CN1717536A - 内燃机的废气净化设备和废气净化方法 - Google Patents

Abstract

将含有贵金属催化剂(46)和NO_x吸收剂(47)的NO_x吸藏催化剂(11)安放在发动机排气通道中。当废气的空气—燃料比贫时，该吸藏催化剂在催化剂未活化时将废气中的NO₂冷吸藏至吸收剂中，而当催化剂已活化时则将冷吸藏的NO₂热吸藏至吸收剂中。当催化剂未活化时，废气中的NO₂被冷吸藏至吸收剂中，并且当符合预定的NO_x吸藏催化剂的恢复条件(107)时，即进行NO_x吸藏催化剂的恢复控制(109，115)，以恢复NO_x吸收剂的冷吸藏能力，所述恢复控制包括将NO_x吸藏催化剂的温度升至预定温度以进行活化(109)。

Description

内燃机的废气净化设备和废气净化方法

技术领域

本发明涉及内燃机的废气净化设备和废气净化方法。

背景技术

当燃料在贫空气-燃料比下燃烧时，作为用于净化包含在废气中的NO_x的催化剂，已知催化剂的构成为：由氧化铝制成的载体，在该载体表面上形成、由碱金属或碱土金属构成的NO_x吸收剂层，以及载于NO_x吸收剂层表面上的贵金属催化剂如铂(例如参见日本未审查专利公报(Kokai)6-108826号)。在该催化剂中，当该催化剂被活化并且废气的空气-燃料比贫时，包含在废气中的NO_x被吸藏至NO_x吸收剂中，然而当废气的空气-燃料比富时，即已吸藏在NO_x吸收剂中的NO_x释放和还原。

然而，当催化剂未被活化时，人们相信该NO_x吸收和释放作用不能进行。因此，在上述出报所描述的内燃机中，当催化剂未被活化时，催化剂是通过电热器来加热的。

发明内容

本发明人对设计用于进行NO_x吸收和释放作用的催化剂进行了研究，结果发现，当催化剂未被活化时，包含于废气中的一氧化氮NO未被吸藏至NO_x吸收剂中，然而即使当催化剂未被活化时，包含于废气中的二氧化氮NO₂仍吸藏至NO_x吸收剂中(冷吸藏)，且其机制与催化剂活化时一氧化氮NO吸藏的机制不同。

本发明的目的在于利用本发明人发现的这一事实，提供用于净化废气的废气净化设备和废气净化方法。

根据本发明的第一方面，提供一种用于内燃机的废气净化设备，所述设备带有安放在发动机排气通道中的NO_x吸藏催化剂，该NO_x吸藏催化剂由贵金属催化剂和NO_x吸收剂构成，当流入的废气的空气-燃料比贫时，当该催化剂未活化时包含在废气中的二氧化氮NO₂被冷吸藏于NO_x吸收剂中，而当催化剂活化时二氧化氮NO₂则被热吸藏于NO_x吸收剂中，所述内燃机废气净化设备使得在NO_x吸藏催化剂未活化的情形下废气中的NO₂被冷吸藏至NO_x吸收剂中，并且进行NO_x吸藏催化剂的恢复控制，该恢复控制包括当符合预定的NO_x吸藏催化剂恢复条件时，将NO_x吸藏催化剂的温度至少升高至预定温度以进行活化，从而在所述NO_x吸藏催化剂未活化情形下，恢复NO_x吸收剂的冷吸藏能力。

根据本发明的这一方面，即使在NO_x吸藏催化剂未活化情形下，除去废气中的NO₂也是可能的。此外，在该NO_x吸藏催化剂中，如果对NO_x吸藏催化剂升高温度以进行活化，则当NO_x吸藏催化剂未活化时冷吸藏的二氧化氮以一氧化氮NO形式释放，被活化的贵金属催化剂氧化成二氧化氮NO₂，并且最终以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏至NO_x吸收剂中。因此，通过升高NO_x吸藏催化剂的温度来进行活化，可以恢复NO_x吸藏催化剂未活化情形下的NO_x吸收剂的冷吸藏能力。因此，根据本发明的第一方面，通过适当地设定NO_x吸藏催化剂的恢复条件，可以在NO_x吸藏催化剂未被活化情形下，保持NO_x吸收剂的冷吸藏能力。需要指出在该说明书中，当特别地需要进行区别时，以硝酸离子NO₃ ^-形式吸藏称为“热吸藏”，以亚硝酸离子NO₂ ^-形式吸藏称为“冷吸藏”。

优选的，在NO_x吸藏催化剂未被活化情形下，在NO_x吸收剂冷吸藏能力饱和之前设定使符合NO_x吸藏催化剂的恢复条件。根据该实施方案，通过确保在NO_x吸收剂的冷吸藏能力达到饱和前进行吸藏催化剂的恢复控制，可以防止未被吸藏的二氧化氮NO₂释放进大气中。

优选的，设定NO_x吸藏催化剂的恢复条件，使得在NO_x吸藏催化剂恢复控制中，当升高NO_x吸藏催化剂的温度并且进行活化时，冷吸藏的二氧化氮NO₂将不会以超过预定的量从NO_x吸收剂中释放出来。

如上所述，如果在NO_x吸藏催化剂恢复控制时升高温度并且进行活化，NO_x吸藏催化剂最终将NO_x吸藏催化剂未活化时冷吸藏的二氧化氮NO₂以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏于NO_x吸收剂中。然而，如果未活化时二氧化氮NO₂冷吸藏的量高于当升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化时NO_x吸收剂中可热吸藏的NO_x量，并且也高于当升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化时NO_x吸收剂中可吸藏的NO_x量时，则当进行NO_x吸藏催化剂恢复控制时，冷吸藏的部分二氧化氮NO₂倾向于最终以NO_x形式的无意识地释放。

根据该实施方案，在设定NO_x吸藏催化剂恢复条件时考虑这一点，从而在NO_x吸藏催化剂恢复控制中当升高NO_x吸藏催化剂的温度以进行活化时，可以保持大量冷吸藏的二氧化氮NO₂避免无意识地释放。

此处需注意的是，“冷吸藏的二氧化氮NO₂不从NO_x吸收剂中以超过预定的量释放”不仅包括冷吸藏的二氧化氮NO₂实际上没有以超过预定量以氮氧化物NO_x释放或没有以超过预定释放速度释放的情形，而且包括每单位时间二氧化氮NO₂的实际释放量不超过预定量的情形，所述每单位时间二氧化氮NO₂的实际释放量是由当冷吸藏的二氧化氮NO₂从NO_x吸收剂释放时的氮氧化物NO_x释放速度，以及氮氧化物NO_x在NO_x吸收剂中的吸藏速度计算出。

优选的，该设备具有NO₂吸藏量估计装置和NO_x可吸藏量估计装置，当NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，所述NO₂吸藏量估计装置用于估计NO_x吸收剂中冷吸藏的二氧化氮NO₂量，所述NO_x可吸藏量估计装置用于估计可以吸藏在NO_x吸收剂中的二氧化氮NO₂的量的并且当NO₂吸藏量估计装置估计的NO₂吸藏量高于或等于预定量时，即认为符合该NO_x吸藏催化剂的恢复条件，该预定量设定为不超过基于由NO_x可吸藏量估计装置估计的NO_x可吸藏量的NO_x可吸藏量。

如上所述，例如当NO_x吸藏催化剂的温度为预定温度时，当冷吸藏于NO_x吸收剂中的二氧化氮NO₂的量高于可冷吸藏于NO_x吸收剂中的氮氧化物NO_x量时，则在NO_x吸藏催化剂恢复控制中，当升高NO_x吸藏催化剂的温度以进行活化时，部分冷吸藏的二氧化氮可能不会吸藏至NO_x吸收剂中，并且最终以NO_x释放。

与之相反的是，在该实施方案中，当由NO₂吸藏量估计装置估计的NO₂吸藏量高于或等于预定量(预定量设定为不超过基于由NO_x可吸藏量估计装置估计的NO_x可吸藏量的NO_x可吸藏量)时，由于认为符合NO_x吸藏催化剂的恢复条件并且进行了NO_x吸藏催化剂的恢复控制，因而在NO_x吸藏催化剂恢复控制中升高NO_x吸藏催化剂的温度以进行活化时，防止冷吸藏二氧化氮NO₂的释放是可能的。

优选的，当NO_x吸藏催化剂被活化并且流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比贫时，NO_x吸藏催化剂为具有将包含在废气中的氮氧化物NO_x热吸藏于NO_x吸收剂中的功能的NO_x吸藏催化剂，该设备具有NO_x释放速度估计装置和NO_x吸藏速度估计装置，该NO_x释放速度估计装置用于当使NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x从NO_x吸收剂的释放速度，该NO_x吸藏速度估计装置用于当使NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x吸藏至NO_x吸收剂的速度，并且当由NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度高于或等于预定速度时，即认为符合该NO_x吸藏催化剂的恢复条件，该预定速度设定为不超过基于由NO_x吸藏速度估计装置估计的NO_x吸藏速度的NO_x吸藏速度。

如果当设定NO_x吸藏催化剂在预定温度时，在冷吸藏的二氧化氮NO₂从NO_x吸收剂中释放出来时氮氧化物NO_x释放速度低于当使NO_x吸藏催化剂处于预定温度时氮氧化物NO_x吸藏至NO_x吸收剂的速度，可以想象的是，当在NO_x吸藏催化剂恢复控制中升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化时，冷吸藏的二氧化氮NO₂将基本不会释放。

该实施方案考虑到了这点。当通过NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度高于或等于预定速度时(该预定速度设定为不超过基于由NO_x吸藏速度估计装置所估计的NO_x吸藏速度的NO_x吸藏速度)，则认为NO_x吸藏催化剂恢复条件得到了满足，并且进行NO_x吸藏催化剂的恢复控制。由此，在NO_x吸藏催化剂的恢复控制中，当升高NO_x吸藏催化剂的温度以进行活化时，可以基本上防止冷吸藏的二氧化氮NO₂从NO_x吸收剂中释放，结果防止了吸藏的二氧化氮NO₂最终以NO_x释放入大气中。

优选的，当NO_x吸藏催化剂被活化并且流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比贫时，NO_x吸藏催化剂为具有将包含在废气中的氮氧化物热吸藏至NO_x吸收剂中的功能的NO_x吸藏催化剂，该设备具有NO_x释放速度估计装置、NO_x排气速度估计装置和NO_x吸藏速度估计装置，该NO_x释放速度估计装置用于当NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x从NO_x吸收剂的释放速度，该NO_x排气速度估计装置用于估计NO_x气体从内燃机的排气速度，该NO_x吸藏速度估计装置用于当NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x吸藏至NO_x吸收剂的速度，并且当由NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度与NO_x排放速度估计装置估计的NO_x排放速度之和高于或等于预定速度时，即认为符合该NO_x吸藏催化剂的恢复条件，该预定速度设定为不超过基于由NO_x吸藏速度估计装置估计的NO_x吸藏速度的NO_x吸藏速度。

例如，如果当设定NO_x吸藏催化剂在预定温度时，在冷吸藏的二氧化氮NO₂从NO_x吸收剂中释放出来时氮氧化物NO_x释放速度与当使NO_x吸藏催化剂处于预定温度时氮氧化物NO_x吸藏至NO_x吸收剂的速度相同，可以想象的是，当在NO_x吸藏催化剂恢复控制中升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化时，冷吸藏的二氧化氮NO₂将不会释放。然而，在该情形下，在NO_x吸藏催化剂恢复控制期间，从内燃机排放的氮氧化物NO_x将最终释放进大气中。

与之相反的是，根据该实施方案，当由NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度和由NO_x排放速度估计装置估计的NO_x排放速度之和高于或等于预定速度时(该预定速度设定为不超过基于由NO_x吸藏速度估计装置所估计的NO_x吸藏速度的NO_x吸藏速度)时，认为NO_x吸藏催化剂恢复条件得到了满足，并且进行NO_x吸藏催化剂的恢复控制，从而在NO_x吸藏催化剂恢复控制时，可以防止从内燃机中排放的氮氧化物NO_x释放入大气中。

优选的，当NO_x吸藏催化剂被活化并且当将流入NO_x吸藏催化剂中的废气的空气-燃料比变小，且在该状态下确定存在还原剂时，该NO_x吸藏催化剂具有释放、还原和净化已热吸藏于NO_x吸收剂中的氮氧化物NO_x的功能，且NO_x吸藏催化剂的恢复控制包括使得流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比变小并且确定该状态下存在还原剂。根据该实施方案，通过进行NO_x吸藏催化剂恢复控制，可释放、还原和净化热吸藏至NO_x吸收剂中的氮氧化物NO_x。

优选的，在相同的发动机操作条件下，相对于活化的NO_x吸藏催化剂来说，当NO_x吸藏催化剂未活化时，该设备进一步具有NO₂比增加装置，该装置用于增加二氧化氮NO₂相对于一氧化氮NO的比，该NO是在贫空气—燃料比下燃烧时产生的。

当流入的废气的空气—燃料比贫时，该NO_x吸藏催化剂甚至是在未活化时也可将二氧化氮NO₂冷吸藏于NO_x吸收剂中。因此，根据该实施方案，当NO_x吸藏催化剂未活化时，可提高NO_x的净化速率。

根据本发明的第二方面，提供一种用于内燃机的废气净化方法，包括：将NO_x吸藏催化剂安放在发动机排气通道中，该NO_x吸藏催化剂由贵金属催化剂和NO_x吸收剂构成，当流入的废气的空气-燃料比贫时，当该催化剂未活化时将包含在废气中的二氧化氮NO₂冷吸藏于NO_x吸收剂中，而当催化剂活化时则将二氧化氮NO₂热吸藏于NO_x吸收剂中，在NO_x吸藏催化剂未活化的情形下，使废气中的NO₂冷吸藏至NO_x吸收剂中，并且升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化，从而在NO_x吸藏催化剂未活化情形下，在NO_x吸收剂的冷吸藏能力饱和前，恢复NO_x吸收剂的冷吸藏能力。

根据本发明的第二方面，即使在NO_x吸藏催化剂未活化情形下，仍可除去废气中的NO₂。此外，在该NO_x吸藏催化剂中，当升高NO_x吸藏催化剂的温度以进行活化时，催化剂未活化时冷吸藏的二氧化氮最终以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏至NO_x吸收剂中，从而于NO_x吸藏催化剂未活化情形下，可以恢复NO_x吸收剂的冷吸藏能力。因此，根据本发明的这一方面，于NO_x吸藏催化剂未活化情形下，可以保持NO_x吸收剂的冷吸藏能力。

附图概述

通过参考附图所给出的如下优选实施方案的详细描述，本发明的上述以及其它目的和特征将变得更加清楚，其中：

附图1显示了将本发明应用于压燃式内燃机的情形；

附图2a和2b是显示NO_x吸藏催化剂载体表面部分的横截面的示意图；

附图3是说明渗出现象的图；

附图4是NO_x可吸藏量Ab和NO_x吸藏催化剂温度TC之间的关系图；

附图5是一种方法的控制例行程序流程图，该方法可通过附图1的构造加以执行。

附图6是燃料的各种注入方式图；

附图7是可通过附图1的构造加以执行的另一方法的控制例行程序流程图；

附图8a是NO_x释放速度和NO_x吸藏量之间的关系图，附图8b是NO_x吸藏速度和NO_x吸藏量之间的关系图；

附图9是可通过附图1的构造加以执行的又一方法的控制例行程序流程图；和

附图10是说明NO_x从NO_x吸收剂的释放速度Va、NO_x从发动机的排出速度Ve、NO_x吸藏至NO_x吸收剂的速度Vb、判断标准速度Vx等之间关系的说明图，用作横坐标的是NO_x吸收剂的NO₂吸藏量Qa。

实施本发明的最佳方式

本发明的优选实施方案将参照附图进行如下详细的描述。

附图1显示了将本发明应用于压燃式内燃机的情形。注意本发明也可用于火花点火式内燃机。

参照附图1，1表示内燃机机体，2表示每个汽缸的燃烧室，3表示用于将燃料注入每个燃烧室2的电子控制燃料注入器，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4通过进气道6与排气涡轮增压机7的压缩机7a出口相连。压缩机7a的入口与空气净化器8相连。在进气道6内放置由步进电动机驱动的节流阀9。此外，进气道6周围设置有冷却装置(中间冷却器)10，用于冷却流入进气道6内的进入空气。在附图1所显示的实施方案中，将发动机冷却水引至中间冷却器10中。发动机冷却水冷却进入的空气。另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压机7的排气涡轮7b的入口相连，同时排气涡轮7b的出口与安放NO_x吸藏催化剂11的外壳12相连。排气歧管5的上部出口配置有还原剂供应阀13，用于将还原剂(例如由烃类构成)供入流经排气歧管5内的废气中。

排气歧管5和进气歧管4通过废气循环(后面称为“EGR”)通道14联结在一起。EGR通道14配置有电子控制的EGR控制阀15。此外，EGR通道14周围安放有冷却设备(EGR冷却器)16，用于冷却流经EGR通道14内的EGR气体。在附图1所示的实施方案中，发动机冷却水被引至EGR冷却器16中。发动机冷却水冷却EGR气体。另一方面，每个燃料注入器3通过燃料进料管17与燃料贮罐即所谓的“共轨”18相连。该共轨18由电子控制的可变燃料排出泵19供应燃料。供应至共轨18的燃料通过每个燃料进料管17供应给燃料注入器3。

电子控制单元30由数字计算机构成，所述数字计算机配置有均通过双向总线31彼此连接的只读存储器(ROM)32、随机存取存储器(RAM)33、微处理器(CPU)34、输入端口35和输出端口36。NO_x吸藏催化剂11配置有用于检测NO_x吸藏催化剂11的温度的温度传感器20。温度传感器20的输出信号通过相应的AD转换器37输入至输入端口35。此外，加速踏板40与负载传感器41相连，该传感器产生与加速踏板40的压下量L成比例的输出电压。负载传感器41的输出电压通过相应的AD转换器37输入至输入端口35。此外，输入端口35带有曲柄角传感器42，每当与传感器连接的曲柄轴转动诸如15度时，该传感器即产生输出脉冲。另一方面，输出口36通过相应的驱动电路38与燃料注入器3、节流阀9、步进电动机、还原剂供应阀13、EGR控制阀15和燃料泵19相连。

示于附图1中的NO_x吸藏催化剂11由整体式催化剂构成。NO_x吸藏催化剂底部载有例如由氧化铝构成的催化剂载体。附图2a和2b示意显示了该催化剂载体45表面部分的横截面。如附图2a和2b中所示，催化剂载体45载有分散于其表面上的贵金属催化剂46。此外，催化剂载体45在其表面上形成有NO_x吸收剂层47。

在本发明的该实施方案中，铂Pt用作贵金属催化剂46。可采用至少一种选自如下的元素作为形成NO_x吸收剂47的成分：钾K、钠Na、铯Cs或其他碱金属，钡Ba、钙Ca或其他碱土金属，镧La，钇Y或其他稀土金属。

如果提供给发动机入口通道、燃烧室2和NO_x吸藏催化剂11的排气通道上游的空气和燃料(烃类)的比称为“废气的空气—燃料比”，则当贵金属催化剂46活化时，即，当NO_x吸藏催化剂11活化时，当废气的空气—燃料比贫时NO_x吸收剂47起NO_x吸收和释放热吸藏NO_x的作用，并且当废气中的氧浓度下降时释放热吸藏的NO_x。注意当燃料(烃类)或空气未提供给NO_x吸藏催化剂11的排气通道上游时，废气的空气—燃料比与供应给燃烧室2的空气—燃料混合物的空气—燃料比一致。因此，在该情形下，当供应至燃烧室2的空气—燃料混合物的空气—燃料比贫时，NO_x吸收剂47热吸藏NO_x，然而当供至燃烧室2的空气—燃料混合物中的氧浓度下降时，则释放热吸藏的NO_x。

就是说，如果把利用钡Ba作为形成NO_x吸收剂47的成分的情况为例来解释，则当废气的空气—燃料比贫时，即当废气中的氧浓度高时，如果贵金属催化剂46是活化的，则包含在废气中的NO在如附图2a所示的铂Pt 46上氧化成NO₂，随后吸收至NO_x吸收剂47，并且当与氧化钡BaO键合时其以硝酸离子NO₃ ^-形式分散在NO_x吸收剂47中。NO_x以此种方式热吸藏至NO_x吸收剂47中。即，以硝酸离子NO₃ ^-形式吸藏被称为“热吸藏”。只要废气中的氧浓度高，则在铂Pt 46表面产生NO₂。只要NO_x吸收剂47的热吸藏能力未饱和，则NO₂就热吸藏至NO_x吸收剂47中，并且产生硝酸离子NO₃ ^-。

与之相反的是，通过使燃烧室2的空气—燃料比富或达到化学当量的空气—燃料比，或者通过从还原剂供应阀13供给还原剂使得废气的空气—燃料比富或达到化学当量的空气—燃料比，废气中的氧浓度下降，从而反应以反向(NO₃ ^--＞NO₂)进行，因此NO_x吸收剂47中的硝酸离子NO₃ ^-以NO₂、NO等形式从NO_x吸收剂47中释放出来。在该情形下，由于还原剂(未燃烧的HC、CO等)存在于废气中，故所释放的NO_x被废气中的还原剂(未燃烧的HC、CO等)还原。

此刻，废气中的氮氧化物NO_x未以一氧化氮NO形式热吸藏至NO_x吸收剂47中。必须将其转化成二氧化氮NO₂，否则将不能热吸藏至NO_x吸收剂47中。即，废气中的一氧化氮NO必须转化成二氧化氮NO₂，即必须氧化，否则将不能热吸藏至NO_x吸收剂47中。铂Pt 46固有地在低温下具有活性。然而，NO_x吸收剂47的碱性相当强。因此，铂Pt 46在低温下的活性，即酸度最终变得很弱。结果，如果NO_x吸藏催化剂11的温度TC下降，一氧化氮NO氧化至二氧化氮的作用变差。因此为了氧化一氧化氮NO，有必要使贵金属催化剂46温度升高并且被活化，即，NO_x吸藏催化剂11应当是活化的。因此到目前为止，对于净化NO_x来说，认为贵金属催化剂46被活化是必须的，即，NO_x吸藏催化剂11必须是活化的。

本发明人致力于研究该NO_x吸藏催化剂11，结果发现，废气中的一氧化氮NO不会被吸藏至NO_x吸收剂47中，直至铂Pt 46被活化，即除非NO_x吸藏催化剂11被活化，但是即使NO_x吸藏催化剂11未被活化二氧化氮NO₂将以如附图2b中的亚硝酸NO₂ ^-形式冷吸藏至NO_x吸收剂47中。注意在本说明书中，以亚硝酸NO₂ ^-形式吸藏称为“冷吸藏”，从而与上述“热吸藏”加以区别。此外，当无需特别区别热吸藏和冷吸藏时，将简单地称为“吸藏”。

此外，由于即使NO_x吸藏催化剂11未活化也可能冷吸藏NO₂，因此本说明书中的“NO_x吸藏催化剂11的活化”指当流入的废气的空气—燃料比贫时，一氧化氮NO可被氧化成二氧化氮NO₂并且被热吸藏至NO_x吸收剂47中的状态，以及进一步地指如果降低流入的废气的空气—燃料比(即，使其富或达到化学当量的空气—燃料比)并且确定存在还原剂的话，则吸藏至NO_x吸收剂47中的NO_x可以被释放和还原的状态。

以这种方式，即使NO_x吸藏催化剂11未被活化，二氧化氮NO₂仍可被冷吸藏，因此在本发明的该实施方案中，当流入的废气的空气—燃料比贫时，以及例如当燃料在贫空气—燃料比下燃烧时，在NO_x吸藏催化剂11未被活化的情形下，废气中的二氧化氮NO₂被冷吸藏至NO_x吸收剂中。即在诸如附图1所示的压燃式内燃机中，废气的空气—燃料比在常规操作时为贫。此外，在本发明的该实施方案中，如果不对NO_x吸藏催化剂11的升温进行如后所述的控制(温度升高控制)，则NO_x吸藏催化剂11不能被活化。因此在常规操作时，NO_x吸藏催化剂11的NO_x吸收剂47冷吸藏废气中的二氧化氮NO₂。

然而，如果在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，当废气的空气—燃料比贫时连续进行操作，则在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下的NO_x吸收剂47的冷吸藏能力(NO₂吸藏能力)将最终饱和，从而NO₂将最终不再能被NO_x吸收剂47冷吸藏。因此，在本发明的该实施方案中，升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，并且在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，于NO_x吸收剂47的冷吸藏能力饱和前恢复其冷吸藏能力。

即，以上述方式，当NO_x吸藏催化剂11未活化时，废气中的二氧化氮NO₂被冷吸藏至NO_x吸收剂47中，如附图2b中所示。此外，如果在该情形下升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC，已经被冷吸藏至NO_x吸收剂47中的二氧化氮NO₂将以一氧化氮的形式释放出来，并被活化的贵金属催化剂46氧化成二氧化氮NO₂，并且将被热吸藏至NO_x吸收剂47中。因此，当NO_x吸藏催化剂11被活化时，冷吸藏的二氧化氮NO₂将以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏至NO_x吸收剂47中。此外，当催化剂未活化时冷吸藏的二氧化氮NO₂以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏至NO_x吸收剂47中时，则NO_x吸藏催化剂11未活化情形下NO_x吸收剂47的冷吸藏能力将复原，即恢复。

利用该作用，在本发明的该实施方案中，例如在催化剂未活化时将二氧化氮NO₂冷吸藏至NO_x吸收剂47中时，通过重复升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，并且随后将其恢复未活化状态，即通过周期性地升高NO_x吸藏催化剂11的温度并且进行活化，可以恢复和保持NO_x吸收剂47的冷吸藏能力。即在该情形下，升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，形成了对NO_x吸藏催化剂的恢复控制(NO_x吸藏催化剂恢复控制)。注意在该情形下NO_x吸藏催化剂11的具体温度TC为，例如于催化剂未活化状态下冷吸藏二氧化氮NO₂时为100至150℃，于升高催化剂温度以进行活化时为300至400℃。如后文所述，通过升高温度，NO_x吸藏催化剂11逐渐被活化，并且伴随于此的是整个吸藏作用中热吸藏的比例增加。因此，在上述情形中，当升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化并且引起对冷吸藏二氧化氮NO₂的热吸藏作用时，优选的是充分升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化。对此，优选的是升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，从而至少例如热吸藏的比例变得高于或等于冷吸藏的比例。

然而，如上所述，通过升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，则NO_x吸藏催化剂11未活化时冷吸藏至NO_x吸收剂47中的二氧化氮NO₂可以最终以硝酸离子NO₃ ^-形式热吸藏至NO_x吸收剂47中。此外，如上所述，通过使流入NO_x吸藏催化剂11中的废气的空气—燃料比变小(即使其空气—燃料比富或达到化学计量)，并且确定在NO_x催化剂未活化状态下存在有还原剂，则以该方式热吸藏至NO_x吸收剂47中的NO_x将被释放和还原。

由此，在本发明的该实施方案中，当NO_x吸藏催化剂11未活化时，废气中的二氧化氮NO₂被冷吸藏至NO_x吸收剂47中。然后，在使用一段时间之后，升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化，从而在NO_x吸收剂47的冷吸藏能力变饱和前，使冷吸藏的二氧化氮NO₂被热吸收至NO_x吸收剂47中。进一步地，使流入的废气的空气—燃料比变小并且提供还原剂，使得热吸藏的二氧化氮NO₂得以释放和还原。通过该方法，可以净化废气中的二氧化氮NO₂并且防止氮氧化物NO_x释放进入大气中。

另一方面，在上述方法的实际操作情形下，当升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化时，有时产生冷吸藏的二氧化氮NO₂最终从NO_x吸收剂47中无意识地释放出来的现象(下面称作“渗出现象”)。此外，仅仅是在NO_x吸藏催化剂11未活化时当冷吸藏的二氧化氮NO₂量大时才产生该渗出现象。注意在该情形下，冷吸藏的二氧化氮NO₂以NO或NO₂等(NO_x)形式释放出来。

附图3是该现象的示意图，示出了在升高NO_x吸藏催化剂11温度情形下，从NO_x吸藏催化剂流出的废气中NO_x浓度Oc的变化。横坐标表示NO_x吸藏催化剂11的温度TC，纵坐标则表示从NO_x吸藏催化剂11流出的废气中的NO_x浓度。在该图中，实线表示当NO_x吸藏催化剂11未活化时，大量的二氧化氮NO₂被冷吸藏的情形，而虚线则表示当NO_x吸藏催化剂11未活化时，少量的二氧化氮NO₂被冷吸藏的情形。此外，NO_x浓度Ic显示流入NO_x吸藏催化剂11的废气中的NO_x浓度。

参见附图3，当冷吸藏二氧化氮NO₂的量大时，有时从NO_x吸藏催化剂11中流出的废气中的NO_x浓度将变得高于在温度升高期间流入的废气的NO_x浓度。即当冷吸藏二氧化氮NO₂的量大时，则在温度升高期间，冷吸藏的二氧化氮NO₂被释放。

此外，由于在升高温度前(即当NO_x吸藏催化剂11未活化时)，NO_x吸收剂47的NO_x可吸藏量大于升高温度后(即当NO_x吸藏催化剂11被活化时)的NO_x可吸藏量，因此人们相信会产生该渗出现象。即在活化NO_x吸藏催化剂11前后，人们相信NO_x可吸藏量Ab(包括NO_x吸藏催化剂11未活化时的NO_x吸收剂47的冷吸藏量(NO₂可吸藏量))与NO_x吸藏催化剂11的温度TC的关系如附图4所示。在该图中，实线表示NO_x可吸藏量Ab，而虚线则表示该情形下可热吸藏的量。即NO_x吸收剂47的NO_x可吸藏量Ab随着温度TC的升高而降低，而可热吸藏的量则随着温度TC的升高而增加，在某一温度Ta时达到最大值，随后随着温度TC的升高而降低。

此外，NO_x可吸藏量Ab中的可热吸藏量的比例随着温度TC的升高而增加。在上述温度Ta或更高时，NO_x可吸藏量Ab和可热吸藏的量变得基本上相同。即在冷端主要进行冷吸藏。当温度TC升高并且NO_x吸藏催化剂11变得有活性时，热吸藏的比例逐渐增加。在热端主要进行热吸藏。即在本发明的该实施方案中，具体地，即使当NO_x吸藏催化剂是活化时，也是进行冷吸藏。因此，例如，“当NO_x吸藏催化剂11未活化时进行冷吸藏”或“当NO_x吸藏催化剂11活化时进行热吸藏”的表述仅仅旨在简化表述，并无意排除当NO_x吸藏催化剂11活化时冷吸藏的情形。

如附图4所示，NO_x吸收剂47的NO_x可吸藏量随着温度TC的升高而降低。在该情形下，例如当NO_x吸藏催化剂11未活化时(即在升高温度之前)，如果冷吸藏二氧化氮NO₂的量大于在温度升高后的温度下的NO_x可吸藏量，则部分冷吸藏的二氧化氮NO₂将不能被吸藏并且将被释放出来。人们相信上述渗出现象是由此产生的。

下面，将阐明防止产生上述渗出现象的方法，该方法利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂并且防止将NO_x释放进大气中。

附图5所示为一种方法的控制例行程序的流程图，该方法可通过示于附图1的构造加以执行。在发动机常规操作时，采用每隔某一时间中断的方式，由ECU 30实施该控制例行程序。如上所示，在如附图1所示的压燃式内燃机中，在常规操作时废气的空气—燃料比贫。此外，NO_x吸藏催化剂11处于未活化状态。因此，NO_x吸藏催化剂11的NO_x吸收剂47冷吸藏废气中的二氧化氮NO₂。

当开始如附图5所示的控制例行程序时，首先，在步骤101，估计在该时间点的NO₂吸藏量Qa。该NO₂吸藏量Qa是基于例如NO_x吸藏催化剂11的类型和当先前的NO_x释放和还原控制结束时(如后文所述)的操作状态历史进行估计的。在该情形下，例如，发动机速度和燃料注入量用作表示操作状态的指标。在每个操作状态中，以这些指标表达的NO₂吸藏至NO_x吸收剂47的速度(每单位时间吸藏NO₂的量)预先通过实验确定，并且表示于图中。该图用于确定基于操作状态历史的NO_x吸藏量Qa。注意如果考虑NO_x吸藏催化剂11的温度对NO₂吸藏速度的影响，那么能更准确地确定NO₂吸藏量Qa。

当在步骤101估计NO₂吸藏量Qa时，例行程序即进入步骤103。在步骤103，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为预先确定的温度Td时，估计NO_x吸收剂47的NO_x可吸藏量Qb。此时，该温度Td是作为进行后文所述的NO_x释放和还原控制的温度的预定温度，并且该温度高于或等于在NO_x吸藏催化剂11至少开始进行活化时的温度(活化温度)。最优选的温度Td是NO_x的释放和还原变得最有活性时的温度。

NO_x可吸藏量Qb是例如基于NO_x吸藏催化剂11的类型和温度Td来估计的。即例如，预先通过实验等确定NO_x吸藏催化剂11的温度TC与NO_x可吸藏量Qb之间的关系，并且表示于图中。该图用于确定与上述温度Td相应的NO_x可吸藏量Qb。

当在步骤103估计NO_x可吸藏量Qb时，在下一步骤105，基于NO_x可吸藏量Qb计算判断标准量Qx。该判断标准量Qx用于下面的步骤107中，并且例如通过方程式Qx＝Qb-α(α≥0)而确定。此处，常数α为用于抑制上述渗出现象产生的安全限度，并且可进行适当设定。

在步骤105计算判断标准量Qx时，在下一步骤107，判断是否NO_x吸藏量Qa等于或高于判断标准量Qx。当此处判断NO₂吸藏量Qa低于判断标准量Qx时，结束该控制例行程序并且继续进行发动机的常规操作。另一方面，当判断NO₂吸藏量Qa等于或高于判断标准量Qx时，例行程序进入进行温度升高控制的步骤109。

在步骤109进行的温度升高控制，是升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC至上述温度Td的控制。在该实施方案中，通过控制下文所述的燃料注入方式进行该温度升高控制。即，附图6所示为能用于附图1所示内燃机的4个燃料注入方式实例的示意图。通常，如附图6中(I)所示，在接近压缩上死点时注入主燃料qm。与之相反的是，如果在步骤109开始温度升高控制，则采用例如附图6的(II)中所示的燃料注入方式。即主燃料qm的注入时机延迟至压缩上死点之后。如果主燃料qm的注入时机以这种方式延迟至压缩上死点之后，则燃烧后的期间变得更长，从而使废气温度升高。如果废气的温度升高，则NO_x吸藏催化剂11的温度TC也随之升高。

此外，为了升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC，除主燃料qm外，还可在接近吸入上死点时注入辅助燃料qv，如附图6的(III)所示。如果以该方式另外注入辅助燃料qv，则正好通过辅助燃料qv使得待燃烧的燃料得以增加，从而升高废气的温度，NO_x吸藏催化剂11的温度TC也因此升高。

另一方面，如果以该方式在接近吸入上死点时注入辅助燃料qv，由于在压缩冲程期间的压缩热，从辅助燃料qv中产生醛类、酮类、过氧化物类、一氧化碳以及其它中间产物。这些中间产物加速了主燃料qm的反应。从而，在该情形下，如附图6的(III)所示，即使主燃料qm的注入时机大大地延迟，仍可以获得良好的燃烧而不引起不点火。即，可大幅度地延迟主燃料qm的注入时机，从而使废气温度变得相当高，并且相应地NO_x吸藏催化剂11的温度TC可以迅速升高。

此外，为了升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC，除主燃料qm外，也可在膨胀冲程或排气冲程期间注入辅助燃料qp，如附图6的(IV)所示。即，在该情形下，大部分辅助燃料qp以未燃料的HC形式排至排气通道内，而不进行燃烧。该未燃烧的HC由NO_x吸藏催化剂11上的剩余氧加以氧化。此时氧化反应所产生的热量导致NO_x吸藏催化剂11的温度TC得以升高。

注意在本发明的该实施方案中，在温度升高控制中对燃料注入方式加以控制，从而将废气的空气—燃料比保持在贫状态。这是由于如果在温度升高过程中，废气的空气—燃料比变得富或达到化学计量的空气—燃料比，则冷吸藏的NO₂倾向于最终释放。在温度升高过程中，NO_x吸藏催化剂11的温度TC不能足够地升高，从而当冷吸藏的NO₂释放时，不能进行还原和净化。

如上所述，当通过温度升高控制使NO_x吸藏催化剂11温度升高并进行活化时，在NO_x吸藏催化剂11升高温度前(即当其仍未活化时)，冷吸藏至NO_x吸收剂47中的二氧化氮NO₂最终以硝酸离子NO₃-形式热吸藏至NO_x吸收剂47中。

在该实施方案中，由于在步骤107的判断，因而认为当进行该温度升高控制时，冷吸藏至NO_x吸收剂47中的NO₂量(Qa)不超过当NO_x吸藏催化剂11的温度TC升至温度Td以进行活化时NO_x吸收剂47中可吸藏的NO_x量(Qb)。因此，根据该实施方案，在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，可抑制冷吸藏至NO_x吸收剂47中的NO₂的释放，并可升高NO_x吸藏催化剂11的温度以对其进行活化。即能抑制渗出现象的发生。注意通过如此实施，在升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化时，理论上防止了冷吸藏的NO₂的释放，然而实际上很难完全防止NO₂以NO_x形式释放。因此，实际上，通过提供在步骤107的判断，可防止以NO_x形式释放时的NO₂释放量或每单位时间的释放量超过预定量。

在步骤109开始温度升高控制时，则例行程序进入步骤111，在此处判断NO_x吸藏催化剂11的温度升高是否已经完成。即例如，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC变成温度Td或更高，则判断温度升高已完成。在该实施方案中，通过温度传感器20检测的温度用作该判断。当在步骤111判断NO_x吸藏催化剂11的温度升高还未完成时，则例行程序转至步骤109，在此处继续进行温度升高控制。另一方面，当判断NO_x吸藏催化剂11的温度升高已经完成时，则例行程序进入步骤113，在此处结束温度升高控制并且例行程序进入步骤115。

在步骤115，进行NO_x释放和还原控制，以使NO_x从NO_x吸收剂47中释放并还原。即，当保持NO_x吸藏催化剂11为活化状态时，也就是当保持NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td或更高时，使流入NO_x吸藏催化剂11的废气的空气—燃料比变得更小并且确定存在有还原剂。更具体的，在该实施方案中，使燃烧室2中的空气—燃料比变得富或达到化学计量的空气—燃料比，或从还原剂供应阀13供给还原剂，从而保持NO_x吸藏催化剂11的温度TC在温度Td或更高，并且间断或连续地使得废气的空气—燃料比变得富或达到化学计量的空气—燃料比。如此操作，则NO_x从NO_x吸收剂47中释放，并且释放的NO_x被存在于废气中的还原剂(未燃烧的HC、CO等)还原和净化。

当步骤115开始上述NO_x释放和还原控制时，则例行程序进入步骤117，在此处判断NO_x从NO_x吸收剂47的释放是否完成。当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为上述温度Td时，预先由实验等确定NO_x从NO_x吸收剂47的释放速度(每单位时间释放NO₂的量)来进行该判断，并且判断在当前的NO_x释放和还原控制中由NO_x释放速度和NO_x释放和还原控制的持续时间估计的NO_x释放量是否大于步骤101估计的NO₂吸藏量。即，当判断出上述估计的NO_x释放量高于在步骤101估计的NO₂吸藏量时，则判断NO_x的释放已经完成。

在步骤117，当判断NO_x从NO_x吸收剂47的释放仍未完成时，则例行程序返回步骤115，在此处继续进行NO_x释放和还原控制。另一方面，当判断NO_x从NO_x吸收剂47的释放已完成时，则例行程序进入步骤119，在此处结束NO_x释放和还原控制，并且结束控制例行程序。

如上所述，通过该方法，当所估计的NO₂吸藏量Qa变得高于或等于判断标准量Qx时，即开始温度升高控制，所述的判断标准量Qx设定为不超过NO_x可吸藏量Qb，该可吸藏量Qb基于NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时NO_x吸收剂47的NO_x可吸藏量Qb。因此，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC升至温度Td并且催化剂被活化时，当冷吸藏的NO₂不能完全被吸藏时，可抑制NO_x释放的发生。即，根据该方法，在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，可抑制NO_x吸收剂47中冷吸藏的NO₂的释放，并可升高NO_x吸藏催化剂11的温度用于活化。即能防止出现上述渗出现象。此外根据该方法，进行NO_x释放和还原控制，从而可使NO_x从NO_x吸收剂47中释放出来并且对其进行还原和净化。

根据本方法，以这种方式，能防止出现渗出现象并且利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂，并且防止NO_x释放进大气中。

接下来，将通过图7说明可由图1所示构造加以执行的另一种方法，即另一种防止出现上述渗出现象，以及利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂，并且防止NO_x释放进入大气的方法。注意该方法包括与附图5所述方法一致的通用部分。对该部分的说明原则上将省略。

当设定NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td以进行NO_x释放和还原控制时，当冷吸藏的NO₂从NO_x吸收剂47中释放时，如果NO_x释放速度(每单位时间释放NO_x的量)低于或等于当设定NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时NO_x吸藏至NO_x吸收剂47的速度(每单位时间吸藏的NO_x量)，则当升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC至温度Td以进行活化时，基本上不发生冷吸藏NO₂的释放。下面说明的该方法即基于该理念。

注意在NO_x吸藏催化剂11的温度TC变成温度Td并且NO_x吸藏催化剂11是活化的情形下，废气中的NO_x主要热吸藏至NO_x吸收剂47中，但是在该情形下，不能认为完全无冷吸藏。即，在NO_x吸藏催化剂11为活化情形下，废气中的NO_x被吸藏至NO_x吸收剂47中(包括冷吸藏和热吸藏的含义)。

附图7是表示该方法的控制例行程序的流程图。在发动机常规操作时，采用每隔某一时间中断的方式，由ECU 30实施该控制例行程序。当开始该控制程序时，首先，在步骤201，估计该时间点的NO₂吸藏量Qa。步骤201的控制与附图5的步骤101的控制相似。

当在步骤201估计NO₂吸藏量Qa时，例行程序进入步骤203。在步骤203，在NO_x吸藏催化剂11的温度TC为预定温度Td的情形下，估计NO_x从NO_x吸收剂47的释放速度。这里的温度Td是以用于进行随后进行的NO_x释放和还原控制的预定温度，该温度高于或等于NO_x吸藏催化剂11的活化至少已开始时的温度(活化温度)，同样地如附图5所说明的。

基于例如温度Td和NO₂吸藏量Qa，估计NO_x的释放速度Va。即包括冷吸藏至NO_x吸收剂47中的NO₂的NO_x量(NO_x吸藏量)和每单位时间从NO_x吸收剂47释放的NO_x量(NO_x释放速度)之间的关系变成了这样一种关系，即当NO_x吸藏催化剂11的温度恒定时，NO_x释放速度越大，则NO_x吸藏量越高，如图8a中所示。因此，如果当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为上述温度Td时，通过利用步骤201所估计的NO₂吸藏量Qa作为NO_x吸藏量，预先确定如附图8a所示的关系，那么就可确定相应的NO_x释放速度，即确定NO_x释放速度Va。

当在步骤203估计NO_x释放速度Va时，例行程序进入步骤205。在步骤205，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时，估计NO_x吸藏至NO_x吸收剂47的速度Vb。例如基于温度Td和NO₂吸藏量Qa，以与估计NO_x释放速度Va的相同方式估计NO_x吸藏速度Vb。即，包括冷吸藏至NO_x吸收剂47中的NO₂的NO_x量(NO_x吸藏量)和每单位时间包括冷吸藏至NO_x吸收剂47中的NO₂的NO_x量(NO_x吸藏速度)的关系变成了这样一种关系，即当NO_x吸藏催化剂11的温度恒定时，NO_x吸藏速度越小，则NO_x吸藏量越大，如图8b所示。因此，如果当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为上述温度Td时，通过利用步骤201所估计的NO₂吸藏量Qa作为NO_x吸藏量，预先确定如附图8b所示的关系，那么就可确定相应的NO_x吸藏速度，即确定NO_x吸藏速度Vb。

当在步骤205估计NO_x吸藏速度Vb时，在下一步骤207，基于NO_x吸藏速度Vb计算判断标准速度Vx。该判断标准速度Vx用于后面的步骤209中，并且例如通过方程式Vx＝Vb-β(β≥0)加以确定。这里的常数β为防止产生上述渗出现象的安全限度并且可适当进行设定。

当在步骤207计算判断标准速度Vx时，例行程序进入步骤209。在步骤209，判断NO_x释放速度Va是否等于或高于判断标准速度Vx。当此时判断出NO_x释放速度Va低于判断标准速度Vx时，结束控制程序，继续进行发动机常规操作。另一方面，当判断出NO_x释放速度Va等于或高于判断标准速度Vx时，例行程序进入步骤211，在此处进行温度升高控制和NO_x释放及还原控制。注意在步骤211的控制与附图5的步骤109至步骤119的控制相似，因此省略这部分说明。

如上所述，通过该方式，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时，当NO_x释放速度Va变得高于或等于判断标准速度Vx时，进行温度升高控制(以及随后的NO_x释放和还原控制)，所述判断标准速度Vx设定为不超过NO_x吸藏速度Vb，所述NO_x吸藏速度Vb基于当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时的NO_x吸藏速度Vb。从而可防止NO_x释放进大气中，人们相信该NO_x释放进空气是当NO_x吸藏催化剂11的温度TC升至温度Td和催化剂已活化时，由NO_x释放速度变得大于NO_x吸藏速度而产生的。换句话说，根据本方法，在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，能基本上防止冷吸藏至NO_x吸收剂47的NO₂从NO_x吸收剂47中的释放，并可升高NO_x吸藏催化剂11的温度以进行活化。即能防止出现上述渗出现象的发生。此外，同样以该方法，进行NO_x释放和还原控制，从而能使NO_x从NO_x吸收剂47中释放出来并且进行还原和净化。

如上所述，同样通过该方法，以与附图5所述方法的相同方式，可防止出现上述渗出现象，并利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂，从而防止NO_x排放至大气中。

接下来，将参照附图9说明由附图1所示构造可执行的另一种方法，即另一种防止出现上述渗出现象，并且利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂，从而防止NO_x释放进大气中的方法。注意该方法包括与附图5和附图7所述方法相同的部分。对该部分的说明原则上将省略。

如上所述，当设定NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td以进行NO_x释放和还原控制时，当冷吸藏的NO₂从NO_x吸收剂47中释放时，如果NO_x释放速度(每单位时间释放NO_x的量)低于或等于当设定NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时NO_x吸藏至NO_x吸收剂47的速度(每单位时间吸藏的NO_x量)，人们相信当升高NO_x吸藏催化剂11的温度TC至温度Td以进行活化时，基本上不出现冷吸藏NO₂的释放。然而，即使在该情形下，由内燃机排出的NO_x可最终释放进大气中。在这样的升温控制等期间，下面说明的该方法欲进一步抑制NO_x释放进大气中，此时还考虑到了从内燃机排放出的NO_x。

附图9是表示该方法的控制例行程序的流程图。在发动机常规操作时，采用每隔某一时间中断的方式，由ECU 30实施该控制程序。当开始该控制例行程序时，首先，在步骤301，估计该时间点的NO₂吸藏量Qa。步骤301的控制与附图5的步骤101的控制及附图7的步骤201的控制相似。

当在步骤301估计NO₂吸藏量Qa时，例行程序进入步骤303。在步骤303，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为预定温度Td时，估计NO_x从NO_x吸收剂47的释放速度Va。步骤303的控制与附图7的步骤203的控制相似。

接下来，在步骤305，估计由内燃机燃烧而产生NO_x的速度，即NO_x从内燃机的排出速度Ve(每单位时间排出NO_x的量)。NO_x从内燃机的排出速度Ve是基于例如内燃机的运行状态来估计的。在该情形下，例如将发动机速度和燃料注入量用作表示运行状态的指标。在每一运行状态中由这些指标所表示的NO_x排出速度Ve预先通过实验等确定，并且表示于图中。该图用于确定基于任一特定时间处运行状态的NO_x排出速度Ve。

当在步骤305估计NO_x排出速度Ve时，例行程序进入步骤307。在步骤307，当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时估计NO_x吸藏至NO_x吸收剂47的NO_x吸藏速度Vb。另外地，当在步骤307估计NO_x吸藏速度Vb时，在下一步骤309，基于NO_x吸藏速度Vb计算在步骤311所使用的判断标准速度Vx(例如Vx＝Vb-β(β≥0))。在该步骤307和309的控制分别与附图7的步骤205和207的控制相似。

当在步骤309计算判断标准速度Vx时，例行程序进入步骤311。在步骤311，判断NO_x释放速度Va和NO_x排出速度Ve之和(Va+Ve)是否等于或高于判断标准速度Vx。当此处判断出NO_x释放速度Va和NO_x排出速度Ve之和低于判断标准速度Vx时，结束该控制程序并且继续发动机常规操作。另一方面，当判断出NO_x释放速度Va和NO_x排出速度Ve之和等于或高于判断标准速度Vx时，则例行程序进入步骤313，在此处进行温度升高控制和NO_x释放及还原控制。注意步骤313的控制与附图7的步骤211的控制相似，换句话说，与附图5的从步骤109至步骤119的控制类似，从而此处省略说明。

如上所述，通过该方法，在NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时的NO_x释放速度Va和NO_x从内燃机的排出速度Ve之和变得高于或等于判断标准速度Vx时，进行温度升高控制(并且随后进行NO_x释放和还原控制)，该判断标准速度Vx设定为不超过NO_x吸藏速度Vb，所述NO_x吸藏速度Vb基于当NO_x吸藏催化剂11的温度TC为温度Td时的NO_x吸藏速度Vb。从而可防止NO_x释放进大气中，人们相信该NO_x释放进空气是当NO_x吸藏催化剂11的温度TC升至温度Td和催化剂已活化时，由NO_x释放速度变得大于NO_x吸藏速度而产生的，并且也可防止从内燃机中排出的NO_x释放进大气。换句话说，根据本方法，在NO_x吸藏催化剂11未活化情形下，可基本上防止NO_x吸收剂47中冷吸藏的NO₂从NO_x吸收剂47释放，可防止从内燃机中排出的NO_x释放进大气，并且可升高NO_x吸藏催化剂11的温度以对其进行活化。即能防止出现上述渗出现象，并且在温度升高控制期间能防止从内燃机中排出的NO_x释放进大气。此外，同样以该方法，可进行NO_x释放和还原控制，从而能使NO_x从NO_x吸收剂47中释放出来并且进行还原和净化。

如上所述，同样通过该方法，以与参照附图5和附图9所述方法的相同方式，可防止出现上述渗出现象，并可利用NO_x吸藏催化剂11净化废气中的NO₂，从而防止NO_x排放至大气中。

附图10为表示NO_x释放速度Va、NO_x排出速度Ve、NO_x吸藏速度Vb、判断标准速度Vx等之间关系的说明图，其横坐标表示NO₂吸藏量Qa。基于附图10，以参照附图7的所述方法，当NO₂吸藏量Qa达到或高于Qa1时，进行温度升高控制(并且随后进行NO_x释放和还原控制)，而在参考附图9的所述方法中，则当NO₂吸藏量Qa达到或高于Qa2时，进行温度升高控制(并且随后进行NO_x释放和还原控制)。

然而，如上所述，即使NO_x吸藏催化剂11未活化，废气中的二氧化氮NO₂也可被冷吸藏至NO_x吸收剂47中，但是废气中的一氧化氮NO不能热吸藏至NO_x吸收剂47中，除非NO_x吸藏催化剂11被活化，并且其被氧化成二氧化氮NO₂。因此，当NO_x吸藏催化剂11未活化时，优选减少废气中的一氧化氮NO的量并且增加废气中的二氧化氮NO₂量。因此，在本发明的实施方案中，与NO_x吸藏催化剂11活化时相比，在相同的发动机操作条件下，即相同的速度和相同的扭矩条件下，当NO_x吸藏催化剂11未活化时，可以增加在贫空气—燃料比情况下燃烧时产生的二氧化氮NO₂与一氧化氮NO的比例。

当平缓地燃烧燃料时，NO₂比(NO₂量/NO量)的增加变得明显。例如，如果采用延迟燃料注入时间、增加EGR气体量、引燃喷射或预混燃烧诸方式中的至少一种，则燃烧变得更平缓。因此，当如上述本发明实施方案所述增加废气中的二氧化氮NO₂的量时，当NO_x吸藏催化剂11未活化时，采用上述方法的至少一种以获得平缓的燃烧，从而在相同的发动机运行条件下，与NO_x吸藏催化剂11活化时相比，可获得更平缓的燃烧。

注意在上述说明中，温度升高控制是通过控制燃料注入方式来进行的，但是本发明不限于此。例如也可采用电热器或利用其它手段来升高NO_x吸藏催化剂11的温度。

尽管为了说明本发明已参照具体实施方案对本发明作了描述，但本领域人员显然可对其作各种修正，而不会偏离本发明的基本理念和范围。

Claims (9)

1.用于内燃机的废气净化设备，带有安放在发动机排气通道中的NO_x吸藏催化剂，该NO_x吸藏催化剂由贵金属催化剂和NO_x吸收剂构成，并且当流入的废气的空气-燃料比贫时，在该催化剂未活化时，其将废气中的二氧化氮NO₂冷吸藏于NO_x吸收剂中，而当催化剂活化时，则将二氧化氮NO₂热吸藏于NO_x吸收剂中，

在NO_x吸藏催化剂未活化的情形下，所述内燃机废气净化设备使得废气中的NO₂被冷吸藏至NO_x吸收剂中，并且进行NO_x吸藏催化剂的恢复控制，该恢复控制至少包括当符合预定的NO_x吸藏催化剂恢复条件时，将NO_x吸藏催化剂的温度升高至预定温度以进行活化，从而在所述NO_x吸藏催化剂未活化情形下，恢复NO_x吸收剂的冷吸藏能力。

2.权利要求1中所述的废气净化设备，其中在所述NO_x吸藏催化剂未活化情形下，在所述NO_x吸收剂的冷吸藏能力饱和前，设定符合所述NO_x吸藏催化剂的恢复条件。

3.权利要求1中所述的废气净化设备，其中当在所述NO_x吸藏催化剂的恢复控制中升高其温度并进行活化时，设定所述NO_x吸藏催化剂的恢复条件，从而使冷吸藏的二氧化氮NO₂不会以超过预定量从所述NO_x吸收剂中释放。

4.权利要求1中所述的废气净化设备，其中

所述设备具有NO₂吸藏量估计装置和NO_x可吸藏量估计装置，当NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，NO₂吸藏量估计装置用于估计NO_x吸收剂中冷吸藏的二氧化氮NO₂量，NO_x可吸藏量估计装置用于估计可吸藏至NO_x吸收剂中的氮氧化物NO_x量，并且

当由所述NO₂吸藏量估计装置估计的NO₂吸藏量高于或等于预定量时，即认为满足了所述NO_x吸藏催化剂的恢复条件，该预定量设定为不超过所述NO_x可吸藏量，所述NO_x可吸藏量基于由NO_x可吸藏量估计装置估计的NO_x可吸藏量。

5.权利要求1中所述的废气净化设备，其中，

当所述NO_x吸藏催化剂被活化且流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比贫时，所述NO_x吸藏催化剂为具有将含于废气中的氮氧化物热吸藏至NO_x吸收剂中的功能的NO_x吸藏催化剂，

所述设备具有NO_x释放速度估计装置和NO_x吸藏速度估计装置，该NO_x释放速度估计装置用于当使所述NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x从所述NO_x吸收剂的释放速度，该NO_x吸藏速度估计装置用于当使所述NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x吸藏至所述NO_x吸收剂的速度，并且

当由所述NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度高于或等于预定速度，即认为满足了所述NO_x吸藏催化剂恢复条件，该预定速度设定为不超过所述NO_x吸藏速度，所述NO_x吸藏速度基于由NO_x吸藏速度估计装置估计的NO_x吸藏速度。

6.权利要求1中所述的废气净化设备，其中，

当所述NO_x吸藏催化剂被活化且流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比贫时，所述NO_x吸藏催化剂为具有将含于废气中的氮氧化物热吸藏至NO_x吸收剂中的功能的NO_x吸藏催化剂，

所述设备具有NO_x释放速度估计装置、NO_x排出速度估计装置和NO_x吸藏速度估计装置，该NO_x释放速度估计装置用于当使所述NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x从所述NO_x吸收剂的释放速度，该NO_x排出速度估计装置用于估计从内燃机排出氮氧化物NO_x的速度，该NO_x吸藏速度估计装置用于当使所述NO_x吸藏催化剂处于预定温度时，估计氮氧化物NO_x吸藏至所述NO_x吸收剂的速度，并且

当由所述NO_x释放速度估计装置估计的NO_x释放速度和由所述NO_x排出速度估计装置估计的NO_x排出速度之和高于或等于预定速度时，即认为满足了所述NO_x吸藏催化剂恢复条件，所述预定速度设定为不超过所述NO_x吸藏速度，所述NO_x吸藏速度基于由NO_x吸藏速度估计装置估计的NO_x吸藏速度。

7.权利要求1中所述的废气净化设备，其中，

当所述NO_x吸藏催化剂被活化并且当使流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比变小，且确定该状态下存在有还原剂时，所述NO_x吸藏催化剂具有释放、还原和净化已热吸藏至NO_x吸收剂中的氮氧化物NO_x的功能，并且

所述NO_x吸藏催化剂的恢复控制包括使流入NO_x吸藏催化剂的废气的空气-燃料比变小，并且确定在该状态下存在还原剂。

8.权利要求1中所述的废气净化设备，进一步具有NO₂比增加装置，其用于在相同的发动机运行状态下，与NO_x吸藏催化剂活化时相比，在所述NO_x吸藏催化剂未活化时，使贫空气-燃料比下燃烧时所产生的二氧化氮NO₂相对于一氧化氮NO的比例增加。

9.用于内燃机的废气净化方法，包括：将NO_x吸藏催化剂安放在发动机排气通道中，该NO_x吸藏催化剂由贵金属催化剂和NO_x吸收剂构成，当流入的废气的空气-燃料比贫时，在该催化剂未活化时将含于废气中的二氧化氮NO₂冷吸藏至NO_x吸收剂中，而当催化剂活化时则将二氧化氮NO₂热吸藏至NO_x吸收剂中，

在NO_x吸藏催化剂未活化的情形下，使废气中的NO₂冷吸藏至NO_x吸收剂中，并且升高NO_x吸藏催化剂的温度至预定温度以进行活化，从而在所述NO_x吸藏催化剂未活化情形下，在NO_x吸收剂的冷吸藏能力饱和前，恢复所述NO_x吸收剂的冷吸藏能力。

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