内燃机的排气净化装置制造方法
【专利摘要】在内燃机排气通路内配置有三元催化剂（20）和NOX吸留催化剂（22）。在内燃机低负载运转区域在稀空燃比的基础上进行燃烧，并且在要从NOX吸留催化剂（22）释放出NOX时燃烧室（5）内的空燃比被设为浓空燃比。在内燃机中负载运转区域中，与内燃机低负载运转区域相比基础空燃比变小，并且燃烧室（5）内的空燃比以与内燃机低负载运转区域相比较短的周期成为浓空燃比。在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移至内燃机中负载运转区域时燃烧室（5）内的空燃比暂时成为浓空燃比，此时的空燃比变浓的程度阶段性地下降。
【专利说明】内燃机的排气净化装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002]公知有一种内燃机，在内燃机排气通路内配置三元催化剂，并且在三元催化剂下游的内燃机排气通路内，配置在流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中的NOx，若流入的废气的空燃比为浓空燃比则释放所吸留的NOx的NOx吸留催化剂，并根据内燃机的运转状态将内燃机的运转模式切换成在稀空燃比的基础上进行燃烧的稀空燃比运转模式和在理论空燃比的基础上进行燃烧的理论空燃比运转模式中的任意一方(例如参照专利文献I)。
[0003]在这样的内燃机中，在稀空燃比的基础上进行燃烧时与在理论空燃比的基础上进行燃烧时相比燃料消耗量较少，因此在这样的内燃机中，通常尽可能在较宽的运转区域中在稀空燃比的基础上进行燃烧。但是，若在内燃机负载较高时在稀空燃比的基础上进行燃烧，则NOx吸留催化剂的温度变高，其结果，NOx吸留催化剂的NOx吸留能力下降，因此NOx净化率下降。于是，在这样的内燃机中，在内燃机负载变高时将运转模式从稀空燃比运转模式切换至理论空燃比运转模式，以使得NOx净化率不下降。
[0004]专利文献1:日本特开2008-38890号公报
[0005]但是，若这样运转模式被切换至理论空燃比运转模式从而在理论空燃比的基础上进行燃烧，则存在燃料消耗量增大的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种能够在确保较高的NOx净化率的同时减少燃料消耗量的内燃机的排气净化装置。
[0007]根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，在内燃机的排气净化装置中，具备配置于内燃机排气通路内的三元催化剂；N0X吸留催化剂，其配置于内燃机排气通路内，并且在流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中的NOx，在流入的废气的空燃比成为浓空燃比时释放吸留的NOx ;以及控制装置，其对流入NOx吸留催化剂的废气的空燃比进行控制，所述控制装置对空燃比进行控制以使得内燃机的运转区域包括低负载运转区域、中负载运转区域以及高负载运转区域，其中，所述低负载运转区域是在燃烧室内基础空燃比为稀空燃比的基础上进行燃烧且在要从NOx吸留催化剂释放NOx时燃烧室内的空燃比成为浓空燃比的区域，所述中负载运转区域是在比内燃机低负载运转区域中的基础空燃比小的基础空燃比的基础上进行燃烧室内的燃烧，并且燃烧室内的空燃比以比内燃机低负载运转区域中的释放NOx所用的空燃比的浓空燃比周期短的周期成为浓空燃比的区域，所述高负载运转区域是燃烧室内的空燃比被反馈控制为理论空燃比的区域，并且所述控制装置在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移到内燃机中负载运转区域时使燃烧室内的空燃比暂时成为浓空燃比，并且使此时的空燃比变浓的程度以比在内燃机中负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐降低。
[0008]通过设置能够在净化NOx的同时在稀空燃比的基础上进行燃烧的内燃机中负载运转区域，能够在确保较高的NOx净化率的同时减少燃料消耗量。并且，通过在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移至内燃机中负载运转区域时使燃烧室内的空燃比暂时成为浓空燃比，并使此时的空燃比变浓的程度以比在内燃机中负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐降低，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移至内燃机中负载运转区域时，能够在稀空燃比的基础上立即开始NO5^A良好的净化作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是内燃机的整体图。
[0010]图2是对三元催化剂的基体的表面部分进行图解表示的图。
[0011]图3A以及图3B是对NOx吸留催化剂的催化剂载持体的表面部分等进行图解表示的图。
[0012]图4A以及图4B是用于说明NOx吸留催化剂中的氧化还原反应的图。
[0013]图5是表示NOx释放控制的图。
[0014]图6是表示排出NOx量NOXA的映射的图。
[0015]图7是表示NOx净化率的图。
[0016]图8A以及图8B是用于说明NOx吸留催化剂中的氧化还原反应的图。
[0017]图9A以及图9B是用于说明NOx吸收能力以及NO吸附能力的图。
[0018]图1OA以及图1OB是用于说明NOx吸收能力以及NO吸附能力的图。
[0019]图11A、图1lB以及图1lC是表示从内燃机排出的废气的空燃比的变化的时间图。
[0020]图12是表示流入三元催化剂以及NOx吸留催化剂的流入废气的空燃比的变化的时间图。
[0021 ]图13是表示NOx净化率的图。
[0022]图14是表示内燃机的运转区域的图。
[0023]图15是表示内燃机运转时的燃料喷射量等的变化的时间图。
[0024]图16是对图15的一部分进行放大表不的时间图。
[0025]图17是表示内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移至内燃机中负载运转区域时的时刻的图。
[0026]图18是表示因内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域转移至内燃机中负载运转区域时的时刻的不同而导致的空燃比变化的不同的时间图。
[0027]图19是表示内燃机运转时的燃料喷射量等的变化的时间图。
[0028]图20A以及图20B是用于说明图19所示的空燃比的变化等的时间图。
[0029]图21是用于进行内燃机的运转控制的流程图。
【具体实施方式】
[0030]图1表示火花点火式内燃机的整体图。
[0031]参照图1可知，I表不内燃机主体，2表不气缸体,3表不气缸盖,4表不活塞,5表示燃烧室，6表示点火栓，7表示进气阀，8表示进气口，9表示排气阀，10表示排气口。如图1所示那样，各气缸具备由用于向燃烧室2喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀11和用于向进气口 8内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀12构成的一对燃料喷射阀。各气缸的进气口 8经由进气支管13与浪涌调整槽14连结，浪涌调整槽14经由进气导管15与空气过滤器16连结。在进气导管15内配置有进气量检测器17和被致动器18a驱动的节气门18。
[0032]另一方面，各气缸的排气口 10经由排气歧管19与三元催化剂20的入口连结，三元催化剂20的出口经由排气管21与NOx吸留催化剂22的入口连结。NOx吸留催化剂22的出口与NOx选择还原催化剂23连结。另一方面，排气管21和浪涌调整槽14经由废气再循环(以下称为“EGR”)通路24相互连结。在EGR通路24内配置有电子控制式EGR控制阀25，并且在EGR通路24周围配置用于对在EGR通路24内流动的废气进行冷却的冷却装置
26。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置26内，利用内燃机冷却水对废气进行冷却。
[0033]电子控制单元30由数字计算机构成，具备通过双向总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM (随机存取存储器)33、CPU (微型处理器)34、输入端口 35和输出端口 36。在三元催化剂20的上游安装有用于对从内燃机排出的废气的空燃比进行检测的空燃比传感器27，在三元催化剂20的下游安装有用于对废气中的氧浓度进行检测的氧浓度传感器28。这些空燃比传感器27、氧浓度传感器28和进气量检测器17的输出信号分别经由对应的AD转换器37被输入至输入口 35。另外，加速器踏板40连接着产生与加速器踏板40的踏入量L成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37被输入输入口 35。并且，输入口 35连接着每当曲轴例如旋转30度就产生输出脉冲的曲轴角传感器42。另一方面，输出口 36经由对应的驱动电路38与点火栓6、燃料喷射阀
11、12、节气门驱动用致动器18a以及EGR控制阀25连接。
[0034]图2图示性地示出了三元催化剂20的基体50的表面部分。如图2所示那样，在催化剂载持体50上，层积状地形成上部被覆层51和下部被覆层52。上部被覆层51由铑Rh和铈Ce构成，下部被覆层52由钼Pt和铈Ce构成。另外，此时上部被覆层51所含的铈Ce的量比下部被覆层52所含的铈Ce的量少。另外，上部被覆层51内也能够含有锆Zr，下部被覆层52内也能够含有钯Pd。
[0035]该三元催化剂20具有当在燃烧室5内在理论空燃比的基础上进行燃烧时，即在从内燃机排出的废气的空燃比为理论空燃比时，同时减少废气中含有的有害成分HC、CO以及NO5^A功能。因此，当在燃烧室5内在理论空燃比的基础上进行燃烧时，废气中含有的有害成分HC、CO以及NOx在三元催化剂20中被净化。
[0036]另外，将燃烧室5内的空燃比完全持续保持为理论空燃比是不可能的，因此基于空燃比传感器27的检测信号对来自燃料喷射阀11、12的喷射量进行反馈控制，以使得实际上从燃烧室5排出的废气的空燃比大致成为理论空燃比，即以使得从燃烧室5排出的废气的空燃比以理论空燃比为中心振动。另外，此时在废气的空燃比的变动中心从理论空燃比偏离时，基于氧浓度传感器28的输出信号进行调整以使得废气的空燃比的变动中心返回至理论空燃比。即使这样从燃烧室5排出的废气的空燃比以理论空燃比为中心振动，利用基于铈Ce的三元催化剂20的氧贮藏能力，废气中含有的有害成分HC、CO以及NOx也在三元催化剂20中被良好地净化。
[0037]图3A图示性地示出NOx吸留催化剂22的基体55的表面部分。如图3A所示那样，在NOx吸留催化剂22中也在基体55上形成有被覆层56。该被覆层56例如由粉体的集合体构成，图3B示出了该粉体的放大图。参照图3B可知，在该粉体的例如由氧化铝构成的催化剂载持体60上载持有贵金属催化剂61、62，并且在该催化剂载持体60上形成有包含从钾K、钠Na、铯Cs那样的碱金属、钡Ba、钙Ca那样的碱土金属、镧系元素那样的稀土类以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir那样的能够向NOx提供电子的金属中选择出的至少一种的碱性层63。
[0038]另一方面,在图3B中贵金属催化剂61由钼Pt构成,贵金属催化剂62由错Rh构成。另外，在这种情况下，也可以由钼Pt构成所有的贵金属催化剂61、62。另外，在催化剂载持体60上除了钼Pt以及铑Rh以外，还能够载持钯Pd，或者能够载持钯Pd来替代铑Rh。即，在催化剂载持体60上载持的贵金属催化剂61、62由铑Rh和钯Pd中的至少一种以及钼Pt构成。
[0039]接着，参照表示图3B的放大图的图4A以及图4B来说明NOx吸留催化剂22的NOx的吸留释放作用。当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，即在废气的空燃比为稀空燃比时，废气中的氧浓度较高，因此此时废气中含有的NO如图4A所示那样，在钼Pt61上被氧化从而成为NO2，接着在碱性层63内被吸收并以硝酸离子N03_的形式在碱性层63内扩散，从而成为硝酸盐。由此，废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收至碱性层63内。只要废气中的氧浓度较高，就会在钼Pt61的表面生成NO2,只要碱性层63的NOx吸收能力没有达到饱和，NOx就会被吸收至碱性层63内从而生成硝酸盐。
[0040]相应地，若燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则由于流入NOx吸留催化剂22的废气中的氧浓度降低，因此反应向反方向(N03_ —NO2)进行，由此吸收至碱性层63内的硝酸盐依次成为硝酸离子N03_，并如图4B所示那样以NO2的形式从碱性层63释放。接着释放的NO2被废气中含有的烃HC以及CO还原。
[0041]另外，当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，即在废气的空燃比为稀空燃比时，NO吸附于钼Ptei的表面，因此废气中的NO也会因为该吸附作用而被保持于NOx吸留催化剂22。在该钼Pt61的表面吸附的NO在燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时，从钼Pt61的表面脱离。因此在使用吸留这样的用语作为包括吸收以及吸附的双方的用语的情况下，碱性层63实现了用于暂时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。因此，若将供给至内燃机进气通路、燃烧室5以及NOx吸留催化剂22上游的排气通路内的空气以及燃料(烃)的比称为“废气的空燃比”，则NOx吸留催化剂22在流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比为稀空燃比时吸留叫，在流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比成为浓空燃比时将吸留的NOx释放。
[0042]由此在废气的空燃比为稀空燃比时，即当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，废气中的NOx被吸留至NOx吸留催化剂22。但是，若在稀空燃比的基础上的燃烧继续进行，则在该期间NOx吸留催化剂22的NOx吸留能力饱和，其结果无法再利用NOx吸留催化剂22来吸留N0X。因此，在NOx吸留催化剂22的NOx吸留能力达到饱和之前使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比，由此从NOx吸留催化剂22释放N0X。
[0043]图5示出了来自在本发明的实施例中使用的NOx吸留催化剂22的NOx释放控制。参照图5可知，在本发明的实施例中，在NOx吸留催化剂22中吸留的吸留NOx量Σ NOx超过了预先设定的第一允许NOx吸留量MAXI时，燃烧室5内的空燃比(A/F)暂时成为浓空燃比。若燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比，即流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比成为浓空燃比，则当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，在NOx吸留催化剂22中吸留的NOx被从NOx吸留催化剂22 —气释放从而被还原。由此NOx被净化。
[0044]吸留NOx量[NOx例如根据从内燃机排出的NOx量而被计算。在本发明的实施例中，从内燃机每单位时间排出的排出NOx量NOXA作为要求负载L以及内燃机转速N的函数，以图6所示那样的映射的形式预先存储于R0M32内，根据该排出NOx量NOXA计算吸留NOx量Σ N0X。此时，燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比的周期通常在I分钟以上。
[0045]图7示出了通过图5所示那样的NOx吸留催化剂22的NOx的吸留释放作用对NOx进行净化的情况下的NOx净化率。另外，图7的横轴表示NOx吸留催化剂22的催化剂温度TC。此时，根据图7可知，在催化剂温度TC为300°C至400°C时能够得到极高的NOx净化率，但是若催化剂温度TC成为400°C以上的高温，则NOx净化率降低。如上述那样若催化剂温度TC成为400°C以上则NOx净化率降低，这是因为若催化剂温度TC成为400°C以上则NOx难以被吸留，另外硝酸盐发生热分解以NO2的形式从NOx吸留催化剂22被释放。S卩，只要将NOx以硝酸盐的形式吸留，在催化剂温度TC较高时就难以得到较高的NOx净化率。
[0046]另外，当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，与在理论空燃比的基础上进行燃烧时相比，燃料消耗量变少。因此，在降低燃料消耗量时，优选尽可能在稀空燃比的基础上进行燃烧。但是，根据图7可知，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高，则NOx净化率下降。相对于此，当在理论空燃比的基础上进行燃烧时，即使三元催化剂20的温度TC变高，NOx净化率也不会降低。于是，在以往，在NOx吸留催化剂22的温度TC较低的内燃机低负载运转时，在稀空燃比的基础上进行燃烧，在NOx吸留催化剂22的温度TC变高的内燃机高负载运转时，在理论空燃比的基础上进行燃烧。
[0047]另外，在这样的状况中，本发明人等着眼于NO的吸附作用而反复进行了研究，其结果，发现即使在NOx吸留催化剂22的温度TC较高时在稀空燃比的基础上进行了燃烧，也能够得到较高NOx净化率的新的NOx净化方法。即，在以往，已知在NOx吸留催化剂22吸附了 NO。但是，对于吸附NO的动作而言，到目前为止几乎没有进行过研究。于是，本发明人等对该吸附NO的动作进行研究，发现若利用该吸附NO的吸附特性，则即使在NOx吸留催化剂22的温度TC较高时在稀空燃比的基础上进行了燃烧，也能够确保较高的NOx净化率。该新的NOx净化方法由于利用了 NO的吸附作用，因此以下将该新的NOx净化方法称为“利用吸附NO的NOx净化方法”。于是，首先对于该利用吸附NO的NOx净化方法，参照图8A至图13进行说明。
[0048]图8A以及图8B示出了图3B的放大图，即NOx吸留催化剂22的催化剂载持体60的表面部分。另外，图8A示出了在稀空燃比的基础上进行燃烧的情况，图SB示出了燃烧室5内的空燃比称为浓空燃比的情况。当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，即废气的空燃比为稀空燃比时，如上述那样废气中含有的NOx被吸收至碱性层63内，但废气中含有的NO的一部分如图8A所示那样，在钼Pt6i的表面分离吸附。NO向该钼Pt6i表面的吸附量随着时间的经过而增大，因此随着时间的经过，向NOx吸留催化剂22的NO吸附量增大。
[0049]另一方面，若燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则从燃烧室5排出大量的一氧化碳CO，因此在流入NOx吸留催化剂22的废气中含有大量的一氧化碳CO。该一氧化碳CO如图SB所示那样，与在钼Pt61的表面上分离吸附的NO进行反应，该NO —方面成为N2,另一方面成为还原性中间体NC0。该还原性中间体NCO在生成后经过一段时间,被持续地保持或吸附于碱性层63的表面上。因此，碱性层63上的还原性中间体NCO的量随着时间的经过逐渐增大。该还原性中间体NCO与废气中含有的NOx进行反应，由此废气中含有的顯^皮净化。
[0050]由此，当在稀空燃比的基础上进行燃烧时，即废气的空燃比为稀空燃比时，一方面如图4A所示那样，废气中含有的NOx被NOx吸留催化剂22吸收，另一方面如图8A所示那样，废气中含有的NO被NOx吸留催化剂22吸附。即，此时废气中含有的NOx被NOx吸留催化剂22吸留。与此相对，若燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则被NOx吸留催化剂22吸收或吸附的N0X，即NOx吸留催化剂22所吸留的NOx从NOx吸留催化剂22释放。
[0051]图9A示出了如图5所示那样的利用NOx针对NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx的情况下的NOx吸收能力和NO吸附能力。另外，在图9A中，纵轴表示NOx吸收能力和NO吸附能力的和亦即NOx的吸留能力，横轴表示NOx吸留催化剂22的温度TC。根据图9A可知，在NOx吸留催化剂22的温度TC低于大致400°C时，与NOx吸留催化剂22的温度TC无关，NOx吸收能力以及NO吸附能力是固定的，因此，NOx吸收能力和NO吸附能力的和亦即NOx的吸留能力也与NOx吸留催化剂22的温度TC无关而是固定的。
[0052]另一方面，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高，则钼Pt61的表面上的NOx的氧化反应(NO — NO2)加速。但是，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高，则NO2成为硝酸离子NO3-的反应(N02+Ba (CO3) 2 — Ba (NO3) 2+C02)变慢，其结果，NOx难以被NOx吸留催化剂22吸留。另外，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高，则硝酸盐发生热分解从而以NO2的形式从NOx吸留催化剂22释放。因此，如图9A所示，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高达到4000C以上的高温，则NOx吸收能力急剧降低。相应地，向钼Pt61表面的NO的吸附量几乎不受NOx吸留催化剂22的温度TC的影响。因此，如图9A所示，即使NOx吸留催化剂22的温度TC变高，NO吸附能力也几乎不变化。
[0053]接着，参照图1OA以及图10B，对在稀空燃比的基础上进行燃烧时的废气中的氧浓度和NO吸附能力、NOx吸收能力之间的关系进行说明。最初，在考虑向钼Ptei表面的吸附的情况下，在钼Pt61的表面上NO和O2竞争吸附。即，废气中含有的NO的量与O2的量相比越多，则钼Pt61的表面吸附的NO的量与O2的量相比越多，与之相反，在废气中含有的O2的量与NO的量相比越多，则钼Pt61的表面吸附的NO的量与O2的量相比越少。因此，如图1OA所示，废气中的氧浓度越高则NOx吸留催化剂22的NO吸附能力越降低。
[0054]另一方面，废气中的氧浓度越高，则废气中的NO的氧化作用越加速，NOx向NOx吸留催化剂22的吸收越加速。因此，如图1OB所示，废气中的氧浓度越高，则NOx吸留催化剂22中的NOxK收能力越高。另外，在图1OA和图1OB中，区域X示出了在如图5所示那样利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx的情况下在稀空燃比的基础上进行燃烧的情况。此时，可知NO吸附能力较低，NOxK收能力较高。前述的图9A示出了此时的NO吸附能力和NOx吸收能力。
[0055]另外，如已经参照图9A所说明的那样，若NOx吸留催化剂22的温度TC变高达到了4000C以上的高温，则NOx吸收能力急剧降低。相对于此，即使NOx吸留催化剂22的温度TC变高，NO吸附能力也几乎不变化。因此，在NOx吸留催化剂22的温度TC变高达到了 400°C以上的高温时，推测若中止利用NOx的吸收作用的NOx净化方法，取而代之使用利用了 NO的吸附作用的NOx净化方法，则就能够净化N0X。但是，根据图9A可知，在NO吸附能力较低，在不导致燃料消耗量的增大而利用NO的吸附作用对NOx进行净化时，需要增大NO吸附能力。
[0056]此时，为了使NO吸附能力增大，根据图1OA可知，只要使废气中的氧浓度降低即可。此时，如图1OB所示，NOx吸收能力降低。图9B示出了在图1OA和图1OB中使废气中的氧浓度降低至区域Y时的NOx吸收能力和NO吸附能力。通过这样使废气中的氧浓度降低，能够使NO吸附能力增大。使废气中的氧浓度降低是指使在稀空燃比的基础上进行燃烧时的空燃比(称为“基础空燃比”)降低，因此通过使基础空燃比降低能够使NO吸附能力增大。
[0057]于是，在本发明中，在利用NO的吸附作用来净化NOx时，即在利用吸附NO的NOx净化方法中，使基础空燃比降低。接着，参照图1lA至图1lC说明该情况。图1lA示出了在与图5所示的情况同样地利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx的情况下的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化。另外，在图1lA中，(A/F)b表示基础空燃比，Λ(Α/F)r表示空燃比变浓的程度，Λ T表示空燃比的浓空燃比周期。另一方面，图1lB示出了利用NO的吸附作用来净化NOx的情况下的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化。另外，在图1lB中，(A/F) b也表示基础空燃比，Λ (A/F) r也表示空燃比变浓的程度，Δ T也表示空燃比的浓空燃比周期。
[0058]将图1lA和图1lB进行比较可知，在如图1lB所示那样利用NO的吸附作用来净化NOx的情况下，在比如图1lA所示那样利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx的情况下的基础空燃比(A/F) b小的基础空燃比(A/F) b的基础上进行燃烧室5内的燃烧，并且以比图1lA所示那样利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx的情况下的NOx释放所用的空燃比的浓空燃比周期Λ T短的周期来使燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比。另一方面，图1lC示出了燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比时的燃烧室5内的空燃比的变化。
[0059]图12示出了如图1lB所示那样利用NO的吸附作用来净化NOx的情况下的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化和流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比(A/F) in的变化。此时，若燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比，则在三元催化剂20中贮藏的氧被释放在时间tl的期间维持为理论空燃比，由此HC、CO以及NOx同时降低。在该期间，如图12所示，流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比(A/F)in被维持为理论空燃比。接着，若三元催化剂20的贮藏氧被消耗，则流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比(A/F) in在时间t2的期间成为浓空燃比。此时，如图8B所示，钼Pt61的表面上分离吸附的NO—方面成为N2，另一方面成为还原性中间体NC0。该还原性中间体NCO在生成后的一段期间，被持续保持或吸附在碱性层63的表面上。
[0060]接着，若燃烧室5内的空燃比(A/F)再次恢复到稀空燃比，则这次在三元催化剂20中贮藏氧。此时，在三元催化剂20的催化剂表面空燃比在时间t3的期间维持为理论空燃t匕，由此此时HC、CO以及NOx也同时降低。接着，在时间t4的期间，废气中含有的NOx与碱性层63的表面上保持或吸附的还原性中间体NCO进行反应，从而被还原性中间体NCO还原。接着，在时间t5的期间，废气中含有的NO如图8A所示那样，在钼Pt61的表面分离吸附。
[0061]这样，如图1lB所示，在利用NO的吸附作用净化NOx的情况下，进行利用NO的吸附作用的NOx的净化作用和利用在三元催化剂20中的氧贮藏功能的NOx的净化作用这两个净化作用。此时的NOx净化率如图13所示。如图13所示，可知在此时即使NOx吸留催化剂22的温度TC变高达到400°C以上的高温，NOx净化率也不会降低。
[0062]接着，对内燃机的运转控制的概要进行说明。在本发明的实施例中，如图14所示，预先设置有内燃机低负载运转侧的内燃机低负载运转区域1、内燃机高负载运转侧的内燃机高负载运转区域III和位于内燃机低负载运转区域I以及内燃机高负载运转区域III之间的内燃机中负载运转区域II。另外，图14的纵轴L表示要求负载，横轴N表示内燃机转速。此时，在内燃机低负载运转区域I中，如图1IA所示，进行利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用来净化NOx净化作用，在内燃机中负载运转区域II中，如图1lB所示，进行利用NO的吸附作用来净化NOx的NOx净化作用。另外,在内燃机高负载运转区域III中，如图1lC所示，燃烧室5内的空燃比被反馈控制成理论空燃比。
[0063]即，在本发明的实施例中，在具备配置于内燃机排气通路内的三元催化剂20 ；配置于内燃机排气通路内且在流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中的NOx，在流入的废气的空燃比成为浓空燃比时释放吸留的NOx的NOx吸留催化剂22 ;和对流入NOx吸留催化剂22的废气的空燃比进行控制的控制装置的内燃机的排气净化装置中，上述控制装置对空燃比进行控制使得内燃机的运转区域包括:低负载运转区域I，其是在燃烧室5内在基础空燃比为稀空燃比的基础上进行燃烧且在要从NOx吸留催化剂22释放NOx时燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比的区域；中负载运转区域II，其是在比内燃机低负载运转区域I中的基础空燃比小的基础空燃比的基础上进行燃烧室5内的燃烧，并且燃烧室5内的空燃比以比内燃机低负载运转区域I中的NOx释放所用的空燃比的浓空燃比周期短的周期成为浓空燃比的区域；高负载运转区域III，其是燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比的区域。另外，在本发明的实施例中，电子控制单元30构成上述控制装置。
[0064]另外，根据图1lA至图1lC可知，内燃机中负载运转区域II中的基础空燃比是内燃机低负载运转区域I的基础空燃比和理论空燃比之间的中间值(任意值)，在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时的空燃比变浓的程度与在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时的空燃比变浓的程度相比较小。
[0065]另外，在内燃机中负载运转区域II中，在稀空燃比的基础上进行燃烧同时进行利用NO的吸附作用的NOx净化作用，此时，为了在NOx吸留催化剂22中进行良好的NOx净化作用，需要增大向NOx吸留催化剂22的NO吸附能力。另外，在这样在稀空燃比的基础上进行燃烧时，如上所述，在钼Pt61的表面，NO和O2竞争吸附，此时钼Pt61周围的NO的量与O2的量相比越多，则钼Pt61的表面吸附的NO的量与O2的量相比越多。因此，在内燃机中负载运转区域II中，为了使向NOx吸留催化剂22的NO吸附能力增大来确保良好的NOx净化作用，需要使钼Pt61周围的氧的量即NOx吸留催化剂22内存在的氧的量减少。
[0066]另一方面，在内燃机低负载运转区域I中，当进行利用NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用的NOx的净化作用时，由于稀空燃比的程度较大，因此NOx吸留催化剂22被暴露在过剩的氧中，此时NOx吸留催化剂22上保持有大量的氧。因此，在内燃机低负载运转区域I中，在进行NOx净化作用时，在NOx吸留催化剂22的钼Pt61周围存在大量的氧。若在这样的状态下内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II，则在NOx吸留催化剂22的钼Pt61周围存在大量的氧，其结果，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II后的一段时间，只能得到较低的NOx净化率，直至NOx吸留催化剂22的钼Pt61周围的氧浓度减少。
[0067]并且，在内燃机的运转状态处于内燃机中负载运转区域II时能够得到较高的NOx净化率的NOx吸留催化剂22的催化剂温度TC与在内燃机的运转状态处于内燃机低负载运转区域I时能够得到较高的NOx净化率的NOx吸留催化剂22的催化剂温度TC相比较高，因此为了在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时确保较高的NOx净化率，需要使NOx吸留催化剂22的温度上升。
[0068]于是，在本发明的实施例中，上述的控制装置在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃t匕，使此时的空燃比变浓的程度大于在内燃机中负载运转区域II燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度。若这样在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则由于对废气中所含的CO、HC的还原成分进行氧化而消耗NOx吸留催化剂22内存在的氧。因此,在NOx吸留催化剂22内存在的氧量减少，其结果，在内燃机中负载运转区域II中能够确保较高的NOx净化率。
[0069]另外，若在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则利用NOx吸留催化剂22内存在的氧，废气中所含的CO、HC的还原成分被氧化，NOx吸留催化剂22的温度会由于此时的氧化反应热而上升。其结果，能够得到较高的NOx的净化率。另外，此时，NOx吸留催化剂22吸留的NOx被释放。
[0070]另外，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比，这是为了消耗NOx吸留催化剂22内存在的氧。此时，由于立即消耗NOx吸留催化剂22内存在的氧，因此如上述那样，此时空燃比变浓的程度大于在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度。
[0071]另一方面，若在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比，则NOx吸留催化剂22内存在的氧被消耗，NOx吸留催化剂22内存在的氧量减少。若在这样NOx吸留催化剂22内存在的氧的量减少时也维持相同的空燃比变浓的程度，则相对于NOx吸留催化剂22内存在的氧量，C0、HC的还原成分的量变得过剩，其结果会产生C0、HC的还原成分从NOx吸留催化剂22穿过这样的问题。
[0072]为了不发生这样的问题，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II从而燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时，NOx吸留催化剂22内存在的氧量越减少，越需要减少C0、HC的还原成分的量。即，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时，需要随着时间的经过使燃烧室5内的空燃比变浓的程度逐渐下降。于是，在本发明中，上述的控制装置在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比，并以使此时的空燃比变浓的程度大于在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度的状态逐渐降低。
[0073]图15示出了在内燃机的运转状态从低负载运转向高负载运转逐渐转移时进行的NOx净化方法。另外，在图15中，示出了向燃烧室5内进行的燃料喷射量的变化、燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化和吸留N0x量Σ 变化。另外，在图15中，MAXI表示第一允许NOxK留量，MAXII表示第二允许NOxK留量。根据图15可知，第二允许NOx吸留量MAXII与第一允许NOx吸留量MAXI相比是较小的值。
[0074]另外，在图15中，在内燃机低负载运转区域I中，若吸留NOx量乙NOx超过第一允许NOx吸留量MAXI，则燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比。另一方面，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时，在图15中由TR示出的期间，燃烧室5内的空燃比(A/F)暂时成为浓空燃比。此时的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化在图16中被放大表示。如图16所示，期间TR中的空燃比(A/F)变浓的程度以大于在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比时变浓的程度的状态逐渐下降。该期间TR中NOx吸留催化剂22内存在的氧被消耗。因此，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时，能够立即得到较高的NOx净化率。
[0075]在内燃机中负载运转区域II中，如图15所示，若吸留N0x量Σ NOx超过第二允许NOx吸留量MAXII，则燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比。由于在该内燃机中负载运转区域II，NOx吸留催化剂22的温度较高，因此NOx吸留催化剂22几乎不吸收N0X，大部分的NOx由吸附NO构成。因此，换句话说，在计算出吸附于NOx吸留催化剂22的NO吸附量，并在内燃机中负载运转区域II进行内燃机的运转时，在NO吸附量Σ NOx超过了预先设定的允许NO吸附量MAXII时燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比。
[0076]这样，在本发明的实施例中，计算被NOx吸留催化剂22吸留的NOx吸留量Σ NOx,当在内燃机低负载运转区域I中进行内燃机的运转时，在NOx吸留量Σ NOx超过了预先设定的第一允许NOx吸留量MAXI时燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比，当在内燃机中负载运转区域II中进行内燃机的运转时，在NOx吸留量Σ NOx超过了预先设定的第二允许NOxK留量MAXII时燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比，第二允许NOx吸留量MAXII与第一允许NOx吸留量MAXI相比成为较小的值。
[0077]另一方面，如图15所示，在本发明的实施例中，在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机高负载运转区域III时，由于从NOx吸留催化剂22释放N0X，因此燃烧室5内的空燃比(A/F)暂时成为浓空燃比。接着，在内燃机高负载运转区域III中，基于空燃比传感器27的输出信号对来自各燃料喷射阀11、12的喷射量进行反馈控制，以使得燃烧室5内的空燃比成为理论空燃比。此时，废气中所含的有害成分HC、C0以及NOx在三元催化剂20中同时被净化。
[0078]另外，若如图15所示那样空燃比成为浓空燃比，则此时有可能产生氨。但是，在本发明的实施例中，该氨被吸附于NOx选择还原催化剂23。该NOx选择还原催化剂23所吸附的氨与废气中所含的NOx进行反应，被用于还原N0X。
[0079]另外，在内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时的NOx吸留催化剂22内存在的氧的量根据内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I向内燃机中负载运转区域II转移的时刻而变化。在图17中，示出了在内燃机低负载运转区域I中，进行利用了 NOx向NOx吸留催化剂22的吸留释放作用的NOx的净化作用时的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化，并且在图17中，示出了内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时的三个时刻A、B、C与自燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比时起的预先设定的经过时间区域At、Bt、Ct。
[0080]在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域At内的时刻A从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，NOx吸留催化剂22内存在的氧的量非常少。与此相对，在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域Bt内的时刻B从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，NOx吸留催化剂22内存在的氧的量变多，在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域Ct内的时刻C从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，NOx吸留催化剂22内存在的氧的量进一步变多。于是在本发明的一个实施例中，对应于使内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时的时刻，改变浓空燃比变化的方式。
[0081]即，在该实施例中，在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域Ct内的时刻C从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，换言之在NOx吸留催化剂22内存在的氧的量非常多的情况下，如图18的(C)所示那样，空燃比变浓的程度在内燃机中负载运转区域II中以比燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态阶段性地逐渐下降。即，此时，燃烧室5内的空燃比(A/F)变浓程度的变化与已经说明的图16所示的变浓程度的变化相同。
[0082]相对于此，在该实施例中，在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域Bt内的时刻B从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，换言之NOx吸留催化剂22内存在的氧的量与时刻C的时候相比较少的情况下，如图18的(B)所示那样，空燃比变浓的程度成为比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的固定值。即，此时，虽然变浓程度与时刻C的时候的最大的变浓程度相同，但成为浓空燃比的期间比在时刻C的时候变浓程度成为最大的期间短。
[0083]另一方面，在内燃机的运转状态在图17所示的经过时间区域At内的时刻A从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II的情况下，换言之NOx吸留催化剂22内存在的氧的量非常少的情况下，如图18的(A)所示那样，空燃比变浓的程度成为在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度。S卩，此时，若内燃机的运转状态在图17所示的时刻A从内燃机低负载运转区域I向内燃机中负载运转区域II转移，则利用了 NO的吸附作用的NOx净化作用立即开始。
[0084]这样，在该实施例中，当在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比后起至内燃机的运转状态转移至内燃机中负载运转区域II为止的经过时间处于预先设定的经过时间区域Ct内时，燃烧室5内的空燃比变浓的程度以比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐下降。另外，在该实施例中，当在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比后起至内燃机的运转状态转移至内燃机中负载运转区域II为止的经过时间处于与上述的经过时间区域Ct相比经过时间较短的预先设定的经过时间区域Bt内时，燃烧室5内的空燃比变浓的程度成为比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的固定值。
[0085]并且，在该实施例中，当在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比后起至内燃机的运转状态转移至内燃机中负载运转区域II为止的经过时间处于与经过时间区域Bt相比经过时间较短的预先设定的经过时间区域At内时，燃烧室5内的空燃比变浓的程度成为内燃机中负载运转区域II变浓的程度，利用了 NO的吸附作用的NOx,化作用立即开始。
[0086]另外，在内燃机的运转状态处于内燃机低负载运转区域I时能够得到较高的NOx净化率的NOx吸留催化剂22的催化剂温度TC与在内燃机的运转状态处于内燃机中负载运转区域II时能够得到较高的NOx净化率的NOx吸留催化剂22的催化剂温度TC相比较低，因此为了在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时确保较高的NOx净化率，优选使NOx吸留催化剂22的温度降低。于是，在本发明的实施例中，在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时燃烧室5内的空燃比暂时变大。针对该情况参照图19进行说明。
[0087]图19示出了在内燃机的运转状态从高负载运转逐渐转移至低负载运转时进行的NOx净化方法。另外，在图19中，示出了向燃烧室5内进行的燃料喷射量的变化、燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化和吸留N0x量Σ NO5^A变化。如图19所示那样，在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时，为了释放被NOx吸留催化剂22吸留的NOx，燃烧室5内的空燃比(A/F)成为浓空燃比，接着在燃烧室5内的空燃比(A/F)恒定的期间TR内，基础空燃比与内燃机低负载运转区域I的基础空燃比相比变大。此时的燃烧室5内的空燃比(A/F)的变化在图20A中被放大表示。这样，在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时，若基础空燃比暂时大于内燃机低负载运转区域I的基础空燃比，则燃烧温度降低，废气温度降低。其结果，NOxK留催化剂22的温度降低至能够得到较高的NOx净化率的温度，由此能够得到较高的NOx的净化率。
[0088]另一方面，若增加在燃烧室5内再循环的再循环废气量，则燃烧温度降低，因此即使通过使再循环废气量增加，也能够使NOx吸留催化剂22的温度降低至能够得到较高的NOx净化率的温度。因此，在另一实施例中，在内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时，如图20B所示，EGR控制阀25的开度在期间TR内比内燃机低负载运转区域I的开度大，在燃烧室5内再循环的再循环废气量增加。
[0089]在图21中示出了运转控制流程。该流程通过每隔一定时间的中断而被执行。参照图21可知，首先在最初的步骤80中，判别内燃机的运转状态是否处于图14所示的内燃机高负载运转区域III。在内燃机的运转状态不在内燃机高负载运转区域III时进入步骤81，根据图6所示的映射计算每单位时间的排出NOx量NOXA。接着在步骤82中，对Σ NOxW上排出NOx量NOXA从而计算吸留NOx量Σ N0X。接着，在步骤83中，判别内燃机的运转状态是否是图14所示的内燃机低负载运转区域I。在内燃机的运转状态是图14所示的内燃机低负载运转区域I时进入步骤84。
[0090]在步骤84中，判别当前内燃机的运转状态是否从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I。在当前内燃机的运转状态没有从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时，即内燃机的运转状态已经从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时进入步骤85，判别NOx吸留量Σ NOx是否超过了第一允许NOx吸留量MAXI。在NOx吸留量Σ NOx没有超过第一允许NOx吸留量MAXI时，进入步骤86，使燃烧室5内的空燃比成为与内燃机的运转状态对应地预先设定的稀空燃比。此时，在基础空燃比为稀空燃比的基础上进行燃烧。相对于此，在步骤85中，在判断为NOx吸留量Σ NOx超过了第一允许NOx吸留量MAXl时，进入步骤87，使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃t匕，Σ NOx被清零。此时，NOx吸留催化剂22所吸留的NOx被从NOx吸留催化剂22释放。
[0091]另一方面，在步骤83中，在判断为内燃机的运转状态不是图14所示的内燃机低负载运转区域I时，即判断为内燃机的运转状态是图14所示的内燃机中负载运转区域II时，进入步骤88，判别当前内燃机的运转状态是否从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II。在当前内燃机的运转状态从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时进入步骤89，使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比。此时，燃烧室5内的空燃比变浓的程度如图16所示那样，以比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐下降。
[0092]另外，此时，当在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比后起至内燃机的运转状态转移至内燃机中负载运转区域II为止的经过时间处于预先设定的经过时间区域Ct时，使空燃比变浓的程度如图18的(C)所示那样，以比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐降低，当在内燃机低负载运转区域I中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比后起至内燃机的运转状态转移至内燃机中负载运转区域II为止的经过时间处于预先设定的经过时间区域Bt时，如图18的(B)所示那样，也能够使空燃比变浓的程度成为比在内燃机中负载运转区域II中燃烧室5内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的固定值。
[0093]另一方面，在步骤88中，在判断为内燃机的运转状态已经从内燃机低负载运转区域I转移至内燃机中负载运转区域II时进入步骤90，判别NOx吸留量Σ NOx是否超过了第二允许NOx吸留量MAXII。在NOx吸留量Σ NOx没有超过第二允许NOx吸留量MAXII时，进入步骤91，使燃烧室5内的空燃比成为与内燃机的运转状态对应地预先设定的稀空燃比。此时，在基础空燃比为稀空燃比的基础上进行燃烧。另外，此时的基础空燃比比内燃机低负载运转区域I的基础空燃比小。相对于此，在步骤90中，在判断为NOx吸留量Σ NOx超过了第二允许NOx吸留量MAXII时，进入步骤92，使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比，Σ NOx被清零。此时，NOx吸留催化剂22所吸留的NOx被从NOx吸留催化剂22释放。
[0094]另一方面，在步骤80中，在判断为内燃机的运转状态是图14所示的内燃机高负载运转区域III时，进入步骤93，判别当前内燃机的运转状态是否从内燃机中负载运转区域II转移至了内燃机高负载运转区域III。在当前内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机高负载运转区域III时进入步骤94，使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比。相对于此，在内燃机的运转状态已从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机高负载运转区域111时进入步骤95。在步骤95中，将燃烧室5内的空燃比反馈控制成理论空燃比。
[0095]另一方面，在步骤84中，在判别为当前内燃机的运转状态从内燃机中负载运转区域II转移至内燃机低负载运转区域I时，进入步骤96，使燃烧室5内的空燃比暂时成为浓空燃比，Σ NOx被清零。此时，NOx吸留催化剂22所吸留的NOx被从NOx吸留催化剂22释放。接着，在步骤97中进行用于使NOx吸留催化剂22的温度下降的降温控制。S卩，此时如图20A所示那样，在期间TR内节气门18的开度变大或如图20B所示那样，在期间TR内EGR控制阀25的开度变大。
[0096]图中附图标记说明:
[0097]5…燃烧室；6…点火栓；11、12…燃料喷射阀；14...浪涌调整槽；19…排气歧管；20…三元催化剂；22…NOx吸留催化剂。
【权利要求】
1.一种内燃机的排气净化装置，具备:配置于内燃机排气通路内的三元催化剂；NOxK留催化剂，其配置于内燃机排气通路内，并且在流入的废气的空燃比为稀空燃比时吸留废气中的N0X，在流入的废气的空燃比成为浓空燃比时释放吸留的NOx ；以及对流入该NOx吸留催化剂的废气的空燃比进行控制的控制装置，其中， 所述控制装置对空燃比进行控制以使得内燃机的运转区域包括内燃机低负载运转区域、内燃机中负载运转区域以及内燃机高负载运转区域，其中，所述内燃机低负载运转区域是在燃烧室内基础空燃比为稀空燃比的基础上进行燃烧且在要从NOx吸留催化剂释放NOx时燃烧室内的空燃比成为浓空燃比的区域，所述内燃机中负载运转区域是在比该内燃机低负载运转区域中的基础空燃比小的基础空燃比的基础上进行燃烧室内的燃烧，并且燃烧室内的空燃比以比该内燃机低负载运转区域中的释放NOx所用的空燃比的浓空燃比周期短的周期成为浓空燃比的区域，所述内燃机高负载运转区域是燃烧室内的空燃比被反馈控制为理论空燃比的区域，并且 所述控制装置在内燃机的运转状态从该内燃机低负载运转区域转移到该内燃机中负载运转区域时使燃烧室内的空燃比暂时成为浓空燃比，并且使此时的空燃比变浓的程度以比在该内燃机中负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 当从在内燃机低负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比起至内燃机的运转状态转移到该内燃机中负载运转区域为止的经过时间在预先设定的经过时间区域内时，所述空燃比变浓的程度以比在该内燃机中负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的状态逐渐降低。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中， 当从在内燃机低负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比起至内燃机的运转状态转移到该内燃机中负载运转区域为止的经过时间在与所述经过时间区域相比经过时间短的预先设定的经过时间区域内时，所述空燃比变浓的程度成为比在该内燃机中负载运转区域中燃烧室内的空燃比成为浓空燃比时变浓的程度大的固定值。
4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 计算被NOx吸留催化剂吸留的NOx吸留量，当在该内燃机低负载运转区域中正在进行内燃机的运转时该NOx吸留量超过了预先设定的第一允许NOx吸留量的情况下，燃烧室内的空燃比成为浓空燃比，当在内燃机的运转状态从该内燃机低负载运转区域转移到该内燃机中负载运转区域时，在燃烧室内的空燃比暂时成为浓空燃比后的内燃机中负载运转区域中该NOx吸留量超过了预先设定的第二允许NOxK留量的情况下，燃烧室内的空燃比成为浓空燃t匕，该第二允许NOx吸留量是比该第一允许NOx吸留量小的值。
5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述内燃机中负载运转区域中的基础空燃比是所述内燃机低负载运转区域中的基础空燃比与理论空燃比之间的任意值。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 在内燃机的运转状态从该内燃机中负载运转区域转移到该内燃机低负载运转区域时，基础空燃比与该内燃机低负载运转区域中的基础空燃比相比暂时变大。
7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 在内燃机的运转状态从该内燃机中负载运转区域转移到该内燃机低负载运转区域时，在内燃机燃烧室内再循环的再循环废气量与该内燃机低负载运转区域中的再循环废气量相比暂时增大。
【文档编号】F01N3/08GK104204434SQ201380001204
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】樱井健治, 吉田耕平, 美才治悠树, 中山茂树 申请人:丰田自动车株式会社