(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の気筒が第１および第２の気筒群に分割されており、第１の気筒群に接続された第１の排気通路内に、流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯＸの少なくとも一部からＮＨ３を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを通過させるＮＨ３生成触媒を配置し、該ＮＨ３生成触媒下流の第１の排気通路と、第２の気筒群に接続された第２の排気通路とを合流させる合流排気通路内に、流入する排気中のＮＯＸとＮＨ３とを浄化する排気浄化触媒を配置し、第１および第２の気筒群にリーン運転を行わせ、上記多気筒内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であってＮＨ３生成触媒上流の第１の排気通路内に還元剤を供給することによりＮＨ３生成触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにするリッチ排気生成手段を具備した内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより第１の排気通路内に供給される還元剤量を制御し、それによって排気浄化触媒に流入する還元剤量を制御する還元剤量制御手段を具備した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
リーン運転を行う内燃機関と、該内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であって排気空燃比がリッチの排気を生成するリッチ排気生成手段と、該リッチ排気生成手段に接続されて流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯＸの少なくとも一部からＮＨ３を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを通過させるＮＨ３生成触媒と、内燃機関から排出される排気とＮＨ３生成触媒から排出される排気とを合流させる合流排気通路と、該合流排気通路内に配置されて流入する排気中のＮＯＸとＮＨ３とを浄化する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより排気浄化触媒上流の合流排気通路内に供給される還元剤量を制御する還元剤量制御手段とを具備し、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＨ３を一時的に吸着し、流入する排気中のＮＨ３濃度が低くなると吸着しているＮＨ３を放出する吸着材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸着材に吸着されているＮＨ３量を求めて該ＮＨ３量に応じリッチ排気生成手段を制御する内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
リーン運転を行う内燃機関と、該内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であって排気空燃比がリッチの排気を生成するリッチ排気生成手段と、該リッチ排気生成手段に接続されて流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯＸの少なくとも一部からＮＨ３を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを通過させるＮＨ３生成触媒と、内燃機関から排出される排気とＮＨ３生成触媒から排出される排気とを合流させる合流排気通路と、該合流排気通路内に配置されて流入する排気中のＮＯＸとＮＨ３とを浄化する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより排気浄化触媒上流の合流排気通路内に供給される還元剤量を制御する還元剤量制御手段とを具備し、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＯＸを一時的に吸蔵し、流入する排気の排気空燃比がリッチとなると吸蔵しているＮＯＸを放出する吸蔵材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量を求めて該ＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御する内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＨ３を一時的に吸着し、流入する排気中のＮＨ３濃度が低くなると吸着しているＮＨ３を放出する吸着材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸着材に吸着されているＮＨ３量を求めて該ＮＨ３量に応じリッチ排気生成手段を制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＯＸを一時的に吸蔵し、流入する排気の排気空燃比がリッチとなると吸蔵しているＮＯＸを放出する吸蔵材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量を求めて該ＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じ内燃機関の少なくとも１つの気筒の機関空燃比を制御する機関空燃比制御手段をさらに具備した請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記機関空燃比制御手段が吸入空気量を制御する吸気制御弁を具備し、該吸気制御弁を制御することにより機関空燃比を制御するようにした請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記内燃機関の排ガス量が予め定められた設定量よりも少ないときに上記リッチ排気生成手段または内燃機関の機関空燃比を制御して上記排気浄化触媒に流入する排気全体の排気空燃比をリッチにし、それによって上記吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸを放出させるようにするＮＯＸ放出手段を具備した請求項３又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各気筒の燃焼室内における混合気の空燃比を機関空燃比と称すれば、従来より、各気筒に接続された排気通路内に三元触媒を配置し、各気筒の機関空燃比を理論空燃比またはリッチに制御する多気筒内燃機関の排気浄化装置が知られている。機関空燃比がリーンであるときの排気が三元触媒に流入すると三元触媒は排気中の窒素酸化物ＮＯX を良好に浄化できずにＮＯX が大気中に放出されてしまう。そこで、この排気浄化装置では機関空燃比を理論空燃比またはリッチにして三元触媒においてＮＯX ができるだけ良好に浄化されるようにしている。
【０００３】
一方、各気筒の機関空燃比をできるだけリーンにして燃料消費率をできるだけ低減するのが望ましい。ところが上述の排気浄化装置においてリーン運転を行うと上述したようにＮＯX を良好に浄化できない。そこで、排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室および吸気通路内に供給された全燃料量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の排気空燃比と称すれば、多気筒内燃機関の気筒が第１および第２の気筒群に分割されており、第１の気筒群に接続された第１の排気通路内に流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯX からＮＨ3 を生成する三元触媒を配置し、三元触媒下流の第１の排気通路と、第２の気筒群に接続された第２の排気通路とを合流させる合流排気通路内に流入する排気中のＮＯX とＮＨ3 とを浄化する排気浄化触媒を配置し、第１の気筒群にリッチ運転を行わせ、第２の気筒群にリーン運転を行わせる排気浄化装置が公知である（特開平４−３６５９２０号公報参照）。この排気浄化装置では、できるだけ多くの気筒にリーン運転を行わせることにより燃料消費率ができるだけ低減されるようにする一方、リッチ運転が行われる気筒の排気を三元触媒に導いてＮＨ3 を生成し、リーン運転が行われる気筒において発生したＮＯX とこのＮＨ3 とを排気浄化触媒において反応させることによりＮＯX ができるだけ浄化されるようにしている。
【０００４】
ところが、第１の気筒群と第２の気筒群とは共通の出力軸を備えているのでこのように第１の気筒群にリッチ運転を行わせ、第２の気筒群にリーン運転を行わせるようにするとトルク変動が大きくなってしまう。特に、内燃機関が自動車などの車両に適用された場合にはこの大きなトルク変動が車両の運転者に不快感を与える恐れがある。
【０００５】
一方、各気筒群の出力トルクをほぼ同じにすればトルク変動を低減できる。しかしながら、リッチ運転が行われる第１の気筒群の出力トルクと、リーン運転が行われる第２の気筒群の出力トルクをほぼ同じにするためには各気筒群の燃料噴射量、点火時期、などの複雑な制御が要求される。
この欠点を解決するために、第１および第２の気筒群にリーン運転を行わせ、追加の内燃機関を設けてこの追加の内燃機関にリッチ運転を行わせると共にこの追加の内燃機関の排気を三元触媒上流の第１の排気通路内に供給して三元触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにした内燃機関の排気浄化装置が知られている（特開平８−４５２２号公報参照）。この排気浄化装置では、追加の内燃機関にリッチ運転を行わせることによって三元触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしており、このため多気筒内燃機関の第１および第２の気筒群においてトルク変動が生ずるのが阻止されている。なお、追加の内燃機関の出力は例えばエアコンなどの補機を駆動するために用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、排気浄化触媒に流入するＮＯX 量は多気筒内燃機関の運転状態に応じて定まり、排気浄化触媒に流入するＮＨ3 量は追加の内燃機関の運転状態に応じて定まる。このため、多気筒内燃機関の運転状態が変動し或いは追加の内燃機関の運転状態が変動すると排気浄化触媒に流入するＮＯX に対しＮＨ3 が過剰となり或いは不足する恐れがある。すなわち、排気浄化触媒においてＮＯX に対しＮＨ3 が過剰となると過剰のＮＨ3 が排気浄化触媒から浄化されることなく排出され、ＮＨ3 が不足するとＮＯX が排気浄化触媒から浄化されることなく排出されるという問題点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、多気筒内燃機関の気筒が第１および第２の気筒群に分割されており、第１の気筒群に接続された第１の排気通路内に、流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯX の少なくとも一部からＮＨ3 を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯX を通過させるＮＨ3 生成触媒を配置し、このＮＨ3 生成触媒下流の第１の排気通路と、第２の気筒群に接続された第２の排気通路とを合流させる合流排気通路内に、流入する排気中のＮＯX とＮＨ3 とを浄化する排気浄化触媒を配置し、第１および第２の気筒群にリーン運転を行わせ、上記多気筒内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であってＮＨ3 生成触媒上流の第１の排気通路内に還元剤を供給することによりＮＨ3 生成触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにするリッチ排気生成手段を具備した内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒に流入するＮＨ3 量またはＮＯX 量を求めてこのＮＨ3 量またはＮＯX 量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより第１の排気通路内に供給される還元剤量を制御し、それによって排気浄化触媒に流入する還元剤量を制御する還元剤量制御手段を具備している。
【０００８】
２番目の発明によれば上記課題を解決するために、リーン運転を行う内燃機関と、内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であって排気空燃比がリッチの排気を生成するリッチ排気生成手段と、このリッチ排気生成手段に接続されて流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯＸの少なくとも一部からＮＨ３を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを通過させるＮＨ３生成触媒と、内燃機関から排出される排気とＮＨ３生成触媒から排出される排気とを合流させる合流排気通路と、合流排気通路内に配置されて流入する排気中のＮＯＸとＮＨ３とを浄化する排気浄化触媒と、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより排気浄化触媒上流の合流排気通路内に供給される還元剤量を制御する還元剤量制御手段とを具備し、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＨ３を一時的に吸着し、流入する排気中のＮＨ３濃度が低くなると吸着しているＮＨ３を放出する吸着材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸着材に吸着されているＮＨ３量を求めて該ＮＨ３量に応じリッチ排気生成手段を制御する内燃機関の排気浄化装置が提供される。
また、３番目の発明によれば上記課題を解決するために、リーン運転を行う内燃機関と、内燃機関と異なるリッチ排気生成手段であって排気空燃比がリッチの排気を生成するリッチ排気生成手段と、このリッチ排気生成手段に接続されて流入する排気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中のＮＯＸの少なくとも一部からＮＨ３を生成し、流入する排気の排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを通過させるＮＨ３生成触媒と、内燃機関から排出される排気とＮＨ３生成触媒から排出される排気とを合流させる合流排気通路と、合流排気通路内に配置されて流入する排気中のＮＯＸとＮＨ３とを浄化する排気浄化触媒と、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めて該ＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御することにより排気浄化触媒上流の合流排気通路内に供給される還元剤量を制御する還元剤量制御手段とを具備し、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＯＸを一時的に吸蔵し、流入する排気の排気空燃比がリッチとなると吸蔵しているＮＯＸを放出する吸蔵材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量を求めて該ＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御する内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００９】
すなわち１番目または２番目または３番目の発明では、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じて排気浄化触媒に流入するＮＨ３量が制御される。したがって、排気浄化触媒においてＮＯＸに対しＮＨ３が過剰となり或いは不足するのが阻止される。しかもリッチ排気生成手段が内燃機関と異なっており、その結果燃料消費率およびトルク変動が小さく維持されつつＮＨ３およびＮＯＸが同時に良好に浄化される。
【００１０】
４番目の発明によれば上記課題を解決するために１番目の発明において、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＨ３を一時的に吸着し、流入する排気中のＮＨ３濃度が低くなると吸着しているＮＨ３を放出する吸着材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸着材に吸着されているＮＨ３量を求めて該ＮＨ３量に応じリッチ排気生成手段を制御している。すなわち２番目または４番目の発明では、排気浄化触媒に流入するＮＨ３が、排気浄化触媒に流入するＮＯＸに対し過剰であると過剰のＮＨ３は吸着材に吸着され、不足すると吸着材に吸着されているＮＨ３が放出される。この場合、吸着材に吸着されているＮＨ３量に応じてＮＨ３生成触媒におけるＮＨ３生成量が制御される。したがって、排気浄化触媒からＮＯＸおよびＮＨ３が浄化されることなく流出するのが阻止される。
【００１１】
５番目の発明によれば上記課題を解決するために１番目の発明において、上記排気浄化触媒が、流入する排気中のＮＯＸを一時的に吸蔵し、流入する排気の排気空燃比がリッチとなると吸蔵しているＮＯＸを放出する吸蔵材を具備し、上記還元剤量制御手段は、吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量を求めて該ＮＯＸ量に応じリッチ排気生成手段を制御している。すなわち３番目または５番目の発明では、排気浄化触媒に流入するＮＯＸが、排気浄化触媒に流入するＮＨ３に対し過剰であると過剰のＮＯＸは吸蔵材に吸蔵され、排気浄化触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなると吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸが放出される。この場合、吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量に応じて還元剤量が制御されるので吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸ量に応じてＮＨ３生成触媒におけるＮＨ３生成量が制御され、同時に排気浄化触媒に流入する排気の排気空燃比がリーンまたはリッチにされる。したがって、排気浄化触媒からＮＯＸおよびＮＨ３が浄化されることなく流出するのが阻止される。
【００１２】
６番目の発明によれば上記課題を解決するために１番目または２番目または３番目の発明において、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量を求めてこのＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じ内燃機関の少なくとも１つの気筒の機関空燃比を制御する機関空燃比制御手段をさらに具備している。排気浄化触媒に流入するＮＯＸ量は内燃機関の機関空燃比に応じて定まる。そこで６番目の発明では、排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じ内燃機関の機関空燃比を制御することによって排気浄化触媒に流入するＮＨ３量またはＮＯＸ量に応じ排気浄化触媒に流入するＮＯＸ量を制御するようにしている。さらに、内燃機関の機関空燃比を制御することによって排気浄化触媒に流入する排気全体の排気空燃比も制御される。
【００１３】
７番目の発明によれば上記課題を解決するために６番目の発明において、機関空燃比制御手段が吸入空気量を制御する吸気制御弁を具備し、この吸気制御弁を制御することにより機関空燃比を制御するようにしている。すなわち７番目の発明では、吸入空気量が制御されることによって機関空燃比が制御される。
８番目の発明によれば上記課題を解決するために３番目または５番目の発明において、上記内燃機関の排ガス量が予め定められた設定量よりも少ないときに上記リッチ排気生成手段または内燃機関の機関空燃比を制御して上記排気浄化触媒に流入する排気全体の排気空燃比をリッチにし、それによって上記吸蔵材に吸蔵されているＮＯＸを放出させるようにするＮＯＸ放出手段を具備している。吸蔵材がＮＯＸにより飽和するとＮＯＸが浄化されることなく排出されてしまう。したがって、排気浄化触媒に流入する排気の排気空燃比をリッチにして吸蔵されているＮＯＸを放出させる必要がある。この場合、リーン運転が行われる内燃機関の排ガス量が多いと排気浄化触媒に流入する排気全体の排気空燃比をリッチにするのは困難である。そこで８番目の発明では、内燃機関の排ガス量が設定量よりも少ないときに排気浄化触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
一般に窒素酸化物ＮＯX には、一酸化窒素ＮＯ、二酸化窒素ＮＯ2 、四酸化二窒素Ｎ2 Ｏ4 、一酸化二窒素Ｎ2 Ｏなどが含まれうる。以下ではＮＯX を主としてＮＯ、ＮＯ2 とした場合について説明するが、本発明の排気浄化装置は他の窒素酸化物を浄化することもできる。
【００１５】
図１は本発明を火花点火式ガソリン機関に適用した場合を示している。図１を参照すると、機関本体１は４つの気筒、すなわち１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４を備えている。各気筒＃１〜＃４はそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に接続され、サージタンク３は吸気ダクト４を介して図示しないエアクリーナに接続される。各吸気枝管２内にはそれぞれ対応する気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁５が配置される。一方、吸気ダクト４内にはアクセルペダルの踏み込み量が大きくなると開度が大きくなるスロットル弁６が配置される。なお、各燃料噴射弁５は電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいて制御される。
【００１６】
一方、１番気筒＃１は排気管７を介してＮＨ3 生成触媒８を内蔵した触媒コンバータ９に接続される。これに対し、２番気筒＃２、３番気筒＃３および４番気筒＃４は共通の排気マニホルド１０に接続される。図１の内燃機関において１番気筒＃１は第１の気筒群１ａを構成しており、２番気筒＃２、３番気筒＃３および４番気筒＃４は第２の気筒群１ｂを構成している。したがって第１の気筒群１ａの排気がＮＨ3 生成触媒８に導かれることになる。これら触媒コンバータ９および排気マニホルド１０は次いで共通の合流排気管１３を介して排気浄化触媒１４を内蔵した触媒コンバータ１５に接続される。
【００１７】
さらに図１を参照すると、排気管７には、排気管７内に還元剤を供給してＮＨ3 生成触媒８に流入する排気の排気空燃比（後述する）がリッチとなるようにするリッチ排気生成装置１９が接続される。本実施態様においてリッチ排気生成装置１９は、内燃機関１の出力軸と異なる出力軸を備えた補助内燃機関２０を備えている。この補助機関２０の吸気管２１内にはスロットル弁２２と燃料噴射弁２３とが配置される。本実施態様において補助機関２０は単気筒の火花点火式内燃機関から構成される。しかしながら、補助機関２０を多気筒機関から構成してもよく、或いはディーゼル機関から構成してもよい。
【００１８】
一方、補助機関２０の排気管２４は切り替え弁２５を介して排気導入管２６と排気導入管２７とのうちいずれか一方に選択的に接続される。切り替え弁２５は電気式または負圧式のアクチュエータ２８によって駆動される。排気導入管２６は第１の気筒群１ａの排気管７に接続されており、したがって切り替え弁２５がオンとされて排気管２４が排気導入管２６に接続されると補助機関２０の排気が第１の気筒群１ａの排気管７内に導入される。排気導入管２７は補助機関用排気浄化触媒２９を内蔵した触媒コンバータ３０に接続されており、したがって切り替え弁２５がオフとされて排気管２４が排気導入管２７に接続されると補助機関２０の排気が補助機関用排気浄化触媒２９に導入される。なお、燃料噴射弁２３およびアクチュエータ２８は電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００１９】
ところで、内燃機関１の出力は例えば車両を駆動するために用いられる。これに対し、補助機関２０の出力は補助装置３１を駆動するために用いられる。以下では内燃機関１を主機関と称し、補助機関２０を副機関と称することにする。補助装置３１は例えば保冷車用の冷却装置、コンクリートミキサ車用のミキサ、バス用のクーラー、内燃機関に加えて車両の駆動力を発生する電気モータを備えたいわゆるハイブリッド車両用の電気モータ用電力を発電する発電装置などから構成される。この場合、補助装置３１の要求出力に応じてスロットル弁２２の開度が制御される。或いは、補助装置３１を冷却水ポンプ、オイルポンプ、オルターネータなどのいわゆる補機から構成することもできる。
【００２０】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５、および出力ポート４６を具備する。サージタンク３にはサージタンク３内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ４７が取り付けられ、この圧力センサ４７の出力電圧はＡＤ変換器４８を介して入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４４ではＡＤ変換器４８からの出力信号に基づいて主機関１の吸入空気量が算出される。排気導入管２６の排気導出口よりも上流の排気管７、および排気マニホルド１０の集合部にはそれぞれの位置を流通する排気の排気空燃比（後述する）に応じた出力電圧を発生する空燃比センサ４９，５０がそれぞれ取り付けられ、これら空燃比センサ４９，５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器５１，５２を介して入力ポート４５に入力される。さらに、入力ポート４５には主機関１のクランクシャフトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５３が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パルスに基づいて主機関１の機関回転数が算出される。
【００２１】
また、副機関２０のスロットル弁２２下流の吸気管２１には吸気管２１内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ５４が取り付けられ、この圧力センサ５４の出力電圧はＡＤ変換器５５を介して入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４４ではＡＤ変換器５５からの出力信号に基づいて副機関２０の吸入空気量が算出される。排気管２４にはその位置を流通する排気の排気空燃比に応じた出力電圧を発生する空燃比センサ５６が取り付けられ、この空燃比センサ５６の出力電圧はＡＤ変換器５７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、入力ポート４５には副機関２０のクランクシャフトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５８が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パルスに基づいて副機関２０の機関回転数が算出される。
【００２２】
さらに、排気導入管２６の排気導入口下流の排気管７および合流排気管１３の合流部にはそれぞれの位置を流通する排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ６０，６１がそれぞれ取り付けられる。これら温度センサ６０，６１の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器６２，６３を介して入力ポート４５に入力される。
【００２３】
一方、出力ポート４６はそれぞれ対応する駆動回路５９を介して主機関１の各燃料噴射弁５、副機関２０の燃料噴射弁２３およびアクチュエータ２８にそれぞれ接続される。
図１に示す例においてＮＨ3 生成触媒８は三元触媒８ａから構成される。この三元触媒８ａは担体の表面上に形成された例えばアルミナからなるウオッシュコート層上に例えばパラジウムＰｄ、白金Ｐｔ、ロジウムＲｈなどの貴金属が担持されて形成されている。
【００２４】
図２（Ａ）は三元触媒８ａの浄化率を示している。排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室および吸気通路内に供給された全燃料量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の排気空燃比と称すると、図２（Ａ）に示されるように三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓ（＝約１４．６、空気過剰率λ＝１．０）よりもリーンのときには三元触媒８ａはこの排気中のＮＯX を通過させ、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリッチとなるとこの排気中のＮＯX をアンモニアＮＨ3 に変換する。この場合のＮＨ3 生成メカニズムは必ずしも明らかにされていないが、排気空燃比がリッチである排気中のＮＯX の一部は以下に示す式（１）〜（２）の反応によりＮＨ3 に転換されると考えられている。
【００２５】
５Ｈ2 ＋２ＮＯ  →２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ    （１）
７Ｈ2 ＋２ＮＯ2 →２ＮＨ3 ＋４Ｈ2 Ｏ    （２）
これに対し、残りのＮＯX は以下に示す式（３）〜（６）の反応により窒素Ｎ2 に還元されると考えられている。
２ＣＯ＋２ＮＯ  →Ｎ2 ＋２ＣＯ2         （３）
２Ｈ2 ＋２ＮＯ  →Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ        （４）
４ＣＯ＋２ＮＯ2 →Ｎ2 ＋４ＣＯ2         （５）
４Ｈ2 ＋２ＮＯ2 →Ｎ2 ＋４Ｈ2 Ｏ        （６）
したがって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチであるときには三元触媒８ａに流入したＮＯX はＮＨ3 またはＮ2 のいずれかに変換され、すなわちＮＯX が三元触媒８ａから排出されるのが阻止される。
【００２６】
三元触媒８ａに流入したＮＯX がＮＨ3 に変換されるときの変換効率ＥＴＡは、図２（Ａ）に示すように三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比から小さくなるにつれて大きくなり、さらに小さくなると１００％に維持される。図２（Ａ）に示す例では三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が約１３．８（空気過剰率λが約０．９５）よりも小さいときに変換効率ＥＴＡが１００％に維持されている。
【００２７】
一方、各気筒の燃焼室内における混合気の空燃比を機関空燃比と称すれば、図２（Ｂ）からわかるように各気筒から単位時間当たり排出されるＮＯX 量は機関空燃比に応じて変動する。
なお、図１の内燃機関では、後述する理由から、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチであるときにできるだけ多量のＮＨ3 を発生させ、同時に未燃炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯをできるだけ良好に浄化できるのが好ましい。そこで、三元触媒８ａには、ＮＯX からＮＨ3 への変換効率が高いパラジウムＰｄと、酸素保持機能を備えたセリウムＣｅとを担持した三元触媒が用いられる。なお、ロジウムＲｈを担持した三元触媒ではＮＨ3 の発生が抑制される。したがって三元触媒８ａにはロジウムＲｈを担持していない三元触媒が好ましい。
【００２８】
排気浄化触媒１４は流入する排気中のＮＨ3 とＮＯX とを同時に浄化するためのものである。排気浄化触媒１４は必ずしもＮＨ3 吸着作用を備えている必要はないが、本実施態様において排気浄化触媒１４はＮＨ3 吸着作用と触媒作用とを備えたいわゆるＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから形成される。すなわち、本実施態様においてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａは排気浄化触媒と、流入する排気中のＮＨ3 を一時的に蓄える吸着材とを同時に構成している。このＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａは例えば担体の表面上に、銅を担持させたゼオライト（以下銅ゼオライトと称する）、白金および銅を担持させたゼオライト（以下白金・銅ゼオライトと称する）、或いは鉄を担持させたゼオライトなどを担持したいわゆるゼオライト系脱硝触媒から形成される。しかしながらＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａを、ゼオライト、シリカ、シリカアルミナ、チタニアなどの固体酸を含むと共に鉄Ｆｅ、銅Ｃｕなどの遷移金属或いは白金Ｐｔ、パラジウムＰｄなどの貴金属などを担持した触媒、或いはこれらの少なくとも２つを組み合わせた触媒から形成することもできる。或いは、排気浄化触媒１４を少なくとも貴金属を含む触媒（以下貴金属触媒と称する）、または貴金属触媒とＮＨ3 吸着酸化触媒とを組み合わせた触媒から形成してもよい。
【００２９】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａは流入する排気中のＮＨ3 を吸着し、流入する排気中のＮＨ3 濃度が低くなるとまたは流入する排気中にＮＯX が存在すると吸着しているＮＨ3 を放出し、このとき酸化雰囲気であると、例えばＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気の排気空燃比がリーンであるとこのＮＨ3 の全量を酸化する。または、流入する排気中にＮＯX とＮＨ3 とが混在するとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＨ3 がＮＯX により酸化される。この場合のＮＨ3 酸化メカニズムも必ずしも明らかにされていないがＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されたＮＨ3 は次式（７）〜（１０）の反応により酸化されると考えられている。
【００３０】
４ＮＨ3 ＋７Ｏ2       →  ４ＮＯ2 ＋６Ｈ2 Ｏ      （７）
４ＮＨ3 ＋５Ｏ2       →  ４ＮＯ  ＋６Ｈ2 Ｏ      （８）
８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2     →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2         （９）
４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →  ６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2         （１０）
式（９）および（１０）の脱硝反応では式（７）および（８）の反応により生じたＮＯX と、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気中のＮＯX とが還元される。なお、排気浄化触媒１４と吸着材とを別個に設けて吸着材を排気浄化触媒１４の上流に配置することもできる。
【００３１】
図１の主機関１では次式に基づいて燃料噴射時間ＭＴＡＵが算出される。
ＭＴＡＵ＝ＭＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＭＦＡＦ
ＭＴＢは主機関１の各気筒の機関空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとするのに最適な基本燃料噴射時間であって次式により定められる。
ＭＴＢ＝（ＭＱ／ＭＮ）・Ｋ
ここでＭＱは主機関１における吸入空気量、ＭＮは主機関１の機関回転数、Ｋは定数をそれぞれ表しており、したがって基本燃料噴射時間ＭＴＢは主機関１回転当たりの吸入空気量に定数を乗算したものとして求められる。
【００３２】
Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔは主機関１の各気筒の機関空燃比の制御目標値、すなわち目標空燃比を表している。機関空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリーンとすべく目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔを大きくすると燃料噴射時間ＭＴＡＵが小さくなるので燃料噴射量が減少され、機関空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリッチとすべく目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔを小さくすると燃料噴射時間ＭＴＡＵが大きくなるので燃料噴射量が増大される。なお、本実施態様では主機関１の各気筒の機関空燃比の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔは第１の気筒群１ａおよび第２の気筒群１ｂの全ての気筒に対し同一とされる。このようにすると主機関１のトルク変動を低減することができる。
【００３３】
ＭＦＡＦは主機関１の各気筒における実際の機関空燃比を目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔに一致させるためのフィードバック補正係数を表している。このフィードバック補正係数ＭＦＡＦは、第１の気筒群１ａを構成する気筒、すなわち１番気筒＃１の燃料噴射時間ＭＴＡＵを算出するときにはＭＦＡＦＡとされ、第２の気筒群１ｂを構成する気筒、すなわち２番気筒＃２、３番気筒＃３、および４番気筒＃４の各燃料噴射時間ＭＴＡＵを算出するときにはＭＦＡＦＢとされる。
【００３４】
フィードバック補正係数ＭＦＡＦＡは空燃比センサ４９の出力信号に基づいて定められる。空燃比センサ４９により検出された排気管７内の排気の排気空燃比は第１の気筒群１ａの機関空燃比に一致しており、空燃比センサ４９により検出された排気空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリーンであるときにはフィードバック補正係数ＭＦＡＦＡが増大されることにより燃料噴射量が増大され、空燃比センサ４９により検出された排気空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリッチであるときにはフィードバック補正係数ＭＦＡＦＡが減少されることにより燃料噴射量が減少され、斯くして第１の気筒群１ａの機関空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔに一致せしめられる。
【００３５】
また、排気マニホルド１０内の排気の排気空燃比は第２の気筒群１ｂの機関空燃比に一致しており、空燃比センサ５０により検出された排気空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリーンであるときにはフィードバック補正係数ＭＦＡＦＢが増大されることにより燃料噴射量が増大され、空燃比センサ５０により検出された排気空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリッチであるときにはフィードバック補正係数ＭＦＡＦＢが減少されることにより燃料噴射量が減少され、斯くして第２の気筒群１ｂの各気筒の機関空燃比が目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔに一致せしめられる。
【００３６】
一方、図１の副機関２０では次式に基づいて燃料噴射時間ＡＴＡＵが算出される。
ＡＴＡＵ＝ＡＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＡＦＡＦ
ＡＴＢは副機関２０の気筒の機関空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとするのに最適な基本燃料噴射時間であって次式により定められる。
【００３７】
ＡＴＢ＝（ＡＱ／ＡＮ）・Ｋ
ここでＡＱは副機関２０における吸入空気量、ＡＮは副機関２０の機関回転数をそれぞれ表している。
Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔは副機関２０における機関空燃比の目標空燃比を表している。
ＡＦＡＦは副機関２０における実際の機関空燃比を目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔに一致させるためのフィードバック補正係数を表している。このフィードバック補正係数ＡＦＡＦは空燃比センサ５６の出力信号に基づいて定められる。空燃比センサ５６により検出された排気管２４内の排気の排気空燃比は副機関２０の機関空燃比に一致しており、空燃比センサ５６により検出された排気空燃比が目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリーンであるときにはフィードバック補正係数ＡＦＡＦが増大されることにより燃料噴射量が増大され、空燃比センサ５６により検出された排気空燃比が目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔよりもリッチであるときにはフィードバック補正係数ＡＦＡＦが減少されることにより燃料噴射量が減少され、斯くして副機関２０の機関空燃比が目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔに一致せしめられる。なお、フィードバック補正係数ＭＦＡＦＡ、ＭＦＡＦＢ、ＡＦＡＦはそれぞれ１．０を中心として変動する。
【００３８】
なお、空燃比センサ４９，５０，５６は排気空燃比の広い範囲にわたって排気空燃比と１対１対応の連続信号を発生するいわゆる全域空燃比センサからそれぞれ構成される。
ところで、主機関１では通常リーン運転が行われる。すなわち、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリーンであるリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに維持される。この場合リーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌをどのように定めてもよいが、本実施態様ではリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌは主機関１の運転状態に依らず一定値、例えば１８．５とされる。このように主機関１に継続してリーン運転を行わせることによって主機関１の燃料消費率を低減することができる。なお、例えば機関加速運転時には目標空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓであるストイキ運転を行って大きな機関出力を確保するようにすることもできる。
【００３９】
ところが、主機関１がリーン運転を行ったときの排気を例えば三元触媒やＮＨ3 吸着酸化触媒に直接導いてもこの排気中のＮＯX を良好に浄化することができない。そこで、主機関１または副機関２０の排気中のＮＯX からＮＨ3 を生成し、このＮＨ3 によってＮＯX を還元するようにしている。これが本発明の基本的な排気浄化方法である。次に、図３および図６を参照して本実施態様の排気浄化方法について詳細に説明する。
図３は本実施態様の基本的な排気浄化方法を示している。上述したように第１の気筒群１ａではリーン運転が行われるので第１の気筒群１ａから排出される排気の排気空燃比はリーンになっている。この排気をそのまま三元触媒８ａに導いても三元触媒８ａにおいてＮＨ3 が生成されない。そこで、副機関２０に目標空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリッチであるリッチ運転を行わせて排気空燃比がリッチの排気を形成し、切り替え弁２５をオンとし、この排気を切り替え弁２５および排気導入管２６を介して排気管７に供給することにより三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしている。言い換えると、還元剤をリッチ運転が行われる副機関２０の排気から構成し、この還元剤を第１の気筒群１ａの排気に供給することによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしている。
【００４０】
三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチのときには三元触媒８ａでは上述した式（１）および（２）によってこの排気中のＮＯX からＮＨ3 が生成される。このＮＨ3 は次いで合流排気管１３を介してＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する。一方、第２の気筒群１ｂの排気中のＮＯX は排気マニホルド１０および合流排気管１３を介してＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する。
【００４１】
したがって、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａには三元触媒８ａから排出された排気と、第２の気筒群１ｂから排出された排気とが流入することになる。この場合、第２の気筒群１ｂの排気は排気空燃比がリーンであり、しかも多量であるのでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気全体の排気空燃比は常時リーンに維持される。このため、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａでは上述した式（７）から（１０）の反応によってＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気中のＮＯX およびＮＨ3 が浄化せしめられることになる。したがって、ＮＯX およびＮＨ3 が大気中に放出されるのが阻止される。なお、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気中には三元触媒８ａを通過した未燃炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、または水素Ｈ2 も含まれる。これらＨＣおよびＣＯなどはＮＨ3 と同様に還元剤として作用してＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX の一部を還元すると考えられている。しかしながら、ＮＨ3 の還元力はこれらＨＣおよびＣＯなどに比べて強く、したがってＮＨ3 を還元剤として用いることによってＮＯX を確実に還元することができる。
【００４２】
副機関２０がリッチ運転を行うときのリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒを三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチである限りどのように定めてもよいが、本実施態様においてリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒは三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲ、例えば１３．８に維持されるように定められる。その結果、燃料消費率を低減しつつＮＨ3 を効率よく生成することができる。
【００４３】
ところで、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比を一定に維持するためには第１の気筒群１ａから単位時間当たり排出される排ガス量が多くなるにつれて第１の気筒群１ａの排気に単位時間当たり供給されるべき還元剤量を増大する必要がある。一方、本実施態様において副機関２０がリッチ運転を行うときのリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが小さくなると副機関２０から第１の気筒群１ａの排気に供給される還元剤量が増大される。
【００４４】
図４は、副機関２０の運転状態、すなわち例えば機関負荷ＡＱ／ＡＮや機関回転数ＡＮが一定のときに、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比を一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲに維持するために最適な副機関２０のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢと、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮと機関回転数ＭＮとの関係を示す実験結果であり、図４（Ａ）において各曲線は同一のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢを示している。図４（Ａ）からわかるように主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮが大きくなると単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出される排ガス量が増大するのでリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢが小さくなる。また、主機関１の機関回転数ＭＮが大きくなると単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出される排ガス量が増大するので（Ａ／Ｆ）ＲＢが小さくなる。このリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢは図４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４５】
一方、副機関２０の運転状態が変動したときにも副機関２０から供給される還元剤量が変動する。すなわち、副機関２０の単位時間当たりの排ガス量が増大すると副機関２０から単位時間当たり供給される還元剤量が増大する。そこで、副機関２０の単位時間当たりの排ガス量が増大するにつれて大きくなる係数ＲＫを導入し、この係数ＲＫを上述のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢに乗算することによって副機関２０がリッチ運転を行うときのリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒを算出するようにしている。
【００４６】
図５（Ａ）は一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢにおいて三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比を（Ａ／Ｆ）ＲＲに維持するのに最適な係数ＲＫと、副機関２０の機関負荷ＡＱ／ＡＮと機関回転数ＡＮとの関係を示す実験結果であり、図５（Ａ）において各曲線は同一の係数ＲＫを示している。図５（Ａ）からわかるように機関負荷ＡＱ／ＡＮが大きくなるにつれて副機関２０の単位時間当たりの排ガス量が多くなるので係数ＲＫが大きくなる。また、機関回転数ＡＮが大きくなるにつれて副機関２０の単位時間当たりの排ガス量が多くなるので係数ＲＫが大きくなる。この係数ＲＫは図５（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４７】
上述したようにＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａでは三元触媒８ａから流入するＮＨ3 によって第２の気筒群１ｂから排出されたＮＯX が還元される。この場合、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 が、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX を浄化するのに必要な量よりも少ないとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX が浄化されることなく流出してしまう。これに対し、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX を浄化するのに必要な量に対し過剰のＮＨ3 が供給されてもこの過剰のＮＨ3 はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着される。したがってＮＯX もＮＨ3 もＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから流出するのが阻止される。そこで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量が、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX を浄化するのに必要な量に対し同じか或いは過剰となるように、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲが定められている。
【００４８】
ところが、図３に示されるように副機関２０の排気が排気管７内に継続して供給され、三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用が継続され、それによってＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおける過剰のＮＨ3 吸着作用が継続されるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が次第に低下する。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａが飽和するとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＨ3 が浄化されることなく排出されてしまう。そこで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着されているＮＨ3 量、すなわち吸着ＮＨ3 量を求めてこの吸着ＮＨ3 量が予め定められた上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）を越えて増大したら切り替え弁２５をオフにして副機関２０の排気を排気管７内に供給しないようにしている。その結果、過剰のＮＨ3 がＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着されることなく排出されるのが阻止される。
【００４９】
副機関２０の排気が排気管７内に供給されなくなると三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリーンとなり、その結果三元触媒８ａに流入する排気中のＮＯX は三元触媒８ａを通過する。すなわち三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用が行われなくなる。三元触媒８ａを通過したＮＯX は次いでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する。
【００５０】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにＮＨ3 が流入しなくなるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 が放出される。この放出されたＮＨ3 はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気中のＮＯX を還元する。したがって、排気管７内への副機関２０の排気の供給作用が停止されたときにもＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX およびＮＨ3 が良好に浄化される。すなわち、この場合にもＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく流出するのが阻止されている。
【００５１】
一方、副機関２０の排気は切り替え弁２５および排気導入管２７を介して三元触媒２９ａに導かれる。この場合、副機関２０はストイキ運転を行う。その結果、副機関２０の排気中のＮＯX 、ＨＣ、およびＣＯが同時に三元触媒２９ａにおいて良好に浄化される。すなわち、主機関１および副機関２０の両方の排気が良好に浄化される。この場合の排気浄化方法の概念図が図６に示されている。
【００５２】
このように副機関２０から排気管７への排気供給作用が停止されるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 が徐々に放出される。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量が少なくなってＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量が少なくなるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入したＮＯX が還元されることなく排出されてしまう。そこで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量が予め定められた下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）を越えて低下したら再び副機関２０にリッチ運転を行わせつつ副機関２０の排気を排気管７に供給するようにしている。その結果、三元触媒８ａにおいて再びＮＨ3 が生成されてこのＮＨ3 がＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに供給される。したがって、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX が浄化されることなく流出するのが阻止される。
【００５３】
図７はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）、切り替え弁２５のオン・オフ状態、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔおよび副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔをそれぞれ表すタイムチャートである。図７において時間零は、切り替え弁２５がオンとされて副機関２０の排気が排気管７内に供給され始めた時間を表している。切り替え弁２５がオンとされているときには副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされ、したがって副機関２０はリッチ運転を行っている。リッチ運転が行われる副機関２０の排気が排気管７に供給され始めるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が次第に増大し、時間ａとなると上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）を越えて増大する。Ｓ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）となったら切り替え弁２５がオフとされて副機関２０の排気が三元触媒２９ａに導入される。また、この場合、副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとされて副機関２０がストイキ運転を行う。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 が次第に放出され、したがって吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が次第に減少する。時間ｂとなると吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）を越えて低下する。Ｓ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）となったら副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔを再びリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとし、かつ切り替え弁２５を再びオンとして副機関２０の排気を排気管７に供給する。なお、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔはリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに維持される。
【００５４】
ところで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）を直接求めることは困難である。そこで、本実施態様ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量とＮＯX 量との差、すなわち三元触媒８ａにおいて発生したＮＨ3 量と第２の気筒群１ｂから排出されたＮＯX 量との差からＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）を推定するようにしている。
【００５５】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量を求めるために、三元触媒８ａとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａ間の合流排気管１３内にＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量を検出するセンサを取り付けることもできる。しかしながら、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量、すなわち三元触媒８ａで生成されるＮＨ3 量は三元触媒８ａに流入するＮＯX 量から推定することができ、この三元触媒８ａに流入するＮＯX 量は主機関１および副機関２０の運転状態から推定することができる。すなわち、三元触媒８ａに単位時間当たりに流入するＮＯX 量が増大するにつれて単位時間当たり三元触媒８ａで発生するＮＨ3 量が増大する。また、三元触媒８ａにおける変換効率ＥＴＡが高くなるにつれて三元触媒８ａで発生するＮＨ3 量が増大する。
【００５６】
ところで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＨ3 吸着作用が行われている場合、三元触媒８ａに単位時間当たりに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）は第１の気筒群１ａから単位時間当たりに排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）と、副機関２０から単位時間当たりに排出されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）との和として求められる。主機関１の機関回転数ＭＮが高くなるにつれて第１の気筒群１ａから単位時間当たり排出される排ガス量が増大するので機関回転数ＭＮが高くなるにつれてＭａ（ＮＯX ）が増大する。また、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮが高くなるにつれて第１の気筒群１ａから排出される排ガス量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるのでＭａ（ＮＯX ）が増大する。
【００５７】
図８（Ａ）は一定のリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌにおいて実験により求められた単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）と、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮ、機関回転数ＭＮとの関係を示しており、図８（Ａ）において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図８（Ａ）に示されるように単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）は機関負荷ＭＱ／ＭＮが高くなるにつれて多くなり、機関回転数ＭＮが高くなるにつれて多くなる。なお、図８（Ａ）に示されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）は図８（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００５８】
同様に、副機関２０の機関回転数ＡＮが高くなるにつれて副機関２０から単位時間当たり排出される排ガス量が増大するので機関回転数ＡＮが高くなるにつれてＡ（ＮＯX ）が増大する。また、副機関２０の機関負荷ＡＱ／ＡＮが高くなるにつれて副機関２０から排出される排ガス量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるのでＡ（ＮＯX ）が増大する。
【００５９】
図９（Ａ）は一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒにおいて実験により求められた単位時間当たり副機関２０から排出されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）と、副機関２０の機関負荷ＡＱ／ＡＮ、機関回転数ＡＮとの関係を示しており、図９（Ａ）において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図９（Ａ）に示されるように単位時間当たり副機関２０から排出されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）は機関負荷ＡＱ／ＡＮが高くなるにつれて多くなり、機関回転数ＡＮが高くなるにつれて多くなる。なお、図９（Ａ）に示されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）は図９（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６０】
さらに、Ａ（ＮＯX ）は副機関２０の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔであるリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが小さくなるにつれて少なくなる。そこで、図１０に示されるようにリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが小さくなるにつれて小さくなる係数ＲＫＫを導入し、図９（Ｂ）のマップから求めたＡ（ＮＯX ）に係数ＲＫＫを乗算することによってＡ（ＮＯX ）を補正するようにしている。この係数ＲＫＫは図１０に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６１】
一方、三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡは三元触媒８ａの温度を代表する、三元触媒８ａに流入する排気の排気温度ＴＴＣに応じて変化する。すなわち変換効率ＥＴＡは一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒにおいて図１１に示されるようにＴＴＣが低いときにはＴＴＣが上昇するにつれて増大し、ＴＴＣが高いときにはＴＴＣが上昇するのにつれて減少する。この変換効率ＥＴＡは図１１に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６２】
なお、図２（Ｂ）からわかるように、単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）は第１の気筒群１ａの機関空燃比に応じて変動する。したがってリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌを例えば主機関１の運転状態に応じて変動させるようにした場合には図８（Ｂ）のマップから求めたＭａ（ＮＯX ）をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに応じて補正する必要がある。或いは、リーン空燃比（Ａ／Ｆ）ＬとＭａ（ＮＯX ）との関係を表すマップを予め求めておき、このマップからＭａ（ＮＯX ）を求める必要がある。また、三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡも三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲに応じて変動する（図２（Ａ）参照）。したがって（Ａ／Ｆ）ＲＲを例えば主機関１の運転状態に応じて変動させるようにした場合には図１１のマップから求めた変換効率ＥＴＡを（Ａ／Ｆ）ＲＲに応じて補正する必要がある。或いは、（Ａ／Ｆ）ＲＲと変換効率ＥＴＡとの関係を表すマップを予め求めておき、このマップからＥＴＡを求める必要がある。
【００６３】
Ｍａ（ＮＯX ）とＡ（ＮＯX ）・ＲＫＫとの和であるＱ（ＮＯX ）と、ＥＴＡとの積Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡは単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量、すなわち流入ＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）を表している。
一方、第２の気筒群１ｂがリーン運転を行っているときにＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX 量、すなわち流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）を求めるために、第２の気筒群１ｂとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａ間の合流排気管１３内に流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）を検出するセンサを設けてもよい。しかしながら、流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）は第２の気筒群１ｂから排出されたＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）から求めることができる。
【００６４】
主機関１の機関回転数ＭＮが高くなるにつれて第２の気筒群１ｂから単位時間当たり排出される排ガス量が増大するので機関回転数ＭＮが高くなるにつれてＭｂ（ＮＯX ）が増大する。また、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮが高くなるにつれて第２の気筒群１ｂから排出される排ガス量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるのでＭｂ（ＮＯX ）が増大する。
【００６５】
図１２（Ａ）は一定のリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌにおいて実験により求められた単位時間当たり第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）と、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮ、機関回転数ＭＮとの関係を示しており、図１２（Ａ）において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図１２（Ａ）に示されるように単位時間当たり第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）は機関負荷ＭＱ／ＭＮが高くなるにつれて多くなり、機関回転数ＭＮが高くなるにつれて多くなる。本実施態様ではこのＭｂ（ＮＯX ）がＦ（ＮＯX ）とされる。なお、図１２（Ａ）に示されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）は図１２（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６６】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいて単位流入ＮＯX 量を還元するのに必要なＮＨ3 量がＫＣであるとすると、単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにＮＯX がＦ（ＮＯX ）だけ流入するときにこのＮＯX を還元することにより消費されるＮＨ3 量はＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）で表される。したがって、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいて単位時間当たりの過剰のＮＨ3 量、すなわち単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着されるＮＨ3 量はＦ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）で表されることになる。
【００６７】
したがって、副気筒２０がリッチ運転を行ってこの排気が排気管７内に導かれているときの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）は次式によって求められることになる。
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）＋｛Ｆ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）｝・ＤＥＬＴＡａａ
ここで、ＤＥＬＴＡａａは、Ｆ（ＮＨ3 ）およびＦ（ＮＯX ）の検出時間間隔を表しており、したがって｛Ｆ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）｝・ＤＥＬＴＡａａは前回のＦ（ＮＨ3 ）およびＦ（ＮＯX ）の検出時から今回のＦ（ＮＨ3 ）およびＦ（ＮＯX ）の検出時までの間にＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着されたＮＨ3 量を表している。
【００６８】
ＫＣはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX の成分、すなわちＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する全ＮＯX に対するＮＯ2 およびＮＯの各分率によって定まる係数である。以下ではＫＣを当量係数と称する。すなわち、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX が全てＮＯ2 であるときには当量係数ＫＣは上述の式（９）からわかるように４／３であり、全てＮＯであると式（１０）からわかるようにＫＣは１となる。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX 中の成分比はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気の排気空燃比および温度ＴＡＣに応じて定まり、したがってＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気の排気空燃比がほぼ一定であると当量係数ＫＣは排気温度ＴＡＣに応じて定まる。この関係が図１３に示されている。図１３からわかるように当量係数ＫＣは排気温度ＴＡＣが低いときには排気温度ＴＡＣが高くなるにつれて大きくなり、排気温度ＴＡＣが高いときには排気温度ＴＡＣが高くなるにつれて小さくなり、排気温度ＴＡＣがさらに高くなると１に維持される。この当量係数ＫＣは図１３に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、Ｆ（ＮＨ3 ）／ＫＣは、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにＮＨ3 がＦ（ＮＨ3 ）だけ流入したときにこのＮＨ3 が還元可能なＮＯX 量を表している。
【００６９】
一方、図１４（Ａ）は、排気管７内への副機関２０の排気の供給作用が停止されているときに単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量、すなわち放出ＮＨ3 量Ｄ（ＮＨ3 ）の実験結果を示している。図１４（Ａ）に示されるようにＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が多いとき程Ｄ（ＮＨ3 ）が多くなる。また、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気の排気温度ＴＡＣが高くなるにつれて放出ＮＨ3 量Ｄ（ＮＨ3 ）が多くなる。このＤ（ＮＨ3 ）は図１４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７０】
したがって、排気管７内への副機関２０の排気の供給作用が停止されているときのＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）は次式によって求められる。
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）−Ｄ（ＮＨ3 ）・ＤＥＬＴＡａｄ
ここで、ＤＥＬＴＡａｄはＤ（ＮＨ3 ）の検出時間間隔を表しており、したがってＤ（ＮＨ3 ）・ＤＥＬＴＡａｄは、前回のＤ（ＮＨ3 ）の検出時から今回のＤ（ＮＨ3 ）の検出時までの間にＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されたＮＨ3 量を表している。
【００７１】
本実施態様において、三元触媒８ａに流入する排気の温度ＴＴＣおよびＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気の温度ＴＡＣはそれぞれ温度センサ６０，６１により検出される。しかしながら、これら排気温度ＴＴＣおよびＴＡＣは主機関１および副機関２０の運転状態から推定することもできる。
なお、目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔが１８．５のように極めてリーンである場合、燃焼室内をほぼ均一に満たす混合気を形成するとこの混合気は極度に希薄なために点火プラグ（図示しない）により点火しても着火せず、その結果失火してしまう。そこで図１の主機関１では、リーン運転を行うべきときには燃焼室内の限定された領域内に着火可能な混合気を形成すると共にその他の領域を空気のみまたは空気およびＥＧＲガスのみにより満たして混合気を点火プラグにより着火するようにしている。その結果、機関空燃比を極度にリーンとしたときにも機関が失火するのが阻止される。或いは、燃焼室内に均一混合気を形成すると共に旋回流を形成することにより失火しないようにすることもできる。
【００７２】
図１５は上述の切り替え弁制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図１５を参照すると、まずステップ７０では切り替え弁２５がオフであるか否かが判別される。切り替え弁２５がオンのとき、すなわち副気筒２０の排気が排気管７内に導入されているときには次いでステップ７１に進む。ステップ７１では図８（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ７２では図９（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり副気筒２０から排出されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ７３では図１０のマップを用いて係数ＲＫＫが算出される。続くステップ７４では次式に基づいて単位時間当たり三元触媒８ａに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）が算出される。
【００７３】
Ｑ（ＮＯX ）＝Ｍａ（ＮＯX ）＋Ａ（ＮＯX ）・ＲＫＫ
続くステップ７５では図１１のマップを用いて三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡが算出される。続くステップ７６では次式に基づいて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）が算出される。
Ｆ（ＮＨ3 ）＝Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡ
続くステップ７７では図１２（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ７８では単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭｂ（ＮＯX ）とされる。続くステップ７９では図１３のマップを用いて当量係数ＫＣが算出される。続くステップ８０では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。
【００７４】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）＋｛Ｆ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）｝・ＤＥＬＴＡａａ
ここで、ＤＥＬＴＡａａは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ８１に進み、ステップ８１ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）よりも大きいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が未だ大きいと判断して切り替え弁２５をオンに維持し、それによって副気筒２０の排気を継続して排気管７に供給する。その結果三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が継続される。
【００７５】
これに対しステップ８１においてＳ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ８２に進み、切り替え弁２５をオフにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が小さくなったと判断して排気管７への副気筒２０の排気の供給作用が停止される。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が停止される。
【００７６】
一方、ステップ７０において切り替え弁２５がオフのときには次いでステップ８３に進む。ステップ８３では図１４（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量Ｄ（ＮＨ3 ）が算出される。続くステップ８４では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。
【００７７】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）−Ｄ（ＮＨ3 ）・ＤＥＬＴＡａｄ
ここでＤＥＬＴＡａｄは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ８５に進み、ステップ８５ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）よりも小さいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分に大きくなっていないと判断して切り替え弁２５をオフに維持する。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が継続して停止される。
【００７８】
これに対しステップ８５においてＳ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ８６に進み、切り替え弁２５をオンにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分大きくなったと判断して排気管７への副機関２０の排気の供給作用を再開する。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が再開される。
【００７９】
図１６は主機関１の燃料噴射時間ＭＴＡＵを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは主機関１の一定クランク角度毎の割り込みによって実行される。
図１６を参照すると、まずステップ９０では主機関１の吸入空気量ＭＱおよび機関回転数ＭＮから次式に基づいて基本燃料噴射時間ＭＴＢが算出される。
【００８０】
ＭＴＢ＝（ＭＱ／ＭＮ）・Ｋ
続くステップ９１では、今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＭＴＡＵが第１の気筒群１ａのための燃料噴射時間であるか、第２の気筒群１ｂのための燃料噴射時間であるかが判別される。今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＴＡＵが第１の気筒群１ａ、すなわち１番気筒＃１のための燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステップ９２に進み、ステップ９２では第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＭＦＡＦＡが算出される。続くステップ９３ではＭＦＡＦＡがＭＦＡＦとされる。次いでステップ９６にジャンプする。
【００８１】
一方、ステップ９１において、今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＴＡＵが第２の気筒群１ｂのための燃料噴射時間であると判別されたとき、すなわち２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４のうちのいずれかの気筒のための燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステップ９４に進む。ステップ９４では第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＭＦＡＦＢが算出される。続くステップ９５ではＭＦＡＦＢがＭＦＡＦとされる。次いでステップ９６に進む。
【００８２】
ステップ９６では目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔがリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとされる。本実施態様ではリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌは主機関１の運転状態に依らず一定の１８．５とされており、したがってステップ９６では（Ａ／Ｆ）Ｔ＝１８．５とされる。次いでステップ９７に進む。
ステップ９７では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
【００８３】
ＭＴＡＵ＝ＭＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＭＦＡＦ
各燃料噴射弁５からはこの燃料噴射時間ＭＴＡＵだけ燃料が噴射される。
図１７は副機関２０の燃料噴射時間ＡＴＡＵを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは副機関２０の一定クランク角度毎の割り込みによって実行される。
【００８４】
図１７を参照すると、まずステップ１００では副機関２０の吸入空気量ＡＱおよび機関回転数ＡＮから次式に基づいて基本燃料噴射時間ＡＴＢが算出される。
ＡＴＢ＝（ＡＱ／ＡＮ）・Ｋ
続くステップ１０１ではフィードバック補正係数ＡＦＡＦが算出される。続くステップ１０２では、切り替え弁２５がオンであるか否かが判別される。切り替え弁２５がオンであると判別されたときには次いでステップ１０３に進み、ステップ１０３では図４（Ｂ）のマップを用いてリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢが算出される。続くステップ１０４では図５（Ｂ）のマップを用いて係数ＲＫが算出される。続くステップ１０５では次式に基づいてリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが算出される。
【００８５】
（Ａ／Ｆ）Ｒ＝（Ａ／Ｆ）ＲＢ・ＲＫ
続くステップ１０６では目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔがリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされる。次いでステップ１０８に進む。
これに対して、ステップ１０２において切り替え弁２５がオフであると判別されたときには次いでステップ１０７に進む。ステップ１０７では目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとされる。次いでステップ１０８に進む。
【００８６】
ステップ１０８では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＡＴＡＵ＝ＡＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＡＦＡＦ
燃料噴射弁２３からはこの燃料噴射時間ＡＴＡＵだけ燃料が噴射される。
本実施態様では副機関２０の排気を第１の気筒群１ａの排気に供給することによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしている。このため、主機関１および副機関２０の排気を良好に浄化し、しかも副機関２０から追加の出力トルクを得ることができる。或いは、主機関１が予め副機関２０を備えている場合には新たにリッチ排気生成装置１９を設ける必要がなく、したがって構成を簡素化することができる。
【００８７】
また、本実施態様ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 を放出させるために切り替え弁２５を制御して副機関２０の排気が排気管７内に流入しないようにし、それによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとならないようにしている。しかしながら、副機関２０の排気を常時排気管７内に導入しつつ、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 を放出させるべきときに三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比またはリーンとなるように副機関２０の機関空燃比を制御してもよい。この場合、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比とされると三元触媒８ａにおいて流入する排気中のＮＯX 、ＨＣ、およびＣＯが同時に良好に浄化される。一方、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリーンとされるとこの排気中のＮＯX は三元触媒８ａを通過し、次いでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入してＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されたＮＨ3 により還元される。したがって、この場合にもＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく流出するのが阻止されている。
【００８８】
次に、図１の内燃機関の排気浄化方法の別の実施態様について説明する。
本実施態様においても、上述の実施態様と同様に、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきいＵＴ（ＮＨ3 ）を越えて増大するまで副機関２０にリッチ運転を行わせてこの副機関２０の排気を三元触媒８ａに導入し、吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）を越えて低下したらリッチ運転が行われる副機関２０の排気を再び三元触媒８ａに導入するようにしている。
ところが、例えば主機関１の運転状態が変動してＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）が大幅に増大すると、たとえ吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が多く或いは三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用が行われているといってもＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＨ3 に対しＮＯX が過剰となる恐れがある。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX が過剰となるとＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX が浄化されることなく放出されてしまうことになる。
【００８９】
一方、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）は、副機関２０の排気を三元触媒８ａに導いているとき（図３参照）には第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）に等しく、副機関２０の排気を三元触媒８ａに導いていないとき（図６参照）にはＭｂ（ＮＯX ）と第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）との和であり、したがって流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）は主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔに応じて変動しうる。すなわち、主機関１の機関空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌであるときに主機関から排出されるＮＯX 量と同量のＮＯX 量が排出される機関空燃比を（Ａ／Ｆ）Ｎで表すと主機関１の機関空燃比を（Ａ／Ｆ）Ｎと理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓ間、或いはリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌよりも大きくすれば主機関１から排出されるＮＯX 量、すなわち流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）が少なくなる。なお、リーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌが１８．５であるときの（Ａ／Ｆ）Ｎは図２（Ｂ）からわかるように１６．５になっている。
【００９０】
そこで、本実施態様では、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量またはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量が浄化可能なＮＯX 量よりもわずかばかり少ないしきい値ＴＨを求め、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がこのしきい値ＴＨを越えて増大したときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＨ3 に対しＮＯX が過剰になると判断して主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔを例えば図２（Ｂ）に示す（Ａ／Ｆ）Ｐ（例えば１５．０）にして主機関１から排出されるＮＯX 量を低減し、それによって流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）を低減するようにしている。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX が過剰となるのが阻止され、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX が浄化されることなく排出されるのが阻止される。
【００９１】
図１８（Ａ）は、副機関２０から三元触媒８ａへ排気を供給しているのしきい値ＴＨを示す実験結果である。図１８（Ａ）からわかるようにこの場合のしきい値ＴＨはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）と、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの流入ＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）との関数として求められ、一定のＦ（ＮＨ3 ）に対してＳ（ＮＨ3 ）が大きくなるにつれて大きくなり、一定のＳ（ＮＨ3 ）に対してＦ（ＮＨ3 ）が大きくなるにつれて大きくなる。この場合のしきい値ＴＨは図１８（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００９２】
図１９は、副機関２０から三元触媒８ａへの排気の供給を停止しているときのしきい値ＴＨを示す実験結果である。図１９からわかるようにこの場合のしきい値ＴＨはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）の関数として求められ、Ｓ（ＮＨ3 ）が大きくなるにつれて大きくなる。この場合のしきい値ＴＨは図１９に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００９３】
図２０は本実施態様における主機関１の機関空燃比を制御するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図２０を参照すると、まずステップ２００では切り替え弁２５がオフであるか否かが判別される。切り替え弁２５がオンのとき、すなわち副気筒２０の排気が排気管７内に導入されているときには次いでステップ２０１に進み、図１２（Ｂ）のマップを用いて第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２０２では流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭｂ（ＮＯX ）とされる。続くステップ２０３では図１８（Ｂ）のマップからしきい値ＴＨが算出される。この場合、吸着ＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）および流入ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）は図１５に示すルーチンにおいて算出されたものを用いることができる。次いでステップ２０８にジャンプする。
【００９４】
これに対して切り替え弁２５がオフのとき、すなわち副気筒２０の排気が排気管７内に導入されていないときには次いでステップ２０４に進み、図８（Ｂ）のマップを用いて第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２０５では図１２（Ｂ）のマップを用いて第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２０６では次式に基づいて流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）が算出される。
【００９５】
Ｆ（ＮＯX ）＝Ｍａ（ＮＯX ）＋Ｍｂ（ＮＯX ）
続くステップ２０７では図１９のマップからしきい値ＴＨが算出される。この場合も吸着ＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）は図１５に示すルーチンにおいて算出されたものを用いることができる。次いでステップ２０８に進む。
ステップ２０８では流入ＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がステップ２０３または２０８において算出されたしきい値ＴＨよりも多いか否かが判別される。Ｆ（ＮＯX ）≦ＴＨのときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX がＮＨ3 に対し過剰にならないと判断してステップ２０９に進み、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔをリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとして処理サイクルを終了する。これに対してＦ（ＮＯX ）＞ＴＨのときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにおいてＮＯX がＮＨ3 に対し過剰になると判断してステップ２１０に進み、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔを（Ａ／Ｆ）Ｐとして処理サイクルを終了する。
【００９６】
本実施態様では主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔ、すなわち燃料噴射量を変更することにより主機関１の機関空燃比を変更するようにしている。しかしながら、例えばスロットル弁６下流の吸気ダクト４内に吸気絞り弁を配置し、Ｆ（ＮＯX ）＞ＴＨとなったときに燃料噴射量を変更することなく吸気絞り弁を閉弁方向に駆動して主機関１の吸入空気量を低減し、それによって主機関１の機関空燃比をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌから例えば（Ａ／Ｆ）Ｐに変更することもできる。
【００９７】
図２１はさらに別の実施態様を示している。図２１は本発明をディーゼル機関に適用した場合を示しているが、本発明を火花点火式ガソリン機関に適用することもできる。
図２１を参照すると、ディーゼル機関からなる主機関１は第１の気筒群１ａを構成する１番気筒＃１と、第２の気筒群１ｂを構成する２番気筒＃２、３番気筒＃３、および４番気筒＃４を備えている。本実施態様において、リッチ排気生成装置１９はバーナー１１０を具備する。バーナー１１０の排気側は排気管１１１を介して排気管７に接続される。なお、バーナー１１０は電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいて制御される。
【００９８】
また、主機関１の各気筒には燃料噴射ノズル５ａから燃料が供給され、各燃料噴射ノズル５ａには共通の燃料ポンプ１１２から燃料が供給される。また、第１の気筒群１ａを構成する１番気筒＃１の吸気枝管２内には、１番気筒＃１の吸入空気量を低減可能な吸気絞り弁１１３が配置される。この吸気絞り弁１１３は電磁式または負圧式のアクチュエータ１１４により駆動される。なお、燃料ポンプ１１２およびアクチュエータ１１４は電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００９９】
さらに図２１を参照すると、スロットル弁６にはスロットル弁６の開度に比例した出力電圧を発生するスロットル開度センサ１１５が取り付けられる。このスロットル開度センサ１１５の出力電圧はＡ／Ｄ変換器１１６を介して電子制御ユニット４０の入力ポート４５に入力される。また、バーナー１１０の排気管１１１の出口よりも下流に位置する排気管７内にはその位置を流通する排気の排気空燃比を検出する空燃比センサ１１７が取り付けられ、この空燃比センサ１１７の出力電圧はＡ／Ｄ変換器１１８を介して入力ポート４５に入力される。この空燃比センサ１１７は上述したようないわゆる全域空燃比センサから構成される。また、排気管１１１内に取り付けられた空燃比センサ５６はバーナー１１０の排気の排気空燃比を検出する。
【０１００】
一方、電子制御ユニット４０の出力ポート４６はそれぞれ対応する駆動回路５９を介してバーナー１１０、燃料ポンプ１１２、およびアクチュエータ１１４に接続される。
ところで、主機関１の各気筒において燃料噴射ノズル５ａから、機関運転状態に対し最適な機関出力トルクを得るのに必要な燃料が噴射される。この燃料噴射量は例えばスロットル開度と機関回転数ＭＮとの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。この場合、各気筒の機関空燃比は例えば２２（空気過剰率１．５）程度に維持されており、すなわち主機関１では基本的にリーン運転が継続して行われる。したがって、好ましくないスモークが排出されるのが阻止される。
【０１０１】
一方、バーナー１１０はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）に応じて運転または休止される。すなわち、吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）を越えて増大するまではバーナー１１０においてリッチ運転を行ってこの排気を三元触媒８ａに導くことにより三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにし、それによって三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用を行うようにしている。
【０１０２】
ところで、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用のことを考えると三元触媒８ａに流入する排気全体の排気空燃比が約１３．８に維持されるのが好ましい。ところが、本実施態様においてバーナー１１０は主機関１の運転状態によらずほぼ定常運転を行うようになっている。すなわち、バーナー１１０の排気の排気空燃比および排気流量はほぼ一定である。このため、主機関１の機関運転状態が変動すると三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が変動し、或いはリーンになる恐れさえある。
【０１０３】
そこで、第１の気筒群１ａの吸入空気量を低減する吸気絞り弁１１３を設け、この吸気絞り弁１１３を制御することにより燃料噴射量を変更することなく第１の気筒群１ａの機関空燃比を制御し、それによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が約１３．８に維持されるようにしている。この場合、吸気絞り弁１１３の開度は空燃比センサ１１７の出力信号に基づいてフィードバック制御される。その結果、こ三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用を常時最適に行うことができる。
【０１０４】
吸気絞り弁１１３が閉弁方向が駆動されると第１の気筒群１ａの機関空燃比はリッチ側に移動されるが、理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもわずかにリーンとなっている。以下ではこのような運転状態をスライトリーン運転と称する。第１の気筒群１ａ、すなわち１番気筒＃１がスライトリーン運転を行うと三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比を容易にリッチにすることができる。すなわち、バーナー１１０の排ガス量を低減することができ、したがってリッチ排気生成装置１９から排気管７に供給すべき還元剤量を低減することができる。なお、吸気絞り弁１１３が最小開度となったときでも１番気筒＃１の機関空燃比が約１６．０（空気過剰率約１．１）よりもリッチにならないようになっている。
【０１０５】
三元触媒８ａにおいて生成されたＮＨ3 は次いでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに到り、第２の気筒群１ｂから排出されたＮＯX を還元する。過剰のＮＨ3 はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着される。この場合の排気浄化方法の概念図が図２２に示される。
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきい値を越えて増大したらバーナー１１０を停止し、吸気絞り弁１１３を全開に維持する。その結果、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリーンとされ、第１の気筒群１ａの排気中のＮＯX は三元触媒８ａを通過し、次いでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに到る。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａでは吸着されているＮＨ3 が放出され、このＮＨ3 は第１および第２の気筒群１ａ，１ｂからの排気中のＮＯX を還元する。この場合の排気浄化方法の概念図が図２２に示される。
【０１０６】
吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）を越えて低下したら再びバーナー１１０のリッチ運転を再開し、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用を再開する。
図２４は上述のバーナー１１０の運転制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【０１０７】
図２４を参照すると、まずステップ１４０ではバーナー１１０がオフであるか、すなわち停止しているか否かが判別される。バーナー１１０がオンのとき、すなわちバーナーが運転されてバーナー１１０の排気が排気管７内に導入されているときには次いでステップ１４１に進む。ステップ１４１では図８（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ１４２では図２５のマップを用いて単位時間当たりバーナー１１０から排出されるＮＯX 量Ｂ（ＮＯX ）が算出される。本実施態様ではバーナー１１０の空燃比はほぼ一定であるが、バーナー１１０の空燃比が変動したときにもＢ（ＮＯX ）を算出できるように図２５のマップを備えている。
【０１０８】
図２５は一定の空気量において実験により求められた単位時間当たりバーナーから排出されるＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）と、バーナー１１０の空燃比との関係を示している。図２５に示されるように単位時間当たりバーナー１１０から排出されるＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）は空燃比が小さくなるにつれて多くなる。なお、このＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）は図２５に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【０１０９】
続くステップ１４３では次式に基づいて単位時間当たり三元触媒８ａに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）が算出される。
Ｑ（ＮＯX ）＝Ｍａ（ＮＯX ）＋Ｂ（ＮＯX ）
続くステップ１４４では図１１のマップを用いて三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡが算出される。続くステップ１４５では次式に基づいて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１１０】
Ｆ（ＮＨ3 ）＝Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡ
続くステップ１４６では図１２（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ１４７では単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭｂ（ＮＯX ）とされる。続くステップ１４８では図１３のマップを用いて当量係数ＫＣが算出される。続くステップ１４９では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１１１】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）＋｛Ｆ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）｝・ＤＥＬＴＡａａ
ここで、ＤＥＬＴＡａａは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ１５０に進み、ステップ１５０ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）よりも大きいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が未だ大きいと判断してバーナー１１０をオンに維持し、それによってバーナー１１０の排気を継続して排気管７に供給する。その結果三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が継続される。
【０１１２】
これに対しステップ１５０においてＳ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ１５１に進み、バーナー１１０をオフにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が小さくなったと判断して排気管７へのバーナー１１０の排気の供給作用が停止される。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が停止される。
【０１１３】
一方、ステップ１４０においてバーナー１１０がオフのときには次いでステップ１５２に進む。ステップ１５２では図１４（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量Ｄ（ＮＨ3 ）が算出される。続くステップ１５３では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１１４】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）−Ｄ（ＮＨ3 ）・ＤＥＬＴＡａｄ
ここでＤＥＬＴＡａｄは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ１５４に進み、ステップ１５４ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）よりも小さいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分に大きくなっていないと判断してバーナー１１０をオフに維持する。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が継続して停止される。
【０１１５】
これに対しステップ１５４においてＳ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ１５５に進み、バーナー１１０をオンにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分大きくなったと判断して排気管７へのバーナー１１０の排気の供給作用を再開する。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が再開される。
【０１１６】
ところで、バーナー１１０の燃料には例えばガソリン、イソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンのような炭化水素が用いられうる。しかしながら、主機関１の燃料と同一の燃料を用いれば特別の燃料タンクを必要としないので本実施態様においてバーナー１１０の燃料には主機関１の燃料と同一の燃料、例えばガソリンが用いられる。
【０１１７】
なお、本実施態様ではバーナー１１０の空燃比を一定に定めている。しかしながら、バーナー１１０の空燃比を例えば主機関１の運転状態に応じて変更するようにすることもできる。また、バーナー１１０を三元触媒８ａとまたは触媒コンバータ９と一体的に設けてもよい。
また、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＨ3 を放出させるべきときに、バーナー１１０の空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓまたはリーンとしてバーナー１１０を継続して運転するようにしてもよい。
【０１１８】
図２５は吸気絞り弁１１３の開度制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図２５を参照すると、まずステップ１６０ではバーナー１１０がオフであるか否かが判別される。バーナー１１０がオンのとき、すなわちバーナー１１０がリッチ運転されてバーナー１１０の排気が排気管７に導入され、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比をリッチとすべきときには次いでステップ１６１に進む。ステップ１６１では吸気絞り弁１１３の開度が空燃比センサ１１７の出力信号に基づいてフィードバック制御される。その結果、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が、ＮＨ3 を生成するのに最適な例えば約１３．８に維持される。次いで処理サイクルを終了する。
【０１１９】
これに対してバーナー１１０がオフのとき、すなわちバーナー１１０が停止されているときには次いでステップ１６２に進み、吸気絞り弁１１０を全開にして処理サイクルを終了する。なお、排気浄化装置のその他の構成および作用は図１に示す実施態様と同様であるので説明を省略する。
次に、排気浄化触媒１４の別の実施態様を説明する。
【０１２０】
本実施態様における排気浄化触媒１４は、担体上に形成したアルミナなどのウォッシュコート層に、例えば銅Ｃｕ、クロムＣｒ、ヴァナジウムＶ、チタンＴｉ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、コバルトＣｏ、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒなどの元素周期表第４周期または第ＶＩＩＩ族に含まれる遷移元素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒成分として担持させたものが用いられる。
【０１２１】
このように構成される排気浄化触媒をＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒と称すると、このＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が、担持した触媒成分により定まる所定の温度範囲（後述する最適温度範囲）であると流入する酸化雰囲気の排気中に含まれるＮＨ3 成分をほぼ完全にＮ2 に転換、浄化する機能を有する。
【０１２２】
また、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度がこの最適温度範囲以上のときにはＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒上で流入する排気中のＮＨ3 が酸化され、ＮＯX がＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒下流側に流出するようになる。すなわち、最適温度範囲以上の触媒温度領域ではＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒上で上述したＮＨ3 の酸化反応（７）および（８）が支配的になり、触媒を通過した排気中のＮＯX （ＮＯ2 ，ＮＯ）成分が増大する。
【０１２３】
さらに、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が最適温度範囲以下のときにはＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒のＮＨ3 分解反応は低下し、流入する排気中のＮＨ3 のうち、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒を通過して触媒下流側に流出するＮＨ3 の量が増大する。
図２７は、このＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度による排気浄化特性の変化を模式的に示した図である。図２７は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に一定の濃度のＮＨ3 を含む酸化雰囲気のガスを供給した場合のＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒出口におけるガス中のＮＨ3 およびＮＯX の濃度と、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度との関係を示し、横軸は触媒温度、縦軸はガス中の各成分濃度をそれぞれ示し、図中実線は触媒出口ＮＨ3 濃度を、点線は触媒出口ＮＯX 濃度を示している。
【０１２４】
図２７に示すように、触媒入口のガス中のＮＨ3 濃度を一定に保った場合、触媒温度が低い領域（図２７、区間Ｉ）では、触媒出口のＮＨ3 濃度はほぼ入口のＮＨ3 濃度と等しくなり、逆にＮＯX 濃度はほぼ零となっている。すなわち、流入するガス中のＮＨ3 はそのままＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒を通過して下流側に流出する。
【０１２５】
また、区間Ｉより高い温度領域（図２７、区間ＩＩ）では温度の上昇とともに出口ＮＨ3 濃度は減少するが、出口ＮＯX 濃度はほぼ零のまま変化しない。すなわち、この領域ではＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入するＮＨ3 のうちＮ2 に転換される割合がＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度上昇に伴い増大する。
この状態で、さらにＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が上昇すると（図２７、区間ＩＩＩ）触媒出口ではＮＯX の濃度がほぼ零のままＮＨ3 濃度がさらに減少し、ＮＨ3 とＮＯX との濃度はともにほぼ零の状態が生じる。すなわち、この温度範囲では、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入するＮＨ3 のほぼ全量がＮＯX を生成することなくＮ2 に転換、浄化される。
【０１２６】
また、上記区間ＩＩＩよりもＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度がさらに上昇すると触媒出口でのＮＯX 濃度が温度とともに増大し（図２７、区間ＩＶ）、さらにＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が上昇するとＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入するＮＨ3 の全量がＮＯX に転換されるようになる（図２７、区間Ｖ）。
本明細書では、図２７に示す区間ＩＩＩのようにＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入するガス中のＮＨ3 成分のほぼ全量がＮ2 に転換され、ＮＯX を生成しない温度範囲をＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の最適温度範囲と称している。
【０１２７】
この最適温度範囲は、排気を浄化するための通常の触媒の使用温度領域に較べて比較的低温であり、例えば触媒成分として白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈなどを担持させた場合には約１００℃〜４００℃の範囲であり、クロムＣｒ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅなどを担持させた場合には約１５０℃〜６５０℃の範囲となる。
【０１２８】
また、上記ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒を、排気流れ方向の下流側に白金Ｐｔなどの貴金属系、上流側にクロムＣｒなどの卑金属系の触媒成分を担持するタンデム触媒として構成することにより、触媒全体として使用温度範囲を拡大することが可能となる。
ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒が上記の限られた温度範囲では、何故ＮＯX を発生することなく流入するガス中のＮＨ3 をほぼ完全にＮ2 に転換し、それ以上の温度範囲ではＮＨ3 をＮＯX に転換してしまうようになるのかは現在のところ完全には明らかになっていない。しかし、この理由はＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の最適温度範囲では以下の反応が生じるためと考えられる。
【０１２９】
すなわち、触媒温度が最適温度範囲の領域では上述したＮＨ3 の酸化反応（７）および（８）に加えて上述の脱硝反応（９）および（１０）が生ずる。このため、酸化反応（７）および（８）で生成されたＮＯX が排気中のＮＨ3 と反応し直ちに脱硝反応（９）および（１０）により分解される逐次反応が生じるため、結果としてＮＨ3 の全量がＮ2 に転換されるものと思われる。
【０１３０】
一方、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が最適温度範囲よりも高い場合には、酸化反応（７）および（８）が活発となり流入する排気中のＮＨ3 のうちＮＯX に転換されるものの割合が大きくなるため脱硝反応（９）および（１０）が生じにくくなる。このため、最適温度範囲より高い温度では生成したＮＯX が脱硝反応（９）および（１０）により還元されずにそのままＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒から流出するようになる。
【０１３１】
また、最適温度範囲より低い温度では酸化反応（７）および（８）が不活発になるためＮＯX の生成量が減少して脱硝反応（９）および（１０）が生じにくくなる。このため、最適温度より低い温度では脱硝反応（９）および（１０）によりＮＨ3 が消費されることなくＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒から流出するようになると考えられる。
【０１３２】
上述のように、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の最適温度領域は、ＮＨ3 の酸化反応（７）および（８）が脱硝反応（９）および（１０）とバランスして、生成されたＮＯX 成分が直ちに逐次反応によりＮＨ3 と反応、還元されるような温度領域と考えられる。このため、最適温度領域は触媒の酸化力（及び酸化力の温度変化特性）により定まることになり、上述したように白金Ｐｔなどの酸化力の強い触媒を使用した場合には、クロムＣｒなどの比較的酸化力の弱い触媒を使用した場合に比べて最適温度領域が高温側になる傾向を示すようになったものと考えられる。
【０１３３】
上述のように現在のところ理由は完全には解明されていないが、実際にＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒を上記最適温度範囲で使用すると流入する酸化雰囲気のガス中のＮＨ3 がほぼ完全にＮ2 に転換されることが確認されている。
また、これに関連して、上記最適温度範囲でＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒を使用した場合に以下の３点が確認されている。
【０１３４】
すなわち、その第１点は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気は酸化雰囲気、すなわちＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気の排気空燃比が理論空燃比よりもリーンになっていれば、流入する排気中のＮＨ3 は完全にＮ2 に転換され、流入する排気の排気空燃比のリーンの程度には影響を受けないということである。
【０１３５】
また、第２点は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中にＮＨ3 と共にＮＯX が含まれている場合、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒でＮＨ3 と共にＮＯX も浄化され、触媒出口でのＮＯX 濃度はほぼ零になるということである。この場合、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中のＮＨ3 量と、ＮＯX すなわちＮＯ2 またはＮＯの量との比は、上述の脱硝反応（９）および（１０）における当量比（４：３または１：１）になっている必要はなく、流入する排気中に含まれるＮＨ3 量が流入する排気中のＮＯ2 とＮＯとを還元するのに必要な量よりも多ければ流入する排気中のＮＯX （ＮＯ2 ，ＮＯ）は完全に浄化される。また、上述したようにＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気の排気空燃比がリーンであれば余剰のＮＨ3 はＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒により完全に浄化されるため余剰のＮＨ3 が触媒下流側に流出することはない。
【０１３６】
ただし、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中にＮＨ3 とＮＯX との両方が含まれている場合には図１８に示した触媒出口でのＮＯX 濃度が増大する区間（図２７、区間ＩＶ）が、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中にＮＯX が含まれることなくＮＨ3 が含まれる場合に比べてより低温側から開始するようになり、したがって最適温度範囲は狭くなる。
【０１３７】
これは、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気に既にＮＯX が含まれている場合には高温領域でのＮＨ3 の酸化により生成されるＮＯX と、流入する排気中のＮＯX との両方を浄化する必要があり、ＮＨ3 の不足が生じやすくなるためである。
従来、排気中のＮＨ3 とＮＯX とに脱硝反応を生じさせる触媒としては酸化バナジウム／チタニア（Ｖ2 Ｏ5 ／ＴｉＯ2 ）系の触媒などが知られているが、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒でＮＨ3 とＮＯX とを過不足なく反応させ、余剰のＮＨ3 やＮＯX が触媒下流側に流出しないようにするためには排気中のＮＨ3 とＮＯX との量の比を厳密に脱硝反応における当量比に調整する必要があった。すなわち、排気中にＮＯ2 とＮＯとの両方が含まれる場合、ＮＨ3 の量は排気中のＮＯ2 の４／３倍とＮＯの１倍との合計に厳密に調整する必要があった。これに対して、本実施態様におけるＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒では、ＮＨ3 の量が排気中のＮＯX （ＮＯ2 ，ＮＯ）量に対して上述の等量比以上でありかつ流入する排気の排気空燃比がリーンであれば流入する排気中のＮＯX とＮＨ3 との両方を完全に浄化することができ、触媒下流側に流出することがない点が大きく相違している。
【０１３８】
さらに第３点は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中にＨＣ，ＣＯ成分が含まれている場合でも排気空燃比がリーンであれば排気中のＨＣ，ＣＯ成分はＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒により酸化され、触媒下流側には流出しないということである。
ところで、上述のようにＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒は最適温度範囲では流入する排気中のＮＨ3 を完全に分解するが、図２７で説明したように最適温度範囲より低い温度領域では、流入する排気中のＮＨ3 が浄化されずに触媒下流側に流出するようになる。
【０１３９】
一方、酸性無機成分（ゼオライト、シリカＳｉＯ2 、シリカアルミナＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 、チタニアなどのブレンステッド酸、および銅Ｃｕ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅなどの遷移金属の酸化物などのルイス酸を含む）はＮＨ3 を吸着することが知られている。そこで、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に上記の酸性無機成分を担持させるか、或いは上記酸性無機成分を含む材料で多孔質を形成して担体自体として使用するようにするとＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に流入する排気中のＮＨ3 の過剰分が触媒担体に吸着される。特に、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が最適温度範囲よりも低い温度領域にＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒において浄化され得ないＮＨ3 も吸着される。その結果、触媒下流側に流出する未浄化のＮＨ3 の量を低減することができる。これらの酸性無機成分に吸着されたＮＨ3 は、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が上昇し、または流入する排気中のＮＨ3 濃度が低下すると放出される。酸性無機成分から放出されたＮＨ3 はＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒により分解されるのでＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒の温度が変動するような場合には上記のような酸性の担体を使用することにより全体としてＮＨ3 の浄化効率を向上させることができる。
【０１４０】
さらに、このようなＮＨ3 放出作用が行われる限り、酸性無機成分における吸着ＮＨ3 量は増大しない。その結果、ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒がＮＨ3 により飽和するのが阻止され、すなわちＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒からＮＨ3 が漏れ出すのが阻止される。したがって、例えば図１の内燃機関において切り替え弁２５や補助機関用排気浄化触媒２９などを設けることなく副機関２０の排気を常時ＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒に導いたとしてもＮＨ3 ・ＮＯX 浄化触媒からＮＨ3 が漏れ出すのが阻止される。斯くして、装置全体の構成を簡素化することができる。
【０１４１】
図２８はさらに別の実施態様を示している。
図２８を参照するとリッチ排気生成装置１９は図１と同様に副機関２０を備えている。しかしながら、副機関２０の排気管２４は切り替え弁を介することなく排気管７に接続されており、したがって副機関２０の排気は常時排気管７に導入されるようになっている。
【０１４２】
本実施態様において排気浄化触媒１４はＮＯX 吸蔵作用と触媒作用とを備えたいわゆるＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから形成される。すなわち、本実施態様においてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂは排気浄化触媒と、流入する排気中のＮＯX を蓄える吸蔵材とを同時に構成している。このＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂは担体の表面上に形成された例えばアルミナからなるウオッシュコート層上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類、鉄Ｆｅのような遷移金属から選ばれた少なくとも１つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されて形成されている。このＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸蔵し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行う。
このＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂを機関排気通路内に配置すればこのＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂは実際にＮＯX の吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は以下に説明するようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類、遷移金属を用いても同様なメカニズムとなる。
【０１４３】
すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリーンとなると、すなわち排気中の酸素濃度が大幅に増大するとこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - またはＯ2-と反応してＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3 - の形でＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ内に拡散する。このようにしてＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ内に吸蔵される。
【０１４４】
これに対しＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形でＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出される。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気中の酸素濃度が低下すると、例えばＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリーンからリッチとなるとＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂからＮＯX が放出される。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ周りに還元剤、例えばＮＨ3 が存在するとこのＮＯX はＮＨ3 によって還元され、浄化される。なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリッチのときには図２（Ａ）からもわかるようにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気中に炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、または水素Ｈ2 も含まれる。これらＨＣおよびＣＯなどはＮＨ3 と同様に還元剤として作用してＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいてＮＯX の一部を還元すると考えられている。しかしながら、ＮＨ3 の還元力はこれらＨＣおよびＣＯなどに比べて強く、したがってＮＨ3 を還元剤として用いることによってＮＯX を確実に還元することができる。
【０１４５】
次に図２９から図３１までを参照して本実施態様の排気浄化方法について説明する。
本実施態様でも、主機関１の第１および第２の気筒群１ａ，１ｂでは共に通常リーン運転が行われる。この場合の主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔは一定のリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌ、例えば１８．５とされる。これに対して副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされ、すなわち副機関２０ではリッチ運転が行われる。この場合、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比が上述のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲ、例えば１３．８に維持されるように副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔが定められる。その結果、三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用が行われ、ＮＨ3 は次いでＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する。
【０１４６】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂには、三元触媒８ａからのＮＨ3 と、第２の気筒群１ｂから排出された排気中のＮＯX とが流入する。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比はリーンとなっており、その結果ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいてＮＯX とＮＨ3 とが同時に浄化される。本実施態様では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＨ3 量が、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX を浄化するのに必要な量と同じか或いは必要量よりも少なくなるように、三元触媒８ａに流入する排気のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲが定められている。この場合、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにＮＨ3 に対し過剰のＮＯX はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに吸蔵され、斯くしてＮＯX もＮＨ3 もＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから排出されるのが阻止されている。この場合の排気浄化方法が図２９に示されている。
【０１４７】
次いで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに吸蔵されているＮＯX 量、すなわち吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に多くなってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂが飽和するとＮＯX が浄化されることなくＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから排出されてしまう。そこで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）を求めてこのＳ（ＮＯX ）が予め定められた上限しきい値ＵＴ（ＮＯX ）を越えて増大したときにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにし、それによってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから吸蔵されているＮＯX を放出させるようにしている。この場合、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比はリッチに維持されており、すなわちＮＯX 生成作用は継続して行われている。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにＮＨ3 が継続的に流入することになる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されたＮＯX は流入する排気中のＮＯX によって浄化される。したがって、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂからＮＯX を放出させているときにもＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく排出されるのが阻止されている。
【０１４８】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにするために、本実施態様では副機関２０に継続してリッチ運転を行わせつつ主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔをリッチ側に変更させている。この場合の主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）ＴはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリッチである限りどのように定めてもよいが、本実施態様ではわずかにリーンである（Ａ／Ｆ）Ｐ（例えば１５．０）にし、すなわち主機関１にスライトリーン運転を行わせるようにしている。一方、副機関２０では一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒでもってリッチ運転が継続される。この場合の排気浄化方法が図３０に示されている。
【０１４９】
なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにすべきときに主機関１にストイキ運転を行わせてもよいし、或いはリッチ運転を行わせてもよい。また、副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔをさらに小さくしてもよい。
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出作用が継続されるとＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に低下し、次いで吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が予め定められた下限しきい値ＬＴ（ＮＯX ）を越えて低下したら再び主機関１にリーン運転を行わせ、副機関２０のリッチ運転を継続する。
【０１５０】
図３１はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔおよび副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔをそれぞれ表すタイムチャートである。図３１において時間零は、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいて過剰ＮＯX 吸蔵作用が開始された時間を表している。この場合副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされ、したがって副機関２０はリッチ運転を行っている。一方、主機関の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔはリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとされ、したがって主機関１はリーン運転を行っている。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリーンとなっている。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に増大し、時間ｇとなると上限しきい値ＵＴ（ＮＯX ）をこえて増大する。Ｓ（ＮＯX ）＞ＵＴ（ＮＯX ）となったら主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔが（Ａ／Ｆ）Ｐとされて主機関１がスライトリーン運転を行う。一方、副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒに維持される。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリッチとなり、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから吸蔵されているＮＯX が次第に放出され、したがって吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に減少する。時間ｈとなると吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＯX ）を越えて低下する。時間ｉにおいてＳ（ＮＯX ）＜ＬＴ（ＮＯX ）となったら主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔを再びリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとし、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリーンにする。なお、副機関２０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒに維持される。
【０１５１】
ところで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから吸蔵されているＮＯX を放出させるためには上述したようにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比、すなわち主機関１の排気と副機関２０の排気とが混合した後の排気の排気空燃比をリッチにしなければならない。したがって、主機関１の排ガス量が比較的多いときにはたとえ主機関１にスライトリーン運転を行わせかつ副機関２０にリッチ運転を行わせたとしてもＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにするのは困難である。そこで、本実施態様では主機関１の排ガス量が予め定められた設定量よりも少ないときに、すなわち例えば低負荷運転時にＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出作用を行うべくＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにしている。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比を容易にかつ確実にリッチにすることができる。
【０１５２】
ところで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）を直接求めるのは困難である。そこで本実施態様では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX 量とＮＨ3 量との差に基づいてＳ（ＮＯX ）を推定するようにしている。次に図３２を参照してＮＯX 放出制御および吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）の算出方法について詳細に説明する。
【０１５３】
図３２は上述のＮＯX 放出制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図３２を参照すると、まずステップ２２０ではＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。このＮＯX 放出フラグは、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の全体の排気空燃比をリッチにすべきときにセットされ、リーンとすべきときにリセットされる。このＮＯX 放出フラグがリセットされているときには次いでステップ２２１に進む。ステップ２２１では図８（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第１の気筒群１ａから排出されるＮＯX 量Ｍａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２２２では図９（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり副気筒２０から排出されるＮＯX 量Ａ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２２３では図１０のマップを用いて係数ＲＫＫが算出される。続くステップ２２４では次式に基づいて単位時間当たり三元触媒８ａに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）が算出される。
【０１５４】
Ｑ（ＮＯX ）＝Ｍａ（ＮＯX ）＋Ａ（ＮＯX ）・ＲＫＫ
続くステップ２２５では図１１のマップを用いて三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡが算出される。続くステップ２２６では次式に基づいて単位時間当たりＮＯX 吸蔵触媒１４ｂに流入するＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）が算出される。
Ｆ（ＮＨ3 ）＝Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡ
続くステップ２２７では図１２（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり第２の気筒群１ｂから排出されるＮＯX 量Ｍｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２２８では単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭｂ（ＮＯX ）とされる。続くステップ２２９では図１３のマップを用いて当量係数ＫＣが算出される。続くステップ２３０では次式に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が算出される。
【０１５５】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）＋｛Ｆ（ＮＯX ）−Ｆ（ＮＨ3 ）／ＫＣ｝・ＤＥＬＴＡｎａ
ここで、ＤＥＬＴＡｎａは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。すなわち、単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入したＮＯX のうちＦ（ＮＨ3 ）／ＫＣだけＮＨ3 により浄化され、残りのＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに吸蔵される。次いでステップ２３１に進み、ステップ２３１ではＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＯX ）よりも大きいか否かが判別される。Ｓ（ＮＯX ）≦ＵＴ（ＮＯX ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）≦ＵＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が未だ大きいと判断し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比をリーンに維持し、ＮＯX 吸蔵作用を継続する。
【０１５６】
これに対しステップ２３１においてＳ（ＮＯX ）＞ＵＴ（ＮＯX ）のときには次いでステップ２３２に進み、ＮＯX 放出フラグをセットして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）＞ＵＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が小さくなったと判断し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比をリッチにしてＮＯX を放出させる。
【０１５７】
一方、ステップ２２０においてＮＯX 放出フラグをセットされているときには次いでステップ２３３に進む。ステップ２３３では主機関１が低負荷運転であるか否かが判断される。主機関１が中負荷または高負荷運転のときは次いでステップ２２１に進む。すなわち、この場合にはたとえＮＯX 放出フラグがセットされていても実際にＮＯX 放出作用は行われず、過剰ＮＯX の吸蔵作用が行われる。これに対し、主機関１が低負荷運転のときにはＮＯX 放出作用が行われ、次いでステップ２３４に進む。ステップ２３４では図３３（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されるＮＯX 量Ｄ（ＮＯX ）が算出される。
【０１５８】
図３３（Ａ）は予め実験により求められた単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されるＮＯX 量Ｄ（ＮＯX ）を示している。図３３（Ａ）において実線はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの温度が高いときを示しており、破線はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの温度が低いときを示している。また、ＴＩＭＥはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリッチとされてからの時間を示している。ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおけるＮＯX の分解速度はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの温度が高くなるほど速くなる。したがって、図３３（Ａ）の実線で示されるようにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの温度が高いときには、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気温度ＴＮＣが高いときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂ表面における排気空燃比が十分にリッチとならない間に多量のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出され、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの温度、すなわち排気温度ＴＮＣが低いときには少量のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出される。云い換えると、排気温度ＴＮＣが高くなるほど単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されるＮＯX 量Ｄ（ＮＯX ）が増大する。このＮＯX 量Ｄ（ＮＯX ）は排気温度ＴＮＣと時間ＴＩＭＥとの関数として図３３（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。なお、排気温度ＴＮＣは図２８に示されるように温度センサ６１により検出される。
【０１５９】
続くステップ２３５では次式に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が算出される。
Ｓ（ＮＯX ）＝Ｓ（ＮＯX ）−Ｄ（ＮＯX ）・ＤＥＬＴＡｎｄ
ここでＤＥＬＴＡｎｄは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ２３６に進み、ステップ２３６ではＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＯX ）よりも小さいか否かが判別される。Ｓ（ＮＯX ）≧ＬＴ（ＮＯX ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）≧ＬＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が十分に大きくなっていないと判断してＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比をリッチに維持する。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出体が継続される。
【０１６０】
これに対しステップ２３６においてＳ（ＮＯX ）＜ＬＴ（ＮＯX ）のときには次いでステップ２３７に進み、ＮＯX 放出フラグをリセットして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）＜ＬＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が十分大きくなったと判断してＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比をリーンにする。その結果、過剰のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに吸蔵される。
【０１６１】
図３４は主機関１の燃料噴射時間ＭＴＡＵを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは主機関１の一定クランク角度毎の割り込みによって実行される。
図３４を参照すると、まずステップ２４０では主機関１の吸入空気量ＭＱおよび機関回転数ＭＮから次式に基づいて基本燃料噴射時間ＭＴＢが算出される。
【０１６２】
ＭＴＢ＝（ＭＱ／ＭＮ）・Ｋ
続くステップ２４１では、今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＭＴＡＵが第１の気筒群１ａのための燃料噴射時間であるか、第２の気筒群１ｂのための燃料噴射時間であるかが判別される。今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＴＡＵが第１の気筒群１ａ、すなわち１番気筒＃１のための燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステップ２４２に進み、ステップ２４２では第１の気筒群１ａのためのフィードバック補正係数ＭＦＡＦＡが算出される。続くステップ２４３ではＭＦＡＦＡがＦＡＦとされる。次いでステップ２４６にジャンプする。
【０１６３】
一方、ステップ２４１において、今回の処理サイクルで求める燃料噴射時間ＴＡＵが第２の気筒群１ｂのための燃料噴射時間であると判別されたとき、すなわち２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４のうちのいずれかの気筒のための燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステップ２４４に進む。ステップ２４４では第２の気筒群１ｂのためのフィードバック補正係数ＭＦＡＦＢが算出される。続くステップ２４５ではＭＦＡＦＢがＦＡＦとされる。次いでステップ２４６に進む。
【０１６４】
ステップ２４６では図３３のルーチンでセットまたはリセットされるＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯX 放出フラグがセットされているときには次いでステップ２４７に進み、主機関１が低負荷運転であるか否かが判別される。主機関１が低負荷運転のときには次いでステップ２４８に進み、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔが（Ａ／Ｆ）Ｐとされる。したがって、ＮＯX 放出フラグがセットされかつ主機関１が低負荷運転のときに主機関１がスライトリーン運転を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリッチとされ、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出作用が行われる。次いでステップ２５０に進む。
【０１６５】
これに対して、ステップ２４６においてＮＯX 放出フラグがリセットされているか、或いはステップ２４７において主機関１が中負荷または高負荷運転のときには次いでステップ２４９にジャンプする。ステップ２４９では主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔがリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとされて主機関１がリーン運転を行う。したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリーンとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいて過剰のＮＯX の吸蔵作用が行われる。次いでステップ２５０に進む。
【０１６６】
ステップ２５０では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＭＴＡＵ＝ＭＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＭＦＡＦ
各燃料噴射弁５からはこの燃料噴射時間ＭＴＡＵだけ燃料が噴射される。
図３５は副機関２０の燃料噴射時間ＡＴＡＵを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは副機関２０の一定クランク角度毎の割り込みによって実行される。
【０１６７】
図３５を参照すると、まずステップ２６０では副機関２０の吸入空気量ＡＱおよび機関回転数ＡＮから次式に基づいて基本燃料噴射時間ＡＴＢが算出される。
ＡＴＢ＝（ＡＱ／ＡＮ）・Ｋ
続くステップ２６１ではフィードバック補正係数ＡＦＡＦが算出される。ステップ２６２では図４（Ｂ）のマップを用いてリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢが算出される。続くステップ２６３では図５（Ｂ）のマップを用いて係数ＲＫが算出される。続くステップ２６４では次式に基づいてリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが算出される。
【０１６８】
（Ａ／Ｆ）Ｒ＝（Ａ／Ｆ）ＲＢ・ＲＫ
続くステップ２６５では目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔがリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされる。次いでステップ２６６に進む。
ステップ１０８では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＡＴＡＵ＝ＡＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＡＦＡＦ
燃料噴射弁２３からはこの燃料噴射時間ＡＴＡＵだけ燃料が噴射される。
【０１６９】
このようにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂからＮＯX を放出させるべきときに主機関１にスライトリーン運転を行わせると第２の気筒群１ｂからＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX 量を低減することができる。したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されたＮＯX を確実に浄化することができる。
本実施態様では副機関２０の排気を常時排気管７に導いて三元触媒８ａにおいて常時ＮＨ3 を生成するようにしている。しかしながら、図１の実施態様におけるように切り替え弁２５および追加の三元触媒２９ａを設けて通常運転時は副機関２０の排気を追加の三元触媒２９ａに導き、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂからＮＯX を放出させるべきときのみリッチ運転を行う副機関２０の排気を排気管７に導き、それによってＮＨ3 を一時的に生成するようにしてもよい。その他の排気浄化装置の構成および作用は図１の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【０１７０】
図３６はさらに別の実施態様を示している。
図３６を参照すると、リッチ排気生成装置１９はバーナー１１０を具備している。このバーナー１１０の排気側は排気管１１１を介してＮＨ3 生成触媒８を構成する三元触媒８ａに接続される。一方、機関１の各気筒には全ての気筒に対し共通の排気マニホルド１０が接続される。これら三元触媒８ａおよび排気マニホルド１０は合流排気管１３を介して、排気浄化触媒１４と吸着材とを同時に構成するＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに接続される。なお、バーナー１１０は駆動回路５９を介して電子制御ユニット４０の出力ポート４６に接続されて電子制御ユニット４０からの出力信号に基づいて制御される。
【０１７１】
主機関１の全ての気筒では通常継続的にリーン運転が行われる。すなわち、主機関１の各気筒の目標空燃比が例えば一定のリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに維持される。これに対し、バーナー１１０では継続的にリッチ運転が行われる。すなわち、バーナー１１０の目標空燃比が例えば一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒに維持される。主機関１の各気筒の機関空燃比は空燃比センサ５０の出力信号に基づいて制御され、バーナー１１０の空燃比は排気管１１１内に配置された空燃比センサ５６の出力信号に基づいて制御される。また、バーナー１１０の空気量も一定とされており、したがってバーナー１１０は定常状態で運転される。
【０１７２】
バーナー１１０の空燃比は三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比に一致している。バーナー１１０がリッチ運転を行って三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとされると三元触媒８ａにおいて流入する排気中のＮＯX の一部からＮＨ3 が生成され、このＮＨ3 は次いでＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する。ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａには主機関１の排気が流入しており、この場合ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する排気全体の排気空燃比はリーンに維持されている。このため、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａでは流入する排気中のＮＯX が流入するＮＨ3 によって還元される。したがって、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく流出するのが阻止される。この場合の排気浄化方法の概念図が図３７に示される。
【０１７３】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに供給されたＮＨ3 のうち過剰のＮＨ3 はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに吸着され、その結果ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が次第に低下してくる。そこで、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量が上限しきい値を越えて増大したらバーナー１１０の燃焼作用を停止し、それによって三元触媒８ａへのバーナー１１０の排気の供給作用を停止するようにしている。バーナー１１０の排気が三元触媒８ａに供給されなくなると三元触媒８ａにおいてＮＨ3 が生成されず、したがってＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに三元触媒８ａからＮＨ3 が供給されなくなる。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 が放出されることになる。放出されたＮＨ3 はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する主機関１の排気中のＮＯX を還元する。したがって、この場合にもＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａからＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく流出するのが阻止されている。この場合の排気浄化方法の概念図が図３８に示される。
【０１７４】
ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量が下限しきい値を越えて低下したときには再びバーナー１１０の燃焼作用を行い、それによって三元触媒８ａにおいてＮＨ3 を生成し、このＮＨ3 をＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに供給するようにしている。
図３９はＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）およびバーナー１１０のオン・オフ状態をそれぞれ表すタイムチャートである。図３９において時間零は、バーナー１１０がオンとされてバーナー１１０の排気が三元触媒８ａに供給され始めた時間を表している。バーナー１１０がオンとされている間バーナー１１０はリッチ運転を行っている。その結果三元触媒８ａにおいてＮＨ3 が生成されてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入する。このため、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が次第に増大し、時間ｄとなると上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）を越えて増大する。Ｓ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）となったらバーナー１１０がオフとされる。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから吸着されているＮＨ3 が次第に放出され、したがって吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が次第に減少する。時間ｅとなると吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）を越えて低下する。Ｓ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）となったら再びバーナー１１０をオンにする。なお、主機関１では継続してリーン運転が行われている。
【０１７５】
次に、図４０を参照しつつバーナー１１０の制御方法を詳細に説明する。図４０に示すルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図４０を参照すると、まずステップ１２０ではバーナー１１０がオフであるか否かが判別される。バーナー１１０がオンのとき、すなわち三元触媒８ａにＮＨ3 が生成され、このＮＨ3 がＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入しているときには次いでステップ１２１に進む。ステップ１２１では単位時間当たりバーナー１１０から排出されるＮＯX 量Ｂ（ＮＯX ）が図２５のマップを用いて算出される。続くステップ１２１ａでは、単位時間当たり三元触媒８ａに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）がこのＢ（ＮＯX ）とされる。
【０１７６】
本実施態様ではバーナー１１０の空気量および空燃比は一定に維持されており、したがってＱ（ＮＯX ）も一定に維持される。
続くステップ１２２では図１１のマップを用いて三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡが算出される。続くステップ１２３では次式に基づいて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１７７】
Ｆ（ＮＨ3 ）＝Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡ
続くステップ１２４では図４１（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり主機関１から排出されるＮＯX 量ＭＭ（ＮＯX ）が算出される。
図４１（Ａ）は一定のリーン空燃比において実験により求められた単位時間当たり主機関１から排出されるＮＯX 量ＭＭ（ＮＯX ）と、主機関１の機関負荷ＭＱ／ＭＮ、機関回転数ＭＮとの関係を示しており、図４１（Ａ）において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。図４１（Ａ）に示されるように単位時間当たり主機関１から排出されるＮＯX 量ＭＭ（ＮＯX ）は機関負荷ＭＱ／ＭＮが高くなるにつれて多くなり、機関回転数ＭＮが高くなるにつれて多くなる。図４１（Ａ）に示されるＮＯX 量ＭＭ（ＮＯX ）は図４１（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【０１７８】
続くステップ１２５では単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａに流入するＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭＭ（ＮＯX ）とされる。続くステップ１２６では図１３のマップを用いて当量係数ＫＣが算出される。続くステップ１２７では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）＋｛Ｆ（ＮＨ3 ）−ＫＣ・Ｆ（ＮＯX ）｝・ＤＥＬＴＡａａ
ここで、ＤＥＬＴＡａａは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ１２８に進み、ステップ１２８ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＨ3 ）よりも大きいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≦ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が未だ大きいと判断してバーナー１１０をオンに維持し、それによって三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用を継続する。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａにＮＨ3 が継続して供給される。
【０１７９】
これに対しステップ１２８においてＳ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ１２９に進み、バーナー１１０をオフにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＞ＵＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が小さくなったと判断して三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用を停止する。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａへのＮＨ3 供給作用が停止される。
【０１８０】
一方、ステップ１２０においてバーナー１１０がオフのときには次いでステップ１３０に進む。ステップ１３０では図１４（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａから放出されるＮＨ3 量Ｄ（ＮＨ3 ）が算出される。続くステップ１３１では次式に基づいてＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１８１】
Ｓ（ＮＨ3 ）＝Ｓ（ＮＨ3 ）−Ｄ（ＮＨ3 ）・ＤＥＬＴＡａｄ
ここでＤＥＬＴＡａｄは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ１３２に進み、ステップ１３２ではＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａの吸着ＮＨ3 量Ｓ（ＮＨ3 ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＨ3 ）よりも小さいか否かが判別される。Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）≧ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分に大きくなっていないと判断してバーナー１１０をオフに維持する。その結果、三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用が継続して停止される。
【０１８２】
これに対しステップ１３２においてＳ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときには次いでステップ１３３に進み、バーナー１１０をオンにして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＨ3 ）＜ＬＴ（ＮＨ3 ）のときにはＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａのＮＨ3 吸着能力が十分大きくなったと判断して三元触媒８ａにおけるＮＨ3 生成作用を再開する。その結果、ＮＨ3 吸着酸化触媒１４ａへのＮＨ3 供給作用が再開される。なお、排気浄化装置のその他の構成および作用は図１の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【０１８３】
図４２にさらに別の実施態様を示す。
図４２を参照すると、リッチ排気生成装置１９はバーナー１１０を具備し、バーナー１１０の排気側は排気管１１１を介してＮＨ3 生成触媒８を構成する三元触媒８ａに接続される。一方、主機関１の各気筒にはすべての気筒に対し共通の排気マニホルド１０が接続される。これら三元触媒８ａおよび排気マニホルド１０は合流排気管１３を介して、排気浄化触媒１４と吸蔵材とを同時に構成するＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに接続される。
本実施態様でも、主機関１の第１および第２の気筒群１ａ，１ｂでは共に通常リーン運転が行われる。この場合の主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔは一定のリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌ、例えば１８．５とされる。これに対してバーナー１１０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔは上述のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲ、例えば１３．８に維持される。その結果、三元触媒８ａにおいてＮＨ3 生成作用が行われ、このＮＨ3 は次いでＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する。
【０１８４】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂには、三元触媒８ａからのＮＨ3 と、主機関１から排出された排気中のＮＯX とが流入する。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比はリーンとなっており、その結果ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいてＮＯX とＮＨ3 とが同時に浄化される。本実施態様では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＨ3 量が、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX を浄化するのに必要な量と同じか或いは必要量よりも少なくなるように、三元触媒８ａに流入する排気のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＲが定められている。この場合、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにＮＨ3 に対し過剰のＮＯX はＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに吸蔵され、斯くしてＮＯX もＮＨ3 もＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから排出されるのが阻止されている。この場合の排気浄化方法が図４３に示されている。
次いで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に多くなってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂが飽和するとＮＯX が浄化されることなくＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから排出されてしまう。そこで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）を求めてこのＳ（ＮＯX ）が予め定められた上限しきい値ＵＴ（ＮＯX ）を越えて増大したときにＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにし、それによってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから吸蔵されているＮＯX を放出させるようにしている。この場合、三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比はリッチに維持されており、すなわちＮＨ3 生成作用は継続して行われている。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにＮＨ3 が継続的に流入することになる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されたＮＯX は流入する排気中のＮＨ3 によって浄化される。したがって、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂからＮＯX を放出させているときにもＮＯX およびＮＨ3 が浄化されることなく排出されるのが阻止されている。
【０１８５】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにするために、本実施態様ではバーナー１１０に継続してリッチ運転を行わせつつ主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔをリッチ側に変更させている。この場合の主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）ＴはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリッチである限りどのように定めてもよいが、本実施態様ではわずかにリーンである（Ａ／Ｆ）Ｐ（例えば約１５．０）にし、すなわち主機関１にスライトリーン運転を行わせるようにしている。一方、バーナー１１０では一定のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒでもってリッチ運転が継続される。この場合の排気浄化方法が図４４に示されている。
【０１８６】
なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比をリッチにすべきときに主機関１にストイキ運転を行わせてもよいし、或いはリッチ運転を行わせてもよい。また、バーナー１１０の目標空燃比Ａ（Ａ／Ｆ）Ｔをさらに小さくしてもよい。
ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出作用が継続されるとＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が次第に低下し、次いで吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が予め定められた下限しきい値ＬＴ（ＮＯX ）を越えて低下したら再び主機関１にリーン運転を行わせ、バーナー１１０のリッチ運転を継続する。
【０１８７】
図４５は上述のＮＯX 放出制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図４５を参照すると、まずステップ２７０では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の空燃比をリッチとすべきときにセットされ、リーンとすべきときにリセットされるＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯX 放出フラグがリセットのときには次いでステップ２７１に進む。ステップ２７１では図２５のマップを用いて単位時間当たりバーナー１１０から排出されるＮＯX 量Ｂ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２７１ａでは、単位時間当たり三元触媒８ａに流入するＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）がこのＢ（ＮＯX ）とされる。続くステップ２７２では図１１のマップを用いて三元触媒８ａの変換効率ＥＴＡが算出される。続くステップ２７３では次式に基づいて単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＨ3 量Ｆ（ＮＨ3 ）が算出される。
【０１８８】
Ｆ（ＮＨ3 ）＝Ｑ（ＮＯX ）・ＥＴＡ
続くステップ２７４では図４１（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たり主機関１から排出されるＮＯX 量ＭＭ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２７５では単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入するＮＯX 量Ｆ（ＮＯX ）がＭＭ（ＮＯX ）とされる。続くステップ２７６では図１３のマップを用いて当量係数ＫＣが算出される。続くステップ２７７では次式に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が算出される。
【０１８９】
Ｓ（ＮＯX ）＝Ｓ（ＮＯX ）＋｛Ｆ（ＮＯX ）−Ｆ（ＮＯX ）／ＫＣ｝・ＤＥＬＴＡｎａ
ここで、ＤＥＬＴＡｎａは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ２７８に進み、ステップ２７８では吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が上限しきい値ＵＴ（ＮＯX ）よりも大きいか否かが判別される。Ｓ（ＮＯX ）≦ＵＴ（ＮＯX ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）≦ＵＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が未だ大きいと判断して主機関１にリーン運転を維持させる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリーンに維持される。
【０１９０】
これに対しステップ２７８においてＳ（ＮＯX ）＞ＵＴ（ＮＯX ）のときには次いでステップ２７９に進み、ＮＯX 放出フラグをセットして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）＞ＵＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が小さくなったと判断し、主機関１にスライトリーン運転を行わせる。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気全体の排気空燃比がリッチとされる。
【０１９１】
一方、ステップ２７０においてＮＯX 放出フラグがセットされているときには次いでステップ２８０に進む。ステップ２８０では主機関１が低負荷運転であるか否か、すなわち少排ガス量であるか否かが判別される。主機関１が中負荷または高負荷運転のときはＮＯX 放出作用は行われず、したがってステップ２７１に進む。これに対し主機関１が低負荷運転のときはＮＯX 放出が行われ、次いでステップ２８１に進む。続くステップ２８１では図３３（Ｂ）のマップを用いて単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂから放出されるＮＯX 量Ｄ（ＮＯX ）が算出される。続くステップ２８２では次式に基づいてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が算出される。
【０１９２】
Ｓ（ＮＯX ）＝Ｓ（ＮＯX ）−Ｄ（ＮＯX ）・ＤＥＬＴＡｎｄ
ここでＤＥＬＴＡｎｄは前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの時間間隔である。次いでステップ２８３に進み、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂの吸蔵ＮＯX 量Ｓ（ＮＯX ）が下限しきい値ＬＴ（ＮＯX ）よりも小さいか否かが判別される。Ｓ（ＮＯX ）≧ＬＴ（ＮＯX ）のときには処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）≧ＬＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が十分に大きくなっていないと判断して主機関１のスライトリーン運転を維持する。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の排気空燃比がリッチに維持される。
【０１９３】
これに対しステップ２８３においてＳ（ＮＯX ）＜ＬＴ（ＮＯX ）のときには次いでステップ２８４に進み、ＮＯX 放出フラグをリセットして処理サイクルを終了する。すなわち、Ｓ（ＮＯX ）＜ＬＴ（ＮＯX ）のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 吸蔵能力が十分大きくなったと判断して主機関１にリーン運転を行わせる。その結果、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比が再びリーンとされる。
【０１９４】
図４６は主機関１の燃料噴射時間ＭＴＡＵを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは主機関１の一定クランク角度毎の割り込みによって実行される。
図４６を参照すると、まずステップ２９０では主機関１の吸入空気量ＭＱおよび機関回転数ＭＮから次式に基づいて基本燃料噴射時間ＭＴＢが算出される。
【０１９５】
ＭＴＢ＝（ＭＱ／ＭＮ）・Ｋ
続くステップ２９０ａでは主機関１のためのフィードバック補正係数ＭＦＡＦが、空燃比センサ５０の出力信号に基づいて算出される。
ステップ２９１では図４５のルーチンでセットまたはリセットされるＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯX 放出フラグがセットされているときには次いでステップ２９２に進み、主機関１が低負荷運転であるか否かが判別される。主機関１が低負荷運転のときには次いでステップ２９３に進み、主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔが（Ａ／Ｆ）Ｐとされる。したがって、ＮＯX 放出フラグがセットされかつ主機関１が低負荷運転のときに主機関１がスライトリーン運転を行い、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリッチとされ、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂのＮＯX 放出が行われる。次いでステップ２９５に進む。
【０１９６】
これに対して、ステップ２９１においてＮＯX 放出フラグがリセットされているか、或いはステップ２９２において主機関１が中負荷または高負荷運転のときには次いでステップ２９４にジャンプする。ステップ２９４では主機関１の目標空燃比Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔがリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとされて主機関１がリーン運転を行う。したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂに流入する排気の排気空燃比がリーンとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１４ｂにおいて過剰のＮＯX の吸蔵作用が行われる。次いでステップ２９５に進む。
【０１９７】
ステップ２９５では次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＭＴＡＵ＝ＭＴＢ・（（Ａ／Ｆ）Ｓ／Ｍ（Ａ／Ｆ）Ｔ）・ＭＦＡＦ
各燃料噴射弁５からはこの燃料噴射時間ＭＴＡＵだけ燃料が噴射される。排気浄化装置のその他の構成および作用は図１の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【０１９８】
これまで述べてきた各実施態様ではリッチ運転が行われる燃焼装置、すなわち例えば副機関２０またはバーナー１１０の排気によって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしている。しかしながら、燃料を例えば排気管７内に噴射することによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしてもよい。或いは、バーナーを三元触媒８ａ上流の排気通路に取り付けてこの排気通路内を流通する排気中の酸素をバーナーにより消費し、それによって三元触媒８ａに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるようにしてもよい。
【０１９９】
【発明の効果】
排気を良好に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】（Ａ）三元触媒の特性を示す線図、および（Ｂ）単位時間当たり気筒から排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図３】図１の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図４】リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＢを示す線図である。
【図５】係数ＲＫを示す線図である。
【図６】図１の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図７】ＮＨ3 吸着酸化触媒の吸着ＮＨ3 量、切り替え弁のオン・オフ状態、主機関の目標空燃比、および副機関の目標空燃比を示すタイムチャートである。
【図８】単位時間当たり第１の気筒群から排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図９】単位時間当たり副機関から排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図１０】補正係数ＲＫＫを示す線図である。
【図１１】三元触媒の変換効率を示す線図である。
【図１２】単位時間当たり第２の気筒群から排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図１３】当量係数を示す線図である。
【図１４】単位時間当たりＮＨ3 吸着酸化触媒から放出されるＮＨ3 量を示す線図である。
【図１５】切り替え弁を制御するためのフローチャートである。
【図１６】主機関の燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【図１７】副機関の燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【図１８】ＮＨ3 生成作用時におけるしきい値ＴＨを示す線図である。
【図１９】ＮＨ3 生成作用停止時におけるしきい値ＴＨを示す線図である。
【図２０】別の実施態様において主機関の機関空燃比を制御するためのフローチャートである。
【図２１】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図２２】図２１の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図２３】図２１の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図２４】図２１の実施態様においてバーナー制御を実行するためのフローチャートである。
【図２５】単位時間当たりバーナーから排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図２６】吸気絞り弁の開度制御を実行するためのフローチャートである。
【図２７】別の実施態様による排気浄化触媒の特性を示す線図である。
【図２８】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図２９】図２８の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図３０】図２８の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図３１】ＮＯX 吸蔵還元触媒の吸蔵ＮＯX 量と、主機関および副機関の目標空燃比とを示すタイムチャートである。
【図３２】図２８の実施態様においてＮＯX 放出制御を実行するためフローチャートである。
【図３３】単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図３４】図２８の実施態様において主機関の燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【図３５】図２８の実施態様において副機関の燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【図３６】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図３７】図３６の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図３８】図３６の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図３９】ＮＨ3 吸着酸化触媒の吸着ＮＨ3 量、およびバーナーのオン・オフ状態を示すタイムチャートである。
【図４０】図３６の実施態様においてバーナー制御を実行するためのフローチャートである。
【図４１】単位時間当たり主機関から排出されるＮＯX 量を示す線図である。
【図４２】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図４３】図４２の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図４４】図４２の排気浄化装置の排気浄化方法の概念図である。
【図４５】図４２の実施態様においてＮＯX 放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図４６】図４２の実施態様において主機関の燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…主機関
１ａ…第１の気筒群
１ｂ…第２の気筒群
８…ＮＨ3 生成触媒
８ａ…三元触媒
１３…合流排気管
１４…排気浄化触媒
１４ａ…ＮＨ3 吸着酸化触媒
１９…リッチ排気生成装置
２０…副機関
２５…切り替え弁
２９…補助機関用排気浄化触媒
２９ａ…三元触媒
３１…補助装置
１１０…バーナー
【図１】
0003702544.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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