內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法與流程

本發(fā)明涉及利用帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的碳?xì)浠衔镂焦δ軄斫档蛷膬?nèi)燃機(jī)排出的NOx的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)以及內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法。

背景技術(shù)：

在柴油引擎和稀薄燃燒汽油引擎等內(nèi)燃機(jī)中，為了降低排氣氣體中的NOx，在排氣通道中設(shè)置排氣氣體凈化裝置來凈化排氣氣體，該排氣氣體凈化裝置包括NOx吸收還原型催化劑或選擇還原型催化劑(SCR催化劑)等NOx降低催化劑，并且包括用于捕獲排氣氣體中的PM(微粒子狀物質(zhì))的微粒子捕獲過濾器。

關(guān)于該NOx的凈化，存在由于從低速低負(fù)載狀態(tài)的加速使得NOx量臨時增加的問題。換言之，搭載了內(nèi)燃機(jī)的車輛在內(nèi)燃機(jī)為低速低負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下持續(xù)行駛，排氣氣體凈化系統(tǒng)的NOx降低催化劑成為活性化溫度以下的狀態(tài)，若從該狀態(tài)起車輛被加速，則由于該加速而使得燃料噴射量增多、氣缸內(nèi)的燃燒溫度上升，因此來自氣缸的NOx排放量隨著加速而臨時增加。但是，由于這些NOx降低催化劑沒有活性化，因此產(chǎn)生的NOx很多會沒有被凈化地直接從NOx降低催化劑通過。

在市區(qū)行駛的卡車等，由于怠速等排氣氣體的溫度低、NOx降低催化劑難以活性化的低速低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)的情況較多，因此該問題的解決成為尤其重要的課題。

但是，在這樣的后文也稱作后處理系統(tǒng)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，若想要通過NOx降低催化劑側(cè)的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)或催化劑性能的提高來提高NOx凈化率，則會產(chǎn)生用于還原NOx的還原劑噴射裝置和催化劑結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題，而且由于對NOx進(jìn)行還原的催化劑使用昂貴的貴金屬，因此若想通過增加貴金屬的使用量來提高NOx凈化率，則會存在成本上升的問題。

另一方面，在內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體的凈化處理中，例如，在日本申請?zhí)亻_2009-2179號公報以及日本申請?zhí)亻_2001-241321號公報所記載的這樣，已知一種利用沸石類吸附催化劑在低溫時對排氣氣體中的碳?xì)浠衔?HC)進(jìn)行物理吸附，在高溫時將吸附的碳?xì)浠衔镝尫诺奶細(xì)浠衔镂酱呋瘎?/p>

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本申請?zhí)亻_2009-2179號公報

專利文獻(xiàn)2:日本申請?zhí)亻_2001-241321號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明人針對搭載了內(nèi)燃機(jī)的車輛，在從排氣氣體的溫度低的低速低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的穩(wěn)定行駛開始加速車輛而使NOx生成量臨時增加時的對策研究中，得到以下見解：在現(xiàn)有技術(shù)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，通過改進(jìn)設(shè)計(jì)或控制，使微粒子捕獲過濾器承載強(qiáng)化了HC吸附功能的催化劑組分(例如，多使用鈰土、沸石等具有HC吸附功能的吸附材料)的催化劑，能夠利用其在微粒子捕獲過濾器中將在排氣氣體凈化系統(tǒng)的后方排放的NOx的量降低20％程度；并且通過實(shí)驗(yàn)，根據(jù)帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器前后的排氣氣體的成分測定結(jié)果，得到了該見解正確的驗(yàn)證。

此外，同時也得到了如下的見解：關(guān)于此時的控制中的碳?xì)浠衔锏奶砑铀鸬娜剂舷牧康膼夯?，由于該控制中的碳?xì)浠衔锏奶砑觾H限于車輛加速時，所以燃料消耗量的惡化也僅被略微抑制。

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種在搭載了內(nèi)燃機(jī)的車輛中，在從排氣氣體的溫度低的低速低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的穩(wěn)定行駛開始加速車輛，NOx產(chǎn)生量臨時增加時，能夠降低從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)以及內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法。

用于解決課題的手段

用于達(dá)到上述目的的本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)是如下的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中具有由氧化催化劑或NOx降低催化劑構(gòu)成的上游側(cè)催化劑單元、以及該上游側(cè)催化劑單元下游的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器，并且具有對流入所述上游側(cè)催化劑單元的排氣氣體供應(yīng)碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔锕?yīng)部件、以及控制該碳?xì)浠衔锕?yīng)部件的控制裝置；在該內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)，使所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器具有碳?xì)浠衔镂焦δ?，在所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度小于碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r，吸附碳?xì)浠衔?，在碳?xì)浠衔镝尫艤囟纫陨蠒r，釋放所吸附的碳?xì)浠衔铮凰隹刂蒲b置控制所述碳?xì)浠衔锕?yīng)部件，使得在搭載了該內(nèi)燃機(jī)的車輛在排氣氣體溫度為預(yù)先設(shè)定的設(shè)定排氣氣體溫度以下的狀態(tài)下持續(xù)行駛了預(yù)先設(shè)定的設(shè)定時間后進(jìn)行加速的情況下，在排氣氣體溫度變成預(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度以上時，開始對排氣氣體中供應(yīng)碳?xì)浠衔铮⒃诔蔀轭A(yù)先設(shè)定的結(jié)束條件時，結(jié)束碳?xì)浠衔锏墓?yīng)。

另外，該碳?xì)浠衔镝尫艤囟壤鐬?00℃～300℃的范圍的溫度，設(shè)定排氣氣體溫度是上游側(cè)催化劑單元的催化劑未活性化的狀態(tài)的溫度，例如，是上游側(cè)催化劑單元的催化劑的HC點(diǎn)火溫度(例如，200℃)以下的溫度。此外，用于判斷持續(xù)低溫行駛的時間的設(shè)定時間例如為600秒(sec)～1200秒程度。此外，第1設(shè)定溫度是上游側(cè)催化劑單元的催化劑成為HC點(diǎn)火溫度的溫度，也可以設(shè)定為與設(shè)定排氣氣體溫度相同的溫度，但設(shè)定排氣氣體溫度被設(shè)定為該第1設(shè)定溫度以下的溫度。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于車輛加速，排氣氣體的溫度開始上升，在排氣氣體的溫度剛到第1設(shè)定溫度以上時，上游側(cè)催化劑單元的催化劑溫度沒有完全達(dá)到HC點(diǎn)火溫度以上，沒有充分活性化，因此向排氣氣體中供應(yīng)的碳?xì)浠衔飼纳嫌蝹?cè)催化劑單元通過而流入帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器。在該排氣氣體的溫度上升時，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度例如為100℃程度，還未上升到HC釋放溫度，因此會吸附流入的碳?xì)浠衔铩?/p>

另一方面，氣缸內(nèi)燃燒溫度因車輛加速而上升，排氣氣體中的NOx逐漸增加，但帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度也隨之上升，在NOx最為增加時，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度上升到碳?xì)浠衔镝尫艤囟纫陨?，吸附的碳?xì)浠衔锉会尫?。通過利用該釋放的碳?xì)浠衔?，再進(jìn)一步調(diào)整吸入空氣量或追加供應(yīng)碳?xì)浠衔铮雇ㄟ^帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的排氣氣體成為理想配比(ストイキ)狀態(tài)，從而成為還原氣氛，通過帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器中承載的氧化催化劑的三元催化劑功能，NOx被還原為氮和水，所以能夠降低該排氣氣體凈化系統(tǒng)下游側(cè)的NOx排出量。

即，利用帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)的溫度晚于上游側(cè)催化劑單元的前級氧化催化劑(前級DOC)和NOx降低催化劑(deNOx催化劑)的溫度上升而上升的情況，在帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度上升到碳?xì)浠衔镝尫艤囟葹橹沟钠陂g吸附碳?xì)浠衔?，并與NOx因車輛加速而增加的時期相一致地釋放所吸附的碳?xì)浠衔?，從而將排氣氣體中的NOx還原凈化而得到NOx降低效果。

另外，在使用NOx吸收還原型催化劑等稀燃NOx捕獲催化劑(LNT)作為NOx降低催化劑的情況下，通過對該排氣氣體中供應(yīng)的碳?xì)浠衔?，從稀燃NOx捕獲催化劑的NOx吸收材料排放NOx，因此，在用于恢復(fù)稀燃NOx捕獲催化劑中的NOx吸收能力的再生控制的濃燃(リッチ)還原時排放的NOx量降低，所以得到NOx漏失量也減少的效果。

在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，若所述控制裝置被構(gòu)成為控制所述碳?xì)浠衔锕?yīng)部件，使得以多次脈沖噴射向排氣氣體中供應(yīng)碳?xì)浠衔?，則會在脈沖噴射時短時間內(nèi)供應(yīng)大量的碳?xì)浠衔铮允股嫌蝹?cè)催化劑單元的催化劑以及帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的催化劑的環(huán)境成為理想配比狀態(tài)，能通過這些催化劑的三元催化劑作用促進(jìn)NOx的還原。

另外，在該脈沖噴射中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的種類和排氣氣體凈化系統(tǒng)的各要素的配置的不同，例如，噴射0.5秒(秒)～2.0秒期間，停止噴射10秒～60秒期間。此外，從開始對排氣氣體中供應(yīng)碳?xì)浠衔锏浇Y(jié)束為止的時間例如也在70秒～200秒程度。

在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，所述控制裝置被構(gòu)成為使所述結(jié)束條件設(shè)為在所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r。該“帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r”，在對催化劑溫度進(jìn)行計(jì)量時，設(shè)為該計(jì)量溫度超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r，但在催化劑溫度的計(jì)量困難時，推定為從通過了帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器之后的排氣氣體溫度起、帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r，例如，將通過了帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器之后的排氣氣體溫度超過了碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r設(shè)為“帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器超過了碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r”。

或者，在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，所述控制裝置被構(gòu)成為將所述結(jié)束條件設(shè)為在所述供應(yīng)量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量時。該預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量設(shè)為在從排氣氣體的溫度成為第1設(shè)定溫度以上起直到帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟葹橹?、帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器所能夠吸附的量，該能夠吸附的量、即預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量可以通過實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求出。

在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)中，調(diào)整所述上游側(cè)催化劑單元和所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器之間的排氣通道的形狀、長度和散熱量，以及所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的材質(zhì)和形狀，使得在將流入所述上游側(cè)催化劑單元的排氣氣體的溫度維持在所述第1設(shè)定溫度時，直到所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟葹橹沟臅r間為50秒～150秒。

通過將該時間設(shè)為50秒～150秒，優(yōu)選設(shè)為90秒～110秒，可以使由車輛加速所產(chǎn)生的大量的NOx到達(dá)帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的定時與帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器中吸附的NOx被排放的定時相同，能夠不進(jìn)行復(fù)雜的碳?xì)浠衔锕?yīng)操作地增大NOx降低效果。

而且，用于達(dá)到上述目的的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法是如下的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法，所述內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中具有由氧化催化劑或NOx降低催化劑構(gòu)成的上游側(cè)催化劑單元、以及該上游側(cè)催化劑單元的下游側(cè)的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器，并且具有對流入所述上游側(cè)催化劑單元的排氣氣體供應(yīng)碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔锕?yīng)部件、以及控制該碳?xì)浠衔锕?yīng)部件的控制裝置；所述排氣氣體凈化方法的特征在于，使所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器具有碳?xì)浠衔镂焦δ?，即在所述帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度小于碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r，吸附碳?xì)浠衔铮谔細(xì)浠衔镝尫艤囟纫陨蠒r，釋放所吸附的碳?xì)浠衔铮辉诖钶d了該內(nèi)燃機(jī)的車輛在排氣氣體溫度為預(yù)先設(shè)定的設(shè)定排氣氣體溫度以下的狀態(tài)下持續(xù)行駛了預(yù)先設(shè)定的設(shè)定時間期間之后進(jìn)行加速的情況下，在排氣氣體溫度成為預(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度以上時，開始對排氣氣體中供應(yīng)碳?xì)浠衔?，并在成為預(yù)先設(shè)定的結(jié)束條件時，結(jié)束碳?xì)浠衔锏墓?yīng)，可以起到與上述內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)同樣的效果。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)以及內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法，無需追加有效的NOx后處理裝置，對捕獲微粒子狀物質(zhì)并使其再燃燒的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器賦予碳?xì)浠衔镂焦δ?，利用由前級氧化催化劑或NOx降低催化劑形成的上游側(cè)催化劑單元的溫度上升定時、與帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器的溫度上升定時的偏差，在適當(dāng)?shù)亩〞r向排氣氣體中供應(yīng)碳?xì)浠衔铮瑥亩箮в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器吸附碳?xì)浠衔?，在車輛加速引起的NOx增加時釋放碳?xì)浠衔铮軌虬l(fā)揮基于該碳?xì)浠衔锏腘Ox降低效果，能夠降低從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx。

附圖說明

圖1是示意表示本發(fā)明的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是用于說明帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器中的NOx降低效果的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式的排氣氣體凈化系統(tǒng)以及排氣氣體凈化方法。如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)30設(shè)置在包括引擎主體11、吸氣通道13和排氣通道15的引擎(內(nèi)燃機(jī))10中。

在該引擎主體11的吸氣岐管12上連接的吸氣通道13中，從上游側(cè)起依次設(shè)有空氣濾清器16、渦輪增壓器17的壓縮機(jī)17a、中冷器18。此外，在引擎主體11的排氣岐管14上連接的排氣通道15中，從上游側(cè)起依次設(shè)有渦輪增壓器17的渦輪17b、碳?xì)浠衔飮娚溲b置32、排氣氣體凈化裝置31。

進(jìn)而，設(shè)有將吸氣岐管12和排氣岐管14連接的EGR通道21，在該EGR通道21中，從上游側(cè)起依次包括EGR冷卻器22和EGR閥23，進(jìn)行EGR氣體Ge的冷卻和流量調(diào)整。

而且，該內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)30為了對引擎主體11中的燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的排氣氣體G中含有的NOx(氮氧化物)、PM(微粒子狀物質(zhì))等進(jìn)行凈化處理，在排氣通道15中配置排氣氣體凈化裝置31而構(gòu)成，排氣氣體凈化裝置31從上游起依次配置了上游側(cè)催化劑單元31a和帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b。而且，將對流入上游側(cè)催化劑單元31a的排氣氣體G供應(yīng)碳?xì)浠衔?HC)的碳?xì)浠衔飮娚溲b置(碳?xì)浠衔锕?yīng)部件)32設(shè)置在上游側(cè)催化劑單元31a的上游側(cè)的排氣通道15中，并具有控制該碳?xì)浠衔飮娚溲b置32的控制裝置41。

另外，這里例示了將燃料等碳?xì)浠衔镏苯訃娚涞脚艢馔ǖ?5內(nèi)的排氣氣體G中的排氣管內(nèi)直接噴射系統(tǒng)，但也可以通過氣缸內(nèi)燃料噴射控制中的遠(yuǎn)后(post)噴射將燃料供應(yīng)給流出到排氣通道15的排氣氣體G中。

上游側(cè)催化劑單元31a由前級氧化催化劑裝置(前級DOC)或NOx降低催化劑構(gòu)成。作為該NOx降低催化劑裝置，有NOx吸收還原型催化劑等稀燃NOx捕獲催化劑(LNT催化劑)裝置，或碳?xì)浠衔?選擇還原型催化劑(HC-SCR)催化劑等。

此外，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b是在被稱作柴油微粒過濾器的微粒子捕獲過濾器中承載氧化催化劑以及碳?xì)浠衔镂酱呋瘎┒鴺?gòu)成的。

該微粒子捕獲過濾器由堇青石材料或碳化硅(SiC)材料等形成，通過將蜂窩陶瓷的單元兩端交替堵塞，從而將陶瓷的薄壁用作過濾器。該微粒子捕獲過濾器由于耐熱性優(yōu)良，因此通過在PM再生時進(jìn)行加熱而能將捕獲的PM燃燒后除去，并且通過該P(yáng)M再生處理能夠維持捕獲性能。另外，通過承載氧化催化劑從而更容易引起PM的燃燒。

氧化催化劑是具有通過白金或鈀等貴金屬將碳?xì)浠衔锏妊趸墓δ艿拇呋瘎?。此外，碳?xì)浠衔镂酱呋瘎┦怯糜谑箮в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b具有碳?xì)浠衔镂焦δ艿拇呋瘎?，碳?xì)浠衔镂焦δ苁窃诘蜏丶葱∮谔細(xì)浠衔镝尫艤囟萒2時吸附碳?xì)浠衔铮谔細(xì)浠衔镝尫艤囟萒2以上時釋放吸附的碳?xì)浠衔锏墓δ堋?/p>

該碳?xì)浠衔镂酱呋瘎┛梢杂煞惺煞中纬?，作為該沸石成分，例如，絲光沸石、ZSM-5、USY、MFI型沸石或β-沸石等是公知的，可以將他們單獨(dú)或任意組合使用。由此，可以在低溫時吸附碳?xì)浠衔铮⒃谔細(xì)浠衔镝尫艤囟?例如，200℃～300℃之間的溫度)以上時釋放該吸附的碳?xì)浠衔铩?/p>

而且，用于測定流入上游側(cè)催化劑單元31a的排氣氣體G的溫度Tg1的第1排氣氣體溫度傳感器33被配置在上游側(cè)催化劑單元31a的上游側(cè)，用于測定從帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b流出的排氣氣體G的溫度Tg2的第2排氣氣體溫度傳感器34被配置在帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的下游側(cè)。

而且，控制裝置41被構(gòu)成為實(shí)施如下的控制。即，該控制裝置41在搭載了引擎10的車輛在由第1排氣氣體溫度傳感器33檢測出的排氣氣體G的溫度Tg1在預(yù)先設(shè)定的設(shè)定排氣氣體溫度T0以下的狀態(tài)下持續(xù)行駛了預(yù)先設(shè)定的設(shè)定時間ta期間之后判定車輛是否被加速，并在車輛被加速的情況下，控制碳?xì)浠衔飮娚溲b置32，使得在排氣氣體溫度Tg1為預(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度T1以上時，開始對排氣氣體G中供應(yīng)碳?xì)浠衔?，并在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的結(jié)束條件時，結(jié)束碳?xì)浠衔锏墓?yīng)。

該控制裝置41通常被組裝到進(jìn)行引擎10的整體控制或搭載引擎10的車輛的整體控制的整體系統(tǒng)控制裝置40中。

另外，該設(shè)定排氣氣體溫度T0是上游側(cè)催化劑單元31a的催化劑未活性化的溫度，例如，是上游側(cè)催化劑單元31a的催化劑的HC點(diǎn)火溫度(例如，200℃)以下的溫度。此外，用于判定引擎10在低速低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下、排氣氣體G的溫度Tg1保持低溫狀態(tài)而持續(xù)行駛的時間的設(shè)定時間ta例如為600秒～1200秒程度。此外，第1設(shè)定溫度T1是與上游側(cè)催化劑單元31a的催化劑的HC點(diǎn)火溫度相當(dāng)?shù)臏囟?，是設(shè)定排氣氣體溫度T0以上的溫度，也可以設(shè)定為與設(shè)定排氣氣體溫度T0相同的溫度。

作為該結(jié)束條件，可以采用帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2時，或者采用碳?xì)浠衔锏墓?yīng)量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量時。

關(guān)于該帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2時的判斷，可以在計(jì)量帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的催化劑溫度時定為該溫度超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟葧r。但是，通常，由于催化劑溫度的計(jì)量較困難，因而此時將通過了帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b后的排氣氣體溫度Tg2超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2時，作為帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2時，來進(jìn)行控制。

此外，該預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量設(shè)為從排氣氣體G的溫度Tg1成為第1設(shè)定溫度T1以上起、至帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb成為碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2為止，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b所能夠吸附的量，該能夠吸附的量即預(yù)先設(shè)定的供應(yīng)量，可以通過實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求出。

而且，優(yōu)選通過多次脈沖噴射向排氣氣體G中供應(yīng)碳?xì)浠衔铩Ｍㄟ^采用該脈沖噴射，從而在噴射時會在短時間內(nèi)供應(yīng)大量的碳?xì)浠衔?，所以將上游?cè)催化劑單元31a的催化劑以及帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的催化劑的環(huán)境設(shè)為理想配比狀態(tài)，從而能夠通過這些催化劑的三元催化劑作用而顯著促進(jìn)NOx的還原。

另外，根據(jù)引擎10的種類或上游側(cè)催化劑單元31a和帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b等的配置的不同，例如通過在0.5秒～2.0秒期間進(jìn)行噴射并在10秒～60秒期間停止噴射來進(jìn)行該脈沖噴射。此外，開始向排氣氣體G中供應(yīng)碳?xì)浠衔锏浇Y(jié)束為止的時間例如設(shè)為70秒～200秒程度。

進(jìn)而，優(yōu)選調(diào)整上游側(cè)催化劑單元31a和帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b之間的排氣氣體的通道31c的形狀、長度和散熱量，以及帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的材質(zhì)和形狀，使得在將流入上游側(cè)催化劑單元31a的排氣氣體G的溫度Tg1維持在第1設(shè)定溫度T1時，至帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2為止的時間為50秒～150秒。

通過將該時間設(shè)為50秒～150秒，優(yōu)選設(shè)為90秒～110秒，可以使車輛加速所產(chǎn)生的大量的NOx到達(dá)帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的定時(timing)與帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b中吸附的NOx被排放的定時相同，并且無需進(jìn)行復(fù)雜的碳?xì)浠衔锕?yīng)操作就能夠提高NOx降低效果。

一般來說，堇青石制的微粒子捕獲過濾器與碳化硅制的相比，比重較輕、熱容量小、升溫性好，適于連續(xù)再生，但在這里，優(yōu)選使用熱容量大升溫性差的碳化硅制的微粒子捕獲過濾器，在使該微粒子捕獲過濾器承載氧化催化劑以及碳?xì)浠衔镂酱呋瘎┒纬闪藥в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b的情況下，能夠延長碳?xì)浠衔镂降钠陂g，從而吸附更多的碳?xì)浠衔?，換言之，相對于上游側(cè)催化劑單元31a的溫度上升，能夠充分得到碳?xì)浠衔锉晃降綆в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b的時間，因此較理想。

而且，本發(fā)明的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法是如下的內(nèi)燃機(jī)中的排氣氣體凈化方法，所述內(nèi)燃機(jī)在引擎(內(nèi)燃機(jī))10的排氣通道15中具有由氧化催化劑或NOx降低催化劑構(gòu)成的上游側(cè)催化劑單元31a和該上游側(cè)催化劑單元31a的下游側(cè)的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b，并且具有對流入上游側(cè)催化劑單元31a的排氣氣體G供應(yīng)碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔飮娚溲b置(碳?xì)浠衔锕?yīng)部件)32、以及控制該碳?xì)浠衔锕?yīng)部件32的控制裝置41，該排氣氣體凈化方法是如下的方法。

使帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b具有碳?xì)浠衔镂焦δ?，碳?xì)浠衔镂焦δ苁窃趲в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b的溫度Tb小于碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2時吸附碳?xì)浠衔?，并在碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2以上時釋放吸附的碳?xì)浠衔锏墓δ堋?/p>

并且，是如下的方法：當(dāng)搭載了該引擎10的車輛在排氣氣體G的溫度Tg1低于或等于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定排氣氣體溫度T0的狀態(tài)下持續(xù)行駛了預(yù)先設(shè)定的設(shè)定時間ta期間后，車輛被加速的情況下，在排氣氣體的溫度Tg1變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度T1以上時，開始向排氣氣體G中供應(yīng)碳?xì)浠衔?，在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的結(jié)束條件時，結(jié)束碳?xì)浠衔锏墓?yīng)。

根據(jù)該實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)30以及內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法，通過車輛加速，排氣氣體G的溫度Tg1開始上升，在排氣氣體G的溫度Tg1剛變成第1設(shè)定溫度T1以上之后，上游側(cè)催化劑單元31a的催化劑溫度Tb尚未完全成為HC點(diǎn)火溫度以上，沒有充分活性化，因此對排氣氣體G中供應(yīng)的碳?xì)浠衔飼纳嫌蝹?cè)催化劑單元31a通過而流入帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b。在該排氣氣體G的溫度Tg1上升時，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb為100℃程度，尚未上升到HC釋放溫度T2，因此會吸附流入進(jìn)來的碳?xì)浠衔铩?/p>

另一方面，由于車輛加速，氣缸內(nèi)燃燒溫度上升，排氣氣體G中的NOx逐漸增加，但是伴隨于此，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器21b的溫度Tb也上升，在NOx最為增加時，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器21b的溫度Tb上升到HC釋放溫度T2以上，吸附的碳?xì)浠衔锉会尫?。通過該釋放的碳?xì)浠衔铮瑥膸в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器21b通過的排氣氣體G成為還原氣氛，通過作為帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器21b中承載的氧化催化劑的三元催化劑的功能，NOx被還原為氮和水，所以能夠降低該排氣氣體凈化系統(tǒng)30下游側(cè)的NOx排出量。該NOx被凈化處理后的排氣氣體Gc經(jīng)由消音器(未圖示)等而被排放到大氣中。

即，能夠利用帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b的溫度Tb晚于上游側(cè)催化劑單元31a的前級氧化催化劑(前級DOC)或NOx降低催化劑(deNOx催化劑)的溫度上升而上升的情況，在帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器21b的溫度Tb上升到碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2之前吸附碳?xì)浠衔?，并配合NOx因車輛加速而增加的時期地、帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器21b的溫度Tb上升到碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2，使所吸附的碳?xì)浠衔镝尫?，從而對排氣氣體G中的NOx進(jìn)行還原凈化，得到NOx降低效果。

因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)30以及內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化方法，無需追加有效的NOx后處理裝置，對將PM(微粒子狀物質(zhì))捕獲而使其再燃燒的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b賦予碳?xì)浠衔锏奈焦δ?，從而利用由前級氧化催化劑或NOx降低催化劑形成的上游側(cè)催化劑單元31a的溫度上升定時、與帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度上升定時的偏差，在適當(dāng)?shù)亩〞r向排氣氣體G中供應(yīng)碳?xì)浠衔铮纱耸箮в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b吸附碳?xì)浠衔?，并在車輛加速引起NOx增加時釋放碳?xì)浠衔?，從而能夠發(fā)揮基于該碳?xì)浠衔锏腘Ox降低效果，并且能夠降低從引擎10排出的NOx。

在圖2中觀看該NOx降低效果，在排氣氣體G的溫度Tg1較低的溫度下持續(xù)穩(wěn)定行駛之后，車輛被加速(時刻t1)，排氣氣體G的溫度Tg1上升，構(gòu)成上游側(cè)催化劑單元31a的稀燃NOx捕獲催化劑(LNT)的溫度Tn隨之緩慢升溫。另一方面，帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb比其延遲地緩慢升溫。

在從該排氣氣體G的溫度Tg1上升到第1設(shè)定溫度T1以上起(時刻t2)、至帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器31b的溫度Tb超過碳?xì)浠衔镝尫艤囟萒2為止(時刻t4)的期間，多次脈沖噴射碳?xì)浠衔?HC)。通過該噴射供應(yīng)的碳?xì)浠衔锉晃降綆в写呋瘎┑奈⒘Ｗ硬东@過濾器31b，其一部分將排氣氣體中的NOx還原。

進(jìn)行了該控制的狀態(tài)下的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b的上游側(cè)的NOx量的累計(jì)值為A，下游側(cè)的NOx量的累計(jì)值為B。若看該上游側(cè)的NOx量的累計(jì)值A(chǔ)和下游側(cè)的NOx量的累計(jì)值B之差，則可知從時刻t3附近起該差ΔW增大，可知產(chǎn)生了帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b中的NOx降低效果。另外，由于A、B是累計(jì)值，因此時刻t0～時刻t3的差ΔW1表示由圖示之前的控制已經(jīng)產(chǎn)生的差。

因此，可知該圖2所示的控制中的帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)31b的NOx降低量為ΔW2-ΔW1，本發(fā)明的效果可實(shí)驗(yàn)得到。

附圖標(biāo)記的說明

10 引擎(內(nèi)燃機(jī))

11 引擎主體

30 內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)

31 排氣氣體凈化裝置

32 碳?xì)浠衔飮娚溲b置

30 內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體凈化系統(tǒng)

31 排氣氣體凈化裝置

31a 上游側(cè)催化劑單元

31b 帶有催化劑的微粒子捕獲過濾器(CSF)

31c 排氣氣體的通道

32 碳?xì)浠衔飮娚溲b置(碳?xì)浠衔锕?yīng)部件)

33 第1排氣氣體溫度傳感器

34 第2排氣氣體溫度傳感器

40 整體系統(tǒng)控制裝置

41 控制裝置

G 排氣氣體

Gc NOx被凈化處理后的排氣氣體

Ge EGR氣體

Tn 稀燃NOx捕獲催化劑(LNT)的溫度