(57)【要約】【課題】複数のＮＯX吸蔵触媒から夫々ＮＯXを適切に放出させる。【解決手段】機関排気通路内に複数のＮＯX吸蔵触媒１１，１２を直列に配置すると共に各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２に夫々還元剤を供給するための還元剤供給弁１４，１５を各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２毎に個別に設ける。各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２からＮＯXを放出すべきときには最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に対し、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤に加えて排気ガス中に含まれる酸素を消費するのに必要な還元剤を第１の還元剤供給弁１４から供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出する複数のＮＯX吸蔵触媒を機関排気通路内に直列に配置すると共に各ＮＯX吸蔵触媒に夫々還元剤を供給するための還元剤供給装置を各ＮＯX吸蔵触媒毎に個別に設け、ＮＯX吸蔵触媒からＮＯXを放出すべきときには排気ガス中に含まれる酸素を消費するために、最も上流側に位置する最上流ＮＯX吸蔵触媒に対して該最上流ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤よりも多くの還元剤を対応する還元剤供給装置から供給するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
ＮＯX吸蔵触媒からＮＯXを放出すべきときには上記最上流ＮＯX吸蔵触媒に対し該最上流ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤に加えて排気ガス中に含まれる酸素を消費するために必要な還元剤を対応する還元剤供給装置から供給し、該最上流ＮＯX吸蔵触媒の下流側に位置する各下流側ＮＯX吸蔵触媒については各下流側ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤を夫々対応する還元剤供給装置から供給するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記最上流ＮＯX吸蔵触媒の劣化の度合が推定され、推定された該劣化の度合に応じて該最上流ＮＯX吸蔵触媒および該最上流ＮＯX吸蔵触媒の下流側に位置する各下流側ＮＯX吸蔵触媒に夫々対応する還元剤供給装置から供給される還元剤の量が調整される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記最上流ＮＯX吸蔵触媒の劣化の度合が高くなるほど上記下流側ＮＯX吸蔵触媒に対し対応する還元剤供給装置から供給される還元剤の量が増大せしめられる請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
最上流ＮＯX吸蔵触媒に供給された還元剤により空燃比が低下した排気ガス流部分に下流側ＮＯX吸蔵触媒に供給すべき還元剤が供給されるように下流側ＮＯX吸蔵触媒への還元剤の供給時期が最上流ＮＯX吸蔵触媒への還元剤の供給時期に対して遅くらされる請求項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】
炭化水素、即ちＨＣの存在のもとで排気ガス中に含まれるＮＯXを還元することのできるリーンＮＯX触媒を機関排気通路内に直列に配置すると共に各リーンＮＯX触媒に夫々ＨＣを供給するためのＨＣ供給装置を各リーンＮＯX触媒毎に個別に設け、各リーンＮＯX触媒においてＮＯXを還元するのに必要なＨＣを夫々対応するＨＣ供給装置から供給するようにした内燃機関が公知である（特許文献１を参照）。この内燃機関では各リーンＮＯX触媒においてＮＯXが良好に還元される。
【特許文献１】特開平１０−５４２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出する一対のＮＯX吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した場合には上述の内燃機関と同じ方法で各ＮＯX吸蔵触媒に対し各ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤を供給しても各ＮＯX吸蔵触媒におけるＮＯXの良好な還元作用を得ることはできない。
【０００４】
即ち、機関排気通路内に一対のＮＯX吸蔵触媒を配置した場合にはそれに応じた適切な還元剤の供給方法が存在する。
本発明は機関排気通路内に複数のＮＯX吸蔵触媒を配置した場合に還元剤を最適に供給するようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯXを放出する複数のＮＯX吸蔵触媒を機関排気通路内に直列に配置すると共に各ＮＯX吸蔵触媒に夫々還元剤を供給するための還元剤供給装置を各ＮＯX吸蔵触媒毎に個別に設け、ＮＯX吸蔵触媒からＮＯXを放出すべきときには排気ガス中に含まれる酸素を消費するために、最も上流側に位置する最上流ＮＯX吸蔵触媒に対してこの最上流ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤よりも多くの還元剤を対応する還元剤供給装置から供給するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵しているＮＯXを適切に還元することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【０００８】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は直列配置された複数のＮＯX吸蔵触媒１１，１２に接続される。即ち、排気タービン７ｂの出口は最も上流側に位置する最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の入口に連結され、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の出口は排気管１３を介して最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の下流に位置する下流側ＮＯX吸蔵触媒１２の入口に連結される。図１に示される実施例では１個の下流側ＮＯX吸蔵触媒１２のみが配置されているが複数個の下流側ＮＯX触媒１２を直列配置することもできる。
【０００９】
図１に示されるように最上流ＮＯX吸蔵還元触媒１１に炭化水素からなる還元剤を供給するための第１の還元剤供給弁１４が排気マニホルド５内に配置され、下流側ＮＯX吸蔵還元触媒１２に炭化水素からなる還元剤を供給するための第２の還元剤供給弁１４が排気管１３内に配置される。即ち、各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２に夫々還元剤を供給するための還元剤供給弁１４，１５を有する還元剤供給装置が各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２毎に個別に設けられている。
【００１０】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１６を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１６内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１７が配置される。また、ＥＧＲ通路１６周りにはＥＧＲ通路１６内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１９を介してコモンレール２０に連結される。このコモンレール２０内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２１から燃料が供給され、コモンレール２０内に供給された燃料は各燃料供給管１９を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１１】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセルメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。最上流ＮＯX吸蔵触媒１１には最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の温度を検出するための温度センサ２２が取付けられ、吸入空気量検出器８の出力信号および温度センサ２２の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、各還元剤供給弁１４，１５、ＥＧＲ制御弁１７および燃料ポンプ２１に接続される。
【００１２】
まず初めに図１に示されるＮＯX吸蔵触媒１１，１２について説明すると、これらＮＯX吸蔵触媒１１，１２は三次元網目構造のモノリス担体或いはペレット状担体上に担持されており、図２は例えばアルミナからなる触媒担体４５の表面部分の断面を図解的に示している。図２に示されるように触媒担体４５の表面上には貴金属触媒４６が分散して担持されており、更に触媒担体４５の表面上にはＮＯX吸収剤４７の層が形成されている。
【００１３】
本発明による実施例では貴金属触媒４６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯX吸収剤４７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、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が用いられている。
【００１４】
機関吸気通路、燃焼室２および各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２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）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯX吸収剤４７は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯXを吸収し、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。
【００１５】
即ち、ＮＯX吸収剤４７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図２に示されるように白金Ｐｔ４６上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯX吸収剤４７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯX吸収剤４７内に拡散する。このようにしてＮＯXがＮＯX吸収剤４７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ４６の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯX吸収剤４７のＮＯX吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯX吸収剤４７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００１６】
これに対し、還元剤供給弁１４，１５から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くしてＮＯX吸収剤４７内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯX吸収剤４７から放出される。次いで放出されたＮＯXは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００１７】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯXがＮＯX吸収剤４７内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯX吸収剤４７のＮＯX吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯX吸収剤４７によりＮＯXを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯX吸収剤４７の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁１４，１５から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX吸収剤４７からＮＯXを放出させるようにしている。
【００１８】
なお、排気ガス中にはＳＯX、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯX吸蔵触媒１１，１２に流入するとこのＳＯ2は白金Ｐｔ４６において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯX吸収剤４７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯX吸収剤４７内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯX吸収剤４７が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯX吸収剤４７内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯX吸収剤４７が吸収しうるＮＯX量が低下することになる。即ち、ＮＯX吸蔵触媒１１，１２が劣化することになる。
【００１９】
次に図３を参照しつつ各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２へのＮＯX吸蔵触媒作用と、各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２からのＮＯX放出および還元作用について説明する。
図３においてΣＮＯＸ１は最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量を示しており、ΣＮＯＸ２は下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量を示している。これら吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１、ΣＮＯＸ２は機関から単位時間当り排出されるＮＯX量から算出される。また、図３においてΣＳＯＸ１は最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＳＯX量を示しており、吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１も機関から単位時間当り排出されるＳＯX量から算出される。
【００２０】
そこでまず初めに図４を参照しつつ吸蔵ＮＯX量等の算出方法について説明する。なお、図４に示される吸蔵ＮＯX量等の算出ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図４を参照するとまず初めにステップ５０において機関から単位時間当り排出される排出ＮＯX量ＮＯＸＡが算出される。この排出ＮＯX量ＮＯＸＡは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図５（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。次いでステップ５１では機関から単位時間当り排出される排出ＳＯX量ＳＯＸＡが算出される。この排出ＳＯX量ＳＯＸＡも要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図５（Ｂ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２１】
機関から排出されたＳＯXはほとんど最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵される。従ってステップ５２では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１に図５（Ｂ）から算出されたＳＯX量ＳＯＸＡが加算される。
【００２２】
次いでステップ５３では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１へのＮＯX吸蔵速度、即ち単位時間当り最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵可能なＮＯX量ＱＮＯＸが算出される。吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が多くなるほど、また吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１が多くなるほどＮＯXは最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されにくくなるので吸蔵可能ＮＯX量ＱＮＯＸは吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が増大するほど減少し、吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１が増大するほど減少する。また、吸蔵可能ＮＯX量ＱＮＯＸは排気ガスの流速が速くなるほど、即ち吸入空気量が増大するほど減少し、更に最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の温度に応じて変化する。吸蔵可能ＮＯX量ＱＮＯＸはこれら吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１、吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１、吸入空気量および最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の温度の関数として予めＲＯＭ３２内に記憶されており、この記憶された関係から吸蔵可能ＮＯX量ＱＮＯＸが算出される。
【００２３】
次いでステップ５４では機関からの排出ＮＯX量ＮＯＸＡが吸蔵可能ＮＯX量ＱＮＯＸよりも大きいか否かが判別される。ＮＯＸＡ＞ＱＮＯＸであればＱＮＯＸしか吸蔵されないのでこのときにはステップ５５に進んでＱＮＯＸが最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に単位時間当り吸蔵される吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ１とされる。次いでステップ５７に進む。これに対し、ステップ５４においてＮＯＸＡ≦ＱＮＯＸであると判別されたときには全ての排出ＮＯX量ＮＯＸＡが最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されるのでこのときにはステップ５６に進んで排出ＮＯX量ＮＯＸＡが吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ１とされる。次いでステップ５７に進む。
【００２４】
ステップ５７では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１に吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ１が加算される。次いでステップ５８では排出ＮＯX量ＮＯＸＡから吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ１を減算することによって下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に単位時間当り吸蔵される吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ２が算出される。次いでステップ５９では下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２に吸蔵ＮＯX量ＮＯＸ２が加算される。このようにして最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１および下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２が算出される。
【００２５】
再び図３に戻ると、本発明による実施例では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が許容値ＮＸ１に達するか、或いは下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２が許容値ＮＸ２に達したときに各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２からのＮＯX放出作用が行われる。なお、図３に示される例では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が許容値ＮＸ１に達することによって各ＮＯX吸蔵触媒１１，１２からのＮＯX放出作用が行われる場合を示している。
【００２６】
図３に示されるようにΣＮＯＸ１がＮＸ１に達したときには還元剤供給１で示されるように第１の還元剤供給弁１４から還元剤が供給され、それによって最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）１がリーンから一時的にリッチに切換えられる。このとき最上流ＮＯX吸蔵触媒１１から吸蔵されているＮＯXが放出され、還元される。
【００２７】
ところでこのように最上流ＮＯX吸蔵触媒１１からＮＯXを放出すべきときには排気ガス中に含まれる酸素を消費するために、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に対して最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤よりも多くの還元剤が第１の還元剤供給弁１４から供給される。即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１からＮＯXを放出すべく最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには巨視的に言うと排気ガスの空燃比をリーンから理論空燃比まで低下させるのに必要な、即ち排気ガス中に含まれる酸素を消費するのに必要な量の還元剤と、排気ガスの空燃比を理論空燃比からリッチまで低下させるのに必要な、即ち最上流ＮＯX吸蔵触媒１１内に吸蔵されているＮＯXを放出させ還元するのに必要な量の還元剤とが供給される。
【００２８】
即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１からＮＯXを放出させるにはまず初めに最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガス中に含まれる酸素を消費することが必要である。従って本発明では上述したように最上流ＮＯX吸蔵触媒１１からＮＯXを放出すべきときには最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に対し最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤に加えて排気ガス中に含まれる酸素を消費するために必要な還元剤が第１の還元剤供給弁１４から供給される。
【００２９】
次いで第１の還元剤供給弁１４からの還元剤の供給により空燃比がリッチになった排気ガス流部分が第２の還元剤供給弁１５の還元剤噴射領域に達したときに還元剤供給２で示されるように第２の還元剤供給弁１５から還元剤が供給され、第２の還元剤供給弁１５から供給された還元剤を含んだ排気ガス流部分が下流側ＮＯX吸蔵触媒１２内に流入する。
【００３０】
この排気ガス流部分における排気ガス中の酸素は第１の還元剤供給弁１４から供給された還元剤によって既に消費されているので第２の還元剤供給弁１５からは下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯXを放出させ還元させるのに必要な量の還元剤を供給すれば十分である。従って本発明では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の下流に複数の下流側ＮＯX吸蔵触媒１２が配置されている場合を例にとると、各下流側ＮＯX吸蔵触媒１２からＮＯXを放出すべきときには各下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯXを還元するのに必要な還元剤が夫々対応する第２の還元剤供給弁１５から供給される。
【００３１】
さて、本発明による実施例では上述したように第１の還元剤供給弁１４からの還元剤の供給により空燃比が低下した排気ガス流部分に第２の還元剤供給弁１５から還元剤が供給されるように第２の還元剤供給弁１５からの還元剤供給時期は第１の還元剤供給弁１４からの還元剤供給時期に対して図３に示されるようにΔｔ時間だけ遅くらされる。この還元剤供給遅延時間Δｔは排気ガスの流速が速くなるほど、即ち吸入空気量が増大するほど短かくなる。この還元剤供給遅延時間Δｔは吸入空気量の関数として予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３２】
図３に示されるように最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されるＳＯX量ΣＳＯＸ１は時間の経過と共に徐々に増大する。即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１は時間の経過と共に徐々に劣化する。図６は同一の運転状態において最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化の度合に応じて変化する還元剤の供給割合の変化を示している。なお、図６においてＱ０は最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガス中の酸素を消費するために必要な還元剤の量を示しており、Ｑ１は最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されたＮＯXを放出させて還元するのに必要な還元剤の量を示しており、Ｑ２は下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されたＮＯXを放出させて還元するのに必要な還元剤の量を示している。
【００３３】
図６における各数値は供給される全還元剤量を１００としたときの各還元剤の量Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２を表しており、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２Ｎｏ．３は最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化の度合が異なる場合を夫々示している。最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化の度合が最も低いＮｏ．１に示す場合にはＱ０が８０で、Ｑ１が１５で、Ｑ２が５であり、Ｑ０＋Ｑ１が第１の還元剤供給弁１４から供給され、Ｑ２が第２の還元剤供給弁１５から供給される。
【００３４】
一方、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化が進行すると最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されるＮＯX量が減少するのでＮｏ．２に示されるようにＱ１は５となり、Ｑ２が１５となる。即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されるＮＯX量よりも下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されるＮＯX量が増大する。なお、このＮｏ．２の場合、Ｑ０はＮｏ．１の場合と同じである。
【００３５】
一方、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化が更に進行して最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されるＮＯX量が零になるとＮｏ．３に示されるようにＱ１は０となり、Ｑ２が１５となる。即ち、排気ガス中に含まれる全てのＮＯXが下流側ＮＯX吸蔵触媒１３に吸蔵される。なお、このＮｏ．３の場合もＱ０はＮｏ．１、Ｎｏ．２の場合と同じである。
【００３６】
即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１内が劣化し、吸蔵されたＳＯXで満たされるとＮＯX吸収剤４７の層の塩基性が弱まり、白金４６による酸化性能が高められる。従って高められた酸化性能を利用して供給された還元剤により排気ガス中に含まれる酸素を良好に消費させるためにＮｏ．３の場合でもＱ０が第１の還元剤供給弁１４から供給される。
【００３７】
このように本発明による実施例では、吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ１から最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化の度合が推定され、推定された劣化の度合に応じて最上流ＮＯX吸蔵触媒１１および下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に夫々対応する還元剤供給弁１４，１５から供給される還元剤の量が調整される。この場合最上流ＮＯX吸蔵触媒１１の劣化の度合が高くなるほど下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に対し第２の還元剤供給弁から供給される還元剤の量が増大せしめられる。
【００３８】
次に図７を参照しつつ還元剤の供給制御ルーチンについて説明する。
図７を参照するとまず始めにステップ６０において最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が許容値ＮＸ１を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ１＞ＮＸ１のときにはステップ６２にジャンプし、ΣＮＯＸ１≦ＮＸ１のときにはステップ６１に進む。ステップ６１では下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２が許容値ＮＸ２を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ２＞ＮＸ２のときにはステップ６２に進み、ΣＮＯＸ２≦ＮＸ２のときには処理サイクルを完了する。即ち、最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１が許容値ＮＸ１を越えたとき、又は下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２が許容値ＮＸ２を越えたときにステップ６２に進む。
【００３９】
ステップ６２では最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ１の算出値に基づいて吸蔵されているＮＯXを放出させ還元させるのに必要な還元剤量Ｑ１が算出される。次いでステップ６３では下流側ＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵されている吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸ２の算出値に基づいて吸蔵されているＮＯXを放出させ還元させるのに必要な還元剤量Ｑ２が算出される。次いでステップ６４では吸入空気量および燃料噴射量から余剰の酸素、即ち最上流ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガス中の酸素を消費するのに必要な還元剤量Ｑ０が算出される。次いでステップ６５では還元剤供給遅延時間Δｔが算出される。
【００４０】
次いでステップ６６ではＱ０とＱ１との和が第１の還元剤供給弁１４から供給される。次いでステップ６７では還元剤供給遅延時間Δｔが経過するまで待ち、還元剤供給遅延時間Δｔを経過するとステップ６８に進んでＱ２が第２の還元剤供給弁１５から供給される。次いでステップ６９ではΣＮＯＸ１、ΣＮＯＸ２がクリアされる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯX吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
【図３】還元剤の供給制御を示すタイムチャートである。
【図４】吸蔵ＮＯX量等を算出するためのフローチャートである。
【図５】吸蔵ＮＯX量ＮＯＸＡ等のマップを示す図である。
【図６】各還元剤量を示す図である。
【図７】還元剤の供給制御を行うためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
７    排気ターボチャージャ
１１    最上流ＮＯX吸蔵触媒
１２    下流側ＮＯX吸蔵触媒
１４    第１の還元剤供給弁
１５    第２の還元剤供給弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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