(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置された卑金属触媒を担持する第一ＮＯX還元触媒装置と、前記排気通路の前記第一ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置されたアンモニア吸蔵能力を有する第二ＮＯX還元触媒装置と、前記第一ＮＯX還元触媒装置の上流側に配置された炭化水素吸蔵装置と、前記炭化水素吸蔵装置をバイパスするバイパス通路とを具備し、前記第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチであるときには、前記第一ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを還元してアンモニアを生成すると共に、生成された前記アンモニアを前記第二ＮＯX還元触媒装置に吸蔵し、前記第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには、前記第二ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを前記ＮＯX還元触媒装置に吸蔵された前記アンモニアを使用して還元する内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の燃焼空燃比がリッチにされているときに前記炭化水素吸蔵装置に吸蔵された炭化水素が内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンから前記リッチにする直前に放出されるように、排気ガスを前記バイパス通路及び前記炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが制御され、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置された酸化触媒装置と、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置と前記酸化触媒装置との間に二次空気を供給する二次空気供給装置と、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置と前記酸化触媒装置との間に配置された第一ＮＯXセンサと、前記排気通路の前記酸化触媒装置の下流側に配置された第二ＮＯXセンサとを具備し、内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにすると共に前記二次空気供給装置により二次空気を供給し、前記第二ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されたときには、少なくとも第一ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されるまで内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンにすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチにされているときに、排気ガス温度が設定温度未満ならば排気ガスが前記炭化水素吸蔵装置を通過するようにし、排気ガス温度が前記設定温度以上ならば排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンにされているときには、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンから前記リッチとするときには、排気ガス温度が前記設定温度未満ならば排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにして内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにし、排気ガス温度が前記設定温度以上ならば排気ガスが前記炭化水素吸蔵装置を通過するようにし、前記炭化水素吸蔵装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなったときに内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにするように、排気ガスを前記バイパス通路及び前記炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯXを浄化するために、三元触媒装置を機関排気系に配置することが公知である。しかしながら、三元触媒装置に一般的に使用される白金等の貴金属触媒は高価であり、貴金属触媒に代えて卑金属触媒を使用することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、三元触媒装置において、貴金属触媒を代えて卑金属触媒を使用したり、貴金属触媒の一部を卑金属触媒に置き換えたりすると、ＮＯX還元触媒装置としてＮＯXの還元性能が低下するために、燃焼空燃比を理論空燃比より僅かにリッチにして、排気ガス中にＨＣ及びＣＯ等の還元物質の濃度を高めてＮＯXを還元し易くすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２５８６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、卑金属触媒を担持してＮＯXの還元性能が低いＮＯX還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯXを良好に還元するのに燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチにしたのでは、燃料消費が大幅に悪化してしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、卑金属触媒を担持してＮＯXの還元性能が低いＮＯX還元触媒装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、排気ガス中のＮＯXの還元のための燃料消費の悪化を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に配置された卑金属触媒を担持する第一ＮＯX還元触媒装置と、前記排気通路の前記第一ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置されたアンモニア吸蔵能力を有する第二ＮＯX還元触媒装置と、前記第一ＮＯX還元触媒装置の上流側に配置された炭化水素吸蔵装置と、前記炭化水素吸蔵装置をバイパスするバイパス通路とを具備し、前記第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチであるときには、前記第一ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを還元してアンモニアを生成すると共に、生成された前記アンモニアを前記第二ＮＯX還元触媒装置に吸蔵し、前記第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには、前記第二ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを前記ＮＯX還元触媒装置に吸蔵された前記アンモニアを使用して還元する内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の燃焼空燃比がリッチにされているときに前記炭化水素吸蔵装置に吸蔵された炭化水素が内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンから前記リッチにする直前に放出されるように、排気ガスを前記バイパス通路及び前記炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが制御されることを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチにされているときに、排気ガス温度が設定温度未満ならば排気ガスが前記炭化水素吸蔵装置を通過するようにし、排気ガス温度が前記設定温度以上ならば排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンにされているときには、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンから前記リッチとするときには、排気ガス温度が前記設定温度未満ならば排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにして内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにし、排気ガス温度が前記設定温度以上ならば排気ガスが前記炭化水素吸蔵装置を通過するようにし、前記炭化水素吸蔵装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなったときに内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにするように、排気ガスを前記バイパス通路及び前記炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが制御されることを特徴とする。
【０００９】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置された酸化触媒装置と、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置と前記酸化触媒装置との間に二次空気を供給する二次空気供給装置と、前記排気通路の前記第二ＮＯX還元触媒装置と前記酸化触媒装置との間に配置された第一ＮＯXセンサと、前記排気通路の前記酸化触媒装置の下流側に配置された第二ＮＯXセンサとを具備し、内燃機関の燃焼空燃比を前記リッチにすると共に前記二次空気供給装置により二次空気を供給し、前記第二ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されたときには、少なくとも第一ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されるまで内燃機関の燃焼空燃比を前記リーンにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気通路に配置された卑金属触媒を担持する第一ＮＯX還元触媒装置と、排気通路の第一ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置されたアンモニア吸蔵能力を有する第二ＮＯX還元触媒装置と、第一ＮＯX還元触媒装置の上流側に配置された炭化水素吸蔵装置と、炭化水素吸蔵装置をバイパスするバイパス通路とを具備し、第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチであるときには、還元能力が低くても第一ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを還元することができ、一部のＮＯXからはアンモニアが生成される。こうして生成されたアンモニアは第二ＮＯX還元触媒装置に吸蔵される。一方、第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンであるときには、第二ＮＯX還元触媒装置によって排気ガス中のＮＯXを第二ＮＯX還元触媒装置に吸蔵されたアンモニアを使用して還元するようになっている。こうして、第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンであるときにも排気ガス中のＮＯXを良好に還元することができる。それにより、内燃機関においてＮＯXの還元のために燃焼空燃比を常に理論空燃比よりリッチにする場合に比較して、燃料消費の悪化を改善することができる。
【００１１】
また、第一ＮＯX還元触媒装置の上流側には炭化水素吸蔵装置が配置されており、内燃機関の燃焼空燃比がリッチにされているときに炭化水素吸蔵装置に吸蔵された炭化水素が内燃機関の燃焼空燃比をリーンからリッチにする直前に放出されるように、排気ガスをバイパス通路及び炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが制御されるようになっている。それにより、内燃機関の燃焼空燃比がリーンとされていて第二ＮＯX還元触媒装置により吸蔵アンモニアを使用するＮＯXの還元ができなくなっても、炭化水素が放出されている間は、第一ＮＯX還元触媒装置においてＮＯXの還元が可能となり、内燃機関の燃焼空燃比をリッチにする期間を短縮することができるために、燃料消費の悪化をさらに改善することができる。
【００１２】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチにされているときに、排気ガス温度が設定温度未満ならば排気ガスが炭化水素吸蔵装置を通過するようにして、炭化水素吸蔵装置に排気ガス中の炭化水素を吸蔵する。しかしながら、排気ガス温度が設定温度以上ならば排気ガスが炭化水素吸蔵装置を通過するようにすると、吸蔵した炭化水素が放出されてしまうために、排気ガスはバイパス通路を通過するようにする。内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンにされているときには、排気ガス中に炭化水素は殆ど含まれていないために、排気ガスがバイパス通路を通過するようにする。
【００１３】
内燃機関の燃焼空燃比をリーンからリッチとするときには、排気ガス温度が設定温度未満ならば炭化水素吸蔵装置から炭化水素を放出させることができないために排気ガスがバイパス通路を通過するようにして内燃機関の燃焼空燃比をリッチにするが、排気ガス温度が設定温度以上ならば排気ガスが前記炭化水素吸蔵装置を通過するようにして、炭化水素吸蔵装置から吸蔵した炭化水素を放出させ、第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにし、吸蔵炭化水素が殆ど放出されて炭化水素吸蔵装置から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなったときに内燃機関の燃焼空燃比をリッチにする。このように、排気ガスをバイパス通路及び炭化水素吸蔵装置のいずれを通過させるかと、内燃機関の燃焼空燃比とが制御されることにより、炭化水素吸蔵装置に炭化水素を良好に吸蔵することができると共に、炭化水素吸蔵装置から効果的に吸蔵炭化水素を放出させることができ、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチとする前のリーンとされているときに、第一ＮＯX還元触媒装置へ流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにしてＮＯXの還元が可能となり、内燃機関の燃焼空燃比をリッチとする期間を短くして燃料消費の悪化をさらに改善することができる。
【００１４】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、排気通路の第二ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置された酸化触媒装置と、排気通路の第二ＮＯX還元触媒装置と酸化触媒装置との間に二次空気を供給する二次空気供給装置と、排気通路の第二ＮＯX還元触媒装置と酸化触媒装置との間に配置された第一ＮＯXセンサと、排気通路の酸化触媒装置の下流側に配置された第二ＮＯXセンサとを具備し、内燃機関の燃焼空燃比をリッチにすると共に二次空気供給装置により二次空気を供給する。それにより、第一ＮＯX還元触媒装置のＮＯXの還元能力が低くても、第一ＮＯX還元触媒装置において良好にＮＯXを還元することができ、第一ＮＯX還元触媒装置から流出するＨＣ及びＣＯは、下流側の酸化触媒装置において二次空気中の酸素を使用して酸化することができる。
【００１５】
第一ＮＯX還元触媒装置でのＮＯXの還元によって生成されたアンモニアは、第一ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置されたアンモニア吸蔵能力を有する第二ＮＯX還元触媒装置に吸蔵され、第二ＮＯX還元触媒装置のアンモニア吸蔵能力が飽和すると、第二ＮＯX還元触媒装置からアンモニアが流出し、第二ＮＯX還元触媒装置の下流側に配置された酸化触媒装置に流入して二次空気中の酸素を使用して酸化され、ＮＯXが生成される。それにより、第二ＮＯXセンサによりＮＯXが検出されたときには、第二ＮＯX還元触媒装置には飽和量のアンモニアが吸蔵されていることとなり、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリーンにする。
【００１６】
それにより、排気ガス中のＮＯXは第一ＮＯX還元触媒装置において還元されないが、第二ＮＯX還元触媒装置において吸蔵されたアンモニアによって良好に還元され、殆ど大気中へ放出されることはない。第二ＮＯX還元触媒装置において吸蔵されたアンモニアの全てがＮＯXの還元に使用されると、第二ＮＯX還元触媒装置からＮＯXが流出して第一ＮＯXセンサによりＮＯXが検出される。少なくともこのときにまでは、内燃機関の燃焼空燃比はリーンにされる。その後は、第二ＮＯX還元触媒装置ではＮＯXを還元することができないために、燃焼空燃比をリーンとしたまま炭化水素吸蔵装置から放出される炭化水素を利用して第一ＮＯX還元触媒装置によりＮＯXを還元するか、又は、燃焼空燃比をリッチとして第一ＮＯX還元触媒装置によりＮＯXを還元することとなる。こうして、内燃機関において燃焼空燃比を常に理論空燃比よりリッチにする場合に比較して、燃料消費の悪化を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。
【図２】図１の排気浄化装置の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。内燃機関１０は例えば筒内噴射式火花点火の四気筒内燃機関である。内燃機関１０のエキゾーストマニホルド２０の下流側の排気通路３０には、炭化水素吸蔵装置４０が配置されている。炭化水素吸蔵装置４０は、例えばハニカム構造の基体上に炭化水素吸蔵材として例えばゼオライト等が担持されたものである。炭化水素吸蔵装置４０は、排気ガス温度が設定温度（例えば３００°Ｃ）未満であるときには、排気ガス中の炭化水素を良好に吸蔵し、排気ガス温度が設定温度以上となると、吸蔵した炭化水素を放出するものである。
【００１９】
排気通路３０には、炭化水素吸蔵装置４０をバイパスするバイパス通路３２が炭化水素吸蔵装置４０の上流側に設けられた切換弁３１を介して接続されており、切換弁３１を第一位置とすることにより、排気ガスは実線矢印で示すようにバイパス通路３２を通過せずに炭化水素吸蔵装置４０を通過するようになり、切換弁３１を第二位置とすることにより、排気ガスは点線矢印で示すように炭化水素吸蔵装置４０を通過せずにバイパス通路３２を通過するようになる。
【００２０】
排気通路３０のバイパス通路３２の合流位置３３より下流側（すなわち、炭化水素吸蔵装置４０の下流側）には、第一ＮＯX還元触媒装置５０が配置されている。第一ＮＯX還元触媒装置５０は、例えばハニカム構造の基体上に、白金Ｐｔ等の高価な貴金属触媒ではなく、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、銀Ａｇ、又は、金Ａｕ等の卑金属触媒をアルミナ又はセリア等を担体として担持したものである。また、第一ＮＯX還元触媒装置５０は、一般的な三元触媒装置の貴金属触媒の一部を卑金属触媒に置換するなどして、高価な貴金属触媒の使用量を減少させたものとすることができる。
【００２１】
また、排気通路３０の第一ＮＯX還元触媒装置５０の下流側には、例えばハニカム構造の基体上に、例えば、超強酸処理したジルコニアＺｒＯ2を担持したり、銅Ｃｕ又は鉄ＦｅをゼオライトＺＳＭ５又はＳＡＰＯを担体として担持したりして形成されて、アンモニア吸蔵機能を有するようにした第二ＮＯX還元触媒装置６０が配置されている。第二ＮＯX還元触媒装置６０は、排気ガスの空燃比がリーンでも吸蔵したアンモニアを還元剤として使用してＮＯXを還元することができる。また、排気通路３０の第二ＮＯX還元触媒装置６０の下流側には、例えばハニカム構造の基体上に、卑金属触媒（又は貴金属触媒）を担持する酸化触媒装置７０が配置されている。
【００２２】
また、排気通路３０の第二ＮＯX還元触媒装置６０と酸化触媒装置７０との間には、二次空気を供給する二次空気供給装置８０が配置されている。また、排気通路３０の第二ＮＯX還元触媒装置６０と酸化触媒装置７０との間には、第一ＮＯXセンサ９１が配置され、排気通路３０の酸化触媒装置７０の下流側には、第二ＮＯXセンサ９２が配置されている。第一ＮＯXセンサ９１及び第二ＮＯXセンサ９２は、排気ガス中のＮＯX濃度を検出することができる。
【００２３】
前述の第一ＮＯX還元触媒装置５０は、貴金属触媒を担持する一般的な三元触媒装置に比較して、還元性能が低下するために、理論空燃比の排気ガスではＮＯXを十分に還元浄化することができず、ＮＯXを十分に還元するためには、燃焼空燃比を理論空燃比より僅かにリッチ（例えば空燃比１４）にして排気ガス中の還元物質の濃度を高めるようにしなければならない。しかしながら、常に燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチにしたのでは、燃料消費が悪化してしまう。
【００２４】
この問題を改善するために、本排気浄化装置は電子制御装置（図示せず）によって図２に示すフローチャートに従って制御される。本フローチャートは、機関始動と共に開始される。先ず、ステップ１０１において、フラグＦが１であるか否かが判断される。機関停止と共にフラグＦは０にリセットされるために、当初は、ステップ１０１の判断は否定されてステップ１０２へ進む。
【００２５】
ステップ１０２では、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比より僅かにリッチ（例えば空燃比１４）にする。このような燃焼空燃比の制御を可能とするために、排気通路３０の切換弁３１の上流側には排気ガスの空燃比を検出することができる第一空燃比センサ３４が配置されている。次いで、ステップ１０３において、二次空気供給装置８０から酸化触媒装置７０の上流側への二次空気の供給を実施する。次いで、ステップ１０４において、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’（例えば３００°Ｃ）以上であるか否かが判断される。
【００２６】
排気ガス温度Ｔは、切換弁３１の直上流側において温度センサ（図示せず）により測定しても良いが、現在の機関運転状態（機関負荷及び機関回転数）に基づきマップ等を使用して推定しても良い。ステップ１０４の判断が否定されるときには、ステップ１０５において切換弁３１は第一位置とされ、ステップ１０４の判断が肯定されるときには、ステップ１０６において切換弁３１は第二位置とされる。
【００２７】
内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチにされているときには、理論空燃比よりリーンとされるときに比較してＮＯXの生成量が少なく、また、切換弁３１がいずれの位置にされても、第一ＮＯX還元触媒装置５０へ流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりリッチとなり、排気ガス中のＮＯXは、還元性能が低い第一ＮＯX還元触媒装置５０においても、還元作用が活発となり、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯを使用して良好に還元される。このときに、一部のＮＯXからはアンモニアが生成される（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2，２ＮＯ＋２ＣＯ＋３Ｈ2→２ＮＨ3＋２ＣＯ2）。こうして生成されたアンモニアは、第二ＮＯX還元触媒装置６０に吸蔵される。
【００２８】
また、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチとされているときには、排気ガス中のＨＣ及びＣＯの濃度が高くなり、一部のＨＣ及びＣＯは、第一ＮＯX還元触媒装置５０において、ＮＯXの還元に使用されることなく、また、酸化されることもなく、第一ＮＯX還元触媒装置５０から流出する。このように流出するＨＣ及びＣＯは、第二ＮＯX還元触媒装置６０を通過して酸化触媒装置７０へ流入し、二次空気供給装置８０から供給される二次空気に含まれる酸素を使用して、酸化触媒装置７０において酸化されるために、大気中へは殆ど放出されることはない。
【００２９】
また、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’未満であるときには、炭化水素吸蔵装置４０は、排気ガス中の炭化水素を良好に吸蔵するために、ステップ１０５において切換弁３１が第一位置とされることにより、理論空燃比よりリッチな排気ガスが炭化水素吸蔵装置４０を通過するようにされ、排気ガス中の一部の炭化水素が炭化水素吸蔵装置４０に吸蔵される。一方、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’以上であれば、排気ガスが炭化水素吸蔵装置４０を通過するようにされると、吸蔵した炭化水素を放出してしまうために、ステップ１０６において切換弁３１が第二位置とされることにより、排気ガスはバイパス通路３２を通過するようにされる。こうして、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチとされているときにおいて、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’未満であれば、炭化水素吸蔵装置４０には炭化水素が吸蔵される。
【００３０】
次いで、ステップ１０７において、第二ＮＯXセンサ９２によって酸化触媒装置７０から流出する排気ガス中にＮＯXが含まれているか否かが判断される。当初は、酸化触媒装置７０から流出する排気ガス中には殆どＮＯXは含まれておらず、ステップ１０７の判断は否定されてステップ１０９へ進む。
【００３１】
ステップ１０９では、第一ＮＯXセンサ９１によって第二ＮＯX還元触媒装置６０から流出する排気ガス中にＮＯXが含まれているか否かが判断される。当初は、第二ＮＯX還元触媒装置６０から流出する排気ガス中には殆どＮＯXは含まれておらず、ステップ１０９の判断は否定されて、そのままステップ１０１へ戻る。
【００３２】
詳しくは後述するが、もし、ステップ１０９の判断が肯定されれば、ステップ１１０において、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’以上であるか否かが判断され、この判断が否定されるときには、ステップ１１１において切換弁３１を第二位置とし、ステップ１１４においてフラグＦが０にリセットされる。
【００３３】
一方、ステップ１１０の判断が肯定されるときには、ステップ１１２において切換弁３１が第一位置とされ、次いで、ステップ１１３において炭化水素吸蔵装置４０から流出する排気ガスの空燃比がリーンであるか否かが判断され、この判断が肯定されるときに、ステップ１１４においてフラグＦは０にリセットされる。
【００３４】
前述のようにして、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリッチにされ続けると、第一ＮＯX還元触媒装置５０において生成されるアンモニアが第二ＮＯX還元触媒装置６０に吸蔵され続け、遂には、第二ＮＯX還元触媒装置６０のアンモニア吸蔵量が上限値に達し、第二ＮＯX還元触媒装置６０からアンモニアが流出するようになる。こうして流出するアンモニアは、酸化触媒装置７０へ流入し、二次空気供給装置８０から供給される二次空気に含まれる酸素を使用して、酸化触媒装置７０において酸化されてＮＯXを生成する（４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ＋６Ｈ2Ｏ）。
【００３５】
それにより、第二ＮＯXセンサ９２がＮＯXを検出するために、ステップ１０７の判断が肯定され、ステップ１０８においてフラグＦは１とされる。このときにおいて、依然として燃焼空燃比は理論空燃比よりリッチとされているために、第二ＮＯX還元触媒装置６０から流出する排気ガス中にはＮＯXは殆ど含まれておらず、ステップ１０９の判断が肯定されることはない。
【００３６】
フラグＦが１とされると、ステップ１０１の判断は肯定され、ステップ１１５において、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン（例えば空燃比１５）とし、ステップ１１６において、二次空気供給装置７０からの二次空気の供給を停止する（制御を簡素化するために二次空気の供給は常に実施するようにしても良い）。こうして、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンとされると、第一ＮＯX還元触媒装置５０へ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなるために、第一ＮＯX還元触媒装置５０においては、還元作用が不活発となって、排気ガス中のＮＯXを良好に還元することはできず、ＮＯXを含む排気ガスが第二ＮＯX還元触媒装置６０へ流入する。
【００３７】
第二ＮＯX還元触媒装置６０において、排気ガスの空燃比はリーンであるが、排気ガス中のＮＯXは第二ＮＯX還元触媒装置６０に吸蔵されているアンモニアを還元剤として良好に還元される（６ＮＯ＋４ＮＨ3→５Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ）。こうして、大気中へはＮＯXは殆ど放出されることはない。このときには、第二ＮＯX還元触媒装置６０からアンモニアがそのまま流出することはなく、ステップ１０７の判断は否定されるが、フラグＦは１のままである。また、排気ガス中のＮＯXは第二ＮＯX還元触媒装置６０において還元されるために、ステップ１０９の判断も否定される。
【００３８】
こうして、内燃機関の燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンにされ続けると、第二ＮＯX還元触媒装置６０において吸蔵されたアンモニアがＮＯXの還元に使用され続け、遂には、第二ＮＯX還元触媒装置６０のアンモニア吸蔵量がゼロ又は非常に少なくなり、排気ガス中のＮＯXを還元することができなくなる。
【００３９】
それにより、第二ＮＯXセンサ９２が酸化触媒装置６０から流出する排気ガス中のＮＯXを検出してステップ１０７においてフラグＦを１としても、第一ＮＯXセンサ９１が第二ＮＯX還元触媒装置６０から流出する排気ガス中のＮＯXを検出するために、ステップ１０９の判断が肯定され、ステップ１１４においてフラグＦは０にリセットされる。
【００４０】
ここで、ステップ１０９の判断が肯定されたときに、もし、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’未満であれば、ステップ１１０の判断が否定され、ステップ１１１において、切換弁３１を第二位置とし、排気ガスがバイパス通路３２を通過するようにして、ステップ１１４においてフラグＦが０にリセットされるために、ステップ１０１の判断が否定され、ステップ１０２において、再び、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比より僅かにリッチ（例えば空燃比１４）にする。次いで、ステップ１０３において、二次空気供給装置８０から酸化触媒装置７０の上流側への二次空気の供給を実施する。
【００４１】
しかしながら、ステップ１０９の判断が肯定されたときに、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’以上であれば、ステップ１１０の判断が肯定され、ステップ１１２において、切換弁３１を第一位置とし、排気ガスが炭化水素吸蔵装置４０を通過するようにする。それにより、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチとしている間において、排気ガス温度Ｔが設定温度Ｔ’未満のときに炭化水素吸蔵装置４０に吸蔵された炭化水素が、高温の排気ガスの通過により放出され、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチにしなくても、排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにすることができ、下流側の第一ＮＯX還元触媒装置５０において排気ガス中のＮＯXを良好に還元することができる。こうして、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリッチにする期間を短くすることが可能となる。
【００４２】
９３は炭化水素吸蔵装置４０から流出する排気ガスの空燃比を検出するための第二空燃比センサであり、第二空燃比センサ９３の出力がリーンとなるまでは、フラグＦを０にリセットしないようになっている。炭化水素吸蔵装置４０からの炭化水素の放出によっても、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなれば、第一ＮＯX還元触媒装置５０において排気ガス中のＮＯXを良好に還元することができなくなり、このときには、ステップ１１３の判断が肯定され、ステップ１１４においてフラグＦは０にリセットされる。それにより、ステップ１０１の判断が否定され、ステップ１０２において、再び、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比より僅かにリッチ（例えば空燃比１４）にする。次いで、ステップ１０３において、二次空気供給装置８０から酸化触媒装置７０の上流側への二次空気の供給を実施する。
【００４３】
このようにして、内燃機関の燃焼空燃比を交互にリッチ及びリーンとするが、前述したように、大気中へ殆どＮＯXが放出されないようにすることができ、内燃機関において燃焼空燃比を常に理論空燃比よりリッチにする場合に比較して、燃料消費の悪化を改善することができる。また、炭化水素吸蔵装置４０を使用することにより、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比よりリーンからリッチとする直前において依然としてリーンとされているときに、第一ＮＯX還元触媒装置５０へ流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにすることができ、内燃機関の燃焼空燃比をリッチとする期間を短くして燃料消費の悪化をさらに改善することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０    内燃機関
３０    排気通路
３１    切換弁
３２    バイパス通路
３４    第一空燃比センサ
４０    炭化水素吸蔵装置
５０    第一ＮＯX還元触媒装置
６０    第二ＮＯX還元触媒装置
７０    酸化触媒装置
８０    二次空気供給装置
９１    第一ＮＯXセンサ
９２    第二ＮＯXセンサ
９３    第二空燃比センサ
【図１】
0005746008.tif 000002
【図２】
0005746008.tif 000003