用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壁流型顆粒過濾器（24），其布置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道的內(nèi)部，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)中在過氧下執(zhí)行燃燒。所述顆粒過濾器承載固體酸。所述固體酸具有高于亞硫酸的酸強(qiáng)度且低于硫酸的酸強(qiáng)度的酸強(qiáng)度。為了從所述顆粒過濾器中去除灰分，臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，所述灰分粒子化處理用于使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài)：流入所述顆粒過濾器的所述排氣的氧濃度降低并且所述顆粒過濾器的溫度升高。
【專利說明】用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中已知壓燃式內(nèi)燃機(jī)，其布置有用于捕集排氣通道中的排氣內(nèi)的顆粒物質(zhì)的顆粒過濾器。通過這樣做，可以抑制排放到大氣中的顆粒物質(zhì)的量。
[0003]在這點(diǎn)上，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，顆粒過濾器上的顆粒物質(zhì)的量逐漸變大，并且顆粒過濾器的壓力損失逐漸變大。結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率容易下降。
[0004]因此，通常，燃燒捕集的顆粒物質(zhì)以從顆粒過濾器中將其去除的PM (顆粒物質(zhì))去除處理是臨時(shí)執(zhí)行的。在該P(yáng)M去除處理中，所述顆粒過濾器在保持在氧化氣氛中，同時(shí)所述顆粒過濾器的溫度被升至PM去除溫度，例如600°C。
[0005]為了有效地執(zhí)行PM去除處理，已經(jīng)提出了多種改進(jìn)。例如，為了降低所述PM去除溫度，已知一種在其表面上承載有催化劑的顆粒過濾器，所述催化劑由承載了活性金屬的固體超強(qiáng)酸組成(見PLT1)。此外，為了從所述顆粒過濾器中有效地去除顆粒物質(zhì)，已知一種在其表面上保持具有貴金屬和固體超強(qiáng)酸的催化劑的顆粒過濾器(見PLT2)。而且，本領(lǐng)域已知這樣一種顆粒過濾器:在其上承載了催化劑用以去除顆粒物質(zhì)的壁流型顆粒過濾器的下游，裂化催化劑被布置以用于裂化排氣中未燃燒的碳?xì)浠衔镆陨商荚訑?shù)較小的碳?xì)浠衔铮⑶宜隽鸦呋瘎┑妮d體由哈米特酸度函數(shù)Htl為-0.56至-12的固體酸形成(見PLT3)。應(yīng)該注意，所述超強(qiáng)酸的酸強(qiáng)度高于硫酸的酸強(qiáng)度，而所述超強(qiáng)酸的哈米特酸度函數(shù)H。為-12以下。
[0006]引用列表
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]PLTl:日本專利公開第2006-289175A1號(hào)
[0009]PLT2:日本專利公開第10-033985A1號(hào)
[0010]PLT3:日本專利公開第11-123306A1號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題
[0012]在這點(diǎn)上，排氣包含稱為“灰分”的不燃成分。這種灰分通過所述顆粒過濾器隨同顆粒物質(zhì)一起被捕集。在這點(diǎn)上，即使執(zhí)行PM去除處理，所述灰分也將不會(huì)燃燒或者蒸發(fā)，而是保留在所述顆粒過濾器中。由于這個(gè)原因，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，所述顆粒過濾器上的灰分的量將逐漸增大，并且所述顆粒過濾器的壓力損失將逐漸變大。結(jié)果，即使PM去除處理重復(fù)執(zhí)行，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率也容易下降。
[0013]在上述PLT1、2和3中，根本未考慮這個(gè)問題。所以，更沒有公開任何解決方案。特別是，在PLT3中，灰分通過壁流型顆粒過濾器捕集，因此布置在所述顆粒過濾器下游的裂化催化劑根本不會(huì)接觸到灰分。[0014]解決問題的技術(shù)方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，在所述內(nèi)燃機(jī)中燃料在過氧下燃燒，其中用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)的壁流型顆粒過濾器布置于排氣通道的內(nèi)部，并且其中灰分與所述顆粒物質(zhì)一起被所述顆粒過濾器捕集，所述排氣凈化系統(tǒng)的特征在于，所述顆粒過濾器承載固體酸，所述固體酸具有高于亞硫酸的酸強(qiáng)度且低于硫酸的酸強(qiáng)度的酸強(qiáng)度，并且所述排氣凈化系統(tǒng)設(shè)置有灰分粒子化裝置，所述灰分粒子化裝置臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，所述灰分粒子化處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):流入所述顆粒過濾器的所述排氣的氧濃度降低并且所述顆粒過濾器的溫度升高，從而使灰分從所述顆粒過濾器中去除。
[0016]優(yōu)選地，所述固體酸的所述酸強(qiáng)度由選自哈米特酸度函數(shù)、氫離子指數(shù)、酸解離常數(shù)和通過使用氨由程序升溫脫附法獲得的測(cè)定值中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)表達(dá)。
[0017]優(yōu)選地，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(25°C，I個(gè)大氣壓(IO5Pa))下，所述固體酸具有小于-0.83且大于-12的哈米特酸度函數(shù)。
[0018]優(yōu)選地，所述固體酸由選自二氧化硅-氧化鋁、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化鈦-氧化鋯、二氧化硅-氧化鋯、二氧化硅-氧化鎵、二氧化鈦-氧化鋁、二氧化硅-氧化釔、氧化鋁-氧化鋯、二氧化硅-氧化鑭、二氧化鈦-氧化鎘、二氧化鈦-氧化亞錫、二氧化鈦-氧化鋅、氧化鋅-二氧化硅和氧化鋅-氧化鎘中的一種或多種復(fù)合氧化物形成。更優(yōu)選地，所述固體酸由二氧化硅-氧化鋁形成。
[0019]優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置使流入所述顆粒過濾器的所述排氣基本為化學(xué)計(jì)量空燃比或濃的空燃比。
[0020]優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置使所述顆粒過濾器的所述溫度在所述灰分粒子化處理中為大約600°C。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有PM去除裝置，所述PM去除裝置用于臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，所述PM去除處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):所述顆粒過濾器的所述溫度在氧化氣氛下升高以去除由所述顆粒過濾器捕集的所述顆粒物質(zhì)，并且在所述PM去除處理之后，所述灰分粒子化裝置執(zhí)行所述灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行所述灰分粒子化處理，并且在判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理之后，首先執(zhí)行PM去除處理，在PM去除處理之后，執(zhí)行灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置基于所述顆粒過濾器上未粒子化的灰分的量，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，在所述排氣通道中布置NOx存儲(chǔ)還原催化劑，所述NOx存儲(chǔ)還原催化劑在當(dāng)流入的排氣的空燃比稀薄時(shí)，存儲(chǔ)包含在排氣中的NOx，且如果流入的排氣變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空燃比或濃的空燃比則釋放所存儲(chǔ)的NOx，所述排氣凈化系統(tǒng)設(shè)置有SOx增加裝置，所述SOx增加裝置用于臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，所述SOx增加處理使NOx存儲(chǔ)還原催化劑的狀態(tài)呈如下狀態(tài):流入NOx存儲(chǔ)還原催化劑中的排氣的空燃比濃，且使NOx存儲(chǔ)還原催化劑的溫度升高至SOx釋放溫度以使NOx存儲(chǔ)還原催化劑釋放SOx，并且所述SOx增加裝置在PM去除處理之后執(zhí)行SOx釋放處理。更優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)該執(zhí)行所述灰分粒子化處理和SOx釋放處理時(shí)，所述SOx增加裝置在所述PM去除處理之后執(zhí)行所述SOx釋放處理且所述灰分粒子化裝置省略了所述灰分粒子化處理。
[0022]優(yōu)選地，所述PM去除裝置結(jié)束PM去除處理以使顆粒過濾器上剩余有預(yù)定的設(shè)定殘留量的顆粒物質(zhì)。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置判斷是否應(yīng)該執(zhí)行所述灰分粒子化處理，并且在判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理之后，首先執(zhí)行PM去除處理，在PM去除處理之后，執(zhí)行灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置基于所述顆粒過濾器上未粒子化的灰分的量，判斷是否應(yīng)該執(zhí)行灰分粒子化處理。此外，更優(yōu)選地，所述顆粒過濾器承載具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑，并且所述設(shè)定殘留量被設(shè)定為至少用于消耗在灰分粒子化處理開始時(shí)存儲(chǔ)在催化劑中的基本上所有氧所需的量。更優(yōu)選地，所述設(shè)定殘留量被設(shè)定為不大于使灰分去除效率為允許下限效率所需的量。
[0023]優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置以預(yù)定的設(shè)定間隔重復(fù)執(zhí)行灰分粒子化處理，得到由所述灰分粒子化處理所處理的灰分量，并且基于所得到的處理的灰分量來更新所述設(shè)定間隔。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置以多個(gè)相互不同的間隔執(zhí)行所述灰分粒子化處理，得到由各灰分粒子化處理所處理的灰分量，并且基于所得到的處理的灰分量來更新所述設(shè)定間隔。此外，更優(yōu)選地，所述排氣凈化系統(tǒng)設(shè)置有PM去除裝置，所述PM去除裝置用于臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，所述PM去除處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):所述顆粒過濾器的所述溫度在氧化氣氛下升高以去除由所述顆粒過濾器捕集的所述顆粒物質(zhì)，并且在所述PM去除處理之后，所述灰分粒子化裝置執(zhí)行所述灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置判斷是否應(yīng)該執(zhí)行所述灰分粒子化處理，并且在判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理之后，首先執(zhí)行PM去除處理，在PM去除處理之后，執(zhí)行灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述灰分去除裝置基于所述顆粒過濾器上未粒子化的灰分的量，判斷是否應(yīng)該執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0024]優(yōu)選地，在排氣通道中顆粒過濾器的上游布置SOx存儲(chǔ)劑，所述SOx存儲(chǔ)劑具有這樣的性質(zhì):當(dāng)SOx存儲(chǔ)劑處于低溫或者流至SOx存儲(chǔ)劑的排氣的氧濃度高時(shí)，存儲(chǔ)流入的排氣中的SOx，且如果SOx存儲(chǔ)劑的溫度變高或者如果流至SOx存儲(chǔ)劑的排氣的氧濃度變低，釋放所存儲(chǔ)的SOx ;所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有PM去除裝置，所述PM去除裝置用于臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，所述PM去除處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):所述顆粒過濾器的所述溫度在氧化氣氛下升高以去除由所述顆粒過濾器捕集的所述顆粒物質(zhì)，并且當(dāng)所述PM去除處理被執(zhí)行時(shí)，所述SOx存儲(chǔ)劑釋放SOx。更優(yōu)選地，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有SOx增加裝置，所述SOx增加裝置用于臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，所述SOx增加處理增加從SOx存儲(chǔ)劑釋放并供給至固體酸的SOx的量，并且所述SOx增加裝置在PM去除處理之前執(zhí)行SOx增加處理。更優(yōu)選地，所述SOx增加處理為SOx升溫處理，所述SOx升溫處理使SOx存儲(chǔ)劑的溫度升高以使所述SOx存儲(chǔ)劑釋放SOx。更優(yōu)選地，在所述SOx升溫處理中，使所述SOx存儲(chǔ)劑的溫度升高至SOx釋放溫度，在所述PM去除處理中，使所述顆粒過濾器的溫度升高至PM去除溫度，并且將所述SOx釋放溫度設(shè)定為低于PM去除溫度。更優(yōu)選地，在所述SOx升溫處理中，使所述SOx存儲(chǔ)劑的溫度為SOx釋放溫度，SOx釋放處理在SOx釋放時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，并且設(shè)定SOx釋放溫度和SOx釋放時(shí)間中的一者或兩者以便從SOx升溫處理開始時(shí)至PM去除處理結(jié)束時(shí)的SOx存儲(chǔ)劑的SOx釋放速度基本保持在允許范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有SOx增加裝置，所述SOx增加裝置用于臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，所述SOx增加處理增加從SOx存儲(chǔ)劑釋放并供給至固體酸的SOx的量,并且所述SOx增加裝置判斷流入所述顆粒過濾器的排氣的量是否大于預(yù)定的設(shè)定量并且當(dāng)判斷出流入所述顆粒過濾器的排氣的量大于設(shè)定量時(shí)執(zhí)行應(yīng)該執(zhí)行SOx增加處理。更優(yōu)選地，所述SOx增加裝置判斷流入所述顆粒過濾器的排氣的量是否大于執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的設(shè)定量。更優(yōu)選地，所述SOx增加處理為SOx增大氧濃度處理，所述SOx增大氧濃度處理使顆粒過濾器保持氧化氣氛同時(shí)使流入SOx存儲(chǔ)劑的排氣中的氧濃度降低從而使所述SOx存儲(chǔ)劑釋放SOx。
[0025]優(yōu)選地，所述灰分粒子化裝置在執(zhí)行灰分粒子化處理之后得到固體酸的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力來判斷是否執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，當(dāng)所述固體酸的灰分粒子化能力高于預(yù)定的設(shè)定能力時(shí)，所述灰分粒子化裝置執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。更優(yōu)選地，所述固體酸的灰分粒子化能力由所述固體酸的活性酸點(diǎn)的數(shù)量表示。更優(yōu)選地，在還原氣氛下向所述固體酸臨時(shí)供給氨，得到保持在所述固體酸上的氨的量，并且基于得到的氨的量來得到灰分粒子化能力。更優(yōu)選地，氨制備催化劑布置在排氣通道中顆粒過濾器的上游，所述氨制備催化劑由當(dāng)流入的排氣的空燃比濃時(shí)流入的排氣中的NOx制備氨，并且為了制備氨，流入氨制備催化劑的排氣臨時(shí)切換成濃的空燃比。更優(yōu)選地，在排氣通道內(nèi)部的顆粒過濾器的下游，附接NOx傳感器用于檢測(cè)排氣中的NOx的量，并且基于在將氨供給到固體酸之后在氧化氣氛下從顆粒過濾器流出的NOx的量，來得到所保持的氨的量。
[0026]優(yōu)選地，在顆粒過濾器的下游側(cè)部位處顆粒過濾器每單位體積內(nèi)承載的固體酸的量大于在顆粒過濾器的上游側(cè)部位處顆粒過濾器每單位體積內(nèi)承載的固體酸的量。更優(yōu)選地，顆粒過濾器每單位體積內(nèi)承載的固體酸的量進(jìn)一步從顆粒過濾器的上游端朝顆粒過濾器的下游端不斷增大。
[0027]優(yōu)選地，所述顆粒過濾器進(jìn)一步承載具有氧化功能的催化劑，并且所述催化劑由二氧化鈰和銀形成。
[0028]優(yōu)選地，所述顆粒過濾器具有通過多孔分隔壁交替布置的排氣流入通道和排氣流出通道。
[0029]發(fā)明的有益效果
[0030]能夠充分地抑制所述顆粒過濾器的壓力損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為內(nèi)燃機(jī)的概況圖。
[0032]圖2A為顆粒過濾器的正視圖。
[0033]圖2B為顆粒過濾器的側(cè)剖視圖。
[0034]圖3A為分隔壁的局部放大剖視圖。
[0035]圖3B為顯示所述顆粒過濾器的表面的顆粒過濾器的局部放大剖視圖。
[0036]圖4A為解釋灰分粒子化試劑的灰分去除作用的圖。
[0037]圖4B為解釋灰分粒子化試劑的灰分去除作用的圖。
[0038]圖4C為解釋灰分粒子化試劑的灰分去除作用的圖。
[0039]圖5A為解釋灰分粒子化試劑的灰分去除作用的圖。
[0040]圖5B為解釋灰分粒子化試劑的灰分去除作用的圖。
[0041 ] 圖6A為解釋灰分去除作用的機(jī)理的圖。
[0042]圖6B為解釋灰分去除作用的機(jī)理的圖。[0043]圖6C為解釋灰分去除作用的機(jī)理的圖。
[0044]圖6D為解釋灰分去除作用的機(jī)理的圖。
[0045]圖7A為顯示測(cè)試結(jié)果的時(shí)間圖。
[0046]圖7B為顯示測(cè)試結(jié)果的圖。
[0047]圖7C為顯示測(cè)試結(jié)果的圖。
[0048]圖8為顯示酸強(qiáng)度的圖。
[0049]圖9為解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0050]圖10為顯示50%去除溫度TPM50的圖。
[0051]圖11為顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程的流程圖。
[0052]圖12A為顆粒過濾器的局部放大圖。
[0053]圖12B為顆粒過濾器的局部放大圖。
[0054]圖13為解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0055]圖14為顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程的流程圖。
[0056]圖15為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的總體圖。
[0057]圖16為解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0058]圖17為解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的排氣凈化控制的另一個(gè)時(shí)間圖。
[0059]圖18為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程的流程圖。
[0060]圖19為解釋根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的時(shí)間圖。
[0061]圖20為解釋根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的顆粒過濾器的局部放大圖。
[0062]圖21為顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的執(zhí)行PM去除處理的例程的流程圖。
[0063]圖22k為顯示顆粒物質(zhì)的量增加的設(shè)定表。
[0064]圖22B為顯示顆粒物質(zhì)的量減少的設(shè)定表。
[0065]圖23為顯示顆粒物質(zhì)殘留量和灰分去除效率之間的關(guān)系的圖。
[0066]圖24為解釋根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的時(shí)間圖。
[0067]圖25為解釋根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的顆粒過濾器的局部放大圖。
[0068]圖26為解釋根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的時(shí)間圖。
[0069]圖27為顯示顆粒過濾器的壓力損失的變化的圖。
[0070]圖28為解釋根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的時(shí)間圖。
[0071]圖29為顯示壓力損失及其變化率的圖。
[0072]圖30為顯示根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的執(zhí)行用于更新設(shè)定間隔的控制的例程的流程圖。
[0073]圖31為顯示根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的執(zhí)行用于更新設(shè)定間隔的控制的例程的流程圖。
[0074]圖32為顯示用于更新間隔的例程的流程圖。
[0075]圖33為顯示根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的總體圖。
[0076]圖34為顯示SOx存儲(chǔ)劑的SOx釋放速度的圖。
[0077]圖35為解釋根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。[0078]圖36為解釋根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0079]圖37為顯示根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的SOx存儲(chǔ)劑的SOx釋放速度的變化的時(shí)間圖。
[0080]圖38為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的排氣凈化控制的例程的執(zhí)行的流程圖。
[0081]圖39為解釋根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0082]圖40為根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的執(zhí)行排氣凈化控制的例程的執(zhí)行的流程圖。
[0083]圖41為解釋根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0084]圖42為根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的執(zhí)行排氣凈化控制的流程圖。
[0085]圖43為根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的總體圖。
[0086]圖44為解釋根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的排氣凈化控制的時(shí)間圖。
[0087]圖45為解釋用于得到灰分粒子化試劑的酸的量的方式的時(shí)間圖。
[0088]圖46A為解釋用于得到灰分粒子化試劑的酸的量的方式的圖。
[0089]圖46B為解釋用于得到灰分粒子化試劑的酸的量的方式的圖。
[0090]圖47為顯示用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的排氣凈化控制的例程的流程圖。
[0091]圖48為顯示灰分粒子化試劑的承載量的圖。
[0092]圖49為顯示未處理的灰分的分布的圖。
[0093]圖50A為顯示灰分粒子化試劑的承載量的另一實(shí)施例的圖。
[0094]圖50B為顯示灰分粒子化試劑的承載量的另一實(shí)施例的圖。
[0095]圖50C為顯示灰分粒子化試劑的承載量的另一實(shí)施例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0096]圖1顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，I表示壓燃式內(nèi)燃機(jī)的主體；2表示各氣缸的燃燒室；3表示電子控制式燃料噴射器，其將燃料噴射進(jìn)入燃燒室2 ;4表示進(jìn)氣歧管；并且5表示排氣歧管。所述進(jìn)氣歧管4通過進(jìn)氣管道6連接至排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7c的出口，而壓縮機(jī)7c的進(jìn)口通過空氣流量計(jì)8連接至空氣濾清器9。在所述進(jìn)氣管道6內(nèi)部，布置電子控制式節(jié)流閥10。而且，在所述進(jìn)氣管道6的周圍布置有冷卻裝置11用以冷卻流經(jīng)所述進(jìn)氣管道6的內(nèi)部的進(jìn)氣。另一方面，所述排氣歧管5連接至排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7t的進(jìn)口，而所述排氣渦輪7t的出口連接至排氣后處理裝置20。
[0097]所述排氣歧管5和所述進(jìn)氣歧管4通過排氣再循環(huán)(下文稱為“EGR”)通路12彼此連接。在所述EGR通路12內(nèi)部，布置有電子控制式EGR控制閥13。而且，在所述EGR通路12周圍布置有冷卻裝置14用以冷卻流經(jīng)所述EGR通路12內(nèi)部的EGR氣體。另一方面，各個(gè)燃料噴射器3通過燃料流道(fuel runner) 15連接至共軌(common rail)16。這種共軌16的內(nèi)部被供給有來自電子控制式可變排量燃料泵17的燃料。供給至所述共軌16內(nèi)部的燃料通過各個(gè)燃料流道15供給至燃料噴射器3。在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，這種燃料為柴油。在另一實(shí)施方式中，所述內(nèi)燃機(jī)由火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)構(gòu)成。在這種情況下，燃料由汽油構(gòu)成。[0098]排氣后處理裝置20設(shè)置有連接至排氣渦輪7t的出口的排氣管21、連接至排氣管21的催化轉(zhuǎn)換器22、以及連接至催化轉(zhuǎn)換器22的排氣管23。在催化轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部布置有壁流型顆粒過濾器24。
[0099]催化轉(zhuǎn)換器22設(shè)置有溫度傳感器25用以檢測(cè)顆粒過濾器24的溫度。在另一實(shí)施方式中，溫度傳感器布置在排氣管21中以檢測(cè)流入到顆粒過濾器24中的排氣的溫度。而且，在另一實(shí)施方式中，用于檢測(cè)從顆粒過濾器24中流出的排氣的溫度的溫度傳感器布置在排氣管23中。排氣的溫度表不顆粒過濾器24的溫度。
[0100]催化轉(zhuǎn)換器22進(jìn)一步設(shè)置有壓力損失傳感器26用以檢測(cè)顆粒過濾器24的壓力損失。在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，壓力損失傳感器26由用于檢測(cè)顆粒過濾器24的上游和下游壓力差的壓力差傳感器構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施方式中，壓力損失傳感器26由連接至排氣管21且檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力的傳感器構(gòu)成。
[0101]另一方面，排氣歧管5設(shè)置有燃料添加閥27。這種燃料添加閥27被供給有來自共軌16的燃料。從燃料添加閥27將燃料添加到排氣歧管5的內(nèi)部。在另一實(shí)施方式中，燃料添加閥27布置在排氣管21中。
[0102]電子控制單元30由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)置有通過雙向總線31彼此連接的組件，諸如ROM (只讀存儲(chǔ)器)32、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、CPU (微處理器)34、輸入端口 35和輸出端口 36?？諝饬髁坑?jì)8、溫度傳感器25和壓力差傳感器26的輸出信號(hào)通過各自對(duì)應(yīng)的模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器37輸入至輸入端口 35。進(jìn)一步地，加速踏板39連接至負(fù)載傳感器40,負(fù)載傳感器40產(chǎn)生與加速踏板39的下壓量L成比例的輸出電壓。負(fù)載傳感器40的輸出電壓通過相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入至輸入端口 35。而且，輸入端口 35連接至曲軸轉(zhuǎn)角傳感器41，曲軸轉(zhuǎn)角傳感器41在每當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)例如15°時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖。在CPU34中，基于來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器41的輸出脈沖來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。另一方面,輸出端口 36通過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38連接至燃料噴射器3、節(jié)流閥10驅(qū)動(dòng)裝置、EGR控制閥13、燃料泵17和燃料添加閥27。
[0103]圖2A和圖2B顯示了壁流型顆粒過濾器24的結(jié)構(gòu)。值得注意的是，圖2A顯示了顆粒過濾器24的正視圖，而圖2B顯示了顆粒過濾器24的側(cè)剖視圖。如圖2A和圖2B顯示的，顆粒過濾器24形成蜂窩結(jié)構(gòu)，其設(shè)置有彼此平行延伸的多個(gè)排氣流動(dòng)通道70、71。這些排氣流動(dòng)通道70、71由排氣流入通道70和排氣流出通道71構(gòu)成，排氣流入通道70具有打開的上游端且具有通過塞子72關(guān)閉的下游端，排氣流出通道71具有通過塞子73關(guān)閉的上游端且具有打開的下游端。需要注意的是，在圖2A中，陰影部分表示塞子73。因此，排氣流入通道70和排氣流出通道71通過薄的分隔壁74交替布置。換句話說，排氣流入通道70和排氣流出通道71包括:排氣流入通道70，每個(gè)排氣流入通道70都被四個(gè)排氣流出通道71包圍；以及排氣流出通道71，每個(gè)排氣流出通道71都被四個(gè)排氣流入通道70包圍。在另一實(shí)施方式中，排氣流動(dòng)通道包括:排氣流入通道，其具有上游端和下游端，上游端和下游端都打開；以及排氣流出通道，其具有通過塞子關(guān)閉的上游端和打開的下游端。
[0104]顆粒過濾器24例如由多孔材料(如，堇青石)形成。因此，如圖2B中箭頭所示，流入排氣流入通道70的排氣通過周圍的分隔壁74的內(nèi)部流出到鄰接的排氣流出通道71的內(nèi)部。
[0105]圖3A顯示了分隔壁74的放大剖視圖。如圖3A所示，分隔壁74具有多個(gè)孔隙75，孔隙75從排氣流入通道70延伸至排氣流出通道71。在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，顆粒過濾器24的平均孔徑為從10 ii m至25 ii m。
[0106]而且，如圖3A所示，顆粒過濾器24的表面，即分隔壁74的兩側(cè)表面和孔隙75的內(nèi)壁表面，承載灰分粒子化試劑78和具有氧化作用的催化劑77。也就是說，如圖3B中所示，形成分隔壁74的基料76形成有催化劑77和灰分粒子化試劑78的涂層。
[0107]具有氧化作用的催化劑77例如由載體和承載在這種載體上的鉬Pt、鈀Pd、銀Ag或者其它這類貴金屬形成，載體由以下材料形成:氧化鋁Al2O3、二氧化鈰CeO2、氧化鐠Pr60n、氧化釹Nd2O3、氧化鑭La2O3、或者其它這類賤金屬氧化物。在一個(gè)實(shí)施方式中,催化劑77由載體和承載在該載體上的銀Ag形成，載體由二氧化鈰CeO2形成。在另一實(shí)施方式中，催化劑77由載體和承載在該載體上的鉬Pt形成，載體由氧化鋁Al2O3形成。
[0108]另一方面，灰分粒子化試劑78由固體酸形成，固體酸的酸強(qiáng)度高于亞硫酸仏503的酸強(qiáng)度且低于硫酸H2SO4的酸強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，灰分粒子化試劑78由無定形二氧化硅(SiO2)-氧化鋁(Al2O3)形成。
[0109]如圖3B所示，灰分粒子化試劑78和固體酸具有多個(gè)酸點(diǎn)79。這些酸點(diǎn)79彼此分散開。
[0110]在燃燒室2中，燃料在過氧下燃燒。因此，就燃料不會(huì)從燃料噴射器3和燃料添加閥27中二次供給而言，顆粒過濾器24處于氧化氣氛下。換句話說，饋給到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道、燃燒室2和催化轉(zhuǎn)換器22上游的排氣通道中的空氣與燃料(碳?xì)浠衔?的比率(即，流入催化轉(zhuǎn)換器22的排氣的空燃比)通常保持稀薄。
[0111]排氣包含主要由固體碳組成的顆粒物質(zhì)。這種顆粒物質(zhì)被捕集在顆粒過濾器24上。而且，顆粒過濾器24處于氧化氣氛中。顆粒過`濾器24設(shè)置有具有氧化作用的催化劑77，因此被捕集在顆粒過濾器24上的顆粒物質(zhì)被相繼氧化。但是，如果捕集的顆粒物質(zhì)的量變得比待氧化的顆粒物質(zhì)物質(zhì)的量大，則顆粒物質(zhì)逐漸堆積在顆粒過濾器24上。如果顆粒物質(zhì)堆積的量增大，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的下降。因此，當(dāng)顆粒物質(zhì)堆積量增大時(shí)，堆積的顆粒物質(zhì)必須被去除。在這種情況下，如果在氧氣氣氛下升高顆粒過濾器24的溫度，則堆積的顆粒物質(zhì)被氧化并被去除。
[0112]因此，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，當(dāng)已經(jīng)堆積在顆粒過濾器24上的顆粒物質(zhì)的量超過允許上限量時(shí)，臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，PM去除處理使顆粒過濾器24的狀態(tài)呈如下狀態(tài):在氧化氣氛下顆粒過濾器24的溫度升高至PM去除溫度以通過氧化去除顆粒過濾器24上的顆粒物質(zhì)。結(jié)果，在顆粒過濾器24上的顆粒物質(zhì)被去除，并且顆粒過濾器24的壓力損失減小。
[0113]在這點(diǎn)上，排氣還包含灰分。這種灰分也連同顆粒物質(zhì)一起被顆粒過濾器24捕集。在這種情況下，灰分的粒徑為大約0.1 至0.5 ym，或者相當(dāng)?shù)匦∮陬w粒過濾器24的平均孔徑(10 y m至25 y m)。但是，灰分撞擊顆粒過濾器24的表面或孔隙的內(nèi)壁表面或者撞擊被捕集在顆粒過濾器24處的顆粒物質(zhì)或灰分，并且因此被捕集。發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)如下事實(shí):這種灰分主要由硫酸鈣CaSO4、磷酸鈣鋅Ca19Zn2 (PO4) 14或者其它這類鈣鹽組成。鈣Ca、鋅Zn和磷P來源于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，而硫S來源于燃料。也就是說，如果以硫酸鈣CaSO4為例進(jìn)行解釋，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油流入燃燒室2，在燃燒室中發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油被燃燒。在潤(rùn)滑油中的鈣Ca與燃料中的硫S結(jié)合從而生成硫酸鈣CaS04。[0114]即使執(zhí)行PM去除處理，灰分也不會(huì)燃燒或蒸發(fā)。而且，每當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，存在于灰分顆粒之間的顆粒物質(zhì)被去除并且灰分顆粒暴露在高溫下，因此灰分顆粒容易聚集。因此，在顆粒過濾器24中的灰分的粒徑變得更大，因而灰分難以通過顆粒過濾器24的孔隙。這樣，灰分殘留在顆粒過濾器24上。結(jié)果，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，顆粒過濾器24中的灰分的量逐漸增大并且顆粒過濾器24的壓力損失逐漸變大。由于這樣原因，即使PM去除處理重復(fù)執(zhí)行，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率也容易下降。
[0115]因此，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，顆粒過濾器24承載灰分粒子化試劑78。這種灰分粒子化試劑具有如下性能:在流入顆粒過濾器24的排氣中的氧濃度降低且顆粒過濾器24的溫度升高的狀態(tài)下，使得灰分粒子化且使灰分保持在顆粒過濾器24上；以及在流入顆粒過濾器24的排氣于氧化氣氛包含SOx的狀態(tài)下，釋放所保持的粒子化的灰分。
[0116]除此之外，臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，灰分粒子化處理使顆粒過濾器24的狀態(tài)呈如下狀態(tài):流入顆粒過濾器24的排氣的氧濃度降低且顆粒過濾器24的溫度升高，以從顆粒過濾器24中去除灰分。
[0117]結(jié)果，從顆粒過濾器24中去除顆粒過濾器24上的灰分。因此，抑制了由于灰分導(dǎo)致的顆粒過濾器24的壓力損失增大。參照?qǐng)D4A至圖5B進(jìn)一步對(duì)此進(jìn)行解釋。
[0118]圖4A顯示了顆粒過濾器24捕集灰分80的情況。
[0119]接下來，如果執(zhí)行灰分粒子化處理，如圖4B所示，灰分被粒子化并且粒子化的灰分81通過灰分粒子化試劑78保持在分散狀態(tài)。更詳細(xì)地，如圖5A所示，粒子化的灰分81由大粒徑灰分80形成。粒子化的灰分81保持在灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79處。
[0120]接下來，灰分粒子化處理完成，并且發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說，流入顆粒過濾器24的排氣恢復(fù)至稀薄空燃比。而且，此時(shí)，排氣包含SOx。因此，使得顆粒過濾器24的狀態(tài)呈如下狀態(tài):在氧化氣氛下流入顆粒過濾器24的排氣包含SOx。結(jié)果，粒子化的灰分81從灰分粒子化試劑78中釋放。更具體地，如圖5B所示，粒子化的灰分81從灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)釋放。如圖4C所示，從灰分粒子化試劑78中釋放的粒子化的灰分81隨排氣流(EGF)通過顆粒過濾器24的孔隙流出到排氣流出通道71。
[0121]因此，如果顆粒過濾器24承載灰分粒子化試劑78并且臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，則可以從顆粒過濾器24中去除灰分。以這種方式粒子化灰分以將其從顆粒過濾器中去除的構(gòu)思在此之前從未存在。
[0122]由于灰分粒子化試劑78對(duì)灰分的去除作用被認(rèn)為是由于如下這樣的機(jī)理。在下文，將對(duì)由硫酸鈣CaSO4形成灰分的情況作為示例進(jìn)行解釋。但是，同樣適用于灰分由其它物質(zhì)形成的情況。
[0123]如果執(zhí)行灰分粒子化處理，即，如果顆粒過濾器24的狀態(tài)呈如下狀態(tài):流入顆粒過濾器24的排氣的氧濃度降低且顆粒過濾器24的溫度升高，如圖6A所示，則在形成灰分的硫酸鈣CaSO4和例如亞硫酸鈣CaSO3之間的平衡在生成亞硫酸鈣CaSO3的方向(CaSO4 — CaSO3)上傾斜。換句話說，使硫酸鈣CaSO4失穩(wěn)。值得注意的是，此時(shí)，灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79保持氫離子H"。
[0124]如上所解釋，灰分粒子化試劑78的酸強(qiáng)度高于亞硫酸H2SO3的酸強(qiáng)度。酸強(qiáng)度高的事實(shí)意味著氫離子H+能夠容易地釋放。由于這個(gè)原因，如圖6B所示，灰分粒子化試劑78在酸點(diǎn)79處釋放氫離子H+并且接收來自亞硫酸鈣CaSO3的鈣離子Ca2+。這樣，灰分被粒子化成鈣離子Ca2+形式并且保持在灰分粒子化試劑78中。在另一方面，亞硫酸鈣CaSO3接收來自灰分粒子化試劑78的氫離子H+并且釋放鈣離子Ca2+，因此形成亞硫酸&503。這種亞硫酸H2SO3隨后分解為水H2O和二氧化硫SO2，水H2O和二氧化硫SO2從顆粒過濾器24中流出。
[0125]接著，如果完成灰分粒子化處理，也就是說，顆粒過濾器24的狀態(tài)恢復(fù)至如下狀態(tài):在氧化氣氛中流入顆粒過濾器24的排氣包含SOx，如圖6C所示，由包含在排氣中的SOx和水H2O生成硫酸H2SO4 (S0x+H20 — H2SO4X如上所解釋，灰分粒子化試劑78的酸強(qiáng)度低于硫酸H2SO4的酸強(qiáng)度。由于這個(gè)原因，如圖6D所示，硫酸H2SO4釋放氫離子H+，并且接收來自灰分粒子化試劑78的鈣離子Ca2+。因此，形成硫酸鈣CaSO4 (Ca2++S042_ — CaSO4)0另一方面，灰分粒子化試劑78在酸點(diǎn)79處接收氫離子H+并且釋放鈣離子Ca2+。這樣，灰分從酸點(diǎn)79分離并且從灰分粒子化試劑78中釋放。換句話說，酸點(diǎn)79再生或再活化。
[0126]在此應(yīng)該注意的是，一個(gè)酸點(diǎn)79保持一個(gè)鈣離子Ca2+，并且一個(gè)硫酸鈣CaSO4分子由一個(gè)鈣離子Ca2+生成。這意味著，灰分被粒子化成單個(gè)分子的尺寸。這樣，粒子化的灰分81的粒徑為Inm以下。因此，灰分可以容易地通過顆粒過濾器24的孔隙。而且，即使在粒子化的灰分81保持在灰分粒子化試劑78上的狀態(tài)下，顆粒過濾器24的壓力損失也能夠充分降低。
[0127]值得注意的是，粒子化的灰分容易在顆粒過濾器24的孔隙中再次聚集。但是，粒子化的灰分極小，所以即使再次聚集，其也能容易地通過顆粒過濾器24。
[0128]上述機(jī)理被如下試驗(yàn)結(jié)果支持。
[0129]混合硫酸鈣顆粒和固體酸顆粒以制備第一樣品。作為固體酸顆粒，使用使用二氧化硅-氧化鋁(由JGC C&C制備的N633HN (氧化鋁含量:25wt%, Si/Al比:2.3，比表面積:380m2/g)o將第一樣品置于反應(yīng)管中，并向反應(yīng)管提供氮?dú)猓瑫r(shí)加熱反應(yīng)管以使反應(yīng)管的溫度TR升高至大約600°C并且保持在該溫度。此時(shí)，測(cè)定從反應(yīng)管中流出的氣體中SOx的量QSOx。而且，單獨(dú)的由硫酸鈣顆粒和固體酸顆粒組成的對(duì)比樣品置于反應(yīng)管中，進(jìn)行相似的處理，并且測(cè)定SOx流出物的量QSOx。
[0130]測(cè)定結(jié)果示于圖7A中。在圖7A中，TR表示反應(yīng)管溫度。正如將從圖7A中理解的，如果在無氧氣氛下加熱直到大約600°C，如由實(shí)線S顯示的，SOx從第一樣品中釋放。由此，可以得知，硫酸鈣CaSO4分解為鈣和SOx。與之相反，如由虛線R所示，SOx沒有從對(duì)比樣品中釋放。
[0131]而且，測(cè)定上述處理之前和之后第一樣品的酸量QA⑶，也就是，未保持鈣的酸點(diǎn)(即，活性酸點(diǎn))的數(shù)量。
[0132]測(cè)定結(jié)果示于圖7B中。正如將從在圖7B中理解的，與由SlB顯示的處理之前的酸量QA⑶相比，由S IA顯示的處理之后的酸量QA⑶降低。由此，可以得知，鈣被保持在固體酸的酸點(diǎn)處。
[0133]而且，制備由承載鈣的固體酸形成的第二樣品。固體酸顆粒與第一樣品相似。第二樣品布置在反應(yīng)管內(nèi)部。將包含過氧且包含SOx的氣體供給到反應(yīng)管，同時(shí)加熱反應(yīng)管的溫度至大約350°C且將其保持一段時(shí)間。測(cè)定在處理之前和之后第二樣品的酸量。
[0134]測(cè)定結(jié)果顯示在圖7C中。正如將從在圖7C中理解的，與在S2A中顯示的處理之前的酸量QACD相比，在S2B中顯示的處理之后的酸量QACD增大。由此，可以得知，鈣從固體酸的酸點(diǎn)釋放。
[0135]在這種方式中，如果顆粒過濾器24承載灰分粒子化試劑78且臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，則能夠從顆粒過濾器24中去除灰分。由于這種原因，顆粒過濾器24的壓力損失的增大被抑制，并且發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的下降被抑制。而且，在燃料消耗率的下降被抑制。
[0136]接著，進(jìn)一步解釋灰分粒子化試劑78。如上所解釋，灰分粒子化試劑78由酸強(qiáng)度高于亞硫酸H2SO3的酸強(qiáng)度且低于硫酸H2SO4的酸強(qiáng)度的固體酸形成。
[0137]酸強(qiáng)度例如由哈米特酸度函數(shù)、氫離子指數(shù)、酸解離常數(shù)和通過使用氨由程序升溫脫附法(NH3-TPD)獲得的測(cè)定值中的一個(gè)或多個(gè)表達(dá)。
[0138]當(dāng)酸強(qiáng)度由哈米特酸度函數(shù)Htl表達(dá)時(shí)，哈米特酸度函數(shù)Htl越小，酸強(qiáng)度越高。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(25°C，I個(gè)大氣壓(IO5Pa))下，100%亞硫酸H2SO3的哈米特酸度函數(shù)Htl為-0.83，而100%硫酸H2SO4的哈米特酸度函數(shù)Htl為-12。 [0139]由此，也存在如下觀點(diǎn):在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下灰分粒子化試劑78的哈米特酸度函數(shù)Htl小于-0.83且大于-12。
[0140]具體地，灰分粒子化試劑78由選自二氧化硅(SiO2)-氧化鋁(Al2O3) (H0=-8.2)、二氧化硅(SiO2)-二氧化鈦(TiO2) (H0=-8.2)、二氧化鈦(TiO2)-氧化鋯(ZrO2) (H0=-8.2)、二氧化硅(SiO2)-氧化鋯(ZrO2) (H0=-8.2)、二氧化硅(SiO2)-氧化鎵(Ga2O3) (H0=-7.9)、二氧化鈦(TiO2)-氧化鋁(Al2O3) (H0=-5.8)、二氧化硅(SiO2)-氧化釔(Y2O3) (H0=-5.8)、氧化鋁(Al2O3)-氧化鋯(ZrO2) (H0=-5.8)、二氧化硅(SiO2)-氧化鑭(La2O3) (H0=-4.6)、二氧化鈦(TiO2)-氧化鎘(CdO) (H0=-3.0)、二氧化鈦(TiO2)-氧化錫(SnO2) (H0=-3.0)、二氧化鈦(TiO2)-氧化鋅(ZnO) (H0=-3.0)、氧化鋅(ZnO) - 二氧化硅(SiO2) (H0=_3.0)和氧化鋅(ZnO)-氧化鎘(CdO) (Hf-3.0)中的一種或多種復(fù)合氧化物形成。值得注意的是，在復(fù)合材料命名之后的哈米特酸度函數(shù)(Htl)顯示了在金屬的摩爾比為1:1的情況下的哈米特酸度函數(shù)(H。)。
[0141]這種灰分粒子化試劑，例如，如下面參考文獻(xiàn)I中所述，可以參照通常已知的電負(fù)性進(jìn)行選擇。參考文獻(xiàn)I的圖4附于本說明書作為圖8:Katsue Shibata, TadamitsuKiyoura,Jun Kitagawa,Takashi Sumiyoshi,Kozo Tanabe，〃Acidic Properties ofBinary Metal Oxides"，Bulletin of the Chemical Society of Japan, Vol.46 (1973)N0.10P2985-2988。
[0142]根據(jù)另一方案，酸強(qiáng)度高于亞硫酸H2SO3的酸強(qiáng)度且低于硫酸H2SO4的酸強(qiáng)度的固體酸承載在顆粒過濾器24上。
[0143]而且，根據(jù)另一方案，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下哈米特酸度函數(shù)Htl小于-0.83且大于-12的固體酸承載在顆粒過濾器24上。這種酸度函數(shù)H。的上限為例如-1、-2、-3、-4、-5、-6或者-7。而且，這種酸度函數(shù)H。的下限為例如-12、-11、-10或者-9。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下哈米特酸度函數(shù)Htl滿足例如-2〈凡〈-11，或-4〈^〈-10，或-6〈凡〈-9的條件的固體酸承載在顆粒過濾器24上。
[0144]值得注意的是，100%亞硫酸H2SO3的哈米特酸度函數(shù)Htl定義如下。也就是說，假設(shè)100%亞硫酸H2SO3的離子化程度等于0.1摩爾/升的亞硫酸H2SO3的離子化程度，而100%亞硫酸H2SO3的密度等于100%硫酸H2S04。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下0.1摩爾/升的亞硫酸H2SO3水溶液中氫離子的濃度為3.1xl0_2摩爾/升，而在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下100%硫酸H2SO4的密度為1840 (克/升)。由此，亞硫酸H2SO3的分子量為82，因此100%亞硫酸H2SO3的濃度可以被認(rèn)為是22摩爾/升(=1840/82)。因此，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下100%亞硫酸H2SO3的哈米特酸度函數(shù)H。由下面公式表達(dá)。
[0145]H0=-1og (0.031/0.1 ? 22) =-0.83
[0146]圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的排氣凈化控制。如果參照?qǐng)D9，在時(shí)刻tal處，如果捕集在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則PM去除處理開始。也就是說，流入顆粒過濾器24的排氣的空燃比AFE保持為稀薄，而顆粒過濾器24的溫度TF升高至PM去除溫度TPM。結(jié)果，顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸降低。接著，在時(shí)刻ta2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM降低至允許下限量，則PM去除處理結(jié)束。在圖9顯示的實(shí)例中，允許下限量LPM設(shè)定為基本是零。
[0147]接著，在時(shí)刻ta3處，如果捕集在顆粒過濾器24中且未被粒子化的灰分的量，即未處理的灰分的量QUA，超過允許上限量UUA，則灰分粒子化處理開始。也就是說，流入顆粒過濾器24的排氣的空燃比為例如降低至化學(xué)計(jì)量空燃比AFS，且顆粒過濾器24的溫度TF升高至灰分粒子化溫度TAA。結(jié)果，在顆粒過濾器24中的灰分被粒子化且未處理的灰分的量QUA逐漸減小。而且，經(jīng)粒子化的且保持在顆粒過濾器24中的灰分的量QAA逐漸增大。接著，在時(shí)刻ta4處，如果灰分粒子化處理在預(yù)先確定的設(shè)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，則灰分粒子化處理結(jié)束。在圖9所示的實(shí)例中，設(shè)定所述設(shè)定時(shí)間以使未處理的灰分的量QUA通過灰分粒子化處理降低至允許下限量LUA，而允許下限量LUA設(shè)定為基本是零。
[0148]如果灰分粒子化處理結(jié)束，則顆粒過濾器24的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):在氧化氣氛中流入顆粒過濾器24的排氣包含SOx。結(jié)果，粒子化的灰分從顆粒過濾器24中釋放，因而粒子化的灰分的量QAA逐漸減小。
[0149]接下來，如果在時(shí)刻ta5處，顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限值UPM，則再次執(zhí)行PM去除處理。
[0150]值得注意的是，在未執(zhí)行PM去除處理和灰分粒子化處理的正常運(yùn)行的時(shí)候，顆粒過濾器24的溫度TF為大約150°C至350°C。PM去除溫度和灰分粒子化溫度TAA被設(shè)定為高于在正常運(yùn)行時(shí)的顆粒過濾過濾器24的溫度TF。
[0151]為了使流入顆粒過濾器24的排氣的氧濃度下降，在一個(gè)實(shí)施方式中，燃料從燃料添加閥27添加至排氣歧管5中。在另一實(shí)施方式中，在燃燒室2中燃燒的空氣燃料混合物的空燃比降低。而且，在另一實(shí)施方式中，燃料在膨脹沖程或排氣沖程中從燃料噴射器3中
二次噴射。
[0152]另一方面 ，為了使顆粒過濾器24的溫度升高，在一個(gè)實(shí)施方式中，從燃料添加閥27中添加的燃料在排氣通道或者顆粒過濾器24中燃燒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，從燃料噴射器3中二次噴射的燃料在燃燒室2、排氣通道或者顆粒過濾器24中燃燒。
[0153]在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，基于顆粒物質(zhì)的量QPM來判斷是否應(yīng)該執(zhí)行PM去除處理。在一個(gè)實(shí)施方式中，顆粒物質(zhì)的量QPM由通過如下方式獲得的計(jì)數(shù)值表達(dá):得到基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的每單位時(shí)間增加的顆粒物質(zhì)的量dQPMi和每單位時(shí)間減少的顆粒物質(zhì)的量dQPMd，并且累加增量dQPMi和減量dQPMd的總和。在另一實(shí)施方式中，由壓力損失傳感器26(圖1)檢測(cè)到的顆粒過濾器24的壓力損失用于表達(dá)顆粒物質(zhì)的量QPM。而且，在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，顆粒物質(zhì)的量QPM被重新設(shè)定為零。[0154]此外，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，基于未處理的灰分的量QUA，判斷是否應(yīng)該執(zhí)行灰分粒子化處理。在一個(gè)實(shí)施方式中，未處理的灰分的量QUA由通過以下方式獲得的計(jì)數(shù)值表達(dá):得到基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的每單位時(shí)間增加的未處理灰分的量dQUAi和每單位時(shí)間減少的未處理灰分的量dQUAd，并且累加增量dQUAi和減量dQUAd的總和。在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)PM去除處理完成時(shí)顆粒過濾器24的壓力損失用于表示未處理灰分的量QUA。如果這樣做，則不存在由于顆粒物質(zhì)引起的效果。而且，在另一個(gè)實(shí)施方式中，車輛行駛距離用于表示未處理灰分的量QUA。而且，在另一個(gè)實(shí)施方式中，在執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，未處理灰分的量QUA重新設(shè)定為零。
[0155]根據(jù)灰分粒子化試劑78的類型確定灰分粒子化溫度TAA。當(dāng)灰分粒子化試劑78由二氧化硅-氧化鋁形成時(shí)，灰分粒子化溫度TAA為大約600°C。
[0156]根據(jù)具有氧化作用的催化劑77的類型來確定PM去除溫度TPM。當(dāng)催化劑77由二氧化鈰CeO2和銀Ag形成時(shí)，PM去除溫度為大約300至500°C。當(dāng)催化劑77由氧化鋁Al2O3和鉬Pt形成時(shí)，PM去除溫度為大約600°C。
[0157]就此而論，如果去除50%的顆粒過濾器24中捕集的顆粒物質(zhì)所需的顆粒過濾器24的溫度稱為“50%去除溫度TPM50”，則圖10顯示了當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)未處理灰分的量QUA與50%去除溫度TPM50之間的關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。正如將從圖10中理解的，隨著未處理灰分的量QUA變得越小，50%去除溫度TPM50就變得越低。
[0158]正如將從至此的解釋中理解的，如果使顆粒過濾器承載灰分粒子化試劑并且重復(fù)執(zhí)行灰分粒子化處理，則可以維持在顆粒過濾器中未處理灰分的量低。因此，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，可以在低溫下設(shè)定PM去除溫度TPM。換句話說，可以使用低的PM去除溫度來執(zhí)行PM去除處理。結(jié)果，PM去除處理所需的能量能夠減少。具體地，當(dāng)催化劑77由二氧化鈰CeO2和銀Ag形成時(shí)，可以證實(shí)，PM去除溫度TPM可以設(shè)定為大約300°C至500°C。在這種情況下PM去除溫度TPM低于灰分粒子化溫度TAA。
[0159]圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D11，在步驟101，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，當(dāng)顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM時(shí)，判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理，否則判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，例程接著繼續(xù)到步驟102，其中臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理。接著，例程繼續(xù)到步驟103。當(dāng)在步驟101中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，例程跳轉(zhuǎn)至步驟103。在步驟103，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，當(dāng)未處理灰分的量超過允許上限量UUA時(shí)，判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理，否則判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，例程接著繼續(xù)到步驟104，其中臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理。接著，處理循環(huán)結(jié)束。當(dāng)在步驟103中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。注意，電子控制單元30(圖1)被編程以執(zhí)行PM去除處理。而且，電子控制單元30被編程以執(zhí)行灰分去除處理。
[0160]根據(jù)另一方案，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其在用于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中布置了顆粒過濾器，在所述用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)中，顆粒過濾器為在其表面上涂有固體酸的顆粒過濾器，并且固體酸的酸強(qiáng)度高于亞硫酸H2SO3的酸強(qiáng)度且低于硫酸H2SO4的酸強(qiáng)度。而且，這種排氣凈化系統(tǒng)設(shè)有用于去除沉積在顆粒過濾器中的灰分的灰分去除操作的控制，用于灰分去除操作的控制設(shè)有用于升高顆粒過濾器的溫度的控制和對(duì)于顆粒過濾器內(nèi)的氣氛的空燃比的控制，并且對(duì)于顆粒過濾器內(nèi)的氣氛的空燃比的控制為如下控制:首先使氣氛為化學(xué)計(jì)量空燃比或者空燃比濃的氣氛，然后在用于升高顆粒過濾器的溫度的控制的期間，將其改變成空燃比稀薄的氣氛。
[0161]仍然根據(jù)另一個(gè)方案，提供了一種壁流型顆粒過濾器，其適于布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中以捕集排氣中的顆粒物質(zhì)，在內(nèi)燃機(jī)中在過氧下執(zhí)行燃燒，顆粒過濾器捕集灰分和顆粒物質(zhì)，顆粒過濾器的特征在于，顆粒過濾器承載固體酸，并且固體酸的酸強(qiáng)度高于亞硫酸的酸強(qiáng)度且低于硫酸的酸強(qiáng)度。
[0162]仍然根據(jù)另一個(gè)方案，提供了一種通過使用承載在顆粒過濾器上的固體酸從壁流型顆粒過濾器去除灰分的方法，壁流型顆粒過濾器布置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中以捕集排氣中的顆粒物質(zhì)，在內(nèi)燃機(jī)中在過氧下執(zhí)行燃燒，該方法的特征在于，該方法使顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):流入顆粒過濾器的排氣的氧濃度降低，并且顆粒過濾器的溫度升高，從而使灰分粒子化且使粒子化的灰分以分散狀態(tài)保持在固體酸中，而后，使顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):在氧化氣氛下流入顆粒過濾器的排氣包含SOx，從而使保持在固體酸上的粒子化的灰分從固體酸中釋放，并且使其從顆粒過濾器中釋放。
[0163]在這點(diǎn)上，在過去，即使灰分堆積在顆粒過濾器上，顆粒過濾器的容量也被設(shè)成得較大以便顆粒過濾器的壓力損失不大幅增加。但是，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，從顆粒過濾器中去除灰分，因此顆粒過濾器的體積可以設(shè)定得較小。結(jié)果，能夠降低顆粒過濾器的制造成本，并且能夠減少PM去除處理所需的能量。而且，能夠減小安裝顆粒過濾器所需的空間，并且可以減輕車輛重量。
[0164]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式。在下文中，將主要解釋第二實(shí)施方式和第一實(shí)施方式之間的差異點(diǎn)。
[0165]在根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方式中，灰分粒子化處理的執(zhí)行獨(dú)立于PM去除處理或者與顆粒過濾器24中顆粒物質(zhì)的量QPM無關(guān)。由于這個(gè)原因，當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，有時(shí)顆粒過濾器24上存在有顆粒物質(zhì)。在這點(diǎn)上，在這種情況下，如圖12A所示，灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79或者灰分80容易被顆粒物質(zhì)82所覆蓋。結(jié)果，灰分80不易于到達(dá)酸點(diǎn)79并且即使執(zhí)行灰分粒子化處理，也不易于使灰分80粒子化。
[0166]此外，在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，在PM去除處理之后，執(zhí)行灰分粒子化處理。結(jié)果，如圖12B所示，當(dāng)灰分粒子化處理應(yīng)當(dāng)開始時(shí)，在酸點(diǎn)79和灰分80之間不再存在顆粒物質(zhì)。因此，能夠可靠地使灰分80粒子化。
[0167]而且，當(dāng)灰分粒子化處理應(yīng)當(dāng)開始時(shí)，顆粒過濾器24的溫度TF升高至PM去除溫度TPM。因此，顆粒過濾器24的溫度TF僅需要從PM去除溫度TPM升高至灰分粒子化溫度TAA?；蛘撸?dāng)灰分粒子化溫度TAA與PM去除溫度TPM基本相同時(shí)，基本保持顆粒過濾器24的溫度TF。結(jié)果，能夠減少執(zhí)行灰分粒子化處理所需的能量。換句話說，可以高效地執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0168]也就是說，在圖13的時(shí)刻tbl處，即使未處理灰分的量QUA超過允許上限量UUA，也不開始灰分粒子化處理。接著，在時(shí)刻tb2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則開始PM去除處理。接著，在時(shí)刻tb3處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減少至允許下限量，則結(jié)束PM去除處理，并且在PM去除處理之后開始灰分粒子化處理。也就是說，在判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理之后，首先執(zhí)行PM去除處理，在PM去除處理之后，執(zhí)行灰分粒子化處理。接著，在時(shí)刻tb4處，如果執(zhí)行灰分粒子化處理執(zhí)行經(jīng)過了預(yù)定的設(shè)定時(shí)間段，則結(jié)束灰分粒子化處理。
[0169]值得注意的是，執(zhí)行PM去除處理的頻率被考慮為高于執(zhí)行灰分粒子化處理的頻率。因此，即使當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)不立即執(zhí)行灰分粒子化處理，顆粒過濾器24中未處理灰分的量QUA也不會(huì)變得過大。
[0170]圖13顯示了具有氧化功能的催化劑77由二氧化鈰CeO2和銀Ag形成的情況。在這種情況下，如上所解釋，PM去除溫度TPM為大約450°C至500°C，并且灰分粒子化溫度TAA為大約600°C。當(dāng)具有氧化功能的催化劑77由氧化鋁Al2O3和鉬Pt形成時(shí)，PM去除溫度TPM和灰分粒子化溫度TAA均為大約600°C。因此，在這種情況下，從PM去除處理開始時(shí)至灰分粒子化處理結(jié)束時(shí)，顆粒過濾器24的溫度保持在大約600°C。
[0171]圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D14，在步驟111，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，接著例程繼續(xù)到步驟112，在步驟112中執(zhí)行PM去除處理。在隨后的步驟113，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，接著例程繼續(xù)到步驟114，在步驟114中執(zhí)行灰分粒子化處理。接著，處理循環(huán)結(jié)束。當(dāng)在步驟111判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理，以及在步驟113判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。
[0172]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式。下面，將主要解釋在第三實(shí)施方式和第二實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0173]參照?qǐng)D15，催化轉(zhuǎn)換器22包含在顆粒過濾器24上游的NOx存儲(chǔ)還原催化劑28。在另一個(gè)實(shí)施方式中，NOx存儲(chǔ)還原催化劑28設(shè)置在顆粒過濾器24的下游。
[0174]NOx存儲(chǔ)還原催化劑28形成蜂窩結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)置有通過薄的分隔壁彼此分隔開的多個(gè)排氣流動(dòng)通道。這些排氣流動(dòng)通道在其上游端和下游端交替開口。在分隔壁的兩個(gè)側(cè)表面上承載由例如氧化鋁Al2O3組成的催化劑載體，同時(shí)在催化劑載體的表面上，形成貴金屬催化劑和NOx吸收劑。在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，使用鉬Pt作為貴金屬催化劑。作為形成NOx吸收劑的組分，例如，使用選自鉀K、鈉Na、銫Cs和其它這類堿金屬；鋇Ba、鈣Ca和其它這類堿土元素；以及鑭La、釔Y和其它這類稀土元素中的至少一種元素。
[0175]當(dāng)流入叫存儲(chǔ)還原催化劑28的排氣的空燃比稀薄時(shí)，NOx吸收劑吸收NOx,而當(dāng)流入的排氣的氧濃度下降時(shí)，NOx吸收劑釋放吸收的N0X，也就是說，執(zhí)行NOX吸收和釋放作用。
[0176]也就是說，解釋使用鋇Ba作為形成NOx吸收劑的成分的實(shí)例，當(dāng)排氣的空燃比稀薄時(shí)，即，當(dāng)排氣的氧濃度高時(shí)，包含在排氣中的NO在鉬Pt上氧化并且變成NO2，接著其被吸收在NOx吸收劑中，并且在與氧化鋇BaO結(jié)合的同時(shí)，以硝酸根離子N03_的形式分散在NOx吸收劑內(nèi)。這樣，NOx被存儲(chǔ)在NOx吸收劑中。只要流入的排氣的氧濃度高，就在鉬Pt的表面上生成N02。只要NOx吸收劑的NOx吸收能力未飽和，就在NOx吸收劑中吸收NO2,并且就會(huì)生成硝酸根離子N03_。
[0177]與此相反，如果使流入的排氣的空燃比濃或者為化學(xué)計(jì)量空燃比，則排氣中的氧濃度下降，因而反應(yīng)以相反方向進(jìn)行(N03_ — NO2),并且因此在NOx吸收劑中的硝酸根離子N03_以NO2形式從NOxK收劑中釋放。接著，釋放的NOx被包含在排氣中的未燃燒的HC和CO還原。[0178]同樣在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，以與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相同的方式，在過氧下于內(nèi)燃機(jī)中執(zhí)行燃燒。因此，只要燃料不從燃料噴射器3和燃料添加閥27 二次供給，流入NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的排氣保持稀薄的空燃比。此時(shí)流入的排氣中的NOx被存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中。但是，如果發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間段變長(zhǎng)，則存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的NOx的量變得更大，并且最終導(dǎo)致NOx存儲(chǔ)還原催化劑28變得不能存儲(chǔ)NOx。
[0179]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，為使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28釋放和還原NOx，臨時(shí)執(zhí)行使流入的排氣的空燃比濃或者為化學(xué)計(jì)量空燃比的NOx釋放和還原處理。結(jié)果，存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)的NOx的量減少。
[0180]在這點(diǎn)上，排氣包含SOx形式的硫成分。NOx存儲(chǔ)還原催化劑28在其內(nèi)部不僅吸收NOx而且吸收SOx。NOx存儲(chǔ)還原催化劑28將SOx吸收至其內(nèi)部的機(jī)理被認(rèn)為與吸收NOx的機(jī)理相同。也就是說，通過將使用鋇Ba作為形成NOx吸收劑的成分的情況作為實(shí)例對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要解釋，當(dāng)流入的排氣的空燃比稀薄時(shí)，如上解釋的，氧氣O2以02_或02_的形式沉積在鉬Pt的表面上。排氣中的SO2沉積在鉬Pt的表面上，并且與鉬Pt的表面上的02_或02_反應(yīng)以生成S03。接著，所生成的SO3進(jìn)一步氧化在鉬Pt上同時(shí)被吸收在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28上，并且與氧化鋇BaO結(jié)合同時(shí)以硫酸根離子S042_的形式分散在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)部。接著，硫酸根離子S042_與鋇離子Ba2+結(jié)合以生成硫酸鹽BaS04。在這點(diǎn)上，硫酸鹽BaSO4難以分解。即使只是使排氣的空燃比濃，在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)部的硫酸鹽BaSO4的量也不會(huì)減少。由于這一原因，隨著時(shí)間的流逝,在NOx吸收劑內(nèi)部的硫酸鹽BaSO4的量將增大，并且，結(jié)果，NOx存儲(chǔ)還原催化劑28能夠吸收的NOx的量將減少。
[0181]在另一方面，如果將NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的溫度保持在SOx釋放溫度(例如，6000C)以上，同時(shí)使排氣的平均空燃比為化學(xué)計(jì)量空燃比或更濃，在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)部的硫酸鹽BaSO4分解并且以SO3的形式從NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中釋放。使這種釋放的SO3與排氣中的HC和CO反應(yīng)以還原為S02。這樣，在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)部以硫酸鹽BaSO4的形式吸收的SOx的量減少。
[0182]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，為使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28釋放SOx，臨時(shí)執(zhí)行SOx釋放處理，SOx釋放處理使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的狀態(tài)呈如下狀態(tài):流入NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的排氣的空燃比濃，且使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的溫度升高至SOx釋放溫度。結(jié)果，存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28內(nèi)部的SOx的量減少。
[0183]圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的排氣凈化控制的實(shí)例。參照?qǐng)D16，在時(shí)刻tcl處，即使在顆粒過濾器24中的未處理的灰分的量QUA超過允許上限量UUA，也不開始灰分粒子化處理。接著，在時(shí)刻tc2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則開始PM去除處理。接著，在時(shí)刻tc3處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減少到允許下限量，則結(jié)束PM去除處理，然后在PM去除處理之后開始灰分粒子化處理。結(jié)果，未處理灰分的量QUA減少。
[0184]NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的溫度可以認(rèn)為基本等于顆粒過濾器24的溫度，并且流入NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的排氣的空燃比可以認(rèn)為等于流入顆粒過濾器24的排氣的空燃比AFE。因此，如果執(zhí)行灰分粒子化處理，則存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的SOx的量QNSS減少。接著，在時(shí)刻tc4處，如果灰分粒子化處理執(zhí)行了預(yù)定的設(shè)定時(shí)間段，則灰分粒子化處理結(jié)束。[0185]接著，在時(shí)刻tc5處，即使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的SOx存儲(chǔ)的量QNSS超過允許上限量UNSS，也不開始SOx釋放處理。接著，在時(shí)刻tc6處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則開始PM去除處理。接著，在時(shí)刻tc7處，PM去除處理結(jié)束，然后在PM去除處理之后開始SOx釋放處理。也就是說，使流入NOx存儲(chǔ)還原催化劑28中的排氣為濃的空燃比AFR，并且使NOx存儲(chǔ)還原催化劑28的溫度升高至SOx釋放溫度TNSS。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)的量QNSS減少。而且，此時(shí)，顆粒過濾器24的未處理灰分的量QUA減少。接著，在時(shí)刻tc8處，如果SOx釋放處理執(zhí)行了預(yù)定的設(shè)定時(shí)間段，則SOx釋放處理結(jié)束。在圖16所示的實(shí)例中，設(shè)定時(shí)間段被設(shè)定成使得SOx釋放處理使SOx存儲(chǔ)的量QNSS減少至允許下限量LNSS，而允許下限量LNSS設(shè)定成基本為零。
[0186]這樣，PM去除處理之后進(jìn)行SOx釋放處理和灰分粒子化處理。結(jié)果，能夠減少執(zhí)行SOx釋放處理和灰分粒子化處理所需的能量。
[0187]圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的排氣凈化控制的另一個(gè)實(shí)例。參照?qǐng)D17，在時(shí)刻tdl處，即使未處理灰分的量QUA超過允許上限量UUA，灰分粒子化處理也不開始。接著，在時(shí)刻td2處，即使SOx存儲(chǔ)的量QNSS超過允許上限量UNSS，SOx釋放處理也不開始。接著，在時(shí)刻td3處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則PM去除處理開始。接著，在時(shí)刻td4處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減少至允許下限量，則PM去除處理結(jié)束，然后在PM去除處理之后，SOx釋放處理開始。也就是說，在判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理和灰分粒子化處理之后，當(dāng)PM去除處理首先完成時(shí)，在這一 PM去除處理之后執(zhí)行SOx釋放處理。不執(zhí)行灰分粒子化處理。如果執(zhí)行SOx釋放處理，則SOx存儲(chǔ)的量QNSS減少。
[0188]而且，在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，SOx釋放溫度TNSS與灰分粒子化溫度TAA基本相同。因此，如果執(zhí)行SOx釋放處理，則顆粒過濾器24的狀態(tài)呈如下狀態(tài):流入顆粒過濾器24中的排氣為化學(xué)計(jì)量空燃比或濃的空燃比，并且顆粒過濾器24的溫度為灰分粒子化溫度TAA。結(jié)果，未處理灰分的量QUA也減少。接著，在時(shí)刻td5處，如果灰分粒子化處理執(zhí)行了預(yù)定的設(shè)定時(shí)間段，則SOx釋放處理結(jié)束。在圖17中顯示的實(shí)例中，SOx存儲(chǔ)的量QNSS減少至允許下限量LNSS，并且未處理灰分的量QUA減少至允許下限量LUA。
[0189]這樣，當(dāng)SOx釋放處理和灰分粒子化處理應(yīng)當(dāng)同時(shí)執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行SOx釋放處理并且省略灰分粒子化處理。結(jié)果，能夠減少執(zhí)行灰分去除作用所需的能量。
[0190]在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，基于SOx存儲(chǔ)的量QNSS來判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理。在一個(gè)實(shí)施方式中，SOx存儲(chǔ)的量QNSS通過如下方式獲得的計(jì)數(shù)值表達(dá):基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到每單位時(shí)間增加的SOx存儲(chǔ)量dQNSSi和每單位時(shí)間減少的SOx存儲(chǔ)量dQNSSd，并且累加增量dQNSSi和減量dQNSSd的總和。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使用車輛行駛距離來表達(dá)SOx存儲(chǔ)量QNSS。在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理時(shí)，SOx存儲(chǔ)量QNSS和未處理灰分的量QUA分別重新設(shè)定為零。
[0191]值得注意的是，當(dāng)執(zhí)行NOx釋放和還原處理時(shí)，使排氣臨時(shí)處于濃的空燃比AFE。在圖16和圖17中，省略了由于這一 NOx釋放和還原處理引起的排氣的空燃比AFE的變化的圖示。
[0192]圖18顯示了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D18，在步驟121中，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，接著例程繼續(xù)到步驟122，在步驟122中執(zhí)行PM去除處理。接著，例程繼續(xù)到步驟123。當(dāng)在步驟121中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。在步驟123中，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理。在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，當(dāng)SOx存儲(chǔ)的量QNSS超過允許上限量UNSS時(shí)，判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理，否則，判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理時(shí)，接著例程繼續(xù)到步驟124，在步驟124中執(zhí)行SOx釋放處理。當(dāng)在步驟123中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行SOx釋放處理時(shí)，例程繼續(xù)到步驟125，在步驟125中判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，當(dāng)未處理灰分的量QUA超過允許上限量UUA時(shí)，判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理，否則判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，接著例程繼續(xù)到步驟126，在步驟126中執(zhí)行灰分粒子化處理。接著，處理循環(huán)結(jié)束。即使當(dāng)在步驟125中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，也結(jié)束處理循環(huán)。值得注意的是，電子控制單元30被編程以執(zhí)行NOx釋放和還原處理。而且，電子控制單元30被編程以執(zhí)行SOx釋放處理。
[0193]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式。下面，將主要解釋第四實(shí)施方式和第二實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0194]在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，具有氧化功能的催化劑77由二氧化鈰CeO2和銀Ag組成。二氧化鈰CeO2在氧化氣氛中存儲(chǔ)氧O2并且如果流入的排氣中的氧濃度降低，則釋放所存儲(chǔ)的氧O2，也就是說，其具有氧存儲(chǔ)能力。因此，根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，顆粒過濾器24承載具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑或者具有氧化能夠和氧存儲(chǔ)能力的催化劑77。
[0195]在這一情況下，如果灰分粒子化處理開始并且流入顆粒過濾器24中的排氣的氧濃度降低，則具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑77釋放氧02。結(jié)果，在顆粒過濾器24的表面上，氧濃度局部保持為高。由于這個(gè)原因，即使灰分粒子化處理開始，未處理灰分的粒子化作用也不易于開始。因此，如果灰分粒子化處理執(zhí)行一段時(shí)間，則不易于使充足量的灰分粒子化，并且充足量的灰分不易于從顆粒過濾器24中去除。由于這一原因，顆粒過濾器24的壓力損失不易于充分降低。
[0196]在另一方面，如果在灰分粒子化處理開始時(shí)，顆粒過濾器24在其上具有顆粒物質(zhì)，則具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑77釋放的氧O2使得顆粒物質(zhì)被氧化。也就是說，從催化劑77中釋放的氧O2被顆粒物質(zhì)所消耗。
[0197]在另一方面，同樣在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，以根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式相同的方式，如果顆粒物質(zhì)的量QPM變?yōu)樵试S下限量LPM，則PM去除處理結(jié)束，而后在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理。允許下限量LPM表示在PM去除處理結(jié)束時(shí)保持在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)的量。
[0198]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，允許下限量LPM設(shè)定為至少量QPMOX00),量QPMOX是消耗在灰分粒子化處理開始時(shí)存儲(chǔ)在催化劑77中的基本所有氧所需的。結(jié)果，如果灰分粒子化處理開始并且催化劑77釋放氧02，則基本所有這種氧O2被保持在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)所消耗。由于這個(gè)原因，在顆粒過濾器24的表面上的氧濃度快速下降并且灰分粒子化作用快速開始。而且，與當(dāng)允許下限量LPM設(shè)定為基本是零時(shí)相比，PM去除處理所需的時(shí)間段變得更短。因此，能夠減少PM去除處理所需的能量。
[0199]也就是說，如圖19所示，在時(shí)刻tel處，如果在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)的量QPM超過允許上限量UPM，則PM去除處理開始。結(jié)果，顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸減少。接著，在時(shí)刻te2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減少至允許下限量LPM，則PM去除處理結(jié)束，而后在PM去除處理之后，灰分粒子化處理開始。在圖19所示的實(shí)例中，允許下限量LPM設(shè)定為上述量QPMOX。因此，在灰分粒子化處理開始時(shí)，顆粒過濾器24上剩余有量為QPMOX的顆粒物質(zhì)。
[0200]如果灰分粒子化處理開始，則流入顆粒過濾器24中的排氣的空燃比降至例如化學(xué)計(jì)量空燃比。結(jié)果，具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑77釋放氧O2，因此存儲(chǔ)在催化劑77中的氧的量QOX減少。另一方面，剩余在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)由這種氧O2所氧化，因此顆粒物質(zhì)的量QPM也會(huì)減少。
[0201]接著，在時(shí)刻te3處，氧存儲(chǔ)的量QOX變得基本為零。結(jié)果，在顆粒過濾器24的表面上的氧濃度充分下降。此外，在圖19中所示的實(shí)例中，在此時(shí)，顆粒物質(zhì)的量QPM基本變成為零。
[0202]在正在執(zhí)行灰分粒子化處理的同時(shí)，流入顆粒過濾器24的排氣具有基本為化學(xué)計(jì)量空燃比的空燃比，因此氧存儲(chǔ)量QOX保持基本為零。另一方面，在此時(shí)，流入顆粒過濾器24中的排氣包含顆粒物質(zhì)，因此顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸增大。接著，在時(shí)刻te4處，灰分粒子化處理結(jié)束。結(jié)果，流入顆粒過濾器24的排氣返回稀薄空燃比，因此氧存儲(chǔ)的量QOX逐漸增大。
[0203]圖20顯示了在PM去除處理結(jié)束時(shí)顆粒過濾器24的表面。如在圖20中所示，在顆粒過濾器24中未處理的灰分80被顆粒物質(zhì)82所覆蓋。結(jié)果，阻止了未處理的灰分聚集。
[0204]圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的用于執(zhí)行PM去除處理的例程。這一例程例如在圖14的步驟112中執(zhí)行。參照?qǐng)D21，在步驟131中，目標(biāo)過濾器溫度TTF設(shè)定為PM去除溫度TPM。在隨后的步驟132中，使顆粒過濾器24的溫度通過升溫控制而升高至目標(biāo)過濾器溫度TTF。在隨后的步驟133中，更新顆粒物質(zhì)的量QPM。在隨后的步驟134中，判斷顆粒物質(zhì)的量QPM是否小于允許下限量LPM。當(dāng)QPM>LPM時(shí)，例程返回至步驟131。當(dāng)QPM ( LPM時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟135，在步驟135中升溫控制結(jié)束。換句話說，PM去除處理結(jié)束。
[0205]如上所解釋的，在一個(gè)實(shí)施方式中，顆粒物質(zhì)的量QPM由通過累加增量dQPMi和減量dQPMd的總和所獲得的計(jì)數(shù)值表達(dá)。例如，通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先得到增量dQPMi作為燃料噴射量QF和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)，并且將其以在圖22A中顯示的設(shè)定表的形式存儲(chǔ)在R0M32(圖1)中。此外，例如通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先得到減量dQPMd作為進(jìn)氣量Ga和顆粒過濾器24的溫度TF的函數(shù)，并且將其以顯示在圖22B中的設(shè)定表的形式存儲(chǔ)在R0M32中。在這點(diǎn)上，燃料噴射量QF表示發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載,而進(jìn)氣量Ga表示流入顆粒過濾器24的排氣的量。
[0206]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式。下面，將主要解釋第五實(shí)施方式和第四實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0207]在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，允許下限LPM設(shè)定為基本是零。因此，在PM去除處理結(jié)束時(shí)，顆粒過濾器24中幾乎不存在顆粒物質(zhì)(見圖12B)。
[0208]但是，如果從灰分去除的角度看，如果未處理的灰分能夠到達(dá)灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79，就足夠了。不需要去除顆粒過濾器24中的基本上所有的顆粒物質(zhì)。
[0209]圖23顯示了在PM去除處理結(jié)束時(shí)，也就是，在灰分粒子化處理開始時(shí)，剩余在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)的量QPMR與灰分去除效率EFFR之間的關(guān)系?；曳秩コ蔈FFR由從顆粒過濾器24中去除的灰分的量與流入顆粒過濾器24的灰分的量的比率表達(dá)。正如將從圖23中理解的，當(dāng)殘留顆粒物質(zhì)的量QPMR大時(shí)，未處理的灰分很難到達(dá)灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)，因此灰分去除效率EFFR變得更低。如果殘留顆粒物質(zhì)的量QPMR變得更小，則介于未處理的灰分和酸點(diǎn)之間的顆粒物質(zhì)的量變得更小，因此，灰分去除效率EFFR變得更高。在圖23所示的實(shí)例中，當(dāng)殘留顆粒物質(zhì)的量QPMR為QPMEL時(shí)，灰分去除效率EFFR變?yōu)樵试S下限效率LEFFR，而當(dāng)殘留顆粒物質(zhì)的量QPMR小于QPMEL時(shí)，灰分去除效率EFFR變得高于允許下限效率LEFFR。
[0210]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式中，允許下限量LPM設(shè)定為不大于使灰分去除效率EFFR為允許下限效率LEFFR所需的量QPMEL。結(jié)果，灰分去除效率EFFR保持在允許下限效率LEFFR以上。
[0211]這樣，正如在圖24所示，在時(shí)刻tfl處，如果PM去除處理開始，則顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸減小。接著，在時(shí)刻tf2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減小至允許下限量LPM，則PM去除處理結(jié)束，并且在PM去除處理之后，開始灰分粒子化處理。在圖24所示的實(shí)例中，允許下限量LPM設(shè)定為上述量QPMEL。換句話說，在灰分粒子化處理開始時(shí)，顆粒過濾器24上剩余有量為QPMEL的顆粒物質(zhì)。
[0212]在這種情況下，正如圖25所示的，顆粒過濾器24上剩余有顆粒物質(zhì)82，但是幾乎不存在介于未處理的灰分80與灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79之間的顆粒物質(zhì)82。換句話說，未處理的灰分80和酸點(diǎn)79未被顆粒物質(zhì)82所覆蓋。因此，能夠可靠地使未處理的灰分80粒子化。
[0213]再參照?qǐng)D24，甚至在灰分粒子化處理的過程中，流入顆粒過濾器24的排氣包含顆粒物質(zhì)，因此顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸增加。接著，在時(shí)刻tf3處，灰分粒子化處理結(jié)束。值得注意的是，在圖24中顯示的實(shí)例中，催化劑77不具有氧存儲(chǔ)能力。
[0214]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式。下面，將主要解釋第六實(shí)施方式與第四實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0215]在根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式中，顆粒過濾器24承載具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑77。而且，允許下限量LPM設(shè)定為上述量QPMOX和量QPMEL的總和(LPM=QPMMOX+QPMEL)。
[0216]正如在圖26中顯示的，在時(shí)刻tgl處，如果PM去除處理開始，則顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸減小。接著，在時(shí)刻tg2處，如果顆粒物質(zhì)的量QPM減小至允許下限量LPM，則PM去除處理結(jié)束，并且在PM去除處理之后開始灰分粒子化處理。在灰分粒子化處理開始時(shí)，顆粒過濾器24上剩余有量為QPMEL+QPMEL的顆粒物質(zhì)。如果灰分粒子化處理開始，則具有氧存儲(chǔ)能力的催化劑77釋放氧02，并且剩余在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)被這種氧O2所氧化，因此顆粒物質(zhì)的量QPM減小。
[0217]接著，當(dāng)達(dá)到時(shí)刻tg3時(shí)，氧存儲(chǔ)量QOX變得基本為零，并且顆粒物質(zhì)的量QPM減小至量QPMEL。也就是說，顆粒物質(zhì)的量QPM減小了 QPM0X。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，顆粒過濾器24上剩余有量為QPMEL的顆粒物質(zhì)。在這一情況下，幾乎不存在介于未處理的灰分80和灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79之間的顆粒物質(zhì)82。因此，能夠可靠地使未處理的灰分80粒子化。
[0218]甚至在灰分粒子化處理的過程中，流入顆粒過濾器24中的排氣也包含顆粒物質(zhì)，因此顆粒物質(zhì)的量QPM逐漸增大。接著，在時(shí)刻tg4處，灰分粒子化處理結(jié)束。
[0219]值得注意的是，在當(dāng)PM去除處理結(jié)束時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，有時(shí)有微量的顆粒物質(zhì)剩余在顆粒過濾器24中。即使延長(zhǎng)PM去除處理的持續(xù)時(shí)間或者升高PM去除溫度TPM，該殘留部分也不燃燒且不能從顆粒過濾器24中去除。因此，可以將該殘留部分視為顆粒物質(zhì)的不燃性物質(zhì)。另一方面，如上所解釋，如果執(zhí)行PM去除處理，有意留在顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)被從顆粒過濾器24中去除。因此，剩余在顆粒過濾器24上的顆粒物質(zhì)在性質(zhì)上與顆粒物質(zhì)的不燃性物質(zhì)不同。
[0220]總結(jié)根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式至第六實(shí)施方式，臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，PM去除處理使顆粒過濾器的狀態(tài)呈如下狀態(tài):顆粒過濾器的溫度在氧化氣氛下升高以去除在顆粒過濾器24中捕集的顆粒物質(zhì)。PM去除處理結(jié)束以使預(yù)定的設(shè)定殘留量的顆粒物質(zhì)剩余在顆粒過濾器24中，并且在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0221]在此基礎(chǔ)上，在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式和第六實(shí)施方式中，設(shè)定殘留量被設(shè)定為至少量QPM0X，量QPMOX是用于消耗在灰分粒子化處理開始時(shí)存儲(chǔ)在催化劑77中的基本上所有氧所需的。此外，在根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式和第六實(shí)施方式中，設(shè)定殘留量被設(shè)定為不大于量QPMEL，量QPMEL是使灰分去除效率為允許下限效率所需的。量QPMOX和QPMEL可以例如通過實(shí)驗(yàn)事先得到。
[0222]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式。下面，將主要解釋第七實(shí)施方式和第二實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0223]圖27示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理的情況下顆粒過濾器24的壓力損失PL的變化。如上所解釋，顆粒過濾器24的壓力損失PL由例如顆粒過濾器24的上游和下游的壓力差表達(dá)。值得注意的是，在圖27中，VD表示車輛行駛距離。
[0224]參照?qǐng)D27，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)開始且車輛行駛距離VD變長(zhǎng)，顆粒過濾器24中的顆粒物質(zhì)的量增大，因此，如X所示，壓力損失PL增大。接著，如果執(zhí)行PM去除處理，如Y所示，壓力損失PL減小。接著，如果返回至正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則壓力損失PL再次增大。接著，如果再次執(zhí)行PM去除處理，則壓力損失PL再次減小。這樣，壓力損失PL反復(fù)地增大和減小。
[0225]如上所述，在PM去除處理被執(zhí)行之后，顆粒過濾器24上剩余有顆粒物質(zhì)的不燃性物質(zhì)和灰分。由于這個(gè)原因，如圖27所示，存在由于顆粒物質(zhì)的不燃性物質(zhì)而引起的壓力損失部分PLPMX，以及由于灰分而引起的壓力損失部分PLUA。也就是，壓力損失PL不返回至零。隨著車輛行駛距離VD變長(zhǎng)，由于灰分引起的壓力損失部分PLUA增大。另一方面，當(dāng)車輛行駛距離VD短時(shí)，車輛行駛距離VD變得越長(zhǎng)，由于顆粒物質(zhì)的不燃性物質(zhì)而引起的壓力損失部分PLPMX變得越大。當(dāng)車輛行駛距離VD變長(zhǎng)了某種程度時(shí)，壓力損失部分PLPMX收斂于一個(gè)基本上恒定的值。
[0226]接著，如果在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理，則如圖27中Z所示，由于灰分導(dǎo)致的壓力損失部分PLUA變成基本為零。因此，壓力損失PL進(jìn)一步減小。
[0227]在根據(jù)本發(fā)明的在此已經(jīng)解釋的實(shí)施方式中，概括來講，每當(dāng)未處理的灰分的量QUA變?yōu)樵试S上限量UUA，就執(zhí)行灰分粒子化處理。因此，也可以將這看作以根據(jù)允許上限量UUA確定的設(shè)定間隔INTS為分隔重復(fù)地執(zhí)行的灰分粒子化處理。在根據(jù)本發(fā)明的已經(jīng)在此解釋的實(shí)施方式中，允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS例如設(shè)定為恒定值。
[0228]如上所解釋，如果灰分粒子化處理結(jié)束，也就是，顆粒過濾器24的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):在氧化氣氛中流入顆粒過濾器24的排氣包含SOx，則保持在灰分粒子化試劑78上的粒子化的灰分逐漸從灰分粒子化試劑78中釋放。結(jié)果，灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)再生。再生的酸點(diǎn)79 (也就是活性酸點(diǎn)79)能夠在下一次灰分粒子化處理時(shí)用于將未處理的灰分粒子化。換句話說，如果酸點(diǎn)79未充分再生，則即使執(zhí)行灰分粒子化處理，未處理的灰分也不能充分粒子化。
[0229]如果考慮將由于未處理的灰分導(dǎo)致的顆粒過濾器24的壓力損失保持為小，則優(yōu)選的是將允許上限量UUA設(shè)定為小，也就是將設(shè)定間隔INTS設(shè)定為短。
[0230]但是，如果將允許上限量UUA設(shè)定為小，也就是，如果將設(shè)定間隔INTS設(shè)定為短，在當(dāng)后續(xù)的灰分粒子化處理應(yīng)當(dāng)開始時(shí)的時(shí)間點(diǎn)上，灰分粒子化試劑78可以保持大量的粒子化的灰分并且灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)79的再生可能不充分。在這種情況下，即使執(zhí)行灰分粒子化處理，充分量的未處理灰分也難以粒子化。而且，如果將設(shè)定間隔INTS設(shè)定為短，則頻繁地執(zhí)行灰分粒子化處理，因此灰分粒子化處理所需的能量增加。
[0231]因此，允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS必須設(shè)定為保持顆粒過濾器24壓力損失小同時(shí)使得未處理灰分充分粒子化的最優(yōu)值。
[0232]另一方面，粒子化的灰分的釋放速度根據(jù)流入的排氣中SOx的量而波動(dòng)，同時(shí)流入的排氣中SOx的量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、燃料中硫的濃度等而波動(dòng)。也就是說，當(dāng)流入的排氣中的SOx的量大時(shí)，粒子化的灰分在短時(shí)間段內(nèi)釋放，而當(dāng)流入的排氣中的SOx的量小時(shí)，需要長(zhǎng)時(shí)間段來釋放粒子化的灰分。由于這個(gè)原因，即使預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等得到和設(shè)定允許上限量UUA或設(shè)定間隔INTS的最優(yōu)值，如果發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，則允許上限量UUA或者所設(shè)定的設(shè)定間隔INTS傾向于不再最優(yōu)化。
[0233]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式中，通過灰分粒子化處理所處理的未處理灰分的量被得到，并且允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS在所得到的灰分量的基礎(chǔ)上被更新。
[0234]接著，參照?qǐng)D28，將對(duì)在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理的情況(類似于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式)下，更新允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS的作用進(jìn)行解釋。這同樣適用于在獨(dú)立于PM去除處理而執(zhí)行灰分粒子化處理的情況(類似于根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式)下，更新允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS的作用。
[0235]參照?qǐng)D28，從在先的灰分粒子化處理至隨后的灰分粒子化處理的間隔INT被設(shè)定為多個(gè)相互不同的間隔I1、I2 (>I1)、I3 (>12)、14 (>13)和15 (>14)，并且重復(fù)執(zhí)行恢復(fù)粒子化處理。在圖28中所示的實(shí)例中，間隔I1、12、13、14和15分別對(duì)應(yīng)PM去除處理的一個(gè)循環(huán)、兩個(gè)循環(huán)、三個(gè)循環(huán)、四個(gè)循環(huán)和五個(gè)循環(huán)的價(jià)值。
[0236]基于以上所述，得到各灰分粒子化處理所處理的未處理灰分的量。這種灰分的處理量由通過灰分粒子化處理降低的顆粒過濾器24的壓力損失表示(圖27中的Z)。這一降低的壓力損失DPL通過在灰分粒子化處理開始時(shí)的壓力損失PLS與在灰分粒子化處理結(jié)束時(shí)的壓力損失PLE之間的差(PLS-PLE)來求得。在圖28中顯示的DPL1、DPL2、DPL3、DP4和DPL5分別表示在間隔INT設(shè)定為I1、12、13、14和15時(shí)所得到的壓力損失差DPL0
[0237]如果將壓力損失差DPL表達(dá)為間隔INT的函數(shù)，則該結(jié)果變成類似于圖29。圖29進(jìn)一步顯示了壓力損失差DPL的變化率R。變化率R通過壓力損失差DPL的變化量DDPL與間隔INT的變化量DINT的比率表示(R=DDPL/DINT)。也就是說，變化率Rl為壓力損失差DPL的變化量(DPL2-DPL1)與間隔 INT 的變化量(12-11)的比率(=(DPL2-DPL1)/ (12-11))。相似地，R2= (DPL3-DPL2) / (13-12)、R3= (DPL4-DPL3) / (14-13)和 R4= (DPL5-DPL4) /(15-14)。
[0238]正如從圖29所理解的，當(dāng)間隔INT短于14時(shí)，隨間隔INT變長(zhǎng)，壓力損失差DPL變大。如果間隔INT變得長(zhǎng)于14，則壓力損失差DPL收斂于一個(gè)恒定值。換句話說，當(dāng)間隔INT短于14時(shí)，壓力損失差DPL的變化率R為相對(duì)大的正值，而當(dāng)間隔INT變得長(zhǎng)于14時(shí)，變化率R變?yōu)榛緸榱恪Ｒ虼?，如果將間隔INT設(shè)定為短于14，則灰分粒子化處理將在酸點(diǎn)79未充分再生的狀態(tài)下執(zhí)行。結(jié)果，不能將未處理的灰分充分粒子化。另一方面，即使設(shè)定間隔INT長(zhǎng)于14，壓力損失差DPL也不會(huì)增大，也就是說，通過灰分粒子化處理粒子化的灰分的量將不會(huì)增大。而是，在顆粒過濾器24上未處理的灰分的量最后變成增加。
[0239]此外，在根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式中，新的設(shè)定間隔INTS被設(shè)定為間隔14。也就是說。當(dāng)從Il增大間隔INT時(shí)，自變化率R變得小于上限值UR的間隔15設(shè)定為一個(gè)在先間隔14。這樣，設(shè)定間隔INTS被更新。結(jié)果，允許上限量UUA或者設(shè)定間隔INTS能夠保持最優(yōu)化。換句話說，可以繼續(xù)充分且有效地去除灰分。
[0240]圖30和圖31顯示了用于執(zhí)行更新設(shè)定間隔INTS的控制的例程。參照?qǐng)D30和圖31，在步驟141，判斷用于更新設(shè)定間隔INTS的條件是否成立。例如，當(dāng)車輛行駛距離VD從更新設(shè)定間隔INTS時(shí)起增大了預(yù)定恒定值時(shí)，判斷出更新條件成立，而并非如此時(shí)判斷出更新條件不成立。當(dāng)判斷出更新條件不成立時(shí)，結(jié)束處理循環(huán)。當(dāng)判斷出更新條件成立時(shí)，例程繼續(xù)到步驟142，在步驟142中在先前的處理循環(huán)中壓力損失差DPLO和間隔INTO分別設(shè)定為零。在下一步驟143中，間隔INT的目標(biāo)值INTT被設(shè)定為初始值INTTO。在圖28和圖29中顯示的實(shí)例中，INTTO等于II。
[0241]在下一步驟144中，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，例程返回至步驟144。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟145，在步驟145中執(zhí)行PM去除處理。在下一步驟146中，判斷來自在先灰分粒子化處理的間隔INT是否為目標(biāo)間隔INTT以上。間隔INT通過示于圖32的例程來更新。當(dāng)ΙΝ?ΧΙΝΤΤ時(shí)，例程返回至步驟144。當(dāng)INT ^ INTT時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟147，在步驟147中在此時(shí)間點(diǎn)(即在開始灰分粒子化處理時(shí))的間隔INT被存儲(chǔ)為INTA。在下一步驟148中，間隔INT重新設(shè)定為零。
[0242]在下一步驟149中，在此時(shí)間點(diǎn)(即在開始灰分粒子化處理時(shí))的顆粒過濾器24的壓力損失DL被存儲(chǔ)為PLS。在下一步驟150，執(zhí)行灰分粒子化處理。在下一步驟151，在此時(shí)間點(diǎn)(即在結(jié)束灰分粒子化處理時(shí))的壓力損失DL被存儲(chǔ)為PLE。在下一步驟152，計(jì)算壓力損失差DPL (DPL=PLS-PLE)。在下一步驟153，計(jì)算壓力損失差DPL的變化量DDPL (DDPL=DPL-DPL0)。在下一步驟154，在當(dāng)前處理循環(huán)的壓力損失差DPL被存儲(chǔ)為在先處理循環(huán)的壓力損失差DPL0。在下一步驟155中，計(jì)算間隔INT的變化量DINT(DINT=INTA-1NT0)。在下一步驟156中，在當(dāng)前處理循環(huán)中的間隔INTA被存儲(chǔ)為在先處理循環(huán)的間隔INTO。在下一步驟157中，計(jì)算壓力損失差DPL的變化率R (R=DDPL/DINT)。
[0243]在下一步驟158中，判斷變化率R是否小于上限值UR。當(dāng)R > UR時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟159，在步驟159中改變目標(biāo)間隔INTT。在圖28和圖29所示的實(shí)例中，目標(biāo)間隔INTT例如從Il延伸至12。接著 ，例程返回至步驟144。當(dāng)R〈UR時(shí)，例程繼續(xù)到步驟160，在步驟160中在先處理循環(huán)的間隔INTO被設(shè)定為設(shè)定間隔INTS。這樣，設(shè)定間隔INTS被更新。
[0244]圖32顯示了用于更新間隔INT的例程。參照?qǐng)D32，在步驟171中，計(jì)算從在先處理循環(huán)至當(dāng)前處理循環(huán)的車輛行駛距離。在下一步驟172中，將車輛行駛距離dVD加入到間隔INT中。也就是說，在圖32顯示的實(shí)例中，使用車輛行駛距離表達(dá)間隔INT。
[0245]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式。下面，將主要解釋在第八實(shí)施方式與第一實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0246]參照?qǐng)D33，在顆粒過濾器24上游的催化轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部，包含SOx存儲(chǔ)劑29。值得注意的是，SOx存儲(chǔ)劑29的溫度可以被認(rèn)為基本上等于顆粒過濾器24的溫度，并且流入SOx存儲(chǔ)劑29的排氣的空燃比可以被認(rèn)為等于流入顆粒過濾器24的排氣的空燃比AFE。
[0247]SOx存儲(chǔ)劑29形成蜂窩結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)置有通過薄的分隔壁彼此分隔的多個(gè)排氣流動(dòng)通道。這些排氣流動(dòng)通道在它們的上游端和下游端交替打開。在分隔壁的兩個(gè)側(cè)表面上承載例如氧化招Al2O3、二氧化鋪CeO2、氧化鐠Pr6O1!、氧化釹Nd2O3、氧化鑭La2O3、或者其它這類賤金屬氧化物以及鉬Pt、鈀Pd、銀Ag或者其它這類貴金屬。
[0248]SOx存儲(chǔ)劑29具有這樣的性質(zhì):當(dāng)SOx存儲(chǔ)劑29處于低溫或者流至SOx存儲(chǔ)劑29的排氣的氧濃度高時(shí)，存儲(chǔ)流入的排氣中的SOx (例如SO2);當(dāng)SOx存儲(chǔ)劑29的溫度變高或者流至SOx存儲(chǔ)劑29的排氣的氧濃度變低時(shí)，釋放所存儲(chǔ)的SOx。在根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式中，當(dāng)SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度為大約200°C至250°C時(shí)，SOx存儲(chǔ)在SOx存儲(chǔ)劑29中。在另一方面，當(dāng)SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度例如變?yōu)?00°C以上時(shí)，SOx存儲(chǔ)劑29釋放所存儲(chǔ)的SOx。SOx存儲(chǔ)劑29的SOx存儲(chǔ)作用被認(rèn)為是由于在載體或貴金屬顆粒上吸附了 SOx。
[0249]圖34顯示了每單位時(shí)間從SOx存儲(chǔ)劑29釋放的SOx的量，也就是，SOx釋放速度qSR。正如將從圖34中理解的，顆粒過濾器24的溫度TF越高則SOx釋放速度qSR變得越大，并且，流入的排氣的空燃比越小(也就是說越小越稀薄)則SOx釋放速度qSR變得越大。
[0250]在上述第一實(shí)施方式中，`如果灰分粒子化處理結(jié)束并且返回至正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則在氧化氣氛下向顆粒過濾器24供給SOx。結(jié)果，所保持的粒子化的灰分從灰分粒子化試劑78中釋放，并且從顆粒過濾器24中去除。在這種情況下，根據(jù)流入顆粒過濾器24的排氣中的SOx的濃度來確定粒子化的灰分的釋放速度。也就是說，當(dāng)流入顆粒過濾器24的排氣中的SOx的濃度高時(shí)，粒子化的灰分的釋放速度變高，而當(dāng)SOx的濃度低時(shí)，粒子化的灰分的釋放速度變低。
[0251]這樣，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣中SOx的濃度不總是高的。結(jié)果，在灰分粒子化處理結(jié)束之后的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，粒子化的灰分不易于快速地從灰分粒子化試劑78中釋放。換句話說，在灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)充分再生之前趨向于需要長(zhǎng)的時(shí)間段。如果灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)未充分再生，即使執(zhí)行灰分粒子化處理，未處理的灰分也不能充分粒子化。結(jié)果，在顆粒過濾器24中的未處理的灰分的量將增大，并且顆粒過濾器24的壓力損失將趨于增大。
[0252]此外，在根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式中，SOx存儲(chǔ)劑29布置在顆粒過濾器24的上游，并且流入顆粒過濾器24的排氣中的SOx的濃度臨時(shí)升高。這將參照?qǐng)D35進(jìn)行解釋。
[0253]在圖35中，時(shí)刻thl顯示灰分粒子化處理結(jié)束時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。在PM去除處理和灰分粒子化處理不執(zhí)行的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，SOx存儲(chǔ)劑29的溫度相對(duì)較低，并且流至SOx存儲(chǔ)劑29的排氣的氧濃度相對(duì)較高。結(jié)果，此時(shí)流至SOx存儲(chǔ)劑29的排氣中的SOx被存儲(chǔ)在SOx存儲(chǔ)劑29中。
[0254]接著，在時(shí)刻th2處，如果PM去除處理被執(zhí)行，則顆粒過濾器24或者SOx存儲(chǔ)劑29的溫度TF在氧化氣氛中升高至PM去除溫度TPM。如上所解釋，當(dāng)催化劑77由二氧化鈰CeO2和銀Ag形成時(shí)，PM去除溫度TPM大約為300至500°C，而當(dāng)催化劑77由氧化鋁Al2O3和鉬Pt形成時(shí)，PM去除溫度TPM大約為600°C。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR極大地提高。也就是說，流入顆粒過濾器24的排氣的SOx濃度升高，并且供給至灰分粒子化試劑78的SOx的量增大。結(jié)果，在灰分粒子化試劑78上的粒子化灰分的量QAA減少。也就是說，灰分粒子化試劑78釋放粒子化的灰分。接著，在時(shí)刻th3處，PM去除處理結(jié)束。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29幾乎不再釋放任何SOx。
[0255]接著，在時(shí)刻th4處，如果再次執(zhí)行PM去除處理，則SOx存儲(chǔ)劑29再次釋放SOx，并且在灰分粒子化試劑78上的粒子化灰分的量QAA進(jìn)一步減少。在圖35中顯示的實(shí)例中，粒子化灰分的量QAA減少至基本為零。
[0256]結(jié)果，能夠使粒子化的灰分從顆粒過濾器24中快速釋放。換句話說，從顆粒過濾器24中去除粒子化灰分的作用被促進(jìn)。因此，從在先灰分粒子化處理執(zhí)行時(shí)至下一次灰分粒子化處理執(zhí)行時(shí)的間隔可以設(shè)定得短。這意味著可以保持在顆粒過濾器24上的未處理灰分的量小。
[0257]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式。下面，將主要解釋第九實(shí)施方式與第八實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0258]正如參照?qǐng)D35所解釋的，如果PM去除處理被執(zhí)行，則SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx。這樣，在此情況下，使得SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF被極大地升高至PM去除溫度TPM。結(jié)果，正如將從圖34中所理解的，大量SOx可以在短時(shí)間段內(nèi)從SOx存儲(chǔ)劑29中釋放。在此情況下，SOx變得對(duì)于應(yīng)當(dāng)從顆粒過濾器24中釋放的粒子化灰分的量是過量的，并且該過量的SOx易于從顆粒過濾器24中流出。
[0259]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式中，在PM去除處理之前，臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，該處理使SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx以增加供給至灰分粒子化試劑78的SOx的量。特別是，在根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式中，在PM去除處理之前，臨時(shí)執(zhí)行SOx升溫處理，該處理通過升高SOx存儲(chǔ)劑29的溫度TF而使SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx。換句話說，當(dāng)應(yīng)該執(zhí)行PM去除處理時(shí)，首先，執(zhí)行SOx升溫處理，然后在SOx升溫處理之后執(zhí)行PM去除處理。這將參照?qǐng)D36進(jìn)行解釋。
[0260]在圖36中，時(shí)刻til顯示了當(dāng)灰分粒子化處理結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)。接著，在時(shí)刻ti2處，開始SOx升溫處理。特別是，SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF在氧化氣氛下升高至SOx釋放溫度TSR。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx并且供應(yīng)至顆粒過濾器24的SOx的量增大。因此，從顆粒過濾器24中釋放粒子化的灰分被促進(jìn)。SOx釋放溫度TSR被設(shè)定為低于PM去除溫度TPM的溫度，例如300°C至450°C。在另一個(gè)實(shí)施方式中，SOx釋放溫度TSR設(shè)定為基本上與PM去除溫度TPM相同或者高于PM去除溫度TPM。
[0261]接著，在達(dá)到時(shí)刻ti3時(shí)，即，如果SOx升溫處理執(zhí)行了一段時(shí)間tSR，則結(jié)束SOx升溫處理，然后開始PM去除處理。也就是說，SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF在氧化氣氛下升高至PM去除溫度TPM。結(jié)果，繼續(xù)從SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx。[0262]接著，在時(shí)刻ti4處，PM去除處理結(jié)束。結(jié)果，用于升高SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF的控制結(jié)束，并且從SOx存儲(chǔ)劑29中釋放SOx結(jié)束。在圖36所示的實(shí)例中，在此時(shí)，保持在顆粒過濾器24上的粒子化灰分的量QAA變得基本為零。
[0263]接著，在時(shí)刻ti5處，SOx升溫處理再次開始，并且，在時(shí)刻ti6處，PM去除處理再次開始。這樣，即使在顆粒過濾器24上的粒子化灰分的量QAA基本為零，根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式也執(zhí)行SOx升溫處理。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)在顆粒過濾器24上的粒子化灰分的量QAA變得基本為零時(shí)，不執(zhí)行SOx升溫處理。
[0264]圖37詳細(xì)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式中SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度的變化。參照?qǐng)D37，在時(shí)刻tjl中，如果SOx升溫處理開始，則SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF升高至SOx釋放溫度TSR。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR快速升高。接著，如果SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF保持在SOx釋放溫度TSR，則SOx釋放速度qSR隨著時(shí)間的流逝而降低。
[0265]接著，在時(shí)刻t j2處，如果SOx升溫處理執(zhí)行了 SOx釋放時(shí)間tSR，則SOx升溫處理結(jié)束，隨后PM去除處理開始。也就是說，SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF升高至PM去除溫度TPM。結(jié)果，SOx釋放速度qSR再次升高。接著，如果SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF保持在PM去除溫度TPM，則SOx釋放速度qSR隨著時(shí)間的流逝而降低。接著，在時(shí)刻td3處，PM去除處理結(jié)束。
[0266]SOx釋放速度qSR的表現(xiàn)通過SOx釋放溫度TSR和SOx釋放時(shí)間tSR確定。在根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式中，設(shè)定SOx釋放溫度TSR和SOx釋放時(shí)間tSR中的一者或者兩者以便從SOx升溫處理開始時(shí)至PM去除處理結(jié)束時(shí)的SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR基本保持在允許范圍內(nèi)，該允許范圍由允許下限值LSR和允許上限值USR限定。
[0267]如果SOx釋放速度qSR高于允許上限值USR，則SOx變得對(duì)于顆粒過濾器24上的粒子化灰分是過量的。如果SOx釋放速度qSR低于允許下限值LSR，則不能將粒子化灰分從顆粒過濾器24中快速地釋放。結(jié)果，如圖37中所示，從顆粒過濾器24中釋放的粒子化灰分的量QAR能夠以高水平保持基本恒定，而從顆粒過濾器24中流出的SOx的量QSR能夠保持在基本為零。此外，因?yàn)镾Ox升溫處理之后進(jìn)行PM去除處理，所以能夠減少PM去除處理所需的能量。
[0268]圖38顯示了根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D38，在步驟101中，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，隨后例程繼續(xù)到步驟101a，在步驟IOla中執(zhí)行SOx增加處理(例如SOx升溫處理)。接著，例程繼續(xù)到步驟102，在步驟102中執(zhí)行PM去除處理。接著，例程繼續(xù)到步驟103。當(dāng)在步驟101中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，例程跳轉(zhuǎn)至步驟103。在步驟103中，判斷是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理。當(dāng)判斷出應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，隨后例程繼續(xù)到步驟104，在步驟104中執(zhí)行灰分粒子化處理。接著，處理循環(huán)結(jié)束。當(dāng)在步驟103中判斷出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，則處理循環(huán)結(jié)束。值得注意的是，電子控制單元被編程以執(zhí)行SOx增加處理或者SOx升溫處理。
[0269]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式。下面，將主要解釋第十實(shí)施方式和第九實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0270]即使假設(shè)從灰分粒子化試劑78中釋放粒子化的灰分，粒子化的灰分也可能剩余在顆粒過濾器24中。如果剩余在顆粒過濾器24中的粒子化灰分以此方式再次聚集，則不趨向于不再能夠從顆粒過濾器24中去除。
[0271]在另一方面，當(dāng)流入顆粒過濾器24中的排氣的量大時(shí)，粒子化的灰分載于排氣流中，并因此容易進(jìn)入顆粒過濾器24的孔隙的內(nèi)部，也就是說，容易從顆粒過濾器24中去除。
[0272]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式中，判斷流入顆粒過濾器24中的排氣的量QEX是否大于預(yù)定的設(shè)定量QEXS。當(dāng)判斷出流入的排氣的量QEX大于設(shè)定量QEXS時(shí)，執(zhí)行SOx增加處理。特別是，在根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式中，當(dāng)判斷出流入的排氣的量QEX大于設(shè)定量QEXS時(shí)，執(zhí)行SOx增大氧濃度處理以使SOx存儲(chǔ)劑29通過使顆粒過濾器24保持氧化氣氛同時(shí)降低流至SOx存儲(chǔ)劑29的排氣中的氧濃度來釋放SOx。結(jié)果，增加了從SOx存儲(chǔ)劑29至灰分粒子化試劑78的SOx供給，因此粒子化灰分容易從灰分粒子化試劑78中釋放。此時(shí)，流入顆粒過濾器24中的排氣的量QEX為大，因此從灰分粒子化試劑78中釋放的粒子化灰分快速?gòu)念w粒過濾器24中去除。
[0273]這樣，在圖39中的時(shí)刻tkl處，如果流入顆粒過濾器24中的排氣的量QEX超過設(shè)定量QEXS，則流入SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24中的排氣的空燃比AFE減小至稍稀薄的空燃比AFLS并保持于此。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR提高，也就是說，SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx。接著，在時(shí)刻tk2處，如果流入的排氣的量QEX變得小于設(shè)定量QEXS，則流入的排氣恢復(fù)至初始空燃比AFE。
[0274]值得注意的是，在灰分粒子化處理中，流入的排氣必須保持在化學(xué)計(jì)量空燃比AFS或者濃的空燃比AFE。因此，在灰分粒子化處理中，禁止執(zhí)行上述SOx增加處理。
[0275]流入的排氣的量QEX由發(fā)動(dòng)機(jī)加速程度表示。在根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)執(zhí)行時(shí)，判斷流入的排氣的量QEX是否大于設(shè)定量QEXS。在這一情況下，當(dāng)加速踏板39的下壓量超過相應(yīng)的閾值時(shí)，判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)執(zhí)行。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)燃料噴射量超過相應(yīng)閾值時(shí)，判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)執(zhí)行。而且，在另一實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)氣量超過相應(yīng)的閾值時(shí)，判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)執(zhí)行。
[0276]圖40顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D40，在步驟181中，判斷是否未正在執(zhí)行灰分粒子化處理。當(dāng)未正在執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟182，在步驟182中判斷流入的排氣的量QEX是否大于設(shè)定量QEXS。當(dāng)QEX>QEXS時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟183，在步驟183中執(zhí)行SOx增加處理，例如SOx增大氧濃度處理。也就是說，流入的排氣的空燃比AFE被切換到稍稀薄的空燃比AFLS。當(dāng)QEX ( QEXS時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。當(dāng)在步驟121正在執(zhí)行灰分粒子化處理時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。也就是說，在灰分粒子化處理中，不執(zhí)行SOx增加處理。值得注意的是，電子控制單元被編程以執(zhí)行SOx增加處理或者SOx增大氧濃度處理。
[0277]值得注意的是，在另一實(shí)施方式中，執(zhí)行SOx增大氧濃度處理代替根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的SOx升溫處理。
[0278]而且，在另一實(shí)施方式中，執(zhí)行SOx升溫處理代替根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的SOx增大氧濃度處理。但是，使SOx存儲(chǔ)劑的溫度升高至SOx釋放的溫度需要一定時(shí)間段。與此相反，流入的排氣的空燃比AFE能夠快速地切換。因此，如果執(zhí)行SOx增大氧濃度處理，則能夠使SOx存儲(chǔ)劑29快速釋放SOx。結(jié)果，粒子化的灰分能夠快速且可靠地從顆粒過濾器24中去除。[0279]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式。下面，將主要解釋第十一實(shí)施方式和第十實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0280]在根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式中，判斷當(dāng)正在執(zhí)行PM去除處理時(shí)流入的排氣的量QEX是否大于設(shè)定量QEXS。當(dāng)判斷出當(dāng)正在執(zhí)行PM去除處理時(shí)流入的排氣的量QEX大于設(shè)定量QEXS時(shí)，執(zhí)行SOx增加處理，例如SOx增大氧濃度處理。
[0281]也就是說，如在圖41中所示，在時(shí)刻tml處，如果PM去除處理開始，則顆粒過濾器24或者SOx存儲(chǔ)劑29的溫度TF升高。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR增大。也就是說，SOx存儲(chǔ)劑29釋放SOx。這一 SOx隨后供給至灰分粒子化試劑78，因此灰分粒子化試劑78釋放粒子化的灰分。
[0282]接著，在時(shí)刻tm2處，如果流入的排氣的量QEX超過設(shè)定量QEXS，則執(zhí)行SOx增大氧濃度處理。也就是說，流入SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24中的排氣的空燃比AFL降低至恰好稍稀薄的空燃比AFLS。結(jié)果，SOx存儲(chǔ)劑29的SOx釋放速度qSR再次提高。也就是說，自PM去除處理開始起所經(jīng)過的時(shí)間越長(zhǎng)，降低的SOx釋放速度qSR再次增大得越多。結(jié)果，灰分粒子化試劑78進(jìn)一步釋放粒子化的灰分并且灰分進(jìn)一步從顆粒過濾器24中去除。
[0283]接著，在時(shí)刻tm3處，如果流入的排氣的量QEX變得小于設(shè)定量QEXS，則流入的排氣恢復(fù)至初始空燃比AFE。接著，在時(shí)刻tm4處，結(jié)束PM去除處理。
[0284]圖42顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的用于排氣凈化控制的例程。參照?qǐng)D42，在步驟191，判斷是否執(zhí)行PM去除處理。當(dāng)執(zhí)行PM去除處理時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟192，在步驟192中判斷流入的排氣的量QEX是否大于設(shè)定量QEXS。當(dāng)QEX>QEXS時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟193，在步驟193中執(zhí)行SOx增加處理，例如，SOx增大氧濃度處理。當(dāng)QEX ( QEXS時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。當(dāng)在步驟191不執(zhí)行PM去除處理時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。
[0285]在另一實(shí)施方式中，當(dāng)正在執(zhí)行PM去除處理且判斷出流入的排氣的量QEX大于設(shè)定量QEXS時(shí)，執(zhí)行SOx升溫處理。在這種情況下，SOx存儲(chǔ)劑29或者顆粒過濾器24的溫度TF升高而高于PM去除溫度TPM。
[0286]接著，將解釋根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式。下面，將主要解釋第12實(shí)施方式和第一實(shí)施方式之間的不同點(diǎn)。
[0287]參照?qǐng)D43，催化轉(zhuǎn)換器22在顆粒過濾器24上游的內(nèi)部保持氨制備催化劑50。值得注意的是，氨制備催化劑50的溫度可以被認(rèn)為基本等于顆粒過濾器24的溫度，并且流入氨制備催化劑50的排氣的空燃比可以被認(rèn)為等于流入顆粒過濾器24的排氣的空燃比AFE。而且，在排氣管23中顆粒過濾器24的下游，附接有NOx傳感器51用于檢測(cè)從顆粒過濾器24中流出的排氣中的NOx的量。
[0288]氨制備催化劑50形成蜂窩結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)置有通過薄的分隔壁彼此分隔開的多個(gè)排氣流動(dòng)通道。這些排氣流動(dòng)通道在其上游端和下游端交替地打開。而且，氨制備催化劑50提供有載體和貴金屬催化劑，載體承載在分隔壁兩側(cè)表面上并且例如由賤金屬氧化物如氧化鋁Al2O3形成，貴金屬如鉬Pt和鈀Pd承載在載體上。
[0289]氨制備催化劑50由當(dāng)流入的排氣的空燃比AFE濃時(shí)流入的排氣中的NOx制備氨NH3。也就是說，當(dāng)流入的排氣的空燃比AFE濃時(shí)，此時(shí)，由包含在流入的排氣中一氧化碳?xì)銫O制備H2 (C0+H20 —C02+H2)。接著，氫H2與流入的排氣中NOx反應(yīng)，從而制備氨NH3(2N0+5H2 — 2NH3+2H20)。另一方面，如果流入的排氣的空燃比AFE稀薄或者為化學(xué)計(jì)量空燃比，則氨制備催化劑50不會(huì)由NOx制備氨順3。
[0290]如上所解釋，如果執(zhí)行灰分粒子化處理，則灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)保持粒子化的灰分。接著，如果灰分粒子化處理結(jié)束且恢復(fù)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則粒子化的灰分逐漸從灰分粒子化試劑78的酸點(diǎn)釋放。因此，酸點(diǎn)78逐漸再生。在這點(diǎn)上，如果集中于未保持粒子化灰分的酸點(diǎn)，即活性酸點(diǎn)的數(shù)量，也就是灰分粒子化試劑78的酸量QACD，則執(zhí)行灰分粒子化處理導(dǎo)致酸的量QACD減少。接著，如果恢復(fù)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則酸量QACD逐漸增加。
[0291]另一方面，通過未處理的灰分到達(dá)灰分粒子化試劑78的活性酸點(diǎn)來執(zhí)行灰分的粒子化作用。因此，在執(zhí)行灰分粒子化處理之后，當(dāng)灰分粒子化試劑78的活性酸點(diǎn)的數(shù)量(也就是，酸量QA⑶)小時(shí)，即使執(zhí)行下一次灰分粒子化處理，未處理的灰分也趨于不能充分粒子化。
[0292]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式中，在執(zhí)行灰分粒子化處理之后，得到灰分粒子化試劑78的酸量QACD。當(dāng)酸量QACD大于預(yù)定的設(shè)定量QACDS時(shí)，執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。
[0293]也就是說，如圖44所示，在時(shí)刻tnl處，如果灰分粒子化處理開始，則灰分粒子化試劑78的酸量QA⑶降低。接著，在時(shí)刻tn2處，如果灰分粒子化處理結(jié)束且恢復(fù)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則酸量QACD逐漸增大。接著，在時(shí)刻tn3處，如果酸量QACD超過設(shè)定量QACDS，則再次執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0294]結(jié)果，能夠在最佳時(shí)刻執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。因此，灰分粒子化處理能夠用于充分且有效地處理未處理的灰分。
[0295]灰分粒子化試劑78的酸量QACD表不灰分粒子化試劑78的灰分粒子化能力。因此，在執(zhí)行灰分粒子化處理之后，得到灰分粒子化試劑78的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力來判斷是否執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。具體地，當(dāng)灰分粒子化試劑78的灰分粒子化能力高于預(yù)定的設(shè)定能力時(shí)，執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。
[0296]參照?qǐng)D45，將解釋用于得到灰分粒子化試劑78的灰分粒子化能力，即酸量QACD的方法。參照?qǐng)D45，在時(shí)刻tpl處，流入氨制備催化劑50或者顆粒過濾器24中的排氣被切換成濃空燃比AFE。結(jié)果，在氨制備催化劑50處，通過流入的排氣中NOx制備氨氣NH3，氨氣NH3供給灰分粒子化試劑78。由于這個(gè)原因，從顆粒過濾器24流出的排氣中的NOx的量QN從在氨NH3供給之前NOx的流出量(即初始量QN0)大幅地減少。
[0297]此時(shí)，灰分粒子化試劑78處于還原氣氛中。結(jié)果，如圖46A所示，灰分粒子化試劑78的活性酸點(diǎn)79通過例如吸收保持氨NH3。保持鈣離子Ca2+的酸點(diǎn)79不保持氨NH3。
[0298]接著，當(dāng)達(dá)到時(shí)刻tp2,也就是,氨NH3生成且在預(yù)定的設(shè)定時(shí)間tAM內(nèi)供給時(shí),結(jié)束氨NH3的制備和供給。也就是說，流入的排氣恢復(fù)至稀薄空燃比AFE。設(shè)定時(shí)間tAM為使灰分粒子化試劑78的基本上所有酸點(diǎn)79充分保持氨NH3所需的時(shí)間段，且該時(shí)間段例如通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先得到。
[0299]如果流入的排氣的空燃比恢復(fù)至稀薄空燃比AFE，則灰分粒子化試劑78處于氧化氣氛中且流入的排氣包含NOx。結(jié)果，如圖46B所示，在灰分粒子化試劑78處保持的氨NH3與NOx反應(yīng)(4NH3+4N0+02 — 4N2+6H20)。換句話說，在灰分粒子化試劑78處保持的氨NH3通過流入的排氣中NOx去除。由于這個(gè)原因，如圖45所示，恰好在流入的排氣恢復(fù)至稀薄空燃比AFE之后，流出的NOx的量QN變得較小。但是，隨著時(shí)間的流逝，通過灰分粒子化試劑78保持的氨的量逐漸減少，因此流出的NOx的量QN逐漸增大。
[0300]接著，當(dāng)達(dá)到時(shí)刻tp3時(shí)，流出的NOx的量QN變得基本等于初始量QN0。這意味著，在灰分粒子化試劑78處保持的基本所有的氨NH3通過NOx去除。
[0301]在流出的NOx的量QN和初始量QNO之間的差dQN (=QNO-QN)表示與氨NH3反應(yīng)的NOx的量，因此表示被灰分粒子化試劑78的活性酸點(diǎn)保持的氨的量。因此，時(shí)刻tp2與時(shí)刻tp3的差dQN的累積值精確地表示灰分粒子化試劑78的活性酸點(diǎn)的數(shù)量，也就是酸量。值得注意的是，差dQN的累積值對(duì)應(yīng)圖45中陰影區(qū)域W。
[0302]因此，氨在還原氣氛下臨時(shí)供給到灰分粒子化試劑78，得到由灰分粒子化試劑78保持的氨的量，并且基于所得到的氨的量來得到灰分粒子化能力。而且，基于在將氨供給到灰分粒子化試劑之后在氧化氣氛下從顆粒過濾器24流出的NOx的量，來得到保持在灰分粒子化試劑78處的氨的量。
[0303]圖47顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的用于執(zhí)行排氣凈化控制的例程。圖47的例程在執(zhí)行灰分粒子化處理之后執(zhí)行。參照?qǐng)D47，在步驟201，灰分粒子化試劑78的酸量QACD被重新設(shè)定為零。在下一步驟202，讀取在供給氨NH3之前流出的排氣中NOx的量QN0。在下一步驟203，臨時(shí)向灰分粒子化試劑78供給氨NH3。在下一步驟204，讀取在供給氨NH3之后流出的排氣中NOx的量QN。
[0304]在下一步驟205，更新酸量QACD (QACD=QACD+ (QN0-QN))。在下一步驟206，判斷流出的排氣中的NOx的量QN是否基本等于在供給氨NH3之前的NOx的量QN0。重復(fù)步驟204和步驟205直到QN?QN0。當(dāng)QN?QNO時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟207。在此時(shí)，酸量QACD可靠地表示灰分粒子化試劑78的酸量。在步驟207，判斷酸量QACD是否大于設(shè)定量QA⑶S。當(dāng)QA⑶〉QA⑶S時(shí)，接著，例程繼續(xù)到步驟208，在步驟208中執(zhí)行灰分粒子化處理。如此相反，當(dāng)QACD ( QACDS時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。也就是說，在這種情況下，不執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0305]在根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式中，在氨制備催化劑50中，制備氨NH3且將氨NH3供給至灰分粒子化試劑78。在另一實(shí)施方式中，氨氣由尿素或者固體氨制備并且供給至灰分粒子化試劑78。
[0306]圖48顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中每顆粒過濾器單位體積內(nèi)承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA的一個(gè)實(shí)例。也就是說，在圖48顯示的實(shí)例中，遍及從顆粒過濾器24的流入端24i至流出端24o的整個(gè)長(zhǎng)方向位置LPF，承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA被設(shè)定為基本恒定。
[0307]在這點(diǎn)上，在顆粒過濾器24上的未處理的灰分的分布在顆粒過濾器24的長(zhǎng)方向上是不一致的。也就是說，如從顯示每顆粒過濾器單位體積內(nèi)未處理的灰分的量qAU的圖49中理解的，與在顆粒過濾器24的上游側(cè)部位的未處理的灰分的量aAU相比，在顆粒過濾器24的下游側(cè)部位的未處理的灰分的量aAU更大。換句話說，未處理的灰分的量aAU在顆粒過濾器24的流入端24i附近較小，而在排氣的流動(dòng)的更下游處未處理的灰分的量aAU變得越大，并且在顆粒過濾器24的流出端24o附近變得更大。
[0308]由于這個(gè)原因，在顆粒過濾器24的下游端24o周圍，未處理的灰分未被充分執(zhí)行灰分粒子化處理，并且趨于剩余在顆粒過濾器24中。因此，承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA必須根據(jù)未處理的灰分的量aAU來設(shè)定。
[0309]這樣，在圖50A、圖50B和圖50C中顯示的實(shí)例中，設(shè)定承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA以使得:與在顆粒過濾器24的上游側(cè)部位上承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA相比，在顆粒過濾器24的下游側(cè)部位上承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA變得較大。結(jié)果，未處理的灰分能夠從顆粒過濾器24可靠地且有效地去除。
[0310]進(jìn)一步對(duì)此進(jìn)行解釋，在圖50A顯示的實(shí)例中，承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA從顆粒過濾器24的上游端24i朝顆粒過濾器24的下游端24o不斷增大。
[0311]在圖50B所示的實(shí)例中，與從流入端24i至中間位置24x所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA相比，從中間位置24x至流出端24o所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA被設(shè)定得較大。
[0312]在圖50C所示的實(shí)例中，與從流入端24i至中間位置24x所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA相比，從中間位置24x至流出端24o所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA被設(shè)定得較大。此外，從流入端24i至中間位置24x所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA被設(shè)定為基本是零。
[0313]關(guān)于在圖50A、圖50B和圖50C中所示的實(shí)例，可以考慮使在顆粒過濾器24的上游側(cè)部處所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA較小。根據(jù)這一觀點(diǎn)，使在顆粒過濾器24的上游側(cè)部處顆粒過濾器24的壓力損失較小。
[0314]此外，關(guān)于在圖48、圖50A、圖50B和圖50C中所示的實(shí)例，可以考慮設(shè)定承載的粒子化試劑78的量qAAA以便在顆粒過濾器24的下游側(cè)部處所承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA變得基本上與在顆粒過濾器24的上游側(cè)部處承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA相同，或者大于在顆粒過濾器24的上游側(cè)部處承載的灰分粒子化試劑78的量qAAA。
[0315]在另一個(gè)實(shí)施方式中，在此所說明的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式適當(dāng)?shù)乇舜私Y(jié)合。例如，SOx存儲(chǔ)劑布置在顆粒過濾器24的上游，在SOx增加處理之后執(zhí)行PM去除處理，以及在PM去除處理之后執(zhí)行灰分粒子化處理。
[0316]本申請(qǐng)要求了國(guó)際申請(qǐng)第 PCT/JP2011/065632、PCT/JP2011/065633、PCT/JP2011/065635、PCT/JP2011/065636、PCT/JP2011/065637、PCT/JP2011/065638、PCT/JP2011/065639、PCT/JP2011/065642 和 PCT/JP2011/065648 號(hào)的權(quán)益，它們的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文中。
[0317]附圖標(biāo)記列表
[0318]I發(fā)動(dòng)機(jī)主體
[0319]21排氣管
[0320]22催化轉(zhuǎn)換器
[0321]24顆粒過濾器
[0322]74分隔壁
[0323]78灰分粒子化試劑
[0324]79 酸點(diǎn)
[0325]80 灰分
【權(quán)利要求】
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，在所述內(nèi)燃機(jī)中燃料在過氧下燃燒，其中用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)的壁流型顆粒過濾器布置于排氣通道的內(nèi)部，并且其中灰分與所述顆粒物質(zhì)一起被所述顆粒過濾器捕集， 所述排氣凈化系統(tǒng)的特征在于， 所述顆粒過濾器承載固體酸，所述固體酸具有高于亞硫酸的酸強(qiáng)度且低于硫酸的酸強(qiáng)度的酸強(qiáng)度，并且 所述排氣凈化系統(tǒng)設(shè)置有灰分粒子化裝置，所述灰分粒子化裝置臨時(shí)執(zhí)行灰分粒子化處理，所述灰分粒子化處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):流入所述顆粒過濾器的所述排氣的氧濃度降低并且所述顆粒過濾器的溫度升高，從而使灰分從所述顆粒過濾器中去除。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述固體酸的酸強(qiáng)度由選自哈米特酸度函數(shù)、氫離子指數(shù)、酸解離常數(shù)和通過使用氨由程序升溫脫附法獲得的測(cè)定值中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)表達(dá)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(250C，I個(gè)大氣壓(IO5Pa))下，所述固體酸具有小于-0.83且大于-12的哈米特酸度函數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述固體酸由選自二氧化硅-氧化鋁、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化鈦-氧化鋯、二氧化硅-氧化鋯、二氧化硅-氧化鎵、二氧化鈦-氧化鋁、二氧化硅-氧化釔、氧化鋁-氧化鋯、二氧化娃-氧化鑭、二氧化鈦- 氧化鎘、二氧化鈦-氧化亞錫、二氧化鈦-氧化鋅、氧化鋅-二氧化硅和氧化鋅-氧化鎘中的一種或多種復(fù)合氧化物形成。
5.如權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述固體酸由二氧化硅-氧化鋁形成。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述灰分粒子化裝置使流入所述顆粒過濾器的所述排氣基本為化學(xué)計(jì)量空燃比或濃的空燃比。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述灰分粒子化裝置使所述顆粒過濾器的所述溫度在所述灰分粒子化處理中為大約600°C。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有PM去除裝置，所述PM去除裝置用于臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，所述PM去除處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):所述顆粒過濾器的所述溫度在氧化氣氛下升高以去除由所述顆粒過濾器捕集的所述顆粒物質(zhì)，并且在所述PM去除處理之后，所述灰分粒子化裝置執(zhí)行所述灰分粒子化處理。
9.如權(quán)利要求8所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述PM去除裝置結(jié)束所述PM去除處理以使所述顆粒過濾器上剩余有預(yù)定的設(shè)定殘留量的所述顆粒物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述灰分粒子化裝置以預(yù)定的設(shè)定間隔重復(fù)地執(zhí)行所述灰分粒子化處理，得到由所述灰分粒子化處理所處理的灰分量，并且基于所得到的處理的灰分量來更新所述設(shè)定間隔。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，在所述排氣通道中所述顆粒過濾器的上游布置有SOx存儲(chǔ)劑，所述SOx存儲(chǔ)劑具有如下特性:當(dāng)所述SOx存儲(chǔ)劑的溫度低或者流入所述SOx存儲(chǔ)劑的所述排氣的氧濃度高時(shí)存儲(chǔ)流入的所述排氣中的SOx，以及如果所述SOx存儲(chǔ)劑的溫度變高或者如果流入所述SOx存儲(chǔ)劑的所述排氣的氧濃度變低，則釋放所存儲(chǔ)的SOx ;所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有PM去除裝置，所述PM去除裝置用于臨時(shí)執(zhí)行PM去除處理，所述PM去除處理使所述顆粒過濾器的狀態(tài)呈現(xiàn)如下狀態(tài):所述顆粒過濾器的所述溫度在氧化氣氛下升高以去除由所述顆粒過濾器捕集的所述顆粒物質(zhì)，并且當(dāng)所述PM去除處理被執(zhí)行時(shí)，所述SOx存儲(chǔ)劑釋放SOx。
12.如權(quán)利要求11所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有SOx增加裝置，所述SOx增加裝置用于臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，所述SOx增加處理增加從所述SOx存儲(chǔ)劑中釋放并且被供給至所述固體酸的SOx的量，并且所述SOx增加裝置在所述PM去除處理之前執(zhí)行所述SOx增加處理。
13.如權(quán)利要求11或12所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣凈化系統(tǒng)還設(shè)置有SOx增加裝置，所述SOx增加裝置用于臨時(shí)執(zhí)行SOx增加處理，所述SOx增加處理增加從所述SOx存儲(chǔ)劑中釋放并且被供給至所述固體酸的SOx的量，并且所述SOx增加裝置判斷流入所述顆粒過濾器的排氣的量是否大于預(yù)定的設(shè)定量，并且當(dāng)判斷出流入所述顆粒過濾器的排氣的量大于所述設(shè)定量時(shí)所述SOx增加裝置執(zhí)行SOx增加處理。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述灰分粒子化裝置在執(zhí)行所述灰分粒子化處理之后得到所述固體酸的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力來判斷是否執(zhí)行下一次灰分粒子化處理。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，在所述顆粒過濾器的下游側(cè)部分處所述顆粒過濾器的每單位體積所承載的所述固體酸的量大于在所述顆粒過濾器的上游側(cè)部分處所述顆粒過濾器的每單位體積所承載的所述固體酸的量。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述顆粒過濾器還承載具有氧化功能的催化劑，并且所述催化劑由二氧化鈰和銀形成。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃系統(tǒng)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述顆粒過濾器具有通過多孔分隔壁交替布置的排氣流入通道和排氣流出通道。
【文檔編號(hào)】B01D46/24GK103619441SQ201280031473
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月1日
【發(fā)明者】大月寬, 中山茂樹, 西岡寬真, 押川克彥, 塚本佳久, 松尾潤(rùn)一, 祖父江優(yōu)一, 今井大地, 菅原康 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社