CN103348103B

CN103348103B - 内燃机的排气净化装置

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Publication number: CN103348103B
Application number: CN201280000600.7A
Authority: CN
Inventors: 美才治悠树; 吉田耕平; 井上三树男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: EP2642096A1; EP2642096A4; US20130192224A1; EP2642096B1; WO2013114533A1; CN103348103A; EP2642096A8; JP5304948B1; US8701392B2; JPWO2013114533A1

Abstract

在内燃机中，在排气涡轮（7b）下游的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）。采用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和周期振动的而净化NOx的第一NOx净化方法、和利用了NOx向排气净化催化剂（13）的吸留作用的第二NOx净化方法。具备使高压的废气再循环的高压废气再循环装置（HPL）和使低压的废气再循环的低压废气再循环装置（LPL）。利用低压废气再循环装置（LPL）进行废气再循环作用的同时利用第二NOx净化方法进行NOx净化作用时，当进行加速运转时，NOx净化作用被切换为利用第一NOx净化方法进行的NOx净化作用、并且废气再循环作用暂时被切换为利用高压废气再循环装置（HPL）进行的废气再循环作用。

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

已公知如下内燃机，具备具有压缩机和排气涡轮的排气涡轮增压器，在排气涡轮上游的内燃机排气通路内具备使排出的废气在压缩机下游的进气通路内再循环的废气再循环装置，在排气涡轮下游的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，内燃机运转时从烃供给阀以预先设定的周期喷射烃，由此来净化废气中所含的NO_x（例如参照专利文献1）。该内燃机即使在排气净化催化剂的温度为高温时也能够得到高NO_x净化率。

专利文献1：WO2011/114499A 1

发明内容

但是在该内燃机中，存在为了净化NO_x而使用的烃量仍然过多的问题。

本发明的目的是提供能够减少用于净化NO_x的烃的消耗量并且能够得到高NO_x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，具备具有压缩机和排气涡轮的排气涡轮增压器，在排气涡轮下游的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，排气净化催化剂具有使流入排气净化催化剂的烃浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NO_x还原的性质、并且具有使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时废气中所含的NO_x的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置能够选择性地利用第一NO_x净化方法和第二NO_x净化方法，所述第一NO_x净化方法通过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和周期振动而净化NO_x，所述第二NO_x净化方法通过使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长而将NO_x吸留在排气净化催化剂、并且通过使废气的空燃比为浓而将被吸留的NO_x放出；在所述内燃机的排气净化装置中，具备使排气涡轮上游的内燃机排气通路内的压力比较高的废气在压缩机下游的进气通路内再循环的高压废气再循环装置、和使排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内的压力比较低的废气在压缩机上游的进气通路内再循环的低压废气再循环装置，利用低压废气再循环装置进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用时，当进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NO_x净化作用被切换成利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用、并且废气再循环作用暂时被切换为利用高压废气再循环装置进行的废气再循环作用。

能够减少用于净化NO_x的烃的消耗量且得到高NO_x净化率。

附图说明

图1是压燃式内燃机的整体图。

图2是图示性地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的氧化反应的图。

图4是表示流入排气净化催化剂的废气的空燃比变化的图。

图5是表示NO_x净化率的图。

图6A和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和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废气的空燃比变化的图。

图9是表示NO_x净化率的图。

图10是表示流入排气净化催化剂的废气的空燃比变化的时间图。

图11是表示流入排气净化催化剂的废气的空燃比变化的时间图。

图12是表示排气净化催化剂的氧化力与要求最小空燃比X的关系的图。

图13是表示能够得到相同NO_x净化率的、废气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH的关系的图。

图14是表示烃浓度的振幅ΔH与NO_x净化率的关系的图。

图15是表示烃浓度的振动周期ΔT与NO_x净化率的关系的图。

图16A和16B是表示流入排气净化催化剂的废气的空燃比变化等的图。

图17A和17B是表示烃的喷射时间等的图。

图18是表示NO_x放出控制的图。

图19是表示排出NO_x量NOXA的映射的图。

图20是表示燃料喷射时期的图。

图21是表示烃供给量WR的映射的图。

图22是表示各运转区域I、II、III的图。

图23是用于说明加速运转时的废气再循环方法和NO_x净化方法的时间图。

图24是用于说明加速运转时的废气再循环方法和NO_x净化方法的时间图。

图25是表示加速的程度与时间th的关系的图。

图26是表示第一NO_x净化方法与第二NO_x净化方法的图。

图27是用于进行NO_x净化控制的流程图。

图28是用于进行NO_x净化控制的流程图。

具体实施方式

图1表示压燃式内燃机的整体图。

参照图1，1表示内燃机本体、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介由进气导管6b与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，压缩机7a的入口介由进气导管6a和吸入空气量检测器8而与空气过滤器9连结。进气导管6a内配置有由作动器10a驱动的节流阀10，进气导管6b周围配置有用于冷却在进气导管6b内流动的吸入空气的冷却装置11。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置11内，利用内燃机冷却水冷却吸入空气。

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的出口介由排气管12而与排气净化催化剂13的入口连结，排气净化催化剂13的出口与排气管14连结。排气净化催化剂13上游的排气管12内配置有烃供给阀15，该烃供给阀15用于供给用作压燃式内燃机的燃料的由轻油和其它燃料构成的烃。图1所示的实施例中，使用轻油作为由烃供给阀15供给的烃。此外，本发明还可以适用于以稀空燃比进行燃烧的火花点火式内燃机。此时，从烃供给阀15供给用作火花点火式内燃机的燃料的由汽油和其它燃料构成的烃。

另一方面，排气歧管5和进气歧管4介由废气再循环（以下称为EGR）通路16而互相连结，EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17。另外，各燃料喷射阀3介由燃料供给管18而与共轨19连结，该共轨19介由电子控制式的喷出量可变的燃料泵20而与燃料罐21连结。在燃料罐21内贮藏的燃料通过燃料泵20供给到共轨19内，供给到共轨19内的燃料介由各燃料供给管18供给到燃料喷射阀3。

另一方面，排气净化催化剂13下游的排气管14内配置有由作动器22a驱动的排气控制阀22，该排气控制阀22与排气净化催化剂13之间的排气管14内介由EGR通路23而与进气管6a连结。该EGR通路23内配置有电子控制式EGR控制阀24。进而EGR通路23周围配置有用于冷却在EGR通路23内流动的废气的冷却装置25。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置25内，由内燃机冷却水来冷却废气。

电子控制单元30由数字计算机构成，具备由双向性总线31互相连接的ROM（只读存储器）32、RAM（随机存取存储器）33、CPU（微处理机）34、输入端口35和输出端口36。排气净化催化剂13的下游安装有用于检测排气净化催化剂13的温度的温度传感器26，这些温度传感器26和吸入空气量检测器8的输出信号分别介由对应的AD转换器37而输入到输入端口35。另外，加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压介由对应的AD转换器37输入到输入端口35。进而，输入端口35上连接有曲轴转角传感器42，该曲轴转角传感器在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲。另一方面，输出端口36介由对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节流阀驱动用作动器10a、烃供给阀15、EGR控制阀17、24、燃料泵20和排气控制阀驱动用作动器22a连接。

如上所述，在图1所示的实施例中，设有由EGR通路16与EGR控制阀17构成的废气再循环装置HPL和由EGR通路23与EGR控制阀24构成的废气再循环装置LPL这两个废气再循环装置。此时，由图1可知，在废气再循环装置HPL中，排气歧管5内的废气进行再循环；在废气再循环装置LPL中，排气净化催化剂13下游的排气管14内的废气进行再循环。此时，排气歧管5内的废气压力大大高于排气净化催化剂13下游的排气管14内的废气压力。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压力比较高的废气在压缩机7a下游的进气通路内再循环的高压废气再循环装置；以下将废气再循环装置LPL称为使排气净化催化剂13下游的内燃机排气通路内的压力比较低的废气在压缩机7a上游的进气通路内再循环的低压废气再循环装置。

图2图示性地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。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上担载有贵金属催化剂51、52，进而在该催化剂载体50上形成有碱性层53，所述碱性层53含有选自钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属、钡Ba、钙Ca之类的碱土类金属、镧系元素之类的稀土类和银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir之类的能够向NO_x供给电子的金属中的至少一种。因为废气沿着催化剂载体50上游动，所以贵金属催化剂51、52可以说是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，所以碱性层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。应予说明，此时，任意贵金属催化剂51、52均可以由铂Pt构成。另外，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上，除了铂Pt和铑Rh以外，还可以担载钯Pd，或者代替铑Rh而担载钯Pd。即，担载于催化剂载体50的贵金属催化剂51、52由铑Rh和钯Pd中的至少一方以及铂Pt构成。

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，利用该被重整的烃在排气净化催化剂13中净化NO_x。图3图示性地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喷射的烃HC通过催化剂51而成为碳原子数少的自由基状的烃HC。

图4表示从烃供给阀15供给烃的时刻和向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in的变化。应予说明，由于该空燃比（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，所以图4所示的空燃比（A/F）in的变化可以说表示烃的浓度变化。但是，因为烃浓度变高时，空燃比（A/F）in变小，因此，在图4中，空燃比（A/F）in越靠近浓侧，烃浓度越高。

图5将NO_x净化率相对于排气净化催化剂13的各催化剂温度TC进行表示，所述NO_x净化率是通过周期性地改变流入排气净化催化剂13的烃的浓度而如图4所示地改变向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in时基于排气净化催化剂13的NO_x净化率。本发明的发明人长期反复进行关于NO_x净化的研究，在该研究过程中明确了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进行振动时，如图5所示，即使在400℃以上的高温区域中也能够得到极高的NO_x净化率。

进而，明确了此时含有氮和烃的大量的还原性中间体被持续保持或吸附于碱性层53的表面上、即排气净化催化剂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NO_x净化率方面发挥核心作用。接下来，参照图6A和6B对此进行说明。应予说明，这些图6A和6B图示性地表示排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分，这些图6A和6B示出推测在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和预先设定的范围内的周期进行振动时产生的反应。

图6A表示流入排气净化催化剂13的烃浓度低时，图6B表示从烃供给阀15供给烃而使流入排气净化催化剂13的烃浓度变高时。

另外，由图4可知，因为流入排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬间以外维持为稀，所以流入排气净化催化剂13的废气通常处于氧过量的状态。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的另一部分如图6A所示在铂51上被氧化而成为NO₂，接着该NO₂进一步被氧化成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和在铂Pt51上生成的NO₂ ^－和NO₃的活性强，因此，下面将这些NO、NO₂ ^－和NO₃称为活性NO_x*。

另一方面，从烃供给阀15供给烃时，该烃在排气净化催化剂13的整体上依次附着。这些附着的烃的大部分依次与氧反应而燃烧，如图3所示，附着的烃的一部分依次在排气净化催化剂13内被重整，成为自由基。因此，如图6B所示，活性NO_x*周围的烃浓度变高。然而，活性NO_x*生成后，如果活性NO_x*周围的氧浓度高的状态持续一定时间以上，则活性NO_x*被氧化，以硝酸根离子NO₃ ^－的形态被吸收到碱性层53内。但是，如果在经过该一定时间之前，活性NO_x*周围的烃浓度升高，则如图6B所示，活性NO_x*在铂51上与自由基状的烃HC反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体附着或吸附在碱性层53的表面上。

应予说明，认为此时最初生成的还原性中间体是硝基化合物R－NO₂。因为该硝基化合物R－NO₂一生成就会成为腈化合物R－CN，而该腈化合物R－CN只能在该状态下存在瞬间，所以立刻成为异氰酸酯化合物R－NCO。如果该异氰酸酯化合物R－NCO水解，则成为胺化合物R－NH₂。但是，认为此时被水解的是异氰酸酯化合物R－NCO的一部分。因此，如图6B所示，认为保持或吸附于碱性层53的表面上的还原性中间体大部分是异氰酸酯化合物R－NCO和胺化合物R－NH₂。

另一方面，如图6B所示，烃HC附着于生成的还原性中间体的周围时，还原性中间体被烃HC所阻碍，不能继续进行反应。此时，如果流入排气净化催化剂13的烃的浓度下降，接着附着在还原性中间体周围的烃被氧化而消失，由此使得还原性中间体周围的氧浓度升高，则如图6A所示，还原性中间体与活性NO_x*进行反应、或者与周围的氧反应、或者自我分解。由此，还原性中间体R－NCO、R－NH₂被转化为N₂、CO₂、H₂O，这样使NO_x得到净化。

像这样，在排气净化催化剂13中，通过提高流入排气净化催化剂13的烃的浓度而生成还原性中间体，降低流入排气净化催化剂13的烃的浓度后，氧浓度升高时，还原性中间体与活性NO_x*、氧反应，或者自我分解，由此NO_x得到净化。即，若要通过排气净化催化剂13净化NO_x，则需要周期性地改变流入排气净化催化剂13的烃的浓度。

当然，此时需要将烃的浓度升高至生成还原性中间体所需的足够高的浓度，将烃的浓度降低至使生成的还原性中间体与活性NO_x*、氧反应、或自我分解所需的足够低的浓度。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。此外，此时，必须在碱性层53上即碱性废气流通表面部分54上保持这些还原性中间体直至所生成的还原性中间体R－NCO、R－NH₂与活性NO_x*、氧反应，或者自我分解，为此设置有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，则在供给烃后直至下次供给烃为止的期间，氧浓度升高的期间变长，因而活性NO_x*不生成还原性中间体而以硝酸盐的形式被吸收于碱性层53内。为了回避这一情况，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进行振动。

因此，根据本发明的实施例中，为了使废气中所含的NO_x与经重整的烃反应而生成含有氮和烃的还原性中间体R－NCO、R－NH₂，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52，为了将生成的还原性中间体R－NCO、R－NH₂保持在排气净化催化剂13内，在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，保持在碱性的废气流通表面部分54上的还原性中间体R－NCO、R－NH₂转化为N₂、CO₂、H₂O，使烃浓度的振动周期为持续生成还原性中间体R－NCO、R－NH₂所需的振动周期。顺带说明，在图4所示的例子中，使喷射间隔为3秒。

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

另一方面，图7B表示像这样NO_x以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，使流入排气净化催化剂13内的废气的空燃比为理论空燃比或浓的情况。此时，由于废气中的氧浓度降低，所以反应逆向（NO₃ ^－→NO₂）进行，这样一来，被吸收到碱性层53内的硝酸盐依次成为硝酸根离子NO₃ ^-，如图7B所示，以NO₂的形式从碱性层53中放出。接着，放出的NO₂被废气中所含的烃HC和CO还原。

图8表示碱性层53的NO_x吸收能力临近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暂时为浓的情况。应予说明，在图8所示的例子中，该浓控制的时间间隔为1分钟以上。此时，在废气的空燃比（A/F）in暂时为浓时，废气的空燃比（A/F）in为稀时被吸收到碱性层53内的NO_x从碱性层53一次性放出而被还原。因此，此时碱性层53起到用于暂时吸收NO_x的吸收剂的作用。

应予说明，也存在此时碱性层53暂时吸附NO_x的情况，因而如果作为包括吸收和吸附二者的用语而使用吸留这一用语，则此时碱性层53起到用于暂时吸留NO_x的NO_x吸留剂的作用。即，此时，若将向内燃机进气通路、燃烧室2和排气净化催化剂13上游的排气通路内供给的空气和燃料（烃）之比称为废气的空燃比，则排气净化催化剂13作为在废气的空燃比为稀时吸留NO_x、在废气中的氧浓度降低时将吸留的NO_x放出的NO_x吸留催化剂发挥功能。

图9表示使排气净化催化剂13像这样作为NO_x吸留催化剂发挥功能时的NO_x净化率。应予说明，图9的横轴表示排气净化催化剂13的催化剂温度TC。使排气净化催化剂13作为NO_x吸留催化剂发挥功能时，如图9所示，在催化剂温度TC为300℃至400℃时可以得到极高的NO_x净化率，但催化剂温度TC为400℃以上的高温时，NO_x净化率降低。

像这样催化剂温度TC为400℃以上时NO_x净化率降低是因为，催化剂温度TC为400℃以上时，硝酸盐热分解而以NO₂的形式从排气净化催化剂13中放出。即，只要是将NO_x以硝酸盐的形式吸留，就难以在催化剂温度TC高时得到高NO_x净化率。但是，在图4至图6A、6B所示的新的NO_x净化方法中，由图6A、6B可知，不生成硝酸盐，或者即使生成也是极微量，这样一来，如图5所示，即使在催化剂温度TC高时，也能够得到高NO_x净化率。

在根据本发明的实施例中，为了能够利用该新NO_x净化方法净化NO_x，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用于使废气中所含的NO_x与经重整的烃反应的排气净化催化剂13，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52、并且在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有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和预先设定的范围内的周期振动时还原废气中所含的NO_x的性质、并且具有使烃浓度的振动周期比该预先设定的范围长时废气中所含的NO_x的吸留量增大的性质，内燃机运转时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和预先设定的范围内的周期振动，从而在排气净化催化剂13中还原废气中所含的NO_x。

即，图4至图6A、6B所示的NO_x净化方法可以说是在使用担载有贵金属催化剂且形成了能够吸收NO_x的碱性层的排气净化催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐而净化NO_x的新型的NO_x净化方法。实际上，使用了该新型NO_x净化方法的情况与使排气净化催化剂13作为NO_x吸留催化剂发挥功能的情况相比，从碱性层53检测到的硝酸盐是极微量的。应予说明，以下将该新型NO_x净化方法称为第一NO_x净化方法。

接着，参照图10至图15，对该第一NO_x净化方法更详细地进行说明。

图10将图4所示的空燃比（A/F）in的变化放大表示。应予说明，如上所述，该向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比（A/F）in的变化表示同时流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化。应予说明，在图10中，ΔH表示流入排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，ΔT表示流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。

进而，在图10中，（A/F）b代表表示用于产生内燃机输出功率的燃烧气体的空燃比的基础空燃比。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NO_x*不是以硝酸盐的形式吸留在碱性层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NO_x*与经重整的烃反应而生成还原性中间体，需要使空燃比（A/F）in低于该空燃比的上限X。

换句话说，图10的X表示活性NO_x*与经重整的烃反应而生成还原性中间体所需的烃的浓度的下限，为了生成还原性中间体，需要使烃的浓度高于该下限X。此时，是否生成还原性中间体由活性NO_x*周围的氧浓度与烃浓度的比率，即由空燃比（A/F）in决定，以下将生成还原性中间体所需的上述空燃比的上限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为浓，因此，此时为了生成还原性中间体，使空燃比（A/F）in瞬时性地为要求最小空燃比X以下，即为浓。与此相对，在图11所示的例子中，要求最小空燃比X为稀。此时，通过使空燃比（A/F）in维持稀的同时周期性地降低空燃比（A/F）in而生成还原性中间体。

此时，要求最小空燃比X为浓还是稀取决于排气净化催化剂13的氧化力。此时，就排气净化催化剂13而言，例如增大贵金属51的担载量，则氧化力强，如果增强酸性，则氧化力强。因此，排气净化催化剂13的氧化力根据贵金属51的担载量、酸性的强度而变化。

另外，如果在使用了氧化力强的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示，使空燃比（A/F）in维持为稀且周期性地降低空燃比（A/F）in，则在降低空燃比（A/F）in时，烃完全被氧化，其结果是，不能生成还原性中间体。与此相对，如果在使用了氧化力强的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示，使空燃比（A/F）in周期性地为浓，则空燃比（A/F）in为浓时一部分的烃没有被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，这样一来就生成还原性中间体。因此，使用氧化力强的排气净化催化剂13的情况下，要求最小空燃比X需要为浓。

另一方面，如果在使用氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示，使空燃比（A/F）in维持为稀且周期性地降低空燃比（A/F）in，则一部分的烃没有被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，这样一来就生成还原性中间体。与此相对，如果在使用了氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示，使空燃比（A/F）in周期性地为浓，则大量的烃没有被氧化，只是从排气净化催化剂13中排出，这样一来无谓消耗的烃量增大。因此，使用了氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，要求最小空燃比X需要为稀。

即，可知需要如图12所示，排气净化催化剂13的氧化力越强，越降低要求最小空燃比X。像这样，要求最小空燃比X根据排气净化催化剂13的氧化力而变稀或变浓，以下将要求最小空燃比X为浓的情况作为例子，对流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅、流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期进行说明。

另外，基础空燃比（A/F）b变大时，即供给烃之前的废气中的氧浓度升高时，使空燃比（A/F）in为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大，随之未参与还原性中间体生成的剩余的烃量也增大。此时，为了将NO_x良好地净化，如上所述，需要将该剩余的烃氧化，因此，为了将NO_x良好地净化，剩余的烃量越多，越需要大量的氧。

此时，只要提高废气中的氧浓度，就可以增大氧量。因此，为了将NO_x良好地净化，需要在供给烃之前的废气中的氧浓度高时，提高烃供给后的废气中的氧浓度。即，供给烃之前的废气中的氧浓度越高，越需要增大烃浓度的振幅。

图13表示能够得到相同的NO_x净化率时的、供给烃之前的废气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΔH的关系。从图13可知，为了得到相同的NO_x净化率，供给烃之前的废气中的氧浓度越高，越需要增大烃浓度的振幅ΔH。即，为了得到相同的NO_x净化率，基础空燃比（A/F）b越高越需要增大烃浓度的振幅ΔT。换句话说，为了良好地净化NO_x，可以基础空燃比（A/F）b越低越减少烃浓度的振幅ΔT。

然而，基础空燃比（A/F）b最低发生在加速运转时，只要此时烃浓度的振幅ΔH为200ppm左右，就可以良好地净化NO_x。基础空燃比（A/F）b通常比加速运转时大，因此，如图14所示，只要烃浓度的振幅ΔH为200ppm以上，即可得到良好的NO_x净化率。

另一方面，可知基础空燃比（A/F）b最高时，只要使烃浓度的振幅ΔH为10000ppm左右，就能够得到良好的NO_x净化率。因此，在本发明中，烃浓度的振幅的预先设定的范围是200ppm至10000ppm。

另外，烃浓度的振动周期ΔT长时，从供给烃后至下次供给烃的期间，活性NO_x*周围的氧浓度变高的时间变长。此时，在图1所示的实施例中，烃浓度的振动周期ΔT比5秒左右长时，活性NO_x*开始以硝酸盐的形式被吸收在碱性层53内，因此，如图15所示，烃浓度的振动周期ΔT比5秒左右长时，NO_x净化率降低。因此，在图1所示的实施例中，烃浓度的振动周期ΔT需要为5秒以下。

另一方面，在根据本发明的实施例中，烃浓度的振动周期ΔT大致为0.3秒以下时，供给的烃开始堆积在排气净化催化剂13的废气流通表面上，因此，如图15所示，烃浓度的振动周期ΔT大致为0.3秒以下时，NO_x净化率降低。因此，在根据本发明的实施例中，烃浓度的振动周期为0.3秒至5秒之间。

接着，参照图16A和16B，对利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的情况和利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的情况下的烃的喷射控制进行说明。图16A表示在利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的状态下利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时的最佳烃浓度的振动振幅和振动周期；图16B表示在利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的状态下利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时的最佳烃浓度的振动振幅和振动周期。

另外，在利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用时，从内燃机排出的废气的一部分不被送入排气净化催化剂13而回到进气通路侧。与此相对，在利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用时，从内燃机排出的全部的废气被送入排气净化催化剂13。因此，在同一内燃机运转状态下相同量的废气进行再循环时，与利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的情况相比，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的情况下，每单位时间流入排气净化催化剂13的废气的量多。

每单位时间流入排气净化催化剂13的废气的量多时，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大，因此，如图16B所示，烃浓度的振动振幅大。进而，此时，为了使每单位时间的烃的供给量不发生变化，如图16B所示，延长烃浓度的振动周期。即，在根据本发明的实施例中，在利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时，与在相同的内燃机运转状态下利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的同时利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时相比，烃浓度的振幅增大且烃浓度的振动周期增长。

另外，在根据本发明的实施例中，通过改变从烃供给阀15的烃喷射量和喷射时期，从而控制烃浓度的振幅ΔH和振动周期ΔT达到适合内燃机的运转状态的最佳值。此时，在根据本发明的实施例中，利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的同时利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时的最佳烃喷射量WT作为从燃料喷射阀3的喷射量Q与内燃机转速N的函数而以图17A所示的映射的形式预先存储在ROM32内，另外，此时最佳的烃的喷射周期ΔT也作为从燃料喷射阀3的喷射量Q与内燃机转速N的函数而以图17B所示的映射的形式预先存储在ROM32内。同样地，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用时的最佳烃喷射量WT和喷射周期ΔT也作为从燃料喷射阀3的喷射量Q与内燃机转速N的函数而分别预先存储在ROM32内。

接着，参照图18至图21，对使排气净化催化剂13作为NO_x吸留催化剂发挥功能时的NO_x净化方法进行具体说明。以下将像这样使排气净化催化剂13作为NO_x吸留催化剂发挥功能时的NO_x净化方法称为第二NO_x净化方法。

在该第二NO_x净化方法中，如图18中表示的那样，碱性层53所吸留的吸留NO_x量∑NOX超过预先确定的允许量MAX时，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in暂时变为浓。使废气的空燃比（A/F）in变为浓时，废气的空燃比（A/F）in为稀时吸留在碱性层53内的NO_x从碱性层53一次性地放出而被还原。由此使NO_x被净化。

吸留NO_x量∑NOX例如由从内燃机排出的NO_x量算出。在根据本发明的实施例中，每单位时间从内燃机排出的排出NO_x量NOXA作为喷射量Q和内燃机转数N的函数以图19所示的映射形式预先存储在ROM32内，由该排出NO_x量NOXA算出吸留NO_x量∑NOX。此时，如上所示，使废气的空燃比（A/F）in为浓的周期通常为1分钟以上。

在该第二NO_x净化方法中，如图20所示，从燃料喷射阀3向燃烧室2内喷射燃料用燃料Q以及追加的燃料WR，从而使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in为浓。应予说明，图20的横轴表示曲轴转角。该追加的燃料WR在燃烧但不体现为内燃机输出功率的时期，即压缩上止点后紧邻ATDC90°之前进行喷射。该燃料量WR作为喷射量Q和内燃机转数N的函数以图21所示的映射形式预先存储在ROM32内。当然，此时也可以通过增大从烃供给阀15喷射的烃的喷射量，使废气的空燃比（A/F）in为浓。

另外，从排气净化催化剂13流到排气管14内的废气的温度远低于排出到排气歧管5内的废气的温度，因此，利用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远低于利用高压废气再循环装置HPL在燃烧室2内进行再循环的废气的温度。因此，利用低压废气再循环装置LPL而使废气进行再循环时，与利用高压废气再循环装置HPL而使废气再循环时相比，燃烧室2内的燃烧温度降低，燃烧室2内的NO_x的生成量降低。即，利用低压废气再循环装置LPL使废气再循环时，与利用高压废气再循环装置HPL使废气再循环时相比，可以降低从燃烧室2排出的NO_x的量。

因此，在根据本发明的实施例中，通常利用低压废气再循环装置LPL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更理想的情况下，才利用高压废气再循环装置HPL。

另一方面，将利用第一NO_x净化方法时的NO_x净化率与利用第二NO_x净化方法时的NO_x净化率进行比较时，利用第一NO_x净化方法的情况能够得到高NO_x净化率。另一方面，利用第一NO_x净化方法时的烃的供给频率远高于利用第二NO_x净化方法时的烃的供给频率，因此，利用第一NO_x净化方法的情况与利用第二NO_x净化方法的情况相比，为了净化NO_x而消耗的烃量多。即，可以说从NO_x净化率考虑，优选利用第一NO_x净化方法，但是从减少烃消耗量的观点来看，优选利用第二NO_x净化方法。

考虑这些情况，从而决定利用低压废气再循环装置LPL或者利用高庄废气再循环装置HPL、以及利用第一NO_x净化方法或者利用第二NO_x净化方法。在根据本发明的实施例中，如图22所示，根据从燃料喷射阀3的燃料喷射量Q和内燃机转速N，内燃机的运转区域被分为三个运转区域I、II和III，对各运转区域I、II和III可以分别预先确定稳态运转时使用低压废气再循环装置LPL和高压废气再循环装置HPL中的任一种、以及使用第一NO_x净化方法和第二NO_x净化方法中的任一种。

在图22中，运转区域II表示稳态运转时最频繁地使用的中速中负载运转区域，稳态运转时在该运转区域II，使用低压废气再循环装置LPL作为废气再循环装置，使用第二NO_x净化方法作为NO_x净化方法。即，在运转区域II中，为了减少从燃烧室2的NO_x的排出量而利用低压废气再循环装置LPL，为了减少烃消耗量而利用第二NO_x净化方法。

另一方面，在图22中，运转区域III表示高速高负载运转区域，在稳态运转时在该运转区域III中，利用低压废气再循环装置LPL作为废气再循环装置，利用第一NO_x净化方法作为NO_x净化方法。即，在高速高负载运转时，从燃烧室2的NO_x的排出量增大，因此，此时，为了尽可能减少从燃烧室2的NO_x的排出量而利用低压废气再循环装置LPL，为了得到高NO_x净化率而利用第一NO_x净化方法。应予说明，在该运转区域III中，不限于稳态运转时，在加速运转时之类的过渡运转时也可以利用低压废气再循环装置LPL作为废气再循环装置、利用第一NO_x净化方法作为NO_x净化方法。

另一方面，在图22中，运转区域I表示低速低负载运转区域，在稳态运转时，在该运转区域I中，利用高压废气再循环装置HPL作为废气再循环装置，利用第二NO_x净化方法作为NO_x净化方法。即，在低速低负载运转时，从燃烧室2排出的废气的温度低，此时，利用低压废气再循环装置LPL使废气再循环时，废气中所含的水分在冷却装置25内凝结，其结果，产生在低压废气再循环装置LPL内有水分蓄积的问题。为了不产生这样的问题，在运转区域I中利用高压废气再循环装置HPL，为了减少烃消耗量而利用第二NO_x净化方法。

像这样，在图22所示的实施例中，稳态运转时，在运转区域II和III中利用低压废气再循环装置LPL，仅在运转区域I中利用高压废气再循环装置HPL。另一方面，在稳态运转时，在运转区域I和II中利用第二NO_x净化方法，在运转区域III利用第一NO_x净化方法。即，在根据本发明的实施例中，在内燃机低速低负载侧利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用，在内燃机高速高负载侧利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。

接着，对内燃机的运转状态处于运转区域I或II时进行加速运转的情况进行说明。在图22中，用箭头表示内燃机的运转状态处于运转区域I的a点时进行加速运转时的运转状态的变化、和内燃机的运转状态处于运转区域II的b点时进行加速运转时的运转状态的变化。此外，在图22中，虚线箭头表示进行加速运转时加速的程度为预先设定的程度以下时、即进行缓慢加速运转时的运转状态的变化。像这样进行加速的程度为预先设定的程度以下的缓慢加速运转时，废气再循环装置和NO_x净化方法利用对各运转区域I、II和III预先设定的废气再循环装置和NO_x净化方法。例如，当内燃机的运转状态处于运转区域I的a点时进行缓慢加速运转时，在内燃机的运转状态超越运转区域I和II的边界X时，维持利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用的同时由利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用被切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用，在内燃机的运转状态超越运转区域II和III的边界Y时，维持利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用的同时由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。

与此相对，在内燃机的运转状态处于运转区域I或II时进行加速运转，此时，当加速的程度为预先设定的程度以上时，即，在图22中，如实线箭头所示，进行突然加速运转时，进行与上述缓慢加速运转时不同的控制。即，内燃机负载急速升高而进行突然加速运转时，在燃烧室2内生成的NO_x量急剧增大。因此，此时，为了减少从燃烧室2排出的NO_x量而需要使再循环废气量急速增大。但是，此时，如果利用低压废气再循环装置LPL而进行再循环作用，则即使为了急速增大再循环废气量而加大EGR控制阀24的开度，但由于从排气管14到燃烧室2的通路容积大，所以不能急速增大供给到燃烧室2内的再循环废气量。因此，如果在进行突然加速运转时利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环，则产生进行突然加速运转时排出大量的NO_x的问题

与此相对，在高压废气再循环装置HPL中，由于从排气歧管5到燃烧室2的通路容积小，所以如果加大EGR控制阀24的开度，则供给到燃烧室2内的再循环废气量立即增大。因此，在本发明中，在利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环时，进行突然加速运转时，由利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用立即被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用。另一方面，如果进行突然加速运转而内燃机负载变高，则从燃烧室2的NO_x的排出量增大，另外，此时，如果由利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用，则从燃烧室2的NO_x的排出量进一步增大。因此，此时，为了良好地净化NO_x，由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用立即被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。

因此，根据本发明，提供内燃机的排气净化装置，其具备具有压缩机7a和排气涡轮7b的排气涡轮增压器7，在排气涡轮7b下游的内燃机排气通路内配置排气净化催化剂13、并且在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通路内配置烃供给阀15，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52、并且在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有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和预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NO_x还原的性质、并且具有使该烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时废气中所含的NO_x的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置能够选择性地利用第一NO_x净化方法和第二NO_x净化方法，所述第一NO_x净化方法通过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和周期振动而净化NO_x，所述第二NO_x净化方法通过使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长而将NO_x吸留在排气净化催化剂13、并且通过使废气的空燃比为浓而将被吸留的NO_x放出；在所述内燃机的排气净化装置中，具备使排气涡轮7b上游的内燃机排气通路内的压力比较高的废气在压缩机7a下游的进气通路内再循环的高压废气再循环装置HPL、和使排气净化催化剂13下游的内燃机排气通路内的压力比较低的废气在压缩机7a上游的进气通路内再循环的低压废气再循环装置LPL，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用时，当进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用、并且废气再循环作用暂时被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用。

应予说明，此时，加速运转时的加速的程度为预先设定的程度以下时、即缓慢加速运转时，废气再循环作用被维持为利用低温废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用。

图23表示在图22中内燃机的运转状态处于运转区域I的a点时进行加速运转时的加速踏板40的踩踏量的变化、高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度的变化、低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度的变化、和NO_x净化方法。应予说明，图23中的虚线表示在图22中如虚线箭头所示加速的程度为预先设定的程度以下时、即进行缓慢加速运转时；图23中的实线表示在图22中如实线箭头所示加速的程度为预先设定的程度以上时、即进行突然加速运转时。

内燃机的运转状态在运转区域I时，如上所述，利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用。此时，由图23可知，低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24被全部关闭，高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度为由内燃机的运转状态决定的开度。接下来，如虚线箭头所示，缓慢踩踏加速踏板40时，即进行缓慢加速运转时，如图22所示，内燃机的运转状态超越边界X时，如虚线箭头所示，维持利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用的同时、废气再循环作用由利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用被切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用。接下来，如图22所示，内燃机的运转状态超越边界Y时，维持利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用的同时、NO_x净化作用由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。

与此相对，内燃机的运转状态处于运转区域I时，在图23中，如实线箭头所示，急速踩踏加速踏板40时、即进行突然加速运转时，NO_x净化作用由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用立即被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。另一方面，此时，废气再循环作用被维持为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用预先设定的时间th，经过该预先设定的时间th后，废气再循环作用缓慢地被切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用。

即，利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用时，进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用、并且废气再循环作用被维持为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用预先设定的时间，然后缓慢地被切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用。应予说明，将图23中如实线箭头所示，从开始加速运转时至利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用停止而开始仅利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用为止的处理称为加速开始处理。

图24表示在图22中内燃机的运转状态处于运转区域II的b点时进行加速运转时的加速踏板40的踩踏量的变化、高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度的变化、低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度的变化、和NO_x净化方法。应予说明，与图23同样地，图24中的虚线表示在图22中如虚线箭头所示加速的程度为预先设定的程度以下时、即进行缓慢加速运转时；在图24中的实线表示在图22中如实线箭头所示加速的程度为预先设定的程度以上时、即进行突然加速运转时。

内燃机的运转状态处于运转区域II时，如上所述，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用。此时，如图24所示，高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17被全部关闭，低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度为由内燃机的运转状态决定的开度。接下来，如虚线箭头所示，缓慢踩踏加速踏板40时，即进行缓慢加速运转时，如图22所示，内燃机的运转状态超越边界Y时，维持利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用的同时、NO_x净化作用由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。

与此相对，内燃机的运转状态处于运转区域II时，在图24中，如实线箭头所示，急速踩踏加速踏板40时、即进行突然加速运转时，NO_x净化作用由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用立即被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。另一方面，此时，废气再循环作用由利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用立即被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用，接着利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用被维持预先设定的时间th，接着经过该预先设定的时间th，废气再循环作用缓慢地被切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用。应予说明，此时，在图24中如实线箭头所示，从由利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用时直至利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用再次被停止而开始仅利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用为止的处理被称为加速开始处理。

即，如上所述，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用时，进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用、并且废气再循环作用暂时被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用。

在图24中，预先设定的时间th、即废气再循环作用暂时被切换为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用的时间th是即使将废气再循环作用切换为利用低压废气再循环装置LPL进行的废气再循环作用，也能够使充分量的废气在燃烧室2内再循环为止的时间。如图25所示，加速的程度越高该时间th越长。这在图23所示的情况下也相同，开始突然加速运转后维持为利用高压废气再循环装置HPL进行的废气再循环作用的时间th也如图25所示，加速的程度越高，则越长。

图26表示由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x争化方法进行的NO_x净化作用时的、追加的燃料WR的喷射时期、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、被排气净化催化剂13吸留的吸留NO_x量∑NOX。在排气净化催化剂13中吸留有NO_x的状态下，如果由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用，则在利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用开始时，吸留在排气净化催化剂13中的NO_x不被还原而被放出。因此，在根据本发明的实施例中，由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用时，在排气净化催化剂13中吸留有NO_x时，为了放出吸留的NO_x并进行还原，如图26所示，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暂时为浓。

图27和图28表示NO_x净化控制例程。该例程通过一定时间的中断而实行。

参照图27，首先，开始在步骤60中检测加速运转时的加速的程度ΔD。该加速的程度ΔD可以基于例如加速踏板40的踩踏量的每单位时间变化而算出。接着，在步骤61中，判断加速的程度ΔD是否比预先设定的程度DX大，即，是否为突然加速运转时。加速的程度ΔD小于预先设定的程度DX时，即，缓慢加速运转时，进入步骤62，判断内燃机的运转状态是否为图22所示的运转区域I。内燃机的运转状态为运转区域I时，进入步骤63，利用高压废气再循环装置HPL进行废气再循环作用。接着，进入步骤64，利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用。

即，在步骤64中，由图17所示的映射算出每单位时间的排出NO_x量NOXA。接着，在步骤65中，通过将∑NOX与排出NO_x量NOXA相加，算出吸留NO_x量∑NOX。接着，在步骤66中判断吸留NO_x量∑NOX是否超过允许值MAX。∑NOX>MAX时，进入步骤67，由图21所示的映射算出追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。接着，在步骤68中，∑NOX被清零。

另一方面，在步骤62中，判断内燃机的运转状态不为运转区域I时，进入步骤69，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用。接着，在步骤70中，判断内燃机的运转状态是否为图22所示的运转区域II。内燃机的运转状态为运转区域II时，进入步骤64，利用第二NO_x净化方法进行NO_x净化作用。与此相对，内燃机的运转状态不为运转区域II时、即内燃机的运转状态为图22所示的运转区域III时，进入步骤71，判断内燃机的运转状态现在是否从运转区域II变为运转区域III。内燃机的运转状态现在没有从运转区域II变为运转区域III时，即，内燃机的运转状态继续为运转区域III时，跳至步骤74，利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。即，由图17A所示的映射算出与运转状态相应的喷射时间WT，由图17B所示的映射算出与运转状态相应的喷射周期ΔT，根据这些算出的喷射时间WT和喷射周期ΔT，从烃供给阀15喷射烃。

另一方面，在步骤71中判断为内燃机的运转状态现在由运转区域II变为运转区域III时进入步骤72，判断吸留NO_x量∑NOX是否大于恒定值MIN。应予说明，该恒定值MIN是远小于允许值MAX的值。在步骤72中，判断为吸留NO_x量∑NOX小于恒定值MIN时，跳至步骤74，利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。与此相对，判断为吸留NO_x量∑NOX大于恒定值MIN时进入步骤73，为了将吸留的NO_x放出并进行还原，如图26所示，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暂时为浓，∑NOX被清零。接着，进入步骤74，开始利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。

另一方面，在步骤61中，判断为加速的程度ΔD大于预先设定的程度DX时，即，突然加速运转时，进入步骤75，判断内燃机的运转状态是否为运转区域III。内燃机的运转状态为运转区域III时，进入步骤76，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用，接着进入步骤74，利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。即，内燃机的运转状态为运转区域III时进行突然加速运转时，继续利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用的同时、利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。

与此相对，在步骤75中判断为内燃机的运转状态不为运转区域III时，即，内燃机的运转状态为运转区域I或II时进行突然加速运转时，进入图28的步骤77，判断上述的加速开始处理是否结束。加速开始处理没有结束时，进入步骤78，判断是否为加速开始时。为加速开始时的情况下，进入步骤79，判断吸留NO_x量∑NOX是否大于恒定值MIN。判断为吸留NO_x量∑NOX小于恒定值MIN时，跳至步骤81。与此相对，吸留NO_x量∑NOX大于恒定值MIN时，进入步骤80，为了将吸留的NO_x放出并进行还原，如图26所示，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暂时为浓，∑NOX被清零。接着进入步骤81。

在步骤81中，基于加速的程度ΔD由图25所示的关系算出时间th。接着，在步骤82中判断加速开始时的内燃机的运转状态是否为运转区域I。加速开始时的内燃机的运转状态为运转区域I时，进入步骤83，发出使低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度如图23的实线箭头所示地变化的EGR控制阀工作指令。接着，进入步骤84，发出使高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度如图23的实线箭头所示地变化的EGR控制阀工作指令。即，为了进行使低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度和高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度如图23的实线箭头所示地变化的加速开始处理而发出指令。

另一方面，在步骤82中判断为加速开始时的内燃机的运转状态为运转区域II时，进入步骤85，发出使低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度如图24的实线箭头所示地变化的EGR控制阀工作指令。接着，进入步骤86，发出使高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度如图24的实线箭头所示地变化的EGR控制阀工作指令。即，为了进行使低压废气再循环装置LPL的EGR控制阀24的开度和高压废气再循环装置HPL的EGR控制阀17的开度如图24的实线箭头所示地变化的加速开始处理而发出指令。

另一方面，在步骤75中判断为不是加速开始时，即，判断为加速运转中时，进入步骤87，利用第一NO_x净化方法进行NO_x净化作用。即，开始加速运转时，吸留NO_x量∑NOX大于恒定值MIN时，为了将吸留在排气净化催化剂13的NO_x放出并进行还原，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比（A/F）in暂时为浓，接着由利用第二NO_x净化方法进行的NO_x净化作用被切换为利用第一NO_x净化方法进行的NO_x净化作用。接着，在步骤77中，判断为在步骤83和84或步骤85和86中发出的工作命令结束、即加速开始处理结束时，进入步骤88，利用低压废气再循环装置LPL进行废气再循环作用。接着进入步骤87。

此外，作为其他实施例，可以在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通路内配置用于将烃进行重整的氧化催化剂。

符号说明

4 进气歧管

5 排气歧管

7 排气涡轮增压器

12 排气管

13 排气净化催化剂

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，具备具有压缩机和排气涡轮的排气涡轮增压器，在排气涡轮下游的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有贵金属催化剂、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使流入排气净化催化剂的烃浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NOx还原的性质、并且具有使该烃浓度的振动周期比该预先设定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置能够选择性地利用第一NOx净化方法和第二NOx净化方法，所述第一NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂的烃的浓度以该预先设定的范围内的振幅和周期振动而净化NOx，所述第二NOx净化方法通过使该烃浓度的振动周期比该预先设定的范围长而将NOx吸留在排气净化催化剂、并且通过使废气的空燃比为浓而将被吸留的NOx放出；

在所述内燃机的排气净化装置中，具备使排气涡轮上游的内燃机排气通路内的压力比较高的废气在压缩机下游的进气通路内再循环的高压废气再循环装置，

其特征在于，在所述内燃机的排气净化装置中，还具备使排气净化催化剂下游的内燃机排气通路内的压力比较低的废气在压缩机上游的进气通路内再循环的低压废气再循环装置，利用该低压废气再循环装置进行废气再循环作用的同时利用第二NOx净化方法进行NOx净化作用时，当进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NOx净化作用被切换成利用第一NOx净化方法进行的NOx净化作用、并且废气再循环作用暂时被切换为利用该高压废气再循环装置进行的废气再循环作用。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，当所述加速运转时的加速的程度为所述预先设定的程度以下时，废气再循环作用被维持为利用该低压废气再循环装置进行的废气再循环作用。

3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，加速的程度越高，废气再循环作用暂时被切换为利用该高压废气再循环装置进行的废气再循环作用的时间越长。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，利用该高压废气再循环装置进行废气再循环作用的同时利用第二NOx净化方法进行NOx净化作用时，当进行加速的程度为预先设定的程度以上的加速运转时，NOx净化作用被切换为利用第一NOx净化方法进行的NOx净化作用、并且废气再循环作用被维持为利用该高压废气再循环装置进行的废气再循环作用预先设定的时间之后被切换为利用该低压废气再循环装置进行的废气再循环作用。

5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，在内燃机低速低负荷侧利用第二NOx净化方法进行NOx净化作用，在内燃机高速高负荷侧利用第一NOx净化方法进行NOx净化作用。

6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，利用该低压废气再循环装置进行废气再循环作用的同时利用第一NOx净化方法进行NOx净化作用时，与在相同的内燃机运转状态下利用该高压废气再循环装置进行废气再循环作用的同时利用第一NOx净化方法进行NOx净化作用时相比，该烃浓度的振幅增大且该烃浓度的振动周期增长。