CN103620171A

CN103620171A - 内燃机的排气净化装置

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Publication number: CN103620171A
Application number: CN201280029984.5A
Authority: CN
Inventors: 植西彻; 吉田耕平; 井上三树男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: US9486740B2; CN103620171B; EP2728134A4; JP5704257B2; WO2013190687A1; US20150147238A1; EP2728134B1; EP2728134A1; JPWO2013190687A1

Abstract

在内燃机中，内燃机排气通路内配置有排气净化催化剂（13）和烃供给阀（15），并且具备使排气净化催化剂（13）下游的废气进行再循环的低压废气再循环装置（LPL）。当从烃供给阀（15）喷射烃时，使排气净化催化剂（13）中生成的二氧化碳再循环，暂时降低流入排气净化催化剂（13）的流入废气的空燃比。与该空燃比的暂时降低同步地从烃供给阀（15）喷射烃。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

公知一种内燃机，具备用于使向内燃机排气通路内排出的废气在进气通路内进行再循环的废气再循环装置，在内燃机排气通路内配置排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，在排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂并且在贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，内燃机运转时以预先设定的周期从烃供给阀喷射烃，由此对废气中含有的NOx进行净化（例如参照专利文献1）。即使在该内燃机中排气净化催化剂的温度变成高温也能够得到高NOx净化率。

专利文献1:WO2011/114499A

然而在该内燃机中，存在对NOx进行净化所使用的烃量依然过多这样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在降低对NOx进行净化所用的烃的消耗量的同时得到高NOx净化率的内燃机的排气净化装置。

根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，在排气净化催化剂的废气流通表面上担载贵金属催化剂并且在贵金属催化剂周围形成碱性的废气流通表面部分，排气净化催化剂具有当使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时使废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使烃浓度的振动周期长于预先设定的范围时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时从烃供给阀以预先设定的周期喷射烃，由此对废气中所含的NOx进行净化，在该内燃机的排气净化装置中，具备使排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内的废气在进气通路内进行再循环的低压废气再循环装置，当进行基于低压废气再循环装置的废气再循环作用时如果从烃供给阀喷射烃，则使在排气净化催化剂中生成的二氧化碳进行再循环，并且在烃喷射后经过了二氧化碳的再循环所需要的时间时引起流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的暂时降低，当以预先设定的周期从烃供给阀喷射烃时，与流入废气的空燃比的暂时降低同步地从烃供给阀喷射烃。

能够在降低用于对NOx进行净化的烃的消耗量的同时得到高NOx净化率。

附图说明

图1是压缩点火式内燃机的整体图。

图2是图解表示催化剂载体的表面部分的图。

图3是用于说明排气净化催化剂中的氧化反应的图。

图4是表示流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的图。

图5是表示NOx净化率的图。

图6A以及图6B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。

图7A以及图7B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。

图8是表示流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的图。

图9是表示NOx净化率的图。

图10是表示流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的时序图。

图11是表示流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化的时序图。

图12是表示排气净化催化剂的氧化能力与要求最小空燃比X之间的关系的图。

图13是表示能够得到同ーNOx净化率的废气中的氧浓度与烃浓度的振幅△H之间的关系的图。

图14是表示烃浓度的振幅△H与NOx净化率之间的关系的图。

图15是表示烃浓度的振动周期△T与NOx净化率之间的关系的图。

图16A以及图16B是表示烃的喷射时间等的图。

图17是表示流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比的变化等的图。

图18是表示燃烧室内的CO₂浓度等的图。

图19A以及图19B是表示烃的喷射时间等的图。

图20是表示烃的喷射周期的图。

图21是表示NOx释放控制的图。

图22是表示排出NOx量NOXA的映射的图。

图23是表示燃料喷射正时的图。

图24是表示烃供给量WR的映射的图。

图25是表示各运转区域I、II、III的图。

图26是表示第1NOx净化方法和第2NOx净化方法的图。

图27是用于进行NOx净化控制的流程图。

图28是用于进行NOx净化控制的流程图。

图29是表示运转区域IV的图。

图30是用于进行NOx净化控制的流程图。

图31是用于进行SOx释放控制的流程图。

具体实施方式

图1表示压缩点火式内燃机的整体图。

参照图1，1表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4借助进气管6b与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，压缩机7a的入口借助进气管6a以及进气量检测器8与空气净化器9连结。在进气管6b内配置有由致动器10a驱动的节气门10，在进气管6b周围配置有用于对在进气管6b内流动的进气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置11内，进气被内燃机冷却水冷却。

另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口连结，排气涡轮7b的出口借助排气管12a与排气净化催化剂13的入口连结。在排气净化催化剂13的下游配置颗粒过滤器14，颗粒过滤器14的出口与排气管12b连结。在排气净化催化剂13上游的排气管12a内配置有用于供给由作为压缩点火式内燃机的燃料而使用的轻油等燃料构成的烃的烃供给阀15。在图1所示的实施例中，作为从烃供给阀15供给的烃利用了轻油。其中，本发明也能够适用于基于稀空燃比进行燃烧的火花点火式内燃机。在该情况下，从烃供给阀15供给由作为火花点火式内燃机的燃料而利用的汽油等燃料构成的烃。

另一方面，排气歧管5和进气歧管4借助废气再循环(以下，称为“EGR”)通路16而相互连结。在EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17，并且在EGR通路16周围配置有用于对在EGR通路16内流动的废气进行冷却的冷却装置16a。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置16a内，废气被内燃机冷却水冷却。另外，各燃料喷射阀3借助燃料供给管18与共轨19连结，该共轨19借助电子控制式的排出量可变的燃料泵20与燃料箱21连结。燃料箱21内贮藏的燃料被燃料泵20供给到共轨19内，供给到共轨19内的燃料借助各燃料供给管18供给到燃料喷射阀3。

另一方面，在颗粒过滤器14下游的排气管12b内配置有被致动器22a驱动的排气控制阀22，该排气控制阀22与颗粒过滤器14之间的排气管14内部借助EGR通路23与进气管6a连结。在该EGR通路23内配置有电子控制式EGR控制阀24，并且在EGR通路23周围配置有用于对在EGR通路23内流动的废气进行冷却的冷却装置23a。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置23a内，废气被内燃机冷却水冷却。

电子控制单元30由数字计算机构成，具备由双向性总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机读取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。在排气净化催化剂13的下游安装有用于对排气净化催化剂13的温度进行检测的温度传感器25，在颗粒过滤器14的下游安装有用于对颗粒过滤器14的温度进行检测的温度传感器26。这些温度传感器25、26以及进气量检测器8的输出信号分别借助对应的AD转换器37输入到输入端口35。另外，加速踏板40与产生与加速踏板40的踏入量L成比例的输出电压的负荷传感器41连接，负荷传感器41的输出电压借助对应的AD转换器37输入到输入端口35。并且输入端口35与当曲轴例如每旋转15°就产生输出脉冲的曲轴角传感器42连接。另一方面，输出端口36借助对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节气门驱动用致动器10a、烃供给阀15、EGR控制阀17和24、燃料泵20以及排气控制阀驱动用致动器22a连接。

如上所述，在图1所示的实施例中，设有由EGR通路16以及EGR控制阀17构成的废气再循环装置HPL和由EGR通路23以及EGR控制阀24构成的废气再循环装置LPL这二个废气再循环装置。在该情况下，从图1可知，在废气再循环装置HPL中排气歧管5内的废气被再循环，在废气再循环装置LPL中排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14下游的排气管12b内的废气被再循环。然而在该情况下，排气歧管5内的废气的压力与排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14下游的排气管12b内的废气的压力相比相当高。因此，以下将废气再循环装置HPL称为使排气涡轮7b上游的内燃机排气通路内的相对高压的废气在压缩机7a下游的进气通路内进行再循环的高压废气再循环装置，并且以下将废气再循环装置LPL称为使排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14下游的内燃机排气通路内的相对低压的废气在压缩机7a上游的进气通路内进行再循环的低压废气再循环装置。

图2图解表示在排气净化催化剂13的基体上担载的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂13中，如图2所示例如在由氧化铝构成的催化剂载体50上担载贵金属催化剂51、52，并且在该催化剂载体50上形成包含选自如钾K、钠Na、铯Cs那样的碱金属、如钡Ba、钙Ca那样的碱土类金属、如镧系元素那样的稀土类以及如银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir那样的能够对NOx提供电子的金属中至少一种的碱性层53。废气沿着催化剂载体50上流动，因此可以说贵金属催化剂51、52被担载在排气净化催化剂13的废气流通表面上。另外，碱性层53的表面呈碱性，因此碱性层53的表面被称为碱性的废气流通表面部分54。

另一方面，在图2中贵金属催化剂51由铂Pt构成，贵金属催化剂52由铑Rh构成。其中该情况下，任意的贵金属催化剂51、52均能够由铂Pt构成。另外，排气净化催化剂13的催化剂载体50上除了担载铂Pt以及铑Rh以外还能够担载钯Pd，或者还能够取代铑Rh而担载铂Pd。即，在催化剂载体50上担载的贵金属催化剂51、52由铑Rh以及钯Pd中的至少一种和铂Pt构成。

当从烃供给阀15向废气中喷射烃时，该烃在排气净化催化剂13中被重整。在本发明中利用此时被重整的烃在排气净化催化剂13中对NOx进行净化。图3图解表示此时在排气净化催化剂13中进行的重整作用。如图3所示，从烃供给阀15喷射出的烃HC由于催化剂51而成为碳元素数少的自由基状的烃HC。

图4表示来自烃供给阀15的烃的供给时刻和流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比(A/F)in的变化。其中，该空燃比(A/F)in的变化依赖于流入排气净化催化剂13的废气中的烃的浓度变化，因此也可以说图4所示的空燃比(A/F)in的变化表示了烃的浓度变化。其中，当烃浓度变高时空燃比(A/F)in变小，因此在图4中空燃比(A/F)in越是处于浓空燃比侧，烃浓度越高。

图5针对排气净化催化剂13的各催化剂温度TC表示在通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化而如图4所示那样使流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比(A/F)in变化时排气净化催化剂13的NOx净化率。本发明的发明人他们经过长时间地进行与NOx净化相关的研究，在该研究的过程中，判明了当使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时，如图5所示那样即使处于400℃以上的高温区域也能够得到极高的NOx净化率。

并且判明了此时包含氮以及烃的大量还原性中间体被持续保持或者吸附在碱性层53的表面上，即被持续保持或者吸附在排气净化催化剂13的碱性废气流通表面部分54上，该还原性中间体在得到高NOx净化率方面发挥着主要的作用。下面一边参照图6A以及图6B一边对其进行说明。其中，这些图6A以及图6B图解表示排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分，在这些图6A以及图6B中表示推测为当流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时产生的反应。

图6A表示流入排气净化催化剂13的烃的浓度低时，图6B表示从烃供给阀15供给烃并且流入排气净化催化剂13的烃的浓度变高时。

此外，从图4可知流入排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬间之外被维持在稀空燃比，因此流入排气净化催化剂13的废气通常处于氧过剩的状态。此时废气中所含的NO的一部分附着在排气净化催化剂13上，废气中所含的NO的一部分如图6A所示那样在铂51上被氧化成为NO₂，接着该NO₂进一步地被氧化而成为NO₃。另外，NO₂的一部分成为NO₂ ^-。因此，在铂Pt51上生成NO₂ ^-和NO₃。附着在排气净化催化剂13上的NO以及在铂Pt51上生成的NO₂ ^-和NO₃活性强，因此以下将这些NO、NO₂ ^-和NO₃称为活性NOx*。

另一方面，当从烃供给阀15供给烃时，该烃遍布排气净化催化剂13的整体依次附着。这些附着的烃的大部分依次与氧发生反应而被燃烧掉，附着的烃的一部分依次如图3所示那样在排气净化催化剂13内被重整，成为自由基。因此，如图6B所示那样活性NOx*周围的烃浓度变高。然而在生成活性NOx*后，如果活性NOx*周围的氧浓度为高的状态持续一定时间以上，则活性NOx*被氧化，以硝酸离子NO₃ ^-的形式被吸收到碱性层53内。然而在该一定时间经过之前如果活性NOx*周围的烃浓度变高，则如图6B所示那样活性NOx*在铂51上与自由基状的烃HC发生反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体被附着或者吸附在碱性层53的表面上。

其中，认为此时最初生成的还原性中间体是硝基化合物R-NO₂。如果该硝基化合物R-NO₂被生成则会成为丁腈化合物R-CN，但是该丁腈化合物R-CN在该状态下仅仅瞬时存在，立刻就会成为异氰酸酯化合物R-NCO。该异氰酸酯化合物R-NCO当发生水解时会成为氨化合物R-NH₂。但是认为该情况下，被水解掉的是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此认为如图6B所示那样在碱性层53的表面上保持或者吸附的还原性中间体的大部分是异氰酸酯化合物R-NCO以及氨化合物R-NH₂。

另一方面，如图6B所示那样生成的还原性中间体的周围附着烃HC时，还原性中间体受到烃HC的阻止而不再继续发生反应。该情况下，流入排气净化催化剂13的烃的浓度降低，接着在还原性中间体的周围附着的烃被氧化而消亡，由此如果还原性中间体周围的氧浓度高，则还原性中间体与废气中的NOx或活性NOx*发生反应，或者与周围的氧发生反应，或者自己分解。由此还原性中间体R-NCO、R-NH₂如图6A所示那样被转换成N₂、CO₂、H₂O，从而NOx被净化。

这样在排气净化催化剂13中，通过提高流入排气净化催化剂13的烃的浓度来生成还原性中间体，在使流入排气净化催化剂13的烃的浓度降低之后，氧浓度变高时还原性中间体与废气中的NOx或者活性NOx*或者氧发生反应，或者自己分解，由此NOx被净化。即，在利用排气净化催化剂13净化NOx时，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度周期性地变化。

当然，该情况下，为了生成还原性中间体需要使烃的浓度提高到充分高的浓度，为了使生成的还原性中间体与废气中的NOx或者活性NOx*或者氧发生反应、或者自己分解，需要使烃的浓度降低到充分低的浓度。即，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅振动。其中，该情况下，在生成的还原性中间体R-NCO、R-NH₂与废气中的NOx或者活性NOx*或者氧发生反应之前，或者在自己分解之前必须使这些还原性中间体保持在碱性层53上，即保持在碱性废气流通表面部分54上，因此设置碱性的废气流通表面部分54。

另一方面，如果延长烃的供给周期则在供给烃后，到下次供给烃为止的期间氧浓度变高的周期变长，因此活性NOx*并不生成还原性中间体而是以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。为了避免该情况需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的周期振动。

因此在本发明的实施例中，为了使废气中所含的NOx和重整后的烃发生反应来生成包含氮以及烃的还原性中间体R-NCO或者R-NH₂，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载贵金属催化剂51、52，为了将生成的还原性中间体R-NCO或者R-NH₂保持在排气净化催化剂13内而在贵金属催化剂51、52周围形成碱性的废气流通表面部分54，在碱性的废气流通表面部分54上保持的还原性中间体R-NCO或者R-NH₂被转换成N₂、CO₂、H₂O，烃浓度的振动周期是为了持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH₂而需要的振动周期。因此，在图4所示的例子中喷射间隔是3秒。

如果使烃浓度的振动周期、即烃HC的供给周期长于上述预先设定的范围内的周期，则还原性中间体R-NCO或者R-NH₂从碱性层53的表面上消亡，此时在铂Pt53上生成的活性NOx*如图7A所示以硝酸离子NO₃ ^-的形式在碱性层53内扩散，成为硝酸盐。即，此时废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。

另一方面，图7B表示NOx如此地以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，流入排气净化催化剂13内的废气的空燃比成为理论空燃比或者浓空燃比的情况。该情况下，由于废气中的氧浓度降低，因此反应朝向反方向(NO₃-→NO₂)进行，从而在碱性层53内被吸收的硝酸盐依次成为硝酸离子NO₃ ^-而如图7B所示那样以NO₂的形式从碱性层53释放。接着释放出的NO₂被废气中所含的烃HC以及CO还原。

图8表示在碱性层53的NOx吸收能力即将饱和之前使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时变成浓空燃比的情况。其中，在图8所示的例子中，该浓空燃比控制的时间间隔为1分钟以上。该情况下废气的空燃比(A/F)in为稀空燃比时被吸收到碱性层53内的NOx在废气的空燃比(A/F)in暂时为浓空燃比时从碱性层53一起释放出而被还原。因此该情况下碱性层53发挥用于暂时吸收NOx的吸收剂的作用。

其中，此时碱性层53也会暂时吸附NOx，因此在作为包含吸收以及吸附这双方的用语利用吸留这样的用语时，此时碱性层53发挥暂时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。即，该情况下，如果将供给到内燃机进气通路、燃烧室2以及排气净化催化剂13上游的排气通路内的空气以及燃料(烃)的比称为废气的空燃比，则排气净化催化剂13作为废气的空燃比为稀空燃比时吸留NOx，而如果废气中的氧浓度降低则释放出所吸留的NOx的NOx吸留催化剂发挥功能。

图9表示使排气净化催化剂13如此地作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化率。其中，图9的横轴表示排气净化催化剂13的催化剂温度TC。在使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况下，如图9所示那样在催化剂温度TC为300℃到400℃时能够得到极高的NOx净化率，但是如果催化剂温度TC为400℃以上的高温时NOx净化率降低。

如此地，当催化剂温度TC为400℃以上时NOx净化率降低是由于如果催化剂温度TC为400℃以上则硝酸盐发生热分解以NO₂的形式从排气净化催化剂13释放出。即，只要以硝酸盐的形式吸留NOx，催化剂温度TC高时得到高NOx净化率就会存在困难。然而在从图4到图6A、6B所示的新的NOx净化方法中，从图6A、6B可知不会生成硝酸盐或者即使生成了也是极其微量的，由此如图5所示那样，即使催化剂温度TC高时也会得到高NOx净化率。

在本发明的实施例中，为了能够利用该新NOx净化方法来净化NOx，将用于供给烃的烃供给阀15配置在内燃机排气通路内，在烃供给阀15下游的内燃机排气通路内配置使废气中所含的NOx与重整后的烃发生反应所用的排气净化催化剂13，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载贵金属催化剂51、52并且在贵金属催化剂51、52周围形成碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有当使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时，则对废气中所含的NOx进行还原的性质，并且具有如果使烃浓度的振动周期长于该预先设定的范围时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时以预先设定的周期从烃供给阀15喷射烃，由此在排气净化催化剂13对废气中所含的NOx进行还原。

即，可以说从图4到图6A、6B所示的NOx净化方法是在利用形成了担载贵金属催化剂并且能够吸收NOx的碱性层的排气净化催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐地对NOx进行净化的新NOx净化方法。实际上，在利用了该新NOx净化方法的情况下，与使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况相比，从碱性层53检测到的硝酸盐极其微量。其中，以下将该新NOx净化方法称为第1NOx净化方法。

下面一边参照图10至图15一边稍微详细说明该第1NOx净化方法。

图10放大表示图4所示的空燃比(A/F)in的变化。其中，如前所述流入该排气净化催化剂13的流入废气的空燃比(A/F)in的变化同时表示流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化。其中，在图10中，△H表示流入排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，△T表示流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。

并且，在图10中，(A/F)b表示对用于产生内燃机输出的燃烧气体的空燃比进行表示的基础空燃比。换言之，该基础空燃比(A/F)b表示停止烃供给时流入排气净化催化剂13的废气的空燃比。另一方面，在图10中X表示生成的活性NOx*并不是以硝酸盐的形式被吸留到碱性层53内而是用于生成还原性中间体的空燃比(A/F)in的上限，为了使活性NOx*和重整后的烃发生反应来生成还原性中间体，需要使空燃比(A/F)in低于该空燃比的上限X。

如果换种说法，则图10的X表示使活性NOx*和重整后的烃发生反应来生成还原性中间体所需要的烃的浓度下限，为了生成还原性中间体需要使烃的浓度高于该下限X。该情况下，是否生成还原性中间体由活性NOx*周围的氧浓度和烃浓度的比率即空燃比(A/F)in决定，以下将生成还原性中间体所需要的上述空燃比上限X称为要求最小空燃比。

在图10所示的例子中，要求最小空燃比X成为浓空燃比，因此该情况下为了生成还原性中间体而将空燃比(A/F)in瞬时地设为要求最小空燃比X以下，即设为浓空燃比。与此相对，在图11所示的例子中要求最小空燃比X成为稀空燃比。该情况下，通过一边将空燃比(A/F)in维持在稀空燃比一边使空燃比(A/F)in周期性地降低来生成还原性中间体。

该情况下，要求最小空燃比X是成为浓空燃比还是成为稀空燃比由排气净化催化剂13的氧化能力决定。该情况下，对于排气净化催化剂13而言，例如如果贵金属51的担载量增大则氧化能力增强，如果使酸性增强则氧化能力增强。因此排气净化催化剂13的氧化能力根据贵金属51的担载量、酸性的强度而变化。

另外，在利用氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示如果一边使空燃比(A/F)in维持在稀空燃比一边使空燃比(A/F)in周期性地降低，则空燃比(A/F)in被降低时烃会被完全氧化，其结果无法生成还原性中间体。与此相对，在利用氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示如果使空燃比(A/F)in周期性地变成浓空燃比，则空燃比(A/F)in成为浓空燃比时一部分烃不会完全被氧化而是部分被氧化，即烃被重整，由此生成还原性中间体。因此在使用氧化能力强的排气净化催化剂13的情况下需要要求最小空燃比X为浓空燃比。

另一方面，在使用氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示如果一边使空燃比(A/F)in维持在稀空燃比一边使空燃比(A/F)in周期性地降低，则一部分烃不会被完全氧化而是部分被氧化，即烃被重整，由此生成还原性中间体。对此相对，在使用氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示那样如果使空燃比(A/F)in周期性地变成浓空燃比，则大量的烃不会被氧化而只是从排气净化催化剂13排出，由此被白白消耗的烃量增大。因此在使用氧化能力弱的排气净化催化剂13的情况下需要要求最小空燃比X为稀空燃比。

即，可知需要如图12所示那样排气净化催化剂13的氧化能力越强则使要求最小空燃比X越降低。如此地，要求最小空燃比X根据排气净化催化剂13的氧化能力变成稀空燃比或者变成浓空燃比，但是以下以要求最小空燃比X是浓空燃比的情况为例，说明流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅或流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。

另外，如果基础空燃比(A/F)b变大即如果烃被供给前的废气中的氧浓度变高，则将空燃比(A/F)in设为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大，与此相伴无助于还原性中间体生成的过剩的烃量也增大。该情况下，为了对NOx良好地进行净化，如前所述需要使该过剩的烃氧化，因此为了使NOx良好地净化，过剩的烃量越多则需要越大量的氧。

该情况下，如果提高废气中的氧浓度则能够增大氧量。因此为了使NOx良好地净化，在烃被供给前的废气中的氧浓度高时需要提高烃供给后的废气中的氧浓度。即，烃被供给前的废气中的氧浓度越高则越需要增大烃浓度的振幅。

图13表示能够得到同一NOx净化率时的烃被供给前的废气中的氧浓度和烃浓度的振幅△H之间的关系。从图13可知，为了得到同一NOx净化率，烃被供给前的废气中的氧浓度越高则越需要增大烃浓度的振幅△H。即，为了得到同一NOx净化率，基础空燃比(A/F)b越高则越需要增大烃浓度的振幅△T。换而言之，为了对NOx良好地进行净化，基础空燃比(A/F)b越低则越能够减少烃浓度的振幅△T。

然而，基础空燃比(A/F)b最低的时候是加速运转时，此时如果烃浓度的振幅△H是200ppm左右，则能够良好地净化NOx。基础空燃比(A/F)b通常大于加速运转时，因此如图14所示那样如果烃浓度的振幅△H在200ppm以上就能够得到良好的NOx净化率。

另一方面，可知当基础空燃比(A/F)b最高时如果将烃浓度的振幅△H设为10000ppm左右，则能够得到良好的NOx净化率。因此在本发明中，烃浓度的振幅的预先设定的范围从200ppm到10000ppm。

另外，如果烃浓度的振动周期△T变长，则烃被供给后到下次烃被供给的期间，活性NOx*周围的氧浓度变高的期间变长。在该情况下，在图1所示的实施例中，如果烃浓度的振动周期△T长于5秒左右，则活性NOx*开始以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内，因此如图15所示那样如果烃浓度的振动周期△T长于5秒左右，则NOx净化率降低。因此在图1所示的实施例中，需要烃浓度的振动周期△T为5秒以下。

另一方面，在本发明的实施例中，如果烃浓度的振动周期△T大致为0.3秒以下，则供给的烃开始在排气净化催化剂13的废气流通表面上堆积，因此如图15所示如果烃浓度的振动周期△T大致为0.3秒以下，则NOx净化率降低。因此在本发明的实施例中，烃浓度的振动周期为0.3秒到5秒之间。

另外，在本发明的实施例中进行控制，使得通过使来自烃供给阀15的烃喷射量以及喷射正时变化，烃浓度的振幅△H以及振动周期△T成为与内燃机的运转状态对应的最佳值。该情况下，在本发明的实施例中，一边进行基于低压废气再循环装置LPL的废气再循环作用一边进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时的标准运转状态下的最佳烃喷射量WT作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数以图16A所示那样的映射形式预先存储在ROM32内，另外，该标准运转状态下的最佳烃喷射周期△T也作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数以图16B所示的映射形式预先存储在ROM32内。同样地，一边进行基于高压废气再循环装置HPL的废气再循环作用一边进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时的最佳烃喷射量WT以及喷射周期△T也作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数分别被预先存储在ROM32内。

然而，如果从烃供给阀15喷射烃则一部分烃被部分氧化，但是大部分的烃完全被氧化，因此如果从烃供给阀15喷射烃，则在排气净化催化剂13中生成大量的二氧化碳CO₂。此时，假设进行了基于低压废气再循环装置LPL的废气再循环作用，则在排气净化催化剂13中生成的大量的二氧化碳CO₂借助低压废气再循环装置LPL的EGR通路23以及进气通路6a、6b在燃烧室2内再循环。这样，如果大量的二氧化碳CO₂在燃烧室2内被再循环，则被供给到燃烧室2内的空气量暂时减少，燃烧室2内的燃烧气体的空燃比暂时降低。其结果，从燃烧室2排出的废气的空燃比即流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时降低。

这样，当进行基于低压废气再循环装置LPL的废气的再循环作用时如果从烃供给阀15喷射烃，则流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时降低。这样，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时降低时，如果与废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃，则即使以少量的烃也能够将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为要求最小空燃比以下。即，如果与流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃，则能够降低基于第1NOx净化方法净化NOx所需的烃供给量。

因此在本发明中，如图17所示那样，流入排气净化催化剂13的废气中的被再循环的二氧化碳CO₂的浓度暂时增大时，即流入排气净化催化剂13的废气的基础空燃比暂时降低时，从烃供给阀15喷射烃使流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比(A/F)in变成浓空燃比。即，在本发明中，当进行基于低压废气再循环装置LPL的废气再循环作用时，如果从烃供给阀15喷射烃，则在排气净化催化剂13中生成的二氧化碳被再循环，并且在烃喷射后经过了二氧化碳的再循环所需要的时间时，由于二氧化碳的再循环作用会引起流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低，为了进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用而以预先设定的周期从烃供给阀15喷射烃时，与流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃。

图18表示进行基于低压废气再循环装置LPL的废气的再循环作用时从烃供给阀15喷射烃时的燃烧室2内的CO₂浓度、燃烧室2内的空燃比以及流入排气净化催化剂13的废气中的NOx浓度与烃喷射量之间的关系。如图18所示那样，烃喷射量越增大，燃烧室2内的CO₂浓度越高，烃喷射量越增大，燃烧室2内的空燃比越低，烃喷射量越增大，流入排气净化催化剂13的废气中的NOx浓度越低。

其中，在进行基于低压废气再循环装置LPL的废气的再循环作用时，若通过烃的喷射而生成的二氧化碳CO₂被再循环而到达排气净化催化剂13的入口，则该二氧化碳CO₂被再次再循环。该情况下，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比的降低量在生成的二氧化碳CO₂最初被再循环而到达排气净化催化剂13的入口时为最大，到达排气净化催化剂13的入口的二氧化碳CO₂在第二次被再循环而到达排气净化催化剂13的入口时废气的空燃比的降低量大幅减少，二氧化碳CO₂第三次被再循环而到达排气净化催化剂13的入口时废气的空燃比的降低量进一步减少。

该情况下，能够在流入排气净化催化剂13的废气的空燃比的降低量最大时最大程度地降低烃的消耗量。因此，在本发明的实施例中，在烃喷射后由于烃喷射而最初引起流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低时，与最初的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的下一次烃的喷射作用。此时的、即在烃喷射后最初引起流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低时与最初的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的下一次烃的喷射作用时的最佳烃喷射量WTX作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数以图19A所示那样的映射形式预先存储在ROM32内。

然而，如前所述，图16A表示标准运转状态下的最佳烃喷射量WT，即没有刻意地与由于烃的喷射而流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步而从烃供给阀15喷射烃时的最佳烃喷射量WT。该情况下，当然如图19A所示的来自烃供给阀15的烃喷射量WTX少于如图16A所示的来自烃供给阀15的烃喷射量WT。这样与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃的情况下，与在同一内燃机运转状态下未产生流入废气的空燃比暂时降低时喷射烃的情况相比，从烃供给阀15喷射少量的烃。

另一方面，在烃喷射后到由于烃的喷射而最初引起流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低为止的时间，即来自烃供给阀15的烃的喷射周期能够根据废气再循环所需要的时间来算出。即，废气再循环所需要的时间是包含从排气净化催化剂13流出的二氧化碳CO₂的EGR气体在低压废气再循环装置LPL的EGR通路23内流动的时间TA和包含了该EGR气体的进气通过进气通路6a、6b以及燃烧室2流入排气净化催化剂13为止的时间TB之和。该情况下，时间TA能够通过用从排气净化催化剂13流出的废气即EGR气体到达进气通路6a为止的EGR气体流通路的容积除以EGR量来算出，另一方面时间TB能够通过用包含EGR气体的进气到达排气净化催化剂13为止的气体流通路的容积除以(进气量+EGR量)而算出。

然而，通常在内燃机中，EGR率GR(=EGR气体量/(进气量+EGR气体量))根据内燃机的运转状态而预先决定，在本发明的一个实施例中该EGR率GR作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数以图19B所示的映射形式预先存储在ROM32内。因此，在本实施例中，如果内燃机的运转状态确定，则EGR率GR也确定。另一方面，在本实施例中进气量总是被计测，另外，上述EGR气体流通路的容积以及气体流通路的容积被预先求出。因此，在本实施例中，废气再循环所需要的时间(TA+TB)即来自烃供给阀15的烃的喷射周期能够根据EGR率和进气量算出。因此在本实施例中，废气再循环所需要的时间(TA+TB)即来自烃供给阀15的烃的喷射周期根据EGR率和进气量算出。

另一方面，如果是稳态运转时，如果内燃机的运转状态确定，则与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃时的烃的喷射周期△TX也与其对应地确定。即，烃的喷射周期△TX如图20A所示那样，内燃机转速N越高则越短，烃的喷射周期△TX如图20B所示那样，来自燃料喷射阀3的喷射量Q越增大则越短。该烃的喷射周期△TX如图20C所示那样，作为来自燃料喷射阀3的喷射量Q以及内燃机转速N的函数而分别被预先存储在ROM32内。

因此，在本发明的其他实施例中，烃的喷射周期△TX根据图20C所示的映射算出。此时，内燃机转速N越高则烃的喷射周期△TX越短，来自燃料喷射阀3的喷射量Q越增大则烃的喷射周期△TX越短。即，此时，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃时的烃的喷射周期根据内燃机的运转状态而控制成，向燃烧室2内喷射的燃料喷射量越增大则越短并且内燃机转速越高则越短。

下面一边参照图21到图24一边具体地说明使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法。以下将这样在使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法称为第2NOx净化方法。

在该第2NOx净化方法中，如图21所示那样被吸留到碱性层53的吸留NOx量∑NOX超过预先设定的允许量MAX时流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时形成浓空燃比。如果废气的空燃比(A/F)in成为浓空燃比，则废气的空燃比(A/F)in成为稀空燃比时吸留到碱性层53内的NOx从碱性层53一起释放出而被还原。由此NOx被净化。

吸留NOx量∑NOX例如根据从内燃机排出的NOx量算出。在本发明的实施例中从内燃机每单位时间排出的排出NOx量NOXA作为喷射量Q以及内燃机转速N的函数以图22所示那样的映射形式预先存储在ROM32内，根据该排出NOx量NOXA算出吸留NOx量∑NOX。在该情况下，如前所述废气的空燃比(A/F)in变成浓空燃比的周期通常是1分钟以上。

在该第2NOx净化方法中，如图23所示那样在燃烧室2内从燃料喷射阀3除了喷射燃烧用燃料Q，还喷射追加的燃料WR，由此使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in成为浓空燃比。其中，图23的横轴表示曲轴角。该追加的燃料WR在虽然进行燃烧但是并不表现出变成内燃机输出的时期，即在压缩上止点后ATDC90°的稍微之前喷射。该燃料量WR作为喷射量Q以及内燃机转速N的函数以如图24所示那样的映射形式预先存储在ROM32内。当然，该情况下通过使来自烃供给阀15的烃的喷射量增大也能够使废气的空燃比(A/F)in变成浓空燃比。

另外，从排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14流出到排气管12b内的废气的温度与排出到排气歧管5内的废气的温度相比相当低，因此通过低压废气再循环装置LPL在燃烧室2内再循环的废气的温度与通过高压废气再循环装置HPL在燃烧室2内再循环的废气的温度相比相当低。因此在通过低压废气再循环装置LPL使废气再循环的情况下，与通过高压废气再循环装置HPL使废气再循环的情况相比，燃烧室2内的燃烧温降低，燃烧室2内的NOx的生成量降低。即，利用低压废气再循环装置LPL使废气再循环的情况下，与利用高压废气再循环装置HPL使废气再循环的情况相比，能够降低从燃烧室2排出的NOx的量。

因此，在本发明的实施例中，通常利用低压废气再循环装置LPL来进行废气的再循环作用，只有在与利用低压废气再循环装置LPL相比利用高压废气再循环装置HPL更为优选的情况下，利用高压废气再循环装置HPL。

另一方面，如果比较利用第1NOx净化方法时的NOx净化率和利用第2NOx净化方法时的NOx净化率，则利用第1NOx净化方法能够得到高NOx净化率。另一方面，利用第1NOx净化方法时的烃的供给频度与利用第2NOx净化方法时的烃的供给频度相比相当高，因此利用第1NOx净化方法对NOx进行净化而消耗的烃量多于利用第2NOx净化方法对NOx进行净化而消耗的烃量。即，如果从NOx净化率看，利用第1NOx净化方法优选，但是从降低烃消耗量的观点看，可以说利用第2NOx净化方法优选。

考虑这些情况来决定是利用低压废气再循环装置LPL还是利用高压废气再循环装置HPL，以及是利用第1NOx净化方法还是第2NOx净化方法。在本发明的实施例中，如图25所示，根据来自燃料喷射阀3的燃料喷射量Q以及内燃机转速N将内燃机的运转区域分成三个运转区域I、II以及III，对各个运转区域I、II以及III分别预先决定利用低压废气再循环装置LPL和高压废气再循环装置HPL中哪一个，以及利用第1NOx净化方法和第2NO x净化方法中哪一个。

在图25中，运转区域II表示稳态运转时最频繁使用的中速中负荷运转区域，稳态运转时在该运转区域II中，作为废气再循环装置利用低压废气再循环装置LPL，作为NOx净化方法利用第2NOx净化方法。即，在运转区域II中，为了降低来自燃烧室2的NOx的排出量，利用低压废气再循环装置LPL，为了降低烃消耗量而利用第2NOx净化方法。

另一方面，在图25中，运转区域III表示高速高负荷运转区域，在该运转区域III，作为废气再循环装置利用低压废气再循环装置LPL，作为NOx净化方法利用第1NOx净化方法。即，在高速高负荷运转时，来自燃烧室2的NOx的排出量增大，因此此时为了使来自燃烧室2的NOx的排出量尽量降低而利用低压废气再循环装置LPL，为了得到高NOx净化率而利用第1NOx净化方法。

另一方面，在图25中，运转区域I表示低速低负荷运转区域，在该运转区域I中，作为废气再循环装置利用高压废气再循环装置HPL，作为NOx净化方法利用第2NOx净化方法。即，在低速低负荷运转时，从燃烧室2排出的废气的温度低，此时如果利用低压废气再循环装置LPL使废气再循环，则废气中所含的水分在冷却装置23a内凝结，其结果会产生在低压废气再循环装置LPL内水分蓄积这样的问题。为了不产生这样的问题在运转区域I利用高压废气再循环装置HPL，为了降低烃消耗量而利用第2NOx净化方法。

这样在图25所示的实施例中，在运转区域II以及III利用低压废气再循环装置LPL，仅在运转区域I利用高压废气再循环装置HPL。另一方面，在运转区域I以及II利用第2NOx净化方法，在运转区域III利用第1NOx净化方法。因此，如果内燃机的运转状态从运转区域I或者II变化到运转区域III，则从基于第2NOx净化方法的NOx净化作用切换到基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。

图26表示当从基于第2NOx净化方法的NOx净化作用切换到基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时的追加的燃料WR的喷射正时、烃WT的供给时刻、流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in的变化以及被吸留到排气净化催化剂13的吸留NOx量∑NOX。在排气净化催化剂13吸留NOx的状态下，如果从基于第2NOx净化方法的NOx净化作用切换到基于第1NOx净化方法的NOx净化作用，则当开始进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时，被排气净化催化剂13吸留的NOx不会被还原而是被释放。因此在本发明的实施例中，当从基于第2NOx净化方法的NOx净化作用切换到基于第1NOx净化方法的NOx净化作用时排气净化催化剂13吸留NOx时，为了使吸留的NOx释放还原，如图26所示那样供给追加的燃料WR，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时成为浓空燃比。

图27以及图28表示NOx净化控制程序。该程序通过每隔一定时间的中断而执行。

参照图27，首先在步骤60中开始，判别内燃机的运转状态是否是图25所示的运转区域I。当内燃机的运转状态是运转区域I时进入步骤61，进行基于高压废气再循环装置HPL的废气再循环作用。接着进入步骤62进行基于第2NOx净化方法的NOx净化作用。

即，在步骤62根据图22所示的映射算出每单位时间的排出NOx量NOXA。接着在步骤63通过对∑NOX加上排出NOx量NOXA来算出吸留NOx量∑NOX。接着在步骤64判别吸留NOx量∑NOX是否超过允许值MAX。如果∑NOX>MAX则进入步骤65，根据图24所示的映射算出追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射。接着在步骤66使∑NOX归零。

另一方面，当在步骤60判别为内燃机的运转状态不是运转区域I时进入步骤67，进行基于低压废气再循环装置LPL的废气再循环作用。接着在步骤68判别内燃机的运转状态是否是如图25所示的运转区域II。在内燃机的运转状态是运转区域II时进入步骤62，进行基于第2NOx净化方法的NOx净化作用。与此相对，当内燃机的运转状态不是运转区域II时，即当内燃机的运转状态是图25所示的运转区域III时进入步骤69，判断内燃机的运转状态当前是否从运转区域II变化到运转区域III。当内燃机的运转状态当前未从运转区域II变化到运转区域III时，即内燃机的运转状态持续是运转区域III时进入步骤72，进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。此时，进行图17所示的本发明的来自烃供给阀15的烃的喷射控制。

另一方面，在步骤69，当判断为内燃机的运转状态当前从运转区域II变化到运转区域III时进入步骤70，判别吸留NOx量∑NOX是否大于固定值MIN。其中，该固定值MIN是与允许值MAX相比相当小的值。在步骤70判断为吸留NOx量∑NOX小于固定值MIN时进入步骤72。与此相对，在判断为吸留NOx量∑NOX大于固定值MIN时进入步骤71，为了释放并还原吸留的NOx，如图26所示那样供给追加的燃料WR，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时成为浓空燃比，∑NOX被归零。接着完成处理周期。

在步骤72，当与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃时的烃喷射量WTX根据图19A所示的映射算出。接着在步骤73，此时的烃的喷射周期△TX根据图19B所示的EGR率GR和进气量或者根据图20C所示的映射算出。接着在步骤74，在基于第1NOx净化方法的NOx净化作用的基础上，以喷射周期△TX从烃供给阀15喷射喷射量WTX的烃。此时，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

另一方面，此时，在排气净化催化剂13中生成的二氧化碳被送入燃烧室2内。然而，当燃烧室2被如此地送入二氧化碳时，燃烧室2的惰性成分增大，其结果燃烧恶化。因此在该实施例中，在接着的步骤75到77中，此时为了不使燃烧恶化，降低目标EGR率GR或者使来自燃料喷射阀3的燃料喷射正时提前。即，在步骤75中，算出此时被送入燃烧室2的二氧化碳的浓度。接着在步骤76中，基于该算出的二氧化碳的浓度，目标EGR率GR被向降低的方向修正，接着在步骤77，基于该算出的氧化炭素的浓度，来自燃料喷射阀3的燃料喷射正时被向提前的方向修正。

另外，当基础空燃比低时通过从烃供给阀15喷射烃能够容易地使空燃比变成浓空燃比，因此在基础空燃比低时能够容易地进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。与此相对，如果基础空燃比变高，则即使来自烃供给阀15的烃的喷射量增大也难以使空燃比变成浓空燃比，因此如果基础空燃比变高，则存在难以进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用的情况。然而，如果与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃，则即使原本的基础空燃比高的情况下，也能够容易地使空燃比变成浓空燃比，因此即使在基础空燃比高时，也能够容易地进行基于第1NOx净化方法的NOx净化作用。

然而，在通常的内燃机中，基础空燃比最高的是内燃机高速低负荷运转区域。图29的运转区域I、II、III表示与图25所示的运转区域I、II、III相同的运转区域，基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域在图29中由运转区域IV表示。因此，在本发明的其他实施例中，在基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域IV中，进行与流入废气的空燃比暂时降低同步的来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

为了执行本实施例，取代图28所示的流程图而利用图30所示的流程图。

参照图30，首先在步骤80中开始判别内燃机的运转状态是否是运转区域IV。当内燃机的运转状态是运转区域IV时进入步骤84，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃时的烃喷射量WTX根据图19A所示的映射算出。接着在步骤85中，此时的烃喷射周期△TX根据图19B所示的EGR率GR和进气量或者根据图20C所示的映射算出。接着在步骤83中，在基于第1NOx净化方法的NOx净化作用的基础上，以喷射周期△TX从烃供给阀15喷射喷射量WTX的烃。此时，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

另一方面，在步骤80中当判别为内燃机的运转状态不是运转区域IV时进入步骤81，标准运转状态下的最佳的烃的喷射WT根据图16A所示的映射算出。接着在步骤82中，标准运转状态下的最佳的烃的喷射周期△T根据图16B所示的映射算出。接着在步骤83中，在基于第1NOx净化方法的NOx净化作用的基础上，以喷射周期△T从烃供给阀15喷射喷射量WT的烃。此时，不与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

另一方面，废气中含有SOx，该SOx在排气净化催化剂13内被逐次少量吸留。即，排气净化催化剂13会产生SOx中毒。该情况下，被吸留至排气净化催化剂13的SOx能够通过使排气净化催化剂13的温度上升到600℃左右并且使流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比成为浓空燃比而从排气净化催化剂13释放出。在该情况下，在基础空燃比低时也能够通过从烃供给阀15喷射烃而容易地使空燃比变成浓空燃比，因此在基础空燃比低时能够容易地进行来自排气净化催化剂13的SOx的释放作用。与此相对，如果基础空燃比高，则即使来自烃供给阀15的烃的喷射量增大，空燃比也难以成为浓空燃比，因此如果基础空燃比高，则存在来自排气净化催化剂13的SOx的释放作用变难的情况。

然而，在该情况下，如果与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比的暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃，则即使在原本的基础空燃比高的情况下，也能够容易地使空燃比变成浓空燃比，因此即使基础空燃比高，也能够容易地进行来自排气净化催化剂13的SOx的释放作用。因此，在基于本发明的另一个其他实施例中，在基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域IV(图29)中，通过与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃，进行来自排气净化催化剂13的SOx的释放作用。即，在本实施例中，在应该从排气净化催化剂13释放SOx时，在基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域IV中，进行与流入废气的空燃比暂时降低同步的来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

图31表示SOx释放控制程序。该程序通过每隔一定时间的中断被执行。

参照图31，首先在步骤90中开始判别是否发出了命令应该从排气净化催化剂13释放出SOx这一情况的SOx释放指令。在未发出SOx释放指令时结束处理周期。与此相对，在发出了SOx释放指令时进入步骤91，中止基于第1NOx净化方法的NOx净化作用以及基于第2NOx净化方法的NOx净化作用。接着在步骤92中判别使排气净化催化剂13的温度上升到600℃左右的升温控制是否完成。在排气净化催化剂13的升温控制未完成时进入步骤93，进行排气净化催化剂13的升温控制。该升温控制通过从烃供给阀15间歇地喷射烃来进行。与此相对，在排气净化催化剂13的升温控制完成了时进入步骤94。

在步骤94中，判别内燃机的运转状态是否是图29所示的运转区域I。在内燃机的运转状态是运转区域I时进入步骤95来进行基于高压废气再循环装置HPL的废气再循环作用。接着进入步骤98。另一方面，在步骤94判别为内燃机的运转状态不是运转区域I时，进入步骤96来进行基于低压废气再循环装置LPL的废气再循环作用。接着在步骤97判别内燃机的运转状态是否是图29所示的运转区域IV。当内燃机的运转状态不是运转区域IV时进入步骤98。

在步骤98中，标准运转状态下从排气净化催化剂13释放SOx时最佳的烃的喷射WTs根据图16A所示的预先存储的映射算出。接着在步骤99中，标准运转状态下从排气净化催化剂13释放SOx时最佳的烃的喷射周期△Ts根据图16B所示那样的预先存储的映射算出。接着在步骤100中，以喷射周期△Ts从烃供给阀15喷射出喷射量WTs的烃。此时，不与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

另一方面，在步骤97中，当判别为内燃机的运转状态是图29所示的运转区域IV时进入步骤101，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀15喷射烃时的烃喷射量WTXs根据图19A所示那样的预先存储的映射算出。接着在步骤102中，此时的烃喷射周期△TXs根据图20C所示那样的预先存储的映射算出。接着在步骤100中，以喷射周期△TXs从烃供给阀15喷射出喷射量WTXs的烃。此时，与流入排气净化催化剂13的流入废气的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀15的烃的喷射作用。

其中，作为其他的实施例，也能够在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通路内配置用于使烃重整的氧化催化剂。

附图标记说明：

4…进气歧管；5…排气歧管；7…排气涡轮增压器；12a、12b…排气管；13…排气净化催化剂；14…颗粒过滤器；15…烃供给阀；HPL…高压废气再循环装置；LPL…低压废气再循环装置。

Claims

1.一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀，在该排气净化催化剂的废气流通表面上担载贵金属催化剂并且在该贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，该排气净化催化剂具有当使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时对废气中所含的NOx进行还原的性质，并且具有当使该烃的浓度的振动周期长于该预先设定的范围时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置在内燃机运转时以该预先设定的周期从烃供给阀喷射烃，由此对废气中所含的NOx进行净化，

在该内燃机的排气净化装置中，具备使排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内的废气在进气通路内进行再循环的低压废气再循环装置，当进行基于该低压废气再循环装置的废气再循环作用时如果从烃供给阀喷射烃，则在排气净化催化剂中生成的二氧化碳被再循环，并且在喷射该烃后经过了该二氧化碳的再循环所需要的时间时引起流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比暂时降低，当以上述预先设定的周期从烃供给阀喷射烃时，与该流入废气的空燃比的暂时降低同步地从烃供给阀喷射烃。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

在喷射烃后，由于该烃的喷射最初引起流入排气净化催化剂的流入废气的空燃比暂时降低时，与该最初的空燃比暂时降低同步地进行来自烃供给阀的下一次的烃的喷射作用。

3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，

在与流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀喷射烃的情况下，与在同一内燃机运转状态下不产生流入废气的空燃比暂时降低时喷射烃的情况相比，从烃供给阀喷射较少量的烃。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

在与流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀喷射烃时的烃的喷射周期根据内燃机的运转状态被控制为向燃烧室内喷射的燃料喷射量越增大则越短并且内燃机转速越高则越短。

5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

在与流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀喷射烃时的烃的喷射正时根据废气的再循环率和进气量被算出。

6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

在基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域，进行与流入废气的空燃比暂时降低同步的来自烃供给阀的烃的喷射作用。

7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

当要从排气净化催化剂释放SOx时，在基础空燃比最高的内燃机高速低负荷运转区域，进行与流入废气的空燃比暂时降低同步的来自烃供给阀的烃的喷射作用。

8.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，

当与流入废气的空燃比暂时降低同步地从烃供给阀喷射了烃时，使废气的再循环率降低或者使向燃烧室内喷射燃料的燃料喷射正时提前。