BRPI1014484B1

BRPI1014484B1 - Sistema de purificação de escapamento de motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI1014484B1
Application number: BRPI1014484-6A
Authority: BR
Inventors: Yuki Bisaiji; Kohei Yoshida; Mikio Inoue
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2020-08-11
Also published as: US20130149205A1; JPWO2012029188A1; US9121325B2; EP2460990B8; EP2460990A4; EP2460990B1; CN103180558B; WO2012029188A1; JP5067511B2; ES2599154T3; CN103180558A; BRPI1014484A2; EP2460990A1

Abstract

sistema de purificação de escapamento de motor de combustão interna. a presente invenção refere-se a um motor de combustão interna, dentro de uma passagem de escapamento do motor, uma válvula de alimentação de hidrocarboneto (15) e um catalisador de purificação de escapamento (13) que são dispostos. a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento (13) é vidrada em uma faixa predeterminada de amplitude de um 200 ppm ou mais e em uma faixa predeterminada de período de 5 segundos ou menos, por onde o nox, que está contido no gás de escapamento, é reduzido no catalisador de purificação de escapamento (13). neste momento, o intermediário que contém nitrogênio que é produzido no processo de redução de nox é escapado do catalisador de purificação de escapamento (13). um catalisador para purificação de intermediário (14) para a remoção do intermediário que contém nitrogênio escapado é disposto à jusante do catalisador de purificação de escapamento (13).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de purificação de escapamento de um motor de combustão interna.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] É conhecido na técnica um motor de combustão interna que dispõe, em uma passagem de escapamento do motor, de um catalisador para armazenamento de NOX que armazena NOX que está contido no gás de escapamento quando a relação ar/combustível do gás de escapamento de entrada é escassa e o qual libera o NOX armazenado quando a relação ar/combustível do gás de escapamento de entrada se torna rica, o qual dispõe, na passagem de escapamento do motor a montante do catalisador para armazenamento de NOX, de um catalisador de oxidação que possui uma função de adsorção, e que abastece com hidrocarbonetos a passagem de escapamento do motor a montante do catalisador de oxidação para tornar a relação ar/combustível do gás de escapamento que flui no catalisador para armazenamento de NOX rica quando libera NOX do catalisador para armazenamento de NOX (por exemplo, vide Literatura de Patente 1).

[0003] Neste motor de combustão interna, os hidrocarbonetos que são abastecidos quando se libera NOX do catalisador para armazenamento de NOX são tornados hidrocarbonetos gasosos no catalisador de oxidação, e os hidrocarbonetos gasosos são fornecidos ao catalisador para armazenamento de NOX. Como um resultado, o NOX que é liberado do catalisador para armazenamento de NOX é bem reduzido.

LISTAGEM DE CITAÇÃO Literatura de Patente

[0004] Literatura de Patente 1: Patente Japonesa N° 3969450

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0005] No entanto, existe o problema de que quando o catalisador para armazenamento de NOX se torna uma temperatura alta, a taxa de purificação de NOX cai.

[0006] Um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema de purificação de escapamento de um motor de combustão interna que possa obter uma alta taxa de purificação de NOX mesmo se a temperatura do catalisador de purificação de escapamento se tornar uma alta temperatura.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0007] De acordo com a presente invenção, fornece-se um sistema de purificação de escapamento de um motor de combustão interna no qual um catalisador de purificação de escapamento para reagir o NOX contido no gás de escapamento e os hidrocarbonetos reformados é disposto dentro de uma passagem de escapamento do motor, um catalisador de metal precioso é conduzido em uma superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento e uma parte de superfície de fluxo de gás de escapamento básica é formada ao redor do catalisador de metal precioso, o catalisador de purificação de escapamento tem uma propriedade de reduzir o NOX que está contido no gás de escapamento se a concentração de hidro-carbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento vibrar em uma faixa predeterminada de amplitude e em uma faixa predeterminada de período e tem uma propriedade de ser aumentada em quantidade de armazenamento de NOX que está contido no gás de escapamento se o período de vibração da concentração de hidrocarbo- neto for mais longo do que a faixa predeterminada, no momento de operação do motor, para reduzir o NOX que está contido no gás de escapamento no catalisador de purificação de escapamento, a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento vibra na faixa predeterminada de amplitude e na faixa predeterminada de período, neste momento, o intermediário que contém nitrogênio produzido no processo de redução de NOX é escapado do catalisador de purificação de escapamento, e um catalisador para purificação de intermediário para a remoção do intermediário que contém nitrogênio escapado é fornecido à jusante do catalisador de purificação de escapamento dentro da passagem de escapamento do motor.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0008] Mesmo se a temperatura do catalisador de purificação de escapamento se tornar uma alta temperatura, uma alta taxa de purificação de NOx pode ser obtida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A figura 1 é uma vista geral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão.

[00010] A figura 2 é uma vista que mostra esquematicamente uma parte da superfície de um veículo catalisador.

[00011] A figura 3 é uma vista para explicar uma reação de oxidação em um catalisador de purificação de escapamento.

[00012] A figura 4 é uma vista que mostra uma alteração de uma relação ar/combustível de gás de escapamento que flui em um catalisador de purificação de escapamento.

[00013] A figura 5 é uma vista que mostra uma taxa de purificação de NOx.

[00014] A figura 6A e a 6B são vistas para explicar uma reação de redução de oxidação em um catalisador de purificação de escapamento.

[00015] A figura 7A e a 7B são vistas para explicar uma reação de redução de oxidação em um catalisador de purificação de escapamento.

[00016] A figura 8 é uma vista que mostra uma alteração de uma relação ar/combustível de gás de escapamento que flui em um catalisador de purificação de escapamento.

[00017] A figura 9 é uma vista de uma taxa de purificação de NOX.

[00018] A figura 10 é um gráfico de tempo que mostra uma alteração de uma relação ar/combustível de gás de escapamento que flui em um catalisador de purificação de escapamento.

[00019] A figura 11 é um gráfico de tempo que mostra uma alteração de uma relação ar/combustível de gás de escapamento que flui em um catalisador de purificação de escapamento.

[00020] A figura 12 é uma vista que mostra uma relação entre uma força oxidante de um catalisador de purificação de escapamento e uma relação ar/combustível com mínima demanda X.

[00021] A figura 13 é uma vista que mostra uma relação entre uma concentração de oxigênio no gás de escapamento e uma amplitude ΔH de uma concentração de hidrocarboneto que dá a mesma taxa de purificação de NOX.

[00022] A figura 14 é uma vista que mostra uma relação entre uma amplitude ΔH de uma concentração de hidrocarboneto e uma taxa de purificação de NOX.

[00023] A figura 15 é uma vista que mostra uma relação de um período de vibração ΔT de uma concentração de hidrocarboneto e uma taxa de purificação de NOX.

[00024] A figura 16 é uma vista que mostra um mapa da quantidade de alimentação de hidrocarboneto W.

[00025] A figura 17 é uma vista que mostra uma alteração na relação ar/combustível do gás de escapamento que flui para o catalisador de purificação de escapamento etc.

[00026] A figura 18 é uma vista que mostra um mapa de uma quantidade de NOX escapado NOXA.

[00027] A figura 19 é uma vista que mostra um tempo de injeção de combustível.

[00028] A figura 20 é uma vista que mostra um mapa de uma quantidade de alimentação de hidrocarboneto WR.

[00029] A figura 21 é uma vista que mostra esquematicamente um catalisador de purificação de escapamento e catalisador para purificação de intermediário.

[00030] A figura 22 é uma vista que mostra esquematicamente uma parte da superfície de um veículo catalisador de um catalisador para purificação de intermediário.

[00031] A figura 23 é uma vista que mostra uma eficiência de purificação para um intermediário.

[00032] A figura 24 é um fluxograma para o controle de purificação de NOx.

[00033] A figura 25 é uma vista que mostra uma quantidade de ad- sorção de NOX.

[00034] A figura 26 é uma vista que mostra esquematicamente uma outra modalidade de um catalisador para purificação de intermediário.

[00035] A figura 27A e a 27B são vistas que mostram esquematicamente a superfície de um substrato de uma outra modalidade de um catalisador para purificação de intermediário.

[00036] A figura 28 é uma vista que mostra esquematicamente um sistema de purificação de escapamento compreendido de um catalisador de purificação de escapamento, catalisador de hidrólise, e catalisador para purificação de intermediário.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[00037] A figura 1 é uma vista geral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão.

[00038] Referindo-se à figura 1, 1 indica um corpo do motor, 2 uma câmara de combustão de cada cilindro, 3 um injetor de combustível eletronicamente controlado para injetar combustível em cada câmara de combustão 2, 4 um coletor de admissão, e 5 um coletor de escapamento. O coletor de admissão 4 é conectado através de um duto de admissão 6 a uma saída de um compressor 7a de um turbocarregador de escapamento 7, enquanto uma entrada do compressor 7a é conectada através de um detector de quantidade de ar de admissão 8 a um depurador de ar 9. Dentro do duto de admissão 6, uma válvula de estrangulamento 10 acionada por um motor do sincronizador é disposta. Ademais, ao redor do duto de admissão 6, um dispositivo de resfriamento 11 é disposto para resfriar o ar de admissão que flui através da parte de dentro do duto de admissão 6. Na modalidade mostrada na figura 1, a água para resfriar o motor é guiada para a parte de dentro do dispositivo de resfriamento 11 onde a água para resfriar o motor é usada para resfriar o ar de admissão

[00039] Por outro lado, o coletor de escapamento 5 é conectado a uma entrada de uma turbina de escapamento 7b do turbocarregador de escapamento 7. A saída da turbina de escapamento 7b é conectada através de um cano de escapamento 12 para uma entrada do catalisador de purificação de escapamento 13, e a saída do catalisador de purificação de escapamento 13 é conectada a um catalisador para purificação de intermediário 14 para remover um intermediário que contém nitrogênio que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13. Dentro do cano de escapamento 12 a montante do catalisador de purificação de escapamento 13, uma válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 é disposta para é disposta para fornecer hidrocarbonetos compreendidos de óleo diesel ou outro combustível usado como combustível para um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão. Na modalidade mostrada na figura 1, o óleo diesel é usado como os hidrocarbonetos que são fornecidos a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15. Nota-se que, a presente invenção também pode ser aplicada em um motor de combustão interna do tipo por ignição de centelha no qual o combustível é queimado sob uma escassa relação ar/combustível. Neste caso, a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15, os hidrocarbonetos compreendidos de gasolina ou outro combustível usado como combustível de um motor de combustão interna do tipo por ignição de centelha são fornecidos.

[00040] Por outro lado, o coletor de escapamento 5 e o coletor de admissão 4 são conectados entre si através de uma passagem de re- circulação de gás de escapamento 16 (daqui em diante referida como uma "EGR"). Dentro da passagem de EGR 16, uma válvula de controle de EGR eletronicamente controlada 17 é disposta. Dentro da passagem de EGR 16, uma válvula de controle de EGR eletronicamente controlada 17 é disposta. Ademais, ao redor da passagem de EGR 16, um dispositivo de resfriamento 18 é disposto para resfriar o gás de EGR que flui através da parte de dentro da passagem de EGR 16. Na modalidade mostrada na figura 1, a água para resfriar o motor é guiada para a parte de dentro do dispositivo de resfriamento 18 onde a água para resfriar o motor é usada para resfriar o gás de EGR. Por outro lado, cada injetor de combustível 3 é conectado através de um tubo de alimentação de combustível 19 a um trilho comum 20. Este trilho comum 20 é conectado através de uma bomba de combustível de descarga variável eletronicamente controlada 21 a um tanque de combustível 22. O combustível que é armazenado dentro do tanque de combustível 22 é fornecido pela bomba de combustível 21 para a parte de dentro do trilho comum 20, enquanto o combustível que é alimentado para dentro do trilho comum 20 é alimentado através de cada tubo de alimentação de combustível 19 para o injetor de combustível 3.

[00041] Uma unidade de controle eletrônico 30 é compreendida de um computador digital fornecido com uma ROM (memória apenas de leitura) 32, uma RAM (memória de acesso aleatório) 33, uma CPU (microprocessador) 34, uma porta de entrada 35, e uma porta de saída 36, que são conectadas entre si por um condutor geral bidirecional 31. A jusante do catalisador de purificação de escapamento 13, um sensor de temperatura 23 para detectar uma temperatura do gás de escapamento é preso. Os sinais de saída deste sensor de temperatura 23 e do detector de quantidade de ar de admissão 8 são inseridos através respectivamente de conversores AD correspondentes 37 na porta de entrada 35. Ademais, um pedal do acelerador 40 tem um sensor de carga 41 conectado a ele que gera uma voltagem de saída proporcional à quantidade de depressão L do pedal do acelerador 40. A voltagem de saída do sensor de carga 41 é inserida através de um conversor AD correspondente 37 na porta de entrada 35. Ademais, na porta de entrada 35, um sensor de ângulo da manivela 42 é conectado, o qual gera um pulso de saída toda vez que um eixo de manivela gira por, por exemplo, 15°. Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada através de circuitos de acionamento correspondentes 38 a cada injetor de combustível 3, motor do sincronizador para acionar a válvula de estrangulamento 10, válvula de alimentação de hidrocarboneto 15, válvula de controle de EGR 17 e bomba de combustível 21.

[00042] A figura 2 mostra esquematicamente uma parte da superfície de um veículo catalisador que é conduzido em um substrato do catalisador de purificação de escapamento 13. Neste catalisador de purificação de escapamento 13, conforme mostrado na figura 2, por exemplo, fornece-se um veículo catalisador 50 feito de alumina no qual o catalisadores de metal precioso 51 e 52 são conduzidos. Ademais, neste veículo catalisador 50, uma camada básica 53 é formada, a qual inclui pelo menos um elemento selecionado a partir de potássio K, sódio Na, césio Cs, ou um outro tal como metal alcalino, bário Ba, cálcio Ca, ou um outro, tal como metal alcalino terroso, um lantanoide ou uma outra tal terra rara e prata Ag, cobre Cu, ferro Fe, irídio Ir, ou um outro metal capaz de doar elétrons para o NOX. O gás de escapamento flui ao longo do topo do veículo catalisador 50, então, os catalisadores de metal precioso 51 e 52 podem ser ditos para serem carregados na superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento 13. Ademais, a superfície da camada básica 53 exibe basicidade, então a superfície da camada básica 53 é chamada de a parte de superfície de fluxo de gás de escapamento básica 54.

[00043] Por outro lado, na figura 2, o catalisador de metal precioso 51 é compreendido de platina Pt, enquanto o catalisador de metal precioso 52 é compreendido de ródio Rh. Ou seja, os catalisadores de metal precioso 51 e 52 que são carregados no veículo catalisador 50 são compreendidos de platina Pt e ródio Rh. Nota-se que, no veículo catalisador 50 do catalisador de purificação de escapamento 13, além da platina Pt e do ródio Rh, paládio Pd pode ser adicionalmente carregado ou, em vez de ródio Rh, o paládio Pd pode ser carregado. Ou seja, os catalisadores de metal precioso 51 e 52 que são carregados no veículo catalisador 50 são compreendidos de platina Pt e de pelo menos um de ródio Rh e de paládio Pd.

[00044] Se os hidrocarbonetos forem injetados a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 no gás de escapamento, os hidro-carbonetos são reformados pelo catalisador de purificação de esca-pamento 13. Na presente invenção, neste momento, os hidrocarbonetos reformados são usados para remover o NOX no catalisador de purificação de escapamento 13. A figura 3 mostra esquematicamente a ação de reformar desempenhada no catalisador de purificação de escapamento 13 neste momento. Conforme mostrado na figura 3, os hidrocarbonetos HC que são injetados a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 se tornam hidrocarbonetos HC radicais com uma pequena quantidade de carbono pelo catalisador 51.

[00045] Nota-se que, mesmo se o injetor de combustível 3 injetar combustível, ou seja, hidrocarbonetos, na câmara de combustão 2 na segunda metade do curso de expansão ou curso de escapamento, os hidrocarbonetos são reformados na câmara de combustão 2 ou no ca-talisador de purificação de escapamento 13, e o NOX que está contido no gás de escapamento é removido pelos hidrocarbonetos reformados no catalisador de purificação de escapamento 13. Portanto, na presente invenção, em vez de fornecer hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 para a parte de dentro de uma passagem de escapamento do motor, também é possível fornecer hidrocarbonetos para a câmara de combustão 2 na segunda metade do curso de expansão ou do curso de escapamento. Deste modo, na presente invenção, é possível fornecer hidrocarbonetos para uma câmara de combustão 2, mas abaixo, a presente invenção será explicada com referência ao caso de tentar injetar hidrocarbonetos de uma válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 para a parte de dentro de uma passagem de escapamento do motor

[00046] A figura 4 mostra o tempo de alimentação de hidrocarbonetos a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 e a alteração na relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13. Nota-se que, as alterações na relação ar/combustível (A/F)in dependendo da alteração na concentração dos hidrocarbonetos no gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13, então, pode-se dizer que a alteração na relação ar/combustível (A/F)in mostrada na figura 4 expressa a alteração na concentração dos hidrocarbonetos. No entanto, se a concentração de hidrocarboneto se tornar mais alta, a relação ar/combustível (A/F)in se torna menor, então, na figura 4, quanto mais rica a relação ar/combustível (A/F)in se torna, maior a concentração de hidrocarboneto.

[00047] A figura 5 mostra a taxa de purificação de NOX pelo catalisador de purificação de escapamento 13 com relação às temperaturas do catalisador do catalisador de purificação de escapamento 13 quando se faz, periodicamente, com que a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 se altere de modo a, conforme mostrado na figura 4, fazer com que a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 se altere. Os inventores se envolveram na pesquisa relacionada à purificação de NOX por muito tempo. No processo de pesquisa, eles aprenderam que se fizer com que a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 vibre em uma faixa predeterminada de amplitude e em uma faixa predeterminada de período, conforme mostrado na figura 5, uma taxa de purificação de NOX extremamente alta é obtida mesmo em uma região de alta tempo de 400° C ou maior.

[00048] Ademais, neste momento, uma grande quantidade de intermediário redutor que contém nitrogênio e hidrocarbonetos continua a ser retida ou adsorvida na superfície da camada básica 53, ou seja, na parte de superfície de fluxo de gás de escapamento básica 54 do catalisador de purificação de escapamento 13. Aprende-se que este intermediário redutor desempenha um papel central na obtenção de uma alta taxa de purificação de NOX. Em seguida, isso será explicado, com referência às figuras 6A e 6B. Nota-se que, essas figuras 6A e 6B mostram esquematicamente a parte da superfície do veículo catalisador 50 do catalisador de purificação de escapamento 13. Essas figuras 6A e 6B mostram a reação que é presumida de ocorrer quando a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é posta para vibrar em uma faixa predeterminada de amplitude e em uma faixa predeterminada de período.

[00049] A figura 6A mostra quando a concentração de hidrocarbo- netos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é baixa, enquanto a figura 6B mostra quando os hidrocarbonetos são fornecidos a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 e a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 se torna mais alta.

[00050] Agora, conforme será compreendido a partir da figura 4, a relação ar/combustível do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é mantida escassa exceto por um instante, então o gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 normalmente se torna um estado de excesso de oxigênio. Portanto, o NO que está contido no gás de escapamento, conforme mostrado na figura 6A, é oxidado na platina 51 e se torna NO2. Em seguida, este NO2 é abastecido com elétrons da platina 51 e se torna NO2'. Portanto, uma grande quantidade de NO2‘ é produzida na platina 51. Este NO2‘ é forte em atividade. Acima, este NO2‘ é chamado de NO2* ativo.

[00051] Por outro lado, se os hidrocarbonetos forem alimentados a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15, conforme mostrado na figura 3, os hidrocarbonetos são reformados e se tornam radicalizados dentro do catalisador de purificação de escapamento 13. Como um resultado, conforme mostrado na figura 6B, a concentração de hidrocarboneto ao redor do NO2* ativo se torna maior. Neste sentido, depois de 0 NO2* ativo ser produzido, se 0 estado de uma alta concentração de oxigênio ao redor do NO2* ativo continuar por um tempo predeterminado ou mais, 0 NO2* ativo é oxidado e é absorvido na camada básica 53 na forma de íons de nitrato NOs'. No entanto, se a concentração de hidrocarboneto ao redor do NO2* ativo foi maior antes deste tempo predeterminado passar, conforme mostrado na figura 6B, 0 NO2* ativo reage na platina 51 com os hidrocarbonetos HC radicais por meio do que um intermediário redutor é produzido. Este intermedi- ário redutor é aderido ou adsorvido na superfície da camada básica 53.

[00052] Nota-se que, neste momento, o primeiro intermediário redutor produzido é considerado como sendo um composto de nitro R-NO2. Se este composto de nitro R-NO2 for produzido, 0 resultado se torna um composto de nitrila R-CN, mas este composto de nitrila R-CN só pode sobreviver por um instante neste estado, então, imediatamente se torna um composto de isocianato R-NCO. Se este composto de isocianato R-NCO for hidrolisado, ele se torna um composto de amino R-NH2. Se este composto de isocianato R-NCO. No entanto, neste caso, No entanto, neste caso, 0 que é hidrolisado é considerado como sendo parte do composto de isocianato R-NCO. Portanto, conforme mostrado na figura 6B, acredita-se que a maioria do intermediário redutor que é retido ou adsorvido na superfície da camada básica 53 seja 0 composto de isocianato R-NCO e 0 composto de amina R-NH2.

[00053] Por outro lado, conforme mostrado na figura 6B, se 0 intermediário redutor produzido por circundado pelos hidrocarbonetos HC, 0 intermediário redutor é bloqueado pelos hidrocarbonetos HC e a reação não irá proceder ainda mais. Neste caso, se a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 for reduzida e, desse modo, a concentração de oxigênio se tornar maior, os hidrocarbonetos ao redor do intermediário redutor serão oxidados. Como um resultado, conforme mostrado na figura 6A, 0 intermediário redutor e 0 NO2* ativo irão reagir. Neste momento, 0 NO2* ativo reage com 0 intermediário redutor R-NCO ou R-NH2 para formar N2, CO2, e H2O e, consequentemente, 0 NOX é removido.

[00054] Deste modo, no catalisador de purificação de escapamento 13, ao tornar a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 maior, um intermediário redutor é produzido. Ao tornar a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 menor e aumentando-se a concentração de oxigênio, o NO2* ativo reage com 0 intermediário redutor e 0 NOX é removido. Ou seja, a fim de 0 catalisador de purificação de escapamento 13 remover 0 NOX, a concentração de hidrocarbonetos que flui no tem que ser periodicamente alterada.

[00055] Logicamente, neste caso, é necessário aumentar a concentração de hidrocarbonetos para uma concentração suficientemente alta para produzir 0 intermediário redutor e é necessário reduzir a concentração de hidrocarbonetos para uma concentração suficientemente baixa para fazer com que 0 intermediário redutor produzido reaja com 0 NO2‘ ativo. Ou seja, a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 tem que vibrar em uma faixa predeterminada de amplitude. Nota-se que, neste caso, uma quantidade suficiente de intermediário redutor R-NCO ou R-NH2 tem que ser retina na camada básica 53, ou seja, na parte da superfície de fluxo de gás de escapamento básica 24, até que 0 intermediário redutor produzido reaja com 0 NO2* ativo. Por esta razão, a parte de superfície de fluxo de gás de escapamento básica 24 é fornecida.

[00056] Por outro lado, se alongar 0 período de alimentação dos hidrocarbonetos, 0 tempo no qual a concentração de oxigênio se torna maior se tornar mais longo no período depois de os hidrocarbonetos serem alimentados até que os hidrocarbonetos sejam alimentados em seguida. Portanto, 0 NO2* ativo é absorvido na camada básica 53 na forma de nitratos sem produzir um intermediário redutor. Para evitar isso, é necessário fazer com que a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 vibre em uma faixa predeterminada de período.

[00057] Portanto, em uma modalidade da presente invenção, fazer com que 0 NOX contido no gás de escapamento e os hidrocarbonetos reformados reajam e produzam 0 intermediário redutor R-NCO ou R- NH2 que contém nitrogênio e hidrocarbonetos, os catalisadores de metal precioso 51 e 52 são conduzidos na superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento 13. Para reter o intermediário redutor produzido R-NCO ou R-NH2 dentro do catalisador de purificação de escapamento 13, uma parte de superfície de fluxo de gás de escapamento básica 54 é formada ao redor dos catalisadores de metal precioso 51 e 52. O período de vibração da concentração de hidrocarboneto é feito 0 período de vibração exigido para a continuação da produção do intermediário redutor R-NCO ou R-NH2. Incidentalmente, no exemplo mostrado na figura 4, 0 intervalo de injeção é feito de 3 segundos.

[00058] Se 0 período de vibração da concentração de hidrocarboneto, ou seja, 0 período de alimentação dos hidrocarbonetos HC, for mais longo do que a faixa predeterminada acima de período, 0 intermediário redutor R-NCO ou R-NH2 desaparece da superfície da camada básica 53. Neste momento, 0 NO2* ativo que foi produzido na platina Pt 53, conforme mostrado na figura 7A, se dispersa na camada básica 53 na forma de íons de nitrato NOs' e se torna nitratos. Ou seja, neste momento, 0 NOX no gás de escapamento é absorvido na forma de nitratos dentro da camada básica 53.

[00059] Por outro lado, a figura 7B mostra 0 caso onde a relação ar/combustível do gás de escapamento que flui no catalisador de puri-ficação de escapamento 13 é feita a relação ar/combustível estequio- métrica ou rica quando 0 NOX é absorvido na forma de nitratos dentro da camada básica 53. Neste caso, a concentração de oxigênio no gás de escapamento cai, então a reação prossegue na direção oposta (NO3■—>Nθ2), e, consequentemente, os nitratos absorvidos na camada básica 53 se tornam íons de nitrato NOs' um por um e, conforme mostrado na figura 7B, são liberados da camada básica 53 na forma de NO2. Em seguida, 0 NO2 liberado é reduzido pelos hidrocarbonetos HC e CO contidos no gás de escapamento.

[00060] A figura 8 mostra o caso de tornar a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 temporariamente rica um pouco antes da habilidade de absorção de NOX da camada básica 53 se tornar saturada. Nota- se que, no exemplo mostrado na figura 8, o intervalo de tempo deste controle rico é de 1 minuto ou mais. Neste caso, o NOX que foi absorvido na camada básica 53 quando a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento foi escassa é liberado todo de uma vez da camada básica 53 e reduzido quando a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento é feita temporariamente rica. Portanto, neste caso, a camada básica 53 desempenha o papel de um absorvente para absorver temporariamente o NOX.

[00061] Nota-se que, neste momento, às vezes a camada básica 53 adsorve temporariamente o NOX. Portanto, se usar o termo de arma-zenamento como um termo que inclui tanto a absorção quanto a ad- sorção, neste momento, a camada básica 53 desempenha o papel de um agente de armazenamento de NOX para armazenar temporariamente o NOX. Ou seja, neste caso, a relação de ar e combustível (hidrocarbonetos) que são abastecidos para a passagem de admissão do motor, as câmaras de combustão 2, e a passagem de escapamento a montante do catalisador de purificação de escapamento 13 chamada de a relação ar/combustível do gás de escapamento, o catalisador de purificação de escapamento 13 funciona como um catalisador para armazenamento de NOX que armazena o NOX quando a relação ar/combustível do gás de escapamento é escassa e libera o NOX armazenado quando a concentração de oxigênio no gás de escapamento cai.

[00062] A figura 9 mostra a taxa de purificação de NOX quando se faz com que o catalisador de purificação de escapamento 13 funcione como um catalisador para armazenamento de NOx, deste modo. Nota- se que, a abscissa da figura 9 mostra a temperatura do catalisador TC do catalisador de purificação de escapamento 13. Quando se faz com que o catalisador de purificação de escapamento 13 funcione como um catalisador para armazenamento de NOX, conforme mostrado na figura 9, quando a temperatura do catalisador TC é 300°C a 400°C, uma taxa de purificação extremamente alta de NOX é obtida, mas quando a temperatura do catalisador TC se tornar uma alta temperatura de 400°C ou maior, a taxa de purificação de NOX cai.

[00063] Deste modo, quando a temperatura do catalisador TC se tornar 400°C ou mais, a taxa de purificação de NOX cai porque se a temperatura do catalisador TC se tornar 400°C ou mais, os nitratos se quebram através do calor e são liberados na forma de NO2 do catalisador de purificação de escapamento 13. Ou seja, contanto que se armazene NOX na forma de nitratos, quando a temperatura do catalisador TC for maior, é difícil de obter uma alta taxa de purificação de NOX. No entanto, no novo método de purificação de NOX mostrado a partir da figura 4 às figuras 6A e 6B, conforme será compreendido a partir das figuras 6A e 6B, os nitratos não são formados ou mesmo se forem formados são extremamente finos em quantidade, consequentemente, conforme mostrado na figura 5, mesmo quando a temperatura do catalisador TC for alta, uma alta taxa de purificação de NOX é obtida.

[00064] Portanto, na presente invenção, um catalisador de purificação de escapamento 13 para reagir 0 NOX contido no gás de escapamento e os hidrocarbonetos reformados é disposto dentro de uma passagem de escapamento do motor, os catalisadores de metal precioso 51 e 52 são carregados na superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento 13, ao redor dos catalisadores de metal precioso 51 e 52, uma parte da superfície de fluxo de gás de escapamento básica 54 é formada, o catalisador de purificação de escapamento 13 tem a propriedade de reduzir o NOX que está contido no gás de escapamento se a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 vibrar em uma faixa predeterminada de amplitude e em uma faixa predeterminada de período e tem a propriedade de ser aumentada em quantidade de armazenamento de NOX que está contida no gás de escapamento se o período de vibração da concentração de hidrocarboneto for mais longo do que esta faixa predeterminada, e, no momento de operação do motor, a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é vibrada na faixa pre-determinada de amplitude e na faixa predeterminada de período para, desse modo, reduzir o NOX que está contido no gás de escapamento no catalisador de purificação de escapamento 13.

[00065] Ou seja, o método de purificação de NOX que é mostrado a partir da figura 4 às figuras 6A e 6B pode ser dito como um novo método de purificação de NOX projetado para remover NOX sem formar quase nenhum nitrato no caso de usar um catalisador de purificação de escapamento que carrega um catalisador de metal precioso e forma uma camada básica que pode absorver NOX. De fato, quando se usa este novo método de purificação de NOX, os nitratos que são detectados da camada básica 53 se tornam muito menores em quantidade comparados com o caso onde se faz com que o catalisador de purificação de escapamento 13 funcione como um catalisador para armazenamento de NOX. Nota-se que, este novo método de purificação de NOX será referido abaixo como o primeiro método de purificação de NOX.

[00066] Em seguida, referindo-se à figura 10 à figura 15, este primeiro método de purificação de NOX será explicado em um pouco mais de detalhes

[00067] A figura 10 mostra alargada a alteração na relação ar/combustível (A/F) dentro mostrada na figura 4. Nota-se que, conforme explicado acima, a alteração na relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui neste catalisador de purificação de escapamento 13 simultaneamente mostra a alteração na concentração H mostra a amplitude da alteração na concentração de hidrocarbonetos HC que flui no catalisador dedos hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13. Nota-se que, na figura 10, T mostra o período de vibração da concentração dos hidrocarbonetos que flui no catalisador depurificação de escapamento 13, enquanto purificação de escapamento 13.

[00068] Ademais, na figura 10, a (A/F)b mostra a relação base ar/combustível que mostra a relação ar/combustível do gás de combustão para gerar a saída do motor. Em outras palavras, esta relação base ar/combustível (A/F)b mostra a relação ar/combustível do gás de escapamento que flui no catalisador para tratamento de escapamento 13 quando se para o fornecimento de hidrocarbonetos. Por outro lado, na figura 10, X mostra o limite superior da relação ar/combustível (A/F)in que é usado para produzir o intermediário redutor se o NO2 * ativo produzido que é armazenado na forma de nitratos dentro da camada básica 53. Para fazer com que o NO2 * ativo e os hidrocarbonetos modificados reajam e produzam o intermediário redutor, é necessário tornar a relação ar/combustível (A/F)in menor do que o limite superior X desta relação ar/combustível.

[00069] Em outras palavras, na figura 10, X mostra o limite inferior da concentração de hidrocarbonetos exigida para fazer com que o NO2 * ativo e o hidrocarboneto reformado reajam para produzir um intermediário redutor. Para produzir o intermediário redutor, a concentração de hidrocarbonetos tem que ser maior do que este limite inferior X. Neste caso, se o intermediário redutor for produzido é determinado pela relação da concentração de oxigênio e a concentração de hidrocarboneto ao redor do NO2 * ativo, ou seja, a relação ar/combustível (A/F)in. O limite superior X da relação ar/combustível exigida para produzir o intermediário redutor será chamada, abaixo, de relação ar/combustível com demanda mínima.

[00070] No exemplo mostrado na figura 10, a relação ar/combustível com demanda mínima X é rica, portanto, neste caso, para formar 0 intermediário redutor, a relação ar/combustível (A/F)in é instantaneamente feita a relação ar/combustível com demanda mínima X ou menos, ou seja, rica. Em oposição a isso, no exemplo mostrado na figura 11, a relação ar/combustível com demanda mínima X é escassa. Neste caso, a relação ar/combustível (A/F)in é mantida escassa enquanto periodicamente se reduz a relação ar/combustível (A/F)in para que se forme 0 intermediário redutor.

[00071] Neste caso, se a relação ar/combustível com demanda mínima X se tornar rica ou se tornar escassa depende da força oxidante do catalisador de purificação de escapamento 13. Neste caso, 0 catalisador de purificação de escapamento 13, por exemplo, se torna mais forte em força oxidante se aumentar a quantidade conduzida do metal precioso 51 e se torna mais forte em força oxidante se fortalecer a acidez. Portanto, a força oxidante do catalisador de purificação de escapamento 13 se altera devido à quantidade conduzida do metal precioso 51 ou a força da acidez.

[00072] Agora, se usar um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma forte força oxidante, conforme mostrado na figura 11, se mantiver a relação ar/combustível (A/F)in escassa enquanto pe-riodicamente reduz a relação ar/combustível (A/F)in, os hidrocarbonetos acabam se tornando completamente oxidados quando a relação ar/combustível (A/F)in for reduzida. Como um resultado, 0 intermediário redutor pode não ser mais produzido. Em oposição a isso, quando se usa um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma forte força oxidante, conforme mostrado na figura 10, se a relação ar/combustível (A/F)in for periodicamente rica, quando a relação ar/combustível (A/F)in for enriquecida, os hidrocarbonetos serão parcialmente oxidados, sem serem completamente oxidados, ou seja, os hidrocarbonetos serão reformados, consequentemente, o intermediário redutor será produzido. Portanto, quando se usa um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma forte força oxidante, a relação ar/combustível com demanda mínima X tem que ser enriquecida.

[00073] Por outro lado, quando se usa um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma força oxidante fraca, conforme mostrado na figura 11, se mantiver a relação ar/combustível (A/F)in escassa enquanto periodicamente reduz a relação ar/combustível (A/F)in, os hidrocarbonetos serão parcialmente oxidados sem serem completamente oxidados, ou seja, os hidrocarbonetos serão reformados e, consequentemente, o intermediário redutor será produzido. Em oposição a isso, quando se usa um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma força oxidante fraca, conforme mostrado na figura 10, se enriquecer a relação ar/combustível (A/F)in periodicamente, uma grande quantidade de hidrocarbonetos será escapada do catalisador de purificação de escapamento 13 sem ser oxidada e, consequentemente, a quantidade de hidrocarbonetos que é consumida de maneira esbanjadora irá aumentar. Portanto, quando se usa um catalisador de purificação de escapamento 13 com uma força oxidante fraca, a relação ar/combustível com demanda mínima X tem que ser escassa.

[00074] Ou seja, aprende-se que a relação ar/combustível com demanda mínima X, conforme mostrado na figura 12, é reduzida quanto mais forte a força oxidante do catalisador de purificação de escapamento 13. Deste modo a relação ar/combustível com demanda mínima X se torna escassa ou rica devido à força oxidante do catalisador de purificação de escapamento 13. Abaixo, tomando-se como exemplo o caso onde a relação ar/combustível com demanda mínima X é rica, a amplitude da alteração na concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 e o período de vibração da concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 serão explicados.

[00075] Agora, se a relação base ar/combustível (A/F)b se tornar maior, ou seja, se a concentração de oxigênio no gás de escapamento antes de os hidrocarbonetos serem fornecidos se tornar maior, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos exigida para fazer a relação ar/combustível (A/F)in a relação ar/combustível com demanda mínima X ou menos aumenta e, junto com isso, a quantidade em excesso de hidrocarbonetos que não contribuiu para a produção do intermediário redutor também aumenta. Neste caso, para remover bem o NOx, conforme explicado acima, é necessário oxidar os hidrocarbonetos em excesso. Portanto, para remover bem o NOx, quanto maior a quantidade de hidrocarbonetos em excesso, maior a quantidade de oxigênio que é exigida.

[00076] Neste caso, se elevar a concentração de oxigênio no gás de escapamento, a quantidade de oxigênio pode ser aumentada. Portanto, para remover bem o NOx, quando a concentração de oxigênio no gás de escapamento antes de os hidrocarbonetos serem fornecidos for alta, é necessário elevar a concentração de oxigênio no gás de escapamento depois de fornecer os hidrocarbonetos. Ou seja, quanto maior a concentração de oxigênio no gás de escapamento antes de os hidrocarbonetos serem fornecidos, maior tem que ser a amplitude da concentração de hidrocarboneto.

[00077] A figura 13 mostra a relação entre a concentração de oxigênio no gás de escapamento antes de os hidrocarbonetos serem fornecidos e a amplitude H da concentração de hidrocarboneto quando a mesma taxa de purificação de NOx é obtida. Para se obter a mesma taxa de purificação de NOx, da figura 13, aprende-se que quanto maior H daa concentração de oxigênio no gás de escapamento antes de os hidrocarbonetos serem fornecidos, maior tem que ser a amplitude concentração de hidrocarboneto. Ou seja, para se obter a mesma taxa de purificação de NOx, maior a relação base ar/combustível (A/F)b, T da concentração de hidrocarboneto.maior tem que ser a amplitude Em outras palavras, para remover bem o NOx, quanto menor a relação T dabase ar/combustível (A/F)b, mais se pode reduzir a amplitude concentração de hidrocarboneto.

[00078] Neste sentido, a relação base ar/combustível (A/F)b se torna a menor no memento de uma operação de aceleração. Neste momento, se a amplitude ΔH da concentração de hidrocarboneto for cerca de 200 ppm, é possível remover bem o NOX. A relação base ar/combustível (A/F)b é normalmente maior do que o tempo de operação de aceleração. Portanto, conforme mostrado na figura 14, se a amplitude ΔH da concentração de hidrocarboneto for 200 ppm ou mais, uma excelente taxa de purificação de NOX pode ser obtida.

[00079] Por outro lado, aprende-se que quando a relação base ar/combustível (A/F)b for a maior, se a amplitude ΔH da concentração de hidrocarboneto for 10.000 ppm ou quase, uma excelente taxa de purificação de NOX é obtida. Portanto, na presente invenção, Portanto, na presente invenção, a faixa predeterminada da amplitude da concentração de hidrocarboneto é 200 ppm a 10.000 ppm.

[00080] Ademais, se o período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto se tornar mais longo, a concentração de oxigênio ao redor do NO2* ativo se torna maior no momento depois de os hidrocarbonetos serem fornecidos para quando os hidrocarbonetos são fornecidos em seguida. Neste caso, se 0 período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto se tornar mais longo do que cerca de 5 segundos, o NO2* ativo começa a ser absorvido na forma de nitratos dentro da camada básica 53. Portanto, conforme mostrado na figura 15, se 0 período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto se tornar mais longo do que cerca de 5 segundos, a taxa de purificação de NOx cai. Portanto, 0 período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto tem que ser 5 segundos ou menos.

[00081] Por outro lado, se 0 período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto se tornar cerca de 0,3 segundo ou menos, os hidrocarbonetos fornecidos começam a se estruturar na superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento 13, portanto, conforme mostrado na figura 15, se 0 período de vibração ΔT da concentração de hidrocarboneto se tornar cerca de 0,3 segundo ou menos, a taxa de purificação de NOX cai. Portanto, na presente invenção, 0 período de vibração da concentração de hidrocarboneto é de 0,3 segundo a 5 segundos.

[00082] Agora, na presente invenção, a quantidade de alimentação de hidrocarboneto e 0 tempo de injeção da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 são feitos para se alterarem de modo a controlar a amplitude ΔH e 0 período de vibração ΔT da concentração de hidro-carbonetos para se tornarem os valores ótimos de acordo com 0 estado de operação do motor. Neste caso, nesta modalidade de a presente invenção, a quantidade de alimentação de hidrocarboneto W capaz de dar a amplitude ótima ΔH da concentração de hidrocarboneto é armazenada como uma função da quantidade de injeção Q do injetor de combustível 3 e a velocidade do motor N na forma de um mapa tal como mostrado na figura 16 antecipadamente na ROM 32. Ademais, a amplitude de vibração ótima ΔT da concentração de hidrocarboneto, ou seja, 0 período de injeção ΔT dos hidrocarbonetos, é semelhantemente armazenada como uma função da quantidade de injeção Q e da velocidade do motor N na forma de um mapa antecipadamente na ROM 32.

[00083] Em seguida, referindo-se da figura 17 à figura 20, um método de purificação de NOX no caso quando se faz com que o catalisador de purificação de escapamento 13 funcione como um catalisador de armazenamento de NOX será explicado em detalhes. O método de purificação de NOX no caso onde se faz com que o catalisador de puri-ficação de escapamento 13 funcione como um catalisador de armaze-namento de NOx, deste modo, será referido abaixo como o segundo método de purificação de NOX.

[00084] Neste segundo método de purificação de NOX, conforme mostrado na figura 17, quando a quantidade de NOX armazenada ΣNOXde NOx que está armazenado na camada básica 53 excede uma quantidade permissível predeterminada MAX, a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é temporariamente enriquecida. Se a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento for enriquecida, o NOx que foi armazenado na camada básica 53 quando a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento foi escassa é liberado da camada básica 53 todo de uma vez e reduzido. Devido a isso, o NOx é removido.

[00085] A quantidade de NOX armazenada ΣNOXé, por exemplo, calculada a partir da quantidade de NOX que é escapada do motor. Nesta modalidade de acordo com a presente invenção, a quantidade de NOx escapado NOXA de NOX que é escapado do motor por tempo de unidade é armazenado como uma função da quantidade de injeção Q e velocidade do motor N na forma de um mapa tal como mostrado na figura 18 antecipadamente na ROM 32. A quantidade de NOX armazenada ΣNOXé calculada a partir da quantidade de NOX escapado NOXA. Neste caso, conforme explicado antes, o período durante o qual a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento é enriquecida é usualmente 1 minuto ou mais.

[00086] Neste segundo método de purificação de NOX, conforme mostrado na figura 19, o injetor de combustível 3 injeta combustível adicional WR na câmara de combustão 2 além do combustível para uso em combustão Q para que a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 seja enriquecida. Nota-se que, na figura 19, a abscissa indica o ângulo de manivela. Este combustível adicional WR é injetado em um tempo no qual ele irá queimar, mas não irá aparecer como saída do motor, ou seja, levemente antes de ATDC900 depois do ponto morte de topo de compressão. Esta quantidade de combustível WR é armazenada como uma função da quantidade de injeção Q e da velocidade do motor N na forma de um mapa tal como conforme mostrado na figura 20 antecipadamente na ROM 32. Logicamente, neste caso, também é possível fazer com que a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 aumentar de modo a enriquecer a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento.

[00087] Neste sentido, para remover o NOX usando-se o primeiro método de purificação de NOX, mesmo quando a concentração de NOX no gás de escapamento for baixa, pelo menos uma determinada quantidade de hidrocarbonetos tem que ser alimentada em um curto período. Portanto, quando a concentração de NOX do gás de escapamento for baixa, a eficiência de purificação de NOX se torna ruim. Em oposição a isso, no segundo método de purificação de NOx, quando a concentração de NOx no gás de escapamento for baixa, o tempo até quando a quantidade de NOX armazenada ΣNOXchegar ao valor per- missível MAX se torna mais longo, então, o período para enriquecer a relação ar/combustível (A/F)in do gás de escapamento logo se torna mais longo. Dessa maneira, a eficiência de purificação de NOX particularmente não se torna pior. Portanto, quando a concentração de NOx no gás de escapamento for baixa, o uso do segundo método de purificação de NOx em vez de o primeiro método de purificação de NOX pode ser dito como sendo preferível. Ou seja, qual do primeiro método de purificação de NOX e do segundo método de purificação de NOx que deveria ser usado se altera no estado de operação do motor.

[00088] Agora, conforme explicado antes, quando se usa o primeiro método de purificação de NOX para a ação de purificação de NOx, con-forme mostrado na figura 6A, o intermediário redutor R-NCO ou R-NH2 reage com 0 NO2* ativo para formar N2, CO2, e H2O. No entanto, na prática, nem todos do intermediário redutor reage com 0 NO2* ativo para formar N2, CO2, e H2O. Parte do intermediário redutor é escapada como é ou na forma de um intermediário que contém nitrogênio derivado daquele intermediário redutor do catalisador de purificação de escapamento 13. Nesta modalidade de acordo com a presente invenção, neste momento, 0 intermediário que contém nitrogênio principal que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13 é 0 hidróxi lamina NH2OH.

[00089] Neste sentido, 0 intermediário que contém nitrogênio que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13 muda para NOx na fase gasosa, e se um catalisador que tem uma função de oxidação for disposto à jusante do catalisador de purificação de escapamento 13, 0 intermediário que contém nitrogênio que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13 muda para NOX neste catalisador. Ademais, mesmo quando 0 intermediário redutor é escapado como é a partir do catalisador de purificação de escapamento 13, este intermediário redutor muda para NOx na fase gasosa ou no catalisador. Como um resultado, a taxa de purificação de NOX acaba falhando.

[00090] Ou seja, no sistema de purificação de escapamento de acordo com a presente invenção, no momento de operação do motor, para reduzir o NOX que está contido no gás de escapamento no catalisador de purificação de escapamento 13, se fizer com que a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 vibre em uma faixa predeterminada de amplitude ΔH e em uma faixa predeterminada de período ΔT, o intermediário que contém nitrogênio que é produzido no processo de redução de NOX é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13. Portanto, na presente invenção, neste momento, um catalisador para purificação de intermediário 14 para a remoção do intermediário que contém nitrogênio escapado é fornecido à jusante do catalisador de purificação de escapamento 13 dentro da passagem de escapamento do motor.

[00091] A figura 21 mostra esquematicamente o catalisador de purificação de escapamento 13 e o catalisador para purificação de intermediário 14 dispostos dentro da passagem de escapamento do motor, enquanto a figura 22 mostra esquematicamente a parte da superfície do veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 13. Conforme mostrado na figura 22, no veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14, um metal 61 dotado de uma força oxidante menor do que um metal precioso é carregado.

[00092] Nesta modalidade de acordo com a presente invenção, o veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14 é compreendido de alumina ou zeólito, enquanto o metal 61 que é conduzido neste veículo catalisador 60 é compreendido de pelo menos um metal de transição selecionado a partir de prata Ag, cobre Cu, ferro Fe, vanádio V, molibdênio Mo, cobalto Co, níquel Ni, e manganês Mn.

[00093] Conforme mostrado na figura 21, se o intermediário redutor ou o intermediário que contém nitrogênio, por exemplo, hidróxi lamina NH2OH, for escapado do catalisador de purificação de escapamento 13, esta hidróxi lamina NH2OH, conforme mostrado na figura 22, rea- ge, por exemplo, no metal 61 com o NOX e se torna Nz θ H2O. Deste modo, a hidróxi lamina NH2OH é removida. Ademais, 0 intermediário redutor e 0 intermediário que contém nitrogênio se quebram na superfície do catalisador do catalisador para purificação de intermediário 14 por si próprios e se tornam N2 e H2O.

[00094] Nota-se que, se fortalecer a habilidade de oxidação do metal 61, 0 intermediário redutor ou 0 intermediário que contém nitrogênio acaba sendo convertido em NOX. Para prevenir esses intermediários de serem convertidos em NOX deste modo, como 0 metal 61, conforme explicado antes, um metal com uma habilidade oxidante menor do que um metal precioso é usado.

[00095] A figura 23 mostra a relação entre a eficiência de purificação com relação ao intermediário redutor ou ao intermediário que contém nitrogênio e a quantidade carregada de prata Ag (% em peso) quando se usa alumina como 0 veículo catalisador 60 e se usa prata Ag como 0 metal 61. Caso se faça com que a alumina carrega a prata Ag, deste modo, conforme mostrado na figura 23, quando a quantidade carregada da prata Ag for 2 % em peso a 5 % em peso, a eficiência de purificação se torna a maior. Portanto, quando se usa alumina como 0 veículo catalisador 60 e se usa prata Ag como 0 metal 61, a quantidade carregada de prata Ag é 2 % em peso a 5 % em peso.

[00096] Por outro lado, quando se faz 0 veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14 zeólito, além do inter-mediário que contém nitrogênio, 0 sulfeto de hidrogênio H2S que é es-capado do catalisador de purificação de escapamento 13 é removido no catalisador para purificação de intermediário 14. Ademais, neste caso, a amónia NH3 que é escapada do catalisador de purificação de escapamento 13 é adsorvida no catalisador para purificação de intermediário 14. Esta amónia NH3 adsorvida é usada para reduzir 0 NOX que flui para fora do catalisador de purificação de escapamento 13.

[00097] A figura 24 mostra a rotina de controle de purificação de NOx. esta rotina é executada pela interrupção a cada tempo predeterminado.

[00098] Referindo-se à figura 24, primeiro, na etapa 80, julga-se, a partir do sinal de saída do sensor de temperatura 23, se a temperatura TC do catalisador de purificação de escapamento 13 excede a temperatura de ativação TX. Quando TC>TX, ou seja, quando o catalisador de purificação de escapamento 13 é ativado, a rotina prossegue para a etapa 81 onde a eficiência de purificação de NOX Fi quando se usa o primeiro método de purificação de NOX e a eficiência de purificação de NOx F2 quando se usa 0 segundo método de purificação de NOX são calculados. As eficiências de purificação de NOX Fi e F2 expressam as quantidades de consumo de combustível ou de hidrocarbonetos por tempo em unidade exigidas para se obter uma taxa de purificação de NOx em unidade. Neste caso, a eficiência de purificação de NOX Fi é calculada a partir da quantidade de alimentação de hidrocarboneto W que é calculada a partir do mapa da figura 16, dos intervalos de injeção de hidrocarboneto, e da taxa de purificação de NOX mostrados na figura 5, enquanto a eficiência de purificação de NOX F2 é calculada a partir da quantidade de combustível adicional WR que é calculada a partir do mapa da figura 20, do intervalo entre os tempos quando a relação ar/combustível é enriquecida na figura 17, e da taxa de purificação de NOx mostrados na figura 9.

[00099] Em seguida, na etapa 82, julga-se se a eficiência de purificação de NOx Fi é maior do que a eficiência de purificação de NOx F2. Quando FI>F2, julga-se que 0 primeiro método de purificação de NOX deve ser usado. Neste momento, a rotina prossegue para a etapa 83. Na etapa 83, 0 controle de alimentação de hidrocarbonetos a partir da válvula de alimentação de hidrocarboneto 15 é desempenhado. Neste momento, a ação de purificação de NOX pelo primeiro método de puri- ficação de NOx é desempenhada.

[000100] Em oposição a isso, quando se julga, na etapa 80, que TC<TX ou quando se julga, na etapa 82, que F1<F2, se julga que o segundo método de purificação de NOx deveria ser usado e a rotina prossegue para a etapa 84. Na etapa 84, a quantidade de NOx NOXA de NOx escapada por tempo em unidade é calculada a partir do mapa mostrado na figura 18. Em seguida, na etapa 85, a NOX é incrementada pela quantidade de NOx escapado NOXA para calcular a quantidade de NOx armazenada NOX. Em seguida, na etapa 86, se julga se a quantidade de NOx armazenada NOX excede o valor permissível MAX. Quando NOX>MAX, a rotina prossegue para a etapa 87 onde a quantidade de combustível adicional WR é calculada a partir do mapa mostrado na figura 20, então, a ação de injeção do combustível adicional é desempenhada. Em seguida, na etapa 88, NOX é eliminada.

[000101] Nota-se que a ação de radicalização de hidrocarbonetos mostrada na figura 3 não é desempenhada a não ser que o catalisador de purificação de escapamento 13 seja ativado. Portanto, o primeiro método de purificação de NOx não pode ser usado a não ser que o catalisador de purificação de escapamento 13 seja ativado. Em oposição a isso, o segundo método de purificação de NOx não é, necessariamente, alto em eficiência de purificação, mas pode ser usado mesmo quando a temperatura TC do catalisador de purificação de escapamento 13 for baixa. Portanto, na rotina mostrada na figura 24, quando se julga, na etapa 80, que TC<TX, a rotina prossegue para a etapa 84 onde a ação de purificação de NOx pelo segundo método de purificação de NOx é desempenhada.

[000102] Em seguida, uma modalidade que dá ao catalisador para purificação de intermediário 14 uma função de adsorção de NOx será explicada.

[000103] A figura 25 mostra a relação entre a quantidade adsorvida de NOx e a quantidade carregada de prata Ag (% em peso) no catalisador para purificação de intermediário 14 quando se usa alumina como o veículo catalisador 60 e se usa prata Ag como o metal 61. Quando se faz com que a alumina carregue prata Ag, deste modo, conforme mostrado na figura 25, se a quantidade carregada de prata Ag se tornar 10 % em peso ou mais, a quantidade adsorvida de NOX se tornará relativamente alta. Portanto, quando se usa alumina como o veículo catalisador 60 e se usa prata Ag como o metal 61, se fornecer ao catalisador para purificação de intermediário 14 uma ação de adsorção de NOx, a quantidade carregada da prata Ag é tornada 10 % em peso ou mais.

[000104] Por outro lado, se fizer com que a alumina carregue prata Ag, conforme mostrado na figura 23, quando a quantidade carregada de prata Ag for de 2 % em peso a 5 % em peso, a eficiência de purificação se torna a maior. Portanto, para garantir uma alta taxa de purificação para o intermediário e dar uma função de adsorção de NOX, na modalidade mostrada na figura 26, a alumina é usada como o veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14 e a prata Ag é usada como o metal 61, a região do catalisador para purificação de intermediário 14 é dividida em uma parte de lado a montante 14a e uma parte de lado a jusante 14b, a quantidade carregada de prata Ag na parte do lado a montante 14a é 2 % em peso a 5 % em peso de modo a garantir uma alta eficiência de purificação de NOX para o intermediário, a quantidade carregada de prata Ag na parte do lado a jusante 14b é 10 % em peso ou mais de modo a fornecer uma função de adsorção de NOX, e um catalisador de redução 62 é disposto a jusante do catalisador para purificação de intermediário 14.

[000105] Nesta modalidade, o intermediário redutor ou intermediário que contém nitrogênio é removido na parte do lado a montante 14a, enquanto o NOX que não poderia ser removido é adsorvido na parte do lado a jusante 14b. O NOX que é adsorvido na parte do lado a jusante 14b é removido no catalisador redutor 62 quando a relação ar/combustível do gás de escapamento que flui no catalisador de purificação de escapamento 13 é enriquecida.

[000106] Ou seja, na modalidade mostrada na figura 26, o veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14 é feito a partir de alumina, a prata Ag é conduzida no veículo catalisador 60, o intermediário que contém nitrogênio é removido na parte do lado a montante 14a do catalisador para purificação de intermediário 14, e a quantidade carregada de prata Ag na parte do lado a jusante 14b é maior do que a quantidade carregada de prata Ag na parte do lado a montante 14a para que a parte do lado a jusante 14b do catalisador para purificação de intermediário 14 tenha uma função de adsorção de NOx.

[000107] Em oposição a isso, na modalidade mostrada nas figuras 27A e 27B, pelo menos duas camadas de revestimento 64 e 65 que incluem um veículo catalisador 60 compreendidas de alumina e de prata Ag carregadas no veículo catalisador 60 são formadas no substrato 63 do catalisador para purificação de intermediário 14. Nas camadas de revestimento de topo 64, o intermediário que contém nitrogênio é removido, e a quantidade carregada de prata Ag nas camadas de revestimento de fundo 65 é maior do que a quantidade carregada da prata Ag nas camadas de revestimento de topo 64 para que a camadas de revestimento de fundo 65 seja dada como uma função de adsorção de NOX. Falando em termos gerais, na modalidade mostrada na figura 27A e na 27B, a quantidade carregada de prata Ag nas camadas de revestimento de topo 64 é 2 % em peso a 5 % em peso, enquanto a carregada de prata Ag nas camadas de revestimento de fundo 65 é 10 % em peso ou mais.

[000108] Nesta modalidade, conforme mostrado na figura 27A, o in-termediário redutor ou o intermediário que contém nitrogênio, por exemplo, a hidróxi lamina NH2OH, é removido pela reação com 0 NOX nas camadas de revestimento de topo 64, enquanto 0 NOX que não pôde ser removido é adsorvido nas camadas de revestimento de fundo 65. Quando 0 intermediário redutor excessivo ou 0 intermediário que contém nitrogênio é enviado para 0 catalisador para purificação de intermediário 14, 0 NOx que é adsorvido nas camadas de revestimento de fundo 65 é removido ao reagir com este intermediário conforme mostrado na figura 27B. Nota-se que, na modalidade mostrada na figura 27A e na 27B, não é necessário fornecer um catalisador de redução 62 tal como mostrado na figura 26 à jusante do catalisador para purificação de intermediário 14.

[000109] Na modalidade mostrada na figura 28, um catalisador de hidrólise 66 é disposto entre 0 catalisador de purificação de escapamento 13 e 0 catalisador para purificação de intermediário 14. O catalisador de hidrólise 66 é formado a partir de alumina ou um outro veículo catalisador com uma grande área de superfície relativa ao seu volume. O intermediário redutor de intermediário que contém nitrogênio que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13 é hidrolisado dentro do catalisador de hidrólise 66. Devido a isso, 0 NOx e a amónia NH3 são escapados do catalisador de hidrólise 66 conforme mostrado na figura 28. Este NOX é removido pela amónia NH3 no catalisador para purificação de intermediário 14. Ou seja, nesta modalidade, 0 intermediário que contém nitrogênio que é escapado do catalisador de purificação de escapamento 13 é removido no catalisador para purificação de intermediário 14 que utiliza a ação de hidrólise pelo catalisador de hidrólise 66.

[000110] Nesta modalidade também, a alumina é usada como 0 veículo catalisador 60 do catalisador para purificação de intermediário 14 e a prata Ag é usada como 0 metal 61. A quantidade carregada de prata Ag é 2 % em peso a 5 % em peso.

[000111] Nota-se que, como uma outra modalidade, na passagem de escapamento do motor a montante do catalisador de purificação de escapamento 13, um catalisador de oxidação para remover os hidro-carbonetos pode ser disposto. LISTAGEM DE SINAIS DE REFERÊNCIA 4... coletor de admissão 5... coletor de escapamento 7... turbocarregador de escapamento 12... cano de escapamento 13... catalisador de purificação de escapamento 14... catalisador para purificação de intermediário 15... válvula de alimentação de hidrocarboneto

Claims

1. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna no qual um catalisador de purificação de escapamento (13) para reagir NOx contido no gás de escapamento e hidrocarbonetos reformados é disposto dentro de uma passagem de escapamento do motor, um catalisador de metal precioso (51,52) é con-duzido em uma superfície de fluxo de gás de escapamento do ca-talisador de purificação de escapamento (13) e uma parte da superfície de fluxo de gás de escapamento básica (54) é formada ao redor do catalisador de metal precioso (51,52), o catalisador de purificação de escapamento (13) reduz o NOx que está contido no gás de escapamento se uma concentração de hi-drocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento (13) vibra em uma faixa predeterminada de amplitude e em uma faixa predeter-minada de período e tem uma propriedade de ser aumentado em quantida-de de armazenamento de NOx que está contido no gás de escapamento se o período de vibração da concentração de hidrocarboneto for mais longo do que a faixa predeterminada, no momento de operação do motor, para reduzir o NOx que está contido no gás de escapamento no catalisador de purifica-ção de escapamento (13), caracterizado pelo fato de que a concentração de hidrocarbonetos que flui no catalisador de purificação de escapamento (13) vibra na dita faixa predeterminada de amplitude e na dita faixa predetermi-nada de período, neste momento, um intermediário que contém nitrogênio produzido em um processo de redução de NOx é escapado do catalisador de purificação de escapamento (13), e um catalisador para purificação de in-termediário (14) para a remoção do intermediário que contém nitrogênio es-capado é fornecido à jusante do catalisador de purificação de escapamento (13) dentro da passagem de escapamento do motor, em que dentro do ca- ta-lisador de purificação de escapamento (13) NOx contido no gás de escapa-mento e hidrocarbonetos reformados reagem de modo a formar um interme-diário de redução que contém nitrogênio e hidrocarbonetos, NOx é reduzido pela ação de redução do intermediário de redução produzido, o dito inter-mediário que contém nitrogênio é derivado do intermediário de redução e o dito período de vibração da concentração de hidrocarboneto é o período de vibração exigido para produção continuada do intermediário de redução.

2. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que um veículo catalisador do dito catalisador para purificação de intermediário (14) carrega um metal com uma força oxidante menor do que um metal precioso.

3. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 2, caracte-rizado pelo fato de que o metal que é carregado no veículo catalisador do dito catalisador para purificação de intermediário (14) é pelo menos um metal de transição selecionado a partir de prata Ag, cobre Cu, ferro Fe, vanádio V, molibdênio Mo, cobalto Co, níquel Ni e manganês Mn.

4. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 2, caracte-rizado pelo fato de que o veículo catalisador do dito catalisador para purificação de intermediário (14) é compreendido de alumina.

5. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 2, caracte-rizado pelo fato de que o veículo catalisador do dito catalisador para pu-rificação de intermediário (14) é compreendido de zeólito, além do dito intermediário que contém nitrogênio, sulfeto de hidrogênio H2S que é escapado do catalisador de purificação de escapamento (13) é removido no catalisador para purificação de intermediário (14), e amónia NH3 que é escapada do catalisador de purificação de escapamento (13) é adsorvida no catalisador para purificação de intermediário (14).

6. Sistema de purificação de NOx de escapamento de urn motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que o dito intermediário que contém nitrogênio é principalmente compreendido de hidroxilamina NH2OH.

7. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que o dito catalisador para purificação de intermediário (14) recebe uma função de adsorção de NOx.

8. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 7, caracte-rizado pelo fato de que o veículo catalisador do dito catalisador para purificação de intermediário (14) é compreendido de alumina, a prata Ag é carregada no veículo catalisador, o dito intermediário que contém nitrogênio é removido em uma parte do lado a montante do dito catalisador para purificação de intermediário (14) e uma quantidade carregada de prata Ag em uma parte do lado a jusante do dito catalisador para purificação de intermediário (14) é maior do que a quantidade carregada de prata Ag na parte do lado a montante para que a parte do lado a jusante receba uma função de adsorção de NOx.

9. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 7, caracte-rizado pelo fato de que pelo menos duas camadas de revestimento que incluem um veículo catalisador compreendido de alumina e de prata Ag carregadas no dito veículo catalisador Ag são formadas em um substrato do dito catalisador para purificação de intermediário (14), o dito intermediário que contém nitrogênio é removido nas ditas camadas de revestimento de topo, e uma quantidade carregada de prata Ag nas camadas de revestimento de fundo é maior do que uma quantidade carregada de prata Ag nas camadas de revestimento de topo para que as camadas de revestimento de fundo tenham uma ação de adsorção de NOx.

10. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que um catalisador de hidrólise (66) é disposto entre o catalisador de purificação de escapamento (13) e o catalisador para purificação de intermediário (14) e em que o dito intermediário que contém nitrogênio é removido no dito catalisador para purificação de intermediário (14) utilizando-se uma ação de hidrólise pelo dito catalisador de hidrólise (66).

11. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que o dito período de vibração da concentração de hidrocarboneto é de 0,3 segundo a 5 segundos.

12. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 11, carac-terizado pelo fato de que a faixa predeterminada da amplitude da dita concentração de hidrocarboneto é 200 ppm a 10.000 ppm.

13. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que o dito catalisador de metal precioso (51,52) é compreendido de platina Pt e pelo menos um de ródio Rh e paládio Pd.

14. Sistema de purificação de NOx de escapamento de um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que uma camada básica (53) que contém um metal alcalino, um metal alcalino terroso, um terroso raro, ou um metal que pode doar elétrons para o NOx é formado na superfície de fluxo de gás de escapamento do catalisador de purificação de escapamento (13) e em que a superfície da dita camada básica (53) forma a dita parte da superfície de fluxo de gás de escapamento básica (54)