WO2013114533A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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gas recirculation
exhaust
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nox purification
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悠樹 美才治
吉田　耕平
三樹男 井上
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • an exhaust turbocharger that has a compressor and an exhaust turbine, and has an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas discharged into the engine exhaust passage upstream of the exhaust turbine into the intake passage downstream of the compressor.
  • an exhaust purification catalyst is arranged in the engine exhaust passage downstream of the exhaust turbine and a hydrocarbon supply valve is arranged in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, and a noble metal catalyst is supported on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst.
  • a basic exhaust gas flow surface portion is formed around the noble metal catalyst, and hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve at a predetermined cycle during engine operation, and thereby into the exhaust gas.
  • An internal combustion engine that purifies NO x contained therein is known (see, for example, Patent Document 1). In this internal combustion engine, a high NO x purification rate can be obtained even when the temperature of the exhaust purification catalyst becomes high.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can obtain a high NO x purification rate while reducing the consumption of hydrocarbons for purifying NOx.
  • an exhaust turbocharger having a compressor and an exhaust turbine
  • an exhaust purification catalyst is disposed in an engine exhaust passage downstream of the exhaust turbine and a hydrocarbon is supplied in an engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst.
  • a noble metal catalyst is supported on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst and a basic exhaust gas flow surface portion is formed around the noble metal catalyst.
  • the NOx purification action by the second NOx purification method is being performed and the acceleration operation is performed with a degree of acceleration greater than a predetermined degree
  • the NOx purification action is performed by the NOx purification method by the first NOx purification method.
  • An exhaust purification device for an internal combustion engine is provided in which the exhaust gas recirculation operation is temporarily switched to the exhaust gas recirculation operation by the high-pressure exhaust gas recirculation device.
  • FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the surface portion of the catalyst carrier.
  • FIG. 3 is a view for explaining an oxidation reaction in the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 4 is a diagram showing changes in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 5 is a graph showing the NO x purification rate.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining the oxidation-reduction reaction in the exhaust purification catalyst.
  • 7A and 7B are diagrams for explaining the oxidation-reduction reaction in the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 9 is a diagram showing the NO x purification rate.
  • FIG. 10 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 11 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the oxidizing power of the exhaust purification catalyst and the required minimum air-fuel ratio X.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas and the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration, with which the same NO x purification rate can be obtained.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration and the NO x purification rate.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration and the NO x purification rate.
  • 16A and 16B are diagrams showing changes in the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • 17A and 17B are views showing the injection time of hydrocarbons and the like.
  • FIG. 18 is a diagram showing NOx release control.
  • FIG. 19 is a view showing a map of the exhausted NO x amount NOXA.
  • FIG. 20 shows the fuel injection timing.
  • FIG. 21 is a diagram showing a map of the hydrocarbon supply amount WR.
  • FIG. 22 is a diagram showing each operation region I, II, III.
  • FIG. 23 is a time chart for explaining the exhaust gas recirculation method and the NOx purification method during acceleration operation.
  • FIG. 24 is a time chart for explaining the exhaust gas recirculation method and the NOx purification method during acceleration operation.
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the degree of acceleration and time th.
  • FIG. 26 is a diagram showing a first NOx purification method and a second NOx purification method.
  • FIG. 27 is a flowchart for performing NO x purification control.
  • FIG. 28 is a flowchart for performing NO x purification control.
  • FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • 1 is an engine body
  • 2 is a combustion chamber of each cylinder
  • 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber
  • 4 is an intake manifold
  • 5 is an exhaust manifold.
  • the intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6b
  • the inlet of the compressor 7a is connected to the air cleaner 9 via the intake duct 6a and the intake air amount detector 8.
  • a throttle valve 10 driven by an actuator 10a is arranged in the intake duct 6a, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing in the intake duct 6b is arranged around the intake duct 6b.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.
  • the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7.
  • the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the exhaust purification catalyst 13 via the exhaust pipe 12, and the outlet of the exhaust purification catalyst 13 is connected to the exhaust pipe 14.
  • a hydrocarbon supply valve 15 for supplying hydrocarbons composed of light oil and other fuels used as fuel for the compression ignition internal combustion engine is disposed.
  • light oil is used as the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon supply valve 15.
  • the present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine in which combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
  • the hydrocarbon supply valve 15 supplies hydrocarbons made of gasoline or other fuel used as fuel for the spark ignition type internal combustion engine.
  • the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 16, and an electronically controlled EGR control valve 17 is disposed in the EGR passage 16.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 19 via a fuel supply pipe 18, and this common rail 19 is connected to a fuel tank 21 via an electronically controlled fuel pump 20 with variable discharge amount.
  • the fuel stored in the fuel tank 21 is supplied into the common rail 19 by the fuel pump 20, and the fuel supplied into the common rail 19 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 18.
  • FIG. 2 schematically shows the surface portion of the catalyst carrier carried on the substrate of the exhaust purification catalyst 13.
  • noble metal catalysts 51 and 52 are supported on a catalyst support 50 made of alumina, for example, and further on this catalyst support 50, potassium K, sodium Na, cesium Cs. selected from an alkali metal, barium Ba, alkaline earth metals such as calcium Ca, rare earth and silver Ag, such as lanthanides, copper Cu, iron Fe, the metal which can donate electrons to NO x, such as iridium Ir, such as A basic layer 53 containing at least one of the above is formed.
  • the noble metal catalyst 51 is made of platinum Pt
  • the noble metal catalyst 52 is made of rhodium Rh.
  • any of the noble metal catalysts 51 and 52 can be composed of platinum Pt.
  • palladium Pd can be further supported on the catalyst carrier 50 of the exhaust purification catalyst 13, or palladium Pd can be supported instead of rhodium Rh. That is, the noble metal catalysts 51 and 52 supported on the catalyst carrier 50 are composed of at least one of platinum Pt, rhodium Rh, and palladium Pd.
  • FIG. 3 schematically shows the reforming action performed in the exhaust purification catalyst 13 at this time.
  • the hydrocarbon HC injected from the hydrocarbon feed valve 15 is converted into a radical hydrocarbon HC having a small number of carbons by the catalyst 51.
  • FIG. 4 shows the supply timing of hydrocarbons from the hydrocarbon supply valve 15 and changes in the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13. Since the change in the air-fuel ratio (A / F) in depends on the change in the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13, the air-fuel ratio (A / F) in shown in FIG. It can be said that the change represents a change in hydrocarbon concentration. However, since the air-fuel ratio (A / F) in decreases as the hydrocarbon concentration increases, the hydrocarbon concentration increases as the air-fuel ratio (A / F) in becomes richer in FIG.
  • FIGS. 6A and 6B schematically show the surface portion of the catalyst carrier 50 of the exhaust purification catalyst 13, and in these FIGS. 6A and 6B, the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 is predetermined. The reaction is shown to be presumed to occur when oscillated with an amplitude within a range and a period within a predetermined range.
  • the first produced reducing intermediate this time is considered to be a nitro compound R-NO 2.
  • this nitro compound R-NO 2 becomes a nitrile compound R-CN, but since this nitrile compound R-CN can only survive for a moment in that state, it immediately becomes an isocyanate compound R-NCO.
  • This isocyanate compound R-NCO becomes an amine compound R-NH 2 when hydrolyzed.
  • the vibration period of the hydrocarbon concentration is the vibration period necessary to continue to produce the reducing intermediates R—NCO and R—NH 2 .
  • the injection interval is 3 seconds.
  • FIG. 8 shows a case where the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 is temporarily made rich slightly before the NO x absorption capacity of the basic layer 53 is saturated. Yes.
  • the time interval of this rich control is 1 minute or more.
  • the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas is lean
  • the NO x absorbed in the basic layer 53 temporarily makes the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas rich.
  • the basic layer 53 serves as an absorbent for temporarily absorbing NO x .
  • the basic layer 53 temporarily adsorbs NO x, thus using term of storage as a term including both absorption and adsorption
  • the basic layer 53 temporarily the NO x It plays the role of NO x storage agent for storage. That is, in this case, the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust purification catalyst 13 is referred to as the exhaust gas air-fuel ratio. 13, the air-fuel ratio of the exhaust gas is acting as the NO x storage catalyst during the lean occludes NO x, the oxygen concentration in the exhaust gas to release NO x occluding the drops.
  • FIG. 9 shows the NO x purification rate when the exhaust purification catalyst 13 is made to function as a NO x storage catalyst in this way.
  • the horizontal axis in FIG. 9 indicates the catalyst temperature TC of the exhaust purification catalyst 13.
  • the exhaust purification catalyst 13 functions as a NO x storage catalyst, as shown in FIG. 9, an extremely high NO x purification rate is obtained when the catalyst temperature TC is 300 ° C. to 400 ° C., but the catalyst temperature TC is 400 ° C. the NO x purification rate decreases when a high temperature of more.
  • the NO x purification rate decreases when the catalyst temperature TC exceeds 400 ° C.
  • the nitrate is thermally decomposed and released from the exhaust purification catalyst 13 in the form of NO 2 when the catalyst temperature TC exceeds 400 ° C. Because. That is, as long as NO x is occluded in the form of nitrate, it is difficult to obtain a high NO x purification rate when the catalyst temperature TC is high.
  • the new NO x purification method shown in FIGS. 4 to 6A and 6B as can be seen from FIGS. 6A and 6B, nitrate is not produced or is produced in a very small amount, and thus shown in FIG. Thus, even when the catalyst temperature TC is high, a high NO x purification rate can be obtained.
  • a hydrocarbon supply valve 15 for supplying hydrocarbons is arranged in the engine exhaust passage so that NOx can be purified using this new NO x purification method, and the hydrocarbon supply valve 15
  • An exhaust purification catalyst 13 for reacting NO x contained in the exhaust gas with the reformed hydrocarbon is arranged in the downstream engine exhaust passage, and noble metal is disposed on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13 Catalysts 51 and 52 are supported, and a basic exhaust gas flow surface portion 54 is formed around the noble metal catalysts 51 and 52.
  • the exhaust purification catalyst 13 has a concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • Is vibrated with an amplitude within a predetermined range and a period within a predetermined range it has the property of reducing NO x contained in the exhaust gas, and the vibration period of the hydrocarbon concentration is determined in advance. If it is longer than the Period within amplitude and a predetermined range within a determined range the concentration of hydrocarbons in advance storage amount of the NO x has a property of increasing, which flows into the exhaust purification catalyst 13 during engine operation to be included in the Thus, the exhaust gas is vibrated, so that NO x contained in the exhaust gas is reduced in the exhaust purification catalyst 13.
  • the NO x purification methods shown in FIGS. 4 to 6A and 6B almost form nitrates when an exhaust purification catalyst carrying a noble metal catalyst and forming a basic layer capable of absorbing NO x is used. It can be said that this is a new NO x purification method that purifies NO x without any problems. In fact, when this new NO x purification method is used, the amount of nitrate detected from the basic layer 53 is very small compared to when the exhaust purification catalyst 13 functions as a NO x storage catalyst.
  • This new NO x purification method is hereinafter referred to as a first NO x purification method.
  • FIG. 10 shows an enlarged view of the change in the air-fuel ratio (A / F) in shown in FIG.
  • the change in the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 simultaneously indicates the change in the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • ⁇ H indicates the amplitude of the change in the concentration of hydrocarbon HC flowing into the exhaust purification catalyst 13
  • ⁇ T indicates the oscillation period of the concentration of hydrocarbon flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • (A / F) b represents the base air-fuel ratio indicating the air-fuel ratio of the combustion gas for generating the engine output.
  • this base air-fuel ratio (A / F) b represents the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 when the supply of hydrocarbons is stopped.
  • X is the air-fuel ratio (A / F) used for producing the reducing intermediate without the generated active NO x * being occluded in the basic layer 53 in the form of nitrate.
  • the air / fuel ratio (A / F) in is set to be higher than the upper limit X of the air / fuel ratio. It needs to be lowered.
  • X in FIG. 10 represents the lower limit of the concentration of hydrocarbons required for reacting active NO x * with the reformed hydrocarbon to produce a reducing intermediate, which is reducible.
  • the hydrocarbon concentration needs to be higher than the lower limit X.
  • whether or not the reducing intermediate is generated is determined by the ratio of the oxygen concentration around the active NO x * to the hydrocarbon concentration, that is, the air-fuel ratio (A / F) in, and the reducing intermediate is generated.
  • the above-described upper limit X of the air-fuel ratio necessary for this is hereinafter referred to as a required minimum air-fuel ratio.
  • the required minimum air-fuel ratio X is rich. Therefore, in this case, the air-fuel ratio (A / F) in is instantaneously required to generate the reducing intermediate. The following is made rich: On the other hand, in the example shown in FIG. 11, the required minimum air-fuel ratio X is lean. In this case, the reducing intermediate is generated by periodically reducing the air-fuel ratio (A / F) in while maintaining the air-fuel ratio (A / F) in lean.
  • the oxidizing power of the exhaust purification catalyst 13 depends on the oxidizing power of the exhaust purification catalyst 13. In this case, for example, if the amount of the precious metal 51 supported is increased, the exhaust purification catalyst 13 becomes stronger in oxidizing power, and if it becomes more acidic, the oxidizing power becomes stronger. Therefore, the oxidizing power of the exhaust purification catalyst 13 varies depending on the amount of noble metal 51 supported and the strength of acidity.
  • the air-fuel ratio (A / F) in is periodically decreased while maintaining the air-fuel ratio (A / F) in lean as shown in FIG.
  • the air-fuel ratio (A / F) in is lowered, the hydrocarbon is completely oxidized, and as a result, a reducing intermediate cannot be generated.
  • the exhaust purification catalyst 13 having a strong oxidizing power is used, if the air-fuel ratio (A / F) in is periodically made rich as shown in FIG. 10, the air-fuel ratio (A / F) in is rich.
  • the air-fuel ratio (A / F) in is periodically decreased while maintaining the air-fuel ratio (A / F) in lean as shown in FIG.
  • some of the hydrocarbons are not completely oxidized but are partially oxidized, that is, the hydrocarbons are reformed, thus producing a reducing intermediate.
  • the exhaust purification catalyst 13 having a weak oxidizing power if the air-fuel ratio (A / F) in is periodically made rich as shown in FIG. 10, a large amount of hydrocarbons are not oxidized. The exhaust gas is simply exhausted from the exhaust purification catalyst 13, and the amount of hydrocarbons that are wasted is increased. Therefore, when the exhaust purification catalyst 13 having a weak oxidizing power is used, the required minimum air-fuel ratio X needs to be made lean.
  • the required minimum air-fuel ratio X needs to be lowered as the oxidizing power of the exhaust purification catalyst 13 becomes stronger, as shown in FIG. In this way, the required minimum air-fuel ratio X becomes lean or rich due to the oxidizing power of the exhaust purification catalyst 13, but hereinafter the case where the required minimum air-fuel ratio X is rich is taken as an example.
  • the amplitude of the change in the concentration of the inflowing hydrocarbon and the oscillation period of the concentration of the hydrocarbon flowing into the exhaust purification catalyst 13 will be described.
  • the air-fuel ratio (A / F) in is set to be equal to or less than the required minimum air-fuel ratio X.
  • the amount of hydrocarbons necessary for the increase increases, and the amount of excess hydrocarbons that did not contribute to the production of the reducing intermediate also increases.
  • the amount of oxygen can be increased by increasing the oxygen concentration in the exhaust gas.
  • it is necessary to increase the oxygen concentration in the exhaust gas after the hydrocarbon feed when the oxygen concentration in the exhaust gas before the hydrocarbons are fed is high. That is, it is necessary to increase the amplitude of the hydrocarbon concentration as the oxygen concentration in the exhaust gas before the hydrocarbon is supplied is higher.
  • FIG. 13 shows the relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas before the hydrocarbon is supplied and the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration when the same NO x purification rate is obtained.
  • FIG. 13 shows that in order to obtain the same NO x purification rate, it is necessary to increase the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration as the oxygen concentration in the exhaust gas before the hydrocarbon is supplied is higher. That is, in order to obtain the same NO x purification rate, it is necessary to increase the amplitude ⁇ T of the hydrocarbon concentration as the base air-fuel ratio (A / F) b increases. In other words, in order to remove the NO x well it can reduce the amplitude ⁇ T of the hydrocarbon concentration as the base air-fuel ratio (A / F) b becomes lower.
  • the base air-fuel ratio (A / F) b becomes the lowest during the acceleration operation.
  • the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration is about 200 ppm, NO x can be purified well.
  • the base air-fuel ratio (A / F) b is usually larger than that during acceleration operation. Therefore, as shown in FIG. 14, when the hydrocarbon concentration amplitude ⁇ H is 200 ppm or more, a good NO x purification rate can be obtained. become.
  • the base air-fuel ratio (A / F) b is the highest, a good NO x purification rate can be obtained by setting the amplitude ⁇ H of the hydrocarbon concentration to about 10000 ppm. Therefore, in the present invention, the predetermined range of the amplitude of the hydrocarbon concentration is set to 200 ppm to 10000 ppm.
  • the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration becomes longer, the period during which the oxygen concentration around the active NO x * becomes higher after the hydrocarbon is supplied and then the hydrocarbon is supplied next becomes longer.
  • the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration becomes longer than about 5 seconds, the active NO x * starts to be absorbed in the basic layer 53 in the form of nitrate, and therefore in FIG.
  • the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration needs to be 5 seconds or less.
  • the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration becomes approximately 0.3 seconds or less, the supplied hydrocarbon starts to be deposited on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13, and is therefore shown in FIG.
  • the vibration period of the hydrocarbon concentration is set between 0.3 seconds and 5 seconds.
  • FIGS. 16A and 16B when the exhaust gas recirculation operation is performed by the high pressure exhaust gas recirculation device HPL and when the exhaust gas recirculation operation is performed by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL.
  • the hydrocarbon injection control will be described.
  • FIG. 16A shows the vibration amplitude of the optimum hydrocarbon concentration when the NOx purification action by the first NOx purification method is being performed in the state where the exhaust gas recirculation action is being performed by the high pressure exhaust gas recirculation system HPL.
  • FIG. 16B shows the optimum when the NOx purification action by the first NOx purification method is performed in the state where the exhaust gas recirculation action is performed by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL.
  • the vibration amplitude and vibration period of the hydrocarbon concentration are shown.
  • the hydrocarbon concentration amplitude ⁇ H and the vibration period ⁇ T become optimum values according to the operating state of the engine by changing the hydrocarbon injection amount and injection timing from the hydrocarbon supply valve 15. To be controlled.
  • the optimum hydrocarbon injection amount WT when the NOx purification action by the first NOx purification method is performed while the exhaust gas recirculation action is performed by the high pressure exhaust gas recirculation system HPL. Is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG.
  • Each of them is stored in advance in the ROM 32 as a function of the injection amount Q from the valve 3 and the engine speed N.
  • the NO x purification method when the exhaust purification catalyst 13 functions as a NO x storage catalyst will be specifically described with reference to FIGS.
  • the NO x purification method when the exhaust purification catalyst 13 functions as the NO x storage catalyst will be referred to as a second NO x purification method.
  • Occluded amount of NO x ⁇ NOX is calculated from the amount of NO x exhausted from the engine, for example.
  • the embodiment according to the present invention is stored in advance in the ROM32 in the form of a map as discharge amount of NO x NOXA exhausted from the engine per unit time is shown in FIG. 19 as a function of the injection quantity Q and engine speed N,
  • the occluded NO x amount ⁇ NOX is calculated from this exhausted NO x amount NOXA.
  • the period during which the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas is made rich is usually 1 minute or more.
  • the air / fuel ratio (A / F) in of the gas is made rich.
  • the horizontal axis of FIG. 20 indicates the crank angle.
  • This additional fuel WR is injected when it burns but does not appear as engine output, that is, slightly before ATDC 90 ° after compression top dead center.
  • This fuel amount WR is stored in advance in the ROM 32 as a function of the injection amount Q and the engine speed N in the form of a map as shown in FIG.
  • the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas can be made rich by increasing the amount of hydrocarbon injection from the hydrocarbon feed valve 15.
  • the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst 13 into the exhaust pipe 14 is considerably lower than the temperature of the exhaust gas discharged into the exhaust manifold 5, so that the low pressure exhaust gas recirculation device LPL is used in the combustion chamber 2.
  • the temperature of the exhaust gas recirculated into the combustion chamber is considerably lower than the temperature of the exhaust gas recirculated into the combustion chamber 2 by the high pressure exhaust gas recirculation device HPL. Therefore, when the exhaust gas is recirculated by the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL, the combustion temperature in the combustion chamber 2 is lower and the combustion temperature is lower than when the exhaust gas is recirculated by the high-pressure exhaust gas recirculation device HPL.
  • the amount of NOx produced in the chamber 2 decreases. That is, when exhaust gas is recirculated using the low pressure exhaust gas recirculation device LPL, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 compared to when exhaust gas is recirculated using the high pressure exhaust gas recirculation device HPL. The amount of NOx can be reduced.
  • the exhaust gas recirculation operation is normally performed using the low pressure exhaust gas recirculation device LPL, and the high pressure exhaust gas recirculation device HPL is used rather than the low pressure exhaust gas recirculation device LPL.
  • the high-pressure exhaust gas recirculation system HPL is used only when it is preferable.
  • the operation region III represents a high-speed and high-load operation region.
  • the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL is used as the exhaust gas recirculation device.
  • the first NOx purification method is used as the purification method. That is, during high-speed and high-load operation, the amount of NOx discharged from the combustion chamber 2 increases. Therefore, at this time, the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL is used to reduce the amount of NOx discharged from the combustion chamber 2 as much as possible.
  • the first NOx purification method is used so as to obtain a high NOx purification rate.
  • the low pressure exhaust gas recirculation device LPL is used as the exhaust gas recirculation device not only during steady operation but also during transient operation such as acceleration operation, and the first NOx purification method is used as the NOx purification method. The method is used.
  • the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL is used in the operation regions II and III during steady operation, and the high-pressure exhaust gas recirculation device HPL is used only in the operation region I.
  • the second NOx purification method is used in the operation regions I and II, and the first NOx purification method is used in the operation region III. That is, in the embodiment according to the present invention, the NOx purification action by the second NOx purification method is performed on the engine low speed and low load side, and the NOx purification action by the first NOx purification method is performed on the engine high speed and high load side.
  • FIG. 22 shows changes in the operating state when the acceleration operation is performed when the engine operating state is at point a in the operating region I, and acceleration when the engine operating state is at point b in the operating region II.
  • the change of the operation state when the operation is performed is indicated by an arrow.
  • the broken line arrows indicate the change in the driving state when the acceleration degree is equal to or less than a predetermined degree when the acceleration operation is performed, that is, when the slow acceleration operation is performed. .
  • the exhaust gas recirculation device and the NOx purification method are exhausted in advance for each operation region I, II, and III.
  • a gas recirculation device and NOx purification method are used.
  • the second NOx purification method is used when the operating state of the engine exceeds the boundary X between the operating regions I and II.
  • the exhaust gas recirculation action by the high pressure exhaust gas recirculation equipment HPL is switched to the exhaust gas recirculation action by the low pressure exhaust gas recirculation equipment LPL, and the operating state of the engine is changed to operating regions II and III.
  • the NOx purification action by the second NOx purification method is switched to the NOx purification action by the first NOx purification method while maintaining the exhaust gas recirculation action by the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL when the boundary Y of the exhaust gas is exceeded. .
  • the exhaust pipe can be increased even if the opening of the EGR control valve 24 is increased to rapidly increase the recirculation exhaust gas amount. Since the passage volume from 14 to the combustion chamber 2 is large, the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber 2 cannot be increased rapidly. Therefore, if exhaust gas recirculation is performed by the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL when sudden acceleration operation is performed, a large amount of NOx is exhausted when rapid acceleration operation is performed. Arise.
  • the passage volume from the exhaust manifold 5 to the combustion chamber 2 is small, so that the recirculation supplied into the combustion chamber 2 is increased by increasing the opening of the EGR control valve 24.
  • the amount of circulating exhaust gas immediately increases. Therefore, in the present invention, when the exhaust gas is recirculated by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL, when the rapid acceleration operation is performed, the exhaust gas recirculation action by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL The exhaust gas recirculation system HPL immediately switches to the exhaust gas recirculation action. On the other hand, if the acceleration load is increased and the engine load increases, the amount of NOx discharged from the combustion chamber 2 increases.
  • the exhaust gas recirculation by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL causes the high pressure exhaust gas recirculation.
  • the NOx emission from the combustion chamber 2 further increases. Therefore, at this time, in order to purify NOx well, the NOx purification action by the second NOx purification method is immediately switched to the NOx purification action by the first NOx purification method.
  • the exhaust turbocharger 7 having the compressor 7a and the exhaust turbine 7b is provided.
  • the exhaust purification catalyst 13 is disposed in the engine exhaust passage downstream of the exhaust turbine 7b and the engine upstream of the exhaust purification catalyst 13 is provided.
  • a hydrocarbon supply valve 15 is arranged in the exhaust passage, and noble metal catalysts 51 and 52 are supported on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13, and basic exhaust gas flow around the noble metal catalysts 51 and 52 A surface portion 54 is formed, and the exhaust purification catalyst 13 causes the exhaust gas when the hydrocarbon concentration flowing into the exhaust purification catalyst 13 is vibrated with an amplitude within a predetermined range and a period within the predetermined range.
  • the first NOx purification method for purifying NOx by oscillating the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 with an amplitude and cycle within a predetermined range, and the oscillation cycle of the hydrocarbon concentration in advance.
  • the exhaust gas recirculation action is maintained as the exhaust gas recirculation action by the low temperature exhaust gas recirculation device LPL.
  • FIG. 23 shows the change in the amount of depression of the accelerator pedal 40 and the EGR control of the high pressure exhaust gas recirculation device HPL when the acceleration operation is performed when the engine operating state is at point a in the operation region I in FIG.
  • a change in the opening degree of the valve 17, a change in the opening degree of the EGR control valve 24 of the low-pressure exhaust gas recirculation device LPL, and a NOx purification method are shown.
  • the broken line in FIG. 23 indicates when the degree of acceleration is equal to or lower than a predetermined degree as indicated by the broken line arrow in FIG. 22, that is, when the slow acceleration operation is performed.
  • the solid line indicates when the degree of acceleration is greater than or equal to a predetermined degree as indicated by the solid line arrow in FIG. 22, that is, when the rapid acceleration operation is performed.
  • the operation state of the engine is in the operation region I, as shown by the solid line arrow in FIG. 23, if the accelerator pedal 40 is depressed rapidly, that is, if the rapid acceleration operation is performed, The NOx purification action is immediately switched from the NOx purification action by the second NOx purification method to the NOx purification action by the first NOx purification method.
  • the exhaust gas recirculation action is maintained as the exhaust gas recirculation action by the high-pressure exhaust gas recirculation system HPL for a predetermined time th, and when the predetermined time th elapses, The recirculation action is gradually switched to the exhaust gas recirculation action by the low pressure exhaust gas recirculation device LPL.
  • the exhaust gas recirculation action by the high pressure exhaust gas recirculation device HPL is stopped after the acceleration operation is started, and the exhaust by only the low pressure exhaust gas recirculation device LPL.
  • a process until the gas recirculation action is started is referred to as an acceleration start process.
  • the acceleration start process From time to time, the process until the exhaust gas recirculation action by the high pressure exhaust gas recirculation system HPL is stopped again and the exhaust gas recirculation action by the low pressure exhaust gas recirculation system LPL only is started is called the acceleration start process.

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Abstract

　内燃機関において、排気タービン（７b）下流の機関排気通路内に排気浄化触媒（13）と炭化水素供給弁（15）が配置される。排気浄化触媒（13）に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および周期でもって振動させることによりNOxを浄化する第１のNOx浄化方法と、排気浄化触媒（13）へのNOxの吸蔵作用を利用した第２のNOx浄化方法とが用いられる。高圧の排気ガスを再循環させる高圧排気ガス再循環装置（HPL）と低圧の排気ガスを再循環させる低圧排気ガス再循環装置（LPL）とを具備している。低圧排気ガス再循環装置（LPL）による排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用が一時的に高圧排気ガス再循環装置（HPL）による排気ガス再循環作用に切替えられる。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
　コンプレッサと排気タービンを有する排気ターボチャージャを具備しており、排気タービン上流の機関排気通路内に排出された排気ガスをコンプレッサ下流の吸気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備しており、排気タービン下流の機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、機関運転時に炭化水素供給弁から予め定められた周期でもって炭化水素を噴射し、それによって排気ガス中に含まれるNOxを浄化するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。この内燃機関では排気浄化触媒の温度が高温になっても高いNOx浄化率を得ることができる。
ＷＯ2011／114499Ａ１
　しかしながらこの内燃機関では、NOxを浄化するために使用される炭化水素量が依然として多すぎるという問題がある。
　本発明の目的は、NOxを浄化するための炭化水素の消費量を低減しつつ高いNOx浄化率を得ることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
　本発明によれば、コンプレッサと排気タービンを有する排気ターボチャージャを具備しており、排気タービン下流の機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、排気浄化触媒は、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、炭化水素濃度の振動周期を予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および周期でもって振動させることによりNOxを浄化する第１のNOx浄化方法と、炭化水素濃度の振動周期を予め定められた範囲よりも長くすることによりNOxを排気浄化触媒に吸蔵させると共に排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵されたNOxを放出させる第２のNOx浄化方法とを選択的に用いることのできる内燃機関の排気浄化装置において、排気タービン上流の機関排気通路内の比較的高圧の排気ガスをコンプレッサ下流の吸気通路内に再循環させる高圧排気ガス再循環装置と、排気浄化触媒下流の機関排気通路内の比較的低圧の排気ガスをコンプレッサ上流の吸気通路内に再循環させる低圧排気ガス再循環装置とを具備しており、低圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用が一時的に高圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用に切替えられる内燃機関の排気浄化装置が提供される。
　NOxを浄化するための炭化水素の消費量を低減しつつ高いNOx浄化率を得ることができる。
図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。 図２は触媒担体の表面部分を図解的に示す図である。 図３は排気浄化触媒における酸化反応を説明するための図である。 図４は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。 図５はNOx浄化率を示す図である。 図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。 図７Ａおよび７Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。 図８は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。 図９はNOx浄化率を示す図である。 図10は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示すタイムチャートである。 図11は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示すタイムチャートである。 図12は排気浄化触媒の酸化力と要求最小空燃比Ｘとの関係を示す図である。 図13は同一のNOx浄化率の得られる、排気ガス中の酸素濃度と炭化水素濃度の振幅ΔＨとの関係を示す図である。 図14は炭化水素濃度の振幅ΔＨとNOx浄化率との関係を示す図である。 図15は炭化水素濃度の振動周期ΔＴとNOx浄化率との関係を示す図である。 図16Ａおよび16Ｂは排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化等を示す図である。 図17Ａおよび1７Ｂは炭化水素の噴射時間等を示す図である。 図18はNOx放出制御を示す図である。 図19は排出NOx量NOXAのマップを示す図である。 図20は燃料噴射時期を示す図である。 図21は炭化水素供給量WRのマップを示す図である。 図22は各運転領域Ｉ、II、IIIを示す図である。 図23は加速運転時における排気ガス再循環方法およびNOx浄化方法を説明するためのタイムチャートである。 図24は加速運転時における排気ガス再循環方法およびNOx浄化方法を説明するためのタイムチャートである。 図25は加速の度合いと時間thとの関係を示す図である。 図26は第１のNOx浄化方法と第２のNOx浄化方法とを示す図である。 図27はNOx浄化制御を行うためのフローチャートである。 図28はNOx浄化制御を行うためのフローチャートである。
　図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
　図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６ｂを介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸気ダクト６ａおよび吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６ａ内にはアクチュエータ10ａより駆動されるスロットル弁10が配置され、吸気ダクト６ｂ周りには吸気ダクト６ｂ内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
　一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結される。排気タービン７ｂの出口は排気管12を介して排気浄化触媒13の入口に連結され、排気浄化触媒13の出口は排気管14に連結される。排気浄化触媒13上流の排気管12内には圧縮着火式内燃機関の燃料として用いられる軽油その他の燃料からなる炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15が配置される。図１に示される実施例では炭化水素供給弁15から供給される炭化水素として軽油が用いられている。なお、本発明はリーン空燃比のもとで燃焼の行われる火花点火式内燃機関にも適用することができる。この場合、炭化水素供給弁15からは火花点火式内燃機関の燃料として用いられるガソリンその他の燃料からなる炭化水素が供給される。
　一方、排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、EGRと称す）通路16を介して互いに連結され、EGR通路16内には電子制御式EGR制御弁17が配置される。また、各燃料噴射弁３は燃料供給管18を介してコモンレール19に連結され、このコモンレール19は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ20を介して燃料タンク21に連結される。燃料タンク21内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ20によってコモンレール19内に供給され、コモンレール19内に供給された燃料は各燃料供給管18を介して燃料噴射弁３に供給される。
　一方、排気浄化触媒13下流の排気管14内にはアクチュエータ22ａによって駆動される排気制御弁22が配置され、この排気制御弁22と排気浄化触媒13との間の排気管14内はEGR通路23を介して吸気管６ａに連結される。このEGR通路23内には電子制御式EGR制御弁24が配置される。更にEGR通路23周りにはEGR通路23内を流れる排気ガス冷却するための冷却装置25が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置25内に導かれ、機関冷却水によって排気ガスが冷却される。
　電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM（リードオンリメモリ）32、RAM（ランダムアクセスメモリ）33、CPU（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。排気浄化触媒13の下流には排気浄化触媒13の温度を検出するための温度センサ26が取付けられており、これら温度センサ26および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁３、スロットル弁駆動用アクチュエータ10ａ、炭化水素供給弁15、EGR制御弁17,24、燃料ポンプ20および排気制御弁駆動用アクチュエータ22ａに接続される。
　上述したように、図１に示される実施例では、EGR通路16および EGR制御弁17からなる排気ガス再循環装置HPLと、EGR通路23および EGR制御弁24からなる排気ガス再循環装置LPLとの二つの排気ガス再循環装置が設けられている。この場合、図１からわかるように、排気ガス再循環装置HPLでは排気マニホルド５内の排気ガスが再循環され、排気ガス再循環装置LPLでは排気浄化触媒13下流の排気管14内の排気ガスが再循環される。ところでこの場合、排気マニホルド５内の排気ガスの圧力は、排気浄化触媒13下流の排気管14内の排気ガスの圧力に比べてかなり高い。従って、排気ガス再循環装置HPLを以下、排気タービン７ｂ上流の機関排気通路内の比較的高圧の排気ガスをコンプレッサ７a下流の吸気通路内に再循環させる高圧排気ガス再循環装置と称し、排気ガス再循環装置LPLを以下、排気浄化触媒13下流の機関排気通路内の比較的低圧の排気ガスをコンプレッサ７ａ上流の吸気通路内に再循環させる低圧排気ガス再循環装置と称する。
　図２は排気浄化触媒13の基体上に担持された触媒担体の表面部分を図解的に示している。この排気浄化触媒13では図２に示されるように例えばアルミナからなる触媒担体50上には貴金属触媒51，52が担持されており、更にこの触媒担体50上にはカリウムＫ、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOxに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層53が形成されている。排気ガスは触媒担体50上に沿って流れるので貴金属触媒51，52は排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に担持されていると言える。また、塩基性層53の表面は塩基性を呈するので塩基性層53の表面は塩基性の排気ガス流通表面部分54と称される。
　一方、図２において貴金属触媒51は白金Ptからなり、貴金属触媒52はロジウムRhからなる。なおこの場合、いずれの貴金属触媒51，52も白金Ptから構成することができる。また、排気浄化触媒13の触媒担体50上には白金PtおよびロジウムRhに加えて更にパラジウムPdを担持させることができるし、或いはロジウムRhに代えてパラジウムPdを担持させることができる。即ち、触媒担体50に担持されている貴金属触媒51，52は白金Pt、ロジウムRhおよびパラジウムPdの少なくとも一つにより構成される。
　炭化水素供給弁15から排気ガス中に炭化水素が噴射されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13において改質される。本発明ではこのとき改質された炭化水素を用いて排気浄化触媒13においてNOxを浄化するようにしている。図３はこのとき排気浄化触媒13において行われる改質作用を図解的に示している。図３に示されるように炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素HCは触媒51によって炭素数の少ないラジカル状の炭化水素HCとなる。
　図４は炭化水素供給弁15からの炭化水素の供給タイミングと排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化とを示している。なお、この空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は排気浄化触媒13に流入する排気ガス中の炭化水素の濃度変化に依存しているので図４に示される空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は炭化水素の濃度変化を表しているとも言える。ただし、炭化水素濃度が高くなると空燃比（Ａ／Ｆ）inは小さくなるので図４においては空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチ側となるほど炭化水素濃度が高くなっている。
　図５は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させることによって図４に示されるように排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを変化させたときの排気浄化触媒13によるNOx浄化率を排気浄化触媒13の各触媒温度TCに対して示している。本発明者は長い期間に亘ってNOx浄化に関する研究を重ねており、その研究課程において、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると、図５に示されるように400℃以上の高温領域においても極めて高いNOx浄化率が得られることが判明したのである。
　更にこのときには窒素および炭化水素を含む多量の還元性中間体が塩基性層53の表面上に、即ち排気浄化触媒13の塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持又は吸着され続けており、この還元性中間体が高NOx浄化率を得る上で中心的役割を果していることが判明したのである。次にこのことについて図６Ａおよび６Ｂを参照しつつ説明する。なお、これら図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒13の触媒担体50の表面部分を図解的に示しており、これら図６Ａおよび６Ｂには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめたときに生ずると推測される反応が示されている。
　図６Ａは排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低いときを示しており、図６Ｂは炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が高くなっているときを示している。
　さて、図４からわかるように排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比は一瞬を除いてリーンに維持されているので排気浄化触媒13に流入する排気ガスは通常酸素過剰の状態にある。このとき排気ガス中に含まれるNOの一部は排気浄化触媒13上に付着し、排気ガス中に含まれるNOの一部は図６Ａに示されるように白金51上において酸化されてNO2となり、次いでこのNO2は更に酸化されてNO3となる。また、NO2の一部はNO2 -となる。従って白金Pt51上にはNO2 - とNO3とが生成されることになる。排気浄化触媒13上に付着しているNOおよび白金Pt51上において生成されたNO2 -とNO3は活性が強く、従って以下これらNO、NO2 -およびNO3を活性NOx *と称する。
　一方、炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13の全体に亘って順次付着する。これら付着した炭化水素の大部分は順次酸素と反応して燃焼せしめられ、付着した炭化水素の一部は順次、図３に示されるように排気浄化触媒13内において改質され、ラジカルとなる。従って、図６Ｂに示されるように活性NOx *周りの炭化水素濃度が高くなる。ところで活性NOx *が生成された後、活性NOx *周りの酸素濃度が高い状態が一定時間以上継続すると活性NOx *は酸化され、硝酸イオンNO3 -の形で塩基性層53内に吸収される。しかしながらこの一定時間が経過する前に活性NOx *周りの炭化水素濃度が高くされると図６Ｂに示されるように活性NOx *は白金51上においてラジカル状の炭化水素HCと反応し、それにより還元性中間体が生成される。この還元性中間体は塩基性層53の表面上に付着又は吸着される。
　なお、このとき最初に生成される還元性中間体はニトロ化合物R-NO2であると考えられる。このニトロ化合物R-NO2は生成されるとニトリル化合物R-CNとなるがこのニトリル化合物R-CNはその状態では瞬時しか存続し得ないのでただちにイソシアネート化合物R-NCOとなる。このイソシアネート化合物R-NCOは加水分解するとアミン化合物R-NH2となる。ただしこの場合、加水分解されるのはイソシアネート化合物R-NCOの一部であると考えられる。従って図６Ｂに示されるように塩基性層53の表面上に保持又は吸着されている還元性中間体の大部分はイソシアネート化合物R-NCOおよびアミン化合物R-NH2であると考えられる。
　一方、図６Ｂに示されるように生成された還元性中間体の周りに炭化水素HCが付着しているときには還元性中間体は炭化水素HCに阻まれてそれ以上反応が進まない。この場合、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低下し、次いで還元性中間体の周りに付着している炭化水素が酸化せしめられて消滅し、それにより還元性中間体周りの酸素濃度が高くなると、還元性中間体は図６Ａに示されるように活性NOx *と反応するか、周囲の酸素と反応するか、或いは自己分解する。それによって還元性中間体R-NCOやR-NH2はＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、斯くしてNOxが浄化されることになる。
　このように排気浄化触媒13では、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を高くすることにより還元性中間体が生成され、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を低下させた後、酸素濃度が高くなったときに還元性中間体が活性NOx *や酸素と反応し、或いは自己分解し、それによりNOxが浄化される。即ち、排気浄化触媒13によりNOxを浄化するには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させる必要がある。
　無論、この場合、還元性中間体を生成するのに十分高い濃度まで炭化水素の濃度を高める必要があり、生成された還元性中間体を活性NOx *や酸素と反応させ、或いは自己分解させるのに十分低い濃度まで炭化水素の濃度を低下させる必要がある。即ち、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅で振動させる必要がある。なお、この場合、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2が活性NOx *や酸素と反応するまで、或いは自己分解するまでこれら還元性中間体を塩基性層53上に、即ち塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持しておかなければならず、そのために塩基性の排気ガス流通表面部分54が設けられている。
　一方、炭化水素の供給周期を長くすると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給されるまでの間において酸素濃度が高くなる期間が長くなり、従って活性NOx *は還元性中間体を生成することなく硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。これを回避するためには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の周期でもって振動させることが必要となる。
　そこで本発明による実施例では、排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とを反応させて窒素および炭化水素を含む還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成するために排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51，52が担持されており、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2を排気浄化触媒13内に保持しておくために貴金属触媒51，52周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、塩基性の排気ガス流通表面部分54上に保持された還元性中間体R-NCOやR-NH2はＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成し続けるのに必要な振動周期とされる。因みに図４に示される例では噴射間隔が３秒とされている。
　炭化水素濃度の振動周期、即ち炭化水素HCの供給周期を上述の予め定められた範囲内の周期よりも長くすると塩基性層53の表面上から還元性中間体R-NCOやR-NH2が消滅し、このとき白金Pt53上において生成された活性NOx *は図７Ａに示されるように硝酸イオンNO3 -の形で塩基性層53内に拡散し、硝酸塩となる。即ち、このときには排気ガス中のNOxは硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。
　一方、図７ＢはこのようにNOxが硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されているときに排気浄化触媒13内に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチにされた場合を示している。この場合には排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（NO3 -→NO2）に進み、斯くして塩基性層53内に吸収されている硝酸塩は順次硝酸イオンNO3 -となって図７Ｂに示されるようにNO2の形で塩基性層53から放出される。次いで放出されたNO2は排気ガス中に含まれる炭化水素HCおよびCOによって還元される。
　図８は塩基性層53のNOx吸収能力が飽和する少し前に排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを一時的にリッチにするようにした場合を示している。なお、図８に示す例ではこのリッチ制御の時間間隔は１分以上である。この場合には排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸収されたNOxは、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされたときに塩基性層53から一気に放出されて還元される。従ってこの場合には塩基性層53はNOxを一時的に吸収するための吸収剤の役目を果している。
　なお、このとき塩基性層53がNOxを一時的に吸着する場合もあり、従って吸収および吸着の双方を含む用語として吸蔵という用語を用いるとこのとき塩基性層53はNOxを一時的に吸蔵するためのNOx吸蔵剤の役目を果していることになる。即ち、この場合には、機関吸気通路、燃焼室２および排気浄化触媒13上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、排気浄化触媒13は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒として機能している。
　図９は、排気浄化触媒13をこのようにNOx吸蔵触媒として機能させたときのNOx浄化率を示している。なお、図９の横軸は排気浄化触媒13の触媒温度TCを示している。排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合には図９に示されるように触媒温度TCが300℃から400℃のときには極めて高いNOx浄化率が得られるが触媒温度TCが400℃以上の高温になるとNOx浄化率が低下する。
　このように触媒温度TCが400℃以上になるとNOx浄化率が低下するのは、触媒温度TCが400℃以上になると硝酸塩が熱分解してNO2の形で排気浄化触媒13から放出されるからである。即ち、NOxを硝酸塩の形で吸蔵している限り、触媒温度TCが高いときに高いNOx浄化率を得るのは困難である。しかしながら図４から図６Ａ，６Ｂに示される新たなNOx浄化方法では図６Ａ，６Ｂからわかるように硝酸塩は生成されず或いは生成されても極く微量であり、斯くして図５に示されるように触媒温度TCが高いときでも高いNOx浄化率が得られることになる。
　本発明による実施例では、この新たなNOx浄化方法を用いてNOxを浄化しうるように、炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15を機関排気通路内に配置し、炭化水素供給弁15下流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とを反応させるための排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51，52が担持されていると共に貴金属触媒51，52周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、排気浄化触媒13は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、炭化水素濃度の振動周期をこの予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、機関運転時に排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させ、それにより排気ガス中に含まれるNOxを排気浄化触媒13において還元するようにしている。
　即ち、図４から図６Ａ，６Ｂに示されるNOx浄化方法は、貴金属触媒を担持しかつNOxを吸収しうる塩基性層を形成した排気浄化触媒を用いた場合において、ほとんど硝酸塩を形成することなくNOxを浄化するようにした新たなNOx浄化方法であると言うことができる。実際、この新たなNOx浄化方法を用いた場合には排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合に比べて、塩基性層53から検出される硝酸塩は極く微量である。なお、この新たなNOx浄化方法を以下、第１のNOx浄化方法と称する。
　次に図10から図15を参照しつつこの第１のNOx浄化方法についてもう少し詳細に説明する。
　図10は図４に示される空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化を拡大して示している。なお、前述したようにこの排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は同時に排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度変化を示している。なお、図10においてΔＨは排気浄化触媒13に流入する炭化水素HCの濃度変化の振幅を示しており、ΔＴは排気浄化触媒13に流入する炭化水素濃度の振動周期を示している。
　更に図10において（Ａ／Ｆ）ｂは機関出力を発生するための燃焼ガスの空燃比を示すベース空燃比を表している。言い換えるとこのベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂは炭化水素の供給を停止したときに排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比を表している。一方、図10においてＸは、生成された活性NOx *が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸蔵されることなく還元性中間体の生成のために使用される空燃比（Ａ／Ｆ）inの上限を表しており、活性NOx *と改質された炭化水素とを反応させて還元性中間体を生成させるには空燃比（Ａ／Ｆ）inをこの空燃比の上限Ｘよりも低くすることが必要となる。
　別の言い方をすると図10のＸは活性NOx *と改質された炭化水素とを反応させて還元性中間体を生成させるのに必要な炭化水素の濃度の下限を表しており、還元性中間体を生成するためには炭化水素の濃度をこの下限Ｘよりも高くする必要がある。この場合、還元性中間体が生成されるか否かは活性NOx *周りの酸素濃度と炭化水素濃度との比率、即ち空燃比（Ａ／Ｆ）inで決まり、還元性中間体を生成するのに必要な上述の空燃比の上限Ｘを以下、要求最小空燃比と称する。
　図10に示される例では要求最小空燃比Ｘがリッチとなっており、従ってこの場合には還元性中間体を生成するために空燃比（Ａ／Ｆ）inが瞬時的に要求最小空燃比Ｘ以下に、即ちリッチにされる。これに対し、図11に示される例では要求最小空燃比Ｘがリーンとなっている。この場合には空燃比（Ａ／Ｆ）inをリーンに維持しつつ空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的に低下させることによって還元性中間体が生成される。
　この場合、要求最小空燃比Ｘがリッチになるかリーンになるかは排気浄化触媒13の酸化力による。この場合、排気浄化触媒13は例えば貴金属51の担持量を増大させれば酸化力が強まり、酸性を強めれば酸化力が強まる。従って排気浄化触媒13の酸化力は貴金属51の担持量や酸性の強さによって変化することになる。
　さて、酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合に図11に示されるように空燃比（Ａ／Ｆ）inをリーンに維持しつつ空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的に低下させると、空燃比（Ａ／Ｆ）inが低下せしめられたときに炭化水素が完全に酸化されてしまい、その結果還元性中間体を生成することができなくなる。これに対し、酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合に図10に示されるように空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的にリッチにさせると空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされたときに一部の炭化水素は完全に酸化されることなく部分酸化され、即ち炭化水素が改質され、斯くして還元性中間体が生成されることになる。従って酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合には要求最小空燃比Ｘはリッチにする必要がある。
　一方、酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合には図11に示されるように空燃比（Ａ／Ｆ）inをリーンに維持しつつ空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的に低下させると、一部の炭化水素は完全に酸化されずに部分酸化され、即ち炭化水素が改質され、斯くして還元性中間体が生成される。これに対し、酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合に図10に示されるように空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的にリッチにさせると多量の炭化水素は酸化されることなく単に排気浄化触媒13から排出されることになり、斯くして無駄に消費される炭化水素量が増大することになる。従って酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合には要求最小空燃比Ｘはリーンにする必要がある。
　即ち、要求最小空燃比Ｘは図12に示されるように排気浄化触媒13の酸化力が強くなるほど低下させる必要があることがわかる。このように要求最小空燃比Ｘは排気浄化触媒13の酸化力によってリーンになったり、或いはリッチになったりするが、以下要求最小空燃比Ｘがリッチである場合を例にとって、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度変化の振幅や排気浄化触媒13に流入する炭化水素濃度の振動周期について説明する。
　さて、ベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂが大きくなると、即ち炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高くなると空燃比（Ａ／Ｆ）inを要求最小空燃比Ｘ以下とするのに必要な炭化水素の供給量が増大し、それに伴って還元性中間体の生成に寄与しなかった余剰の炭化水素量も増大する。この場合、NOxを良好に浄化するためには前述したようにこの余剰の炭化水素を酸化させる必要があり、従ってNOxを良好に浄化するためには余剰の炭化水素量が多いほど多量の酸素が必要となる。
　この場合、排気ガス中の酸素濃度を高めれば酸素量を増大することができる。従ってNOxを良好に浄化するためには、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いときには炭化水素供給後の排気ガス中の酸素濃度を高める必要がある。即ち、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いほど炭化水素濃度の振幅を大きくする必要がある。
　図13は同一のNOx浄化率が得られるときの、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度と炭化水素濃度の振幅ΔＨとの関係を示している。図13から同一のNOx浄化率を得るためには炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いほど炭化水素濃度の振幅ΔＨを増大させる必要があることがわかる。即ち、同一のNOx浄化率を得るにはベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂが高くなるほど炭化水素濃度の振幅ΔＴを増大させることが必要となる。別の言い方をすると、NOxを良好に浄化するためにはベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂが低くなるほど炭化水素濃度の振幅ΔＴを減少させることができる。
　ところでベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂが最も低くなるのは加速運転時であり、このとき炭化水素濃度の振幅ΔＨが200ppm程度あればNOxを良好に浄化することができる。ベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂは通常、加速運転時よりも大きく、従って図14に示されるように炭化水素濃度の振幅ΔＨが200ppm以上であれば良好なNOx浄化率を得ることができることになる。
　一方、ベース空燃比（Ａ／Ｆ）ｂが最も高いときには炭化水素濃度の振幅ΔＨを10000ppm程度にすれば良好なNOx浄化率が得られることがわかっている。従って本発明では炭化水素濃度の振幅の予め定められた範囲が200ppmから10000ppmとされている。
　また、炭化水素濃度の振動周期ΔＴが長くなると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給される間において、活性NOx *周りの酸素濃度が高くなる期間が長くなる。この場合、図１に示される実施例では、炭化水素濃度の振動周期ΔＴが５秒程度よりも長くなると活性NOx *が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収され始め、従って図15に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔＴが５秒程度よりも長くなるとNOx浄化率が低下することになる。従って図１に示される実施例では、炭化水素濃度の振動周期ΔＴは５秒以下とする必要がある。
　一方、本発明による実施例では、炭化水素濃度の振動周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になると供給された炭化水素が排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に堆積し始め、従って図15に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になるとNOx浄化率が低下する。そこで本発明による実施例では、炭化水素濃度の振動周期が0.3秒から５秒の間とされている。
　次に、図16Ａおよび16Ｂを参照しつつ、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が行なわれた場合と低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行なわれた場合の炭化水素の噴射制御について説明する。図16Ａは、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が行われている状態で第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの最適な炭化水素濃度の振動振幅と振動周期とを示しており、図16Ｂは、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行われている状態で第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの最適な炭化水素濃度の振動振幅と振動周期とを示している。
　さて、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が行われているときには、機関から排出された排気ガスの一部が排気浄化触媒13に送り込まれることなく吸気通路側に戻される。これに対し、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行われているときには、機関から排出された全ての排気ガスが排気浄化触媒13に送り込まれる。従って、同一の機関運転状態のもとで同一量の排気ガスが再循環せしめられている場合には、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が行われている場合に比べて低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行われている場合の方が、排気浄化触媒13に単位時間当り流入する排気ガスの量が多くなる。
　排気浄化触媒13に単位時間当り流入する排気ガスの量が多くなると、排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを要求最小空燃比Ｘ以下とするのに必要な炭化水素の供給量が増大し、従って図16Ｂに示されるように炭化水素濃度の振動振幅が大きくされる。更にこのときには単位時間当りの炭化水素の供給量が変化しないようにするために、図16Ｂに示されるように炭化水素濃度の振動周期が長くされる。即ち、本発明による実施例では、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときには、同一の機関運転状態のもとで高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに比べて、炭化水素濃度の振幅が大きくされかつ炭化水素濃度の振動周期が長くされる。
　さて、本発明による実施例では、炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射量および噴射時期を変化させることによって炭化水素濃度の振幅ΔＨおよび振動周期ΔＴが機関の運転状態に応じた最適値となるように制御される。この場合、本発明による実施例では、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用を行ないつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの最適な炭化水素噴射量ＷＴが燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図17Ａに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、また、このときの最適な炭化水素の噴射周期ΔＴも燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図17Ｂに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。同様に、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの最適な炭化水素噴射量ＷＴおよび噴射周期ΔＴも燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として夫々予めROM32内に記憶されている。
　次に図18から図21を参照しつつ排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法について具体的に説明する。このように排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法を以下、第２のNOx浄化方法と称する。
　この第２のNOx浄化方法では図18に示されるように塩基性層53に吸蔵された吸蔵NOx量ΣNOXが予め定められた許容量MAXを越えたときに排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされる。排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされると、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸蔵されたNOxが塩基性層53から一気に放出されて還元される。それによってNOxが浄化される。
　吸蔵NOx量ΣNOXは例えば機関から排出されるNOx量から算出される。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出される排出NOx量NOXAが噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図19に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、この排出NOx量NOXAから吸蔵NOx量ΣNOXが算出される。この場合、前述したように排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされる周期は通常１分以上である。
　この第２のNOx浄化方法では図20に示されるように燃焼室２内に燃料噴射弁３から燃焼用燃料Ｑに加え、追加の燃料WRを噴射することによって排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされる。なお、図20の横軸はクランク角を示している。この追加の燃料WRは燃焼はするが機関出力となって現われない時期に、即ち圧縮上死点後ATDC90°の少し手前で噴射される。この燃料量WRは噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図21に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。無論、この場合炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量を増大させることによって排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inをリッチにすることもできる。
　さて、排気浄化触媒13から排気管14内に流出する排気ガスの温度は排気マニホルド５内に排出される排気ガスの温度に比べてかなり低く、従って低圧排気ガス再循環装置LPLにより燃焼室２内に再循環される排気ガスの温度は高圧排気ガス再循環装置HPLにより燃焼室２内に再循環される排気ガスの温度に比べてかなり低くなる。従って低圧排気ガス再循環装置LPLにより排気ガスを再循環した場合の方が、高圧排気ガス再循環装置HPLにより排気ガスを再循環した場合に比べて燃焼室２内における燃焼温が低下し、燃焼室２内におけるNOxの生成量が低下する。即ち、低圧排気ガス再循環装置LPLを用いて排気ガスを再循環した場合の方が、高圧排気ガス再循環装置HPLを用いて排気ガスを再循環した場合に比べて燃焼室２から排出されるNOxの量を低下させることができる。
　従って、本発明による実施例では通常、低圧排気ガス再循環装置LPLを用いて排気ガスの再循環作用が行われ、低圧排気ガス再循環装置LPLを用いるよりも高圧排気ガス再循環装置HPLを用いた方が好ましい場合に限って、高圧排気ガス再循環装置HPLが用いられる。
　一方、第１のNOx浄化方法を用いたときのNOx浄化率と第２のNOx浄化方法を用いたときのNOx浄化率とを比べると第１のNOx浄化方法を用いた場合の方が高いNOx浄化率を得ることができる。一方、第１のNOx浄化方法を用いた場合の炭化水素の供給頻度は第２のNOx浄化方法を用いた場合の炭化水素の供給頻度よりもかなり高いので、NOxを浄化するために消費される炭化水素量は、第１のNOx浄化方法を用いた場合の方が第２のNOx浄化方法を用いた場合に比べて多くなる。即ち、NOx浄化率からみると、第１のNOx浄化方法を用いることが好ましいが、炭化水素消費量の低減という観点からみると、第２のNOx浄化方法を用いることが好ましいと言える。
　これらのことを考慮して、低圧排気ガス再循環装置LPLを用いるか或いは高圧排気ガス再循環装置HPLを用いるかが、および第１のNOx浄化方法を用いるか或いは第２のNOx浄化方法を用いるかが決定される。本発明による実施例では、図22に示されるように、燃料噴射弁３からの燃料噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎに応じて機関の運転領域が三つの運転領域Ｉ,IIおよびIIIに分けられており、定常運転時には低圧排気ガス再循環装置LPLと高圧排気ガス再循環装置HPLとのいずれを用いるかが、および第１のNOx浄化方法と第２のNOx浄化方法のいずれを用いるかが各運転領域Ｉ,IIおよびIIIについて夫々予め定められている。
　図22において、運転領域IIは、定常運転時に最も頻繁に使用される中速中負荷運転領域を表しており、定常運転時にはこの運転領域IIでは、排気ガス再循環装置としては低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられており、NOx浄化方法としては第２のNOx浄化方法が用いられている。即ち、運転領域IIでは、燃焼室２からのNOxの排出量を低減させるべく低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられ、炭化水素消費量を低減すべく第２のNOx浄化方法が用いられる。
　一方、図22において、運転領域IIIは、高速高負荷運転領域を表しており、定常運転時にはこの運転領域IIIでは、排気ガス再循環装置として低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられており、NOx浄化方法として第１のNOx浄化方法が用いられている。即ち、高速高負荷運転時には、燃焼室２からのNOxの排出量が増大し、従ってこのときには燃焼室２からのNOxの排出量をできる限り低減させるべく低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられ、高いNOx浄化率が得られるように第１のNOx浄化方法が用いられる。なおこの運転領域IIIでは、定常運転時に限らず、加速運転時のような過渡運転時でも、排気ガス再循環装置として低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられ、NOx浄化方法として第１のNOx浄化方法が用いられる。
　一方、図22において、運転領域Ｉは、低速低負荷運転領域を表しており、定常運転時にはこの運転領域Ｉでは、排気ガス再循環装置として高圧排気ガス再循環装置HPLが用いられており、NOx浄化方法としては第２のNOx浄化方法が用いられている。即ち、低速低負荷運転時には、燃焼室２から排出される排気ガスの温度が低く、このとき低圧排気ガス再循環装置LPLを用いて排気ガスを再循環させると排気ガス中に含まれる水分が冷却装置25内において凝縮し、その結果低圧排気ガス再循環装置LPL内に水分が蓄積してしまうという問題を生ずる。このような問題が生じないようにするために運転領域Ｉでは、高圧排気ガス再循環装置HPLが用いられ、炭化水素消費量を低減すべく第２のNOx浄化方法が用いられる。
　このように図22に示される実施例では、定常運転時には運転領域IIおよびIIIでは低圧排気ガス再循環装置LPLが用いられ、運転領域Ｉにおいてのみ高圧排気ガス再循環装置HPLが用いられる。一方、定常運転時には運転領域ＩおよびIIでは第２のNOx浄化方法が用いられ、運転領域IIIでは第１のNOx浄化方法が用いられる。即ち、本発明による実施例では、機関低速低負荷側では第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われ、機関高速高負荷側では第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。
　次に、機関の運転状態が運転領域Ｉ又はIIにあるときに、加速運転が行われた場合について説明する。図22には、機関の運転状態が運転領域Ｉのａ点にあるときに加速運転が行われた場合の運転状態の変化と、機関の運転状態が運転領域IIのｂ点にあるときに加速運転が行われた場合の運転状態の変化とが矢印で示されている。なお、図22において破線の矢印は、加速運転が行われたときに加速の度合いが予め定められた度合い以下のときの、即ち緩加速運転が行われたときの運転状態の変化を示している。このように加速の度合いが予め定められた度合い以下の緩加速運転が行われたときには、排気ガス再循環装置およびNOx浄化方法は各運転領域Ｉ,IIおよびIIIに対して予め定められている排気ガス再循環装置およびNOx浄化方法が用いられる。例えば機関の運転状態が運転領域Ｉのａ点にあるときに緩加速運転が行われたときには、機関の運転状態が運転領域ＩとIIの境界Ｘを越えたときに第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を維持しつつ高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガスの再循環作用から低圧排気ガス再循環装置LPL による排気ガスの再循環作用に切替えられ、機関の運転状態が運転領域IIとIIIの境界Ｙを越えたときに低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガスの再循環作用を維持しつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられる。
　これに対し、機関の運転状態が運転領域Ｉ又はIIにあるときに加速運転が行われ、このとき加速の度合いが予め定められた度合い以上であるとき、即ち図22において実線の矢印で示されるように急加速運転が行われたときには、上述の緩加速運転時とは異なる制御が行われる。即ち、機関負荷が急速に高められて急加速運転が行われると燃焼室２内で生成されるNOx量が急激に増大する。従ってこのとき燃焼室２から排出されるNOx量を低減するには再循環排気ガス量を急速に増大する必要がある。しかしながらこのとき、低圧排気ガス再循環装置LPLを用いて再循環作用が行われているとすると、再循環排気ガス量を急速に増大すべくEGR制御弁24の開度を大きくしても排気管14から燃焼室２に至るまでの通路容積が大きいために、燃焼室２内に供給される再循環排気ガス量を急速に増大することはできない。従って、急加速運転が行われたときに低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガスの再循環が行われていると、急加速運転が行われたときに多量のNOxが排出されるという問題を生ずる。
　これに対し、高圧排気ガス再循環装置HPLでは排気マニホルド５から燃焼室２に至るまでの通路容積が小さいために、EGR制御弁24の開度を大きくすれば燃焼室２内に供給される再循環排気ガス量はただちに増大する。従って本発明では、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガスの再循環が行われているときに、急加速運転が行われたときには低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガスの再循環作用から高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガスの再循環作用にただちに切替えるようにしている。一方、急加速運転が行われて機関負荷が高くなると燃焼室２からのNOxの排出量が増大し、またこのとき低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガスの再循環作用から高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガスの再循環作用に切替えられると燃焼室２からのNOxの排出量が更に増大する。従ってこのときには、NOxを良好に浄化するために、第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用にただちに切替えられる。
　従って本発明によれば、コンプレッサ７aと排気タービン７bを有する排気ターボチャージャ７を具備しており、排気タービン７b下流の機関排気通路内に排気浄化触媒13を配置すると共に排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁15を配置し、排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51,52が担持されていると共に貴金属触媒51,52周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、排気浄化触媒13は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、炭化水素濃度の振動周期を予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および周期でもって振動させることによりNOxを浄化する第１のNOx浄化方法と、炭化水素濃度の振動周期を予め定められた範囲よりも長くすることによりNOxを排気浄化触媒13に吸蔵させると共に排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵されたNOxを放出させる第２のNOx浄化方法とを選択的に用いることのできる内燃機関の排気浄化装置において、排気タービン７b上流の機関排気通路内の比較的高圧の排気ガスをコンプレッサ７a下流の吸気通路内に再循環させる高圧排気ガス再循環装置HPLと、排気浄化触媒13下流の機関排気通路内の比較的低圧の排気ガスをコンプレッサ７a上流の吸気通路内に再循環させる低圧排気ガス再循環装置LPLとを具備しており、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用が一時的に高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に切替えられる。
　なお、この場合、加速運転時における加速の度合いが予め定められた度合い以下のときには、即ち緩加速運転時には排気ガス再循環作用が低温排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用のまま維持される。
　図23は、図22において機関の運転状態が運転領域Ｉのａ点にあるときに加速運転が行われた場合のアクセルペダル40の踏込み量の変化と、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度の変化と、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度の変化と、NOx浄化方法とが示されている。なお、図23における破線は、図22において破線の矢印で示されるように加速の度合いが予め定められた度合い以下であるとき、即ち緩加速運転が行われたときを示しており、図23における実線は、図22において実線の矢印で示されるように加速の度合いが予め定められた度合い以上であるとき、即ち急加速運転が行われたときを示している。
　機関の運転状態が運転領域Ｉにあるときには前述したように、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われている。このときには図23からわかるように、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24は全閉せしめられており、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度は機関の運転状態から定まる開度とされている。次いで、破線の矢印で示されるように、アクセルペダル40がゆっくりと踏み込まれたとすると、即ち緩加速運転が行われたとすると、機関の運転状態が図22に示される境界Ｘを越えたときに破線の矢印で示される如く、第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を維持しつつ排気ガス再循環作用が高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用から低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用に切替られる。次いで機関の運転状態が図22に示される境界Ｙを越えると低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を維持しつつNOx浄化作用が第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられる。
　これに対し、機関の運転状態が運転領域Ｉにあるときに、図23において実線の矢印で示されるように、アクセルペダル40が急速に踏み込まれたとすると、即ち急加速運転が行われたとすると、NOx浄化作用が第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用にただちに切替えられる。一方、このとき排気ガス再循環作用は、予め定められている時間th,高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用のまま維持され、この予め定められた時間thを経過すると、排気ガス再循環作用が低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用に徐々に切替られる。
　即ち、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用は高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用のまま予め定められた期間維持された後に低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用に徐々に切替えられる。なお、図23において実線の矢印で示されるように、加速運転が開始されたときから、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が停止され、低圧排気ガス再循環装置LPLのみによる排気ガス再循環作用が開始されるまでの処理を、加速開始処理と称する。
　図24は、図22において機関の運転状態が運転領域IIのｂ点にあるときに加速運転が行われた場合のアクセルペダル40の踏込み量の変化と、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度の変化と、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度の変化と、NOx浄化方法とが示されている。なお、図23と同様に、図24における破線は、図22において破線の矢印で示されるように加速の度合いが予め定められた度合い以下であるとき、即ち緩加速運転が行われたときを示しており、図24における実線は、図22において実線の矢印で示されるように加速の度合いが予め定められた度合い以上であるとき、即ち急加速運転が行われたときを示している。
　機関の運転状態が運転領域IIにあるときには前述したように、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われている。このときには図24からわかるように、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17は全閉せしめられており、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度は機関の運転状態から定まる開度とされている。次いで、破線の矢印で示されるように、アクセルペダル40がゆっくりと踏み込まれたとすると、即ち緩加速運転が行われたとすると、機関の運転状態が図22に示される境界Ｙを越えたときに低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を維持しつつNOx浄化作用が第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられる。
　これに対し、機関の運転状態が運転領域IIにあるときに、図24において実線の矢印で示されるように、アクセルペダル40が急速に踏み込まれたとすると、即ち急加速運転が行われたとすると、NOx浄化作用が第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用にただちに切替えられる。一方、このとき排気ガス再循環作用は、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用から高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用にただちに切替えられ、次いで予め定められている時間th,高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に維持され、次いでこの予め定められた時間thを経過すると、排気ガス再循環作用が低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用に徐々に切替られる。なお、この場合には、図24において実線の矢印で示されるように、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用から高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に切替えられたときから、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が再び停止され、低圧排気ガス再循環装置LPLのみによる排気ガス再循環作用が開始されるまでの処理が、加速開始処理と称される。
　即ち、前述したように、低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用が一時的に高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に切替えられる。
　図24において予め定められた時間th、即ち排気ガス再循環作用が一時的に高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に切替えられている時間thは、排気ガス再循環作用を低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用に切替えても十分な量の排気ガスを燃焼室２内に再循環し得るようになるまでの時間である。この時間thは図25に示されるように加速の度合いが高くなるほど長くされる。このことは図23に示される場合も同様であって、急加速運転が開始された後、高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用に維持されている時間thも図25に示されるように加速の度合いが高くなるほど長くされる。
　図26には、第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられるときの、追加の燃料ＷＲの噴射時期と、炭化水素ＷＴの供給タイミングと、排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化と、排気浄化触媒13に吸蔵される吸蔵NOx量ΣNOXとが示されている。排気浄化触媒13にNOxが吸蔵されている状態で、第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が開始されたときに、排気浄化触媒13に吸蔵されているNOxが還元されることなく放出される。そこで本発明による実施例では、第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられるときに排気浄化触媒13にNOxが吸蔵されているときには、吸蔵されているNOxを放出させ還元させるために、図26に示されるように追加の燃料ＷＲが供給され、排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされる。
　図27および図28にNOx浄化制御ルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
　図27を参照するとまず初めにステップ60において、加速運転時における加速の度合いΔＤが検出される。この加速の度合いΔＤは、例えばアクセルペダル40の踏込み量の単位時間当りの変化に基づいて算出される。次いでステップ61では、加速の度合いΔＤが予め定められている度合いＤＸよりも大きいか否かが、即ち急加速運転時であるか否かが判別される。加速の度合いΔＤが予め定められている度合いＤＸよりも小さいとき、即ち緩加速運転時にはステップ62に進んで、機関の運転状態が図22に示される運転領域Ｉであるか否かが判別される。機関の運転状態が運転領域Ｉであるときにはステップ63に進んで高圧排気ガス再循環装置HPLによる排気ガス再循環作用が行われる。次いでステップ64に進んで第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。
　即ち、ステップ64では図17に示すマップから単位時間当りの排出NOx量NOXAが算出される。次いでステップ65ではΣNOXに排出NOx量NOXAを加算することによって吸蔵NOx量ΣNOXが算出される。次いでステップ66では吸蔵NOx量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX＞MAXになるとステップ67に進んで図21に示すマップから追加の燃料量WRが算出され、追加の燃料の噴射作用が行われる。次いでステップ68ではΣNOXがクリアされる。
　一方、ステップ62において機関の運転状態が運転領域Ｉでないと判別されたときにはステップ69に進んで低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行われる。次いでステップ70では機関の運転状態が図22に示される運転領域IIであるか否かが判別される。機関の運転状態が運転領域IIであるときにはステップ64に進んで第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。これに対し、機関の運転状態が運転領域IIでないとき、即ち機関の運転状態が図22に示される運転領域IIIであるときにはステップ71に進んで機関の運転状態が今、運転領域IIから運転領域IIIに変化したか否かが判別される。機関の運転状態が今、運転領域IIから運転領域IIIに変化していないとき、即ち機関の運転状態が継続して運転領域IIIであるときにはステップ74にジャンプして第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。即ち、図17Ａに示されるマップから運転状態に応じた噴射時間WTが算出され、図17Ｂに示されるマップから運転状態に応じた噴射周期ΔＴが算出され、これら算出された噴射時間WTおよび噴射周期ΔＴに従って炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射される。
　一方、ステップ71において機関の運転状態が今、運転領域IIから運転領域IIIに変化したと判断されたときにはステップ72に進んで、吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも大きいか否かが判別される。なお、この一定値MINは許容値MAXよりもかなり小さな値とされている。ステップ72において吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも小さいと判断されたときにはステップ74にジャンプして第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。これに対し吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも大きいと判断されたときにはステップ73に進み、吸蔵されているNOxを放出させ還元させるために、図26に示されるように追加の燃料ＷＲが供給されて排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされ、ΣNOXがクリアされる。次いでステップ74に進み、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が開始される。
　一方、ステップ61において加速の度合いΔＤが予め定められている度合いＤＸよりも大きいと判別されたとき、即ち急加速運転時にはステップ75に進んで機関の運転状態が運転領域IIIであるか否かが判別される。機関の運転状態が運転領域IIIであるときにはステップ76に進んで低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用が行われ、次いでステップ74に進んで第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。即ち、機関の運転状態が運転領域IIIであるときに急加速運転が行われたときには、継続して低圧排気ガス再循環装置LPLによる排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。
　これに対し、ステップ75において機関の運転状態が運転領域IIIでないと判別されたとき、即ち機関の運転状態が運転領域Ｉ又はIIであるときに急加速運転が行われたときには図28のステップ77に進んで、前述した加速開始処理が完了したか否かが判別される。加速開始処理が完了していないときにはステップ78に進んで加速開始時であるか否かが判別される。加速開始時であるときにはステップ79に進み、吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも大きいか否かが判別される。吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも小さいと判断されたときにはステップ81にジャンプする。これに対し吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも大きいときにはステップ80に進み、吸蔵されているNOxを放出させ還元させるために、図26に示されるように追加の燃料ＷＲが供給されて排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされ、ΣNOXがクリアされる。次いでステップ81に進む。
　ステップ81では加速の度合いΔＤに基づいて図25に示される関係から時間thが算出される。次いでステップ82では加速開始時における機関の運転状態が運転領域Ｉであったか否かが判別される。加速開始時における機関の運転状態が運転領域Ｉであったときにはステップ83に進んで、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度を図23の実線の矢印で示すように変化せしめるEGR制御弁作動指令が発せられる。次いでステップ84に進んで、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度を図23の実線の矢印で示すように変化せしめるEGR制御弁作動指令が発せられる。即ち、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度および高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度を図23の実線の矢印で示すように変化させる加速開始処理を行うべき指令が発せられる。
　一方、ステップ82において、加速開始時における機関の運転状態が運転領域IIであると判断されときにはステップ85に進んで、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度を図24の実線の矢印で示すように変化せしめるEGR制御弁作動指令が発せられる。次いでステップ86に進んで、高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度を図24の実線の矢印で示すように変化せしめるEGR制御弁作動指令が発せられる。即ち、低圧排気ガス再循環装置LPLのEGR制御弁24の開度および高圧排気ガス再循環装置HPLのEGR制御弁17の開度を図24の実線の矢印で示すように変化させる加速開始処理を行うべき指令が発せられる。
　一方、ステップ75において加速開始時ではないと判断されたとき、即ち加速運転中であると判断されたときには、ステップ87に進んで第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。即ち、加速運転が開始されると、吸蔵NOx量ΣNOXが一定値MINよりも大きい場合には排気浄化触媒13に吸蔵されているNOxを放出させ還元させるために排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされ、次いで第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用から第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられる。次いでステップ77において、ステップ83および84又はステップ85および86において発せられた作動命令が完了したと判断されると、即ち、加速開始処理が完了するとステップ88に進んで低圧排気ガス再循環装置LPL による排気ガス再循環作用が行われる。次いでステップ87に進む。
　なお、別の実施例として排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に炭化水素を改質させるための酸化触媒を配置することもできる。
　４　　吸気マニホルド
　５　　排気マニホルド
　７　　排気ターボチャージャ
　12　　排気管
　13　　排気浄化触媒
　15　　炭化水素供給弁
　HPL　　高圧排気ガス再循環装置
　LPL　　低圧排気ガス再循環装置

Claims (6)

  1. 　コンプレッサと排気タービンを有する排気ターボチャージャを具備しており、排気タービン下流の機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、該排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、該排気浄化触媒は、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、該炭化水素濃度の振動周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を該予め定められた範囲内の振幅および周期でもって振動させることによりNOxを浄化する第１のNOx浄化方法と、該炭化水素濃度の振動周期を該予め定められた範囲よりも長くすることによりNOxを排気浄化触媒に吸蔵させると共に排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵されたNOxを放出させる第２のNOx浄化方法とを選択的に用いることのできる内燃機関の排気浄化装置において、排気タービン上流の機関排気通路内の比較的高圧の排気ガスをコンプレッサ下流の吸気通路内に再循環させる高圧排気ガス再循環装置と、排気浄化触媒下流の機関排気通路内の比較的低圧の排気ガスをコンプレッサ上流の吸気通路内に再循環させる低圧排気ガス再循環装置とを具備しており、該低圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用が一時的に該高圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用に切替えられる内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　上記加速運転時における加速の度合いが上記予め定められた度合い以下のときには、排気ガス再循環作用が該低温排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用のまま維持される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　排気ガス再循環作用が一時的に該高温排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用に切替えられている期間は加速の度合いが高いほど長くされる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　該高圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用を行いつつ第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに、加速の度合いが予め定められた度合い以上の加速運転が行われたときには、NOx浄化作用が第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用に切替えられると共に排気ガス再循環作用は該高圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用のまま予め定められた時間維持された後に該低圧排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用に切替えられる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　機関低速低負荷側では第２のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われ、機関高速高負荷側では第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 　該低温排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときには、同一の機関運転状態のもとで該高温排気ガス再循環装置による排気ガス再循環作用を行いつつ第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときに比べて、該炭化水素濃度の振幅が大きくされかつ該炭化水素濃度の振動周期が長くされる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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