間的NO_x凈化率變低。另一方面，在僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，在升溫處理期間也能夠繼續(xù)采用第一NO_x凈化方法進(jìn)行NO_x的凈化，所以在催化劑中毒再生控制期間也可得到高的NO_x凈化率。不過(guò)，在僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，催化劑載體40的上游側(cè)端部所吸藏的硫的釋放變得不充分，所以在催化劑中毒再生控制后也無(wú)法釋放而原樣不變地吸藏于催化劑裝置30的硫的量比僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況的該硫的量多。因此，在僅以第二控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下，催化劑中毒再生控制后的催化劑裝置30的NO_x凈化率比僅以第一控制模式進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況下的該NO_x凈化率低。這樣，第一、第二控制模式下的催化劑中毒再生控制各具一長(zhǎng)一短，在從長(zhǎng)期來(lái)看的削減總共的NO_x排出量方面尚有改善的余地。

于是，在本實(shí)施方式中，以以下的方式進(jìn)行催化劑中毒再生控制，由此既能夠抑制催化劑中毒再生控制期間的NO_x的排出，又能夠較佳地對(duì)催化劑裝置30的硫催化劑中毒進(jìn)行再生，進(jìn)而能夠進(jìn)一步削減從長(zhǎng)期來(lái)看的總共的NO_x排出量。

圖22示出了本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的用于進(jìn)行催化劑中毒再生控制的各種判定的判定例程的流程圖。在柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過(guò)電子控制單元37按規(guī)定的控制周期反復(fù)執(zhí)行該例程的處理。

在開(kāi)始本例程的處理后，首先在步驟S100中，算出催化劑中毒單位量SINC。催化劑中毒單位量表示在與上述控制周期相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)吸藏于催化劑裝置30的硫的量，即表示催化劑裝置30的硫的吸藏速度。在本實(shí)施方式中，基于柴油內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量Q以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE算出催化劑中毒單位量SINC。具體而言，以與燃料噴射量Q和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的乘積值成比例的值算出催化劑中毒單位量SINC的值。

圖23示出了在此算出的催化劑中毒單位量SINC與燃料噴射量Q以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的關(guān)系。在與上述控制周期相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)流入催化劑裝置30的排氣中的硫的量(硫流入量)越多、即在與該控制周期相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)燃燒的燃料的量越多，則催化劑中毒單位量越多。因此，如該圖所示，以燃料噴射量Q越多、或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE越高則取越大的值的方式，算出催化劑中毒單位量SINC的值。

接著，在步驟S101中，判定是否處于釋放處理的實(shí)施期間。在此，若不是處于釋放處理的實(shí)施期間(否)，則在步驟S102中，將硫吸藏量SX的值更新為該硫吸藏量SX的到此為止的值加上催化劑中毒單位量SINC而得出的值，之后，使處理進(jìn)入步驟S105。另一方面，若處于釋放處理的實(shí)施期間(是)，則在步驟S103中算出釋放單位量SDEC，在步驟S104中，將硫吸藏量SX的值更新為使該硫吸藏量SX的到此為止的值加上催化劑中毒單位量SINC、而且減去釋放單位量SDEC而得到的值，之后，使處理進(jìn)入步驟S105。釋放單位量SDEC表示在釋放處理中在與控制周期相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)釋放的硫的量即釋放處理中的硫的釋放速度。在本實(shí)施方式中，基于硫吸藏量SX來(lái)算出釋放單位量SDEC的值。

圖24示出了在此算出的釋放單位量SDEC與硫吸藏量SX的關(guān)系。催化劑裝置30的硫吸藏量越多，則來(lái)自催化劑裝置30的硫的釋放速度越高。因此，如該圖所示，以硫吸藏量SX越多則取越大的值的方式，算出釋放單位量SDEC的值。

在使處理進(jìn)入步驟S105后，在該步驟S105中，判定硫吸藏量SX是否小于規(guī)定的開(kāi)始判定值SMAX。在此，若硫吸藏量SX為開(kāi)始判定值SMAX以上(否)，則在步驟S106中設(shè)置了執(zhí)行標(biāo)志后，使處理進(jìn)入步驟S107。另一方面，若硫吸藏量SX小于開(kāi)始判定值SMAX(是)，直接使處理進(jìn)入步驟S107。此外，執(zhí)行標(biāo)志是如下標(biāo)志，即在催化劑中毒再生控制的開(kāi)始時(shí)被設(shè)置，在該催化劑中毒再生控制的結(jié)束時(shí)被清除的標(biāo)志。

在使處理進(jìn)入步驟S107后，在該步驟S107中，判定是否設(shè)置了執(zhí)行標(biāo)志。在此，若沒(méi)有設(shè)置執(zhí)行標(biāo)志(否)，直接結(jié)束此次的本例程的處理。另一方面，若設(shè)置了執(zhí)行標(biāo)志(是)，則使處理進(jìn)入步驟S108。

在使處理進(jìn)入步驟S108后，在該步驟S108中，判定硫吸藏量SX是否超過(guò)了規(guī)定的切換判定值SMID。對(duì)切換判定值SMID設(shè)定比上述的開(kāi)始判定值SMAX小的值。在此，若硫吸藏量SX為切換判定值SMID以下(否)，則在步驟S109中設(shè)置了切換標(biāo)志之后，使處理進(jìn)入步驟S110。另一方面，若硫吸藏量SX超過(guò)切換判定值SMID(是)，則使處理直接進(jìn)入步驟S110。此外，切換標(biāo)志是如下標(biāo)志，即在將催化劑中毒再生控制下的控制從第一控制模式下的控制向第二控制模式下的控制切換時(shí)被設(shè)置，在該催化劑中毒再生控制結(jié)束時(shí)被清除的標(biāo)志。

在使處理進(jìn)入步驟S110后，在該步驟S110中，判定硫吸藏量SX是否低于規(guī)定的結(jié)束判定值SMIN。對(duì)結(jié)束判定值SMIN設(shè)定比上述的切換判定值SMID還小的值。在此，若硫吸藏量SX為結(jié)束判定值SMIN以上(否)，則直接結(jié)束此次的本例程的處理。另一方面，若硫吸藏量SX低于結(jié)束判定值SMIN(是)，則在步驟S111中分別清除執(zhí)行標(biāo)志和切換標(biāo)志后，結(jié)束此次的本例程的處理。

圖25表示本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中的催化劑中毒再生控制的實(shí)施的催化劑中毒再生控制例程的流程圖。對(duì)于該例程的處理，也在柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間由電子控制單元37按規(guī)定的控制周期反復(fù)執(zhí)行。

在開(kāi)始本例程的處理后，首先在步驟S200中，判定是否設(shè)置了執(zhí)行標(biāo)志。在此，若設(shè)置了執(zhí)行標(biāo)志(是)，則使處理進(jìn)入步驟S201，若沒(méi)有設(shè)置執(zhí)行標(biāo)志(否)，則直接結(jié)束此次的本例程的處理。

在使處理進(jìn)入步驟S201后，在該步驟S201中，判定是否設(shè)置了釋放完成標(biāo)志。釋放完成標(biāo)志是在催化劑中毒再生控制中每當(dāng)與升溫處理交替地實(shí)施的釋放處理結(jié)束時(shí)被設(shè)置、每當(dāng)升溫處理結(jié)束時(shí)被清除的標(biāo)志。在此，若設(shè)置有釋放完成標(biāo)志(是)，則使處理進(jìn)入步驟S210，在該步驟S210以后的處理中，實(shí)施升溫處理。另一方面，若沒(méi)有設(shè)置釋放完成標(biāo)志(否)，則使處理進(jìn)入步驟S220，在該步驟S220以后的處理中，實(shí)施釋放處理。

在使處理進(jìn)入步驟S210后，在該步驟S210中，判定是否設(shè)置了上述的切換判定標(biāo)志。在此，若沒(méi)有設(shè)置切換判定標(biāo)志(否)，則在步驟S211中，在為了采用上述的第一升溫方法使催化劑溫度TC上升而指示了燃料噴射閥19實(shí)施次后噴射后，使處理進(jìn)入步驟S213。另一方面，若沒(méi)有設(shè)置切換判定標(biāo)志(是)，則在步驟S212中，在為了采用上述的第二升溫方法使催化劑溫度TC上升而指示了由燃料添加閥29添加未燃燃料后，使處理進(jìn)入步驟S213。

在使處理進(jìn)入步驟S213后，在該步驟S213中，判定催化劑溫度TC是否超過(guò)了升溫處理中的目標(biāo)溫度。目標(biāo)溫度被設(shè)定為比催化劑裝置30所吸藏的硫的釋放所需的溫度高些的溫度。在此，若催化劑溫度TC超過(guò)目標(biāo)溫度(是)，則在步驟S214中清除了釋放完成標(biāo)志之后，結(jié)束此次的本例程的處理，若催化劑溫度TC為目標(biāo)溫度以下(否)，則直接結(jié)束此次的本例程。

另一方面，在沒(méi)有設(shè)置釋放完成標(biāo)志(S201：否)而使處理進(jìn)入步驟S220的情況下，首先在步驟S220中，指示用于使催化劑裝置30所吸藏的硫釋放的周期性的短時(shí)濃控制的實(shí)施。并且，在步驟S221中，表示此次的釋放處理的實(shí)施時(shí)間的計(jì)時(shí)即釋放時(shí)間TS的值增加。

接著，在步驟S222中，判定釋放時(shí)間TS是否成為了規(guī)定的基準(zhǔn)釋放時(shí)間以上。在此，若釋放時(shí)間TS為基準(zhǔn)釋放時(shí)間以上(是)，則在步驟S223中設(shè)置釋放完成標(biāo)志并且將釋放時(shí)間TS的值重置為“0”后，結(jié)束此次的本例程的處理。另一方面，若釋放時(shí)間TS小于基準(zhǔn)釋放時(shí)間(否)，則直接結(jié)束此次的本例程的處理。

此外，在本實(shí)施方式中，執(zhí)行上述判定例程以及催化劑中毒再生控制例程的處理的電子控制單元37為相當(dāng)于催化劑中毒再生控制部的結(jié)構(gòu)。

(作用)接著，對(duì)如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。

在如上所述流入催化劑裝置30的排氣中的硫吸藏于堿性層43時(shí)，堿性層43的堿性變?nèi)?，催化劑裝置30的NO_x凈化率降低。在本實(shí)施方式中，若催化劑裝置30的硫吸藏量SX成為規(guī)定的開(kāi)始判定值SMAX以上，則開(kāi)始進(jìn)行用于使吸藏于催化劑裝置30的硫釋放的催化劑中毒再生控制。

在開(kāi)始進(jìn)行催化劑中毒再生控制后，交替地反復(fù)實(shí)施升溫處理和釋放處理，所述升溫處理是使該催化劑裝置30升溫到催化劑裝置30所吸藏的硫的釋放所需的溫度，所述釋放處理是將在氣缸11燃燒的混合氣的空燃比設(shè)為催化劑裝置30所吸藏的硫的釋放所需的值。在本實(shí)施方式中，通過(guò)一邊進(jìn)行利用了燃料噴射閥19的次后噴射的實(shí)施的第一升溫方法的升溫處理、一邊交替反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的第一控制模式下的控制，來(lái)實(shí)施催化劑中毒再生控制，直到硫吸藏量SX降低到低于切換判定值SMID。并且，在硫吸藏量SX低于切換判定值SMID后，通過(guò)一邊進(jìn)行第二升溫方法的升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的第二控制模式下的控制，來(lái)實(shí)施催化劑中毒再生控制。即，在將控制向該第二控制模式切換后，通過(guò)使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以能夠生成還原性中間體的規(guī)定范圍內(nèi)的振幅和規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)的方式，利用燃料添加閥29執(zhí)行未燃燃料添加，由此來(lái)實(shí)施升溫處理。并且，在硫吸藏量SX低于結(jié)束判定值SMIN時(shí)，結(jié)束催化劑中毒再生控制。即，在本實(shí)施方式中，在從催化劑中毒再生控制的開(kāi)始到結(jié)束為止的期間中的進(jìn)行了第一控制模式下的控制之后的期間，實(shí)施第二控制模式下的控制。

圖26示出了這樣的催化劑中毒再生控制的實(shí)施期間的催化劑裝置30的硫吸藏量SX以及NO_x凈化率的推移。在該圖中，在時(shí)刻t1開(kāi)始催化劑中毒再生控制，在時(shí)刻t2進(jìn)行從第一控制模式下的控制到第二控制模式下的控制的切換，在時(shí)刻t3結(jié)束催化劑中毒再生控制。此外，該圖的“S1”表示利用第一升溫方法實(shí)施升溫處理的期間，“S2”表示利用第二升溫方法實(shí)施升溫處理的期間，“H”表示實(shí)施釋放處理的期間。

在第一升溫方法的升溫處理的實(shí)施期間催化劑溫度TC上升到400℃以上的高溫區(qū)域時(shí)，堿性層43所吸藏的硝酸鹽會(huì)熱分解而釋放，所以不再能夠?qū)⑴艢庵械腘O_x吸藏于催化劑裝置30。因此，在采用第一升溫方法進(jìn)行升溫處理的情況下，在其中途變得不再能夠維持高的NO_x凈化率。

另一方面，在第二升溫方法的升溫處理的實(shí)施期間，即使催化劑溫度TC上升到400℃以上的高溫區(qū)域，也能夠使利用第一NO_x凈化方法的NO_x的凈化繼續(xù)。因此，在采用第二升溫方法進(jìn)行升溫處理的情況下，可在從升溫處理的開(kāi)始到結(jié)束為止的期間，維持高的NO_x凈化率。

圖27示出了催化劑中毒再生控制的開(kāi)始時(shí)(時(shí)刻t1)、控制模式的切換時(shí)(時(shí)刻t2)、催化劑中毒再生控制的結(jié)束時(shí)(時(shí)刻t3)的各時(shí)刻的催化劑裝置30的各部分的硫吸藏量。

如上所述，在利用第二升溫方法進(jìn)行的升溫處理中，向催化劑裝置30的HC流入間隔長(zhǎng)，排氣所直接吹打的催化劑裝置30的上游側(cè)端部的溫度難以上升。與此相對(duì)，對(duì)于利用第一升溫方法進(jìn)行的升溫處理，催化劑裝置30的上游側(cè)端部的溫度也能夠充分提高。另一方面，若在催化劑裝置30整體成為了硫的釋放所需的溫度以上的溫度的狀態(tài)下進(jìn)行釋放處理，則自催化劑裝置30的上游側(cè)端部起開(kāi)始硫的釋放。因此，在進(jìn)行催化劑中毒再生控制的開(kāi)始后的第一控制模式下的控制的期間，硫的釋放主要會(huì)在催化劑裝置30的上游側(cè)端部進(jìn)行。因而，在從第一控制模式下的控制向第二控制模式下的控制切換時(shí)，催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫吸藏量會(huì)降低。順便提一句，從催化劑裝置30的上游側(cè)端部釋放的硫與排氣一起向催化劑裝置30中的下游側(cè)的部分移動(dòng)，所以此時(shí)的催化劑裝置30的下游側(cè)端部的硫吸藏量與催化劑中毒再生控制的開(kāi)始時(shí)相比增加。

另一方面，在切換第二控制模式下的控制后，就采用第二升溫方法進(jìn)行升溫處理。此時(shí)，難以提高催化劑裝置30的上游側(cè)端部的溫度。不過(guò)，在該時(shí)刻，這樣的催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫吸藏量已經(jīng)降低，此時(shí)也能夠在余下的催化劑裝置30的下游側(cè)部分良好地釋放硫。因此，如上所述，通過(guò)在從催化劑中毒再生控制的開(kāi)始到結(jié)束為止的期間中的進(jìn)行了第一控制模式下的控制后的期間實(shí)施第二控制模式下的控制，可使得硫吸藏量在催化劑裝置30整體范圍較佳地降低。

在前述的圖21中，一并示出了一邊以本實(shí)施方式的方式進(jìn)行催化劑中毒再生控制、一邊使柴油內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的催化劑裝置的NO_x凈化率以及硫吸藏量的推移。在本實(shí)施方式中，與僅以第二控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況相比，在催化劑中毒再生控制中可更良好地釋放催化劑裝置30所吸藏的硫而更良好地恢復(fù)該催化劑裝置30的NO_x凈化性能。因此，如該圖所示，在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，催化劑中毒再生控制后的NO_x凈化率變得比僅以第二控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況高。而且，在從第一控制模式下的控制向第二控制模式下的控制切換后，也能夠在升溫處理中維持高的NO_x凈化率。因此，如該圖所示，在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，催化劑中毒再生控制期間的NO_x凈化率變得比僅以第一控制模式的控制進(jìn)行催化劑中毒再生控制的情況高。順便提一句，在本實(shí)施方式中，上述的切換判定值SMID的值被設(shè)定為，使得在催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫吸藏量充分降低了的時(shí)刻切換控制模式。

根據(jù)以上說(shuō)明的本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，能夠起到以下的效果。

(1)在本實(shí)施方式中，通過(guò)第一控制模式下的控制和第二控制模式下的控制來(lái)進(jìn)行催化劑中毒再生控制，所述第一控制模式是一邊通過(guò)燃料噴射閥19的次后噴射的執(zhí)行來(lái)進(jìn)行升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的模式，所述第二控制模式是一邊以使流入催化劑裝置30的排氣的HC濃度以能夠生成還原性中間體的規(guī)定范圍內(nèi)的振幅以及規(guī)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)的方式執(zhí)行燃料添加閥29的未燃燃料添加來(lái)進(jìn)行升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的模式。并且，在從催化劑中毒再生控制的開(kāi)始到結(jié)束為止的期間中的進(jìn)行了第一控制模式下的控制之后的期間，實(shí)施第二控制模式下的控制。因此，能夠在抑制催化劑中毒再生控制期間的NO_x的排出的同時(shí)，較佳地恢復(fù)因硫催化劑中毒而降低了的催化劑裝置30的NO_x凈化能力。

(2)如上所述，在第二控制模式的控制下，催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫釋放較困難，所以期望的是，向第二控制模式的控制的切換在催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫釋放在第一控制模式的控制下充分進(jìn)展了的時(shí)刻進(jìn)行。另一方面，催化劑中毒再生的進(jìn)展?fàn)顩r能夠根據(jù)從催化劑中毒再生控制的開(kāi)始起的硫吸藏量SX的降低量來(lái)掌握。關(guān)于這一點(diǎn)，在本實(shí)施方式中，在催化劑中毒再生控制期間，在催化劑裝置30的硫吸藏量SX降低到了被設(shè)定為比開(kāi)始判定值SMAX小的值的規(guī)定的切換判定值SMID時(shí)，進(jìn)行從第一控制模式下的控制向第二控制模式下的控制的切換。因此，通過(guò)在催化劑裝置30的上游側(cè)端部的硫釋放充分進(jìn)展了的時(shí)刻切換控制模式，能夠使催化劑裝置30整體的硫吸藏量切實(shí)地降低。

(3)在本實(shí)施方式中，通過(guò)隔開(kāi)一定的時(shí)間間隔地周期性地進(jìn)行使在氣缸11燃燒的混合氣的空燃比暫時(shí)濃化的短時(shí)濃控制，來(lái)進(jìn)行釋放處理。因此，與將排氣空燃比AFI保持為理論空燃比或比理論空燃比低的值地進(jìn)行釋放處理的情況相比，能夠抑制在釋放處理中向外界氣體排出未燃燃料成分。

此外，上述實(shí)施方式也可以變更成以下那樣而實(shí)施。

·在上述實(shí)施方式中，通過(guò)隔開(kāi)一定的時(shí)間間隔地反復(fù)進(jìn)行使燃料噴射閥19的燃料噴射的量暫時(shí)增加的短時(shí)濃控制，來(lái)實(shí)施釋放處理，但也可以通過(guò)利用燃料添加閥29的未燃燃料的添加間歇性地或持續(xù)地降低排氣空燃比AFI來(lái)實(shí)施釋放處理。另外，也能夠通過(guò)持續(xù)地增加燃料噴射閥19的燃料噴射的量而將基礎(chǔ)空燃比AFB保持為理論空燃比或比理論空燃比低的值，來(lái)實(shí)施釋放處理。

·在上述實(shí)施方式中，基于柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況(燃料噴射量Q、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE)來(lái)推定催化劑裝置30的硫吸藏量SX，并且基于該推定出的硫吸藏量SX來(lái)決定催化劑中毒再生控制的開(kāi)始定時(shí)。也可以基于例如燃料噴射量Q的累計(jì)值等其他的參數(shù)來(lái)決定催化劑中毒再生控制的開(kāi)始定時(shí)。

·在上述實(shí)施方式中，基于上述推定的硫吸藏量SX，來(lái)決定催化劑中毒再生控制期間中的從第一控制模式的控制向第二控制模式的控制的切換定時(shí)、催化劑中毒再生控制的結(jié)束定時(shí)，但也可以基于自催化劑中毒再生控制的開(kāi)始起的經(jīng)過(guò)時(shí)間等其他的參數(shù)來(lái)決定這些定時(shí)。

·在上述實(shí)施方式中，在催化劑中毒再生控制期間，在第一控制模式的控制的結(jié)束后，立即實(shí)施第二控制模式的控制，但也可以在其間實(shí)施其他控制模式下的控制。例如，也考慮在第一控制模式下的控制與第二控制模式下的控制之間實(shí)施如下控制，即一邊通過(guò)燃料噴射閥19的次后噴射和燃料添加閥29的未燃燃料的添加的雙方來(lái)進(jìn)行升溫處理、一邊交替地反復(fù)進(jìn)行升溫處理和釋放處理的第一控制模式與第二控制模式的折中的控制。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

11…氣缸、12…內(nèi)燃機(jī)主體、13…進(jìn)氣通路、14…排氣通路、15…EGR通路、16…壓縮機(jī)、17…渦輪、18…增壓器、19…燃料噴射閥、20…高壓共軌、21…燃料泵、22…燃料箱、23…空氣濾清器、24…空氣流量計(jì)、25…中間冷卻器、26…節(jié)氣門(mén)、27…進(jìn)氣歧管、28…排氣歧管、29…燃料添加閥、30…催化劑裝置、31…PM過(guò)濾器、32…排氣溫傳感器、33…壓差傳感器、34…空燃比傳感器、35…EGR冷卻器、36…EGR閥、37…電子控制單元(催化劑中毒再生控制部)、38…加速器踏板傳感器、39…曲軸角傳感器、40…催化劑載體、41…催化劑顆粒、42…催化劑顆粒、43…堿性層、44…排氣接觸表面部分。