(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯｘ吸収材よりも上流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはＳＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときは吸収していたＳＯxを放出するＳＯx吸収材と、（ハ）前記ＮＯx吸収材よりも上流且つ前記ＳＯｘ吸収材より下流の前記排気通路から分岐し前記ＮＯx吸収材を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）排気ガスを前記ＮＯx吸収材と前記バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える手段であって前記ＳＯｘ吸収材からＳＯｘが放出される時は排気ガスを前記バイパス通路へ流す排気流れ切替手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路には、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを浄化可能なＮＯx触媒が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素が存在するときにＮＯxを還元または分解する選択還元型ＮＯx触媒であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときは排気ガス中のＮＯxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸収していたＮＯxを放出して還元または分解する吸蔵還元型ＮＯx触媒であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気流れ切替手段は、排気ガスの空燃比がリーン制御されているときには排気ガスを前記ＮＯx吸収材に導くとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止し、排気ガスの空燃比がストイキ制御またはリッチ制御されているときには排気ガスを前記バイパス通路に導くとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材に流入するのを阻止すべく制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒は、三元活性と低温におけるＨＣ吸着能を有し、前記排気流れ切替手段は、排気ガスの温度が所定温度未満のときには排気ガスを前記バイパス通路に導くとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材に流入するのを阻止すべく
制御され、排気ガスの温度が前記所定温度以上のときには排気ガスを前記ＮＯx吸収材に導くとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止すべく制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記内燃機関が該内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射型内燃機関であって、前記ＳＯx吸収材が三元活性を具備しており、前記内燃機関の始動時には、前記排気流れ切替手段が前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒を流通する排気ガス流量を絞るよう制御されるとともに、前記燃料噴射弁が燃焼に供される燃料の噴射に加え各気筒の膨張行程において副次的に燃料を噴射するよう制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく前記排気流れ切替手段が制御されているときに前記ＮＯx吸収材の温度が所定温度以上になると、排気ガスが前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記昇温抑制手段は、排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく前記排気流れ切替手段が制御されているときに前記ＮＯx吸収材の温度が所定温度以上になると、前記ＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処理を実行した上で、排気ガスが前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記排気流れ切替手段は、前記内燃機関が暖機運転されているときには、排気ガスが前記ＮＯx触媒へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、前記内燃機関の暖機完了後には、前記内燃機関からのＮＯx排出量が所定量未満となった時点で、排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx触媒へ流入するのを阻止するように切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記内燃機関からのＮＯx排出量が所定量未満となるときは、前記内燃機関を搭載した車両の減速走行時であることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記内燃機関からのＮＯx排出量が所定量未満となるときは、前記内燃機関の負荷が所定値未満となるときであることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒との少なくとも一方のＳＯx被毒が検出された場合に、排気ガスが前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒との双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御するとともに、前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのＳＯx被毒再生処理を同時に実行するＳＯx被毒再生手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのＳＯx被毒の再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備え、前記ＳＯx被毒再生手段は、前記再生完了判定手段によって前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒の再生が完了したと判定されたときには、ＳＯx被毒の再生が完了した側への排気ガスの流入を阻止すべく前記排気流れ切替手段を制御することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのＳＯx被毒の再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備え、前記ＳＯx被毒再生手段は、前記再生完了判定手段によって前記ＮＯx吸収
材と前記ＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒の再生が完了したと判定されたときには、ＳＯx被毒再生処理を中断して、ＳＯx被毒の再生が完了した側を冷却し、ＳＯx被毒の再生が完了した側の冷却が終了した後は、ＳＯx被毒の再生が未完了の側に対してのみＳＯx被毒再生処理を再開することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
前記ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯx量と前記ＮＯx触媒に吸収されたＮＯx量とを検出するＮＯx吸収量検出手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
前記ＮＯx吸収量検出手段は、前記排気流れ切替手段から漏れる排気ガス量に基づいて、前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒のＮＯx吸収量を推定することを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
排気ガスが前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する必要が生じたときには、前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒に吸収されている全てのＮＯxを放出及び浄化した後に、排気ガスが前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段を制御するＮＯx浄化手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１８】
前記ＮＯx浄化手段は、排気ガスが前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段が制御されるときには、前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのうちＮＯx吸収能力が低い方を基準にして、前記ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯxと前記ＮＯx触媒に吸収されたＮＯxとを同時に放出及び浄化することを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１９】
前記排気流れ切替手段は、前記内燃機関の暖機運転時において前記内燃機関から排出されるＮＯx量が所定量未満である間に限り、排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく制御されることを特徴とする請求項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、希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物（ＮＯx）を浄化することができる排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガスからＮＯxを浄化する排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯx触媒に代表されるＮＯx吸収材がある。ＮＯx吸収材は、流入排気ガスの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出するものであり、このＮＯx吸収材の一種である吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出しＮ2に還元する触媒である。
【０００３】
この吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に触媒あるいはＮＯx触媒ということもある）を希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の排気ガスが流れたときには排気ガス中のＮＯxが触媒に吸収され、ストイキ（理論空燃比）あるいはリッチ空燃比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたＮＯxがＮＯ2として放出され、さらに排気ガス中のＨＣやＣＯなどの還元成分によってＮ2に還元され、即ちＮＯxが浄化される。
【０００４】
一方、内燃機関の燃料には硫黄分が含まれている場合があり、そのような燃料が内燃機関で燃焼されると、燃料中の硫黄分が酸化してＳＯ2やＳＯ3などの硫黄酸化物（ＳＯx）が発生する。前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は、ＮＯxの吸収作用と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒を配置すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒にはＮＯxのみならずＳＯxも吸収されることになる。
【０００５】
ところが、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されたＳＯxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxの放出・還元を行うのと同じ条件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い傾向にある。吸蔵還元型ＮＯx触媒内のＳＯx蓄積量が増大すると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収容量が減少して排気ガス中のＮＯxの除去を十分に行うことができなくなりＮＯx浄化効率が低下する、所謂ＳＯx被毒が発生する。
【０００６】
そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx浄化能を長期に亘って高く維持するために、ＮＯx触媒よりも上流に、排気ガス中のＳＯxを主に吸収するＳＯx吸収材を配置し、ＮＯx触媒にＳＯxが流れ込まないようにしてＳＯx被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されている。
【０００７】
前記ＳＯx吸収材は、流入ガスの空燃比がリーンのときにＳＯxを吸収し、流入ガスの空燃比がストイキまたはリッチのときに吸収したＳＯxをＳＯ2として放出するものであるが、このＳＯx吸収材のＳＯx吸収容量にも限りがあるため、ＳＯx吸収材がＳＯxで飽和する前にＳＯx吸収材からＳＯxを放出させる処理、即ち再生処理を実行する必要がある。
【０００８】
ＳＯx吸収材の再生処理技術については、例えば特許番号第２６０５５８０号の特許公報に開示されている。この公報によれば、ＳＯx吸収材に吸収されたＳＯxを放出させるには、流入排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチにする必要があり、また、ＳＯx吸収材の温度が高い方がＳＯxが放出され易いとされている。
【０００９】
さらに、この公報に開示された再生処理技術では、ＳＯx吸収材からＳＯxを放出させたときに、放出されたＳＯxが下流に配置されているＮＯx触媒に吸収されるのを防止するために、ＳＯx吸収材とＮＯx触媒とを接続する排気管から分岐してＮＯx触媒を迂回するバイパス通路を設けるとともに、排気ガスをＮＯx触媒とバイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気切替弁を設け、ＳＯx吸収材からＳＯxを放出させる再生処理実行中は排気切替弁により排気ガスをバイパス通路に流れるようにしてＮＯx触媒には流れないようにし、再生処理を実行していない時には排気切替弁により排気ガスをＮＯx触媒に流れるようにしてバイパス通路には流れないようにしている。このようにすると、再生処理実行中においては、ＳＯx吸収材から放出されたＳＯxがＮＯx触媒に流れ込まなくなるので、ＮＯx触媒がＳＯx被毒するのを阻止することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に開示された再生処理技術によれば、前述したように、ＳＯx吸収材を再生処理していない時、即ち、ＮＯx触媒によってＮＯxの吸・放出還元処理を行う時には、排気ガスがＮＯx触媒には流れるが、バイパス通路には流れないように、排気切替弁を切り替えている。
【００１１】
しかしながら、ここで使用されている排気切替弁のシール性は不完全であり、バイパス通路側を閉鎖するように弁体が位置しても排気ガスがバイパス通路に若干漏れることがあった。ちなみに、現在使用されている排気切替弁の漏れの程度は１〜１０％程度である。
【００１２】
近年の触媒技術の発達により、ＮＯx触媒によるＮＯx浄化率は９０％を越える状況にあり、前記排気切替弁の漏れによる排気エミッション低下は無視できないものとなっている。
【００１３】
また、前述した従来の内燃機関の排気浄化装置は、外気が低温で内燃機関を始動させた時（即ち、低温始動時）に、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を低減する手段を備えていないため、この低温始動時にＨＣを大気に放出する虞れがあり、改善の余地があった。
【００１４】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、排気流れ切替手段によるバイパス通路閉鎖時に排気ガスがバイパス通路に漏れても、その漏れに起因して排気エミッションが低下しないようにすることにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする別の課題は、内燃機関の低温始動時に排気ガス中の炭化水素濃度を低減することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも上流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはＳＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときは吸収していたＳＯxを放出するＳＯx吸収材と、（ハ）前記ＮＯx吸収材よりも上流且つ前記ＳＯｘ吸収材より下流の前記排気通路から分岐して前記ＮＯx吸収材を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）排気ガスを前記ＮＯx吸収材と前記バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える手段であって、前記ＳＯｘ吸収材からＳＯｘが放出される時は排気ガスを前記バイパス通路へ流す排気流れ切替手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路には、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを浄化可能なＮＯx触媒が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
通常、エンジンから排出された排気ガスを浄化する場合、例えば排気ガス中のＮＯxを浄化する場合には、排気流れ切替手段は、エンジンから排出された排気ガスがＮＯx吸収材を流通するよう制御される。この場合、本来なら排気ガスはバイパス通路に流れないはずであるが、排気流れ切替手段のシール性が完全ではない場合には、微量の排気ガスが排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩することが考えられる。
【００１８】
これに対し、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、バイパス通路に漏洩した微量の排気ガスは、バイパス通路に設けられたＮＯx触媒を極めて遅い空間速度（以下、空間速度をＳＶと略す）で流れることとなるので、バイパス通路に漏洩した排気ガスがＮＯx触媒によって浄化される。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内噴射型のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。リーンバーンガソリンエンジンの場合には、排気ガスの空燃比は、燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することによって制御することが可能である。ディーゼルエンジンの場合には、排気ガスの空燃比は、吸気行程または膨張行程または排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を行うか、あるいは、ＮＯx吸収材よりも上流の排気通路内に還元剤を供給することにより制御することが可能である。ここで、排気ガスの空燃比とは、機関吸気通路及びＮＯx吸収材よりも上流での排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比をいう。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示することができる。吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、Ｎ2に還元する触媒である。
【００２１】
このような吸蔵還元型ＮＯx触媒としては、アルミナを担体とし、この担体上にカリウム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のような貴金属とが担持されて構成される触媒を例示することができる。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記排気流れ切替手段は、バイパス通路の分岐部に設けた単一の切替弁で構成することもできるし、あるいは、分岐部よりもＮＯx吸収材に近い位置にある排気通路に第１の開閉弁を設けバイパス通路に第２の開閉弁を設けて構成することもできる。
【００２３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯx吸収材としては、アルミナからなる担体上に銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケルＮｉのような遷移金属、ナトリウムＮａ、チタンＴｉおよびリチウムＬｉから選ばれた少なくとも一つを坦持したものを例示することができる。その際、ＳＯxを硫酸イオンＳＯ42-の形でＳＯx吸収材内に吸収され易くするために、ＳＯx吸収材の担体上に、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈのいずれかを坦持させるのが好ましい。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、バイパス通路に設けられているＮＯx触媒としては、酸素過剰の雰囲気で炭化水素が存在するときにＮＯxを還元または分解する選択還元型ＮＯx触媒を例示することができる。選択還元型ＮＯx触媒は、一般に、排気ガスが低ＳＶで流れたときには少ないＨＣによって高いＮＯx浄化率を発揮するという特性を有しており、ＨＣやＮＯxを７０〜８０％の浄化率で浄化することが可能である。
【００２５】
従って、エンジンから排出された排気ガスがＮＯx吸収材を流通するように排気流れ切替手段が制御されている場合に、微量の排気ガスが排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩すると、そのような微量の排気ガスはＮＯx触媒を低ＳＶで流れることになり、排気ガス中のＮＯxやＨＣ等が効率的に浄化される。尚、上記したような選択還元型ＮＯx触媒としては、ゼオライトに白金（Ｐｔ）を坦持させて構成された触媒を例示することができる。
【００２６】
前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、流入する排気ガスの酸素濃度が低下し且つ炭化水素（ＨＣ）などの還元剤が存在するときには吸収していたＮＯxを放出するとともに放出されたＮＯxを還元剤によって還元及び浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒であってもよい。
【００２７】
このような吸蔵還元型ＮＯx触媒としては、例えば、アルミナを担体とし、その担体上にカリウム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のような貴金属とが担持されてなる触媒を例示することができる。
【００２８】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯｘ吸収材からＳＯｘが放出される場合としては、排気ガスの空燃比がストイキ制御もしくはリッチ制御されている場合を例示することができる。このため、排気流れ切替手段は、排気ガスの空燃比がリーン制御されているときには排気ガスが前記ＮＯx吸収材を流通するとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止し、排気ガスの空燃比がストイキ制御もしくはリッチ制御されているときには排気ガスが前記バイパス通路を流通するとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材を流通するのを阻止すべく制御されることが好ましい。
【００２９】
これは、排気ガスの空燃比がリーン制御されている場合には、排気ガス中に含まれるＳＯxがＳＯx吸収材に吸収され、ＳＯxを除去された後の排気ガスがＮＯx吸収材を流れることになるので、ＮＯx吸収材には排気ガス中のＮＯxだけが吸収され、ＮＯx吸収材にＳＯxが吸収される、いわゆるＳＯx被毒の発生を防止することが可能となるからである。
【００３０】
一方、排気ガスの空燃比がストイキ制御またはリッチ制御されているときには、ＳＯx吸収材を通過した排気ガスはバイパス通路を通って排出され、ＮＯx吸収材に排気ガスが流入することがないので、このときにＳＯx吸収材からＳＯxが放出されてもそのＳＯxがＮＯx吸収材に吸収されることがなく、ＮＯx吸収材がＳＯx被毒することはない。また、ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがバイパス通路のＮＯx触媒を流通するので、ＮＯx触媒に吸着されていたＳＯxが放出されＳＯ2となる。
【００３１】
ここで、「排気ガスの空燃比がストイキ制御またはリッチ制御されているとき」とは、ＳＯx吸収材に対して再生処理を行うために排気ガスの空燃比がストイキ又はリッチとなるよう制御されているときは勿論であるが、内燃機関の運転状態からの要求により気筒内での燃焼のために燃焼用ガスの空燃比がストイキまたはリッチに制御された結果、排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになる場合も含む概念である。「内燃機関の運転状態からの要求」とは、例えば、内燃機関の高負荷運転時、全負荷運転時、始動時の暖機運転時、さらに車両駆動用の内燃機関の場合の加速時、高速の定速運転時などが考えられる。
【００３２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒は三元活性と低温におけるＨＣ吸着能を有し、前記排気流れ切替手段は、排気ガスの温度が所定温度に満たないときには排気ガスが前記バイパス通路へ導かれるとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材に流入するのを阻止するよう制御され、排気ガスの温度が前記所定温度以上のときには排気ガスが前記ＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止すべく制御されるようにすることができる。
【００３３】
排気ガスの温度が所定温度に満たないときには、ＮＯx吸収材が活性していないので、この温度条件の排気ガスをＮＯx吸収材に流通させても排気ガスを浄化することはできない。そこで、本発明の排気浄化装置では、このような場合に排気ガスをバイパス通路に流すことにより、バイパス通路に設けられたＮＯx触媒が、そのＨＣ吸着能によって排気ガス中のＨＣを吸着する。その際、ＮＯx触媒に吸着されたＨＣはＮＯxとの反応性が高いＨＣに改質される。
【００３４】
そして、排気ガスの温度が所定温度以上のときには、ＮＯx吸収材が活性して浄化能を発揮し得るので、排気ガスがＮＯx吸収材に導かれるとともに排気ガスがバイパス通路を流通するのを阻止するよう排気流れ切替手段が制御される。その際、排気流れ切替手段のシール性が完全でないと、微量の排気ガスが排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩するが、漏洩した排気ガスはバイパス通路に設けられたＮＯx触媒を低ＳＶで流れることになり、しかもＮＯx触媒にはＮＯxとの反応性が高いＨＣが多量に吸着されているので、この吸着されているＨＣは排気ガス中のＮＯxと反応してＮＯxを浄化するとともに、排気ガス中の酸素と反応してＨＣ自身が浄化される。
【００３５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関が該内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射型内燃機関であって、ＳＯx吸収材が三元活性を具備している場合には、前記内燃機関の始動時に、排気流れ切替手段がＮＯx吸収材及びＮＯx触媒を流通する排気ガス流量を絞るよう制御されるとともに、燃料噴射弁が燃焼に供される燃料の噴射に加え各気筒の膨張行程において副次的に燃料を噴射するよう制御されるようにしてもよい。
【００３６】
内燃機関の始動時に排気流れ切替手段によってＮＯx吸収材及びＮＯx触媒を流通する排気ガス流量が絞られるとエンジンに作用する背圧が上昇して排気ガスの温度が上昇するため、そのような状況下で各気筒の膨張行程時に燃料噴射弁から副次的に燃料が噴射されると、噴射された燃料が燃焼し、排気ガス温度が更に上昇する。このようにして高温となった排気ガスがＳＯx吸収材に流入すると、排気ガスの熱がＳＯx吸収材に伝達され、ＳＯx吸収材の温度が急激に上昇し、ＳＯx吸収材の三元活性能力が早期に活性することになる。
【００３７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく排気流れ切替手段が制御されているときにＮＯx吸収材の温度が所定温度以上になると、排気ガスが前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を更に備えるようにしてもよい。
【００３８】
ＮＯx吸収材は、所定の活性温度範囲内にあるときに効率的にＮＯxを吸収するという特性を有しているため、排気ガスの全量がＮＯx吸収材を流通しているときに排気ガス温度が所定温度以上になると、ＮＯx吸収材の温度が活性温度範囲を越えてしまい、ＮＯx吸収材が排気ガス中のＮＯxを吸収することが困難になる。そこで、昇温抑制手段は、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御する。
【００３９】
この場合、ＮＯx吸収材を流通する排気ガス流量は、排気ガスの全量がＮＯx吸収材を流通する場合に比して半減するため、ＮＯx吸収材が排気ガスから受ける熱量も半減し、ＮＯx吸収材が過剰に昇温することがなく、活性温度範囲内に収まるようになる。
【００４０】
尚、排気ガスの全量がＮＯx吸収材を流通しているときは、排気ガスの空燃比がリーン制御されているため、ＮＯx触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯxを除去する機能を有した触媒が好ましい。このようなＮＯx触媒としては吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示することができる。
【００４１】
上記した昇温抑制手段は、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するように排気流れ切替手段を制御する直前に、前記ＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処理を実行するようにしてもよい。
【００４２】
これは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、排気ガスの空燃比がストイキ制御又はリッチ制御されているときには排気ガスの全量がＮＯx触媒を流通するよう排気流れ切替手段が制御されるため、その際にＳＯx吸収材から放出されたＳＯxがＮＯx触媒に吸着してＳＯx被毒を誘発することが想定されるとともに、ＮＯx触媒がＳＯx被毒した状態のときに排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するようになると、ＮＯx触媒におけるＮＯx浄化率が低下することが想定されるからである。
【００４３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ切替手段は、内燃機関が暖機運転されているときには排気ガスがＮＯx触媒へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、内燃機関の暖機完了後には内燃機関からのＮＯx排出量が所定量未満となった時点で、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止するように切り替えられるようにしてもよい。
【００４４】
内燃機関の暖機運転時は、排気ガスの空燃比がストイキ制御又はリッチ制御されるため、排気流れ切替手段は、ＳＯx吸収材から放出されたＳＯxがＮＯx吸収材に流入するのを阻止すべく、排気ガスの全量をＮＯx触媒に流通させるよう制御される。このため、ＮＯx吸収材には、内燃機関の暖機が完了して内燃機関の運転状態がリーン運転に切り替えられるまで排気ガスが流通しないことになり、内燃機関の暖機が完了してもＮＯx吸収材が未活性状態にあることが考えられる。そのような場合に排気ガスの全量がＮＯx吸収材を流れるように排気流れ切替手段が制御されると、排気ガス中のＮＯxがＮＯx吸収材で浄化されないこととなり、排気エミッションが悪化する虞がある。
【００４５】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の暖機が完了した後であって、内燃機関から排出されるＮＯx量が所定量未満となるときに、排気ガスの全量がＮＯx触媒を流通する状態から排気ガスの全量がＮＯx吸収材を流通する状態へ排気流れ切替手段が切り替えられるようにし、排気エミッションの悪化を抑制するようにした。
【００４６】
また、排気流れ切替手段は、内燃機関の暖機運転時において内燃機関から排出されるＮＯx量が所定量未満となる間に限り、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく制御されるようにして、内燃機関の暖機運転時にＮＯx吸収材の活性化を図るようにしてもよい。
【００４７】
尚、内燃機関から排出されるＮＯx量が所定量未満となる場合としては、内燃機関を搭載した車両の減速走行時や、内燃機関の負荷が所定値未満となる時等を例示することができるが、好ましくは、内燃機関において燃料噴射が停止される、いわゆるフューエルカット時がよい。
【００４８】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材とＮＯx触媒との少なくとも一方のＳＯx被毒が検出された場合に、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御するとともに、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処理を同時に実行するＳＯx被毒再生手段を更に備えるようにしてもよい。
【００４９】
ＮＯx吸収材とＮＯx触媒のＳＯx被毒を同時に再生する場合は、ＮＯx吸収材とＮＯx触媒のＳＯx被毒の再生を個別に行う場合に比して、ＳＯx被毒再生処理の実行頻度が低下する。ＳＯx被毒の再生処理では、ＮＯx吸収材やＮＯx触媒の温度を比較的高い温度域まで昇温させる必要があり、そのためにＮＯx吸収材やＮＯx触媒において燃料を燃焼させることになるので、ＳＯx被毒再生処理の実行頻度が低下すると、ＳＯx被毒再生処理に係る燃料消費量が低減される。
【００５０】
更に、ＳＯx被毒再生処理において排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方を流通すると、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒における排気ガスのＳＶが低下し、ＳＯx浄化率が向上する。
【００５１】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、上記したようなＳＯx被毒再生処理手段に加え、ＮＯx吸収材とＮＯx触媒とのＳＯx被毒再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、ＳＯx被毒再生手段は、再生完了判定手段によってＮＯx吸収材とＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒の再生が完了したと判定されると、ＳＯx被毒の再生が完了した側への排気ガスの流入を阻止すべく排気流れ切替手段を制御するようにしてもよい。
【００５２】
これは、ＳＯx被毒の再生処理が完了したＮＯx吸収材又はＮＯx触媒へ排気ガスを供給し続けると、その排気ガス中に含まれる燃料成分がＮＯx吸収材又はＮＯx触媒で燃焼してＮＯx吸収材又はＮＯx触媒が不要に昇温し、ＮＯx吸収材又はＮＯx触媒の熱劣化を招くからである。
【００５３】
また、ＳＯx被毒再生手段は、再生完了判定手段によってＮＯx吸収材とＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒再生完了が判定されたときには、ＳＯx被毒再生処理を中断して、ＳＯx被毒の再生が完了した側を冷却し、ＳＯx被毒の再生が完了した側の冷却が終了した後は、ＳＯx被毒の再生が未完了の側に対してのみＳＯx被毒再生処理を再開するようにしてもよい。
【００５４】
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx触媒が吸蔵還元型ＮＯx触媒で構成される場合は、ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯx量とＮＯx触媒に吸収されたＮＯx量とを検出するＮＯx吸収量検出手段を更に備えるようにしてもよい。
【００５５】
ＮＯx触媒が吸蔵還元型ＮＯx触媒で構成される場合は、ＮＯx触媒には、ＮＯx吸収材と同様のメカニズムでＮＯxが吸収されることになるので、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和する前にＮＯx触媒に吸収されたＮＯxを放出及び浄化する必要がある。そこで、本発明に係る排気浄化装置では、ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯx量に加え、ＮＯx触媒に吸収されたＮＯx量をも検出することができるＮＯx吸収量検出手段を備えるようにした。
【００５６】
その際、ＮＯx吸収量検出手段は、排気流れ切替手段から漏れる排気ガス量に基づいて、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の各々に吸収されたＮＯx量を推定するようにすることが好ましい。この場合、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の各々のＮＯx吸収量を精度良く推定することが可能となり、以てＮＯxの放出及び浄化処理を正確に行うことが可能となる。
【００５７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御する必要が生じたときには、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒に吸収されている全てのＮＯxを放出及び浄化した後に、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御するＮＯx浄化手段を更に備えるようにしてもよい。
【００５８】
これは、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収能力とＮＯx触媒のＮＯx吸収能力とが同一である場合を想定したものであり、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収量とＮＯx触媒のＮＯx吸収量とを“０”にした上で、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するようにした場合は、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収能力が飽和する時期とＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和する時期とが同時期となり、その結果、ＮＯx吸収材に対するＮＯx放出・浄化処理とＮＯx触媒に対するＮＯx放出・浄化処理とが同時期に行われることになり、ＮＯx放出・浄化処理の実行頻度が減少する。
【００５９】
一方、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収能力とＮＯx触媒のＮＯx吸収能力とが異なる場合には、ＮＯx浄化手段は、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御される前に、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒に吸収されている全てのＮＯxを放出及び浄化する。そして、ＮＯx浄化手段は、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御されているときには、前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのうちＮＯx吸収能力が低い方を基準にして、前記ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯxと前記ＮＯx触媒に吸収されたＮＯxとを同時に放出及び浄化するようにすればよい。
【００６０】
尚、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯx吸収材よりも上流の前記排気通路から分岐して前記ＮＯx吸収材を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ハ）排気ガスを前記ＮＯx吸収材と前記バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気流れ切替手段と、（ニ）前記排気流れ切替手段よりも上流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはＳＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときは吸収していたＳＯxを放出するＳＯx吸収材と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路よりも下流の排気通路には、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを浄化可能なＮＯx触媒が設けられていることを特徴とするようにしてもよい。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図１から図１９の図面に基づいて説明する。
【００６２】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明を希薄燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概略構成を示す図である。この図において、符号１はエンジン本体、符号２はピストン、符号３は燃焼室、符号４は点火栓、符号５は吸気弁、符号６は吸気ポート、符号７は排気弁、符号８は排気ポートを夫々示す。
【００６３】
吸気ポート６は吸気マニホールド９の各枝管を介してサージタンク１０に連結され、吸気マニホールド９の各枝管には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１１が取り付けられている。サージタンク１０は吸気ダクト１２およびエアフロメータ１３を介してエアクリーナ１４に連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１５が配置されている。
【００６４】
一方、排気ポート８は排気マニホールド１６を介してＳＯx吸収材１７を内蔵したケーシング１８に連結され、ケーシング１８の出口部は排気管１９を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）２０を内蔵したケーシング２１に連結されている。以下、この吸蔵還元型ＮＯx触媒２０をメインＮＯx触媒２０と称す。ケーシング２１は排気管２２を介して図示しないマフラーに接続されている。
【００６５】
ケーシング２１の入口管部２１ａと排気管２２は、メインＮＯx触媒２０を迂回するバイパス通路２６によっても連結されている。バイパス通路２６は、ケーシング２１の入口管部２１ａに連結されたバイパス管２６Ａと、排気管２２に連結されたバイパス管２６Ｂと、バイパス管２６Ａ、Ｂの間に挟装されたケーシング２３とから構成されており、ケーシング２３内には選択還元型ＮＯx触媒２４が収容されている。以下、この選択還元型ＮＯx触媒２４をサブＮＯx触媒２４と称す。この実施の形態では、サブＮＯx触媒２４はゼオライトに白金（Ｐｔ）を坦持して構成されており、流入排気ガスの空燃比がストイキのときに十分な三元活性を発揮する。
【００６６】
バイパス管２６Ａの分岐部であるケーシング２１の入口管部２１ａには、アクチュエータ２７によって弁体が作動される排気切替弁（排気流れ切替手段）２８が設けられている。この排気切替弁２８はアクチュエータ２７によって、図１の実線で示されるようにバイパス管２６Ａの入口部を閉鎖し且つケーシング２１の入口管部２１ａを全開にするバイパス閉位置と、図１の破線で示されるようにケーシング２１の入口管部２１ａを閉鎖し且つバイパス管２６Ａの入口部を全開にするバイパス開位置のいずれか一方の位置を選択して作動せしめられる。
【００６７】
エンジンコントロール用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向バス３１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を具備する。エアフロメータ１３は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡ／Ｄ変換器３８を介して入力ポート３５に入力される。また、スロットル弁１５にはスロットル弁１５がアイドリング開度であることを検出するアイドルスイッチ４０が取り付けられ、このアイドルスイッチ４０の出力信号が入力ポート３５に入力される。
【００６８】
一方、ＳＯx吸収材１７の下流の排気管１９内にはＳＯx吸収材１７を通過した排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ２９が取り付けられ、この温度センサ２９の出力電圧がＡ／Ｄ変換器３８を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５にはエンジン回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４１が接続されている。出力ポート３６は対応する駆動回路３９を介して夫々点火栓４および燃料噴射弁１１、アクチュエータ２７に接続されている。
【００６９】
このガソリンエンジンでは、例えば次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ
ここで、ＴＰは基本燃料噴射時間を示しており、Ｋは補正係数を示している。基本燃料噴射時間ＴＰはエンジンシリンダ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、エンジン負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／エンジン回転数Ｎ）およびエンジン回転数Ｎの関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７０】
補正係数Ｋはエンジンシリンダ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、Ｋ＝１．０であればエンジンシリンダ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Ｋ＜１．０になればエンジンシリンダ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、即ちリーンとなり、Ｋ＞１．０になればエンジンシリンダ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り、即ちリッチとなる。
【００７１】
この実施の形態では、エンジン低中負荷運転領域では補正係数Ｋの値が１．０よりも小さい値とされてガソリンエンジンがリーン空燃比で運転され、エンジン高負荷運転領域、エンジン始動後の暖機運転領域、加速運転領域、及び車両走行速度が所定速度（例えば、１２０ｋｍ／ｈ以上）となるエンジン定常運転領域では補正係数Ｋの値が１．０とされてガソリンエンジンがストイキ運転され、エンジン全負荷運転領域では補正係数Ｋの値が１．０よりも大きな値とされてガソリンエンジンがリッチ空燃比で運転されるように設定してある。
【００７２】
尚、以下では、エンジンをリーン空燃比で運転させるべく燃料噴射量を制御することをリーン空燃比制御と称し、エンジンを理論空燃比で運転させるべく燃料噴射量を制御することをストイキ制御と称し、更にエンジンをリッチ空燃比で運転させるべく燃料噴射量を制御することをリッチ空燃比制御と称するものとする。
【００７３】
ガソリンエンジンでは通常、低中負荷運転される頻度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において補正係数Ｋの値が１．０よりも小さくされて、リーン混合気が燃焼せしめられることになる。
【００７４】
図３は燃焼室３から排出される排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図からわかるように、燃焼室３から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出される排気ガス中の酸素Ｏ2の濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００７５】
ケーシング２１内に収容されているメインＮＯx触媒２０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のような貴金属とが担持されてなる。エンジン吸気通路およびメインＮＯx触媒２０より上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をメインＮＯx触媒２０への流入排気ガスの空燃比と称する（以下、排気空燃比と略称する）と、このメインＮＯx触媒２０は、排気空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、流入排気ガス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。
【００７６】
なお、メインＮＯx触媒２０より上流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、メインＮＯx触媒２０は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、燃焼室３内に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出することになる。
【００７７】
上述のメインＮＯx触媒２０をエンジン排気通路内に配置すればこのメインＮＯx触媒２０は実際にＮＯxの吸放出作用を行う。この吸放出作用は図４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。以下、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。
【００７８】
まず、流入排気ガスのリーン度合が高く（空燃比が高く）なると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図４（Ａ）に示されるように酸素Ｏ2 がＯ2-又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ2-又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。
【００７９】
次いで、生成されたＮＯ2の一部は、白金Ｐｔ上で酸化されつつメインＮＯx触媒２０内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3-の形でメインＮＯx触媒２０内に拡散する。このようにしてＮＯxがメインＮＯx触媒２０内に吸収される。
【００８０】
流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ2が生成され、メインＮＯx触媒２０のＮＯx 吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ2がメインＮＯx触媒２０内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００８１】
これに対して、流入排気ガス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、メインＮＯx触媒２０内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2またはＮＯの形でメインＮＯx触媒２０から放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、メインＮＯx触媒２０からＮＯxが放出されることになる。図３に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればメインＮＯx触媒２０からＮＯxが放出されることとなる。
【００８２】
一方、このとき、エンジンがストイキ制御又はリッチ空燃比制御されて排気空燃比がストイキまたはリッチになると、図３に示されるようにエンジンからは多量の未燃ＨＣ、ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ、ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2-又はＯ2-と反応して酸化せしめられる。
【００８３】
また、排気空燃比がストイキまたはリッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにメインＮＯx触媒２０からＮＯ2またはＮＯが放出され、このＮＯ2またはＮＯは、図４（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元せしめられてＮ2となる。
【００８４】
即ち、流入排気ガス中のＨＣ、ＣＯは、まず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2-又はＯ2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2-又はＯ2-が消費されてもまだＨＣ、ＣＯが残っていれば、このＨＣ、ＣＯによってＮＯx触媒から放出されたＮＯxおよびエンジンから排出されたＮＯxがＮ2に還元せしめられる。
【００８５】
このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2またはＮＯが存在しなくなると、メインＮＯx触媒２０から次から次へとＮＯ2またはＮＯが放出され、さらにＮ2に還元せしめられる。したがって、排気空燃比をストイキまたはリッチにすると短時間の内にメインＮＯx触媒２０からＮＯxが放出されることになる。
【００８６】
このように、排気空燃比がリーンになるとＮＯxがメインＮＯx触媒２０に吸収され、排気空燃比をストイキあるいはリッチにするとＮＯxがメインＮＯx触媒２０から短時間のうちに放出され、Ｎ2に還元される。したがって、大気中へのＮＯxの排出を阻止することができる。
【００８７】
ところで、この実施の形態では前述したように、全負荷運転時には燃焼室３内に供給される混合気がリッチとされ、また高負荷運転時、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、及び１２０ｋｍ／ｈ以上の定速運転時には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運転時には混合気がリーンとされるので、低中負荷運転時に排気ガス中のＮＯxがメインＮＯx触媒２０に吸収され、全負荷運転時及び高負荷運転時にメインＮＯx触媒２０からＮＯxが放出され還元されることになる。しかしながら、全負荷運転あるいは高負荷運転の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度が多く且つその運転時間が長ければ、ＮＯxの放出・還元が間に合わなくなり、メインＮＯx触媒２０のＮＯxの吸収能力が飽和してＮＯxを吸収できなくなってしまう。
【００８８】
そこで、この実施の形態では、エンジンにおいてリーン混合気の燃焼が行われている場合、即ちエンジンの運転状態が低中負荷運転領域にあるときには、比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるように混合気の空燃比を制御するリッチスパイク制御を実行し、短周期的にＮＯxの放出・還元を行っている。
【００８９】
その際、メインＮＯx触媒２０のＮＯx吸収量を監視し、そのＮＯx吸収量が所定量（メインＮＯx触媒２０が吸収可能なＮＯx量の限界値）に達した時点で、リッチスパイク制御が実行されるようにすることが好ましい。尚、以下では、メインＮＯx触媒２０におけるＮＯxの吸放出のために、排気空燃比（この実施の形態では混合気の空燃比）が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的なストイキまたはリッチ」を交互に繰り返されるようにエンジンを制御することを、以下の説明ではリーン・リッチスパイク制御と称す。この出願においては、リーン・リッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含まれるものとする。
【００９０】
一方、燃料には硫黄（Ｓ）が含まれており、燃料中の硫黄が燃焼するとＳＯ2やＳＯ3などの硫黄酸化物（ＳＯx）が発生し、メインＮＯx触媒２０は排気ガス中のこれらＳＯxも吸収する。メインＮＯx触媒２０のＳＯx吸収メカニズムはＮＯx吸収メカニズムと同じであると考えられる。即ち、ＮＯxの吸収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を坦持させた場合を例にとって説明すると、前述したように、排気空燃比がリーンのときには、酸素Ｏ2がＯ2-又はＯ2-の形でメインＮＯx触媒２０の白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯx（例えばＳＯ2）は白金Ｐｔの表面上で酸化されてＳＯ3となる。
【００９１】
その後、生成されたＳＯ3は、白金Ｐｔの表面で更に酸化されながらメインＮＯx触媒２０内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合し、硫酸イオンＳＯ42-の形でメインＮＯx触媒２０内に拡散し硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。この硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しずらく、流入排気ガスの空燃比をリッチにしても分解されずにメインＮＯx触媒２０内に残ってしまう。したがって、時間経過に伴いメインＮＯx触媒２０内のＢａＳＯ4の生成量が増大するとメインＮＯx触媒２０の吸収に関与できるＢａＯの量が減少してＮＯxの吸収能力が低下してしまう。これが即ちＳＯx被毒である。
【００９２】
そこで、この実施の形態ではメインＮＯx触媒２０にＳＯxが流入しないように、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯxを吸収し流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになって酸素濃度が低下すると吸収したＳＯxを放出するＳＯx吸収材１７を、メインＮＯx触媒２０よりも上流に配置しているのである。このＳＯx吸収材１７は、ＳＯx吸収材１７に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＳＯxと共にＮＯxも吸収するが、流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになって酸素濃度が低下すると、吸収したＳＯxばかりでなくＮＯxも放出する。
【００９３】
前述したように、メインＮＯx触媒２０ではＳＯxが吸収されると安定した硫酸塩ＢａＳＯ4が生成され、その結果、メインＮＯx触媒２０に流入する排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチにしてもＳＯxがメインＮＯx触媒２０から放出されなくなる。したがって、ＳＯx吸収材１７に流入する排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチにしたときにＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出されるようにするためには、吸収したＳＯxが硫酸イオンＳＯ42-の形でＳＯx吸収材１７内に存在するようにするか、あるいは、硫酸塩ＢａＳＯ4が生成されたとしても硫酸塩ＢａＳＯ4が安定しない状態でＳＯx吸収材１７に存在するようにすることが必要となる。これを可能とするＳＯx吸収材１７としては、アルミナからなる担体上に銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケルＮｉのような遷移金属、ナトリウムＮａ、チタンＴｉおよびリチウムＬｉから選ばれた少なくとも一つを坦持したＳＯx吸収材１７を用いることができる。
【００９４】
このＳＯx吸収材１７では、ＳＯx吸収材１７に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＳＯ2がＳＯx吸収材１７の表面で酸化されつつ硫酸イオンＳＯ42-の形でＳＯx吸収材１７内に吸収され、次いでＳＯx吸収材１７内に拡散される。この場合、ＳＯx吸収材１７の担体上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈのうちのいずれかを坦持させておくとＳＯ2がＳＯ32-の形で白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ上に吸着し易くなり、かくしてＳＯ2は硫酸イオンＳＯ42-の形でＳＯx吸収材１７内に吸収され易くなる。したがって、ＳＯ2の吸収を促進するためにはＳＯx吸収材１７の担体上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈのいずれかを坦持させることが好ましい。
【００９５】
このＳＯx吸収材１７をメインＮＯx触媒２０の上流に配置すると、ＳＯx吸収材１７に流入する排気ガスの空燃比がリーンになると排気ガス中のＳＯxがＳＯx吸収材１７に吸収され、したがって、下流のメインＮＯx触媒２０にはＳＯxが流れ込まなくなり、メインＮＯx触媒２０では排気ガス中のＮＯxのみが吸収されることになる。
【００９６】
一方、前述したようにＳＯx吸収材１７に吸収されたＳＯxは硫酸イオンＳＯ42-の形でＳＯx吸収材１７に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸塩ＢａＳＯ4となっている。したがって、ＳＯx吸収材１７に流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになって酸素濃度が低下すると、ＳＯx吸収材１７に吸収されているＳＯxがＳＯx吸収材１７から容易に放出されることになる。また、前記構成からなるＳＯx吸収材１７は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあるときに該排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯxを浄化する、いわゆる三元活性能力を有している。
【００９７】
尚、本出願人の研究により、ＳＯx吸収材１７の吸放出作用に関して次のことがわかった。ＳＯx吸収材１７に吸収されているＳＯx量が少ないときには、ＳＯx吸収材１７のＳＯx吸着力が強いため、ＳＯx吸収材１７にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間（例えば５秒以下）流したのではＳＯx吸収材１７からＳＯxは放出されない。これについては、本出願人は、ＳＯx吸収材１７に吸収されているＳＯx量が少ないときに、メインＮＯx触媒２０からＮＯxを放出させるために行うリーン・リッチスパイク制御のときのストイキまたはリッチ空燃比の継続時間ではＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出されないことを確認している。ただし、ＳＯx吸収材１７に吸収されているＳＯx量が少ないときであっても、ＳＯx吸収材１７にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスを長時間流した場合には、ＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出される。
【００９８】
しかしながら、ＳＯx吸収材１７に吸収されているＳＯx量が増えたときには、ＳＯx吸収材１７のＳＯx吸着力が弱くなるため、ＳＯx吸収材１７にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間流した場合にもＳＯx吸収材１７からＳＯxが漏れ出て、下流のメインＮＯx触媒２０がＳＯx被毒する虞れがある。
【００９９】
そこで、この実施の形態では、エンジンの運転状態の履歴からＳＯx吸収材１７に吸収されたＳＯx量を推定し、その推定ＳＯx吸収量が所定量に達した時をＳＯx吸収材１７の再生時期と判断して、ＳＯx吸収材１７からＳＯxを放出させる再生処理を実行する。ＳＯx吸収材１７の再生処理を実行するに際し、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｑ／Ｎからその時のエンジン運転状態を判断し、また、温度センサ２９で検出したその時の排気ガス温度をＳＯx吸収材１７の温度として代用し、エンジン運転状態とＳＯx吸収材１７の温度に基づき燃費悪化が少なく最も効率的にＳＯxを放出できるストイキまたはリッチ条件および処理時間を選定し、選定した空燃比条件の排気ガスを選定した処理時間だけＳＯx吸収材１７に流すことにより実行する。
【０１００】
また、ＳＯx吸収材１７からＳＯxを放出させるには、ＳＯx吸収材１７の温度を所定温度（例えば、５５０゜Ｃ）以上の高温にする必要があることがわかっており、ＥＣＵ３０は、ＳＯx吸収材１７の再生処理実行中、適宜の手段によって排気ガス温度の温度制御を行い、ＳＯx吸収材１７の温度を前記所定温度（以下、これをＳＯx放出温度という）以上に制御する。
【０１０１】
ＳＯx吸収材１７を再生すると、ＳＯx吸収材１７から流出した排気ガス（以下、これを再生排気という）にはＳＯx吸収材１７から放出された多量のＳＯxが含まれることとなるため、この再生排気がメインＮＯx触媒２０に流入すると再生排気中のＳＯxがメインＮＯx触媒２０に吸収され、メインＮＯx触媒２０がＳＯx被毒してしまい、ＳＯx吸収材１７を設けた意味がなくなってしまう。そこで、この実施の形態では、ＳＯx吸収材１７の再生処理時にＳＯx吸収材１７から放出されたＳＯxがメインＮＯx触媒２０に吸収されるのを阻止するために、ＳＯx吸収材１７の再生処理時にはＳＯx吸収材１７から流出した再生排気をバイパス管２６内に導くようにしている。
【０１０２】
次に、ＳＯx吸収材１７の再生処理時と非再生処理時における排気ガスの流れを説明する。
初めに、ＳＯx吸収材１７の非再生処理時について説明すると、この時には、排気ガス中のＮＯxをメインＮＯx触媒２０で吸放出し還元浄化するために、エンジン空燃比のリーン・リッチスパイク制御が実行され、排気切替弁２８は図１において実線で示すようにバイパス閉位置に保持される。したがって、このときにはＳＯx吸収材１７から流出した排気ガスはメインＮＯx触媒２０に流入する。そして、排気ガス中のＳＯxはＳＯx吸収材１７に吸収され、排気ガス中のＮＯxのみがメインＮＯx触媒２０で吸放出されて、還元浄化されることになる。
【０１０３】
このＳＯx吸収材１７の非再生処理時には排気切替弁２８がバイパス閉位置に保持されており、本来ならば排気ガスはバイパス管２６に流れないはずであるが、排気切替弁２８のシール性が完全ではないことから、若干の排気ガスが排気切替弁２８からバイパス管２６に漏洩する場合がある。しかしながら、この実施の形態の排気浄化装置では、バイパス管２６に排気ガスが漏洩したとしても、この漏洩した排気ガスは、バイパス管２６に設けられているサブＮＯx触媒２４を極めて小さい空間速度（低ＳＶ）で流れることとなり、サブＮＯx触媒２４によって排気ガス中のＨＣやＮＯxが浄化される。これは、サブＮＯx触媒２４は選択還元型ＮＯx触媒で構成されており、選択還元型ＮＯx触媒は低ＳＶ下では少ないＨＣによって高いＮＯx浄化率があり、ＨＣやＮＯxを７０〜８０％の浄化率で浄化する特性を有しているからである。また、この時にサブＮＯx触媒２４は流通する排気ガス中のＳＯxを硫酸として吸収する。
【０１０４】
このように、ＳＯx吸収材１７の非再生処理時に排気ガスがバイパス管２６に漏洩したとしても、漏洩した排気ガスもサブＮＯx触媒２４によって浄化されるので、浄化されぬまま車両から大気に排出される排気ガスがなくなり、排気浄化の信頼性が向上する。
【０１０５】
次に、ＳＯx吸収材１７からＳＯxを放出すべきとき、即ちＳＯx吸収材１７の再生処理時について説明すると、この時には、エンジンの空燃比制御はリーン・リッチスパイク制御からストイキまたはリッチ空燃比制御に切り替えられ、同時に排気切替弁２８がバイパス閉位置から図１において破線で示すバイパス開位置に切り替えられて保持される。ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがＳＯx吸収材１７に流入するとＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出されるが、このときＳＯx吸収材１７から流出した再生排気はメインＮＯx触媒２０内には流入せず、バイパス管２６内に流入する。したがって、メインＮＯx触媒２０が再生排気中のＳＯxによってＳＯx被毒するのを阻止することができる。
【０１０６】
また、バイパス管２６に流入したストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスはサブＮＯx触媒２４を通過するので、その際に、硫酸の形でサブＮＯx触媒２４に吸収されていたＳＯxもサブＮＯx触媒２４から放出される。これは、サブＮＯx触媒２４を構成する選択還元型ＮＯx触媒は、流入する排気ガスの硫黄濃度が高くても流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチであればＳＯxを放出する性質を有しているからである。
【０１０７】
そして、ＳＯx吸収材１７およびサブＮＯx触媒２４から放出されたＳＯxは、排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯによって還元せしめられ、ＳＯ2となって放出される。
【０１０８】
ＳＯx吸収材１７の再生処理中には、エンジン本体１から未燃ＨＣ、ＣＯおよびＮＯxが排出されるが、ＳＯx吸収材１７およびサブＮＯx触媒２４は三元活性を有しているのでこれら未燃ＨＣ、ＣＯおよびＮＯxはＳＯx吸収材１７およびサブＮＯx触媒２４において浄化せしめられる。したがって、ＳＯx吸収材１７の再生処理中も未燃ＨＣ、ＣＯおよびＮＯxが大気中に放出される虞れがない。
【０１０９】
次いで、ＳＯx吸収材１７の再生処理を停止すべきときには、エンジンの空燃比制御がストイキまたはリッチ空燃比制御からリーン・リッチスパイク制御に切り替えられ、同時に、排気切替弁２８がバイパス開位置から図１において実線で示すバイパス閉位置に切り替えられる。排気ガスの空燃比がリーン・リッチスパイク制御対応の空燃比になると、ＳＯx吸収材１７からのＳＯx放出作用が停止せしめられる。
【０１１０】
図５は、この実施の形態における空燃比制御の一実施例を示したものである。この実施例では、リーン・リッチスパイク制御においては、例えば６０ｋｍ／ｈでの定速走行でリーン運転継続時間を４０秒、ストイキ運転継続時間を２秒程度としてこれを交互に繰り返す。一方、ＳＯx吸収材１７の再生処理時は空燃比をストイキ制御とし、その継続時間はリーン・リッチスパイク制御の時のストイキまたはリッチ空燃比継続時間よりも十分に長い時間、例えば約１時間とした。
【０１１１】
次に、図６を参照して、この実施の形態における排気流れ切替処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶してあり、フローチャートの各ステップにおける処理は総てＥＣＵ３０のＣＰＵ３４によって実行される。
【０１１２】
＜ステップ１０１＞
まず、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１において、ＳＯx吸収材１７が再生時期か否かを判定する。尚、図６のフローチャートではＳＯx吸収材１７を「Ｓトラップ」と称している。
【０１１３】
ステップ１０１で肯定判定した場合、すなわちＳＯx吸収材１７が再生時期であると判定された場合には、ＥＣＵ３０はステップ１０２に進み、ＳＯx吸収材１７の温度がＳＯx放出温度以上となるように、排気ガスの温度制御を実行するとともに、最も効率的にＳＯxを放出することができるストイキまたはリッチ条件の選定、および再生処理時間の選定を行う。尚、この実施の形態では、排気ガスの温度制御は温度センサ２９で検出されるＳＯx吸収材１７出口の排気ガス温度に基づいて実行される。
【０１１４】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２からステップ１０３に進み、ステップ１０２で選定したストイキまたはリッチ条件および再生処理時間にしたがって、ＳＯx吸収材１７の再生処理を実行するとともに、排気切替弁２８を図１において破線で示すバイパス開位置に保持して、排気ガスをバイパス管２６内に導き、メインＮＯx触媒２０に流入しないようにする。ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがＳＯx吸収材１７を流通することにより、ＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出され、その再生排気はバイパス管２６を通り、サブＮＯx触媒２４を通って大気に放出される。したがって、再生排気がメインＮＯx触媒２０に流入することがなく、メインＮＯx触媒２０のＳＯx被毒が防止される。ＳＯx吸収材１７の再生処理中もＳＯx吸収材１７およびサブＮＯx触媒２４の三元活性により排気ガスが浄化されることは前述した通りである。
【０１１５】
ＳＯx吸収材１７の再生処理を所定時間実行すると、ＥＣＵ３０はステップ１０４に進み、ＳＯx吸収材１７の再生処理を終了し、エンジンの空燃比制御をストイキまたはリッチ空燃比制御からリーン・リッチスパイク制御に変更する。
【０１１６】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０５に進んで、排気切替弁２８を図１において実線で示すバイパス閉位置に切り替えて、排気ガスをメインＮＯx触媒２０に導き、バイパス管２６に流れないようにする。これにより、排気ガスは、ＳＯx吸収材１７、メインＮＯx触媒２０を通って大気に放出される。このとき、排気ガス中のＳＯxはＳＯx吸収材１７に吸収され、排気ガス中のＮＯxのみがメインＮＯx触媒２０で吸放出されて、還元浄化されることになる。また、排気切替弁２８からバイパス管２６に漏洩した少量の排気ガスもサブＮＯx触媒２４を通る際に浄化される。
【０１１７】
また、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１で否定判定した場合にもステップ１０５に進み、排気ガスをメインＮＯx触媒２０に流す。尚、ステップ１０５の後はリターンになる。
【０１１８】
このように、この実施の形態によれば、ＳＯx吸収材１７の再生処理時には、ＳＯx吸収材１７から流出する排気ガスがバイパス管２６に流れ、メインＮＯx触媒２０には流入しなくなるので、メインＮＯx触媒２０がＳＯx被毒するのを確実に阻止することができる。その結果、メインＮＯx触媒２０のＮＯx浄化率を常に高い状態に維持することができる。また、ＳＯx吸収材１７の非再生処理時、すなわち排気ガスをメインＮＯx触媒２０に流通させているときに、排気ガスが排気切替弁２８からバイパス管２６に漏洩したとしても、この漏洩した排気ガスはサブＮＯx触媒２４によって浄化されるので、大気を汚染することはない。その結果、排気浄化の信頼性が向上する。
【０１１９】
尚、上述した実施の形態では、ＳＯx吸収材１７の再生処理時に排気ガスをバイパス管２６に流れるように排気切替弁２８を切り替え制御しているが、ＳＯx吸収材１７の再生処理時にかかわらずＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出される虞れがあるときには、排気ガスをバイパス管２６に流れるように排気切替弁２８を切り替え制御するようにしてもよい。
【０１２０】
つまり、前述したように、このエンジンでは、高負荷運転時、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、及び１２０ｋｍ／ｈ以上の定速運転時には空燃比がストイキ制御され、全負荷運転時には空燃比がリッチ空燃比制御とされるようになっている。したがって、これら運転状態のときには排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになって、ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがＳＯx吸収材１７に流入することとなる。
【０１２１】
ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがＳＯx吸収材１７に流入しても瞬時であればＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出されることはないので何ら問題は生じないが、ある程度継続して流入した場合には、排気ガス温度が前記ＳＯx放出温度以上になるとＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出される虞れがあり、この排気ガスが下流のメインＮＯx触媒２０に流入するとメインＮＯx触媒２０がＳＯx被毒する虞れがある。
【０１２２】
そこで、高負荷運転時、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、及び１２０ｋｍ／ｈ以上の定速運転時、全負荷運転時など、エンジンの運転状態からの要求により排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになったときには、排気ガスをバイパス管２６内に導くように排気切替弁２８を切り替え制御すれば、メインＮＯx触媒２０のＳＯx被毒をより確実に防止することができる。
【０１２３】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態と第１の実施の形態との相違点は以下の通りである。
【０１２４】
第２の実施の形態では、バイパス管２６に設けたサブＮＯx触媒２４として、三元活性と低温におけるＨＣ吸着能を有する選択還元型ＮＯx触媒を用いている。サブＮＯx触媒２４のＨＣ吸着能を高める手段としては、例えば、サブＮＯx触媒２４の担体中のゼオライト量を増量するなどを例示することができる。このような特性を有するサブＮＯx触媒２４を設置した理由は次の通りである。
【０１２５】
前述した第１の実施の形態では、ＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出される虞れがあるときに排気ガスをバイパス管２６に導くようにした場合、低温始動時などで空燃比がストイキまたはリッチになってもＳＯx吸収材１７がＳＯx放出温度に達していないことから、ＳＯx吸収材１７からＳＯxが放出される虞れはないと判断され、排気ガスをメインＮＯx触媒２０に導くように排気切替弁２８が制御される。
【０１２６】
このような温度条件下で排気ガスをＳＯx吸収材１７に流しても排気ガス中のＨＣは浄化されずに下流へと流れて行くだけであり、また、メインＮＯx触媒２０も活性温度に達していないから、この排気ガスをメインＮＯx触媒２０に流しても浄化されず、ＨＣは素通りすることになる。
【０１２７】
そこで、この第２の実施の形態では、ＳＯx吸収材１７がＨＣを浄化可能な活性温度に達していない時には排気ガスをバイパス管２６に導くように排気切替弁２８をバイパス開位置に保持し、バイパス管２６に設けたサブＮＯx触媒２４のＨＣ吸着能によって排気ガス中のＨＣをサブＮＯx触媒２４に吸着するようにした。尚、サブＮＯx触媒２４に吸着されたＨＣは、ＮＯxとの反応性が高いＨＣに改質されることが、本出願人により確認されている。
【０１２８】
そして、ＳＯx吸収材１７がＨＣを浄化可能な温度に達したならば、排気ガスをメインＮＯx触媒２０に導くように排気切替弁２８をバイパス閉位置に切り替える。排気切替弁２８をバイパス閉位置に保持していても、少量の排気ガスが排気切替弁２８からバイパス管２６に漏洩することがあるが、この漏洩した排気ガスは、バイパス管２６に設けられているサブＮＯx触媒２４を極めて小さい空間速度（低ＳＶ）で流れることとなり、サブＮＯx触媒２４によって排気ガス中のＨＣやＮＯxは浄化される。これと同時に、サブＮＯx触媒２４に吸収されＮＯxとの反応性を高められたＨＣは、排気ガス中のＮＯxと反応したり、排気ガス中の酸素と反応したりすることにより、サブＮＯx触媒２４から離脱し浄化される。
【０１２９】
次に、図７を参照して、この実施の形態における排気流れ切替処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶してあり、フローチャートの各ステップにおける処理は総てＥＣＵ３０のＣＰＵ３４によって実行される。
【０１３０】
＜ステップ２０１＞
まず、ＥＣＵ３０は、ステップ２０１において、ＳＯx吸収材１７の温度がＨＣ浄化可能な温度（触媒活性温度）未満か否かを判定する。尚、この実施の形態では、温度センサ２９で検出されるＳＯx吸収材１７出口の排気ガス温度をＳＯx吸収材１７の温度として代用する。尚、図７のフローチャートではＳＯx吸収材１７を「Ｓトラップ」と称している。
【０１３１】
＜ステップ２０２＞
ステップ２０１で肯定判定した場合、すなわちＳＯx吸収材１７の温度がＨＣ浄化可能な温度未満であると判定された場合には、ＥＣＵ３０はステップ２０２に進み、排気ガスをバイパス管２６に導くように排気切替弁２８をバイパス開位置に保持する。これにより、排気ガスはサブＮＯx触媒２４に流れるようになり、排気ガス中のＨＣがサブＮＯx触媒２４に吸着される。
【０１３２】
＜ステップ２０３＞
一方、ステップ２０１で否定判定した場合、すなわちＳＯx吸収材１７の温度がＨＣ浄化可能な温度に達していると判定された場合には、ＥＣＵ３０はステップ２０３に進む。
【０１３３】
＜ステップ２０３〜２０７＞
ステップ２０３からステップ２０７はそれぞれ、図６に示す第１の実施の形態におけるフローチャートのステップ１０１からステップ１０５と全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１３４】
このように、この第２の実施の形態の場合には、エンジンを低温始動させた時にも、排気ガスを浄化して大気に放出することができ、排気浄化の信頼性が向上する。
【０１３５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を図８〜図１１を参照して説明する。
【０１３６】
図８は、第３の実施の形態における排気浄化装置の概略構成を示す図であり、この実施の形態は希薄燃焼可能な筒内噴射型の車両用リーンバーンガソリンエンジンに適用した例である。
【０１３７】
この図において、符号１は直列４気筒のエンジン本体、符号２はピストン、符号３は燃焼室、符号４は点火栓、符号５は吸気弁、符号６は吸気ポート、符号７は排気弁、符号８は排気ポート、符号１１は燃料噴射弁を夫々示す。このエンジンでは、燃料噴射弁７から燃料が燃焼室３内に直接噴射される。
【０１３８】
吸気ポート６は吸気マニホールド９の各枝管を介してサージタンク１０に連結され、サージタンク１０は吸気ダクト１２に接続されている。吸気ダクト１２は、吸気の質量に比例した電圧を出力するエアフローメータ１３に接続され、エアフローメータ１３は、エアクリーナ１４に連結されている。
【０１３９】
前記吸気ダクト１２の途中には、該吸気ダクト１２内の吸気流量を調整するスロットル弁１５が配置されている。このスロットル弁１５には、ＤＣモータ等からなり印加電圧の大きさに応じてスロットル弁１５を開閉駆動するスロットルモータ１５ａと、スロットル弁１５の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ１５ｂが取り付けられている。
【０１４０】
前記したエアフローメータ１３及びスロットルポジションセンサ１５ｂは、それぞれに対応したＡ／Ｄ変換器３８を介してＥＣＵ３０の入力ポート３５と電気的に接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。
【０１４１】
一方、排気ポート８については、図９に示すように、第１気筒１Ａと第４気筒１Ｄの排気ポート８は第１排気マニホールド１６Ａを介して第１スタートコンバータのケーシング５０Ａに連結され、第２気筒１Ｂと第３気筒１Ｃの排気ポート８は第２排気マニホールド１６Ｂを介して第２スタートコンバータのケーシング５０Ｂに連結されている。ケーシング５０Ａ、５０ＢにはそれぞれＳＯx吸収能を有する三元触媒５１が内蔵されている。つまり、この三元触媒５１は、通常の三元触媒にＳＯx吸収剤（例えば、バリウムＢａ、カリウムＫ、ランタンＬａなど）を坦持して構成されている。
【０１４２】
ケーシング５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ排気管５２Ａ、５２Ｂを介して排気管５３に連結されており、排気管５３において各気筒から排出された排気ガスが合流する。排気管５３は排気管５４を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒５５を内蔵したケーシング５６に連結され、ケーシング５６は排気管５７を介して排気管５８に連結され、排気管５８は図示しないマフラーに接続されている。以下、この吸蔵還元型ＮＯx触媒５５をメインＮＯx触媒５５と称す。
【０１４３】
また、排気管５３と排気管５８は、メインＮＯx触媒５５を迂回するバイパス通路５９によっても連結されている。バイパス通路５９は、排気管５３に連結されたバイパス管５９Ａと、排気管５８に連結されたバイパス管５９Ｂと、バイパス管５９Ａ、Ｂの間に挟装されたケーシング６０とから構成されており、ケーシング６０内には吸蔵還元型ＮＯx触媒６１が収容されている。以下、この吸蔵還元型ＮＯx触媒６１をサブＮＯx触媒６１と称す。この第３の実施の形態におけるメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の構成は、第１の実施の形態におけるメインＮＯx触媒２０と全く同じであるため、その説明は省略する。
【０１４４】
メインＮＯx触媒５５の上流に位置する排気管５４には、該排気管５４の流路を開閉する第１排気切替弁６３が設けられている。この第１排気切替弁６３には、印加電流の大きさに応じて前記第１排気切替弁６３を開閉駆動する第１アクチュエータ６２が取り付けられている。
【０１４５】
サブＮＯx触媒６１の上流に位置するバイパス管５９Ａには、該バイパス管５９Ａ内の排気流路を開閉する第２排気切替弁６５が設けられている。この第２排気切替弁６５には、印加電流の大きさに応じて前記第２排気切替弁６５を開閉駆動する第２アクチュエータ６４が取り付けられている。
【０１４６】
排気管５３には、三元触媒５１を通過した排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ６６と、この排気ガスの酸素濃度に比例した出力電圧を発生する酸素濃度センサ６７が取り付けられている。排気管５７には、メインＮＯx触媒５５を通過した排気ガスの酸素濃度に比例した出力電圧を発生する酸素濃度センサ６８が取り付けられている。
【０１４７】
次に、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、前記した温度センサ６６、酸素濃度センサ６７、６８の出力電圧がそれぞれ対応するＡ／Ｄ変換器３８を介して入力されるようになっている。また、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、回転数センサ４１からエンジン回転数を表す出力パルスが入力されるようになっている。
【０１４８】
ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、対応する駆動回路３９を介して、点火栓４、燃料噴射弁１１、スロットルモータ１５ａ、第１及び第２排気切替弁６３、６５の第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４に電気的に接続されている。
【０１４９】
この第３の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、エンジン始動時にはリーン空燃比制御を実行し、エンジン低中負荷運転領域ではリーン空燃比制御を実行し、暖機運転時、加速運転時にはストイキ制御を実行する。エンジン高負荷運転領域については、ＥＣＵ３０は、エンジン負荷が特に高い領域ではストイキ制御を実行し、それ以外の領域ではリーン空燃比制御を実行する。高速の定速運転時については、ＥＣＵ３０は、速度が特に高い領域ではストイキ制御が行われ、それ以外の領域ではリーン空燃比制御が行われる。
【０１５０】
この第３の実施の形態において、ケーシング５０Ａ、５０Ｂに内蔵された三元触媒５１は、エンジン始動後の暖機運転時などでストイキの排気ガスが排出されたときにこの排気ガスを浄化するスタートコンバータとして機能するだけでなく、第１の実施の形態で述べたＳＯx吸収材１７の機能も併せ持っている。つまり、リーン空燃比の排気ガスが三元触媒５１に流れると排気ガス中のＳＯxが三元触媒５１に吸収され、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが三元触媒に流れると三元触媒５１に吸収されているＳＯxが放出される。
【０１５１】
ところで、第１の実施の形態では、ＳＯx吸収材１７に吸収されたＳＯx量が所定量に達したと判定されたときに、ＥＣＵ３０がＳＯx吸収材１７に吸収されたＳＯxを放出させるべく積極的にエンジンを制御しているが、この第３の実施の形態では、三元触媒５１に吸収されたＳＯxを放出させるべく積極的にエンジンを制御しないものとする。
【０１５２】
この場合、三元触媒５１におけるＳＯx吸放出作用は、エンジン運転状態の成りゆきに応じて行われることになる。つまり、エンジンの運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、排気ガス中のＳＯxが三元触媒５１に吸収される。エンジンの運転状態がストイキ制御実行領域またはリッチ空燃比制御実行領域にあるときには、排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になるので、そのときの三元触媒５１の温度がＳＯx放出条件を満足していれば、三元触媒５１に吸収されているＳＯxが放出される。
【０１５３】
この第３の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、上記したような三元触媒５１の吸放出動作、言い換えればエンジンの運転状態の変化に応じて第１及び第２排気切替弁６３、６５を制御する。
【０１５４】
例えば、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときは、ＥＣＵ３０は、三元触媒５１が排気ガス中のＳＯxを吸収可能な状態にあるとみなし、第１排気切替弁６３を全開状態に保持するとともに第２排気切替弁６５を全閉状態に保持して、排気ガスをメインＮＯx触媒５５に流し、サブＮＯx触媒６１には流さないようにする。
【０１５５】
この場合、エンジンから排出される排気ガス中のＳＯxは三元触媒５１に吸収され、ＳＯxを除去された後の排気ガスがメインＮＯx触媒５５を流れるようになるので、メインＮＯx触媒５５がＳＯx被毒することがない。そして、排気ガスがメインＮＯx触媒５５を流れた際に、排気ガス中のＮＯxがメインＮＯx触媒５５に吸収される。
【０１５６】
ところで、この第３の実施の形態では前述したように、エンジンがリーン空燃比制御されているときには、エンジンから排出された排気ガスの全量がメインＮＯx触媒５５を流通するように第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５が制御され、エンジンがストイキ制御又はリッチ空燃比制御されているときは、エンジンから排出された排気ガスの全量がサブＮＯx触媒６１を流通するように第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５が制御され、ストイキあるいはリッチ空燃比の排気ガスがメインＮＯx触媒５５を流通することがないため、メインＮＯx触媒５５に吸収されたＮＯxを適宜に放出及び浄化させる必要がある。
【０１５７】
そこで、この第３の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、エンジンをリーン空燃比で運転させるとともにメインＮＯx触媒５５に吸収されるＮＯx量を推定し、その推定値がメインＮＯx触媒５５によって吸収可能なＮＯx量の限界値に達した時点でリッチスパイク制御を実行してメインＮＯx触媒５５に吸収されたＮＯxの放出及び還元を行う、いわゆるリーン・リッチスパイク制御を行うようにした。
【０１５８】
尚、リーン・リッチスパイク制御が行われているときには、第２排気切替弁６５が全閉状態に保持されており、本来ならば排気ガスはバイパス通路５９に流れないはずであるが、排気切替弁６５のシール性が完全ではないことから、若干の排気ガスが第２排気切替弁６５から漏洩してバイパス通路５９を流れる場合がある。
【０１５９】
このような問題に対し、第３の実施の形態の排気浄化装置では、バイパス通路にサブＮＯx触媒６１が設けられているため、バイパス通路５９に排気ガスが漏洩した場合は、漏洩した排気ガスは、サブＮＯx触媒６１を極めて小さい空間速度（低ＳＶ）で流れることとなるため、サブＮＯx触媒６１を構成する吸蔵還元型ＮＯx触媒によって排気ガス中のＮＯxが浄化される。
【０１６０】
このように、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときは、排気ガスがバイパス通路５９に漏洩したとしても、漏洩した排気ガスがサブＮＯx触媒６１によって浄化されるため、排気ガス中の有害ガス成分が浄化されぬまま大気中に排出されることがなくなり、排気浄化の信頼性が向上する。
【０１６１】
一方、エンジンの運転状態がストイキ制御またはリッチ空燃比制御実行領域にあり、且つ三元触媒５１の温度がＳＯx放出条件を満たしているときには、ＥＣＵ３０は、三元触媒５１が吸収していたＳＯxを放出可能な状態にあるとみなし、第１排気切替弁６３を全閉状態に保持するとともに第２排気切替弁６５を全開状態に保持して、排気ガスをサブＮＯx触媒６１に流し、メインＮＯx触媒５５には流さないようにする。
【０１６２】
この場合、三元触媒５１から放出されたＳＯxを含有した排気ガスは、メインＮＯx触媒５５には流入せず、バイパス通路５９を通って排気管５８へ導かれるので、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒が防止される。
【０１６３】
一方、三元触媒５１から放出されたＳＯxを含有した排気ガスは、サブＮＯx触媒６１を流れることになるが、低温始動時は別としても、加速時、高速運転時、及び高負荷運転時には排気ガス温度が十分に高く且つ排気ガス流量が多くなるとともに、サブＮＯx触媒６１である吸蔵還元型ＮＯx触媒も相当な高温（時にはＳＯx放出温度以上の高温）になるため、このような条件下では、たとえ排気ガス中のＳＯx濃度が高くても、サブＮＯx触媒６１にはＳＯxが吸収されにくくなる。したがって、サブＮＯx触媒６１がＳＯx被毒する可能性が少ないと言える。また、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の有害ガス成分は、三元触媒５１及びサブＮＯx触媒６１の三元活性によって浄化される。
【０１６４】
このように三元触媒５１のＳＯx吸放出動作に基づいて第１及び第２排気切替弁６３、６５を制御することを通常時排気切替制御と称するものとする。通常時排気切替制御は、図１０に示すような通常時排気切替制御ルーチンに従って実行される。図１０に示す通常時排気切替制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１６５】
＜ステップ３０１＞
通常時排気切替制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ３０１において、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるか否かを判定する。
【０１６６】
＜ステップ３０２＞
ステップ３０１で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０２へ進み、第１排気切替弁６３を全開に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全閉に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御し、排気ガスをメインＮＯx触媒５５に流し、サブＮＯx触媒６１に流れないようにする。
【０１６７】
＜ステップ３０３＞
ステップ３０１で否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０３へ進み、第１排気切替弁６３を全閉に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全開に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをサブＮＯx触媒６１に流し、メインＮＯx触媒５５に流れないようにする。
【０１６８】
一方、第１及び第２排気切替弁６３、６５は、基本的に上記した通常時排気切替制御ルーチンに従って開閉制御されるが、▲１▼エンジン始動時と▲２▼排気ガス高温時に限り、上述した通常時排気切替制御ルーチンとは異なる制御ルーチンに従って制御される。以下、それぞれの場合に分けて説明する。
（１）エンジン始動時
エンジンの冷間始動時には、三元触媒５１の早期活性化を図るために、ＥＣＵ３０は、以下に述べるような三元触媒昇温制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、エンジン出力を得るための燃料噴射（主噴射）に加え、膨張行程において副次的に燃料を噴射する膨張行程副噴射を行うとともに、第１及び第２排気切替弁６３、６５を略全閉状態にして排気流量を絞る。その際、主噴射は、リーン空燃比制御によって行われるものとする。
【０１６９】
この場合、主噴射がリーン空燃比制御によって行われるため排気ガスが酸素過剰状態になるとともに、第１及び第２排気切替弁６３、６５が略全閉状態にされて排気流量が絞られることにより背圧が上昇し、排気ガス温度が上昇する。そのような状況下で膨張行程副噴射が行われると、副噴射燃料が燃焼し易くなる。その結果、排気ガス温度が急速に上昇し、三元触媒５１の触媒温度を短時間で昇温させることが可能となり、三元触媒５１を早期に活性化することができる。
【０１７０】
三元触媒５１が活性化した後は、ＥＣＵ３０は、三元触媒昇温制御の実行を終了する。そして、ＥＣＵ３０は、前述した通常時排気切替制御の実行を開始するとともに、通常の空燃比制御の実行を開始する。
（２）排気ガス高温時
車両の走行速度が高く、エンジンの負荷が高い場合のように排気ガス温度が高く且つ排気ガス流量が多くなるような場合には、メインＮＯx触媒５５やサブＮＯx触媒６１の温度が不要に高くなることが想定される。
【０１７１】
ここで、メインＮＯx触媒５５およびサブＮＯx触媒６１を構成する吸蔵還元型ＮＯx触媒は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の床温又は雰囲気温度が所定の触媒浄化ウィンドの範囲（例えば、２５０〜５００゜Ｃ）にあるときに活性して排気ガス中のＮＯxを効率的に浄化することが可能となるため、前述したように排気ガスの熱量が多くなるような場合には、メインＮＯx触媒５５やサブＮＯx触媒６１の温度が触媒浄化ウィンドより高くなることが想定される。
【０１７２】
その際、エンジンの運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあると、排気ガス中のＮＯxがメインＮＯx触媒５５やサブＮＯx触媒６１にて十分に浄化されなくなり、排気エミッションが悪化することが想定される。
【０１７３】
そこで、ＥＣＵ３０は、エンジンがリーン運転されているときにメインＮＯx触媒５５に流入する排気ガスの温度が予め設定した上限値（例えば、触媒浄化ウィンドの上限値）以上になると、以下に述べるようなＮＯx触媒昇温抑制制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５の双方を全開とすべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の両方に流す。
【０１７４】
この場合、メインＮＯx触媒５５を流れる排気ガス量は、エンジンからの排気ガスをメインＮＯx触媒５５のみに流通させる場合に比して半減するため、メインＮＯx触媒５５が排気ガスから受ける熱量も半減し、メインＮＯx触媒５５の触媒温度が触媒浄化ウィンド内に収まるようになる。同様に、サブＮＯx触媒６１を流れる排気ガス量もメインＮＯx触媒５５を流れる排気ガス量と略同量となるため、サブＮＯx触媒６１の温度は、過剰に上昇することがなく触媒浄化ウィンド内に収まる。
【０１７５】
従って、上記したＮＯx触媒昇温抑制制御によれば、排気ガスは触媒浄化ウィンド内のメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１によって浄化されるので、排気ガスの全量をメインＮＯx触媒５５に流した場合よりもＮＯx浄化率が格段に向上することになる。
【０１７６】
更に、エンジンからの排気ガスをメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方に流した場合は、各ＮＯx触媒５５、６１を流通する排気ガス流量の減少に伴って排気ガスの空間速度が低くなるため、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＮＯx浄化率が一層向上することになる。
【０１７７】
尚、ＮＯx触媒昇温抑制制御の実行条件の判定は、排気ガス温度に基づいて行う代わりに、メインＮＯx触媒５５の触媒温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出値に基づいて行うようにしてもよい。また、排気ガス温度はエンジンの運転状態から推定可能であるので、エンジンが所定の運転状態にあるか否かによって判定することもできる。この第３の実施の形態では、前記所定の運転状態として、リーン高速運転領域またはリーン高負荷運転領域を例示することができる。
【０１７８】
前述した三元触媒昇温制御、及びＮＯx触媒昇温抑制制御は、図１１に示すような触媒温度制御ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより実現される。図１１に示す触媒温度制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１７９】
＜ステップ４０１＞
触媒温度制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ４０１において、エンジンが始動状態にあるか否かを判定する。エンジン始動時の判定方法としては、スタータスイッチがオン状態にある、エンジン回転数が所定回転数以下である、等の条件が満たされているか否かによって判定する方法を例示することができる。
【０１８０】
＜ステップ４０２＞
ステップ４０１において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０２へ進み、三元触媒５１の早期活性化を図るべく三元触媒昇温処理を実行する。即ち、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５の双方を全閉状態とすべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御し、主噴射のリーン空燃比制御を実行し、更に膨張行程副噴射を実行する。
【０１８１】
＜ステップ４０３＞
ステップ４０３では、ＥＣＵ３０は、三元触媒５１が活性したか否か判定する。三元触媒５１の活性判定方法としては、温度センサ６６によって検出された三元触媒５１の下流の排気ガス温度が所定温度に達していれば触媒は活性しており、所定温度に達していなければ触媒は活性していないと推定する方法を例示することができる。
【０１８２】
尚、三元触媒５１の触媒温度を直接検出する触媒温度センサを設けて、触媒温度センサで検出した触媒温度が活性温度に達しているか否かで判定するようにしてもよい。
【０１８３】
ステップ４０３において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０２に戻り、三元触媒昇温処理の実行を続行する。一方、ステップ４０３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ４０４へ進む。
【０１８４】
＜ステップ４０４＞
ステップ４０４では、ＥＣＵ３０は、三元触媒昇温処理の実行を終了する。このステップ４０４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１８５】
＜ステップ４０５＞
一方、ステップ４０１において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０５に進み、空燃比制御がリーン・リッチスパイク制御実行中か否か判定する。
【０１８６】
＜ステップ４０６＞
ステップ４０５において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０６に進み、温度センサ６６の出力信号値（排気ガス温度）が予め設定した上限値以上か否か判定する。
【０１８７】
＜ステップ４０７＞
ステップ４０６において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０７に進み、ＮＯx触媒昇温抑制処理を実行する。即ち、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１に流し、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１によって排気ガスの浄化を行う。このステップ４０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１８８】
前述したステップ４０５において否定判定した場合、及び、前述したステップ４０６において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０８へ進む。
＜ステップ４０８＞
ステップ４０８では、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５を前述した通常時排気切替制御ルーチンに従って制御する。このステップ４０８の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１８９】
以上述べた第３の実施の形態によれば、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあり、排気ガスをメインＮＯx触媒５５に流通させるべく第２排気切替弁６５が全閉状態とされているときに、第２排気切替弁６５からバイパス管６０に排気ガスが漏洩したとしても、この漏洩した排気ガスはサブＮＯx触媒６１によって浄化されるので、排気エミッションが悪化することがなく、排気浄化の信頼性が向上する。
【０１９０】
また、第３の実施の形態によれば、エンジンが冷間始動されたときのように、５１が未活性状態にあるときには、三元触媒昇温制御を実行することにより、排気ガス温度を急激に上昇させることが可能となり、以て三元触媒５１を活性温度域まで早期に昇温させることができる。
【０１９１】
また、第３の実施の形態によれば、メインＮＯx触媒５５に流入する排気ガスの温度が予め設定した上限値以上になったときには、ＮＯx触媒昇温抑制制御を実行することにより、メインＮＯx触媒５５を流れる排気ガス量を半減させて、メインＮＯx触媒５５が排気ガスから受ける熱量を半減させ、メインＮＯx触媒５５の過剰な昇温を抑制し、メインＮＯx触媒５５の温度を触媒浄化ウィンド内に収束させることが可能となる。
【０１９２】
その際、サブＮＯx触媒６１を流れる排気ガス量もメインＮＯx触媒５５を流れる排気ガス量と略同量となるため、サブＮＯx触媒６１の過剰な昇温が抑制され、サブＮＯx触媒６１の温度を触媒浄化ウィンド内に収束させることも可能となる。
【０１９３】
この結果、排気ガスは触媒浄化ウィンド内のメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の双方によって浄化されることとなり、排気ガスの全量をメインＮＯx触媒５５に流した場合よりもＮＯx浄化率を格段に向上させることが可能となる。
【０１９４】
更に、排気ガスをメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方に流通させることにより、各ＮＯx触媒における排気ガスの空間速度を低くすることができ、各ＮＯx触媒のＮＯx浄化率を一層向上させることも可能となる。
【０１９５】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第４の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１９６】
この第４の実施の形態と前述の第３の実施の形態との相違点は、第４の実施の形態では、第３の実施の形態で述べた三元触媒昇温制御、ＮＯx触媒昇温抑制制御に加え、メインＮＯx触媒５５の昇温制御を行う点にある。
【０１９７】
ここで、エンジン始動後の暖機運転時は、エンジンの燃焼状態を安定させるべくエンジンが理論空燃比で運転されるとともに、三元触媒５１から放出されるＳＯxがメインＮＯx触媒５５に流入するのを防止すべく第１排気切替弁６３が全閉状態に保持され且つ第２排気切替弁６５が全開状態に保持される。この場合、エンジンから排出される排気ガスがサブＮＯx触媒６１を通過することになり、エンジンの暖機とともにサブＮＯx触媒６１の活性化が図られる。
【０１９８】
エンジン及びサブＮＯx触媒６１の暖機が完了すると、エンジンの運転状態がストイキ運転からリーン・リッチスパイク運転に切り替えられるとともに、第１排気切替弁６３が全閉状態から全開状態へ切り換えられ且つ第２排気切替弁６５が全開状態から全閉状態へ切り換えられるため、エンジンから排出される排気ガスがメインＮＯx触媒６１を通過することになる。
【０１９９】
その際、メインＮＯx触媒６１には、エンジン始動後において初めて排気ガスが流れることになるため、メインＮＯx触媒６１の温度が触媒浄化ウィンドの範囲まで昇温していないことが想定される。そのような場合に、エンジンからリーン空燃比の排気ガスが排出されると、排気ガス中のＨＣやＣＯは三元触媒５１によってある程度浄化することが可能であるが、排気ガス中のＮＯxは、三元触媒５１で十分に浄化することができず、更にメインＮＯx触媒６１においても十分に浄化することが不可能となる。
【０２００】
そこで、この第４の実施の形態では、エンジンの暖機運転領域を、エンジン及びサブＮＯx触媒６１の暖機完了後であって、エンジンの運転状態がＮＯx排出量の少なくなる状態となるまで、好ましくはＮＯx排出量が“零”になる状態となるまで拡大するようにした。
【０２０１】
すなわち、この第４の実施の形態では、エンジンの理論空燃比運転、第１排気切替弁６３の全閉状態、及び第２排気切替弁６５の全開状態は、エンジン及びサブＮＯx触媒６１の暖機が完了した後であって、エンジンの運転状態がＮＯx排出量の少なくなる状態となるまで継続されるようにした。
【０２０２】
エンジン及びサブＮＯx触媒６１の暖機が完了して、エンジンの運転状態がＮＯx排出量の少なくなる状態になった際には、エンジンの運転状態がストイキ運転からリーン・リッチスパイク運転に切り替えられるとともに、第１排気切替弁６３が全閉状態から全開状態へ切り替えられ、且つ第２排気切替弁６５が全開状態から全閉状態へ切り替えられる。
【０２０３】
尚、ＮＯx排出量が少なくなる運転状態としては、車両が減速走行しているとき、燃料噴射制御の実行が禁止されているとき、点火制御の実行が禁止されているとき等を例示することができるが、この第４の実際の形態では、車両の減速走行時を例に挙げて説明する。
【０２０４】
車両が減速走行状態にあるときには、エンジンの燃料噴射量が減量又は燃料噴射の実行が停止（フューエルカット）されるため、ＮＯx発生量が極僅かとなる。更に、減速走行時にエンジンから排出される排気ガスは、エンジン内で燃焼が行われていなくとも、エンジン内（例えば、吸気ポート、燃焼室３、排気ポート等の壁面）で熱を受け、ある程度昇温したガスとなる。
【０２０５】
従って、上記したような排気ガスがメインＮＯx触媒５５に流入した場合には、たとえメインＮＯx触媒５５が未活性状態にあってもエミッションが大幅に悪化することがなく、更にメインＮＯx触媒５５は排気ガスの熱を受けて昇温することになる。つまり、上記したメインＮＯx触媒昇温制御によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつメインＮＯx触媒５５の活性化を図ることが可能となる。
【０２０６】
尚、エンジンの暖機完了を判定する方法としては、エンジン冷却用の冷却水の温度が所定温度以上であるか否かを判定することによって推定する方法を例示することができ、サブＮＯx触媒６１の暖機完了を判定する方法としては、エンジンの始動時からの運転履歴（運転時間、燃料噴射量の積算値、若しくは吸入空気量の積算値等）から推定する方法や、サブＮＯx触媒６１の触媒床温を直接検出する温度センサを設け、その温度センサの検出値が触媒浄化ウィンドの範囲内にあるか否かを判定する方法等を例示することができる。
【０２０７】
以下、この第４の実施の形態に係るメインＮＯx触媒昇温制御について図１２のフローチャートに沿って説明する。図１２に示すフローチャートは、メインＮＯx触媒昇温制御ルーチンを示すものである。このメインＮＯx触媒昇温制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、エンジンの始動完了をトリガにしてＣＰＵ３４が実行するルーチンである。
【０２０８】
＜ステップ５０１＞
メインＮＯx触媒昇温制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ５０１において、エンジンの始動が完了したか否かを判別する。
【０２０９】
ステップ５０１において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０１の処理を再度実行する。一方、ステップ５０１において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０２へ進む。
【０２１０】
＜ステップ５０２＞
ステップ５０２では、ＥＣＵ３０は、エンジン暖機処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジンを理論空燃比で運転させるとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態、且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。
【０２１１】
この場合、エンジンからは理論空燃比の排気ガスが排出されることになり、その排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の有害ガス成分は、エンジン始動時の三元触媒昇温制御によって活性された三元触媒５１において浄化される。三元触媒５１にて有害ガス成分を浄化された排気ガスは、バイパス通路５９のサブＮＯx触媒６１を通過して排気管５８へ導かれる。その際、サブＮＯx触媒６１は、未活性状態にあるが、前述したように三元触媒５１にて排気ガス中の有害ガス成分が既に浄化されているので、排気エミッションが悪化することがない。更に、サブＮＯx触媒６１は、排気ガスが持つ熱を受けて昇温する。
【０２１２】
＜ステップ５０３＞
ステップ５０３では、ＥＣＵ３０は、エンジン冷却水の温度、エンジンの始動時からの運転履歴等をパラメータとして、エンジン（及びサブＮＯx触媒６１）の暖機が完了したか否かを判別する。
【０２１３】
ステップ５０３において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０２へ戻り、エンジン暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ５０３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０４へ進む。
【０２１４】
＜ステップ５０４＞
ステップ５０４では、ＥＣＵ３０は、車両が減速走行状態にあるか否かを判別する。車両の減速走行状態を判定する方法としては、図示しないアクセルペダルの操作量が“零”であり、且つ車速が所定速度以上であることを条件に車両が減速走行状態にあると判定する方法を例示することができる。
【０２１５】
ステップ５０４において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０２へ戻り、エンジン暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ５０４において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ５０５へ進む。
【０２１６】
＜ステップ５０５＞
ステップ５０５では、ＥＣＵ３０は、エンジン暖機処理の実行を終了する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジンの運転状態をストイキ運転からリーン・リッチスパイク運転に切り替えるとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態から全開状態へ切り替え、且つ第２排気切替弁６５を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。
【０２１７】
その際、エンジンから排出された排気ガスはメインＮＯx触媒５５を経て排気管５８に流出することになるが、減速走行時にエンジンから排出される排気ガスに含まれるＮＯx量が極僅かとなるため、たとえメインＮＯx触媒５５が未活性状態であっても排気エミッションが急激に悪化することがない。
【０２１８】
更に、車両の減速走行時にエンジンから排出される排気ガスは、エンジンにおいて燃焼が行われなくともエンジン内部の熱を受けているため、そのような排気ガスがメインＮＯx触媒５５を通過すると、メインＮＯx触媒５５が排気ガスの熱を受けて昇温することになる。
【０２１９】
従って、この第４の実施の形態にかかる排気浄化装置によれば、前述の第３の実施の形態で述べた効果に加え、エンジン始動後の暖機運転完了時において、排気エミッションの悪化を抑制しつつメインＮＯx触媒５５の活性化を図ることが可能になるという優れた効果を得ることができる。
【０２２０】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第５の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０２２１】
この第５の実施の形態と前述の第３の実施の形態との相違点は、第５の実施の形態では、三元触媒昇温制御、ＮＯx触媒昇温抑制制御に加え、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御を行う点にある。
【０２２２】
ここで、前述した第３の実施の形態では、三元触媒５１に吸収されたＳＯxを強制的に放出させるべくエンジンの制御を行っていないため、エンジン運転状態の経緯によっては三元触媒５１のＳＯx吸収能力が飽和し、排気ガス中のＳＯxが三元触媒５１で除去されずにメインＮＯx触媒５５に流入し、メインＮＯx触媒５５がＳＯx被毒することが考えられる。
【０２２３】
また、エンジンがストイキ運転状態あるいはリッチ運転状態にあるときは、三元触媒５１に吸収されていたＳＯxが放出されるとともに、第１排気切替弁６３が全閉状態に保持され且つ第２排気切替弁６５が全開状態に保持されるため、三元触媒５１から放出されたＳＯxは排気ガスとともにサブＮＯx触媒６１を流通することになり、その際のサブＮＯx触媒６１の温度が十分に高くないと排気ガス中のＳＯxがサブＮＯx触媒６１に吸収され、サブＮＯx触媒６１がＳＯx被毒することも考えられる。
【０２２４】
そこで、この第５の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合を判定し、その判定結果に基づいてメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御を行うようにした。
【０２２５】
尚、ＳＯx被毒を解消する場合は、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を高温（例えば、５００℃〜７００℃）域まで昇温させるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内の排気ガス空燃比をストイキあるいはリッチにする必要があるため、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の各々のＳＯx被毒度合に応じて個々にＳＯx被毒再生制御を行うのでは、ＳＯx被毒再生制御の実行頻度が多くなり、燃料消費量の増加等を招く虞がある。このため、この第５の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との何れか一方のＳＯx被毒度合が所定の基準を越えた場合は、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の再生制御を同時に行うようにした。
【０２２６】
以下、この第５の実施の形態に係るＳＯx被毒再生制御について図１３のフローチャートに沿って説明する。図１３に示すフローチャートは、ＳＯx被毒再生制御ルーチンを示すものである。このＳＯx被毒再生制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０２２７】
＜ステップ６０１＞
ＳＯx被毒再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ６０１において、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒度合判定処理を実行する。メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒の度合を判定する方法としては、例えば、メインＮＯx触媒５５に流入する排気ガスの空燃比をリーンにした後にリッチへ切り替え、その際にメインＮＯx触媒５５よりも下流に配置された酸素センサ６８（空燃比センサでもよい）の出力信号値がリーンを示す値からリッチを示す値へ反転するまでの時間、所謂リッチ反転時間に基づいて判定する方法を例示することができる。
【０２２８】
＜ステップ６０２＞
ステップ６０２では、ＥＣＵ３０は、ステップ６０１において判定されたメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判別する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２等に記憶されている。
【０２２９】
ステップ６０２において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５に対してＳＯx被毒再生制御を行う必要がないとみなしてステップ６０３へ進む。
【０２３０】
＜ステップ６０３＞
ステップ６０３では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合判定処理を実行する。サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合判定方法としては、例えば、エンジンの運転履歴等から推定する方法を例示することができる。
【０２３１】
＜ステップ６０４＞
ステップ６０４では、ＥＣＵ３０は、ステップ６０３において判定されたサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判定する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２等に記憶されている。
【０２３２】
ステップ６０４において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１に対してＳＯx被毒再生制御を行う必要がないとみなして本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２３３】
一方、ステップ６０２又はステップ６０４において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ６０５へ進む。
＜ステップ６０５＞
ステップ６０５では、ＥＣＵ３０は、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御し、第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御し、更にメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を所定の温度域（５００℃〜７００℃）まで昇温させるべくＮＯx触媒昇温処理を実行する。
【０２３４】
ＮＯx触媒昇温処理方法としては、例えば、（１）排気ガスの空燃比をリッチとすべくエンジンをリッチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１より上流の排気通路において排気ガス中に二次空気を供給することにより、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を急激に上昇させる方法、（２）エンジンをストイキ運転あるいはリッチ空燃比で運転させるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を専用のヒータで加熱する方法、（３）エンジンの一部の気筒をリッチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリーン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気ガスと十分な量の酸素を含む排気ガスとの混合ガスをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に供給し、その混合ガス中に含まれる未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を昇温させる方法等を例示することができる。
【０２３５】
尚、この第５の実施の形態に係るハードウェア構成において上記した（３）の方法を採用する場合は、二つの三元触媒５１のうちの一側の三元触媒５１に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり、且つ他側の三元触媒５１に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるようにすることが好ましい。
【０２３６】
これは、リーン空燃比で運転された気筒からの排気ガスとリッチ空燃比で運転された気筒からの排気ガスとが同一の三元触媒５１に流入すると、該三元触媒５１内の排気ガス空燃比が略理論空燃比となり、排気ガス中の未燃燃料成分と酸素が三元触媒５１内で酸化反応してしまい、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応させることができなくなるからである。
【０２３７】
上記したようなＳＯx被毒再生処理が実行された場合には、エンジンからの排気ガスはメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の双方を流れることになり、それらメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を流通する排気ガスの空間速度は、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の何れか一方のみを流通する場合に比して低くなるため、ＳＯx被毒の再生効率が向上し、ＳＯx被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。
【０２３８】
この結果、ＳＯx被毒再生制御に係る燃料消費量を低減することができるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１が高温に曝される時間を短縮することが可能となる。
【０２３９】
＜ステップ６０６＞
ステップ６０６では、ＥＣＵ３０は、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒の再生が完了したか否か、言い換えればメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒が解消されたか否かを判別する。
【０２４０】
メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生完了を判定する方法としては、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒度合とＳＯx被毒の再生に要する時間（ＳＯx被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、ＳＯx被毒再生制御の実行時間が前記ＳＯx被毒再生時間以上となったことを条件にメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法、あるいはメインＮＯx触媒５５より下流の排気管５７及びサブＮＯx触媒６１よりも下流のバイパス通路５９に排気ガス中のＳＯx濃度に対応した電気信号を出力するＳＯxセンサを配置し、それらＳＯxセンサの出力信号値が所定値未満となったことを条件にメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。
【０２４１】
前記ステップ６０６において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ６０５へ戻り、ＳＯx被毒再生処理の実行を続行する。一方、前記ステップ６０６において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ６０７へ進む。
【０２４２】
＜ステップ６０７＞
ステップ６０７では、ＥＣＵ３０は、ＳＯx被毒再生処理の実行を終了し、エンジンの制御と第１及び第２排気切替弁６３、６５の制御とを通常制御に戻す。このステップ６０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２４３】
以上述べた第５の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との何れか一方のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回った場合に、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒を同時に再生させるため、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１とを個々に再生する場合に比してＳＯx被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能となる。
【０２４４】
また、この第５の実施の形態では、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生制御を同時に行うべく、エンジンからの排気ガスをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の双方へ流通させるため、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との何れか一方にのみ排気ガスを流通させる場合に比して各ＮＯx触媒５５、６１における排気ガスの空間速度が低下し、ＳＯx再生効率が向上し、ＳＯx被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。
【０２４５】
従って、この第５の実施の形態によれば、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能になるとともに、ＳＯx被毒再生制御の実行時間を短縮させることが可能となるため、ＳＯx被毒再生制御に係る燃料消費量の低減と、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の熱劣化を抑制することが可能となる。
【０２４６】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第６の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第５の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０２４７】
この第６の実施の形態と前述の第５の実施の形態との相違点は、前述の第５の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御とサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御とは、同時に開始され、且つ同時に終了されるのに対し、この第６の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御とサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御とは第５の実施の形態と同様に同時に開始されるが、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御はメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒が解消された時点で終了されるとともに、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御はサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒が解消された時点で終了される点にある。
【０２４８】
これは、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御とサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御とを同時に終了させる場合には、ＳＯx被毒が先に解消されたＮＯx触媒は、残りのＮＯx触媒のＳＯx被毒が解消されるまで不要に高温に曝されることになり、触媒の熱劣化を誘発することが想定されるからである。
【０２４９】
更に、この第６の実施の形態と第５の実施の形態との相違点は、第５の実施の形態では、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒の再生が完了すると直ちに通常制御に戻るのに対し、この第６の実施の形態では、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒の再生が完了すると、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を一旦冷却した後に通常制御に戻る点にある。
【０２５０】
これは、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒を解消する際にメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１が非常に高い温度域まで昇温するため、ＳＯx被毒解消後に直ちに通常制御に戻ってメインＮＯx触媒５５又はサブＮＯx触媒６１への排気ガスの流通が遮断されると、メインＮＯx触媒５５又はサブＮＯx触媒６１が高温のまま放置されることとなり、メインＮＯx触媒５５又はサブＮＯx触媒６１の熱劣化を誘発することが想定されるからである。
【０２５１】
以下、この第６の実施の形態に係るＳＯx被毒再生制御について図１４のフローチャートに沿って説明する。図１４に示すフローチャートは、ＳＯx被毒再生制御ルーチンを示すものである。このＳＯx被毒再生制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０２５２】
＜ステップ７０１＞
ＳＯx被毒再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ７０１において、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒度合判定処理を実行する。
【０２５３】
＜ステップ７０２＞
ステップ７０２では、ＥＣＵ３０は、ステップ７０１において判定されたメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判別する。
【０２５４】
ステップ７０２において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５に対するＳＯx被毒再生処理を実行する必要がないとみなしてステップ７０３へ進む。
【０２５５】
＜ステップ７０３＞
ステップ７０３では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合判定処理を実行する。
【０２５６】
＜ステップ７０４＞
ステップ７０４では、ＥＣＵ３０は、ステップ７０３において判定されたサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判定する。
【０２５７】
ステップ７０４において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１に対するＳＯx被毒再生処理を実行する必要がないとみなして本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２５８】
一方、ステップ７０２又はステップ７０４において肯定判定した場合、すなわち、メインＮＯx触媒５５又はサブＮＯx触媒６１に対するＳＯx被毒再生処理を実行する必要があると判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７０５へ進む。
【０２５９】
＜ステップ７０５＞
ステップ７０５では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５に対するＳＯx被毒再生処理の実行とサブＮＯx触媒６１に対するＳＯx被毒再生処理の実行とを同時に開始する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御し、第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御し、更にメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を所定の温度域（５００℃〜７００℃）まで昇温させるべくＮＯx触媒昇温処理を実行する。
【０２６０】
ＮＯx触媒昇温処理方法としては、例えば、（１）排気ガスの空燃比をリッチとすべくエンジンをリッチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１より上流の排気通路において排気ガス中に二次空気を供給することにより、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を急激に上昇させる方法、（２）エンジンをストイキ運転あるいはリッチ空燃比で運転させるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を専用のヒータで加熱する方法、（３）エンジンの一部の気筒をリッチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリーン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気ガスと十分な量の酸素を含む排気ガスとの混合ガスをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に供給し、その混合ガス中に含まれる未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を昇温させる方法等を例示することができる。
【０２６１】
上記したようなＳＯx被毒再生処理が実行された場合には、エンジンからの排気ガスはメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の双方を流れることになり、それらメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を流通する排気ガスの空間速度は、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の何れか一方のみを流通する場合に比して低下する。
【０２６２】
この結果、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生効率が向上し、ＳＯx被毒再生処理の実行時間を短縮することが可能となるため、ＳＯx被毒再生処理に係る燃料消費量を低減することができるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１が高温に曝される時間を短縮することが可能となる。
【０２６３】
＜ステップ７０６＞
ステップ７０６では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒の再生が完了したか否かを判別する。メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生完了を判定する方法としては、（１）メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒度合とＳＯx被毒の再生に要する時間（メインＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、ＳＯx被毒再生処理の実行時間が前記メインＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間以上となったことを条件にメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒が解消したと判定する方法、（２）メインＮＯx触媒５５下流の排気管５７に排気ガス中のＳＯx濃度に対応した電気信号を出力するＳＯxセンサを配置し、そのＳＯxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。
【０２６４】
＜ステップ７０７＞
前記ステップ７０６において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０はステップ７０７へ進み、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒の再生が完了したか否かを判別する。
【０２６５】
サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生完了を判定する方法としては、（１）サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合とＳＯx被毒の再生に要する時間（サブＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、ＳＯx被毒再生処理の実行時間が前記サブＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間以上となったことを条件にサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法、（２）サブＮＯx触媒６１下流のバイパス通路５９に排気ガス中のＳＯx濃度に対応した電気信号を出力するＳＯxセンサを配置し、そのＳＯxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。
【０２６６】
＜ステップ７０８＞
ステップ７０７において否定判定した場合、つまりメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒の再生が完了し、且つサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒の再生が未完了である場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７０８へ進み、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理の実行を一旦中断して、メインＮＯx触媒５５の冷却処理を所定時間実行する。
【０２６７】
具体的には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温処理の実行を中断するとともに、全開状態にある第１及び第２排気切替弁６３、６５のうち、第２排気切替弁６５のみを全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第２アクチュエータ６４を制御する。
【０２６８】
この場合、エンジンから排出された排気ガスは、メインＮＯx触媒５５を流通することになり、サブＮＯx触媒６１を流通しないことになる。排気ガスがメインＮＯx触媒５５を通過する際に、メインＮＯx触媒５５の熱が排気ガスによって奪われ、メインＮＯx触媒５５の温度が低下する。
【０２６９】
その際、エンジンをリーン運転させて排気ガスの温度を低くすることが考えられるが、ＳＯx被毒再生処理の実行直後は、メインＮＯx触媒５５の温度が触媒浄化ウィンドより高くなっている可能性があり、そのような状況下でエンジンがリーン運転されると排気ガス中のＮＯxがメインＮＯx触媒５５で浄化されず、排気エミッションが悪化する虞がある。
【０２７０】
そこで、この第６の実施の形態では、ＳＯx被毒再生処理の実行後にメインＮＯx触媒５５を冷却する場合は、エンジンをストイキ運転させ、排気エミッションの悪化を抑制しつつメインＮＯx触媒５５の冷却を図るようにした。
【０２７１】
＜ステップ７０９＞
ＥＣＵ３０は、上記したようなメインＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ７０９へ進む。ステップ７０９では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒冷却処理を終了し、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理を再開する。
【０２７２】
具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第２アクチュエータ６４を制御し、更にサブＮＯx触媒６５を昇温させるべくＮＯx触媒昇温処理の実行を再開する。
【０２７３】
＜ステップ７１０＞
ステップ７１０では、ＥＣＵ３０は、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生が完了したか否かを判別する。
【０２７４】
ステップ７１０において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理を継続して実行すべくステップ７０９へ戻る。一方、ステップ７１０において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７１１へ進む。
【０２７５】
＜ステップ７１１＞
ステップ７１１では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理の実行を終了し、サブＮＯx触媒６１の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態、且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持したままでエンジンの運転状態をストイキ運転に切り替える。
【０２７６】
この場合、エンジンから排出された排気ガスは、サブＮＯx触媒６１を流通することになり、メインＮＯx触媒５５を流通しないことになる。排気ガスがサブＮＯx触媒６１を通過する際に、サブＮＯx触媒６１の熱が排気ガスによって奪われ、サブＮＯx触媒６１の温度が低下する。
【０２７７】
＜ステップ７１２＞
ＥＣＵ３０は、上記したようなサブＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ７１２へ進む。ステップ７１２では、ＥＣＵ３０は、エンジンの制御と、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の制御とを通常制御に戻す。このステップ７１２の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２７８】
一方、前述したステップ７０７において肯定判定した場合、つまりメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方のＳＯx被毒の再生が略同時に完了した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７１３へ進む。
【０２７９】
＜ステップ７１３＞
ステップ７１３では、ＥＣＵ３０は、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生処理の実行を終了するとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を同時に冷却すべくメインＮＯx触媒・サブＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第１排気切替弁６３を全開状態且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持したままでエンジンの運転状態をストイキ運転に切り替える。
【０２８０】
この場合、エンジンから排出された排気ガスは、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方を流通することになる。前記した排気ガスがメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を通過する際に、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の熱が排気ガスに奪われることになり、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度が低下する。
【０２８１】
ＥＣＵ３０は、上記したようなメインＮＯx触媒・サブＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ７１２へ進んでエンジンの制御と第１及び第２排気切替弁６３、６５の制御とを通常制御に戻し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２８２】
＜ステップ７１４＞
次に、前記したステップ７０６において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０はステップ７１４へ進み、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒の再生が完了したか否かを判別する。
【０２８３】
ステップ７１４において否定判定した場合、つまりメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の双方のＳＯx被毒の再生が未完了である場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ７０５へ戻り、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生処理を引き続き実行する。一方、ステップ７１４において肯定判定した場合、つまりメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒の再生が未完了であって、且つサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒の再生が完了している場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７１５へ進む。
【０２８４】
＜ステップ７１５＞
ステップ７１５では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生処理の実行を一旦中断して、サブＮＯx触媒６１の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温処理の実行を中断するとともに、全開状態にある第１及び第２排気切替弁６３、６５のうち、第１排気切替弁６３のみを全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、エンジンの運転状態をストイキ運転に切り替える。
【０２８５】
この場合、エンジンから排出された排気ガスは、サブＮＯx触媒６１を流通することになり、メインＮＯx触媒５５を流通しないことになる。前記した排気ガスがサブＮＯx触媒６１を流通する際に、サブＮＯx触媒６１の熱が排気ガスに奪われ、サブＮＯx触媒６１の温度が低下する。
【０２８６】
＜ステップ７１６＞
ＥＣＵ３０は、上記したようなサブＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ７１６へ進む。ステップ７１６では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒冷却処理を終了し、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生処理の実行を再開する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第２排気切替弁６５を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第２アクチュエータ６４を制御するとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２を制御し、更にメインＮＯx触媒５５を昇温させるべくＮＯx触媒昇温処理の実行を再開する。
【０２８７】
＜ステップ７１７＞
ステップ７１７では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生が完了したか否かを判別する。
【０２８８】
ステップ７１７において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生処理を継続して実行すべくステップ７１６へ戻る。一方、ステップ７１７において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ７１８へ進む。
【０２８９】
＜ステップ７１８＞
ステップ７１８では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生処理の実行を終了するとともに、メインＮＯx触媒５５の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第１排気切替弁６３を全開状態、且つ第２排気切替弁６５を全閉状態に保持したままでエンジンの運転状態をストイキ運転に切り替える。
【０２９０】
この場合、エンジンから排出された排気ガスは、メインＮＯx触媒５５を流通し、サブＮＯx触媒６１を流通しないことになる。前記した排気ガスがメインＮＯx触媒５５を流通する際に、メインＮＯx触媒５５の熱が排気ガスに奪われ、メインＮＯx触媒５５の温度が低下する。
【０２９１】
ＥＣＵ３０は、上記したようなメインＮＯx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ７１２へ進んでエンジンの制御とメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の制御とを通常制御に戻し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２９２】
以上述べた第６の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との少なくとも一方のＳＯx被毒度合が所定の基準値を上回った場合に、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御とサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御とを同時に行うため、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１とを個々に再生する場合に比してＳＯx被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能となる。
【０２９３】
また、この第６の実施の形態では、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１のＳＯx被毒再生制御において、エンジンからの排気ガスをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の双方へ流通させるため、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との何れか一方にのみ排気ガスを流通させる場合に比して各ＮＯx触媒５５、６１における排気ガスの空間速度が低下し、ＳＯx再生効率が向上し、ＳＯx被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。
【０２９４】
また、この第６の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒再生制御がメインＮＯx触媒５５のＳＯx被毒解消時に終了されるとともに、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御がサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒解消時に終了されるため、ＳＯx被毒が先に解消されたＮＯx触媒が不要に高温に曝されることがない。
【０２９５】
また、この第６の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒の再生が完了した際に、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１が冷却されるため、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１が高温のまま放置されることがなく、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の熱劣化を防止することができる。
【０２９６】
従って、この第６の実施の形態によれば、前述した第５の実施の形態で述べた効果に加え、ＳＯx被毒再生制御に起因したメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の熱劣化が防止されるという優れた効果を得ることが可能となる。
【０２９７】
〔第７の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第７の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０２９８】
この第７の実施の形態と前述の第３の実施の形態との相違点は、第３の実施の形態では、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときにメインＮＯx触媒５５の温度が所定温度以上になると、メインＮＯx触媒５５の過剰な昇温を防止すべく直ちにＮＯx触媒昇温抑制制御が実行されるのに対し、この第７の実施の形態では、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときにメインＮＯx触媒５５の温度が所定温度以上になると、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生制御が実行された後に、ＮＯx触媒昇温抑制制御が実行される点にある。
【０２９９】
これは、排気浄化装置の通常制御において、エンジン運転状態がストイキ制御実行領域又はリッチ空燃比制御実行領域にあり、且つ三元触媒５１の温度がＳＯx放出条件を満たしいているときは、三元触媒５１から放出されたＳＯxがメインＮＯx触媒５５へ流入するのを防止すべく、第１排気切替弁６３が全閉状態に保持されるとともに第２排気切替弁６５が全開状態に保持され、排気ガスの全量がサブＮＯx触媒６１を流通するため、サブＮＯx触媒６１はメインＮＯx触媒５５に比してＳＯx被毒し易く、サブＮＯx触媒６１がＳＯx被毒した状態でＮＯx触媒昇温抑制制御が実行されるとサブＮＯx触媒６１を流通する排気ガス中に含まれるＮＯxが十分に浄化されず、排気エミッションが悪化することが想定されるからである。
【０３００】
以下、この第７の実施の形態に係る触媒昇温抑制制御について図１５のフローチャートに沿って説明する。図１５に示すフローチャートは、ＮＯx触媒昇温抑制制御ルーチンを示すものである。このＮＯx触媒昇温抑制制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０３０１】
＜ステップ８０１＞
触媒昇温抑制制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ８０１において、エンジンの運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるか否かを判定する。
【０３０２】
＜ステップ８０２＞
ステップ８０１において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ８０２へ進み、温度センサ６６の出力信号値（排気ガス温度）が予め設定された上限値：Ｔ1（例えば、メインＮＯx触媒５５の触媒浄化ウィンドの上限値）以上であるか否かを判別する。
【０３０３】
＜ステップ８０３＞
ステップ８０２において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５の過剰な昇温を防止すべくＮＯx触媒昇温抑制処理を実行する必要があるとみなし、ステップ８０３へ進む。ステップ８０３では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合判定処理を実行する。サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合を判定する方法としては、例えば、エンジンの運転履歴等から推定する方法を例示することができる。
【０３０４】
＜ステップ８０４＞
ステップ８０４では、ＥＣＵ３０は、ステップ８０３で判定されたサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合が所定の基準値を下回っているか否かを判別する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＲＯＭ３２に記憶されている。
【０３０５】
＜ステップ８０５＞
ステップ８０４において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒を再生する必要がないとみなし、ステップ８０５へ進む。ステップ８０５では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５のＮＯx触媒昇温抑制処理を実行する。
【０３０６】
具体的には、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１に流すようにする。
【０３０７】
この場合、エンジンからの排気ガスは、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方を流通することになり、メインＮＯx触媒５５を流通する排気ガス流量は、エンジンからの排気ガスがメインＮＯx触媒５５のみを流通する場合に比して少なくなるため、メインＮＯx触媒５５が排気ガスから受ける熱量が減少し、メインＮＯx触媒５５が過剰に昇温することがない。
【０３０８】
更に、エンジンからの排気ガスがメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１との双方を流れることによってメインＮＯx触媒５５を流通する排気ガス流量が減少すると、メインＮＯx触媒５５における排気ガスの空間速度が低くなるため、メインＮＯx触媒５５のＮＯx浄化率が向上する。同様に、サブＮＯx触媒６１を流通する排気ガス流量も、エンジンからの排気ガスがサブＮＯx触媒６１のみを流通する場合に比して少ないため、サブＮＯx触媒６１における排気ガスの空間速度も低くなり、サブＮＯx触媒６１のＮＯx浄化率も向上する。
【０３０９】
＜ステップ８０６＞
ステップ８０６では、ＥＣＵ３０は、温度センサ６６の出力信号値（排気ガス温度）が所定温度：Ｔ2より低くなったか否かを判別する。前記所定温度：Ｔ2は、上限値：Ｔ1より小さい値であって、且つ、メインＮＯx触媒５５の触媒浄化ウィンドの下限値以上の値である。
【０３１０】
ステップ８０６において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温抑制処理の実行を継続すべくステップ８０５へ戻る。一方、ステップ８０６において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ８０７へ進む。
【０３１１】
＜ステップ８０７＞
ステップ８０７では、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温抑制処理の実行を終了し、第１及び第２排気切替弁６３、６５の制御を通常制御に戻す。このステップ８０７の処理を実行し終えると、ＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０３１２】
一方、前述のステップ８０４の処理において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ＮＯx触媒昇温抑制処理を実行する前にサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒を再生する必要があるとみなし、ステップ８０８へ進む。
【０３１３】
＜ステップ８０８＞
ステップ８０８では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全閉状態とすべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全開状態とすべく第２アクチュエータ６４を制御し、更にサブＮＯx触媒６１の温度を所定の温度域（５００℃〜７００℃）まで昇温させるべくＮＯx触媒昇温処理を実行する。
【０３１４】
ＮＯx触媒昇温処理方法としては、例えば、（１）排気ガスの空燃比をリッチとすべくエンジンをリッチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１より上流の排気通路において排気ガス中に二次空気を供給することにより、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を急激に上昇させる方法、（２）エンジンをストイキ運転あるいはリッチ空燃比で運転させるとともに、メイン及びサブＮＯx触媒５５、６１を専用のヒータで加熱する方法、（３）エンジンの一部の気筒をリッチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリーン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気ガスと十分な量の酸素を含む排気ガスとの混合ガスをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１に供給し、その混合ガス中に含まれる未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１内で酸化反応させてメイン及びサブＮＯx触媒５５、６１の温度を昇温させる方法等を例示することができる。
【０３１５】
＜ステップ８０９＞
ステップ８０９では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生が完了した否かを判別する。サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生完了を判定する方法としては、（１）サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒度合とＳＯx被毒の再生に要する時間（サブＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、ＳＯx被毒再生処理の実行時間が前記サブＮＯx触媒ＳＯx被毒再生時間以上となったことを条件にサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法、（２）サブＮＯx触媒６１下流のバイパス通路５９に排気ガス中のＳＯx濃度に対応した電気信号を出力するＳＯxセンサを配置し、そのＳＯxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にサブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。
【０３１６】
ステップ８０９において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ８０８へ戻り、サブＮＯx触媒６１のＳＯx被毒再生処理の実行を継続して行う。一方、ステップ８０９において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ８０５、ステップ８０６、ステップ８０７の処理を順次実行して、メインＮＯx触媒５５の過剰な昇温を防止する。
【０３１７】
以上述べた第７の実施の形態によれば、前述の第３の実施の形態で述べた効果に加え、メインＮＯx触媒５５の過剰な昇温を防止しつつ、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＮＯx浄化率を向上させることが可能になる。
【０３１８】
〔第８の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第８の実施の形態を図１６を参照して説明する。ここでは、前述の第３の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０３１９】
この第８の実施の形態と前述の第３の実施の形態との相違点は、第３の実施の形態では、リーン・リッチスパイク制御においてメインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を推定する際に、第２排気切替弁６５を介してサブＮＯx触媒６１へ漏れる排気ガスを考慮していないのに対し、この第８の実施の形態では、サブＮＯx触媒６１へ漏れる排気ガスを考慮してメインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を推定する点にある。
【０３２０】
これは、サブＮＯx触媒６１へ漏れる排気ガスを考慮せずにメインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を推定すると、その推定値が実際のＮＯx吸収量より多くなることが想定され、そのような推定値に基づいてリーン・リッチスパイク制御が実行された場合には、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収能力が飽和していないにも関わらずリッチスパイク制御が実行されることとなり、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収能力を効率的に利用することができず、ひいてはリッチスパイク制御の実行頻度が不要に増加して燃料消費量の悪化を招くことも考えられるからである。
【０３２１】
更に、第８の実施の形態と前述の第３の実施の形態との相違点は、第３の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５のみを対象としてリーン・リッチスパイク制御が実行されるのに対し、この第８の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の双方を対象としてリーン・リッチスパイク制御を実行する点にある。
【０３２２】
これは、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときには、排気ガスの一部が第２排気切替弁６５を介してサブＮＯx触媒６１へ漏れ、その排気ガス中のＮＯxがサブＮＯx触媒６１に吸収されることになるため、サブＮＯx触媒６１に吸収されたＮＯxを放出及び浄化する必要があるからである。
【０３２３】
以下、この第８の実施の形態におけるリーン・リッチスパイク制御について具体的に説明する。図１６に示すフローチャートは、リーン・リッチスパイク制御ルーチンを示すものである。このリーン・リッチスパイク制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０３２４】
＜ステップ９０１＞
リーン・リッチスパイク制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ９０１においてＲＡＭ３３の所定領域に予め設定された第１ＮＯx放出フラグ記憶領域にアクセスし、“１”が記憶されていないか否かを判別する。
【０３２５】
前記第１ＮＯx放出フラグ記憶領域は、メインＮＯx触媒５５に吸収されているＮＯx量がメインＮＯx触媒５５により吸収可能なＮＯx量の限界値以上であるときには“１”が記憶され、メインＮＯx触媒５５に吸収されているＮＯx量が前記限界値未満であるときには“０”が記憶される領域である。
【０３２６】
＜ステップ９０２＞
ステップ９０１において肯定判定した場合、すなわちＲＡＭ３３の第１ＮＯx放出フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９０２へ進む。ステップ９０２では、ＥＣＵ３０は、ＲＡＭ３３の所定領域に予め設定された第２ＮＯx放出フラグ記憶領域へアクセスし、“１”が記憶されていないか否かを判別する。
【０３２７】
前記第２ＮＯx放出フラグ記憶領域は、サブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯx量がサブＮＯx触媒６１により吸収可能なＮＯx量の限界値以上であるときには“１”が記憶され、サブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯx量が前記限界値未満であるときには“０”が記憶される領域である。
【０３２８】
＜ステップ９０３＞
ステップ９０２において肯定判定した場合、すなわちＲＡＭ３３の第２ＮＯx放出フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９０３へ進む。ステップ９０３では、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態がリーン制御実行領域にあるか否かを判別する。
【０３２９】
＜ステップ９０４＞
ステップ９０３において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ９０４へ進む。ステップ９０４では、第２排気切替弁６５を介してサブＮＯx触媒６１へ漏れる排気ガス量に基づいて、メインＮＯx触媒５５に吸収されているＮＯxの総量とサブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯxの総量とを演算する。
【０３３０】
具体的には、ＥＣＵ３０は、先ず、エンジン回転数や燃料噴射量等をパラメータとして一定期間内にエンジンから排出されるＮＯx量（以下、エンジン排出ＮＯx量と称する）を算出する。このエンジン排出ＮＯx量を算出する方法としては、例えば、エンジン回転数、吸入空気量、及び燃料噴射量をパラメータとして算出する方法を例示することができる。尚、エンジン回転数と吸入空気量と燃料噴射量とエンジン排出ＮＯx量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておくようにしてもよい。
【０３３１】
続いて、ＥＣＵ３０は、一定期間内にサブＮＯx触媒６１へ漏れるＮＯx量（以下、ＮＯx漏れ量と称する）を算出する。このＮＯx漏れ量を算出する方法としては、ＮＯx漏れ量が排気ガスの流量（排気ガスの圧力）やエンジン排出ＮＯx量によって変化すると考えられるため、排気ガス流量とエンジン排出ＮＯx量とをパラメータとして算出される方法を例示することができる。
【０３３２】
尚、排気ガス流量とエンジン排出ＮＯx量とＮＯx漏れ量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておくようにしてもよい。更に、排気ガスの圧力や排気ガスの流量は、エンジン回転数や吸入空気量などのエンジン運転状態を示すパラメータから推定することが可能であるため、前記したマップは、エンジン運転状態とエンジン排出ＮＯx量とＮＯx漏れ量との関係を示すマップとしてもよい。
【０３３３】
ＥＣＵ３０は、上記したような方法によりエンジン排出ＮＯx量とＮＯx漏れ量とを算出する。ＥＣＵ３０は、前記エンジン排出ＮＯx量から前記ＮＯx漏れ量を減算して、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を算出する。ＥＣＵ３０は、このようにして算出されたＮＯx吸収量を、第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値に加算する。
【０３３４】
前記第１吸収カウンタＣ1は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、あるいはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、メインＮＯx触媒５５に吸収されるＮＯx量の積算値、言い換えればメインＮＯx触媒５５に吸収されたＮＯxの総量を保持するものである。
【０３３５】
一方、ＥＣＵ３０は、前記ＮＯx漏れ量を第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値に加算する。第２吸収カウンタＣ2は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、若しくはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、サブＮＯx触媒６１に吸収されるＮＯx量の積算値、つまりサブＮＯx触媒６１に吸収されたＮＯxの総量を保持するものである。
【０３３６】
＜ステップ９０５＞
ＥＣＵ３０は、前記したステップ９０４において更新された第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1を読み出し、そのカウンタ値：Ｃ1とメインＮＯx触媒５５によって吸収可能なＮＯx量の限界値：Ｃ1MAXとを比較する。具体的には、ＥＣＵ３０は、前記カウンタ値：Ｃ1が前記限界値：Ｃ1MAX未満であるか否かを判別する。
【０３３７】
＜ステップ９０６＞
ステップ９０５において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５の総ＮＯx吸収量が限界値に達しておらず、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御を実行する必要がないとみなし、ステップ９０６へ進む。ステップ９０６では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ９０４において更新された第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2を読み出し、そのカウンタ値：Ｃ2とサブＮＯx触媒６１によって吸収可能なＮＯx量の限界値：Ｃ2MAXとを比較する。具体的には、ＥＣＵ３０は、前記カウンタ値：Ｃ2が前記限界値：Ｃ2MAX未満であるか否かを判別する。
【０３３８】
前記ステップ９０６において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１の総ＮＯx吸収量が限界値に達しておらず、サブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を実行する必要がないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０３３９】
＜ステップ９０７＞
次に、前述したステップ９０３において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にない、言い換えればエンジン運転状態がストイキ制御実行領域（あるいはリッチ空燃比制御実行領域）にあり、第１排気切替弁６３が全閉状態に保持され且つ第２排気切替弁６５が全開状態に保持されているとみなし、ステップ９０７へ進む。ステップ９０７では、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を介してメインＮＯx触媒５５へ漏れる排気ガス量に基づいて、メインＮＯx触媒５５から放出されるＮＯx量の総量と、サブＮＯx触媒６１から放出されるＮＯx量の総量とを演算する。
【０３４０】
すなわち、エンジン運転状態がストイキ制御実行領域（あるいはリッチ空燃比制御実行領域）にある場合は、第１排気切替弁６３が全閉状態に保持され且つ第２排気切替弁６５が全開状態に保持されるため、エンジンから排出されたストイキあるいはリッチ空燃比の排気ガスは、主としてサブＮＯx触媒６１を流れることになるが、第１排気切替弁６３のシール性が完全ではないため、微量の排気ガスが第１排気切替弁６３を介してメインＮＯx触媒５５へ漏れることになる。
【０３４１】
従って、エンジン運転状態がストイキ制御もしくはリッチ空燃比制御実行領域にあるときは、大半の排気ガスがサブＮＯx触媒６１を流れるため、サブＮＯx触媒６１に吸収されていたＮＯxが放出及び還元されるとともに、残りの微量の排気ガスがメインＮＯx触媒５５を流れ、メインＮＯx触媒５５に吸収されていたＮＯxが放出及び還元されると考えられる。
【０３４２】
そこで、ＥＣＵ３０は、先ず、エンジン回転数や吸入空気量等をパラメータとして一定期間内にエンジンから排出される未燃燃料成分量（以下、エンジン排出燃料成分量と称する）を算出する。このエンジン排出燃料成分量を算出する方法としては、例えば、エンジン回転数、吸入空気量、及び燃料噴射量をパラメータとして算出する方法を例示することができる。尚、エンジン回転数と吸入空気量と燃料噴射量とエンジン排出燃料成分量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておくようにしてもよい。
【０３４３】
続いて、ＥＣＵ３０は、一定期間内にメインＮＯx触媒５５へ漏れる未燃燃料成分量、すなわち一定期間内にメインＮＯx触媒５５に流入する未燃燃料成分量（メイン燃料成分量と称する）を算出する。ＥＣＵ３０は、前記エンジン排出燃料成分量からメイン燃料成分量を減算して、サブＮＯx触媒６１へ流入する未燃燃料成分量（サブ燃料成分量）を算出する。
【０３４４】
ＥＣＵ３０は、前記メイン燃料成分量がメインＮＯx触媒５５に流入した際に放出及び還元されるＮＯx量（以下、第１のＮＯx放出量と称する）を算出するとともに、前記サブ燃料成分量がサブＮＯx触媒６１に流入した際に放出及び還元されるＮＯx量（以下、第２のＮＯx放出量と称する）を算出する。
【０３４５】
ＥＣＵ３０は、上記したような方法により算出された第１のＮＯx放出量を第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値に加算するとともに、第２のＮＯx放出量を第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値に加算する。
【０３４６】
前記第１放出カウンタＣＣ1は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、あるいはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、メインＮＯx触媒５５において放出及び還元されるＮＯx量の積算値、言い換えればメインＮＯx触媒５５において放出及び還元されるＮＯxの総量を保持するものである。一方、前記第２放出カウンタＣＣ2は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、若しくはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、サブＮＯx触媒６１において放出及び還元されるＮＯx量の積算値、つまりサブＮＯx触媒６１において放出及び還元されるＮＯxの総量を保持するものである。
【０３４７】
＜ステップ９０８＞
ＥＣＵ３０は、前記したステップ９０７において更新された第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を読み出すとともに、前述した第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1を読み出し、前記第１放出カウンタ：ＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1が前記第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1以上であるか否かを判別する。
【０３４８】
＜ステップ９０９＞
ステップ９０８において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９０９へ進み、第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1を“０”にリセットする。
【０３４９】
＜ステップ９１０＞
ステップ９０８において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９１０へ進み、第１吸収カウンタ：Ｃ1のカウンタ値：Ｃ1から第１放出カウンタ：ＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を減算して得られた値（Ｃ1−ＣＣ1）を第１吸収カウンタ：Ｃ1の新たなカウンタ値とする。
【０３５０】
＜ステップ９１１＞
前記したステップ９０９又はステップ９１０の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ９１１へ進む。ステップ９１１では、ＥＣＵ３０は、第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を“０”にリセットする。
【０３５１】
＜ステップ９１２＞
ＥＣＵ３０は、前記したステップ９０７において更新された第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を読み出すとともに、前述した第２放出カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2を読み出し、前記第２放出カウンタ：ＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2が前記第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2以上であるか否かを判別する。
【０３５２】
＜ステップ９１３＞
ステップ９１２において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９１３へ進み、第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2を“０”にリセットする。
【０３５３】
＜ステップ９１４＞
ステップ９１２において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９１４へ進み、第２吸収カウンタ：Ｃ2のカウンタ値：Ｃ2から第２放出カウンタ：ＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を減算して得られた値（Ｃ2−ＣＣ2）を第２吸収カウンタ：Ｃ2の新たなカウンタ値とする。
【０３５４】
＜ステップ９１５＞
前記したステップ９１３又はステップ９１４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ９１５へ進む。ステップ９１５では、ＥＣＵ３０は、第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を“０”にリセットする。このステップ９１５の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０３５５】
＜ステップ９１６＞
一方、前述したステップ９０５において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９１６へ進む。ステップ９１６では、ＥＣＵ３０は、第１ＮＯx放出フラグ記憶領域の値を“０”から“１”へ書き換える。
【０３５６】
＜ステップ９１７＞
前記したステップ９１６の処理を実行し終えた場合、又は前述したステップ９０１において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９１７へ進む。ステップ９１７では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態且つ第２排気切替弁６５を全閉状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御し、エンジンの運転状態をリッチ運転に切り替える。
【０３５７】
＜ステップ９１８＞
ステップ９１８では、ＥＣＵ３０は、エンジンから排出される未燃燃料成分量に基づいてメインＮＯx触媒５５で放出及び還元されるＮＯx量を算出し、算出されたＮＯx量に基づいて第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を更新する。
【０３５８】
＜ステップ９１９＞
ステップ９１９では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ９１８で更新された第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を読み出すとともに、第１吸収カウンタ：Ｃ1のカウンタ値：Ｃ1を読み出し、第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1が第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1以上であるか否かを判別する。
【０３５９】
ステップ９１９において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述したステップ９１７へ戻り、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ９１９において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９２０へ進む。
【０３６０】
＜ステップ９２０＞
ステップ９２０では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の制御と、エンジンの制御とを通常制御に戻す。続いて、ＥＣＵ３０は、第１放出フラグ記憶領域の値を“１”から“０”へ書き換えるとともに、第１吸収カウンタＣ1及び第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値を“０”にリセットする。このステップ９２０の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０３６１】
＜ステップ９２１＞
また、前述したステップ９０６において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９２１へ進み、第２放出フラグ記憶領域の値を“０”から“１”へ書き換える。
【０３６２】
＜ステップ９２２＞
前記したステップ９２１の処理を実行し終えた場合、又は前述したステップ９０２において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９２２へ進む。ステップ９２２では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全閉状態に保持し且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御するとともに、エンジンの運転状態をリッチ運転に切り替える。
【０３６３】
＜ステップ９２３＞
ステップ９２３では、ＥＣＵ３０は、エンジンから排出される未燃燃料成分量に基づいて第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を更新する。
【０３６４】
＜ステップ９２４＞
ステップ９２４では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ９２３で更新された第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を読み出すとともに、第２吸収カウンタ：Ｃ2のカウンタ値：Ｃ2を読み出し、第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2が第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2以上であるか否かを判別する。
【０３６５】
ステップ９２４において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述したステップ９２２へ戻り、サブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ９２４において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ９２５へ進む。
【０３６６】
＜ステップ９２５＞
ステップ９２５では、ＥＣＵ３０は、サブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の制御と、エンジンの制御とを通常制御に戻す。続いて、ＥＣＵ３０は、第２ＮＯx放出フラグ記憶領域の値を“１”から“０”へ書き換えるとともに、第２吸収カウンタＣ2及び第２放出カウンタＣＣ2の値を“０”にリセットする。このステップ９２５の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０３６７】
以上述べた第８の実施の形態によれば、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５から漏れる排気ガス量を考慮してメインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を推定するため、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量を正確に推定することが可能となり、以てメインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御を精度良く実行することが可能となる。
【０３６８】
更に、この第８の実施の形態によれば、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５から漏れる排気ガス量を考慮してサブＮＯx触媒６１のＮＯx吸収量を推定するとともに、その推定値に基づいてサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を実行することができるため、不用意にサブＮＯx触媒６１に吸収されたＮＯxを確実に還元することが可能となり、排気エミッションを向上させることが可能となる。
【０３６９】
尚、この第８の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１のＮＯx吸収量を推定する際に、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５から漏れる排気ガス量を考慮してＮＯx吸収量を推定する例について述べたが、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の応答遅れ、すなわち第１排気切替弁６３又は第２排気切替弁６５を全開状態から全閉状態（もしくは全閉状態から全開状態）へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２又は第２アクチュエータ６４が制御された時点から、第１排気切替弁６３又は第２排気切替弁６５が実際に全閉状態（もしくは全開状態）となる時点までに時間がかかる場合があるため、そのような場合には、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の応答遅れ時間の間にメインＮＯx触媒５５又はサブＮＯx触媒６１へ流通する排気ガス量を考慮してＮＯx吸収量を推定するようにすることが好ましい。
【０３７０】
〔第９の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第９の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第８の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０３７１】
この第９の実施の形態と前述の第８の実施の形態との相違点は、第８の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御とサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御とが互いに独立して実行されるのに対し、この第９の実施の形態では、ＮＯx触媒昇温抑制制御が実行される場合、言い換えればメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１の双方を併用して排気浄化が行われる場合に限り、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御とサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御とが同期して実行される点になる。
【０３７２】
これは、ＮＯx触媒昇温抑制制御の実行時においてメインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御の実行時期とサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御の実行時期とが異なると、リッチスパイク制御の実行頻度が増加して燃料消費量の増加を招くことが想定されるからである。
【０３７３】
但し、ＮＯx触媒昇温抑制制御の実行開始時において、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収量とサブＮＯx触媒６１のＮＯx吸収量とが異なっている場合が想定されるため、この第９の実施の形態では、ＮＯx触媒昇温抑制制御の実行開始直前に、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されている全てのＮＯxを一旦放出及び還元するようにした。
【０３７４】
更に、メインＮＯx触媒５５が吸収可能なＮＯx量の限界値（以下、第１のＮＯx吸収限界値と称する）とサブＮＯx触媒６１が吸収可能なＮＯx量の限界値（以下、第２のＮＯx吸収限界値と称する）とが異なる場合は、たとえＮＯx触媒昇温抑制制御の実行開始直前にメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されていた全てのＮＯxを放出及び還元したとしても、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収能力が飽和するタイミングとサブＮＯx触媒６１のＮＯx吸収能力が飽和するタイミングとがずれてしまい、リッチスパイク制御の実行時期を同期させることが不可能となるので、この第９の実施の形態では、メインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１とのうちでＮＯx吸収能力が低い方の触媒を基準にしてリッチスパイク制御を実行するようにした。
【０３７５】
以下では、メインＮＯx触媒５５のＮＯx吸収能力がサブＮＯx触媒６１のＮＯx吸収能力より高い場合、すなわち第１のＮＯx吸収限界値が第２のＮＯx吸収限界値より高い場合に行われるリーン・リッチスパイク制御を例に挙げて説明する。
【０３７６】
この第９の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、リーン・リッチスパイク制御を実行する場合に、図１７に示すようなリーン・リッチスパイク制御ルーチンに従ってリーン・リッチスパイク制御を実行する。図１７に示すリーン・リッチスパイク制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０３７７】
＜ステップ１００１＞
リーン・リッチスパイク制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ１００１において、排気ガスの状態がメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方に排気ガスを流通させるべき状態にあるか否か、言い換えれば、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあり、且つ排気ガス温度が所定温度以上であるか否かを判別する。
【０３７８】
＜ステップ１０１９＞
ステップ１００１において否定判定した場合、すなわち排気ガスの状態がメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方に排気ガスを流通させるべき状態にない場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１９へ進み、通常のリーン・リッチスパイク制御を実行する。ここでいう通常のリーン・リッチスパイク制御とは、前述の第８の実施の形態で述べたリーン・リッチスパイク制御と同様である。
【０３７９】
＜ステップ１００２＞
ステップ１００１において肯定判定した場合、すなわち排気ガスの状態がメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方に排気ガスを流通させるべき状態にある場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１００２へ進み、第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1が“０”より大きいか否か、すなわちメインＮＯx触媒５５にＮＯxが吸収されているか否かを判別する。
【０３８０】
＜ステップ１００３＞
ステップ１００２において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１００３へ進み、メインＮＯx触媒５５に吸収されている全てのＮＯxを放出及び還元すべくリッチスパイク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態に保持し且つ第２排気切替弁６５を全閉状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御するとともに、エンジン運転状態をリッチ運転に切り替える。
【０３８１】
＜ステップ１００４＞
ステップ１００４では、ＥＣＵ３０は、エンジンから排出される未燃燃料成分量に基づいてメインＮＯx触媒５５で放出及び還元されるＮＯx量を算出し、算出されたＮＯx量に基づいて第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を更新する。
【０３８２】
＜ステップ１００５＞
ステップ１００５では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ１００４で更新された第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1を読み出すとともに、第１吸収カウンタ：Ｃ1のカウンタ値：Ｃ1を読み出し、第１放出カウンタＣＣ1のカウンタ値：ＣＣ1が第１吸収カウンタＣ1のカウンタ値：Ｃ1以上であるか否かを判別する。
【０３８３】
ステップ１００５において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述したステップ１００３へ戻り、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ１００５において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１００６へ進む。
【０３８４】
＜ステップ１００６＞
ステップ１００６では、ＥＣＵ３０は、第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2が“０”より大きいか否か、すなわちサブＮＯx触媒６１にＮＯxが吸収されているか否かを判別する。
【０３８５】
＜ステップ１００７＞
ステップ１００６において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１００７へ進み、サブＮＯx触媒６１に吸収されている全てのＮＯxを放出及び還元すべくリッチスパイク制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全閉状態に保持し且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御するとともに、エンジン運転状態をリッチ運転に切り替える。
【０３８６】
＜ステップ１００８＞
ステップ１００８では、ＥＣＵ３０は、エンジンから排出される未燃燃料成分量に基づいてサブＮＯx触媒６１で放出及び還元されるＮＯx量を算出し、算出されたＮＯx量に基づいて第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を更新する。
【０３８７】
＜ステップ１００９＞
ステップ１００９では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ１００８で更新された第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2を読み出すとともに、第２吸収カウンタ：Ｃ2のカウンタ値：Ｃ2を読み出し、第２放出カウンタＣＣ2のカウンタ値：ＣＣ2が第２吸収カウンタＣ2のカウンタ値：Ｃ2以上であるか否かを判別する。
【０３８８】
ステップ１００９において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述したステップ１００７へ戻り、サブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ１００９において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１０へ進む。
【０３８９】
＜ステップ１０１０＞
ステップ１０１０では、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の双方を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御するとともに、エンジン運転状態をリーン運転に切り替える。
【０３９０】
＜ステップ１０１１＞
ステップ１０１１では、ＥＣＵ３０は、ＲＡＭ３３の所定領域に予め設定された第３ＮＯx放出フラグ記憶領域にアクセスし、“１”が記憶されていないか否かを判別する。
【０３９１】
前記第３ＮＯx放出フラグ記憶領域は、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯx量が第２のＮＯx吸収限界値の２倍（第１のＮＯx吸収限界値＜第２のＮＯx吸収限界値の場合は、第１のＮＯx吸収限界値の２倍）以上であるときには“１”が記憶され、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯx量が前記第２のＮＯx吸収限界値の２倍未満であるときには“０”が記憶される領域である。
【０３９２】
＜ステップ１０１２＞
ステップ１０１１において肯定判定した場合、すなわちＲＡＭ３３の第３ＮＯx放出フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１２へ進む。ステップ１０１２では、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数や燃料噴射量等をパラメータとしてエンジン排出ＮＯx量を算出し、そのエンジン排出ＮＯx量を第３吸収カウンタＣ3のカウンタ値：Ｃ3に加算する。
【０３９３】
前記第３吸収カウンタＣ3は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、あるいはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されるＮＯx量の積算値、言い換えればメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されたＮＯxの総量を保持するものである。
【０３９４】
＜ステップ１０１３＞
ＥＣＵ３０は、前記したステップ１０１３において更新された第３吸収カウンタＣ3のカウンタ値：Ｃ3を読み出し、そのカウンタ値：Ｃ3と第２のＮＯx吸収限界値の２倍：Ｃ3MAXとを比較する。具体的には、ＥＣＵ３０は、前記カウンタ値：Ｃ3が前記第２のＮＯx吸収限界値の２倍：Ｃ3MAX以上であるか否かを判別する。
【０３９５】
ステップ１０１３において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述のステップ１０１２へ戻る。一方、ステップ１０１３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１４へ進む。
【０３９６】
＜ステップ１０１４＞
ステップ１０１４では、ＥＣＵ３０は、第３放出フラグ記憶領域の値を“０”から“１”へ書き換える。
【０３９７】
ここで、前述したステップ１０１１において肯定判定した場合、又は前記したステップ１０１４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ１０１５へ進むことになる。
【０３９８】
＜ステップ１０１５＞
ステップ１０１５では、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態をリーン運転からリッチ運転に切り替えることにより、リッチ空燃比の排気ガスをメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方に流通させて、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されているＮＯxを放出及び還元させる。
【０３９９】
＜ステップ１０１６＞
ステップ１０１６では、ＥＣＵ３０は、エンジンから排出される未燃燃料成分量に基づいてメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１で放出及び還元されるＮＯx量を算出し、算出されたＮＯx量に基づいて第３放出カウンタＣＣ3のカウンタ値：ＣＣ3を更新する。
【０４００】
前記した第３放出カウンタＣＣ3は、ＲＡＭ３３の所定領域に設定された記憶領域、あるいはＣＰＵ３４に内装されたレジスタ等で構成され、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方で放出及び還元されるＮＯx量の積算値、言い換えればメインＮＯx触媒５５において放出及び還元されるＮＯx量とサブＮＯx触媒６１において放出及び還元されるＮＯx量との総量を保持するものである。
【０４０１】
＜ステップ１０１７＞
ステップ１０１７では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ１０１６において更新された第３放出カウンタＣＣ3のカウンタ値：ＣＣ3を読み出すとともに、前述した第３吸収カウンタＣ3のカウンタ値：Ｃ3を読み出し、前記第３放出カウンタＣＣ3のカウンタ値：ＣＣ3が前記第１吸収カウンタＣ3のカウンタ値：Ｃ3以上であるか否か、すなわちメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に吸収されている全てのＮＯxが放出及び浄化されたか否かを判別する。
【０４０２】
前記ステップ１０１７において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、前述したステップ１０１５へ戻り、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御を続行する。一方、前記ステップ１０１７において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１８へ進む。
【０４０３】
＜ステップ１０１８＞
ステップ１０１８では、ＥＣＵ３０は、メインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態をリッチ運転からリーン運転に切り替える。更に、ＥＣＵ３０は、第３ＮＯx放出フラグ記憶領域の値を“１”から“０”へ書き換えるとともに、第３吸収カウンタＣ3のカウンタ値：Ｃ3及び第３放出カウンタＣＣ3のカウンタ値：ＣＣ3を“０”にリセットする。このステップ１０１８の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０４０４】
以上述べた第９の実施の形態によれば、排気ガスがメインＮＯx触媒５５及びサブＮＯx触媒６１の双方を流通する場合に、メインＮＯx触媒５５に対するリッチスパイク制御とサブＮＯx触媒６１に対するリッチスパイク制御とを同期させて実行することができるため、リッチスパイク制御の実行頻度が減少し、その結果、リッチスパイク制御に係る燃料消費量を低減させることが可能となる。
【０４０５】
〔第１０の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１０の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第４の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０４０６】
この第１０の実施の形態と前述の第４の実施の形態との相違点は、第４の実施の形態におけるメインＮＯx触媒昇温制御では、エンジンの暖機完了後にメインＮＯx触媒５５の活性化を図るのに対し、この第１０の実施の形態では、エンジンの暖機運転時にメインＮＯx触媒５５の活性化を図る点にある。
【０４０７】
第４の実施の形態では、エンジンの暖機完了後であってエンジンから排出されるＮＯx量が所定量未満となるまで、エンジン暖機制御すなわちエンジンのストイキ運転が継続されるため、エンジンの暖機完了時点からエンジンから排出されるＮＯx量が所定量未満になる時点までの時間が長引くと燃料消費量が増加することが想定される。
【０４０８】
そこで、この第１０の実施の形態では、エンジンの暖機運転時において排気ガスの空燃比が理論空燃比である間は排気ガスの全量がサブＮＯx触媒６１を流通し、排気ガス中のＮＯx量が所定量未満となる間は排気ガスの全量がメインＮＯx触媒５５を流通するよう第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の開閉制御を行うことにより、エンジンの暖機とメインＮＯx触媒５５の活性化とが並行して行われるようにした。
【０４０９】
尚、排気ガス中のＮＯx量が所定量未満となる場合としては、車両が減速走行している場合、燃料噴射制御の実行が禁止されている場合、点火制御の実行が禁止されている場合等を例示することができるが、この第１０の実際の形態では、車両が減速走行している場合を例に挙げて説明する。
【０４１０】
以下、この第１０の実施の形態に係るメインＮＯx触媒昇温制御について図１８のフローチャートに沿って説明する。図１８に示すフローチャートは、メインＮＯx触媒昇温制御ルーチンを示すものである。このメインＮＯx触媒昇温制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、エンジンの始動完了をトリガにしてＣＰＵ３４が実行するルーチンである。
【０４１１】
＜ステップ１１０１＞
メインＮＯx触媒昇温制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ずステップ１１０１において、エンジンの始動が完了したか否かを判別する。
【０４１２】
ステップ１１０１において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０１の処理を再度実行する。一方、ステップ１１０１において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０２へ進む。
【０４１３】
＜ステップ１１０２＞
ステップ１１０２では、ＥＣＵ３０は、エンジン暖機処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジンを理論空燃比で運転させるとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態、且つ第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。
【０４１４】
この場合、エンジンからは理論空燃比の排気ガスが排出されることになり、その排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の有害ガス成分は、エンジン始動時の三元触媒昇温制御によって活性された三元触媒５１において浄化される。三元触媒５１にて有害ガス成分を浄化された排気ガスは、バイパス通路５９のサブＮＯx触媒６１を通過して排気管５８へ導かれる。その際、サブＮＯx触媒６１は、未活性状態にあるが、前述したように三元触媒５１にて排気ガス中の有害ガス成分が既に浄化されているので、排気エミッションが悪化することがない。更に、サブＮＯx触媒６１は、排気ガスが持つ熱を受けて昇温する。
【０４１５】
＜ステップ１１０３＞
ステップ１１０３では、ＥＣＵ３０は、車両が減速走行状態にあるか否かを判定する。車両の減速走行状態を判定する方法としては、図示しないアクセルペダルの操作量が“零”であり、且つ車速が所定速度以上であることを条件に車両が減速走行状態にあると判定する方法を例示することができる。
【０４１６】
＜ステップ１１０４＞
ステップ１１０３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、排気ガス中のＮＯx量が所定量未満であるとみなし、メインＮＯx触媒５５の昇温処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスの全量がメインＮＯx触媒５５を流通するようにする。
【０４１７】
その際、エンジンから排出された排気ガスはメインＮＯx触媒５５を経て排気管５８に流出することになるが、減速走行時にエンジンから排出される排気ガスに含まれるＮＯx量が極僅かとなるため、たとえメインＮＯx触媒５５が未活性状態であっても排気エミッションが急激に悪化することがない。
【０４１８】
更に、車両の減速走行時にエンジンから排出される排気ガスは、エンジンにおいて燃焼が行われなくともエンジン内部の熱を受けているため、そのような排気ガスがメインＮＯx触媒５５を通過すると、メインＮＯx触媒５５が排気ガスの熱を受けて昇温することになる。
【０４１９】
ＥＣＵ３０は、前記したステップ１１０４の処理を実行し終えるとステップ１１０３へ戻り、車両の減速走行状態が継続されているか否かを判別する。そして、ステップ１１０３において肯定判定した場合、すなわち車両の減速走行状態が継続されていると判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０４へ進んでメインＮＯx触媒５５の昇温処理を続行する。一方、ステップ１１０３において否定判定した場合、すなわち車両の減速走行状態が終了したと判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０５へ進む。
【０４２０】
＜ステップ１１０５＞
ステップ１１０５では、ＥＣＵ３０は、エンジンの暖機が完了したか否かを判別する。エンジンの暖機完了を判定する方法としては、エンジン冷却水の温度が所定温度以上にあることを条件にエンジンの暖機が完了したと判定する方法や、エンジンの始動時からの運転履歴等をパラメータとして、エンジン（及びサブＮＯx触媒６１）の暖機が完了したか否かを判別する方法等を例示することができる。
【０４２１】
ステップ１１０５において否定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０２へ戻り、エンジン暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ１１０５において肯定判定した場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ１１０６へ進む。
【０４２２】
＜ステップ１１０６＞
ステップ１１０６では、ＥＣＵ３０は、エンジン暖機処理の実行を終了する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジンの運転状態をストイキ運転からリーン・リッチスパイク運転に切り替えるとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態から全開状態へ切り替え、且つ第２排気切替弁６５を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。このステップ１１０６の処理を実行し終えると、ＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を終了する。
【０４２３】
以上述べたように、この第１０の実施の形態にかかる排気浄化装置によれば、エンジンの暖機運転時に排気エミッションを悪化させることなくメインＮＯx触媒５５を昇温させることが可能となるため、エンジン暖機制御の実行領域を最小限に抑えつつメインＮＯx触媒５５の活性化を図ることが可能となる。
【０４２４】
尚、車両の減速走行時に排気ガスの全量をメインＮＯx触媒５５に流通させるにあたり、スロットル弁１５の開度を増加させて排気ガス流量を増加させ、排気ガスからメインＮＯx触媒５５へ伝達される熱量を増加させるようにしてもよく、あるいは、燃料噴射弁１１から副次的に燃料を噴射させることにより、その燃料を三元触媒５１で燃焼させて排気ガスの温度を上昇させ、排気ガスからメインＮＯx触媒５５へ伝達される熱量を増加させるようにしてもよい。
【０４２５】
〔他の実施の形態〕
前述した第３〜第１０の実施の形態では、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置として、メインＮＯx触媒５５を迂回するバイパス通路５９にサブＮＯx触媒６１を配置した構成、すなわちメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１とを並列に配置した構成を例に挙げて説明したが、図１９に示すように、排気通路７０にメインＮＯx触媒５５とサブＮＯx触媒６１とをメインＮＯx触媒５５がサブＮＯx触媒６１より上流に位置するよう直列に配置するとともに、メインＮＯx触媒５５よりも上流の排気通路７０とサブＮＯx触媒６１よりも上流且つメインＮＯx触媒５５よりも下流の排気通路７０とを連通するバイパス通路７１と、バイパス通路７１とメインＮＯx触媒５５との分岐部に設けられてバイパス通路７１とメインＮＯx触媒５５とへの排気ガスの流れを切り替える排気切替弁７２とを備えた構成でもよい。
【０４２６】
また、前述した第１〜第１０の実施の形態では、本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明したが、本発明をディーゼルエンジンに適用することができることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼がストイキよりもはるかにリーン域で行われるので、通常のエンジン運転状態ではＳＯx吸収材１７およびメインＮＯx触媒２０に流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、ＳＯxおよびＮＯxの吸収は行われるものの、ＳＯxおよびＮＯxの放出が行われることは殆どない。
【０４２７】
また、ガソリンエンジンの場合には、前述したように燃焼室３に供給する混合気をストイキあるいはリッチにすることによりＳＯx吸収材１７およびメインＮＯx触媒２０に流入する排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチにし、ＳＯx吸収材１７やメインＮＯx触媒２０に吸収されているＳＯxやＮＯxを放出させることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気をストイキあるいはリッチにすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用することはできない。
【０４２８】
したがって、本発明をディーゼルエンジンに適用する場合、流入する排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチにするためには、エンジン出力を得るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤（例えば燃料である軽油）を排気ガス中に供給する必要がある。排気ガスへの還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気行程において気筒内に燃料を副噴射することによっても可能であるし、あるいは、ＳＯx吸収材１７の上流の排気通路内に還元剤を供給することによっても可能である。
【０４２９】
尚、ディーゼルエンジンであっても排気再循環装置（所謂、ＥＧＲ装置）を備えている場合には、排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによって、排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチにすることが可能である。
【０４３０】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯｘ吸収材よりも上流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはＳＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときは吸収していたＳＯxを放出するＳＯx吸収材と、（ハ）前記ＮＯx吸収材よりも上流且つ前記ＳＯｘ吸収材より下流の前記排気通路から分岐し前記ＮＯx吸収材を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）排気ガスを前記ＮＯx吸収材と前記バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える手段であって前記ＳＯｘ吸収材からＳＯｘが放出される時は排気ガスを前記バイパス通路へ流す排気流れ切替手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路には、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを浄化可能なＮＯx触媒が設けられていることにより、バイパス通路に排気ガスを流すべきでないときにバイパス通路に排気ガスが流れた場合にも、バイパス通路を流れる排気ガスを浄化して大気に放出することができるので、排気浄化の信頼性を高めることができるという優れた効果が奏される。
【０４３１】
更に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、前記排気流れ切替手段よりも上流の排気通路に、排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯxを吸収し、流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＳＯxを放出するＳＯx吸収材が設けられているため、排気ガスがＮＯx吸収材に流入する前に排気ガス中のＳＯxはＳＯx吸収材に吸収されることになり、ＮＯx吸収材がＳＯx被毒することがない。
【０４３２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記排気流れ切替手段よりも上流の排気通路にＳＯx吸収材を配置し、排気ガスの空燃比がリーンであるときには排気ガスを前記ＮＯx吸収材に導くとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止し、排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチであるときには排気ガスを前記バイパス通路に導くとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材に流入するのを阻止すべく、前記排気流れ切替手段が制御された場合には、ＳＯx吸収材から放出されたＳＯxがＮＯx吸収材に流入するのを阻止することができ、ＮＯx吸収材がＳＯx被毒するのを確実に阻止することができる。
【０４３３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路に設けられているＮＯx触媒が三元活性と低温におけるＨＣ吸着能を有し、排気ガスの温度が所定温度に満たないときには排気ガスを前記バイパス通路に導くとともに排気ガスが前記ＮＯx吸収材に流入するのを阻止し、排気ガスの温度が前記所定温度以上のときには排気ガスを前記ＮＯx吸収材に導くとともに排気ガスが前記バイパス通路を流通するのを阻止するように、前記排気流れ切替手段を制御した場合には、内燃機関を低温始動させる時にも排気ガスを浄化して大気に放出することができるという優れた効果が奏される。
【０４３４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関が該内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射型内燃機関であって、ＳＯx吸収材が三元活性を具備している場合には、前記内燃機関の始動時に排気流れ切替手段がＮＯx吸収材及びＮＯx触媒を流通する排気ガス流量を絞るよう制御されるとともに、燃料噴射弁が燃焼に供される燃料の噴射に加え各気筒の膨張行程において副次的に燃料を噴射するよう制御されるため、ＳＯx吸収材の三元活性能力を早期に活性させることができ、内燃機関の始動時における排気エミッションを向上させることが可能になる。
【０４３５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく排気流れ切替手段が制御されているときにＮＯx吸収材の温度が所定温度以上になると、排気ガスが前記ＮＯx吸収材及び前記ＮＯx触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を備えている場合は、ＮＯx触媒を流通する排気ガス量を半減させ、ＮＯx触媒が排気ガスから受ける熱量も半減させることができるので、ＮＯx触媒の過剰な昇温を防止することができ、ＮＯx触媒の温度が活性温度域から外れることがない。
【０４３６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく排気流れ切替手段が制御されているときにＮＯx吸収材の温度が所定温度以上になると、ＮＯx触媒のＳＯx被毒を再生させた上で、排気ガスがＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を備えている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx浄化能力とＮＯx吸収材のＮＯx浄化能力とを効果的に利用することができる。
【０４３７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ切替手段は、内燃機関が暖機運転されているときには排気ガスがＮＯx触媒へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、内燃機関の暖機完了後には内燃機関からのＮＯx排出量が所定量未満となった時点で、排気ガスがＮＯx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止するように切り替えられるようにした場合は、内燃機関の暖機完了後において未活性状態のＮＯx吸収材に排気ガスが流入するようになっても排気エミッションの悪化を最小限に抑制することが可能となる。
【０４３８】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ切替手段は、内燃機関の暖機運転時において内燃機関から排出されるＮＯx量が所定量未満となる間は、排気ガスがＮ
Ｏx吸収材へ導かれるとともに排気ガスがＮＯx触媒へ流入するのを阻止すべく制御される場合は、内燃機関の暖機運転時にＮＯx吸収材の活性化を図ることができ、内燃機関の暖機が完了して排気ガスがＮＯx吸収材を流通するようになったときの排気エミッションの悪化を防止することができる。
【０４３９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材とＮＯx触媒との少なくとも一方のＳＯx被毒が検出された場合に、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御するとともに、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処理を同時に実行するＳＯx被毒再生手段を更に備えた場合は、ＮＯx吸収材のＳＯx被毒再生処理とＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処理とを個別に実行する場合に比してＳＯx被毒再生処理の実行頻度を低下させることができ、ＳＯx被毒再生処理に係る燃料消費量を低減させることができる。更に、ＳＯx被毒再生処理において排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方を流通することで、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒における排気ガスのＳＶが低下し、ＳＯx浄化率が向上するという優れた効果も得ることができる。
【０４４０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、上記したようなＳＯx被毒再生処理手段に加え、ＮＯx吸収材とＮＯx触媒とのＳＯx被毒再生完了を判定する再生完了判定手段を備えた場合は、再生完了判定手段によってＮＯx吸収材とＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒の再生が完了したと判定されたときに、ＳＯx被毒の再生が完了した側への排気ガスの流入を阻止すべく排気流れ切替手段を制御するようにＳＯx被毒再生処理手段を構成することにより、ＳＯx被毒の再生処理が完了した側が不要に昇温されることがなく、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の熱害による性能劣化を防止することが可能となる。
【０４４１】
更に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、再生完了判定手段によってＮＯx吸収材とＮＯx触媒の何れか一方のＳＯx被毒再生完了が判定されたときに、ＳＯx被毒再生処理を中断して、ＳＯx被毒の再生が完了した側を冷却し、ＳＯx被毒の再生が完了した側の冷却が終了した後は、ＳＯx被毒の再生が未完の側に対してのみＳＯx被毒再生処理を再開するようにＳＯx被毒再生手段が構成される場合は、ＮＯx吸収材又はＮＯx触媒が高温のまま放置されることがなく、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の耐久性を一層向上させることが可能となる。
【０４４２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯx量とＮＯx触媒に吸収されたＮＯx量とを検出するＮＯx吸収量検出手段を更に備えるようにした場合は、ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯxを放出及び浄化する時期と、ＮＯx触媒に吸収されたＮＯxを放出及び浄化する時期とを正確に判定することができる。その際、ＮＯx吸収量検出手段は、排気流れ切替手段から漏れる排気ガス量に基づいて、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の各々に吸収されたＮＯx量を推定することにより、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒の各々のＮＯx吸収量を精度良く推定することが可能となり、以てＮＯxの放出及び浄化する時期を一層正確に判定することが可能となる。
【０４４３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御する必要が生じたときに、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒に吸収されている全てのＮＯxを放出及び浄化した後に、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御するＮＯx浄化手段を更に備えるようにした場合は、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収能力とＮＯx触媒のＮＯx吸収能力とが同一であれば、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方を流通している間は、ＮＯx吸収材に対するＮＯx放出・浄化処理とＮＯx触媒に対するＮＯx放出・浄化処理とが同時に行うことが可能となり、ＮＯx放出・浄化処理の実行頻度が減少し、ＮＯx放出・浄化処理に係る燃料消費量を低減される。
【０４４４】
一方、ＮＯx吸収材のＮＯx吸収能力とＮＯx触媒のＮＯx吸収能力とが異なる場合には、ＮＯx浄化手段は、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御される前に、ＮＯx吸収材及びＮＯx触媒に吸収されている全てのＮＯxを放出及び浄化し、排気ガスがＮＯx吸収材とＮＯx触媒との双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御されているときは、前記ＮＯx吸収材と前記ＮＯx触媒とのうちＮＯx吸収能力が低い方を基準にして、前記ＮＯx吸収材に吸収されたＮＯxと前記ＮＯx触媒に吸収されたＮＯxとを同時に放出及び浄化することにより、排気エミッションを悪化させることなく、ＮＯx放出・浄化処理の実行頻度を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】  基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図である。
【図３】  エンジンから排出される排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図４】  吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用を説明するための図である。
【図５】  第１の実施の形態における空燃比制御の一例を示す図である。
【図６】  第１の実施の形態の排気流れ切替処理実行ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】  本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態における排気流れ切替処理実行ルーチンを示すフローチャート図である。
【図８】  本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【図９】  第３の実施の形態における排気マニホールドの詳細構成を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態における通常時排気切替制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１１】第３の実施の形態における触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１２】第４の実施の形態におけるメインＮＯx触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１３】第５の実施の形態におけるＳＯx被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１４】第６の実施の形態におけるＳＯx被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１５】第７の実施の形態におけるＮＯx触媒昇温抑制制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１６】第８の実施の形態におけるリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１７】第９の実施の形態におけるリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１８】第１０の実施の形態におけるメインＮＯx触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１９】他の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置のハードウェア構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン本体（内燃機関）
３・・・・燃焼室
４・・・・点火栓
１１・・・燃料噴射弁
１５・・・スロットル弁
１５ａ・・スロットルモータ
１５ｂ・・スロットルポジションセンサ
１６・・・排気マニホールド（排気通路）
１６Ａ・・第１排気マニホールド
１６Ｂ・・第２排気マニホールド
１７・・・ＳＯx吸収材
１９・・・排気管（排気通路）
２０・・・メインＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）
２２・・・排気管（排気通路）
２４・・・サブＮＯx触媒（ＮＯx触媒）
２６・・・バイパス管（バイパス通路）
２６Ａ・・バイパス管（バイパス通路）
２６Ｂ・・バイパス管（バイパス通路）
２８・・・排気切替弁（排気流れ切替手段）
２９・・・温度センサ
３０・・・ＥＣＵ
５０Ａ・・ケーシング
５０Ｂ・・ケーシング
５１・・・三元触媒（ＳＯx吸収材）
５２Ａ・・排気管（排気通路）
５２Ｂ・・排気管（排気通路）
５３・・・排気管（排気通路）
５４・・・排気管（排気通路）
５５・・・メインＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）
５６・・・ケーシング
５７・・・排気管（排気通路）
５８・・・排気管（排気通路）
５９・・・バイパス通路
６０・・・ケーシング
６１・・・サブＮＯx触媒（ＮＯx触媒）
６２・・・第１アクチュエータ
６３・・・第１排気切替弁（排気流れ切替手段）
６４・・・第２アクチュエータ
６５・・・第２排気切替弁（排気流れ切替手段）
６６・・・温度センサ
６７・・・酸素濃度センサ
６８・・・酸素濃度センサ
【図１】
0003680650.tif 000002
【図２】
0003680650.tif 000003
【図３】
0003680650.tif 000004
【図４】
0003680650.tif 000005
【図５】
0003680650.tif 000006
【図６】
0003680650.tif 000007
【図７】
0003680650.tif 000008
【図８】
0003680650.tif 000009
【図９】
0003680650.tif 000010
【図１０】
0003680650.tif 000011
【図１１】
0003680650.tif 000012
【図１２】
0003680650.tif 000013
【図１３】
0003680650.tif 000014
【図１４】
0003680650.tif 000015
【図１５】
0003680650.tif 000016
【図１６】
0003680650.tif 000017
【図１７】
0003680650.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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