内燃发动机的排气净化系统

摘要

在内燃发动机中，在发动机排气通道中设置有碳氢化合物供给阀(15)和排气净化催化器(13)。当从排气净化催化器(13)释放所存储的NOX时，通常在燃烧室(2)中产生浓空燃比的燃烧气体，以使流入到排气净化催化器(13)中的排出气体的空燃比变浓。当在排气净化催化器(13)的温度低的情况下从排气净化催化器(13)释放所存储的NOX时，通过从碳氢化合物供给阀(15)喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器(13)中的排出气体的空燃比变浓。

权利要求

1.一种对从内燃发动机排出的排出气体进行净化的方法，所述内燃发动机包括设置在发动机排气通道中的排气净化催化器和设置在所述排气净化催化器上游的所述发动机排气通道中的碳氢化合物供给阀，在所述排气净化催化器的排出气体流动表面上载有贵金属催化剂，围绕所述贵金属催化剂形成有基础层，并且，当从所述排气净化催化器释放存储在所述基础层中的NOX时，使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，其中，当从所述排气净化催化器释放所存储的NOX时，通过在燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓、或者通过将碳氢化合物从所述碳氢化合物供给阀喷射到所述发动机排气通道中来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，其中，预先设定所述排气净化催化器的温度的容许最低温度和高于所述容许最低温度的上限温度，其中，所述容许最低温度使得能够通过在所述燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体来从所述排气净化催化器释放所存储的NOX，以及

其中，与在所述排气净化催化器的温度高于所述上限温度时相比，当所述排气净化催化器的温度介于所述容许最低温度与所述上限温度之间时，使从所述碳氢化合物供给阀喷射的碳氢化合物的量更大。

2.根据权利要求1所述的对从内燃发动机排出的排出气体进行净化的方法，其中，当在所述排气净化催化器的温度介于所述容许最低温度与所述上限温度之间的情况下从所述排气净化催化器释放所存储的NOX时，通过将碳氢化合物从所述碳氢化合物供给阀喷射到所述发动机排气通道中来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，以及，当在所述排气净化催化器的温度高于所述上限温度的情况下从所述排气净化催化器释放所存储的NOX时，通过在所述燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓。

3.根据权利要求1所述的对从内燃发动机排出的排出气体进行净化的方法，其中，使用第一NOX去除方法和第二NOX去除方法，所述第一NOX去除方法通过以预定范围内的周期从所述碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物而产生的并且被保持在所述基础层上的还原性中间产物来使包含在所述排出气体中的NOX还原，在所述第二NOX去除方法中，以比所述预定范围长的周期使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，从而使在流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比稀时存储在所述排气净化催化器中的NOX被从所述排气净化催化器释放并且被还原，以及，所述上限温度比在将NOX去除方法从所述第二NOX去除方法转换为所述第一NOX去除方法时的所述排气净化催化器的温度低。

4.根据权利要求1所述的对从内燃发动机排出的排出气体进行净化的方法，其中，使用第一NOX去除方法和第二NOX去除方法，所述第一NOX去除方法通过以预定范围内的周期从所述碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物而产生的并且被保持在所述基础层上的还原性中间产物来使包含在所述排出气体中的NOX还原，在所述第二NOX去除方法中，以比所述预定范围长的周期使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，从而使在流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比稀时存储在所述排气净化催化器中的NOX被从所述排气净化催化器释放并且被还原，以及，当将NOX去除方法从所述第二NOX去除方法转换为所述第一NOX去除方法时，为了使所述排气净化催化器释放所存储的NOX，通过在所述燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓、或者通过将碳氢化合物从所述碳氢化合物供给阀喷射到所述发动机排气通道中来使流入到所述排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓。

说明书

内燃发动机的排气净化系统

技术领域

[0001] 本发明涉及内燃发动机的排气净化系统。

背景技术

[0002] 现有技术中已知这样的一种内燃发动机，在该内燃发动机中，在发动机排气通道中设置有NOX存储催化器，当排出气体的空燃比稀时，NOX存储催化器存储NOX，而当排出气体的空燃比变浓时，NOX存储催化器释放所存储的NOX；在发动机排气通道中在NOX存储催化器的上游设置有碳氢化合物供给阀，并且在从NOX存储催化器释放当排出气体的空燃比稀时被存储在NOX存储催化器中的NOX时，通过根据排气门的打开正时将碳氢化合物从碳氢化合物供给阀喷射到排出气体中来使流入到NOX存储催化器中的排出气体的空燃比变浓，或者通过执行后喷射——后喷射是在排气门打开之前将燃料喷射到燃烧室中的高温高压气体中——来使流入到NOX存储催化器中的排出气体的空燃比变浓(例如，参见专利文献1)。

[0003] 引用列表

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1，日本专利公报No.2009-41489A。

发明内容

[0006] 技术问题

[0007] 在这种内燃发动机中，从执行后喷射时起到排气门打开时为止的时间越长，即，排气门的打开正时被延迟得越多，则所喷射的燃料的蒸发或热分解增进得越多，因而，能够更好地使NOX从NOX存储催化器释放。与此相比，从执行后喷射时起到排气门打开时为止的时间越短，即，排气门的打开正时被提前得越多，则排气温度就变得越高。因此，这个时候如果从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，则所喷射的碳氢化合物的蒸发或热分解将增进，因而，能够使NOX很好地从NOX存储催化器被释放。因此，在这种内燃发动机中，为了很好地从NOX存储催化器释放NOX，在排气门的打开正时延迟时，通过执行后喷射来使流入到NOX存储催化器中的排出气体的空燃比变浓，而在排气门的打开正时提前时，通过从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物来使流入到NOX存储催化器中的排出气体的空燃比变浓。

[0008] 这样，在这种内燃发动机中，当从NOX存储催化器释放NOX时，通过执行后喷射或者通过从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物来使流入到NOX存储催化器中的排出气体的空燃比变浓。然而，存在如下问题：即使在执行后喷射或者从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物的情况下，也难以很好地从NOX存储催化器释放NOX，并因此不能够获得良好的NOX净化率。与此相对，如果在燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体以由此使流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，则能够很好地从NOX存储催化器释放NOX，并因此能够获得良好的NOX净化率。然而，即使当以这种方式在燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体时，如果NOX存储催化器的温度低，则NOX净化率也不充分。在这种情况下，为了获得高的NOX净化率，必须提高NOX存储催化器的温度。

[0009] 本发明的目的在于提供这样的一种内燃发动机的排气净化系统，在该排气净化系统中，当在排气净化催化器的温度低的情况下从排气净化催化器释放NOX时，通过使催化剂的温度快速升高且同时从排气净化催化器释放NOX，能够快速地获得高的NOX净化率。

[0010] 问题的解决方案

[0011] 根据本发明，提供了一种内燃发动机的排气净化系统，该内燃发动机的排气净化系统包括设置在发动机排气通道中的排气净化催化器、和在该排气净化催化器上游设置在该发动机排气通道中的碳氢化合物供给阀，在该排气净化催化器的排出气体流动表面上载有贵金属催化剂，围绕该贵金属催化剂形成有基础层，当从排气净化催化器释放存储在基础层中的NOX时，使流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，其中，当从排气净化催化器释放所存储的NOX时，通过在燃烧室中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，或者通过将碳氢化合物从碳氢化合物供给阀喷射到发动机排气通道中来使流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比变浓，并且，在将碳氢化合物从碳氢化合物供给阀喷射到发动机排气通道中以从排气净化催化器释放所存储的NOX的情况下，与当排气净化催化器的温度高时相比，当排气净化催化器的温度低时使从碳氢化合物供给阀喷射的碳氢化合物的喷射量更大。

[0012] 本发明的有益效果

[0013] 与当排气净化催化器的温度高时相比，当排气净化催化器的温度低时，通过增大从碳氢化合物供给阀喷射的碳氢化合物的喷射量，可以由于所喷射的碳氢化合物的氧化反应的热量而使排气净化催化器的温度快速地升高，并由此快速地获得高的NOX净化率。

附图说明

[0014] 图1是压燃式内燃发动机的总体视图。

[0015] 图2是示意性地示出催化剂载体的表面部分的视图。

[0016] 图3是用于说明排气净化催化器处的氧化反应的视图。

[0017] 图4是示出流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比的变化的视图。

[0018] 图5是示出NOX净化率R1的视图。

[0019] 图6A和图6B是用于说明排气净化催化器中的氧化还原反应的视图。

[0020] 图7A和图7B是用于说明排气净化催化器中的氧化还原反应的视图。

[0021] 图8是示出流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比的变化的视图。

[0022] 图9是示出NOX净化率R2的视图。

[0023] 图10是示出碳氢化合物浓度的振动周期ΔT与NOX净化率R1之间的关系的视图。

[0024] 图11A和图11B是示出了碳氢化合物等的喷射量的映射的视图。

[0025] 图12是示出NOX释放控制的视图。

[0026] 图13是示出所排出的NOX量NOXA的映射的视图。

[0027] 图14是示出燃料喷射正时的视图。

[0028] 图15是示出浓燃烧气体生成喷射的额外的碳氢化合物供给量WR的映射的视图。

[0029] 图16是示出当NOX净化方法从第二NOX净化方法变为第一NOX净化方法时流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比的变化等的视图。

[0030] 图17是用于说明NOX释放的浓控制的视图。

[0031] 图18是用于说明在执行NOX释放的浓控制时的碳氢化合物的喷射区域等的视图。

[0032] 图19是示出在执行NOX释放的浓控制时排气净化催化器的温度变化的视图。

[0033] 图20是示出在执行NOX释放的浓控制时排气净化催化器的温度变化的视图。

[0034] 图21是用于执行NOX净化控制的流程图。

具体实施方式

[0035] 图1是压燃式内燃发动机的总体视图。

[0036] 参照图1，1表示发动机本体，2表示每个气缸的燃烧室，3表示用于将燃料喷射到每个燃烧室2中的电子控制的燃料喷射器，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4通过进气导管6被连接至排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口，而压缩机7a的入口通过进气量检测器8被连接至空气滤清器9。进气导管6内设置有节气门10，节气门10由致动器驱动。进气导管6周围设置有冷却装置11，用于对流动通过进气导管6内部的进气进行冷却。在图1中示出的实施方式中，发动机冷却水被导引至冷却装置11的内部，在冷却装置11的内部中，发动机冷却水用于对进气进行冷却。

[0037] 另一方面，排气歧管5连接至排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口，并且排气涡轮7b的出口通过排气管12被连接至排气净化催化器13的入口。在本发明的实施方式中，该排气净化催化器13包括NOX存储催化器13。排气净化催化器13的出口连接至颗粒过滤器14，并且在排气净化催化器13上游处在排气管12内部设置有用于供给碳氢化合物的碳氢化合物供给阀15，其中，所述碳氢化合物包括柴油或用作压燃式内燃发动机的燃料的其它燃料。在图1中示出的实施方式中，柴油用作为被从碳氢化合物供给阀15供给的碳氢化合物。应当指出的是，本发明还能够应用于燃料在稀空燃比的情况下燃烧的火花点火式内燃发动机。
在这种情况下，从碳氢化合物供给阀15供给的是包括汽油或用作火花点火式内燃发动机的燃料的其它燃料的碳氢化合物。

[0038] 另一方面，排气歧管5和进气歧管4通过废气再循环(下文中称为“EGR”)通道16而彼此连接。在EGR通道16内部设置有电子控制的EGR控制阀17。另外，EGR通道16周围设置有冷却装置18，用于对流动通过EGR通道16内部的EGR气体进行冷却。在图1中示出的实施方式中，发动机冷却水被导引至冷却装置18的内部，在冷却装置18的内部，发动机冷却水被用于对EGR气体进行冷却。另一方面，每个燃料喷射器3通过燃料供给管19被连接至共轨20。该共轨20通过电子控制的可变排量燃料泵21被连接至燃料箱22。存储在燃料箱22内的燃料通过燃料泵21被供给至共轨20的内部。被供给至共轨21内部的燃料通过每个燃料供给管19而被供给至燃料喷射器3。

[0039] 电子控制单元30包括数字计算机，该数字计算机设置有ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35和输出端口36，它们通过双向总线31而彼此连接。在排气净化催化器13下游处，设置有温度传感器23以用于检测从排气净化催化器13中流出的排出气体的温度，并且颗粒过滤器14附接有压差传感器24，压差传感器24用于检测颗粒过滤器14前与颗粒过滤器14后的压力差。这些温度传感器23、压差传感器24以及进气量检测器8的输出信号分别通过对应的AD(模数)转换器37被输入至输入端口35。另外，加速器踏板40具有连接至该加速器踏板40的负荷传感器41，负荷传感器41产生与加速器踏板40的下压量L成比例的输出电压。负荷传感器41的输出电压通过对应的AD转换器
37被输入至输入端口35。此外，在输入端口35处连接有曲柄角度传感器42，每当曲轴旋转例如15°时，曲柄角度传感器42产生一输出脉冲。另一方面，输出端口36通过对应的驱动电路
38被连接至每个燃料喷射器3、用于驱动节气门10的致动器、碳氢化合物供给阀15、EGR控制阀17和燃料泵21。

[0040] 图2示意性地示出了承载在图1中示出的排气净化催化器13的基底上的催化剂载体的表面部分。如图2中所示出的，在该排气净化催化器13处例如设置有由氧化铝制成的催化剂载体50，催化剂载体50上载有包括铂Pt的贵金属催化剂51。此外，在该催化剂载体50上形成有基础层53，基础层53包括从下述元素选出的至少一种元素：钾K、钠Na、铯CS或另外的这种碱金属；钡Ba、钙Ca或另外的这种碱土金属；镧系元素或另外的这种稀土元素；以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir或能够向NOX贡献电子的另外的金属。在这种情况下，排气净化催化器13的催化剂载体50上除了可以承载铂Pt之外还可以承载铑Rh或钯Pd。应当指出的是，排出气体沿催化剂载体50顶部流动，因而贵金属催化剂51可以说是被承载在排气净化催化器13的排出气体流动表面上。另外，基础层53的表面呈碱性，因而基础层53的表面称为“基础排出气体流动表面部分54”。

[0041] 如果碳氢化合物被从碳氢化合物供给阀15喷射到排出气体中，则碳氢化合物由排气净化催化器13重组。在本发明中，此时，被重组的碳氢化合物用于去除排气净化催化器13处的NOX。图3示意性地示出了此时在排气净化催化器13处进行的重组作用。如图3中所示出的，从碳氢化合物供给阀15喷射的碳氢化合物HC由于贵金属催化剂51而变成碳数量少的自由基碳氢化合物HC。

[0042] 图4示出了从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物的供给正时以及流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in的变化。应当指出的是，空燃比(A/F)in的变化取决于流入到排气净化催化器13中的排出气体中的碳氢化合物的浓度的变化，因而可以说，图4中示出的空燃比(A/F)in的变化表示碳氢化合物的浓度的变化。然而，如果碳氢化合物浓度变得较高，则空燃比(A/F)in变得较小，因而在图4中，空燃比(A/F)in变得越靠向浓的一侧，则碳氢化合物浓度就越高。

[0043] 图5示出了：当周期性地使流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度改变从而如图4中所示出的周期性地使流动至排气净化催化器13的排出气体的空燃比(A/F)in变浓时，相对于排气净化催化器13的催化器温度TC的排气净化催化器13的NOX净化率R1。在这点上，根据有关长时间进行NOX净化的研究认识到，如果使流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度以预定范围内的幅度以及预定范围内的周期来振动，则如图5中所示出的，甚至在350℃或更高的高温区域中都能够实现极高的NOX净化率R1。

[0044] 此外认识到，此时，含有氮和碳氢化合物的大量的还原性中间产物继续被保持或吸附在基础层53的表面上，即，被保持或吸附在排气净化催化器13的基础排出气体流动表面部分54上，并且还原性中间产物在实现高NOX净化率R1方面起重要作用。接下来将参照图6A和图6B对此进行说明。应当指出的是，这些图6A和图6B示意性地示出了排气净化催化器
13的催化剂载体50的表面部分。这些图6A和图6B示出了推测在使流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度以预定范围内的幅度以及预定范围内的周期振动时发生的反应。

[0045] 图6A示出了在流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度低时的情况，而图6B示出了在从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物并且流动至排气净化催化器13的排出气体的空燃比(A/F)in变浓——即，流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度变得较高——时的情况。

[0046] 现在，如将根据图4所理解的，除了瞬间之外，流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比保持为稀空燃比，因而流入到排气净化催化器13中的排出气体通常变为氧过量状态。此时，包含在排出气体中的部分NO沉积在排气净化催化器13上，如图6A中所示出的，而包含在排出气体中的部分NO在铂51上被氧化且变为NO2。接着，该NO2被进一步氧化且变为NO3。另外，部分NO2变为NO2-。因此，铂Pt 51上产生NO2-和NO3。沉积在排气净化催化器13- -上的NO以及在铂Pt 51上所形成的NO2 和NO3的活性强。因此，以下将把这些NO、NO2以及NO3称为“活性NOX*”。

[0047] 另一方面，如果从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物并且使流动至排气净化催化器13的排出气体的空燃比(A/F)in变浓，则碳氢化合物相继沉积在整个排气净化催化器13上。所沉积的碳氢化合物的大部分相继与氧反应并且燃烧。如图3中所示出的，所沉积的碳氢化合物的一部分在排气净化催化器13内相继被重组并且变成自由基。因此，如图6B中所示出的，活性NOX*周围的氢浓度变得较高。在这点上，如果在产生活性NOX*之后，活性NOX*周围的高氧浓度的状态持续达一段恒定时间或更长时间，则活性NOX*被氧化并且以硝酸根离-子NO3的形式被吸收在基础层53内。然而，如图6B中所示出的，如果在这段恒定时间过去之前活性NOX*周围的碳氢化合物浓度变得较高，则活性NOX*在铂51上与自由基碳氢化合物HC反应，从而由此形成还原性中间产物。还原性中间产物被粘附或被吸附在基础层53的表面上。

[0048] 应当指出的是，此时，首先产生的还原性中间产物被认为是硝基化合物R-NO2。如果产生了这种硝基化合物R-NO2，则产物变为腈化合物R-CN，但这种腈化合物R-CN在这种状态下仅能够存在片刻，因而即刻变为异氰酸酯化合物R-NCO。如果水解，这种异氰酸酯化合物R-NCO则变为胺化合物R-NH2。然而，在这种情况下，发生水解的物质被认为是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，如图6B中所示出的，被保持或被吸附在基础层53的表面上的还原性中间产物的大部分被认为是异氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R-NH2。

[0049] 另一方面，如图6B中所示出的，如果所产生的还原性中间产物被碳氢化合物HC围绕，则还原性中间产物被碳氢化合物HC阻断并且反应将不会有任何进一步的继续。在这种情况下，如果流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度降低，因而沉积在还原性中间产物周围的碳氢化合物将被氧化且被消耗，由此还原性中间产物周围的氧的浓度变得较高，则还原性中间产物与排出气体中的NOX反应、与活性NOX*反应、与周围的氧反应、或者其自身发生分解。因此，如图6A中所示出的，还原性中间产物R-NCO和R-NH2转化为N2、CO2和H2O，因此NOX被去除。

[0050] 以此方式，在排气净化催化器13中，当流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度变得较高时，产生还原性中间产物，并且在流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度降低之后，当氧浓度升高时，还原性中间产物与排放气体中的NOX反应、或者与活性NOX*反应、或者与氧反应、或者其自身发生分解，由此去除NOX。即，就排气净化催化器13而言，为了去除NOX，必须周期性地改变流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度。

[0051] 当然，在这种情况下，必须使碳氢化合物浓度升高至高到足以产生还原性中间产物的浓度，并且必须使碳氢化合物浓度降低至低到足以使所产生的还原性中间产物与排出气体中的NOX反应、或者与活性NOX*反应、或者与氧反应、或者其自身发生分解的浓度。即，必须使流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度以预定范围内的幅度振动。应当指出的是，在这种情况下，必须将这些还原性中间产物保持在基础层53上，即，保持在基础排出气体流动表面部分54上，直到所产生的还原性中间产物R-NCO和R-NH2与排出气体中的NOX反应、或者与活性NOX*反应、或者与氧反应、或者其自身发生分解。出于此原因，设置有基础排出气体流动表面部分54。

[0052] 另一方面，如果延长碳氢化合物的供给时长，那么在给送碳氢化合物之后直到下一次给送碳氢化合物为止的时长内，直到氧浓度变得较高为止的时间将变得较长。因此，活性NOX*以硝酸盐的形式被吸收在基础层53中，而不产生还原性中间产物。为了避免这种情况，必须使流入到排气净化催化器13中的碳氢化合物的浓度以预定范围内的周期振动。

[0053] 因此，在根据本发明的实施方式中，为了使包含在排出气体中的NOX与重组的碳氢化合物发生反应，并且产生包含有氮和碳氢化合物的还原性中间产物R-NCO和R-NH2，在排气净化催化器13的排出气体流动表面上承载有贵金属催化剂51。为了将所产生的还原性中间产物R-NCO和R-NH2保持在排气净化催化器13内，围绕贵金属催化剂51形成有基础层53。保持在基础层53上的还原性中间产物R-NCO和R-NH2转化为N2、CO2和H2O。碳氢化合物浓度的振动周期为用于持续产生还原性中间产物R-NCO和R-NH2所需的振动周期。顺带地，在图4中示出的示例中，喷射间隔为3秒。

[0054] 如果使碳氢化合物浓度的振动周期即从碳氢化合物供给阀15中喷射碳氢化合物的周期比上述预定范围的周期长，则还原性中间产物R-NCO和R-NH2从基础层53的表面消失。此时，如图7A中所示出的，在铂Pt 51上产生的活性NOX*以硝酸根离子NO3-的形式扩散在基础层53中并且变成硝酸盐。即，此时，排出气体中的NOX以硝酸盐的形式被吸收在基础层53内。

[0055] 另一方面，图7B示出了当NOX以硝酸盐的形式被吸收在基础层53内时使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓的情况。在这种情况下，排出气体中的氧浓度下降，因而反应逆向进行(NO3-→NO2)，并且因此，被吸收在基础层53中的硝酸盐相继变成硝酸根离子NO3-，并且如图7B中所示出的以NO2的形式从基础层53释放。接着，被释放的NO2由包含在排出气体中的碳氢化合物HC和CO还原。

[0056] 图8示出了在基础层53的NOX吸收能力变为饱和之前使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in暂时稍微变浓的情况。应当指出的是，在图8中示出的示例中，这种浓控制的时间间隔是1分钟或更长时间。在这种情况下，当使排出气体的空燃比(A/F)in暂时变浓时，在排出气体的空燃比(A/F)in稀时被吸收在基础层53中的NOX立即被从基础层53全部释放并且被还原。因此，在这种情况下，基础层53起吸收剂的作用，用于暂时吸收NOX。

[0057] 应当指出的是，此时，有时基础层53暂时吸附NOX。因此，如果将术语“存储”用作既包括“吸收”也包括“吸附”的术语，那么此时基础层53起NOX存储剂的作用，用于暂时存储NOX。即，在这种情况下，如果将供给到发动机进气通道、燃烧室2、以及排气净化催化器13上游的排气通道中的空气和燃料(碳氢化合物)之比称为“排出气体的空燃比”，则排气净化催化器13用作这样的NOX存储催化器：当排出气体的空燃比稀时，该NOX存储催化器存储NOX，而当排出气体中的氧浓度下降时，该NOX存储催化器释放所存储的NOX。

[0058] 图9的实线示出了当使排气净化催化器13以这种方式用作NOX存储催化器时的NOX净化率R2。应当指出的是，图9的横坐标表示排气净化催化器13的催化器温度TC。如图9中所示出的，当使排气净化催化器13用作NOX存储催化器时，在催化器温度TC为250℃至300℃时，实现了极高的NOX净化率R2，而在催化器温度TC变为350℃或更高的高温时，NOX净化率R2下降。

[0059] 以此方式，在催化器温度TC变为350℃或更高温度时，NOX净化率R2下降，这是因为在催化器温度TC变为350℃或更高温度的情况下，NOX不太容易被存储，并且硝酸盐受热分解且以NO2的形式从排气净化催化器13中释放。即，只要以硝酸盐的形式来存储NOX，则当催化器温度TC高时，就难以实现高NOX净化率R2。然而，在从图4至图6A和图6B示出的新的NOX净化方法中，以硝酸盐的形式所存储的NOX的量小，因此如图5中所示出的，即使在催化器温度TC高时也实现了高的NOX净化率R1。

[0060] 在根据本发明的实施方式中，为了能够通过使用这种新的NOX净化方法来净化NOX，发动机排气通道中设置有用于供给碳氢化合物的碳氢化合物供给阀15，在碳氢化合物供给阀15下游的发动机排气通道中设置有排气净化催化器13，在排气净化催化器13的排出气体流动表面上承载有贵金属催化剂51，围绕贵金属催化剂51形成有基础层53，如果以预定范围内的周期从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物，则排气净化催化器13具有通过被保持在基础层53上的还原性中间产物来还原包含在排出气体中的NOX的性质，并且如果使从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的周期比该预定范围长，则排气净化催化器13具有对包含在排出气体中的NOX的存储量增大的性质，并且在发动机运转时，以预定范围内的周期从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物，由此在排气净化催化器13中使包含在排出气体中的NOX还原。

[0061] 即，由图4至图6A和图6B示出的NOX净化方法可以说是这样的一种新的NOX净化方法：这种NOX净化方法设计成在使用承载有贵金属催化剂并且形成有能够吸收NOX的基础层的排气净化催化器的情况下去除NOX而不形成那么多的硝酸盐。实际上，与使排气净化催化器13用作NOX存储催化器的情况相比，在使用这种新的NOX净化方法时，从基础层53检测到的硝酸盐的量较少。应当指出的是，这种新的NOX净化方法在下文中将被称为“第一NOX净化方法”。

[0062] 现在，如前所述，如果从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射周期ΔT变得较长，则在喷射碳氢化合物之后至下一次喷射碳氢化合物时为止的时间段中，活性NOX*周围的氧浓度变得较高的时间段变得较长。在这种情况下，在图1中示出的实施方式中，如果碳氢化合物的喷射周期ΔT变得比大约5秒长，则活性NOX*开始以硝酸盐的形式被吸收在基础层53内。因此，如图10中所示出的，如果碳氢化合物浓度的振动时段ΔT变得比大约5秒长，则NOX净化率R1下降。因此，必须使碳氢化合物的喷射周期ΔT等于或小于5秒。

[0063] 另一方面，在本发明的实施方式中，如果碳氢化合物的喷射周期ΔT变为大约0.3秒或更短时间，则所喷射的碳氢化合物开始积聚在排气净化催化器13的排出气体流动表面上，因此，如图10中所示出的，如果碳氢化合物的喷射周期ΔT变为大约0.3秒或更短时间，则NOX净化率R1下降。因此，在根据本发明的实施方式中，使碳氢化合物的喷射周期为0.3秒至5秒。

[0064] 在根据本发明的实施方式中，预先获得对于通过第一NOX净化方法来确保良好的NOX净化作用而言最优的从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射量和喷射正时。在这种情况下，在根据本发明的实施方式中，在执行根据第一NOX净化方法的NOX净化作用时的最优碳氢化合物喷射量WT被作为燃料喷射器3的喷射量Q和发动机转速N的函数而以诸如图11A中示出的映射之类的映射的形式提前存储在ROM 32中。另外，此时的碳氢化合物的最优喷射周期ΔT也被作为燃料喷射器3的喷射量Q和发动机转速N的函数而以诸如图11B中示出的映射之类的映射的形式提前存储在ROM 32中。

[0065] 接着，参照图12至图15，将对当使排气净化催化器13用作NOX存储催化器时的NOX净化方法进行具体的说明。在以此方式使排气净化催化器13用作NOX存储催化器的情况下的NOX净化方法在下文中将被称为“第二NOX净化方法”。

[0066] 如图12中所示出的，在这种第二NOX净化方法中，当存储在基础层53中的NOX的所存储的NOX量ΣNOX超过预定的容许量MAX时，使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in暂时变浓。如果使排出气体的空燃比(A/F)in变浓，则在排出气体的空燃比(A/F)in稀时被存储在基础层53中的NOX立即被从基础层53全部释放并且被还原。因此，NOX被去除。

[0067] 所存储的NOX的量ΣNOX例如是根据从发动机中排出的NOX的量来计算出的。在根据本发明的这个实施方式中，每单位时间从发动机中排出的NOX的所排出的NOX的量NOXA被作为喷射量Q和发动机转速N的函数而以诸如图13中示出的映射之类的映射的形式提前存储在ROM 32中。所存储的NOX的量ΣNOX是根据该所排出的NOX的量NOXA而计算出的。在这种情况下，如前面所说明的，排出气体的空燃比(A/F)in变浓的周期通常为1分钟或更长时间。

[0068] 如图14中所示出的，在这种第二NOX去除方法中，当执行NOX释放控制时，除了用以产生发动机输出的燃料喷射器3的主喷射Q之外，还执行用以产生浓燃烧气体的喷射AI。应当指出的是，在图14中，横坐标表示曲柄角。这种浓燃烧气体生成喷射AI是在燃料燃烧、但不表现为发动机输出的正时处执行的，即，在压缩上止点之后略微在ATDC90°之前执行。此时，产生浓空燃比的燃烧气体所需的燃料量WR是从燃料喷射器3喷射的。该燃料量WR被作为加速器踏板40的下压量L和发动机转速N的函数而以诸如图15中示出的映射之类的映射的形式提前存储在ROM 32中。这样，在根据本发明的实施方式中，当执行用以释放NOX的控制时，除了用于产生发动机输出的主喷射Q之外，还由燃料喷射器3执行用于产生浓空燃比的燃烧气体的浓燃烧气体生成喷射AI。如果执行这种浓燃烧气体生成喷射AI，则从燃烧室2排出的排出气体的空燃比变浓，因此，流入到NOX存储催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in变浓。因而，NOX被从NOX存储催化器13释放。

[0069] 因而现在，在根据本发明的实施方式中，使用了第一NOX去除方法和第二NOX去除方法，第一NOX去除方法通过以预定范围内的周期从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物所产生的并且被保持在基础层53上的还原性中间产物来使包含在排出气体中的NOX还原；在第二NOX去除方法中，以比上述预定范围长的周期使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，以使在流入到排气净化催化器中的排出气体的空燃比稀时被存储在排气净化催化器13中的NOX被从排气净化催化器13释放并且被还原。在这种情况下，如将理解的，如果将根据图5中示出的第一NOX去除方法的NOX去除率R1与根据图9中示出的第二NOX去除方法的NOX去除率R2相比，当催化器温度TC相对较低时，根据第二NOX去除方法的NOX去除率R2变得较高，而如果催化器温度TC变高，则根据第一NOX去除方法的NOX去除率R1变得较高。因此，在根据本发明的实施方式中，一般而言，当催化器温度TC低时，使用第二NOX去除方法，而如果催化器温度TC高，则使用第一NOX去除方法。

[0070] 因而现在，当在执行第二NOX去除方法的情况下从排气净化催化器13释放所存储的NOX时，通常执行用于在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体的浓燃烧气体生成喷射AI。图16示出了当在排气净化催化器13被充分激活并且实现了高NOX净化率的状态下将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法时的向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI的量WR的变化、碳氢化合物从碳氢化合物供给阀15的喷射正时WT、流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in的变化、以及存储在排气净化催化器13中的所存储的NOX的量ΣNOX。如图16中所示出的，当执行第二NOX去除方法并且存储在排气净化催化器13的基础层53中的所存储的NOX的量ΣNOX超过容许量MAX时，执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI，由此使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in变浓。

[0071] 另一方面，当在NOX被存储在排气净化催化器13中的状态下将NOX去除作用从根据第二NOX去除方法的NOX去除作用转换为根据第一NOX去除方法的NOX去除作用时，当根据第一NOX去除方法的NOX去除作用开始时，NOX净化率停止下降。另外，存储在排气净化催化器13中的NOX停止被释放而不被还原。因此，在根据本发明的实施方式中，如果NOX是当NOX去除作用从根据第二NOX去除方法的NOX去除作用转换为根据第一NOX去除方法的NOX去除作用时被存储在排气净化催化器13中的，则为了释放且还原所存储的NOX，如图16中所示出的，执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI，由此使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比(A/F)in暂时变浓。

[0072] 图17一起示出了根据图5中示出的第一NOX去除方法的NOX净化率R1和根据图9中示出的第二NOX去除方法的NOX净化率R2。如将理解的，在参照图17的情况下，当催化器温度TC低于温度TH时，根据第二NOX去除方法的NOX净化率R2变得较高，而当催化器温度TC高于温度TH时，根据第一NOX去除方法的NOX净化率R1变得较高。因此，在根据本发明的实施方式中，当催化器温度TC低于温度TH时，使用第二NOX去除方法，而当催化器温度TC高于温度TH时，使用第一NOX去除方法。

[0073] 就这一点而言，如上面所说明的，当使用第一NOX去除方法时，包含在排出气体中的NOX通过被保持在基础层53上的还原性中间产物而被还原，并且从碳氢化合物供给阀15供给用于产生这种还原性中间产物所需的碳氢化合物的量。另一方面，当使用第二NOX去除方法时，通过使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓来使包含在排出气体中的所存储的NOX被释放并且被还原。就这一点而言，为了使曾经存储在排气净化催化器13中的NOX以这种方式被从排气净化催化器13释放并且被还原，大量的还原剂变得必要。

[0074] 因此，与用于以第一NOX去除方法产生还原性中间产物所需的碳氢化合物的量、即还原剂的量相比，用于以第二NOX去除方法从排气净化催化器13释放所存储的NOX并且将其还原所需的还原剂的量、即，用于使排出气体的空燃比变浓所需的燃料的量较大。即，与使用第一NOX去除方法相比，在使用第二NOX去除方法的情况下用于去除NOX所需的还原剂的量较大。因此，优选的是，尽可能使用第一NOX去除方法。

[0075] 再次参照图17，图17示出了排气净化催化器的温度TC的两个低于温度TH的温度TL和TM。温度TL是使得能够通过执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI来从排气净化催化器13释放所存储的NOX的最低催化器温度，即，容许最低温度。该容许最低温度TL下的NOX净化率R2是实际上所能够允许的最低的NOX净化率。因此，换句话说，容许最低温度TL是NOX净化率R2变为实际上所能够允许的最低的NOX净化率时的催化器温度TC。另一方面，温度TM表示高于该容许最低温度TL的上限温度，并且该上限温度TM是在当排气净化催化器的温度TC升高时根据第二NOX去除方法的NOX净化率R2基本达到最大值的情况下的催化器温度TC。

[0076] 图19示出了浓燃烧气体生成喷射AI的喷射量WR的变化、从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射量WT的变化、以及排气净化催化器的温度TC的变化。应当指出的是，图19示出了当排气净化催化器的温度TC介于容许最低温度TL与上限温度TM之间时发出表示应当从排气净化催化器13释放所存储的NOX的指令的情况。因而现在，如果执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI，则所喷射的燃料在燃烧室2中被部分氧化，因而，从发动机中排出大量的CO2。此CO2具有强还原能力。因此，如果大量的CO2从发动机中排出，则能够从排气净化催化器13释放所存储的NOX并且将其很好地还原。因此，当从排气净化催化器13释放所存储的NOX时，通常是通过执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI、即通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。

[0077] 因此，即使在当排气净化催化器的温度TC介于容许最低温度TL与上限温度TM之间时发出表示应当从排气净化催化器13释放所存储的NOX的指令的情况下，如图19中用虚线所示出的，可通过执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI、即通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。然而，如果执行向燃烧室2内的浓燃烧气体生成喷射AI，如上面所说明的，所喷射的燃料在燃烧室2中被部分氧化。因此，此时，在排气净化催化器13处燃烧的燃料的量变少，并且在排气净化催化器13中产生的氧化反应的热量变得较少。因此，如图19中用虚线所示出的，此时，排气净化催化器13的温度TC不会升高那么多。

[0078] 另一方面，此时，如图19中用实线所示出的，即使通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，也可从排气净化催化器13释放所存储的NOX。此外，此时，如果通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物而使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，则所喷射的燃料的大部分在排气净化催化器13中被氧化。因而，此时，产生大量的氧化反应的热量，所以，如图19中用实线所示出的，排气净化催化器的温度TC迅速地升高。因而，NOX净化率R2达到最大值并且实现高NOX净化率。另外，此时，如果排气净化催化器的温度TC超过温度TH，能够执行根据第一NOX去除方法的NOX净化作用。

[0079] 因此，当排气净化催化器的温度TC介于容许最低温度TL与上限温度TM之间并且发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时，优选的是，通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。图18通过阴影区域WT示出了当发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时应当通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓的区域。应当指出的是，在图18中，纵坐标表示排气净化催化器的温度TC，而横坐标表示存储在排气净化催化器13的基础层53中的所存储的NOX的量ΣNOX。如图18中所示出的，该区域WT介于容许最低温度TL与上限温度TM之间，并且当发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时，如果根据排气净化催化器的温度TC和排气净化催化器13中的所存储的NOX的量ΣNOX所确定的点处于这个区域WT中，则通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。

[0080] 另外，在图18中示出的示例中，无论存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX如何，上限温度TM是恒定不变的，并且当排气净化催化器13的温度TC高于该上限温度TM时，如果发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令，则通过执行浓燃烧气体生成喷射AI来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。通过图18中的阴影区域AI示出了以这种方式执行浓燃烧气体生成喷射AI的区域。另一方面，在图18中，当排气净化催化器的温度TC低于容许最低温度TL时，即使发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令，也不执行浓燃烧气体生成喷射AI，并且也不从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物。即，此时，不执行从排气净化催化器13释放NOX的释放作用，并且当排气净化催化器的温度TC超过容许最低温度TL时，通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来执行从排气净化催化器13释放NOX的释放作用。

[0081] 如上面所说明的，当排气净化催化器的温度TC低于容许最低温度TL时，不执行从排气净化催化器13释放NOX的释放作用。因此，如果在排气净化催化器的温度TC低于容许最低温度TL的情况下发动机持续运转，则存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX逐渐增加。在这种情况下，当存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX变得较大时，优选的是，使排气净化催化器13释放NOX，即使是释放少量NOX。因此，在根据本发明的实施方式中，当存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX变得较大时，如图18中所示出的，当存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX增加时，容许最低温度TL降低，从而即使在排气净化催化器13的温度TC低的情况下也能够从排气净化催化器13释放NOX。因而，在根据本发明的实施方式中，在存储在排气净化催化器13中的NOX的量ΣNOX变大的情况下，即使排气净化催化器的温度TC低，当发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时，也从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物，由此从排气净化催化器13释放NOX。

[0082] 图20示出了在当排气净化催化器的温度TC介于容许最低温度TL与上限温度TM之间时发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令的情况的另一示例。应当指出的是，如同图19一样，图20示出了浓燃烧气体生成喷射AI的喷射量WR的变化、从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射量WT的变化、以及排气净化催化器的温度TC的变化。如图20中所示出的，在本示例中，当发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时，通过如图20中用WT所示出的从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，并且还通过执行如图20中用WR所示出的浓燃烧气体生成喷射AI来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。因此，NOX被从排气净化催化器13释放，并且排气净化催化器的温度TC升高。

[0083] 接着，当在排气净化催化器的温度TC升高之后再次发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令时，同样通过如图20中用WT所示出的从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，并且还同样通过执行如图20中用WR所示出的浓燃烧气体生成喷射AI来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。然而，此时，与图20中第一次发出用于从排气净化催化器13释放NOX的指令的情况相比，使从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的量WT减少，并且使通过浓燃烧气体生成喷射AI的燃料喷射量WR增大。

[0084] 即，当排气净化催化器的温度TC低时，不是提高从排气净化催化器13释放NOX的作用、而是使排气净化催化器的温度TC升高才能够使NOX净化率得到提高。因此，在图20中示出的示例中，在当发出从排气净化催化器13释放NOX的指令时排气净化催化器的温度TC低的情况下，从碳氢化合物供给阀15喷射大量的碳氢化合物以使排气净化催化器的温度TC升高，而当排气净化催化器的温度TC变高时，消除了使排气净化催化器的温度TC升高的需要，所以，使从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射量WT减小。即，在本示例中，与当排气净化催化器的温度TC高时的情况相比，当排气净化催化器的温度TC低时，使从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物的喷射量WT变大。这对于图19中示出的情况而言也同样如此。

[0085] 因此，在如下内燃发动机的排气净化系统中：其中，发动机排气通道中设置有排气净化催化器13，并且在排气净化催化器13上游的发动机排气通道中设置有碳氢化合物供给阀15，在排气净化催化器13的排出气体流动表面上载有贵金属催化剂51，围绕贵金属催化剂51形成有基础层53，并且当从排气净化催化器13释放存储在基础层53中的NOX时使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，在本发明中，当从排气净化催化器13释放所存储的NOX时，通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓、或者通过从碳氢化合物供给阀15将碳氢化合物喷射到发动机排气通道中来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，并且，在将碳氢化合物从碳氢化合物供给阀15喷射到发动机排气通道中以从排气净化催化器13释放所存储的NOX的情况下，与当排气净化催化器13的温度高时相比，当排气净化催化器13的温度低时，使从碳氢化合物供给阀15喷射的碳氢化合物的喷射量更大。

[0086] 应当指出的是，在根据本发明的实施方式中，如同时参照图17和图18所说明的，预先设定排气净化催化器的温度TC的容许最低温度TL和高于该容许最低温度TL的上限温度TM，其中，容许最低温度TL使得能够通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来从排气净化催化器13释放所存储的NOX。另外，如从图19和图20中将理解的，在从碳氢化合物供给阀15将碳氢化合物喷射到发动机排气通道中以从排气净化催化器13释放所存储的NOX的情况下，与排气净化催化器的温度TC高于上限温度TM时的情况相比，当排气净化催化器13的温度介于容许最低温度TL与上限温度TM之间时，使从碳氢化合物供给阀15喷射的碳氢化合物的喷射量更大。

[0087] 另外，在图19示出的实施方式中，当在排气净化催化器13的温度介于容许最低温度TL与上限温度TM之间的情况下从排气净化催化器13释放所存储的NOX时，通过从碳氢化合物供给阀15将碳氢化合物喷射到发动机排气通道中来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，以及，当在排气净化催化器13的温度TC高于上限温度TM的情况下从排气净化催化器13释放所存储的NOX时，通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。

[0088] 另外，在根据本发明的实施方式中，使用第一NOX去除方法和第二NOX去除方法，第一NOX去除方法通过以预定范围内的周期从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物所产生的并且被保持在基础层53上的还原性中间产物来使包含在排出气体中的NOX还原，在第二NOX去除方法中，以比上述预定范围长的周期使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，从而使在流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比稀时被存储在排气净化催化器13中的NOX被从排气净化催化器13释放并且被还原。另外，上限温度TM比在将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法时的排气净化催化器13的温度低。

[0089] 另外，在根据本发明的实施方式中，如图16中所示出的，当将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法时，为了使排气净化催化器13释放所存储的NOX，通过在燃烧室2中产生浓空燃比的燃烧气体来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓、或者通过从碳氢化合物供给阀15将碳氢化合物喷射到发动机排气通道中来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓。

[0090] 图21示出了NOX净化控制程序。该程序是通过每隔固定的时间间隔就中断的方式来执行的。

[0091] 参照图21，首先，在步骤60处，根据图13中示出的映射计算出每单位时间排出的NOX的量NOXA。接着，在步骤61处，根据排气净化催化器13的催化器温度等来判断是否应当使用第一NOX去除方法。当不应当使用第一NOX去除方法时，即，当应当使用第二NOX去除方法时，程序进行至步骤62，在步骤62中，将每单位时间排出的NOX的量NOXA与ΣNOX相加，由此计算出所存储的NOX的量ΣNOX。接着，在步骤63处，判断是否设定浓标志，所述浓标志表示应当使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓以从排气净化催化器13释放所存储的NOX。在不设定浓标志时，程序进行至步骤64，在步骤64中，判断所存储的NOX的量ΣNOX是否超过容许值MAX。如果ΣNOX>MAX，则程序进行至步骤65，在步骤65中，设定浓标志。

[0092] 另一方面，当在步骤61处判定应当使用第一NOX去除方法时，程序进行至步骤66，在步骤66中，判断当前是否已经将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法。当在步骤66处判定当前已经将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法时，程序进行至步骤67，在步骤67中，设定浓标志。接着，程序进行至步骤63。另一方面，当在步骤66处判定当前尚未将NOX去除方法从第二NOX去除方法转换为第一NOX去除方法时，程序进行至步骤68，在步骤68中，执行通过第一NOX去除方法的NOX去除作用。此时，以根据图11B示出的映射所计算出的周期ΔT从碳氢化合物供给阀15喷射出根据图11A中示出的映射所计算出的碳氢化合物的量WT。接着，在步骤69处，将通过将常数C(<1.0)与每单位时间排出的NOX的量NOXA相乘所得到的值C·NOXA与ΣNOX相加，以计算出所存储的NOX的量ΣNOX。即，即使在使用第一NOX去除方法时，也有一些NOX被存储在排气净化催化器13中。因此，即使在使用第一NOX去除方法时，也在步骤68处计算出所存储的NOX的量ΣNOX。接着，程序进行至步骤63。

[0093] 当在步骤63处判定浓标志被设定时，程序进行至步骤70，在步骤70中，判断排气净化催化器的温度TC是否高于上限温度TM。当排气净化催化器的温度TC高于上限温度TM时，程序进行至步骤72，在步骤72中，通过执行浓燃烧气体生成喷射AI来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，并由此从排气净化催化器13释放NOX。接着，程序进行至步骤74。另一方面，当在步骤70处判定排气净化催化器的温度TC低于上限温度TM时，程序进行至步骤71，在步骤71中，判断排气净化催化器的温度TC是否高于容许最低温度TL。当排气净化催化器的温度TC高于容许最低温度TL时，程序进行至步骤73，在步骤73中，通过从碳氢化合物供给阀15喷射碳氢化合物来使流入到排气净化催化器13中的排出气体的空燃比变浓，由此从排气净化催化器13释放NOX。接着，程序进行至步骤74。另一方面，当在步骤71处判定排气净化催化器的温度TC低于容许最低温度TL时，处理循环结束。在步骤74处，重置浓标志并且清除ΣNOX。

[0094] 应当指出的是，作为另一实施方式，还可在排气净化催化器13上游的发动机排气通道中设置用于重组碳氢化合物的氧化催化剂。

[0095] 附图标记列表

[0096] 4   进气歧管

[0097] 5   排气歧管

[0098] 7   排气涡轮增压器

[0099] 12  排气管

[0100] 13  排气净化催化器

[0101] 14  颗粒过滤器

[0102] 15  碳氢化合物供给阀