(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒が複数の気筒群に分割されており、各気筒群が分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されており、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯＸを放出して還元するＮＯＸ吸蔵還元触媒が合流排気通路内に配置されており、該ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段により該ＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに前記複数の気筒群のうち一部の気筒群から排出される排気の空燃比を一時的にリーンにすると共に残りの気筒群のうち少なくとも１つの気筒群から排出される排気の空燃比を一時的にリッチにし、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒を被毒再生するようにした多気筒内燃機関において、各分岐排気通路内に始動時触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
各気筒の燃焼室内に燃料噴射弁を配置した請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記燃料噴射弁が機関燃焼行程後期または排気行程に２次的に燃料噴射を行うことにより気筒群から排出される排気の空燃比がリッチとなるようにした請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
機関から排出される排気の空燃比がリーンである内燃機関の排気通路内に、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯＸを放出して還元するＮＯＸ吸蔵還元触媒を配置した内燃機関において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒上流の排気通路に炭化水素供給口を接続し、該炭化水素供給口上流の排気通路内に始動時触媒を配置し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに、該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるように炭化水素供給口からＮＯＸ吸蔵還元触媒に炭化水素を一時的に供給し、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒を被毒再生するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
機関から排出される排気の空燃比がリッチである内燃機関の排気通路内に、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯＸを放出して還元するＮＯＸ吸蔵還元触媒を配置した内燃機関において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒上流の排気通路に２次空気供給口を接続し、該２次空気供給口上流の排気通路内に始動時触媒を配置し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに、該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるように２次空気供給口からＮＯＸ吸蔵還元触媒に２次空気を一時的に供給し、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒を被毒再生するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるようにした請求項１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】
排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、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空燃比と称すると、従来より、リーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯX を吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵しているＮＯX を放出するＮＯX 吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置し、ＮＯX 吸蔵還元触媒内に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯX 吸蔵還元触媒から吸蔵されているＮＯX を放出させると共に放出されたＮＯX を排気中の未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などにより還元するようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているので排気中にはイオウ分が含まれており、このイオウ分も例えばＳＯ42- の形でＮＯX と共にＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵される。しかしながらこのイオウ分はＮＯX 吸蔵還元触媒への流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されず、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒内のイオウ分の量は次第に増大することになる。ところがＮＯX 吸蔵還元触媒内のイオウ分の量が増大するとＮＯX 吸蔵還元触媒が吸蔵しうるＮＯX の量が次第に低下し、ついにはＮＯX 吸蔵還元触媒がＮＯX をほとんど吸蔵できなくなる。
【０００４】
ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒の温度が高いときにＮＯX 吸蔵還元触媒内に流入する排気中の酸素濃度が低くなると、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比がリッチとなると吸蔵されているイオウ分が例えばＳＯ2 の形で放出される。そこで、気筒を一対の気筒群に分割し、一方の気筒でリーン混合気を燃焼せしめて高濃度の酸素を含む排気を形成し、他方の気筒でリッチ混合気を燃焼せしめて高濃度の未燃ＨＣ，ＣＯを含む排気を形成し、これら排気をＮＯX 吸蔵還元触媒に導いて排気中の未燃ＨＣ，ＣＯをＮＯX 吸蔵還元触媒において燃焼せしめることによりＮＯX 吸蔵還元触媒の温度を高め、かつこのときＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチとなるようにし、それによりＮＯX 吸蔵還元触媒を被毒再生するようにした触媒被毒再生装置が公知である（特開平８−６１０５２号公報参照）。
【０００５】
ところで、一般に、機関が始動されてからしばらくの間は排気浄化触媒が活性化しておらず、したがってこの間は排気浄化触媒の良好な排気浄化作用は期待できない。そこで従来より、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に追加の始動時触媒、例えば三元触媒を配置した内燃機関が知られている。この始動時触媒は機関に隣接して配置されると共に熱容量が小さくされているので機関が始動された後排気浄化触媒に比べて速やかに活性化し、したがって機関が始動されてから排気浄化触媒が活性化するまでの間に大気中に放出される未燃ＨＣ，ＣＯなどの量を低減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の触媒被毒再生装置にこの始動時触媒を適用するとＮＯX吸蔵還元触媒を十分に被毒再生することができない。すなわち、各気筒群の排気は始動時触媒を流通した後にＮＯX 吸蔵還元触媒に流入し、言い換えると高濃度の未燃ＨＣ，ＣＯを含む排気および高濃度の酸素を含む排気はほぼ同時に始動時触媒に流入する。その結果、排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの大部分が始動時触媒において燃焼しすなわち消費され、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒において燃焼する未燃ＨＣ，ＣＯの量が低減されることになる。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒を十分に加熱することができず、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒からイオウ分を十分に放出させることができない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、気筒が複数の気筒群に分割されており、各気筒群が分岐排気通路を介して共通の合流排気通路に接続されており、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯX を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯX を放出して還元するＮＯX 吸蔵還元触媒が合流排気通路内に配置されており、該ＮＯX 吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段により該ＮＯX 吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに前記複数の気筒群のうち一部の気筒群から排出される排気の空燃比を一時的にリーンにすると共に残りの気筒群のうち少なくとも１つの気筒群から排出される排気の空燃比を一時的にリッチにし、それによりＮＯX 吸蔵還元触媒を被毒再生するようにした多気筒内燃機関において、各分岐排気通路内に始動時触媒を配置している。すなわち１番目の発明では、ＮＯX 吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒していると判断されると高濃度のＨＣを含む排気および高濃度の酸素を含む排気が形成され、これら排気が同時に始動時触媒に流入するのが阻止されているので高濃度のＨＣおよび高濃度の酸素が始動時触媒において消費されることなくＮＯX 吸蔵還元触媒に供給され、それによりＮＯX 吸蔵還元触媒が被毒再生される。
【０００８】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、各気筒の燃焼室内に燃料噴射弁を配置している。
【０００９】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記燃料噴射弁が機関燃焼行程後期または排気工程に２次的に燃料噴射を行うことにより気筒群から排出される排気の空燃比がリッチとなるようにしている。機関燃焼行程後期または排気行程に２次的に燃料噴射された燃料（炭化水素）は完全燃焼することなくＮＯX 吸蔵還元触媒に到り、また部分酸化された状態でＮＯX 吸蔵還元触媒に到るのでＮＯX 吸蔵還元触媒において容易に完全燃焼しうる。そこで３番目の発明では、機関燃焼行程後期または排気行程に２次的に燃料噴射を行うようにしている。
【００１０】
また、上記課題を解決するために４番目の発明によれば、機関から排出される排気の空燃比がリーンである内燃機関の排気通路内に、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯＸを放出して還元するＮＯＸ吸蔵還元触媒を配置した内燃機関において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒上流の排気通路に炭化水素供給口を接続し、該炭化水素供給口上流の排気通路内に始動時触媒を配置し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに、該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるように炭化水素供給口からＮＯＸ吸蔵還元触媒に炭化水素を一時的に供給し、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒を被毒再生するようにしている。すなわち４番目の発明でも、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒していると判断されると高濃度のＨＣを含む排気および高濃度の酸素を含む排気が形成され、これら排気が同時に始動時触媒に流入するのが阻止されているので高濃度のＨＣおよび高濃度の酸素が始動時触媒において消費されることなくＮＯＸ吸蔵還元触媒に供給され、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒再生される。また、４番目の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が設定温度よりも高くされかつＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチにされるのでＮＯＸ吸蔵還元触媒内のイオウ分がＮＯＸ吸蔵還元触媒から放出され、斯くしてＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒再生される。
【００１１】
また、上記課題を解決するために５番目の発明によれば、機関から排出される排気の空燃比がリッチである内燃機関の排気通路内に、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯＸを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯＸを放出して還元するＮＯＸ吸蔵還元触媒を配置した内燃機関において、ＮＯＸ吸蔵還元触媒上流の排気通路に２次空気供給口を接続し、該２次空気供給口上流の排気通路内に始動時触媒を配置し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒しているか否かを判断する被毒判断手段を具備し、該被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに、該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるように２次空気供給口からＮＯＸ吸蔵還元触媒に２次空気を一時的に供給し、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒を被毒再生するようにしている。すなわち５番目の発明でも、ＮＯＸ吸蔵還元触媒がイオウ分により被毒していると判断されると高濃度のＨＣを含む排気および高濃度の酸素を含む排気が形成され、これら排気が同時に始動時触媒に流入するのが阻止されているので高濃度のＨＣおよび高濃度の酸素が始動時触媒において消費されることなくＮＯＸ吸蔵還元触媒に供給され、それによりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒再生される。また、５番目の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が設定温度よりも高くされかつＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチにされるのでＮＯＸ吸蔵還元触媒内のイオウ分がＮＯＸ吸蔵還元触媒から放出され、斯くしてＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒再生される。
【００１２】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、被毒判断手段によりＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒していると判断されたときに該ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が予め定められた設定温度よりも高くなりかつ該ＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチになるようにしている。すなわち６番目の発明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒の温度が設定温度よりも高くされかつＮＯＸ吸蔵還元触媒に流入する排気全体の空燃比がリッチにされるのでＮＯＸ吸蔵還元触媒内のイオウ分がＮＯＸ吸蔵還元触媒から放出され、斯くしてＮＯＸ吸蔵還元触媒が被毒再生される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、機関本体１は例えば４つの気筒＃１，＃２，＃３，＃４を具備する。各気筒はそれぞれ対応する枝管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を介してエアクリーナ５に接続される。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配置される。また、各気筒の燃焼室内には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁７が配置される。各燃料噴射弁７は共通の燃料蓄圧室１８を介して燃料ポンプ１９に接続されており、したがって燃料ポンプ１９から吐出された燃料は燃料蓄圧室１８から各燃料噴射弁７に分配される。このようにすると各気筒の１燃焼サイクルにおいて燃料噴射弁７から複数回燃料噴射を行うことができる。なお、各燃料噴射弁７は電子制御ユニット２０からの出力信号に基づいて制御される。
【００１４】
図１に示す内燃機関において各気筒は１番気筒＃１と４番気筒＃４とからなる第１の気筒群１ａと、２番気筒＃２と３番気筒＃３とからなる第２の気筒群１ｂとに分割されている。第１の気筒群１ａは第１の排気マニホルド８ａを介して第１の始動時触媒９ａを収容したケーシング１０ａに接続され、第２の気筒群１ｂは第２の排気マニホルド８ｂを介して第２の始動時触媒９ｂを収容したケーシング１０ｂに接続される。これらケーシング１０ａ，１０ｂは共通の合流排気管１１を介して排気浄化触媒１２を収容したケーシング１３に接続される。なお、図１の内燃機関の燃焼順序は＃１−＃３−＃４−＃２であり、したがって各気筒群において気筒の排気行程が互いに重なり合わないようになっている。
【００１５】
電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、常時電力が供給されているバックアップＲＡＭ２３ａ、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６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２７が取り付けられ、機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ２８が取り付けられ、合流排気管１１の合流部にはこの合流部を流通する排気の空燃比に応じた出力電圧を発生する空燃比センサ２９が取り付けられる。これら圧力センサ２７、水温センサ２８および空燃比センサ２９の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３０を介して入力ポート２５に入力される。また、入力ポート２５には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３１が接続される。ＣＰＵ２４では圧力センサ２７の出力電圧に基づいて吸入空気量が算出され、クランク角センサ３１の出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路３２を介して各燃料噴射弁７にそれぞれ接続される。
【００１６】
始動時触媒９ａ，９ｂは主として、機関が始動された後排気浄化触媒１２が活性化するまでの間にできるだけ排気、特にＨＣを浄化するためのものである。機関が始動された後始動時触媒９ａ，９ｂが速やかに活性化するためにこれら始動時触媒９ａ，９ｂは機関燃焼室に隣接配置され、かつ熱容量が排気浄化触媒１２よりも小さくされている。図１の内燃機関において始動時触媒９ａ，９ｂは三元触媒から形成される。この三元触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ，イリジウムＩｒ，ロジウムＲｈのような貴金属が担持されている。この三元触媒は流入する排気中のＨＣ，ＣＯを酸化する酸化触媒として機能しうる。
【００１７】
一方、図１の内燃機関において排気浄化触媒１２はＮＯX 吸蔵還元触媒から形成される。このＮＯX 吸蔵還元触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体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のような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ，イリジウムＩｒ，ロジウムＲｈのような貴金属とが担持されている。排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、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空燃比と称すると、このＮＯX 吸蔵還元触媒１２は流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯX を吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯXを放出するＮＯX の吸放出作用を行う。なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合には流入する排気の空燃比は機関本体１から排出される排気の空燃比に一致し、したがってこの場合にはＮＯX 吸蔵還元触媒１２は機関本体１から排出される排気の空燃比がリーンのときにはＮＯX を吸蔵し、機関本体１から排出される排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯX を放出することになる。
【００１８】
上述のＮＯX 吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すればこのＮＯX 吸蔵還元触媒は実際に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図２に示す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、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１９】
すなわち、流入する排気の空燃比がかなりリーンになると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - またはＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ吸蔵材内に吸蔵されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸蔵材内に拡散する。このようにしてＮＯX が吸蔵材内に吸蔵される。
【００２０】
流入する排気中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、吸蔵材のＮＯX 吸蔵能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸蔵材内に吸蔵されて硝酸イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して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、斯くして吸蔵材内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸蔵材から放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出されることになる。流入する排気の空燃比をリッチ側にすると流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気の空燃比をリッチ側にすればＮＯX吸蔵還元触媒からＮＯX が放出されることになる。
【００２１】
一方、このとき流入する排気の空燃比をリッチにするとＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気中に高濃度のＨＣまたはＣＯが含まれることになり、これらＨＣおよびＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 - またはＯ2-と反応して酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸蔵材からＮＯ2 が放出され、このＮＯ2 は図２（Ｂ）に示されるようにＨＣまたはＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在しなくなると吸蔵材から次から次へとＮＯ2 が放出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX が放出されることになる。
【００２２】
このように流入する排気の空燃比がリーンになるとＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１２に吸蔵され、流入する排気の空燃比をリッチにするとＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒１２から短時間のうちに放出される。したがって図１に示す内燃機関では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を通常リーンにし、ＮＯX吸蔵還元触媒１２のＮＯX 吸蔵量が一定量以上になったときにＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯX 吸蔵還元触媒１２からＮＯX を放出させ、この放出されたＮＯX を流入する排気中のＨＣおよびＣＯによって還元するようにしている。
【００２３】
機関駆動力を得るために機関吸気行程から機関排気行程前期までに行われる燃料噴射を主燃料噴射と称すると、この主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比を一時的にリッチにすればＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにすることができる。ところが、機関燃焼行程後期または排気行程に行われる２次的な燃料噴射を副燃料噴射と称すると、副燃料噴射を行うことによっても燃焼室から排出される排気の空燃比をリッチにすることができる。この場合、副燃料噴射による燃料は燃焼室またはＮＯX 吸蔵還元触媒１２上流の排気通路内で完全酸化されることなく部分酸化され、このためＮＯX 吸蔵還元触媒１２においてＮＯX を容易に還元することができる。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２のＮＯX 吸蔵量が一定量以上になったときには全気筒において一定時間だけ副燃料噴射を行うことによりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにし、それによりＮＯX 吸蔵還元触媒１２からＮＯX を放出させると共に還元するようにしている。なお、副燃料噴射による燃料は機関駆動力のためにほとんど寄与しない。
【００２４】
言い換えると、図１の内燃機関では通常、全気筒の１燃焼サイクルにおいて燃料噴射が１回行われる、すなわち主燃料噴射のみが行われる。このとき主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比はリーン例えば約１６．０とされ、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされる。これに対し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２からＮＯX を放出すべきときには全気筒の１燃焼サイクルにおいて燃料噴射が２回行われる、すなわち主燃料噴射および副燃料噴射が行われる。このとき主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比はリーン例えば約１６．０とされ、しかしながら副燃料噴射により燃焼室から排出される排気の空燃比がリッチ例えば約１２．０とされ、それによりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとされる。なお、副燃料噴射は例えば圧縮上死点後９０から１５０クランク角度程度に定めることができる。
【００２５】
ところが流入する排気中にはイオウ分が含まれており、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２にはＮＯX ばかりでなくイオウ分例えばＳＯX も吸蔵される。このＮＯX 吸蔵還元触媒１２へのイオウ分の吸蔵メカニズムはＮＯX の吸蔵メカニズムと同じであると考えられる。
【００２６】
すなわち、ＮＯX の吸蔵メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金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と、前述したように流入する排気の空燃比がリーンのときには酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気中のＳＯX 例えばＳＯ2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - またはＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次いで生成されたＳＯ3 は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ吸蔵材内に吸蔵されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42- の形で吸蔵材内に拡散する。次いでこの硫酸イオンＳＯ42- はバリウムイオンＢａ2+と結合して硫酸塩ＢａＳＯ4 を生成する。
【００２７】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ4 は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ4 は分解されずにそのまま残る。したがって内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4 が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯX 吸蔵還元触媒１２が吸蔵しうるＮＯX 量が低下することになる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒することになる。
【００２８】
ところがＮＯX 吸蔵還元触媒１２内で生成された硫酸塩ＢａＳＯ4 はＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が高いときに流入する排気の空燃比がリッチまたは理論空燃比になると分解して硫酸イオンＳＯ42- がＳＯ3 の形で吸蔵材から放出され、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２が被毒再生される。そこで図１の内燃機関では、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒したか否かを判断し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒したと判断されたときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２を予め定められた設定温度すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を放出させるために必要な温度よりも高くし、かつＮＯX 吸蔵還元触媒１２内に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を放出させるようにしている、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２を被毒再生するようにしている。なお、このとき放出されたＳＯ3 は流入する排気中のＨＣ，ＣＯによってただちにＳＯ2 に還元せしめられる。
【００２９】
ところで、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２においてＨＣやＣＯの酸化反応が生ずるとＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が高くなり、この場合ＮＯX 吸蔵還元触媒１２において酸化される例えばＨＣ量が多くなるほどＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が高くなる。一方、燃焼室から排出される排気の空燃比をリッチにすると高濃度のＨＣを含む排気が形成され、燃焼室から排出される排気の空燃比をリーンにすると高濃度の酸素を含む排気が形成されることになる。したがって、これら排気を同時にＮＯX 吸蔵還元触媒１２に導けば多量のＨＣの酸化反応が生じるのでＮＯX 吸蔵還元触媒１２を非常に高温にすることができ、同時にＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリッチにすることができる。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を放出させるべきときには第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比を一時的にリーンにすると共に第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比を一時的にリッチにし、しかもこのときＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比を一時的にリッチにするようにしている。
【００３０】
この場合、第１の気筒群１ａでは１燃焼サイクルにおいて燃料噴射が１回行われる、すなわち主燃料噴射のみが行われる。このとき主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比はリーン例えば約１６．０とされ、したがって第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比がリーンとされる。これに対し、第２の気筒群１ｂでは１燃焼サイクルにおいて燃料噴射が２回行われる、すなわち主燃料噴射および副燃料噴射が行われる。このとき主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比はリーン例えば約１６．０とされ、しかしながら副燃料噴射により第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比がリッチ例えば約１２．０とされる。この場合、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比は約１４．０とされる。
【００３１】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒しているか否かを直接判断するのは困難である。ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に吸蔵されたイオウ分の量が一定量以上になるとＮＯX 吸蔵還元触媒１２が被毒していると判断することができ、このＮＯX 吸蔵還元触媒１２に吸蔵されたイオウ分の量はＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンのときの積算燃料噴射量ＳＴＡＵに比例する。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンのとき、すなわち通常運転時の積算燃料噴射量ＳＴＡＵを求め、この積算燃料噴射量ＳＴＡＵが予め定められた一定値ＳＴＡＵ１よりも多くなったときにＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒していると判断するようにしている。
【００３２】
ところが、例えば機関アイドリング運転が長時間行われたときのようにＮＯX吸蔵還元触媒１２の温度が低いときにＮＯX 吸蔵還元触媒１２に多量のＨＣを供給してもこの多量のＨＣが十分に酸化されることなくＮＯX 吸蔵還元触媒１２から排出される恐れがある。或いは、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を十分に放出させるために必要な温度、例えば６００℃までＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度を高めるために極めて多量のＨＣまたは時間を必要とする。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒していると判断されたときにＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が予め定められた設定温度、例えば４００から５００℃よりも高いときにイオウ分放出条件が成立したと判断し、イオウ分放出作用を行うようにしている。すなわち、第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比をリーンにすると共に第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比をリッチにし、かつＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比をリッチにするようにしている。なお、各気筒群において各気筒に供給される混合気の空燃比または各気筒から排出される排気の空燃比は同一とされる。
【００３３】
排気通路内に温度センサを配置すればＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が設定温度よりも高いか否かを判断することができるが、機関運転状態に基づいて判断することができる。すなわち、例えば機関負荷が一定時間以上、一定値よりも高いときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が設定温度よりも高いと判断することができる。そこで、図１の内燃機関では機関負荷が一定時間以上、一定値よりも高いときにイオウ分放出条件が成立したと判断するようにしている。
【００３４】
単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１２から放出されるイオウ分の量はＮＯX吸蔵還元触媒１２の温度がある程度高ければ単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入するＨＣ，ＣＯのような還元剤量に比例し、この単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する還元剤量は単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する空燃比がリッチの排気ガス量に比例する。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する空燃比がリッチの排気の積算排気ガス量ＳＥＧを求め、この積算排気ガス量ＳＥＧが予め定められた設定値ＳＥＧ１よりも大きくなるまでイオウ分放出作用を行うようにしている。すなわち、ＳＥＧ＞ＳＥＧ１となったときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２の触媒被毒が再生されたと判断することができる。
【００３５】
ところがイオウ分放出作用が行われているときに例えば機関アイドリング運転が行われてＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度が低下すると上述のイオウ分放出条件が不成立となり、この場合イオウ分放出作用は中断される。このようにイオウ分放出作用が中断されたときには積算排気ガス量ＳＥＧが設定値ＳＥＧ１になるまでイオウ分放出作用が繰り返し行われる。なお、イオウ分放出作用が完了すると積算燃料噴射時間ＳＴＡＵがクリアされる。
【００３６】
このように積算排気ガス量ＳＥＧが設定値ＳＥＧ１になるとイオウ分放出作用が完了され、或いはイオウ分放出作用中にイオウ分放出条件が不成立となるとイオウ分放出作用が中断される。ところが、イオウ分放出作用が完了または中断された後にＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比を直ちにリーンに戻すとこのときのＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度は比較的高いためにＮＯX 吸蔵還元触媒１２の触媒成分、例えば白金Ｐｔがシンタリングを生じ易くなる。一方、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比にすると白金Ｐｔのシンタリングを阻止しつつＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度をシンタリングが生じない温度まで低下させることができる。そこで、図１の内燃機関ではイオウ分放出作用が完了または中断されたときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を一時的に理論空燃比にし、その後ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比をリーンに戻すようにしている。この場合、主燃料噴射により全気筒の燃焼室内に供給される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比とされ、副燃料噴射は行われない。
【００３７】
この場合、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２をシンタリングが生じない温度まで冷却するために必要な時間は直前に行われたイオウ分放出作用時にＮＯX 吸蔵還元触媒１２を流通した空燃比がリッチの排気の排気ガス量に比例し、一方、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２の冷却速度は単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する空燃比が理論空燃比の排気の排気ガス量に比例する。そこで、図１の内燃機関ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する空燃比が理論空燃比の排気の積算排気ガス量ＳＦＢを求め、直前に行われたイオウ分放出作用時にＮＯX 吸蔵還元触媒１２を流通した空燃比がリッチの排気の排気ガス量が大きくなると大きくなる設定値ＳＦＢ１を求め、積算排気ガス量ＳＦＢが設定値ＳＦＢ１よりも大きくなるまでＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比に維持するようにしている。なお、機関運転状態が一定のときにイオウ分放出作用が例えば約２０秒行われたときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が約６０秒だけ理論空燃比に維持される。
【００３８】
次に、図１の内燃機関の燃料噴射時間の算出方法について説明する。
【００３９】
上述したように図１の内燃機関では主燃料噴射と副燃料噴射とが行われうる。主燃料噴射における燃料噴射時間ＴＡＵＭは例えば次式に基づいて算出される。
【００４０】
ＴＡＵＭ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＩ・ＫＭ
ここでＴＰは基本燃料噴射時間を、ＦＡＦはフィードバック補正係数を、ＫＩは増量補正係数を、ＫＭは主空燃比補正係数をそれぞれ示している。
【００４１】
基本燃料噴射時間ＴＰは機関燃焼室内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として図３に示すようなマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００４２】
フィードバック補正係数ＦＡＦは燃焼室内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比に維持するための補正係数である。このフィードバック補正係数ＦＡＦは燃焼室内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比にすべきときに空燃比センサ２９からの出力信号に基づいて定められ、それ以外は１．０に固定される。
【００４３】
増量補正係数ＫＩは始動時増量補正係数、暖気増量補正係数、加速増量補正係数などを一まとめにして表したものであり、補正する必要がない場合にはＫＩ＝１．０とされる。
【００４４】
主空燃比補正係数ＫＭは主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であってＫＭ＝１．０であれば主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比となる。これに対してＫＭ＜１．０になれば主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくなり、すなわちリーンとなり、ＫＭ＞１．０になれば主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、すなわちリッチとなる。
【００４５】
一方、副燃料噴射における燃料噴射時間ＴＡＵＳは例えば次式に基づいて算出される。
【００４６】
ＴＡＵＳ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＩ・ＫＳ
ここでＫＳは副空燃比補正係数を表している。この副空燃比補正係数ＫＳは副燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比を制御することにより燃焼室から排出される排気の空燃比、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を制御するための係数である。すなわち、燃料噴射弁７から燃焼室内に供給される全燃料量は（ＫＭ＋ＫＳ）に比例するので（ＫＭ＋ＫＳ）を排気空燃比補正係数ＫＥと称すると、ＫＥ＝１．０であれば燃焼室から排出される排気の空燃比は理論空燃比となる。これに対してＫＥ＜１．０になれば燃焼室から排出される排気の空燃比は理論空燃比よりも大きくなり、すなわちリーンとなり、ＫＥ＞１．０になれば燃焼室から排出される排気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、すなわちリッチとなる。図１の内燃機関では排気空燃比補正係数ＫＥおよび主空燃比補正係数ＫＭとがまず算出され、これら補正係数の差（ＫＥ−ＫＭ）として副空燃比補正係数ＫＳが算出される。この場合、副空燃比補正係数ＫＳが零となると副燃料噴射が行われない。なお、主空燃比補正係数ＫＭおよび排気空燃比補正係数ＫＥは求めようとする燃料噴射時間が第１の気筒群１ａのためのものであるときにはそれぞれＫＡＭ、ＫＡＥとされ、第２の気筒群１ｂのためのものであるときにはそれぞれＫＢＭ、ＫＢＥとされる。
【００４７】
ところで、上述したように始動時触媒はＮＯX 吸蔵還元触媒１２が活性化するまでの間にできるだけ排気を浄化するためのものであり、したがって始動時触媒を合流排気管１１の合流部内に配置したとしてもこの目的を達成することができる。しかしながら、始動時触媒を合流排気管１１の合流部内に配置した場合に第１の気筒群１ａの排気の空燃比をリーンにし、第２の気筒分１ｂの排気の空燃比をリッチにするとこれら排気中のＨＣおよび酸素が混合されつつ始動時触媒に流入し、この始動時触媒において排気中のＨＣの大部分が酸化されることになる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に到るＨＣ量および酸素量が少なくなり、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度を十分に高めることができない。
【００４８】
これに対して本発明による実施態様では第１の気筒群１ａの排気は第２の気筒群１ｂの排気と混合されることなく始動時触媒９ａを流通し、第２の気筒群１ｂの排気は第１の気筒群１ａの排気と混合されることなく始動時触媒９ｂを流通する。このため、第１の気筒群１ａの排気の空燃比をリーンにし、第２の気筒分１ｂの排気の空燃比をリッチにしたときに始動時触媒９ａにおいて消費される酸素量が低減され、始動時触媒９ｂにおいて消費されるＨＣ量が低減される。したがって、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に多量のＨＣおよび酸素を確実に供給することができ、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度を確実に高めることができる。
【００４９】
図４から図６は予め定められた設定時間ごとに実行される割り込みルーチンを示している。
【００５０】
図４から図６を参照すると、まずステップ４０ではＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比とすべきときにセットされ、それ以外はリセットされるＦＢフラグがセットされているか否かが判別される。このＦＢフラグは通常リセットされているので次いでステップ４１に進み、イオウ分放出作用を行うべきときにセットされ、それ以外はリセットされるイオウ分放出フラグがセットされているか否かが判別される。このイオウ分放出フラグは通常リセットされているので次いでステップ４２に進み、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされているときの積算燃料噴射時間ＳＴＡＵが予め定められた設定時間ＳＴＡＵ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＴＡＵ≦ＳＴＡＵ１のときには次いでステップ４３に進み、ＮＯX 放出作用を行うべきときにセットされ、それ以外はリセットされるＮＯX 放出フラグがセットされているか否かが判別される。このＮＯX 放出フラグは通常リセットされているので次いでステップ４４および４５に進み、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２の吸蔵ＮＯX 量ＳＮが求められる。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比はリーンとされ、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１２ではＮＯX 吸蔵作用が行われる。ＮＯX吸蔵還元触媒１２に単位時間当たり吸蔵されるＮＯX 量はＮＯX 吸蔵還元触媒１２に単位時間当たり流入するＮＯX 量ＦＮにほぼ等しく、この流入ＮＯX 量ＦＮは機関運転状態に依存する。
【００５１】
各曲線が同一流入ＮＯX 量ＦＮを示している図７（Ａ）に示されるように、流入ＮＯX 量ＦＮは機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）が高くなるほど多くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くなる。そこで、図１の内燃機関では流入ＮＯX 量Ｆを機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数として予め実験により求めておき、機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎに基づいて流入ＮＯX 量ＦＮを算出するようにしている。この流入ＮＯX 量ＦＮは図７（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。続くステップ４５では次式に基づいて吸蔵ＮＯX 量Ｓが算出される。
【００５２】
ＳＮ＝ＳＮ＋ＦＮ・ＤＬＴ
ここでＤＬＴは前回のルーチンから今回のルーチンまでの時間であり、電子制御ユニット２０に設けられたタイマにより求められる。したがってＦＮ・ＤＬＴは前回のルーチンから今回のルーチンまでにＮＯX 吸蔵還元触媒１２内に吸蔵されたＮＯX 量を示している。続くステップ４６では吸蔵ＮＯX 量ＳＮが予め定められた設定量ＳＮ１よりも大きいか否かが判別される。この設定量ＳＮ１は例えばＮＯX 吸蔵還元触媒１２が吸蔵しうる最大ＮＯX 量の３０パーセント程度である。ＳＮ≦ＳＮ１であれば処理サイクルを完了し、ＳＮ＞ＳＮ１であればステップ４７に進んでＮＯX 放出フラグがセットされる。
【００５３】
ＮＯX 放出フラグがセットされたときにはステップ４３からステップ４８に進む。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１２内に流入する排気の空燃比はリッチとされ、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１２ではＮＯX 放出作用が行われる。ステップ４８ではＮＯX 放出フラグがセットされてから、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチにされてから一定時間だけ例えば１秒だけ経過したか否かが判別される。一定時間経過していないときには処理サイクルを完了し、一定時間経過したときには次いでステップ４９に進んで吸蔵ＮＯX 量ＳＮがクリアされる（ＳＮ＝０）。続くステップ５０ではＮＯX 放出フラグがリセットされ、処理サイクルを完了する。このとき、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンに戻される。
【００５４】
積算燃料噴射時間ＳＴＡＵが設定時間ＳＴＡＵ１よりも大きくなったときにはステップ４２からステップ５１に進み、イオウ分放出条件が成立したか否かが判別される。図１の内燃機関では上述したように機関負荷Ｑ／Ｎが一定時間以上、一定値よりも高いときにイオウ分放出条件が成立したと判断される。イオウ分放出条件が成立したときには次いでステップ５２に進んでイオウ分放出フラグがセットされる。
【００５５】
イオウ分放出フラグがセットされたときにはステップ４１からステップ５３に進む。このときＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比はリッチとされ、したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１２ではイオウ分放出作用と共にＮＯX 放出作用も行われる。そこで、ステップ５３では吸蔵ＮＯX 量ＳＮをクリアするようにしている（ＳＮ＝０）。続くステップ５４ではイオウ分放出作用が開始されてからイオウ分放出作用が完了するまでの間にＮＯX 吸蔵還元触媒１２内を流通した積算排気ガス量ＳＥＧが次式に基づいて算出される。
【００５６】
ＳＥＧ＝ＳＥＧ＋Ｇａ・ＤＬＴ
ここでＧａは吸入空気質量流量を示しており、したがってＧａ・ＤＬＴは前回のルーチンから今回のルーチンまでにＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入した排気ガス量を示している。続くステップ５５ではイオウ分放出作用が開始または再開されてからイオウ分放出作用が完了または中断されるまでの間にＮＯX 吸蔵還元触媒１２内を流通した排気ガス量ＰＳＥＧが次式に基づいて算出される。
【００５７】
ＰＳＥＧ＝ＰＳＥＧ＋Ｇａ・ＤＬＴ
続くステップ５６では積算排気ガス量ＳＥＧが予め定められた設定値ＳＥＧ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＥＧ≦ＳＥＧ１のとき、すなわちイオウ分放出作用が十分に行われていないときには次いでステップ５７に進み、イオウ分放出条件が成立しているか否かが判別される。イオウ分放出条件が成立しているときには処理サイクルを完了し、したがってイオウ分放出作用が継続される。これに対し、イオウ分放出条件が不成立のときには次いでステップ６０にジャンプする。これに対し、ステップ５６においてＳＥＧ＞ＳＥＧ１のとき、すなわちイオウ分放出作用が十分に行われたときには次いでステップ５８に進み、イオウ分放出作用が完了すべきときにセットされ、それ以外はリセットされる完了フラグがセットされる。続くステップ５９では積算排気ガス量ＳＥＧがクリアされる（ＳＥＧ＝０）。次いでステップ６０に進む。
【００５８】
ステップ６０ではイオウ分放出フラグがリセットされる。イオウ分放出フラグがリセットされると後述するようにイオウ分放出作用が停止され、したがってステップ５９からステップ６０に進んだ場合はイオウ分放出作用が完了せしめられ、ステップ５７からステップ６０に進んだ場合はイオウ分放出作用が中断せしめられる。続くステップ６１ではＦＢフラグがセットされる。ＦＢフラグがセットされるとＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比とされる。続くステップ６２では排気ガス量ＰＳＥＧに一定値ｋを乗算した乗算結果ｋ・ＰＳＥＧが設定値ＳＦＢ１とされる。続くステップ６３では排気ガス量ＰＳＥＧがクリアされ（ＰＳＥＧ＝０）、次いで処理サイクルを完了する。
【００５９】
ＦＢフラグがセットされたときにときにはステップ４０からステップ６４に進み、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比とされているときにＮＯX 吸蔵還元触媒１２内を流通した積算排気ガス量ＳＦＢが次式に基づいて算出される。
【００６０】
ＳＦＢ＝ＳＦＢ＋Ｇａ・ＤＬＴ
続くステップ６５では積算排気ガス量ＳＦＢが設定値ＳＦＢ１よりも大きいか否かが判別される。ＳＦＢ≦ＳＦＢ１のときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２が十分に冷却されていないと判断して処理サイクルを完了し、すなわちＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比を理論空燃比に維持する。これに対し、ＳＦＢ＞ＳＦＢ１のときには次いでステップ６６に進み、ＦＢフラグがリセットされる。したがってＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンに戻される。続くステップ６７では積算排気ガス量ＳＦＢがクリアされる（ＳＦＢ＝０）。続くステップ６８では完了フラグがセットされているか否かが判別される。完了フラグがセットされているとき、すなわちイオウ分放出作用が完了したことによりステップ６８に進んだときには次いでステップ６９に進んで積算燃料噴射時間ＳＴＡＵをクリアし（ＳＴＡＵ＝０）、次いでステップ７０に進んで完了フラグをリセットした後に処理サイクルを完了する。これに対し、完了フラグがセットされていないとき、すなわちイオウ分放出作用が中断されたことによりステップ６８い進んだときには積算燃料噴射時間ＳＴＡＵをクリアすることなく処理サイクルを完了する。したがって、後続の処理サイクルではステップ４２からステップ５１に進むのでイオウ分放出条件が再び成立すればイオウ分放出作用が再開されることになる。
【００６１】
図８から図１０までは燃料噴射時間を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角ごとの割り込みによって実行される。
【００６２】
図８から図１０までを参照すると、まずステップ８０では基本燃料噴射時間ＴＰが図３のマップから算出される。続くステップ８１では増量補正係数ＫＩが算出される。続くステップ８２では機関冷却水温ＴＨＷが設定温度ＴＨＷ１よりも高いか否かが判別される。ＴＨＷ＞ＴＨＷ１のとき、すなわち機関暖気運転が完了しているときには次いでステップ８３に進み、上述したＦＢフラグがセットされているか否かが判別される。ＦＢフラグがリセットされているときには次いでステップ８４に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固定される。続くステップ８５ではイオウ分放出フラグがセットされているか否かが判別される。イオウ分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８６に進み、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されているときには次いでステップ８７に進み、第１の気筒群１ａの排気空燃比補正係数ＫＡＥが０．９とされ、続くステップ８８では第１の気筒群１ａの主空燃比補正係数ＫＡＭが０．９とされ、続くステップ８９では第２の気筒群１ｂの排気空燃比補正係数ＫＢＥが０．９とされ、続くステップ９０では第２の気筒群１ｂの主空燃比補正係数ＫＢＭが０．９とされる。すなわち、第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比がリーンとされ、第１の気筒群１ａにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、副空燃比補正係数ＫＳが零であるので副燃料噴射は行われない。また、第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比もリーンとされ、第２の気筒群１ｂにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比もリーンとされ、副空燃比補正係数ＫＳが零であるので副燃料噴射は行われない。次いでステップ９１に進んで上述の積算燃料噴射時間を算出すべきときにセットされ、それ以外はリセットされる算出フラグをセットした後にステップ１０６に進む。
【００６３】
これに対し、ステップ８６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９２に進み、第１の気筒群１ａの排気空燃比補正係数ＫＡＥが１．２とされ、続くステップ９３では第１の気筒群１ａの主空燃比補正係数ＫＡＭが０．９とされ、続くステップ９４では第２の気筒群１ｂの排気空燃比補正係数ＫＢＥが１．２とされ、続くステップ９５では第２の気筒群１ｂの主空燃比補正係数ＫＢＭが０．９とされる。すなわち、第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比がリッチとされ、第１の気筒群１ａにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、副空燃比補正係数ＫＳが０．３であるので副燃料噴射が行われる。また、第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比もリッチとされ、第２の気筒群１ｂにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比もリッチとされ、副空燃比補正係数ＫＳが０．３であるので副燃料噴射が行われる。次いでステップ１０６に進む。
【００６４】
一方、ステップ８５においてイオウ分フラグがセットされているときには次いでステップ９６に進み、第１の気筒群１ａの排気空燃比補正係数ＫＡＥが０．９とされ、続くステップ９７では第１の気筒群１ａの主空燃比補正係数ＫＡＭが０．９とされ、続くステップ９８では第２の気筒群１ｂの排気空燃比補正係数ＫＢＥが１．２とされ、続くステップ９９では第２の気筒群１ｂの主空燃比補正係数ＫＢＭが０．９とされる。すなわち、第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比がリーンとされ、第１の気筒群１ａにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、副空燃比補正係数ＫＳが零であるので副燃料噴射は行われない。これに対し、第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比はリッチとされ、第２の気筒群１ｂにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比はリッチとされ、副空燃比補正係数ＫＳが０．３であるので副燃料噴射が行われる。次いでステップ１０６に進む。
【００６５】
一方、ステップ８３においてＦＢフラグがセットされているときには次いでステップ１００に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦが算出される。続くステップ１０１では第１の気筒群１ａの排気空燃比補正係数ＫＡＥが１．０とされ、続くステップ１０２では第１の気筒群１ａの主空燃比補正係数ＫＡＭが１．０とされ、続くステップ１０３では第２の気筒群１ｂの排気空燃比補正係数ＫＢＥが１．０とされ、続くステップ１０４では第２の気筒群１ｂの主空燃比補正係数ＫＢＭが１．０とされる。すなわち、第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比が理論空燃比とされ、第１の気筒群１ａにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比とされ、副空燃比補正係数ＫＳが零であるので副燃料噴射は行われない。また、第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比も理論空燃比とされ、第２の気筒群１ｂにおいて主燃料噴射により燃焼室内に供給される混合気の空燃比も理論空燃比とされ、副空燃比補正係数ＫＳが零であるので副燃料噴射は行われない。次いでステップ１０６に進む。
【００６６】
一方、ステップ８２においてＴＨＷ≦ＴＨＷ１のとき、すなわち機関暖気運転時には次いでステップ１０５に進み、フィードバック補正係数ＦＡＦを１．０に固定した後にステップ１０１から１０４に進んだ後にステップ１０６に進む。
【００６７】
ステップ１０６では今回の処理サイクルで求めようとする燃料噴射時間が第１の気筒群１ａのためのものであるか第２の気筒群１ｂのためのものであるかが判別される。今回の処理サイクルで求めようとする燃料噴射時間が第１の気筒群１ａのためのものであるときには次いでステップ１０７に進み、主空燃比補正係数ＫＭがＫＡＭとされる。続くステップ１０８では副空燃比補正係数ＫＳがＫＡＥとＫＡＭとの差（ＫＡＥ−ＫＡＭ）として算出される。次いでステップ１１１に進む。これに対し、今回の処理サイクルで求めようとする燃料噴射時間が第２の気筒群１ｂのためのものであるときには次いでステップ１０９に進み、主空燃比補正係数ＫＭがＫＢＭとされる。続くステップ１１０では副空燃比補正係数ＫＳがＫＢＥとＫＢＭとの差（ＫＢＥ−ＫＢＭ）として算出される。次いでステップ１１１に進む。
【００６８】
ステップ１１１では次式に基づいて主燃料噴射時間ＴＡＵＭが算出される。
【００６９】
ＴＡＵＭ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＩ・ＫＭ
続くステップ１１２では次式に基づいて副燃料噴射時間ＴＡＵＳが算出される。
【００７０】
ＴＡＵＳ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＩ・ＫＳ
主燃料噴射ではＴＡＵＭだけ、副燃料噴射ではＴＡＵＳだけそれぞれ燃料噴射が行われる。続くステップ１１３では算出フラグがセットされているか否かが判別される。算出フラグがリセットされているときには処理サイクルを完了し、これに対し算出フラグがセットされているときには次いでステップ１１４に進み、次式に基づいて積算燃料噴射時間ＳＴＡＵが算出される。
【００７１】
ＳＴＡＵ＝ＳＴＡＵ＋ＴＡＵＭ＋ＴＡＵＳ
次いでステップ１１５に進み、算出フラグをリセットした後に処理サイクルを完了する。
【００７２】
図１１に別の実施態様を示す。
【００７３】
この実施態様でも気筒は第１の気筒群１ａと第２の気筒群１ｂとに分割されている。しかしながら、この実施態様ではこれら気筒群１ａ，１ｂは共通の排気マニホルド８に接続され、この排気マニホルド８は排気管３５を介して始動時触媒例えば三元触媒９を収容したケーシング１０に接続される。すなわち、本実施態様では単一の始動時触媒９が設けられる。ケーシング１０は排気管３６を介して排気浄化触媒例えばＮＯX 吸蔵還元触媒１２を収容したケーシング１３に接続される。さらに、図１１に示されるように排気管３５と排気管３６とを互いに接続するバイパス管３７が設けられ、このバイパス管３７の流入端にはアクチュエータ３８により制御されるバイパス制御弁３９が配置される。バイパス制御弁３９は通常、バイパス管３７を遮断し、したがって機関から排出された排気はすべて始動時触媒９内を流通する。これに対してバイパス制御弁３９がバイパス管３７を開放せしめると排気マニホルド８と始動時触媒９との連通が遮断され、したがって機関から排出された排気はすべて始動時触媒９を迂回してバイパス管３７内を流通し、次いでＮＯX 吸蔵還元触媒１２に到る。なお、アクチュエータ３８は電子制御ユニット２０の駆動回路３２を介して出力ポート２６に接続されており、電子制御ユニット２０からの出力信号に基づいて制御される。
【００７４】
この実施態様でも、上述の実施態様と同様に、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を放出させるべきときには第１の気筒群１ａから排出される排気の空燃比がリーンとされ、第２の気筒群１ｂから排出される排気の空燃比がリッチとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比がリッチとされる。さらに、このときバイパス制御弁３９によりバイパス管３７が開放され、排気マニホルド８と始動時触媒９との連通が遮断される。その結果、第１の気筒群１ａから排出される高濃度の空気を含む排気と、第２の気筒群１ｂから排出される高濃度のＨＣを含む排気とが同時に三元触媒９内を流通するのが阻止される。したがって、始動時触媒９において消費される酸素量およびＨＣ量が低減されるのでＮＯX 吸蔵還元触媒１２に多量のＨＣおよび酸素を確実に供給することができ、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１２の温度を確実に高めることができる。
【００７５】
図１２はバイパス制御弁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ごとの割り込みによって実行される。なお、本実施態様においても図４から図６までを参照して説明した割り込みルーチンが実行され、図８から図１０までを参照して説明した燃料噴射時間の算出ルーチンが実行されている。
【００７６】
図１２を参照すると、まずステップ１２０では図４から図６までに示す割り込みルーチンでセットまたはリセットされるイオウ分放出フラグがセットされているか否かが判別される。イオウ分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１２１に進み、バイパス制御弁３９を制御してバイパス管３７を遮断すると共に排気マニホルド８と始動時触媒９との連通を確保する。これに対し、イオウ分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１２２に進み、バイパス制御弁３９を制御してバイパス管３７を開放せしめると共に排気マニホルド８と始動時触媒９との連通を遮断する。なお、その他の構成および作用は上述の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
これまで述べてきた実施態様では各気筒群は複数の気筒から形成されている。しかしながら各気筒群を単一の気筒から形成してもよい。また、これまで述べてきた実施態様では気筒を一対の気筒群１ａ，１ｂに分割しているが、気筒を３つ以上の気筒群に分割してもよい。例えば図１１に示す実施態様において気筒を３つの気筒群に分割した場合、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分を放出させるべきときに第１の気筒群から排出される排気の空燃比をリーンにし、第２の気筒群から排出される排気の空燃比をリッチにし、第３の気筒群から排出される排気の空燃比を理論空燃比にし、しかもＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気全体の空燃比がリッチとなるようにすることができる。
【００７８】
図１３にさらに別の実施態様を示す。
【００７９】
図１３を参照すると、各気筒は共通の排気マニホルド８を介して始動時触媒例えば三元触媒９を収容したケーシング１０に接続され、ケーシング１０は排気管１３０を介して排気浄化触媒例えばＮＯX 吸蔵還元触媒１２を収容したケーシング１３に接続される。排気管１３０内にはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に２次燃料を供給可能な２次燃料噴射弁１３１が取り付けられる。この２次燃料噴射弁１３１は図示しない追加の燃料ポンプを介して燃料噴射弁７と共通の燃料タンクに接続される。また、２次燃料噴射弁１３１は電子制御ユニット２０の駆動回路３２を介して出力ポート２６に接続されており、電子制御ユニット２０からの出力信号に基づいて制御される。
【００８０】
この実施態様では気筒は気筒群に分割されておらず、各気筒に供給される混合気の空燃比または各気筒から排出される排気の空燃比は同一とされる。また、各気筒において主燃料噴射のみが行われ、副燃料噴射は行われない。
【００８１】
この実施態様でも通常、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２の吸蔵ＮＯX 量が一定量以上になったときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチとされる。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒したと判断されかつイオウ分放出条件が成立したときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２が一時的に加熱されつつＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチとされ、イオウ分放出作用が完了または中断されたときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的に理論空燃比とされる。
【００８２】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリーンにすべきときには各気筒に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、このとき２次燃料噴射弁１３１の２次燃料噴射は停止される。これに対し、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリッチにすべきときには各気筒に供給される混合気の空燃比がリーンにされつつ２次燃料噴射弁１３１の２次燃料噴射が行われる。この場合、機関から排出された空燃比がリーンの排気には比較的多量の酸素が含まれており、したがって２次燃料噴射弁１３１が２次燃料噴射を行えばこのときＮＯX 吸蔵還元触媒１２には多量の酸素およびＨＣが供給されることになる。この多量の酸素およびＨＣは次いでＮＯX 吸蔵還元触媒１２において反応し、斯くしてＮＯX吸蔵還元触媒１２がイオウ分放出作用のために十分な温度まで速やかに加熱せしめられる。また、このときＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとなるように２次燃料噴射量を制御すればＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分が放出される。
【００８３】
図１３からわかるように、始動時触媒９は２次燃料噴射弁１３１の燃料噴口よりも排気上流側に位置しており、したがって始動時触媒９に多量の酸素およびＨＣが同時に流入するのが阻止されている。したがって、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に多量の酸素およびＨＣを供給することができ、斯くしてイオウ分放出作用を十分に行うことが可能となる。
【００８４】
図１４から図１６までは本実施態様における燃料噴射時間算出ルーチンを示している。このルーチンは図８から図１０までに示す燃料噴射時間算出ルーチンにおいてステップ８７から９０までがステップ８７ａおよび８８ａに置き換えられ、ステップ９２から９５までがステップ９２ａおよび９３ａに置き換えられ、ステップ９６から９９までがステップ９６ａおよび９７ａに置き換えられ、ステップ１０１から１０４までがステップ１０１ａおよび１０２ａに置き換えられ、ステップ１０６から１０８までがステップ１０８ａに置き換えられ、ステップ１１２および１１４がステップ１１２ａおよび１１４ａにそれぞれ置き換えられたものである。また、本実施態様においても図４から図６を参照して説明した割り込みルーチンが実行されている。
【００８５】
変更点について説明すると、ステップ８６においてＮＯX フラグがリセットされているときには次いでステップ８７ａに進み、排気空燃比補正係数ＫＥが０．９とされ、続くステップ８８ａでは主空燃比補正係数ＫＭが０．９とされる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされ、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、２次燃料噴射空燃比補正係数ＫＳＳが零であるので２次燃料噴射は行われない。次いでステップ９１に進んで算出フラグをセットした後にステップ１０８ａに進む。これに対し、ステップ８６においてＮＯX フラグがセットされているときには次いでステップ９２ａに進み、排気空燃比補正係数ＫＥが１．２とされ、続くステップ９３ａでは主空燃比補正係数ＫＭが０．９とされる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとされ、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、２次燃料噴射空燃比補正係数ＫＳＳが０．３であるので２次燃料噴射が行われる。次いでステップ１０８ａに進む。
【００８６】
一方、ステップ８５においてイオウ分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９６ａに進み、排気空燃比補正係数ＫＥが１．２とされ、続くステップ９７ａでは主空燃比補正係数ＫＭが０．９とされる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとされ、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、２次燃料噴射空燃比補正係数ＫＳＳが０．３であるので２次燃料噴射が行われる。次いでステップ１０８ａに進む。
【００８７】
一方、ステップ１００においてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出した後、或いはステップ１０５においてフィードバック補正係数ＦＡＦを１．０に固定した後にはステップ１０１ａに進み、排気空燃比補正係数ＫＥが１．０とされ、続くステップ１０２ａでは主空燃比補正係数ＫＭが１．０とされる。すなわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比とされ、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比とされ、２次燃料噴射空燃比補正係数ＫＳＳが零であるので２次燃料噴射は行われない。次いでステップ１０８ａに進む。
【００８８】
ステップ１０８ａでは２次燃料噴射空燃比補正係数ＫＳＳが排気空燃比補正係数ＫＥと主空燃比補正係数ＫＭとの差（ＫＥ−ＫＭ）として算出される。続くステップ１１１では主燃料噴射のための燃料噴射時間ＴＡＵＭが算出され、続くステップ１１２ａでは２次燃料噴射のための燃料噴射時間ＴＡＵＳＳが次式に基づいて算出される。
【００８９】
ＴＡＵＳＳ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＩ・ＫＭ
２次燃料噴射弁１３１からはＴＡＵＳＳだけ２次燃料噴射が行われる。続くステップ１１３において算出フラグがセットされているときには次いでステップ１１４ａに進んで積算燃料噴射時間ＳＴＡＵが次式に基づいて算出される。
【００９０】
ＳＴＡＵ＝ＳＴＡＵ＋ＴＡＵＭ＋ＴＡＵＳＳ
なお、その他の構成および作用は上述の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【００９１】
図１７にさらに別の実施態様を示す。この実施態様は２次燃料噴射弁１３１の代わりに排気管１３０内に２次空気噴射弁１３２が設けられている点で図１３に示す実施態様と構成を異にしている。なお、２次空気噴射弁１３２は電子制御ユニット２０の駆動回路３２を介して出力ポート２６に接続されており、電子制御ユニット２０からの出力信号に基づいて制御される。
【００９２】
この実施態様でも通常、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２の吸蔵ＮＯX 量が一定量以上になったときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチとされる。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分により被毒したと判断されかつイオウ分放出条件が成立したときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２が一時的に加熱されつつＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的にリッチとされ、イオウ分放出作用が完了または中断されたときにはＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が一時的に理論空燃比とされる。
【００９３】
ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリーンにすべきときには各気筒に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、このとき２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射は停止される。これに対し、ＮＯX 放出作用を行うべくＮＯX吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリッチにすべきときには各気筒に供給される混合気の空燃比がリッチにされ、このとき２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射は停止される。また、イオウ分放出作用を行うべくＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比をリッチにすべきときには各気筒に供給される混合気の空燃比がリッチにされ、このとき２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射が行われる。この場合、機関から排出された空燃比がリッチの排気には比較的多量の未燃ＨＣ，ＣＯが含まれており、したがって２次空気噴射弁１３２が２次空気噴射を行えばこのときＮＯX 吸蔵還元触媒１２には多量の酸素およびＨＣ，ＣＯが供給されることになる。この多量の酸素およびＨＣ，ＣＯは次いでＮＯX 吸蔵還元触媒１２において反応し、斯くしてＮＯX 吸蔵還元触媒１２がイオウ分放出作用のために十分な温度まで速やかに加熱せしめられる。また、このときＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとなるように２次空気噴射量を制御すればＮＯX 吸蔵還元触媒１２からイオウ分が放出される。例えば、各気筒に供給される混合気の空燃比は例えば約１１．０とされ、２次空気によりＮＯX吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が約１４．０とされる。
【００９４】
図１７からわかるように、始動時触媒９は２次空気噴射弁１３２の空気噴口よりも排気上流側に位置しており、したがって始動時触媒９に多量の酸素およびＨＣ，ＣＯが同時に流入するのが阻止されている。したがって、この実施態様においてもＮＯX 吸蔵還元触媒１２に多量の酸素およびＨＣ，ＣＯを供給することができ、斯くしてイオウ分放出作用を十分に行うことが可能となる。
【００９５】
図１８から図２０までは本実施態様における燃料噴射時間算出ルーチンを示している。このルーチンは図８から図１０までに示す燃料噴射時間算出ルーチンにおいてステップ８７から９０までがステップ８７ｂおよび８８ｂに置き換えられ、ステップ９２から９５までがステップ９２ｂおよび９３ｂに置き換えられ、ステップ９６から９９までがステップ９６ｂおよび９７ｂに置き換えられ、ステップ１０１から１０４までがステップ１０１ｂおよび１０２ｂに置き換えられ、ステップ１０６から１１１までおよびステップ１１２が削除され、ステップ１１４がステップ１１４ｂに置き換えられたものである。また、本実施態様においても図４から図６を参照して説明した割り込みルーチンが実行されている。
【００９６】
変更点について説明すると、ステップ８６においてＮＯX フラグがリセットされているときには次いでステップ８７ｂに進み、主空燃比補正係数ＫＭが０．９とされ、続くステップ８８ｂでは２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射が停止される（ＯＦＦ）。すなわち、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリーンとされる。次いでステップ９１に進んで算出フラグをセットした後にステップ１１１に進む。これに対し、ステップ８６においてＮＯX フラグがセットされているときには次いでステップ９２ｂに進み、主空燃比補正係数ＫＭが１．２とされ、続くステップ８８ｂでは２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射が停止される（ＯＦＦ）。すなわち、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリッチとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比がリッチとされる。次いでステップ１１１に進む。
【００９７】
一方、ステップ８５においてイオウ分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９６ｂに進み、主空燃比補正係数ＫＭが１．３とされ、続くステップ８８ｂでは２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射が行われる（ＯＮ）。すなわち、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリッチとされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比もリッチとされる。次いでステップ１１１に進む。
【００９８】
一方、ステップ１００においてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出した後、或いはステップ１０５においてフィードバック補正係数ＦＡＦを１．０に固定した後にはステップ１０１ｂに進み、主空燃比補正係数ＫＭが１．０とされ、続くステップ８８ｂでは２次空気噴射弁１３２の２次空気噴射が停止される（ＯＦＦ）。すなわち、主燃料噴射により各燃焼室内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比とされ、ＮＯX 吸蔵還元触媒１２に流入する排気の空燃比が理論空燃比とされる。次いでステップ１１１に進む。
【００９９】
ステップ１１１では主燃料噴射のための燃料噴射時間ＴＡＵＭが算出される。続くステップ１１３において算出フラグがセットされているときには次いでステップ１１４ｂに進んで積算燃料噴射時間ＳＴＡＵが次式に基づいて算出される。
【０１００】
ＳＴＡＵ＝ＳＴＡＵ＋ＴＡＵＭ
なお、その他の構成および作用は上述の実施態様と同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
これまで述べてきた実施態様では排気浄化触媒１２をＮＯX 吸蔵還元触媒から形成している。しかしながら、排気浄化触媒１２を三元触媒から形成してもよい。また、これまで述べてきた実施態様では排気浄化触媒１２がイオウ分により被毒したか否かを判別し、排気浄化触媒１２がイオウ分により被毒したと判別されたときに排気浄化触媒１２のイオウ分による触媒被毒を再生するようにしている。しかしながら、排気浄化触媒１２が例えば可溶有機成分（ＳＯＦ）や鉛のような排気浄化性能低下物質により被毒したか否かを判別し、排気浄化触媒１２がこの排気浄化性能低下物質により被毒したと判別されたときに排気浄化触媒１２の排気浄化性能低下物質による触媒被毒を再生するようにすることもできる。
【０１０２】
【発明の効果】
高濃度のＨＣおよび高濃度の酸素が同時に始動時触媒に流入するのが阻止され、したがって機関始動時の良好な排気浄化作用を確保しつつ高濃度のＨＣおよび酸素を始動時触媒で消費されることなくＮＯX 吸蔵還元触媒に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸放出作用を説明するための図である。
【図３】基本燃料噴射時間を示す線図である。
【図４】割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図５】割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図６】割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図７】単位時間当たりＮＯX 吸蔵還元触媒に流入するＮＯX 量を示す線図である。
【図８】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９】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１０】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１１】別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図１２】バイパス制御弁を制御するためのフローチャートである。
【図１３】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図１４】図１３に示す実施態様において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１５】図１３に示す実施態様において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１６】図１３に示す実施態様において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】さらに別の実施態様を示す内燃機関の全体図である。
【図１８】図１７に示す実施態様において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１９】図１７に示す実施態様において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２０】図１７に示す実施態様において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】
１ａ…第１の気筒群
１ｂ…第２の気筒群
７…燃料噴射弁
８，８ａ，８ｂ…排気マニホルド
９，９ａ，９ｂ…始動時触媒
１２…排気浄化触媒
３７…バイパス管
３９…バイパス制御弁
１３１…２次燃料噴射弁
１３２…２次空気噴射弁
【図１】
0003700053.tif 000002
【図２】
0003700053.tif 000003
【図３】
0003700053.tif 000004
【図４】
0003700053.tif 000005
【図５】
0003700053.tif 000006
【図６】
0003700053.tif 000007
【図７】
0003700053.tif 000008
【図８】
0003700053.tif 000009
【図９】
0003700053.tif 000010
【図１０】
0003700053.tif 000011
【図１１】
0003700053.tif 000012
【図１２】
0003700053.tif 000013
【図１３】
0003700053.tif 000014
【図１４】
0003700053.tif 000015
【図１５】
0003700053.tif 000016
【図１６】
0003700053.tif 000017
【図１７】
0003700053.tif 000018
【図１８】
0003700053.tif 000019
【図１９】
0003700053.tif 000020
【図２０】
0003700053.tif 000021