內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有三元催化劑（20）和NOX吸留催化劑（22）。在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒，并且在要從NOX吸留催化劑（22）釋放出NOX時(shí)燃燒室（5）內(nèi)的空燃比被設(shè)為濃空燃比。在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，與內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域相比基礎(chǔ)空燃比變小，并且燃燒室（5）內(nèi)的空燃比以與內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域相比較短的周期成為濃空燃比。在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)燃燒室（5）內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，此時(shí)的空燃比變濃的程度階段性地下降。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]公知有一種內(nèi)燃機(jī)，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置三元催化劑，并且在三元催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)，配置在流入的廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留廢氣中的NOx，若流入的廢氣的空燃比為濃空燃比則釋放所吸留的NOx的NOx吸留催化劑，并根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)將內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換成在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒的稀空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)模式和在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒的理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的任意一方(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在這樣的內(nèi)燃機(jī)中，在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)與在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)相比燃料消耗量較少，因此在這樣的內(nèi)燃機(jī)中，通常盡可能在較寬的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒。但是，若在內(nèi)燃機(jī)負(fù)載較高時(shí)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒，則NOx吸留催化劑的溫度變高，其結(jié)果，NOx吸留催化劑的NOx吸留能力下降，因此NOx凈化率下降。于是，在這樣的內(nèi)燃機(jī)中，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)載變高時(shí)將運(yùn)轉(zhuǎn)模式從稀空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換至理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)模式，以使得NOx凈化率不下降。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-38890號(hào)公報(bào)
[0005]但是，若這樣運(yùn)轉(zhuǎn)模式被切換至理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)模式從而在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒，則存在燃料消耗量增大的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠在確保較高的NOx凈化率的同時(shí)減少燃料消耗量的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，在內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，具備配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的三元催化劑；N0X吸留催化劑，其配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)，并且在流入的廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留廢氣中的NOx，在流入的廢氣的空燃比成為濃空燃比時(shí)釋放吸留的NOx ;以及控制裝置，其對(duì)流入NOx吸留催化劑的廢氣的空燃比進(jìn)行控制，所述控制裝置對(duì)空燃比進(jìn)行控制以使得內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域包括低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域、中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以及高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，其中，所述低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是在燃燒室內(nèi)基礎(chǔ)空燃比為稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒且在要從NOx吸留催化劑釋放NOx時(shí)燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比的區(qū)域，所述中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是在比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的基礎(chǔ)空燃比小的基礎(chǔ)空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒室內(nèi)的燃燒，并且燃燒室內(nèi)的空燃比以比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的釋放NOx所用的空燃比的濃空燃比周期短的周期成為濃空燃比的區(qū)域，所述高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是燃燒室內(nèi)的空燃比被反饋控制為理論空燃比的區(qū)域，并且所述控制裝置在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)使燃燒室內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，并且使此時(shí)的空燃比變濃的程度以比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸降低。
[0008]通過(guò)設(shè)置能夠在凈化NOx的同時(shí)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，能夠在確保較高的NOx凈化率的同時(shí)減少燃料消耗量。并且，通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)使燃燒室內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，并使此時(shí)的空燃比變濃的程度以比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸降低，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，能夠在稀空燃比的基礎(chǔ)上立即開始NO5^A良好的凈化作用。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
[0010]圖2是對(duì)三元催化劑的基體的表面部分進(jìn)行圖解表示的圖。
[0011]圖3A以及圖3B是對(duì)NOx吸留催化劑的催化劑載持體的表面部分等進(jìn)行圖解表示的圖。
[0012]圖4A以及圖4B是用于說(shuō)明NOx吸留催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。
[0013]圖5是表示NOx釋放控制的圖。
[0014]圖6是表示排出NOx量NOXA的映射的圖。
[0015]圖7是表示NOx凈化率的圖。
[0016]圖8A以及圖8B是用于說(shuō)明NOx吸留催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。
[0017]圖9A以及圖9B是用于說(shuō)明NOx吸收能力以及NO吸附能力的圖。
[0018]圖1OA以及圖1OB是用于說(shuō)明NOx吸收能力以及NO吸附能力的圖。
[0019]圖11A、圖1lB以及圖1lC是表示從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比的變化的時(shí)間圖。
[0020]圖12是表示流入三元催化劑以及NOx吸留催化劑的流入廢氣的空燃比的變化的時(shí)間圖。
[0021 ]圖13是表示NOx凈化率的圖。
[0022]圖14是表示內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的圖。
[0023]圖15是表示內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料噴射量等的變化的時(shí)間圖。
[0024]圖16是對(duì)圖15的一部分進(jìn)行放大表不的時(shí)間圖。
[0025]圖17是表示內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)的時(shí)刻的圖。
[0026]圖18是表示因內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)的時(shí)刻的不同而導(dǎo)致的空燃比變化的不同的時(shí)間圖。
[0027]圖19是表示內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料噴射量等的變化的時(shí)間圖。
[0028]圖20A以及圖20B是用于說(shuō)明圖19所示的空燃比的變化等的時(shí)間圖。
[0029]圖21是用于進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1表示火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
[0031]參照?qǐng)D1可知，I表不內(nèi)燃機(jī)主體，2表不氣缸體,3表不氣缸蓋,4表不活塞,5表示燃燒室，6表示點(diǎn)火栓，7表示進(jìn)氣閥，8表示進(jìn)氣口，9表示排氣閥，10表示排氣口。如圖1所示那樣，各氣缸具備由用于向燃燒室2噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥11和用于向進(jìn)氣口 8內(nèi)噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥12構(gòu)成的一對(duì)燃料噴射閥。各氣缸的進(jìn)氣口 8經(jīng)由進(jìn)氣支管13與浪涌調(diào)整槽14連結(jié)，浪涌調(diào)整槽14經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管15與空氣過(guò)濾器16連結(jié)。在進(jìn)氣導(dǎo)管15內(nèi)配置有進(jìn)氣量檢測(cè)器17和被致動(dòng)器18a驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門18。
[0032]另一方面，各氣缸的排氣口 10經(jīng)由排氣歧管19與三元催化劑20的入口連結(jié)，三元催化劑20的出口經(jīng)由排氣管21與NOx吸留催化劑22的入口連結(jié)。NOx吸留催化劑22的出口與NOx選擇還原催化劑23連結(jié)。另一方面，排氣管21和浪涌調(diào)整槽14經(jīng)由廢氣再循環(huán)(以下稱為“EGR”)通路24相互連結(jié)。在EGR通路24內(nèi)配置有電子控制式EGR控制閥25，并且在EGR通路24周圍配置用于對(duì)在EGR通路24內(nèi)流動(dòng)的廢氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置
26。在圖1所示的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)冷卻水被導(dǎo)入冷卻裝置26內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻。
[0033]電子控制單元30由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具備通過(guò)雙向總線31相互連接的ROM(只讀存儲(chǔ)器)32、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、CPU (微型處理器)34、輸入端口 35和輸出端口 36。在三元催化劑20的上游安裝有用于對(duì)從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比進(jìn)行檢測(cè)的空燃比傳感器27，在三元催化劑20的下游安裝有用于對(duì)廢氣中的氧濃度進(jìn)行檢測(cè)的氧濃度傳感器28。這些空燃比傳感器27、氧濃度傳感器28和進(jìn)氣量檢測(cè)器17的輸出信號(hào)分別經(jīng)由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37被輸入至輸入口 35。另外，加速器踏板40連接著產(chǎn)生與加速器踏板40的踏入量L成比例的輸出電壓的負(fù)載傳感器41，負(fù)載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37被輸入輸入口 35。并且，輸入口 35連接著每當(dāng)曲軸例如旋轉(zhuǎn)30度就產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸角傳感器42。另一方面，輸出口 36經(jīng)由對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38與點(diǎn)火栓6、燃料噴射閥
11、12、節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)用致動(dòng)器18a以及EGR控制閥25連接。
[0034]圖2圖示性地示出了三元催化劑20的基體50的表面部分。如圖2所示那樣，在催化劑載持體50上，層積狀地形成上部被覆層51和下部被覆層52。上部被覆層51由銠Rh和鈰Ce構(gòu)成，下部被覆層52由鉬Pt和鈰Ce構(gòu)成。另外，此時(shí)上部被覆層51所含的鈰Ce的量比下部被覆層52所含的鈰Ce的量少。另外，上部被覆層51內(nèi)也能夠含有鋯Zr，下部被覆層52內(nèi)也能夠含有鈀Pd。
[0035]該三元催化劑20具有當(dāng)在燃燒室5內(nèi)在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即在從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比為理論空燃比時(shí)，同時(shí)減少?gòu)U氣中含有的有害成分HC、CO以及NO5^A功能。因此，當(dāng)在燃燒室5內(nèi)在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，廢氣中含有的有害成分HC、CO以及NOx在三元催化劑20中被凈化。
[0036]另外，將燃燒室5內(nèi)的空燃比完全持續(xù)保持為理論空燃比是不可能的，因此基于空燃比傳感器27的檢測(cè)信號(hào)對(duì)來(lái)自燃料噴射閥11、12的噴射量進(jìn)行反饋控制，以使得實(shí)際上從燃燒室5排出的廢氣的空燃比大致成為理論空燃比，即以使得從燃燒室5排出的廢氣的空燃比以理論空燃比為中心振動(dòng)。另外，此時(shí)在廢氣的空燃比的變動(dòng)中心從理論空燃比偏離時(shí)，基于氧濃度傳感器28的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整以使得廢氣的空燃比的變動(dòng)中心返回至理論空燃比。即使這樣從燃燒室5排出的廢氣的空燃比以理論空燃比為中心振動(dòng)，利用基于鈰Ce的三元催化劑20的氧貯藏能力，廢氣中含有的有害成分HC、CO以及NOx也在三元催化劑20中被良好地凈化。
[0037]圖3A圖示性地示出NOx吸留催化劑22的基體55的表面部分。如圖3A所示那樣，在NOx吸留催化劑22中也在基體55上形成有被覆層56。該被覆層56例如由粉體的集合體構(gòu)成，圖3B示出了該粉體的放大圖。參照?qǐng)D3B可知，在該粉體的例如由氧化鋁構(gòu)成的催化劑載持體60上載持有貴金屬催化劑61、62，并且在該催化劑載持體60上形成有包含從鉀K、鈉Na、銫Cs那樣的堿金屬、鋇Ba、鈣Ca那樣的堿土金屬、鑭系元素那樣的稀土類以及銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir那樣的能夠向NOx提供電子的金屬中選擇出的至少一種的堿性層63。
[0038]另一方面,在圖3B中貴金屬催化劑61由鉬Pt構(gòu)成,貴金屬催化劑62由錯(cuò)Rh構(gòu)成。另外，在這種情況下，也可以由鉬Pt構(gòu)成所有的貴金屬催化劑61、62。另外，在催化劑載持體60上除了鉬Pt以及銠Rh以外，還能夠載持鈀Pd，或者能夠載持鈀Pd來(lái)替代銠Rh。即，在催化劑載持體60上載持的貴金屬催化劑61、62由銠Rh和鈀Pd中的至少一種以及鉬Pt構(gòu)成。
[0039]接著，參照表示圖3B的放大圖的圖4A以及圖4B來(lái)說(shuō)明NOx吸留催化劑22的NOx的吸留釋放作用。當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即在廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，廢氣中的氧濃度較高，因此此時(shí)廢氣中含有的NO如圖4A所示那樣，在鉬Pt61上被氧化從而成為NO2，接著在堿性層63內(nèi)被吸收并以硝酸離子N03_的形式在堿性層63內(nèi)擴(kuò)散，從而成為硝酸鹽。由此，廢氣中的NOx以硝酸鹽的形式被吸收至堿性層63內(nèi)。只要廢氣中的氧濃度較高，就會(huì)在鉬Pt61的表面生成NO2,只要堿性層63的NOx吸收能力沒(méi)有達(dá)到飽和，NOx就會(huì)被吸收至堿性層63內(nèi)從而生成硝酸鹽。
[0040]相應(yīng)地，若燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則由于流入NOx吸留催化劑22的廢氣中的氧濃度降低，因此反應(yīng)向反方向(N03_ —NO2)進(jìn)行，由此吸收至堿性層63內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸離子N03_，并如圖4B所示那樣以NO2的形式從堿性層63釋放。接著釋放的NO2被廢氣中含有的烴HC以及CO還原。
[0041]另外，當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即在廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，NO吸附于鉬Ptei的表面，因此廢氣中的NO也會(huì)因?yàn)樵撐阶饔枚槐３钟贜Ox吸留催化劑22。在該鉬Pt61的表面吸附的NO在燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)，從鉬Pt61的表面脫離。因此在使用吸留這樣的用語(yǔ)作為包括吸收以及吸附的雙方的用語(yǔ)的情況下，堿性層63實(shí)現(xiàn)了用于暫時(shí)吸留NOx的NOx吸留劑的作用。因此，若將供給至內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通路、燃燒室5以及NOx吸留催化劑22上游的排氣通路內(nèi)的空氣以及燃料(烴)的比稱為“廢氣的空燃比”，則NOx吸留催化劑22在流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留叫，在流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比成為濃空燃比時(shí)將吸留的NOx釋放。
[0042]由此在廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，即當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，廢氣中的NOx被吸留至NOx吸留催化劑22。但是，若在稀空燃比的基礎(chǔ)上的燃燒繼續(xù)進(jìn)行，則在該期間NOx吸留催化劑22的NOx吸留能力飽和，其結(jié)果無(wú)法再利用NOx吸留催化劑22來(lái)吸留N0X。因此，在NOx吸留催化劑22的NOx吸留能力達(dá)到飽和之前使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，由此從NOx吸留催化劑22釋放N0X。
[0043]圖5示出了來(lái)自在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的NOx吸留催化劑22的NOx釋放控制。參照?qǐng)D5可知，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在NOx吸留催化劑22中吸留的吸留NOx量Σ NOx超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的第一允許NOx吸留量MAXI時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)暫時(shí)成為濃空燃比。若燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比，即流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比成為濃空燃比，則當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，在NOx吸留催化劑22中吸留的NOx被從NOx吸留催化劑22 —?dú)忉尫艔亩贿€原。由此NOx被凈化。
[0044]吸留NOx量[NOx例如根據(jù)從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx量而被計(jì)算。在本發(fā)明的實(shí)施例中，從內(nèi)燃機(jī)每單位時(shí)間排出的排出NOx量NOXA作為要求負(fù)載L以及內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)，以圖6所示那樣的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)于R0M32內(nèi)，根據(jù)該排出NOx量NOXA計(jì)算吸留NOx量Σ N0X。此時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比的周期通常在I分鐘以上。
[0045]圖7示出了通過(guò)圖5所示那樣的NOx吸留催化劑22的NOx的吸留釋放作用對(duì)NOx進(jìn)行凈化的情況下的NOx凈化率。另外，圖7的橫軸表示NOx吸留催化劑22的催化劑溫度TC。此時(shí)，根據(jù)圖7可知，在催化劑溫度TC為300°C至400°C時(shí)能夠得到極高的NOx凈化率，但是若催化劑溫度TC成為400°C以上的高溫，則NOx凈化率降低。如上述那樣若催化劑溫度TC成為400°C以上則NOx凈化率降低，這是因?yàn)槿舸呋瘎囟萒C成為400°C以上則NOx難以被吸留，另外硝酸鹽發(fā)生熱分解以NO2的形式從NOx吸留催化劑22被釋放。S卩，只要將NOx以硝酸鹽的形式吸留，在催化劑溫度TC較高時(shí)就難以得到較高的NOx凈化率。
[0046]另外，當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，與在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)相比，燃料消耗量變少。因此，在降低燃料消耗量時(shí)，優(yōu)選盡可能在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒。但是，根據(jù)圖7可知，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，則NOx凈化率下降。相對(duì)于此，當(dāng)在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即使三元催化劑20的溫度TC變高，NOx凈化率也不會(huì)降低。于是，在以往，在NOx吸留催化劑22的溫度TC較低的內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒，在NOx吸留催化劑22的溫度TC變高的內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在理論空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒。
[0047]另外，在這樣的狀況中，本發(fā)明人等著眼于NO的吸附作用而反復(fù)進(jìn)行了研究，其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)即使在NOx吸留催化劑22的溫度TC較高時(shí)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行了燃燒，也能夠得到較高NOx凈化率的新的NOx凈化方法。即，在以往，已知在NOx吸留催化劑22吸附了 NO。但是，對(duì)于吸附NO的動(dòng)作而言，到目前為止幾乎沒(méi)有進(jìn)行過(guò)研究。于是，本發(fā)明人等對(duì)該吸附NO的動(dòng)作進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)若利用該吸附NO的吸附特性，則即使在NOx吸留催化劑22的溫度TC較高時(shí)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行了燃燒，也能夠確保較高的NOx凈化率。該新的NOx凈化方法由于利用了 NO的吸附作用，因此以下將該新的NOx凈化方法稱為“利用吸附NO的NOx凈化方法”。于是，首先對(duì)于該利用吸附NO的NOx凈化方法，參照?qǐng)D8A至圖13進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]圖8A以及圖8B示出了圖3B的放大圖，即NOx吸留催化劑22的催化劑載持體60的表面部分。另外，圖8A示出了在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒的情況，圖SB示出了燃燒室5內(nèi)的空燃比稱為濃空燃比的情況。當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，如上述那樣廢氣中含有的NOx被吸收至堿性層63內(nèi)，但廢氣中含有的NO的一部分如圖8A所示那樣，在鉬Pt6i的表面分離吸附。NO向該鉬Pt6i表面的吸附量隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增大，因此隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，向NOx吸留催化劑22的NO吸附量增大。
[0049]另一方面，若燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則從燃燒室5排出大量的一氧化碳CO，因此在流入NOx吸留催化劑22的廢氣中含有大量的一氧化碳CO。該一氧化碳CO如圖SB所示那樣，與在鉬Pt61的表面上分離吸附的NO進(jìn)行反應(yīng)，該NO —方面成為N2,另一方面成為還原性中間體NC0。該還原性中間體NCO在生成后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,被持續(xù)地保持或吸附于堿性層63的表面上。因此，堿性層63上的還原性中間體NCO的量隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)逐漸增大。該還原性中間體NCO與廢氣中含有的NOx進(jìn)行反應(yīng)，由此廢氣中含有的顯^皮凈化。
[0050]由此，當(dāng)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，即廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，一方面如圖4A所示那樣，廢氣中含有的NOx被NOx吸留催化劑22吸收，另一方面如圖8A所示那樣，廢氣中含有的NO被NOx吸留催化劑22吸附。即，此時(shí)廢氣中含有的NOx被NOx吸留催化劑22吸留。與此相對(duì)，若燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則被NOx吸留催化劑22吸收或吸附的N0X，即NOx吸留催化劑22所吸留的NOx從NOx吸留催化劑22釋放。
[0051]圖9A示出了如圖5所示那樣的利用NOx針對(duì)NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx的情況下的NOx吸收能力和NO吸附能力。另外，在圖9A中，縱軸表示NOx吸收能力和NO吸附能力的和亦即NOx的吸留能力，橫軸表示NOx吸留催化劑22的溫度TC。根據(jù)圖9A可知，在NOx吸留催化劑22的溫度TC低于大致400°C時(shí)，與NOx吸留催化劑22的溫度TC無(wú)關(guān)，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的吸留能力也與NOx吸留催化劑22的溫度TC無(wú)關(guān)而是固定的。
[0052]另一方面，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，則鉬Pt61的表面上的NOx的氧化反應(yīng)(NO — NO2)加速。但是，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，則NO2成為硝酸離子NO3-的反應(yīng)(N02+Ba (CO3) 2 — Ba (NO3) 2+C02)變慢，其結(jié)果，NOx難以被NOx吸留催化劑22吸留。另外，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，則硝酸鹽發(fā)生熱分解從而以NO2的形式從NOx吸留催化劑22釋放。因此，如圖9A所示，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高達(dá)到4000C以上的高溫，則NOx吸收能力急劇降低。相應(yīng)地，向鉬Pt61表面的NO的吸附量幾乎不受NOx吸留催化劑22的溫度TC的影響。因此，如圖9A所示，即使NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，NO吸附能力也幾乎不變化。
[0053]接著，參照?qǐng)D1OA以及圖10B，對(duì)在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)的廢氣中的氧濃度和NO吸附能力、NOx吸收能力之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。最初，在考慮向鉬Ptei表面的吸附的情況下，在鉬Pt61的表面上NO和O2競(jìng)爭(zhēng)吸附。即，廢氣中含有的NO的量與O2的量相比越多，則鉬Pt61的表面吸附的NO的量與O2的量相比越多，與之相反，在廢氣中含有的O2的量與NO的量相比越多，則鉬Pt61的表面吸附的NO的量與O2的量相比越少。因此，如圖1OA所示，廢氣中的氧濃度越高則NOx吸留催化劑22的NO吸附能力越降低。
[0054]另一方面，廢氣中的氧濃度越高，則廢氣中的NO的氧化作用越加速，NOx向NOx吸留催化劑22的吸收越加速。因此，如圖1OB所示，廢氣中的氧濃度越高，則NOx吸留催化劑22中的NOxK收能力越高。另外，在圖1OA和圖1OB中，區(qū)域X示出了在如圖5所示那樣利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx的情況下在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒的情況。此時(shí)，可知NO吸附能力較低，NOxK收能力較高。前述的圖9A示出了此時(shí)的NO吸附能力和NOx吸收能力。
[0055]另外，如已經(jīng)參照?qǐng)D9A所說(shuō)明的那樣，若NOx吸留催化劑22的溫度TC變高達(dá)到了4000C以上的高溫，則NOx吸收能力急劇降低。相對(duì)于此，即使NOx吸留催化劑22的溫度TC變高，NO吸附能力也幾乎不變化。因此，在NOx吸留催化劑22的溫度TC變高達(dá)到了 400°C以上的高溫時(shí)，推測(cè)若中止利用NOx的吸收作用的NOx凈化方法，取而代之使用利用了 NO的吸附作用的NOx凈化方法，則就能夠凈化N0X。但是，根據(jù)圖9A可知，在NO吸附能力較低，在不導(dǎo)致燃料消耗量的增大而利用NO的吸附作用對(duì)NOx進(jìn)行凈化時(shí)，需要增大NO吸附能力。
[0056]此時(shí)，為了使NO吸附能力增大，根據(jù)圖1OA可知，只要使廢氣中的氧濃度降低即可。此時(shí)，如圖1OB所示，NOx吸收能力降低。圖9B示出了在圖1OA和圖1OB中使廢氣中的氧濃度降低至區(qū)域Y時(shí)的NOx吸收能力和NO吸附能力。通過(guò)這樣使廢氣中的氧濃度降低，能夠使NO吸附能力增大。使廢氣中的氧濃度降低是指使在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)的空燃比(稱為“基礎(chǔ)空燃比”)降低，因此通過(guò)使基礎(chǔ)空燃比降低能夠使NO吸附能力增大。
[0057]于是，在本發(fā)明中，在利用NO的吸附作用來(lái)凈化NOx時(shí)，即在利用吸附NO的NOx凈化方法中，使基礎(chǔ)空燃比降低。接著，參照?qǐng)D1lA至圖1lC說(shuō)明該情況。圖1lA示出了在與圖5所示的情況同樣地利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx的情況下的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化。另外，在圖1lA中，(A/F)b表示基礎(chǔ)空燃比，Λ(Α/F)r表示空燃比變濃的程度，Λ T表示空燃比的濃空燃比周期。另一方面，圖1lB示出了利用NO的吸附作用來(lái)凈化NOx的情況下的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化。另外，在圖1lB中，(A/F) b也表示基礎(chǔ)空燃比，Λ (A/F) r也表示空燃比變濃的程度，Δ T也表示空燃比的濃空燃比周期。
[0058]將圖1lA和圖1lB進(jìn)行比較可知，在如圖1lB所示那樣利用NO的吸附作用來(lái)凈化NOx的情況下，在比如圖1lA所示那樣利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx的情況下的基礎(chǔ)空燃比(A/F) b小的基礎(chǔ)空燃比(A/F) b的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒室5內(nèi)的燃燒，并且以比圖1lA所示那樣利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx的情況下的NOx釋放所用的空燃比的濃空燃比周期Λ T短的周期來(lái)使燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比。另一方面，圖1lC示出了燃燒室5內(nèi)的空燃比被反饋控制為理論空燃比時(shí)的燃燒室5內(nèi)的空燃比的變化。
[0059]圖12示出了如圖1lB所示那樣利用NO的吸附作用來(lái)凈化NOx的情況下的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化和流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比(A/F) in的變化。此時(shí)，若燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比，則在三元催化劑20中貯藏的氧被釋放在時(shí)間tl的期間維持為理論空燃比，由此HC、CO以及NOx同時(shí)降低。在該期間，如圖12所示，流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比(A/F)in被維持為理論空燃比。接著，若三元催化劑20的貯藏氧被消耗，則流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比(A/F) in在時(shí)間t2的期間成為濃空燃比。此時(shí)，如圖8B所示，鉬Pt61的表面上分離吸附的NO—方面成為N2，另一方面成為還原性中間體NC0。該還原性中間體NCO在生成后的一段期間，被持續(xù)保持或吸附在堿性層63的表面上。
[0060]接著，若燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)再次恢復(fù)到稀空燃比，則這次在三元催化劑20中貯藏氧。此時(shí)，在三元催化劑20的催化劑表面空燃比在時(shí)間t3的期間維持為理論空燃t匕，由此此時(shí)HC、CO以及NOx也同時(shí)降低。接著，在時(shí)間t4的期間，廢氣中含有的NOx與堿性層63的表面上保持或吸附的還原性中間體NCO進(jìn)行反應(yīng)，從而被還原性中間體NCO還原。接著，在時(shí)間t5的期間，廢氣中含有的NO如圖8A所示那樣，在鉬Pt61的表面分離吸附。
[0061]這樣，如圖1lB所示，在利用NO的吸附作用凈化NOx的情況下，進(jìn)行利用NO的吸附作用的NOx的凈化作用和利用在三元催化劑20中的氧貯藏功能的NOx的凈化作用這兩個(gè)凈化作用。此時(shí)的NOx凈化率如圖13所示。如圖13所示，可知在此時(shí)即使NOx吸留催化劑22的溫度TC變高達(dá)到400°C以上的高溫，NOx凈化率也不會(huì)降低。
[0062]接著，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的概要進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖14所示，預(yù)先設(shè)置有內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)側(cè)的內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域1、內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)側(cè)的內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III和位于內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I以及內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III之間的內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II。另外，圖14的縱軸L表示要求負(fù)載，橫軸N表示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。此時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中，如圖1IA所示，進(jìn)行利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用來(lái)凈化NOx凈化作用，在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中，如圖1lB所示，進(jìn)行利用NO的吸附作用來(lái)凈化NOx的NOx凈化作用。另外,在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III中，如圖1lC所示，燃燒室5內(nèi)的空燃比被反饋控制成理論空燃比。
[0063]即，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在具備配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的三元催化劑20 ；配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)且在流入的廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留廢氣中的NOx，在流入的廢氣的空燃比成為濃空燃比時(shí)釋放吸留的NOx的NOx吸留催化劑22 ;和對(duì)流入NOx吸留催化劑22的廢氣的空燃比進(jìn)行控制的控制裝置的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，上述控制裝置對(duì)空燃比進(jìn)行控制使得內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域包括:低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I，其是在燃燒室5內(nèi)在基礎(chǔ)空燃比為稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒且在要從NOx吸留催化劑22釋放NOx時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比的區(qū)域；中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II，其是在比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中的基礎(chǔ)空燃比小的基礎(chǔ)空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒室5內(nèi)的燃燒，并且燃燒室5內(nèi)的空燃比以比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中的NOx釋放所用的空燃比的濃空燃比周期短的周期成為濃空燃比的區(qū)域；高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III，其是燃燒室5內(nèi)的空燃比被反饋控制為理論空燃比的區(qū)域。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電子控制單元30構(gòu)成上述控制裝置。
[0064]另外，根據(jù)圖1lA至圖1lC可知，內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中的基礎(chǔ)空燃比是內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I的基礎(chǔ)空燃比和理論空燃比之間的中間值(任意值)，在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)的空燃比變濃的程度與在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)的空燃比變濃的程度相比較小。
[0065]另外，在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中，在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒同時(shí)進(jìn)行利用NO的吸附作用的NOx凈化作用，此時(shí)，為了在NOx吸留催化劑22中進(jìn)行良好的NOx凈化作用，需要增大向NOx吸留催化劑22的NO吸附能力。另外，在這樣在稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒時(shí)，如上所述，在鉬Pt61的表面，NO和O2競(jìng)爭(zhēng)吸附，此時(shí)鉬Pt61周圍的NO的量與O2的量相比越多，則鉬Pt61的表面吸附的NO的量與O2的量相比越多。因此，在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中，為了使向NOx吸留催化劑22的NO吸附能力增大來(lái)確保良好的NOx凈化作用，需要使鉬Pt61周圍的氧的量即NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量減少。
[0066]另一方面，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中，當(dāng)進(jìn)行利用NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用的NOx的凈化作用時(shí)，由于稀空燃比的程度較大，因此NOx吸留催化劑22被暴露在過(guò)剩的氧中，此時(shí)NOx吸留催化劑22上保持有大量的氧。因此，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中，在進(jìn)行NOx凈化作用時(shí)，在NOx吸留催化劑22的鉬Pt61周圍存在大量的氧。若在這樣的狀態(tài)下內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II，則在NOx吸留催化劑22的鉬Pt61周圍存在大量的氧，其結(jié)果，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II后的一段時(shí)間，只能得到較低的NOx凈化率，直至NOx吸留催化劑22的鉬Pt61周圍的氧濃度減少。
[0067]并且，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)能夠得到較高的NOx凈化率的NOx吸留催化劑22的催化劑溫度TC與在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)能夠得到較高的NOx凈化率的NOx吸留催化劑22的催化劑溫度TC相比較高，因此為了在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)確保較高的NOx凈化率，需要使NOx吸留催化劑22的溫度上升。
[0068]于是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，上述的控制裝置在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃t匕，使此時(shí)的空燃比變濃的程度大于在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度。若這樣在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則由于對(duì)廢氣中所含的CO、HC的還原成分進(jìn)行氧化而消耗NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧。因此,在NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧量減少，其結(jié)果，在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中能夠確保較高的NOx凈化率。
[0069]另外，若在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則利用NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧，廢氣中所含的CO、HC的還原成分被氧化，NOx吸留催化劑22的溫度會(huì)由于此時(shí)的氧化反應(yīng)熱而上升。其結(jié)果，能夠得到較高的NOx的凈化率。另外，此時(shí)，NOx吸留催化劑22吸留的NOx被釋放。
[0070]另外，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，這是為了消耗NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧。此時(shí)，由于立即消耗NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧，因此如上述那樣，此時(shí)空燃比變濃的程度大于在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度。
[0071]另一方面，若在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，則NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧被消耗，NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧量減少。若在這樣NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量減少時(shí)也維持相同的空燃比變濃的程度，則相對(duì)于NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧量，C0、HC的還原成分的量變得過(guò)剩，其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生C0、HC的還原成分從NOx吸留催化劑22穿過(guò)這樣的問(wèn)題。
[0072]為了不發(fā)生這樣的問(wèn)題，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II從而燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)，NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧量越減少，越需要減少C0、HC的還原成分的量。即，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)，需要隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)使燃燒室5內(nèi)的空燃比變濃的程度逐漸下降。于是，在本發(fā)明中，上述的控制裝置在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，并以使此時(shí)的空燃比變濃的程度大于在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度的狀態(tài)逐漸降低。
[0073]圖15示出了在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)向高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸轉(zhuǎn)移時(shí)進(jìn)行的NOx凈化方法。另外，在圖15中，示出了向燃燒室5內(nèi)進(jìn)行的燃料噴射量的變化、燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化和吸留N0x量Σ 變化。另外，在圖15中，MAXI表示第一允許NOxK留量，MAXII表示第二允許NOxK留量。根據(jù)圖15可知，第二允許NOx吸留量MAXII與第一允許NOx吸留量MAXI相比是較小的值。
[0074]另外，在圖15中，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中，若吸留NOx量乙NOx超過(guò)第一允許NOx吸留量MAXI，則燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比。另一方面，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)，在圖15中由TR示出的期間，燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)暫時(shí)成為濃空燃比。此時(shí)的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化在圖16中被放大表示。如圖16所示，期間TR中的空燃比(A/F)變濃的程度以大于在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比時(shí)變濃的程度的狀態(tài)逐漸下降。該期間TR中NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧被消耗。因此，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)，能夠立即得到較高的NOx凈化率。
[0075]在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中，如圖15所示，若吸留N0x量Σ NOx超過(guò)第二允許NOx吸留量MAXII，則燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比。由于在該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II，NOx吸留催化劑22的溫度較高，因此NOx吸留催化劑22幾乎不吸收N0X，大部分的NOx由吸附NO構(gòu)成。因此，換句話說(shuō)，在計(jì)算出吸附于NOx吸留催化劑22的NO吸附量，并在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在NO吸附量Σ NOx超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的允許NO吸附量MAXII時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比。
[0076]這樣，在本發(fā)明的實(shí)施例中，計(jì)算被NOx吸留催化劑22吸留的NOx吸留量Σ NOx,當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在NOx吸留量Σ NOx超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的第一允許NOx吸留量MAXI時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在NOx吸留量Σ NOx超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的第二允許NOxK留量MAXII時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比，第二允許NOx吸留量MAXII與第一允許NOx吸留量MAXI相比成為較小的值。
[0077]另一方面，如圖15所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III時(shí)，由于從NOx吸留催化劑22釋放N0X，因此燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)暫時(shí)成為濃空燃比。接著，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III中，基于空燃比傳感器27的輸出信號(hào)對(duì)來(lái)自各燃料噴射閥11、12的噴射量進(jìn)行反饋控制，以使得燃燒室5內(nèi)的空燃比成為理論空燃比。此時(shí)，廢氣中所含的有害成分HC、C0以及NOx在三元催化劑20中同時(shí)被凈化。
[0078]另外，若如圖15所示那樣空燃比成為濃空燃比，則此時(shí)有可能產(chǎn)生氨。但是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，該氨被吸附于NOx選擇還原催化劑23。該NOx選擇還原催化劑23所吸附的氨與廢氣中所含的NOx進(jìn)行反應(yīng)，被用于還原N0X。
[0079]另外，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)的NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I向內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移的時(shí)刻而變化。在圖17中，示出了在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中，進(jìn)行利用了 NOx向NOx吸留催化劑22的吸留釋放作用的NOx的凈化作用時(shí)的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化，并且在圖17中，示出了內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)的三個(gè)時(shí)刻A、B、C與自燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比時(shí)起的預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域At、Bt、Ct。
[0080]在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域At內(nèi)的時(shí)刻A從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量非常少。與此相對(duì)，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Bt內(nèi)的時(shí)刻B從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量變多，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Ct內(nèi)的時(shí)刻C從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量進(jìn)一步變多。于是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于使內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)的時(shí)刻，改變濃空燃比變化的方式。
[0081]即，在該實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Ct內(nèi)的時(shí)刻C從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，換言之在NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量非常多的情況下，如圖18的(C)所示那樣，空燃比變濃的程度在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中以比燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)階段性地逐漸下降。即，此時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)變濃程度的變化與已經(jīng)說(shuō)明的圖16所示的變濃程度的變化相同。
[0082]相對(duì)于此，在該實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Bt內(nèi)的時(shí)刻B從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，換言之NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量與時(shí)刻C的時(shí)候相比較少的情況下，如圖18的(B)所示那樣，空燃比變濃的程度成為比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的固定值。即，此時(shí)，雖然變濃程度與時(shí)刻C的時(shí)候的最大的變濃程度相同，但成為濃空燃比的期間比在時(shí)刻C的時(shí)候變濃程度成為最大的期間短。
[0083]另一方面，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域At內(nèi)的時(shí)刻A從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II的情況下，換言之NOx吸留催化劑22內(nèi)存在的氧的量非常少的情況下，如圖18的(A)所示那樣，空燃比變濃的程度成為在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度。S卩，此時(shí)，若內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在圖17所示的時(shí)刻A從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I向內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移，則利用了 NO的吸附作用的NOx凈化作用立即開始。
[0084]這樣，在該實(shí)施例中，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比后起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間處于預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Ct內(nèi)時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比變濃的程度以比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸下降。另外，在該實(shí)施例中，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比后起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間處于與上述的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Ct相比經(jīng)過(guò)時(shí)間較短的預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Bt內(nèi)時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比變濃的程度成為比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的固定值。
[0085]并且，在該實(shí)施例中，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比后起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間處于與經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Bt相比經(jīng)過(guò)時(shí)間較短的預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域At內(nèi)時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比變濃的程度成為內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II變濃的程度，利用了 NO的吸附作用的NOx,化作用立即開始。
[0086]另外，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)能夠得到較高的NOx凈化率的NOx吸留催化劑22的催化劑溫度TC與在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)能夠得到較高的NOx凈化率的NOx吸留催化劑22的催化劑溫度TC相比較低，因此為了在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)確保較高的NOx凈化率，優(yōu)選使NOx吸留催化劑22的溫度降低。于是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)變大。針對(duì)該情況參照?qǐng)D19進(jìn)行說(shuō)明。
[0087]圖19示出了在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸轉(zhuǎn)移至低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的NOx凈化方法。另外，在圖19中，示出了向燃燒室5內(nèi)進(jìn)行的燃料噴射量的變化、燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化和吸留N0x量Σ NO5^A變化。如圖19所示那樣，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，為了釋放被NOx吸留催化劑22吸留的NOx，燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)成為濃空燃比，接著在燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)恒定的期間TR內(nèi)，基礎(chǔ)空燃比與內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I的基礎(chǔ)空燃比相比變大。此時(shí)的燃燒室5內(nèi)的空燃比(A/F)的變化在圖20A中被放大表示。這樣，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，若基礎(chǔ)空燃比暫時(shí)大于內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I的基礎(chǔ)空燃比，則燃燒溫度降低，廢氣溫度降低。其結(jié)果，NOxK留催化劑22的溫度降低至能夠得到較高的NOx凈化率的溫度，由此能夠得到較高的NOx的凈化率。
[0088]另一方面，若增加在燃燒室5內(nèi)再循環(huán)的再循環(huán)廢氣量，則燃燒溫度降低，因此即使通過(guò)使再循環(huán)廢氣量增加，也能夠使NOx吸留催化劑22的溫度降低至能夠得到較高的NOx凈化率的溫度。因此，在另一實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，如圖20B所示，EGR控制閥25的開度在期間TR內(nèi)比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I的開度大，在燃燒室5內(nèi)再循環(huán)的再循環(huán)廢氣量增加。
[0089]在圖21中示出了運(yùn)轉(zhuǎn)控制流程。該流程通過(guò)每隔一定時(shí)間的中斷而被執(zhí)行。參照?qǐng)D21可知，首先在最初的步驟80中，判別內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于圖14所示的內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III。在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III時(shí)進(jìn)入步驟81，根據(jù)圖6所示的映射計(jì)算每單位時(shí)間的排出NOx量NOXA。接著在步驟82中，對(duì)Σ NOxW上排出NOx量NOXA從而計(jì)算吸留NOx量Σ N0X。接著，在步驟83中，判別內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否是圖14所示的內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I。在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是圖14所示的內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)進(jìn)入步驟84。
[0090]在步驟84中，判別當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I。在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)沒(méi)有從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，即內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)已經(jīng)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)進(jìn)入步驟85，判別NOx吸留量Σ NOx是否超過(guò)了第一允許NOx吸留量MAXI。在NOx吸留量Σ NOx沒(méi)有超過(guò)第一允許NOx吸留量MAXI時(shí)，進(jìn)入步驟86，使燃燒室5內(nèi)的空燃比成為與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)地預(yù)先設(shè)定的稀空燃比。此時(shí)，在基礎(chǔ)空燃比為稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒。相對(duì)于此，在步驟85中，在判斷為NOx吸留量Σ NOx超過(guò)了第一允許NOx吸留量MAXl時(shí)，進(jìn)入步驟87，使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃t匕，Σ NOx被清零。此時(shí)，NOx吸留催化劑22所吸留的NOx被從NOx吸留催化劑22釋放。
[0091]另一方面，在步驟83中，在判斷為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是圖14所示的內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，即判斷為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是圖14所示的內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)，進(jìn)入步驟88，判別當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II。在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)進(jìn)入步驟89，使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比。此時(shí)，燃燒室5內(nèi)的空燃比變濃的程度如圖16所示那樣，以比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸下降。
[0092]另外，此時(shí)，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比后起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間處于預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Ct時(shí)，使空燃比變濃的程度如圖18的(C)所示那樣，以比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸降低，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比后起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間處于預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域Bt時(shí)，如圖18的(B)所示那樣，也能夠使空燃比變濃的程度成為比在內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II中燃燒室5內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的固定值。
[0093]另一方面，在步驟88中，在判斷為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)已經(jīng)從內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II時(shí)進(jìn)入步驟90，判別NOx吸留量Σ NOx是否超過(guò)了第二允許NOx吸留量MAXII。在NOx吸留量Σ NOx沒(méi)有超過(guò)第二允許NOx吸留量MAXII時(shí)，進(jìn)入步驟91，使燃燒室5內(nèi)的空燃比成為與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)地預(yù)先設(shè)定的稀空燃比。此時(shí)，在基礎(chǔ)空燃比為稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒。另外，此時(shí)的基礎(chǔ)空燃比比內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I的基礎(chǔ)空燃比小。相對(duì)于此，在步驟90中，在判斷為NOx吸留量Σ NOx超過(guò)了第二允許NOx吸留量MAXII時(shí)，進(jìn)入步驟92，使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，Σ NOx被清零。此時(shí)，NOx吸留催化劑22所吸留的NOx被從NOx吸留催化劑22釋放。
[0094]另一方面，在步驟80中，在判斷為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是圖14所示的內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III時(shí)，進(jìn)入步驟93，判別當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至了內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III。在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域III時(shí)進(jìn)入步驟94，使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比。相對(duì)于此，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)已從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域111時(shí)進(jìn)入步驟95。在步驟95中，將燃燒室5內(nèi)的空燃比反饋控制成理論空燃比。
[0095]另一方面，在步驟84中，在判別為當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域II轉(zhuǎn)移至內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域I時(shí)，進(jìn)入步驟96，使燃燒室5內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，Σ NOx被清零。此時(shí)，NOx吸留催化劑22所吸留的NOx被從NOx吸留催化劑22釋放。接著，在步驟97中進(jìn)行用于使NOx吸留催化劑22的溫度下降的降溫控制。S卩，此時(shí)如圖20A所示那樣，在期間TR內(nèi)節(jié)氣門18的開度變大或如圖20B所示那樣，在期間TR內(nèi)EGR控制閥25的開度變大。
[0096]圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0097]5…燃燒室；6…點(diǎn)火栓；11、12…燃料噴射閥；14...浪涌調(diào)整槽；19…排氣歧管；20…三元催化劑；22…NOx吸留催化劑。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，具備:配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的三元催化劑；NOxK留催化劑，其配置于內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)，并且在流入的廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留廢氣中的N0X，在流入的廢氣的空燃比成為濃空燃比時(shí)釋放吸留的NOx ；以及對(duì)流入該NOx吸留催化劑的廢氣的空燃比進(jìn)行控制的控制裝置，其中， 所述控制裝置對(duì)空燃比進(jìn)行控制以使得內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域包括內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域、內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以及內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，其中，所述內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是在燃燒室內(nèi)基礎(chǔ)空燃比為稀空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒且在要從NOx吸留催化劑釋放NOx時(shí)燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比的區(qū)域，所述內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是在比該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的基礎(chǔ)空燃比小的基礎(chǔ)空燃比的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒室內(nèi)的燃燒，并且燃燒室內(nèi)的空燃比以比該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的釋放NOx所用的空燃比的濃空燃比周期短的周期成為濃空燃比的區(qū)域，所述內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是燃燒室內(nèi)的空燃比被反饋控制為理論空燃比的區(qū)域，并且 所述控制裝置在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)使燃燒室內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比，并且使此時(shí)的空燃比變濃的程度以比在該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 當(dāng)從在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?yàn)橹沟慕?jīng)過(guò)時(shí)間在預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述空燃比變濃的程度以比在該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的狀態(tài)逐漸降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 當(dāng)從在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比起至內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?yàn)橹沟慕?jīng)過(guò)時(shí)間在與所述經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域相比經(jīng)過(guò)時(shí)間短的預(yù)先設(shè)定的經(jīng)過(guò)時(shí)間區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述空燃比變濃的程度成為比在該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比時(shí)變濃的程度大的固定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 計(jì)算被NOx吸留催化劑吸留的NOx吸留量，當(dāng)在該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中正在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)該NOx吸留量超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的第一允許NOx吸留量的情況下，燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃比，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，在燃燒室內(nèi)的空燃比暫時(shí)成為濃空燃比后的內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中該NOx吸留量超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的第二允許NOxK留量的情況下，燃燒室內(nèi)的空燃比成為濃空燃t匕，該第二允許NOx吸留量是比該第一允許NOx吸留量小的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 所述內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的基礎(chǔ)空燃比是所述內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的基礎(chǔ)空燃比與理論空燃比之間的任意值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，基礎(chǔ)空燃比與該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的基礎(chǔ)空燃比相比暫時(shí)變大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從該內(nèi)燃機(jī)中負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)再循環(huán)的再循環(huán)廢氣量與該內(nèi)燃機(jī)低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的再循環(huán)廢氣量相比暫時(shí)增大。
【文檔編號(hào)】F01N3/08GK104204434SQ201380001204
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】櫻井健治, 吉田耕平, 美才治悠樹, 中山茂樹 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社