(57)【要約】【課題】ＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが流入するのを阻止する。【解決手段】機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうる主ＳＯXトラップ触媒１１を配置し、主ＳＯXトラップ触媒１１下流の排気通路を主排気通路１３と主排気通路１３を迂回するバイパス通路１４とに分岐する。主排気通路１３内にＮＯX吸蔵触媒１５を配置すると共にＮＯX吸蔵触媒１５上流の主排気通路１３内に補助ＳＯXトラップ触媒１６を配置する。通常は排気ガスが主排気通路１３内を流通せしめられ、主ＳＯXトラップ触媒１１を再生すべきときには排気ガスがバイパス通路１４内を流通せしめられる。【選択図】図１
2008208718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうる主ＳＯXトラップ触媒を配置し、該主ＳＯXトラップ触媒下流の排気通路を主排気通路と主排気通路を迂回するバイパス通路とに分岐し、該主排気通路内に、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ＮＯX吸蔵触媒を配置すると共に該ＮＯX吸蔵触媒上流の主排気通路内に補助ＳＯXトラップ触媒を配置し、通常は排気ガスが主排気通路内を流通せしめられ、主ＳＯXトラップ触媒を再生すべきときには排気ガスがバイパス通路内を流通せしめられる内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
補助ＳＯXトラップ触媒は主ＳＯXトラップ触媒に比べてＳＯXの保持力が高くされている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
補助ＳＯXトラップ触媒は基体上に形成されたコート層と、コート層上に維持された貴金属触媒からなり、コート層内にはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属が分散して含有されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記主ＳＯXトラップ触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒の温度が上昇すると捕獲したＳＯXが次第に主ＮＯXトラップ触媒の内部に拡散していく性質を有すると共に主ＳＯXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると主ＳＯXトラップ触媒の温度がＳＯX放出温度以上であれば捕獲したＳＯXを放出する性質を有し、主ＳＯXトラップ触媒によるＳＯXトラップ率が予め定められた率よりも低下したときに主トラップ触媒の再生作用が行われる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
主トラップ触媒を再生すべきときには主ＳＯXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにさせることなくリーンに維持した状態で主ＳＯXトラップ触媒の温度を上昇させる請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
主トラップ触媒を再生すべきときには主ＳＯXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
主ＳＯXトラップ触媒が直列に配置されたＳＯXトラップ触媒とパティキュレートフィルタからなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
主ＳＯXトラップ触媒がＮＯX吸蔵触媒からなる請求項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】
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ＮＯX吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯXがＮＯX吸蔵触媒に吸蔵される。一方、ＮＯX吸蔵触媒のＮＯX吸蔵能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、それによってＮＯX吸蔵触媒からＮＯXが放出され還元される。
【０００３】
ところで燃料および潤滑油内にはイオウが含まれており、従って排気ガス中にはＳＯXが含まれている。このＳＯXはＮＯXと共にＮＯX吸蔵触媒に吸蔵される。ところがこのＳＯXは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯX吸蔵触媒から放出されず、従ってＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されているＳＯXの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるＮＯX量が次第に減少してしまう。
【０００４】
そこでＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが送り込まれるのを阻止するためにＮＯX吸蔵触媒上流の機関排気通路内にＳＯX吸収剤を配置した内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関では排気ガス中に含まれるＳＯXがＳＯX吸収剤に吸収され、斯くしてＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが流入するのが阻止される。その結果、ＳＯXの吸蔵によりＮＯXの吸蔵能力が低下するのを阻止することができる。
【０００５】
ところでこのようなＳＯX吸収剤を用いた場合、ＳＯX吸収剤のＳＯX吸収能力が飽和してしまうとＳＯXがＮＯX吸蔵触媒に流入してしまう。ところがこのＳＯX吸収剤ではＳＯX吸収剤の温度を上昇させかつＳＯX吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＳＯX吸収剤から吸収したＳＯXを放出させることができ、斯くしてＳＯX吸収剤を再生することができる。しかしながらこのようにＳＯX吸収剤からＳＯXを放出させると放出されたＳＯXがＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されてしまう。従ってこの内燃機関ではＮＯX吸蔵触媒を迂回するバイパス通路を具えており、ＳＯX吸収剤からＳＯXを放出させたときには放出されたＳＯXをバイパス通路を介して大気中に排出させるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１７９３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこのようにＳＯX吸収剤の再生時にＳＯX吸収剤から放出されたＳＯXをバイパス通路を介して大気中に排出させるようにしても実際には一部のＳＯXが漏洩してＮＯX吸蔵触媒内に流入してしまう。その結果、ＮＯX吸蔵触媒に吸蔵されるＳＯX量が次第に増大していくという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲しうる主ＳＯXトラップ触媒を配置し、主ＳＯXトラップ触媒下流の排気通路を主排気通路と主排気通路を迂回するバイパス通路とに分岐し、主排気通路内に、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ＮＯX吸蔵触媒を配置すると共にＮＯX吸蔵触媒上流の主排気通路内に補助ＳＯXトラップ触媒を配置し、通常は排気ガスが主排気通路内を流通せしめられ、主ＳＯXトラップ触媒を再生すべきときには排気ガスがバイパス通路内を流通せしめられる。
【発明の効果】
【０００８】
ＳＯXトラップ触媒を再生すべく排気ガスがバイパス通路内に流通せしめられたときに主ＳＯXトラップ触媒から放出されたＳＯXが主排気通路内に漏洩してもこの漏洩したＳＯXは補助トラップ触媒により捕獲され、斯くしてＮＯX吸蔵触媒にＳＯXが流入するのを阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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の入口はエアクリーナ８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９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１０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１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１０】
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の出口は主ＳＯXトラップ触媒１１の入口に連結される。ＳＯXトラップ触媒１１の出口には排気管１２が連結され、この排気管１２内の排気通路は主排気通路１３とこの主排気通路１３を迂回するバイパス通路１４とに分岐される。主排気通路１３内にはＮＯX吸蔵触媒１５が配置され、またこのＮＯX吸蔵触媒１５上流の主排気通路１３内には補助ＳＯXトラップ触媒１６が配置される。
【００１１】
図１に示されるようにＮＯX吸蔵触媒１５下流の主排気通路１３内にはアクチュエータ１７により開閉制御される第１の排気制御弁１８が配置され、バイパス通路１４内にはアクチュエータ１９により開閉制御される第２の排気制御弁２０が配置される。通常は図１に示されるように第１の排気制御弁１８が全開せしめられると共に第２の排気制御弁２０が全閉せしめられ、従って通常は排気ガスは主排気通路１３内を流通している。一方、排気マニホルド５には排気マニホルド５内を流れる排気ガス中に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁２１が取付けられる。
【００１２】
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２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４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２４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２５を介してコモンレール２６に連結される。このコモンレール２６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１３】
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（ランダムアクセスメモリ）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。図１に示されるようにアクセルペダル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９の駆動用ステップモータ、第１の排気制御弁１８および第２の排気制御弁２０を夫々駆動するためのアクチュエータ１７，１８、還元剤供給弁２１、ＥＧＲ制御弁２３および燃料ポンプ２７に接続される。
【００１４】
まず初めに図１に示されるＮＯX吸蔵触媒１５について説明すると、このＮＯX吸蔵触媒１５は例えばアルミナからなる触媒担体を有しており、図２はこの触媒担体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。
【００１５】
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。
【００１６】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯX吸蔵触媒１５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。
【００１７】
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。
【００１８】
これに対し、還元剤供給弁２１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。
【００１９】
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２１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。
【００２０】
具体的に言うと、本発明による実施例ではＮＯX吸蔵触媒１５に単位時間当り吸蔵されるＮＯX量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図４（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、このＮＯX量ＮＯＸＡを積算することによってＮＯX吸蔵触媒１５に吸蔵されたＮＯX量ΣＮＯＸが算出される。本発明による実施例では図５に示されるようにこのＮＯX量ΣＮＯＸが許容値ＮＸに達する毎にＮＯX吸蔵触媒１５に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが一時的にリッチにされ、それによってＮＯX吸蔵触媒１５からＮＯXが放出される。
【００２１】
ところで排気ガス中にはＳＯX、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯX吸蔵触媒１５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。
【００２２】
そこで本発明ではＮＯX吸蔵触媒１５の上流に主ＳＯXトラップ触媒１１を配置してこの主ＳＯXトラップ触媒１１により排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲し、それによってＮＯX吸蔵触媒１５にＳＯXが流入しないようにしている。次にこの主ＳＯXトラップ触媒１１について説明する。
【００２３】
この主ＳＯXトラップ触媒１１は例えばハニカム構造のモノリス触媒からなり、主ＳＯXトラップ触媒１１の軸線方向にまっすぐに延びる多数の排気ガス流通孔を有する。図３はこの主ＳＯXトラップ触媒１１の基体５０の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されるように触媒担体５０の表面上にはコート層５１が形成されており、このコート層５１の表面上には貴金属触媒５２が分散して保持されている。
【００２４】
本発明による実施例では貴金属触媒５２として白金が用いられており、コート層５１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。即ち、主ＳＯXトラップ触媒１１のコート層５１は強塩基性を呈している。
【００２５】
さて、排気ガス中に含まれるＳＯX、即ちＳＯ2は図３に示されるように白金Ｐｔ５２において酸化され、次いでコート層５１内に捕獲される。即ち、ＳＯ2は硫酸イオンＳＯ42-の形でコート層５１内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにコート層５１は強塩基性を呈しており、従って図３に示されるように排気ガス中に含まれるＳＯ2の一部は直接コート層５１内に捕獲される。
【００２６】
図３においてコート層５１内における濃淡は捕獲されたＳＯXの濃度を示している。図３からわかるようにコート層５１内におけるＳＯX濃度はコート層５１の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。コート層５１の表面近傍におけるＳＯX濃度が高くなるとコート層５１の表面の塩基性が弱まり、ＳＯXの捕獲能力が弱まる。ここで排気ガス中に含まれるＳＯXのうちで主ＳＯXトラップ触媒１１に捕獲されるＳＯXの割合をＳＯXトラップ率と称すると、コート層５１の表面の塩基性が弱まればそれに伴なってＳＯXトラップ率が低下することになる。本発明による実施例ではＳＯXトラップ率が予め定められた率よりも低下したときには排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を上昇させる昇温制御を行い、それによってＳＯXトラップ率を回復させるようにしている。
【００２７】
即ち、排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を上昇させるとコート層５１内の表面近傍に集中的に存在するＳＯXはコート層５１内におけるＳＯX濃度が均一となるようにコート層５１の奥部に向けて拡散していく。即ち、コート層５１内に生成されている硝酸塩はコート層５１の表面近傍に集中している不安定な状態からコート層５１内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。コート層５１内の表面近傍に存在するＳＯXがコート層５１の奥部に向けて拡散するとコート層５１の表面近傍のＳＯX濃度が低下し、斯くして主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温制御が完了するとＳＯXトラップ率が回復する。
【００２８】
主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温制御を行ったときに主ＳＯXトラップ触媒１１の温度をほぼ４５０℃程度にすればコート層５１の表面近傍に存在するＳＯXをコート層５１内に拡散させることができ、主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を６００℃程度まで上昇させるとコート層５１内のＳＯX濃度をかなり均一化することができる。従って主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温制御時には排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を６００℃程度まで昇温させることが好ましい。
【００２９】
次にこの主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温制御の一実施例について具体的に説明する。
この実施例では、主ＳＯXトラップ触媒１１に捕獲されたＳＯX量を推定し、主ＳＯXトラップ触媒１１に捕獲されたＳＯX量が予め定められた量を越えたときにＳＯXトラップ率が予め定められた率よりも低下したと判断され、このときＳＯXトラップ率を回復するために排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を上昇させる昇温制御を行うようにしている。
【００３０】
即ち、燃料中には或る割合でイオウが含まれており、従って排気ガス中に含まれるＳＯX量、即ち主ＳＯXトラップ触媒１１に捕獲されるＳＯX量は燃料噴射量に比例する。燃料噴射量は要求トルクおよび機関回転数の関数であり、従って主ＳＯXトラップ触媒１１に獲得されるＳＯX量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。この実施例では主ＳＯXトラップ触媒１１に単位時間当り捕獲されるＳＯX量ＳＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図４（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。
【００３１】
また、この実施例では図４（Ｃ）に示されるようにＳＯX量ΣＳＯＸと、主ＳＯXトラップ触媒１１を昇温処理すべきときの予め定められたＳＯX量ＳＯ（ｎ）との関係が予め記憶されており、ＳＯX量ΣＳＯＸが予め定められたＳＯ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）を越えたときに主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温処理が行われる。なお、図４（Ｃ）においてはｎは何回目の昇温処理であるかを示している。図４（Ｃ）からわかるようにＳＯXトラップ率を回復するための昇温処理回数ｎが増大するにつれて予め定められた量ＳＯ（ｎ）が増大せしめられ、この予め定められた量ＳＯ（ｎ）の増大割合は処理回数ｎが増大するほど減少する。即ち、ＳＯ（２）に対するＳＯ（３）の増大割合はＳＯ（１）に対するＳＯ（２）の増大割合よりも減少する。
【００３２】
即ち、図５に示されるようにこの実施例ではＳＯX量ΣＳＯＸがＳＯ（ｎ）に達すると主ＳＯXトラップ触媒１１の温度Ｔが６００℃程度まで上昇せしめられ、排気ガスの空燃比がリーンのもとで６００℃程度に維持される。なお、この実施例では昇温制御時に炭化水素供給弁２１から炭化水素が供給され、この炭化水素の酸化反応熱によって主ＳＯXトラップ触媒１１の温度が上昇せしめられる。
【００３３】
一方、このように主ＳＯXトラップ触媒１１を昇温したときに排気ガスの空燃比をリッチにすると主ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されてしまう。従ってこの実施例では昇温制御時には排気ガスの空燃比をリーンに維持するようにしている。ただし、コート層５１の表面近傍のＳＯX濃度が高くなると排気ガスの空燃比をリーンに維持していたとしても主ＳＯXトラップ触媒１１の温度が上昇せしめられたときに主ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されてしまう。従ってこのときＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１５に流入しないように第１の排気制御弁１８が閉弁せしめられると共に第２の排気制御弁２０が開弁せしめられる。即ち、図５に示されるように主ＳＯXトラップ触媒１１の昇温制御時には排気流路が主排気通路１３からバイパス通路１４に切換えられる。
【００３４】
ところで第１の排気制御弁１８が閉弁せしめられても実際には第１の排気制御弁１８の周りを通って排気ガスが漏洩する。従って第１の排気制御弁１８が閉弁せしめられると共に第２の排気制御弁２０が開弁せしめられたとしても少量ではあるが排気ガスが主排気通路１３内を流れ、斯くして主ＳＯXトラップ触媒１１から排出されたＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１５内に流入することになる。
【００３５】
そこで本発明ではＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１５内に流入するのを阻止するために図１に示されるようにＮＯX吸蔵触媒１５上流の主排気通路１３内に補助ＳＯXトラップ触媒１６を配置している。この補助ＳＯXトラップ触媒１６は主ＳＯXトラップ触媒１１と同様な構造を有しており、この補助ＳＯXトラップ触媒１６でも図３に示されるように触媒担体５０の表面上にはコート層５１が形成されており、このコート層５１の表面上には貴金属触媒５２が分散して担持されている。
【００３６】
更にこの補助ＳＯXトラップ触媒１６でも貴金属触媒５２として白金が用いられており、コート層５１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。
【００３７】
なお、この補助ＳＯXトラップ触媒１６は主ＳＯXトラップ触媒１１のように再生させることはせず、この補助ＳＯXトラップ触媒１６には永久的にＳＯXの捕獲作用を行わせる。従って本発明による実施例では補助ＳＯXトラップ触媒１６のコート層５１の塩基性は主ＳＯXトラップ触媒１１のコート層５１の塩基性よりも強くされており、従って補助ＳＯXトラップ触媒１６は主ＳＯXトラップ触媒１１に比べてＳＯXの保持力が高くされている。
【００３８】
次に図６を参照しつつ排気浄化制御ルーチンについて説明する。
図６を参照するとまず初めにステップ６０において図４（Ａ）に示すマップからＮＯX吸蔵触媒１５に単位時間当り吸蔵されるＮＯX量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ６１ではこのＮＯＸＡがＮＯX吸蔵触媒１５に吸蔵されているＮＯX量ΣＮＯＸに加算される。次いでステップ６２では吸蔵ＮＯX量ΣＮＯＸが許容値ＮＸを越えたか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＮＸとなったときにはステップ６３に進んで還元剤供給弁２１から供給された還元剤によってＮＯX吸蔵触媒１５に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリーンからリッチに切換えるリッチ処理が行われ、ΣＮＯＸがクリアされる。
【００３９】
このときには図１に示されるように第１の排気制御弁１８が開弁せしめられており、第２の排気制御弁２０は閉弁せしめられている。即ち、排気ガスは主排気通路１３内を流通している。また、図５からわかるようにこのときには主ＳＯXトラップ触媒１１は昇温されていないので通常主ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが排出されることはないが、たとえこのとき主ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されたとしてもこのＳＯXは補助ＳＯXトラップ触媒１１内に捕獲される。従ってＮＯX放出制御時にＳＯXがＮＯX吸蔵触媒１５内に流入することはない。
【００４０】
次いでステップ６４では図４（Ｂ）に示すマップから主ＳＯXトラップ触媒１１に単位時間当り吸蔵されるＳＯX量ＳＯＸＡが算出される。次いでステップ６５ではこのＳＯＸＡが主ＳＯXトラップ触媒１１に捕獲されているＳＯX量ΣＳＯＸに加算される。次いでステップ６６ではＳＯX量ΣＥＯＸが図４（Ｃ）に示される予め定められた量ＳＯ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）に達したか否かが判別される。ＳＯX量ΣＳＯＸが予め定められた量ＳＯ（ｎ）に達したときにはステップ６７に進んで図５に示されるように排気流路が主排気通路１３からバイパス通路１４に切換えられ、次いでステップ６８では排気ガスの空燃比がリーンのもとで主ＳＯXトラップ触媒１１の温度を６００℃程度に維持する再生制御が行われる。再生処理が完了するとΣＳＯＸはクリアされ、排気流路が再び主排気通路１３に切換えられる。
【００４１】
また、主ＳＯXトラップ触媒１１を再生すべきときには排気ガスの空燃比を図５において破線で示すようにリッチにすることもできる。このときには前述したように主ＳＯXトラップ触媒１１から多量のＳＯXが放出され、この放出された多量のＳＯXはバイパス通路１４内に送り込まれる。このときにも主排気通路１３内にＳＯXが流入した場合にはこの流入したＳＯXは補助ＳＯXトラップ触媒１６に捕獲される。
【００４２】
図７に圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す。この実施例では主ＳＯXトラップ触媒７０が直列に配置されたＳＯXトラップ触媒７１とパティキュレートフィルタ７２からなる。この実施例ではパティキュレートフィルタ７２を再生すべく排気ガスの空燃比がリーンのもとでパティキュレートフィルタ７２が昇温せしめられたときにＳＯXトラップ触媒７１も再生される。なお、パティキュレートフィルタ７２上にＮＯX吸蔵触媒を担持させることもできる。
【００４３】
図８に圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す。この実施例では主ＳＯXトラップ触媒７３がＮＯX吸蔵触媒からなり、このＮＯX吸蔵触媒７３を再生すべきときにはＮＯX吸蔵触媒７３の温度が６００℃以上まで上昇せしめられると共にＮＯX吸蔵触媒７３に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる。このときＮＯX吸蔵触媒７３からＳＯXが放出される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】ＳＯXトラップ触媒の基体の表面部分の断面図である。
【図４】吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸと、昇温制御を行うべき吸蔵ＳＯX量ＳＯ（ｎ）との関係等を示す図である。
【図５】吸蔵ＳＯX量ΣＳＯＸ等の変化を示すタイムチャートである。
【図６】排気浄化制御を行うためのフローチャートである。
【図７】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図８】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。
【符号の説明】
【００４５】
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    主ＳＯXトラップ触媒
１３    主排気通路
１４    バイパス通路
１５    ＮＯX吸蔵触媒
１６    補助ＳＯXトラップ触媒
１８，２０    排気制御弁
２１    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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【図８】
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