(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸収剤から多量の硫化水素が排出されるのを確実に阻止する。【解決手段】内燃機関の排気通路２１から分岐された第１の排気通路２２ａと第２の排気通路２２ｂとを具備し、各排気通路２２ａ，２２ｂ内にそれぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂと、パティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂが配置される。燃料添加弁から添加された燃料が例えば第１の排気通路２２ａ内に導かれた後第１の排気通路２２ａが閉鎖されているときに、第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いときには、第１の排気通路を開通し、第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリーンになるようにし、それによって硫化水素の生成を抑制する。【選択図】図１
2007162532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の排気通路から分岐された第１の排気通路と第２の排気通路を具備し、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のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ配置した内燃機関において、第１の排気通路及び第２の排気通路上流の上記共通の排気通路内に燃料添加弁を配置するか又はＮＯｘ吸収剤上流の第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ燃料添加弁を配置し、燃料添加弁から添加された燃料が第１の排気通路内に導かれた後第１の排気通路が閉鎖されているときに、第１の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いときには、第１の排気通路を開通し、燃料添加弁から添加された燃料が第２の排気通路内に導かれた後第２の排気通路が閉鎖されているときに、第２の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いときには、第２の排気通路を開通するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
第１の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いと第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤における硫化水素の生成量が許容値を越え、第２の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いと第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤における硫化水素の生成量が許容値を越えるようになっている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤からイオウを放出すべきときには燃料添加弁から添加された燃料を第１の排気通路内に導くと共に、第１の排気通路内に燃料が導かれた後に該燃料により第１の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに維持しかつ第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度をイオウ放出温度以上に維持するために第１の排気通路を閉鎖し、第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤からイオウを放出すべきときには燃料添加弁から添加された燃料を第２の排気通路内に導くと共に、第２の排気通路内に燃料が導かれた後に該燃料により第２の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに維持しかつ第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度をイオウ放出温度以上に維持するために第２の排気通路を閉鎖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４】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタが第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ配置されており、第１の排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタ上に堆積した粒子状物質を酸化除去すべきときには燃料添加弁から添加された燃料を第１の排気通路内に導くと共に、第１の排気通路内に燃料が導かれた後に該燃料により第１の排気通路内における排気ガスの空燃比をリーンに維持しかつパティキュレートフィルタの温度を酸化除去温度以上に維持するために第１の排気通路を閉鎖し、第２の排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタ上に堆積した粒子状物質を酸化除去すべきときには燃料添加弁から添加された燃料を第２の排気通路内に導くと共に、第２の排気通路内に燃料が導かれた後に該燃料により第２の排気通路内における排気ガスの空燃比をリーンに維持しかつパティキュレートフィルタの温度を酸化除去温度以上に維持するために第２の排気通路を閉鎖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。
【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】
共通の排気通路から分岐された第１の排気通路と第２の排気通路を具備し、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のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ配置し、ＮＯｘ吸収剤上流の第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ燃料添加弁を配置し、ＮＯｘ吸収剤下流の第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ排気制御弁を配置した内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
この内燃機関では第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤から吸蔵したＮＯｘを放出させるときには第１の排気通路内に配置された排気制御弁を閉弁して第１の排気通路内に排気ガスを滞留させた状態で第１の排気通路内に配置された燃料添加弁から燃料を添加することにより第１の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに保持し、第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤から吸蔵したＮＯｘを放出させるときには第２の排気通路内に配置された排気制御弁を閉弁して第２の排気通路内に排気ガスを滞留させた状態で第２の排気通路内に配置された燃料添加弁から燃料を添加することにより第２の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに保持するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７４３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、内燃機関から排出される排気ガス中にはイオウ分例えばＳＯｘも含まれており、ＮＯｘ吸収剤にはＮＯｘだけでなくＳＯｘも吸収される。したがって、ＮＯｘ吸収剤内に吸収されているＳＯｘの量が次第に増大し、ＮＯｘ吸収剤が吸収しうるＮＯｘ量が次第に低下する。一方、ＮＯｘ吸収剤内に吸収されたＳＯｘはＮＯｘ吸収剤の温度がＳＯｘ放出温度以上であるときに流入する排気ガスの空燃比をリッチまたは理論空燃比にすると分解してＮＯｘ吸収剤から放出される。
【０００６】
したがって、上述の内燃機関においては、第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤から吸収したＳＯｘを放出させるときには第１の排気通路内に配置された排気制御弁を閉弁して第１の排気通路内に排気ガスを滞留させた状態で第１の排気通路内に配置された燃料添加弁から燃料を添加することにより第１の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに保持すると共に第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収材の温度をＳＯｘ放出温度以上に保持し、第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤から吸収したＳＯｘを放出させるときには第２の排気通路内に配置された排気制御弁を閉弁して第２の排気通路内に排気ガスを滞留させた状態で第２の排気通路内に配置された燃料添加弁から燃料を添加することにより第２の排気通路内における排気ガスの空燃比をリッチに保持すると共に第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度をＳＯｘ放出温度以上に保持するものと考えられる。
【０００７】
しかしながら、例えば第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤からＳＯｘが放出されるときのように第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が高いときに第１の排気通路内における排気ガスの空燃比が過度にリッチになると、第１のＮＯｘ吸収剤において多量の硫化水素が生成され、次いで第１の排気通路が開通されるとこの多量の硫化水素が大気中に排出されるおそれがあるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために本発明によれば、共通の排気通路から分岐された第１の排気通路と第２の排気通路を具備し、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のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ配置した内燃機関において、第１の排気通路及び第２の排気通路上流の上記共通の排気通路内に燃料添加弁を配置するか又はＮＯｘ吸収剤上流の第１の排気通路内及び第２の排気通路内にそれぞれ燃料添加弁を配置し、燃料添加弁から添加された燃料が第１の排気通路内に導かれた後第１の排気通路が閉鎖されているときに、第１の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いときには、第１の排気通路を開通し、燃料添加弁から添加された燃料が第２の排気通路内に導かれた後第２の排気通路が閉鎖されているときに、第２の排気通路内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第２の排気通路内に配置されたＮＯｘ吸収剤の温度が限界温度よりも高いときには、第２の排気通路を開通するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
ＮＯｘ吸収剤から多量の硫化水素が排出されるのを確実に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】
【００１０】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
【００１１】
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内にそれぞれ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それぞれ示す。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の入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁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。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の出口は排気後処理装置２０に連結される。
【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１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４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１４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１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１３】
排気後処理装置２０は排気タービン７ｂの出口に連結された共通の排気通路２１と、この共通の排気通路２１から分岐された第１の排気通路２２ａと第２の排気通路２２ｂとを具備する。第１の排気通路２２ａ内には上流側から順に第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ、第１のパティキュレートフィルタ２４ａ、第１の酸化触媒２５ａ、及びアクチュエータ２７ａにより駆動される第１の排気制御弁２６ａが配置され、第２の排気通路２２ｂ内には上流側から順に第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ、第２のパティキュレートフィルタ２４ｂ、第２の酸化触媒２５ｂ、及びアクチュエータ２７ｂにより駆動される第２の排気制御弁２６ｂが配置される。これら第１の排気通路２２ａ及び第２の排気通路２２ｂは第１の排気制御弁２６ａ及び第２の排気制御弁２６ｂの下流において共通の排気管２７に合流せしめられる。
【００１４】
また、第１の排気通路２２ａには第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａの温度を検出するための温度センサ２８ａと、第１のパティキュレートフィルタ２４ａの前後差圧を検出するための第１の差圧センサ２９ａと、第１の酸化触媒２５ａから排出された排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ３０ａ及び空燃比センサ３１ａが配置され、第２の排気通路２２ｂには第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂの温度を検出するための温度センサ２８ｂと、第２のパティキュレートフィルタ２４ｂの前後差圧を検出するための第２の差圧センサ２９ｂと、第２の酸化触媒２５ｂから排出された排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ３０ｂ及び空燃比センサ３１ｂが配置される。
【００１５】
一方、図１に示されるように第１の排気通路２２ａ及び第２の排気通路２２ｂ上流の共通の排気通路２１内には第１の排気通路２２ａ及び第２の排気通路２２ｂに対して共通の燃料添加弁３２が配置されている。この燃料添加弁３２からは図１においてＦで示されるように燃料が添加される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。
【００１６】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。エアフローメータ８、各温度センサ２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ、各差圧センサ２９ａ，２９ｂ、及び各空燃比センサ３１ａ，３１ｂの出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９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５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５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５１が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、アクチュエータ２７ａ，２７ｂ及び燃料添加弁３２に接続される。
【００１７】
図２に圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す。この実施例では排気マニホルド５に燃料添加弁３２が取付けられ、この燃料添加弁３２から排気マニホルド５内に燃料、すなわち軽油が添加される。
【００１８】
図３はＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂの構造を示している。図３に示される実施例ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂはハニカム構造をなしており、薄肉の隔壁６０により互いに分離された複数個の排気ガス流通路６１を具備する。各隔壁６０の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図４（Ａ）及び（Ｂ）はこの触媒担体６５の表面部分の断面を図解的に示している。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように触媒担体６５の表面上には貴金属触媒６６が分散して担持されており、更に触媒担体６５の表面上にはＮＯｘ吸収剤６７の層が形成されている。
【００１９】
本発明による実施例では貴金属触媒６６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤６７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。
【００２０】
機関吸気通路、燃焼室２及びＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ上流の排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤６７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。
【００２１】
すなわち、ＮＯｘ吸収剤６７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、すなわ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４（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ６６上において酸化されてＮＯ２となり、次いでＮＯｘ吸収剤６７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６７内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６６の表面でＮＯ２が生成され、ＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ２がＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。
【００２２】
これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ３−→ＮＯ２）に進み、斯くして図４（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤６７内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２の形でＮＯｘ吸収剤６７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ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００２３】
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、すなわ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６７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６７のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤６７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６７の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁３２から燃料を添加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６７からＮＯｘを放出させ、排気中のＨＣ，ＣＯによりＮ２等に還元するようにしている。
【００２４】
一方、図５（Ａ）及び（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの構造を示している。なお、図５（Ａ）はパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの正面図を示しており、図５（Ｂ）はパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの側面断面図を示している。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂはハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７０，７１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓７２により閉塞された排気ガス流入通路７０と、上流端が栓７３により閉塞された排気ガス流出通路７１とにより構成される。なお、図５（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓７３を示している。したがって排気ガス流入通路７０及び排気ガス流出通路７１は薄肉の隔壁７４を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７０及び排気ガス流出通路７１は各排気ガス流入通路７０が４つの排気ガス流出通路７１によって包囲され、各排気ガス流出通路７１が４つの排気ガス流入通路７０によって包囲されるように配置される。
【００２５】
パティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂは例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路７０内に流入した排気ガスは図５（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁７４内を通って隣接する排気ガス流出通路７１内に流出する。
【００２６】
本発明による実施例では各排気ガス流入通路７０及び各排気ガス流出通路７１の周壁面、すなわち各隔壁７４の両側表面上及び隔壁７４内の細孔内壁面上にも例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、この触媒担体６５の表面上には図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように白金Ｐｔからなる貴金属触媒６６が分散して担持されており、ＮＯｘ吸収剤６７の層が形成されている。
【００２７】
したがって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がパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上のＮＯｘ吸収剤６７内にも吸収される。このＮＯｘ吸収剤６７に吸収されたＮＯｘも燃料添加弁３２から燃料を添加することによって放出される。
【００２８】
一方、排気ガス中に含まれる粒子状物質はパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上に捕集され、順次酸化される。しかしながら捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の量よりも多くなると粒子状物質がパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上に次第に堆積し、この場合粒子状物質の堆積量が増大すると機関出力の低下を招いてしまう。したがって粒子状物質の堆積量が増大したときには堆積した粒子状物質を除去しなければならない。この場合、空気過剰のもとでパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの温度を酸化除去温度（例えば６００℃程度）まで上昇させると堆積した粒子状物質は酸化され、除去される。
【００２９】
そこで本発明による実施例ではパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたとき、すなわち差圧センサ２９ａ，２９ｂにより検出されたパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの前後差圧ΔＰが許容値を越えたときにはパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつ燃料添加弁３２から燃料を添加してこの添加された燃料の酸化反応熱によりパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの温度を酸化除去温度以上まで上昇させ維持し、それによって堆積した粒子状物質を酸化除去するようにしている。
【００３０】
なお、図１においてＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂを省くこともできる。また、図１においてパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂとして、ＮＯｘ吸収剤６７を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできる。ただし、第１の排気通路２２ａ内及び第２の排気通路２２ｂ内のいずれにもＮＯｘ吸収剤６７が配置されていることが必要である。
【００３１】
次に図６を参照しつつＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ上のＮＯｘ吸収剤６７、及びパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上のＮＯｘ吸収剤６７からのＮＯｘの放出制御について説明する。
【００３２】
機関から単位時間当りに排出されるＮＯｘ量は機関の運転状態に応じて変化し、したがって単位時間当りにＮＯｘ吸収剤６７に吸収されるＮＯｘ量も機関の運転状態に応じて変化する。本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７に単位時間当り吸収されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱ及び機関回転数Ｎの関数として図７（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ４２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吸収剤６７に吸収されたＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。
【００３３】
本発明による実施例では第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からと、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からとから交互にＮＯｘの放出作用が行われ、ＮＯｘ吸収剤６７に吸収されたＮＯｘ量ΣＮＯＸが図６に示される許容値ＭＡＸに達するといずれか一方の排気通路２２ａ，２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収量が許容値に達していることになる。したがってこのとき許容値に達している方のＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきであると判断される。このとき他のＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＮＯｘ量は許容値の半分である。なお、図６においてＸ１は第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収量が許容値に達したときを示しており、Ｘ２は第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＮＯｘ吸収量が許容値に達したときを示している。
【００３４】
一方、図６においてＩは第１の排気通路２２ａを示しており、ＩＩは第２の排気通路２２ｂを示している。図６からわかるように通常は、すなわちＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸよりも低いときには第１の排気制御弁２６ａ及び第２の排気制御弁２６ｂのいずれも開弁せしめられており、第１の排気通路２２ａ及び第２の排気通路２２ｂ内のいずれもリーン空燃比の排気ガスが流通している。したがってこのときにはいずれの排気通路２２ａ，２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７においても排気ガス中のＮＯｘの吸収作用が行われている。
【００３５】
さて、図６においてＸ１で示されるように第１の排気通路２２ａ内に配置されたＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときにはまず初めに第２の排気制御弁２６ｂが閉弁せしめられ、それによって第２の排気通路２２ｂが閉鎖される。その結果、共通の排気通路２１内を流通する排気ガスは第１の排気通路２２ａ内へのみ流入することになる。次いで第２の排気通路２２ｂが閉鎖された後、予め定められた第１の時間Δｔ１を経過したときに燃料添加弁３２から燃料が添加される。このとき上述したように排気ガスは第１の排気通路２２ａ内にのみ流入しているので燃料添加弁３２から添加された燃料、すなわち軽油も第１の排気通路２２ａ内にのみ流入することになる。なお、第１の時間は第２の排気通路２２ｂ内への排気ガスの流入が停止するまでの待ち時間に相当する。
【００３６】
一方、燃料が添加されてから予め定められた第２の時間Δｔ２を経過すると第２の排気制御弁２６ｂが開弁して第２の排気通路２２ｂが開通せしめられると共に第１の排気制御弁２６ａが閉弁せしめられて第１の排気通路２２ａが閉鎖される。すなわち、燃料添加弁３２から燃料が添加されるとこの燃料は排気ガス流に乗って即座に第１の排気通路２２ａ内を突き抜けるのではなくて、排気ガス流に対し遅れて第１の排気通路２２ａ内を前進する。次いでこの燃料は第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａや、パティキュレートフィルタ２４ａや、酸化触媒２５ａに一旦付着し、その後蒸発する。
【００３７】
すなわち、燃料添加弁３２からの燃料添加後、第１の排気制御弁２６ａを早く閉弁しすぎると添加燃料が第１の排気通路２２ａ内の先の方まで進まないためにＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａやパティキュレートフィルタ２４ａの表面を十分に利用して添加燃料を保持しえず、これに対し燃料添加後、第１の排気制御弁２６ａを遅く閉弁しすぎると蒸発した燃料が外部に排出されてしまう。すなわち、第２の時間Δｔ２は燃料添加弁３２から添加された燃料を第１の排気通路２２ａ内に保持するために必要な時間である。
【００３８】
この場合、排気ガスの流速が早いほど、すなわち吸入空気量が多いほど添加燃料は先に進むので吸入空気量が多いほど第１の排気制御弁２６ａは早く閉弁する必要がある。したがって図８（Ａ）において実線で示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど第２の時間Δｔ２は短くされる。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａやパティキュレートフィルタ２４ａの温度Ｔｃ、すなわちＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが高くなるほど付着した燃料は蒸発しやすくなるので図８（Ａ）に示されるように温度Ｔｃが高くなるほど第２の時間Δｔ２は短くされる。この第２の時間Δｔ２は吸入空気量Ｇａ及び温度Ｔｃの関数として図８（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００３９】
一方、第１の排気制御弁２６ａが閉弁せしめられ、第１の排気通路２２ａが閉鎖されてから予め定められた第３の時間Δｔ３が経過すると第１の排気制御弁２６ａが開弁せしめられ、第１の排気通路２２ａが開通せしめられる。第１の排気制御弁２６ａが閉弁している間にＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａやパティキュレートフィルタ２４ａに付着した燃料が蒸発して第１の排気通路２２ａ内に滞留している排気ガスの空燃比はリッチとなり、それによってＮＯｘ吸収剤６７に吸収されていたＮＯｘが放出され、還元される。したがって第３の時間Δｔ３は第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比をリッチに保持することのできる時間である。
【００４０】
ＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが高いほどＮＯｘの放出還元作用が進むので図９（Ａ）に示されるように温度Ｔｃが高くなるほど第３の時間Δｔ３は短くなる。また、排気制御弁２６ａ，２６ｂは全閉していても若干の漏れがあり、このような漏れがあるとリーン空燃比の排気ガスが第１の排気通路２２ａ内に流入してくるので第１の排気通路２２ａ内の排気ガスの空燃比がリッチからリーンに早期に切換わることになる。この場合、排気ガス量が多いほど、すなわち吸入空気量Ｇａが多いほどリッチからリーンに早期に切換わるので図９（Ｂ）に示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど第３の時間Δｔ３は短くされる。この第３の時間Δｔ３は吸入空気量Ｇａ及び温度Ｔｃの関数として図９（Ｃ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４１】
図６においてＸ２で示されるように第２の排気通路２２ｂ内に配置されたＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときも同様である。すなわち、第２の排気通路２２ｂ内に配置されたＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときには第１の排気通路２２ａを閉鎖した後、予め定められた第１の時間Δｔ１を経過したときに燃料添加弁３２から燃料が添加され、燃料が添加されてから予め定められた第２の時間Δｔ２を経過したときに第１の排気通路２２ａが開通せしめられると共に第２の排気通路２２ｂが閉鎖され、次いで予め定められた第３の時間Δｔ３が経過したときに第２の排気通路２２ｂが開通せしめられる。
【００４２】
したがって、本発明による実施例は概念的に表現すると、第１の排気通路２２ａ内に配置されたＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときには第２の排気通路２２ｂを閉鎖しかつ第１の排気通路２２ａを開通させた状態で燃料添加弁３２から燃料を添加して添加された燃料を第１の排気通路２２ａ内に導くと共に、第１の排気通路２２ａ内に燃料が導かれた後にこの燃料により第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比をリッチに維持するために第１の排気通路２２ａを閉鎖し、第２の排気通路２２ｂ内に配置されたＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときには第１の排気通路２２ａを閉鎖しかつ第２の排気通路２２ｂを開通させた状態で燃料添加弁３２から燃料を添加して添加された燃料を第２の排気通路２２ｂ内に導くと共に、第２の排気通路２２ｂ内に燃料が導かれた後にこの燃料により第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比をリッチに維持するために第２の排気通路２２ｂを閉鎖するようにしたことにある。
【００４３】
図１０はＮＯｘ放出制御ルーチンを示している。
【００４４】
図１０を参照するとまず初めにステップ１００において図７（Ａ）に示すマップから単位時間当り吸収されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ１０１ではこのＮＯＸＡがＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＮＯｘ量ΣＮＯＸに加算される。次いでステップ１０２では吸収ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＭＡＸとなったときにはステップ１０３に進んで第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきであることを示すフラグＩがセットされているか否かが判別される。
【００４５】
ステップ１０３においてフラグＩがセットされていると判断されたとき、すなわち第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときにはステップ１０４に進んでフラグＩがリセットされる。次いでステップ１０５では第１の時間Δｔ１が算出される。次いでステップ１０６では温度センサ２８ａ及び温度センサ３０ａにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及びパティキュレートフィルタ２４ａの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図８（Ｂ）に示すマップから第２の時間Δｔ２が算出される。次いでステップ１０７では温度センサ２８ａ及び温度センサ３０ａにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及びパティキュレートフィルタ２４ａの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図９（Ｃ）に示すマップから第３の時間Δｔ３が算出される。次いでステップ１０８に進む。
【００４６】
ステップ１０８では図６に示されるようにまず初めに第２の排気制御弁２６ｂが閉弁され、次いでステップ１０５において算出された第１の時間Δｔ１が経過したときに燃料添加弁３２から燃料、すなわち軽油が添加されると共にＮＯｘ量ΣＮＯＸが零とされる。次いでステップ１０６において算出された第２の時間Δｔ２が経過したときに第１の排気制御弁２６ａが閉弁され、第２の排気制御弁２６ｂが開弁される。次いでステップ１０７において算出された第３の時間Δｔ３が経過したときに第１の排気制御弁２６ａが開弁される。
【００４７】
一方、ステップ１０３においてフラグＩがセットされていないと判断されたとき、すなわち第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からＮＯｘを放出すべきときにはステップ１０９に進んでフラグＩがセットされる。次いでステップ１１０では第１の時間Δｔ１が算出される。次いでステップ１１１では温度センサ２８ｂ及び温度センサ３０ｂにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ｂの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図８（Ｂ）に示すマップから第２の時間Δｔ２が算出される。次いでステップ１１２では温度センサ２８ｂ及び温度センサ３０ｂにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ｂの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図９（Ｃ）に示すマップから第３の時間Δｔ３が算出される。次いでステップ１０８に進む。
【００４８】
ステップ１０８では図６に示されるようにまず初めに第１の排気制御弁２６ａが閉弁され、次いでステップ１１０において算出された第１の時間Δｔ１が経過したときに燃料添加弁３２から燃料、すなわち軽油が添加されると共にＮＯｘ量ΣＮＯＸが零とされる。次いでステップ１１１において算出された第２の時間Δｔ２が経過したときに第２の排気制御弁２６ｂが閉弁され、第１の排気制御弁２６ａが開弁される。次いでステップ１１２において算出された第３の時間Δｔ３が経過したときに第２の排気制御弁２６ｂが開弁される。
【００４９】
上述したように図１０に示される例ではマップから求められた第３の時間Δｔ３が経過したときに第１の排気制御弁２６ａ又は第２の排気制御弁２６ｂを開弁させるようにしている。しかしながら第３の時間Δｔ３のマップを用いず、空燃比センサ３１ａ，３１ｂにより検出された排気ガスの空燃比がリッチからリーンに切換ったときに第１の排気制御弁２６ａ又は第２の排気制御弁２６ｂを開弁させるようにすることもできる。
【００５０】
燃料添加弁３２に燃料を添加するための燃料供給管を長い距離に亘って車両の床下に配管するのは抵抗感がある。しかしながら本発明による実施例では図１に示されるように燃料添加弁３２を排気タービン７ｂのすぐ下流の排気通路２１内に配置できるので燃料供給管を短くすることができる。図２に示される例では燃料供給管を更に短くすることができる。
【００５１】
ところで、排気ガス中にはイオウ分がＳＯｘの形で含まれており、ＮＯｘ吸収剤６７内にはＮＯｘばかりでなくＳＯｘも吸収される。このＳＯｘのＮＯｘ吸収剤６７内への吸収メカニズムはＮＯｘの吸収メカニズムと同じであると考えられる。即ち、ＮＯｘ吸収剤６７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簡単に説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素Ｏ２がＯ２−又はＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ２は白金Ｐｔの表面に付着し白金Ｐｔの表面上でＯ２−又はＯ２−と反応し、ＳＯ３となる。次いで生成されたＳＯ３は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつＮＯｘ吸収剤６７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ＳＯ４−の形でＮＯｘ吸収剤６７内に拡散する。この硫酸イオンＳＯ４−は次いでバリウムイオンＢａ＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ４を生成する。ところが、この硫酸塩ＢａＳＯ４は分解しにくく、排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ４の量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ４の量が増大し、その結果ＮＯｘ吸収剤６７が吸収しうるＮＯｘの量が減少することになる。
【００５２】
一方、ＮＯｘ吸収剤６７の温度をイオウ放出温度（例えば６００℃）以上に維持しつつ排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすると、ＮＯｘ吸収剤６７内の硫酸塩ＢａＳＯ４が分解してＳＯ３の形でＮＯｘ吸収剤６７から放出される。この放出されたＳＯ３は排気ガス中のＨＣ，ＣＯと反応してＳＯ２に還元せしめられる。このようにしてＮＯｘ吸収剤６７内に硫酸塩ＢａＳＯ４の形で吸収されているＳＯｘの量が次第に減少し、このときＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘがＳＯ３の形で流出することがない。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６７の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁３２から燃料を添加することによってＮＯｘ吸収剤６７の温度を一時的にイオウ放出温度以上に維持しつつ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６７からＳＯｘを放出させるようにしている。
【００５３】
次にＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ上のＮＯｘ吸収剤６７、及びパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ上のＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘの放出制御について説明する。
【００５４】
機関から排出されるＳＯｘ量は燃料噴射弁３から機関に供給された燃料量に比例する。したがって、燃料噴射弁３からの燃料噴射量ＱＦを積算した結果は第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７に吸収されたＳＯｘ量と第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量との合計を表している。そこで本発明による実施例では、燃料噴射量ＱＦを積算することによってＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量合計値ΣＳＯＸを算出している。
【００５５】
その上で、本発明による実施例では、ＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量合計値ΣＳＯＸが許容値ＭＡＸＳに達すると第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７及び第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出すべきであると判断され、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘ放出作用と、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘ放出作用とが行われる。本発明による実施例では、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘ放出作用と、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からのＳＯｘ放出作用とが比較的短時間ずつ交互に繰り返して行われる。すなわち、１回のＳＯｘ放出作用でＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されているほぼすべてのＳＯｘを放出させるのではなく、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７と第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７とから交互にＳＯｘが少しずつ放出されるのである。このことを図１１を参照しながら更に説明する。なお、図１１においてＩは第１の排気通路２２ａを示しており、ＩＩは第２の排気通路２２ｂを示している。また、図１１には第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが実線Ｉで、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが破線ＩＩで、それぞれ示されている。
【００５６】
第１の排気制御弁２６ａが開弁されて第１の排気通路２２ａが開通されかつ第２の排気制御弁２６ｂが閉弁されて第２の排気通路２２ｂが閉鎖された状態で、図１１においてＡ１で示されるように燃料添加弁３２から燃料が添加される。その結果、添加された燃料が第１の排気通路２２ａ内に導かれ、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ等に一旦付着し、その後蒸発する。次いで図１１においてＹ１で示されるように第１の排気制御弁２６ａが閉弁されて第１の排気通路２２ａが閉鎖され、第２の排気制御弁２６ｂが開弁されて第２の排気通路２２ｂが開通される。第１の排気制御弁２６ａが閉弁している間にＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ等に付着した燃料が蒸発して図１１においてＲ１で示されるように第１の排気通路２２ａ内に滞留している排気ガスの空燃比はリッチとなる。また、添加された燃料が排気ガス中の酸素により酸化され、この酸化反応熱により図１１においてＴ１で示されるように第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃがイオウ放出温度ＴｃＳ以上に上昇され又は維持される。その結果、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７に吸収されていたＳＯｘが放出される。
【００５７】
次いで、第２の排気制御弁２６ｂが開弁されて第２の排気通路２２ｂが開通されかつ第１の排気制御弁２６ａが閉弁されて第１の排気通路２２ａが閉鎖された状態で、図１１においてＡ２で示されるように燃料添加弁３２から燃料が添加される。その結果、添加された燃料が第２の排気通路２２ｂ内に導かれる。次いで図１１においてＹ２で示されるように第２の排気制御弁２６ｂが閉弁されて第２の排気通路２２ｂが閉鎖され、第１の排気制御弁２６ａが開弁されて第１の排気通路２２ａが開通される。第２の排気制御弁２６ｂが閉弁している間に図１１においてＲ２で示されるように第２の排気通路２２ｂ内に滞留している排気ガスの空燃比はリッチとなり、図１１においてＴ２で示されるように第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃがイオウ放出温度ＴｃＳ以上に上昇され又は維持される。その結果、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７に吸収されていたＳＯｘが放出される。
【００５８】
第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が終了すると第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が実質的に直ちに開始され、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が終了すると第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が実質的に直ちに開始され、これらＳＯｘ放出作用が交互に繰り返し行われる。ＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が行われる毎に上述のＳＯｘ量合計値ΣＳＯＸから予め定められた設定値ΔＳＯｘずつ減算され、ＳＯｘ量合計値ΣＳＯＸが零になるとＳＯｘ放出作用が完了される。
【００５９】
ここで、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７におけるＳＯｘ放出作用についてみると、第１の排気通路２２ａは第６の時間Δｔ６だけ閉鎖される。この第６の時間Δｔ６は上述の第３の時間Δｔ３と同様に考えることができ、すなわち第６の時間Δｔ６は第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比をリッチに保持しかつ第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃをイオウ放出温度以上に保持することのできる時間である。
【００６０】
一方、第１の排気通路２２ａが閉鎖されるよりも第５の時間Δｔ５だけ前に図１１にＡ１で示されるように燃料添加弁３２から燃料が添加される。この第５の時間Δｔ５は上述の第２の時間と同様であり、すなわち燃料添加弁３２から添加された燃料を第１の排気通路２２ａ内に保持するために必要な時間である。実際の制御としては、図１１にＹ０で示されるように第１の排気通路２２ａが開通されてから第４の時間Δｔ４が経過したときに燃料が添加される。この第４の時間Δｔ４は上述の第１の時間Δｔ１と同様に、第２の排気通路２２ｂ内への排気ガスの流入が停止するまでの待ち時間に相当する。なお、直前に行われた第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用における第６の時間Δｔ６から上述した第５の時間Δｔ５を減算することにより第４の時間Δｔ４を算出することができる。
【００６１】
第５の時間Δｔ５は図１２（Ａ）に示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど短くされ、温度Ｔｃが高くなるほど短くされる。この第５の時間Δｔ５は吸入空気量Ｇａ及び温度Ｔｃの関数として図１２（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。一方、ＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが高いほどＳＯｘの放出作用が進むので図１３（Ａ）に示されるように温度Ｔｃが高くなるほど第６の時間Δｔ６は短くなる。また、吸入空気量Ｇａが多いほど早期に第１の排気通路２２ａ内の排気ガスの空燃比がリッチからリーンに切換わるので図１３（Ｂ）に示されるように吸入空気量Ｇａが増大するほど第６の時間Δｔ６は短くされる。この第６の時間Δｔ６は吸入空気量Ｇａ及び温度Ｔｃの関数として図１３（Ｃ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００６２】
第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７におけるＳＯｘ放出作用についても同様であり、すなわち燃料添加弁３２から添加された燃料が第２の排気通路２２ｂ内に導かれた後第２の排気通路２２ｂが第６の時間Δｔ６だけ閉鎖されると共に、第２の排気通路２２ｂが閉鎖されるよりも第５の時間Δｔ５だけ前に、又は第２の排気通路２２ｂが開通されかつ第１の排気通路２２ａが閉鎖されてから第４の時間Δｔ４が経過したときに燃料が添加される。
【００６３】
図１４はＳＯｘ放出制御ルーチンを示している。
【００６４】
図１４を参照するとまず初めにステップ２００において燃料噴射量ＱＦＡがＮＯｘ吸収剤６７に吸収されているＳＯｘ量ΣＳＯＸに加算される。次いでステップ２０１では吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが許容値ＭＡＸＳを越えたか否かが判別され、ΣＳＯＸ＞ＭＡＸＳとなったときにはステップ２０２に進んで第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出すべきであることを示すフラグＩＳがセットされているか否かが判別される。
【００６５】
ステップ２０２においてフラグＩＳがセットされていると判断されたときにはステップ２０３に進んでフラグＩＳがリセットされる。次いでステップ２０４では温度センサ２８ａ及び温度センサ３０ａにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及びパティキュレートフィルタ２４ａの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図１２（Ｂ）に示すマップから第５の時間Δｔ５が算出される。次いでステップ２０５では、直前の処理サイクルにおけるステップ２１１で算出された第６の時間Δｔ６、すなわち直前に行われた第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用における第６の時間Δｔ６からステップ２０４で算出された第５の時間Δｔ５を減算することにより第４の時間Δｔ４が算出される。次いでステップ２０６では温度センサ２８ａ及び温度センサ３０ａにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及びパティキュレートフィルタ２４ａの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図１３（Ｃ）に示すマップから第６の時間Δｔ６が算出される。次いでステップ２０７に進む。
【００６６】
ステップ２０７では図１１に示されるように第１の排気制御弁２６ａが開弁されかつ第２の排気制御弁２６ｂが閉弁された後、ステップ２０５において算出された第４の時間Δｔ４が経過したときに燃料添加弁３２から燃料が添加されると共に、吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸから予め定められた設定量ΔＳＯｘが減算される。次いで、第１の排気制御弁２６ａが閉弁されかつ第２の排気制御弁２６ｂが開弁されてからステップ２１１において算出された第６の時間Δｔ６が経過したときに第１の排気制御弁２６ａが閉弁されかつ第２の排気制御弁２６ｂが開弁される。次いでステップ２０６において算出された第６の時間Δｔ６が経過したときに第１の排気制御弁２６ａが開弁され、第２の排気制御弁２６ｂが閉弁される。次いでステップ２１２に進む。
【００６７】
一方、ステップ２０２においてフラグＩＳがセットされていないと判断されたとき、すなわち第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出すべきときにはステップ２０８に進んでフラグＩＳがセットされる。次いでステップ２０９では温度センサ２８ｂ及び温度センサ３０ｂにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ｂの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図１２（Ｂ）に示すマップから第５の時間Δｔ５が算出される。次いでステップ２１０では、直前の処理サイクルにおけるステップ２０６で算出された第６の時間Δｔ６、すなわち直前に行われた第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用における第６の時間Δｔ６からステップ２０９で算出された第５の時間Δｔ５を減算することにより第４の時間Δｔ４が算出される。次いでステップ２１１では温度センサ２８ｂ及び温度センサ３０ｂにより検出された温度の一方又は双方から推定されるＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ｂの代表温度Ｔｃとエアフローメータ８により検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて図１３（Ｃ）に示すマップから第６の時間Δｔ６が算出される。次いでステップ２０７に進む。
【００６８】
ステップ２０７では図１１に示されるように第２の排気制御弁２６ｂが開弁されかつ第１の排気制御弁２６ａが閉弁された後、ステップ２１０において算出された第４の時間Δｔ４が経過したときに燃料添加弁３２から燃料が添加されると共に、吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸから設定量ΔＳＯｘが減算される。次いで、第２の排気制御弁２６ｂが閉弁されかつ第１の排気制御弁２６ａが開弁されてからステップ２０６において算出された第６の時間Δｔ６が経過したときに第２の排気制御弁２６ｂが閉弁され、第１の排気制御弁２６ａが開弁される。次いでステップ２１１において算出された第６の時間Δｔ６が経過したときに第２の排気制御弁２６ｂが開弁され、第１の排気制御弁２６ａが閉弁される。次いでステップ２１２に進む。
【００６９】
ステップ２１２では吸収ＳＯｘ量ΣＳＯＸが零以下であるか否かが判別される。ΣＳＯＸ＞０のときにはステップ２０２に戻り、ΣＳＯＸ≦０になると処理サイクルを終了する。すなわちＳＯｘ放出作用が完了される。
【００７０】
なお、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量と、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７内に吸収されたＳＯｘ量とをそれぞれ別個に求め、それぞれの吸収ＳＯｘ量が許容値ＭＡＸＳを越えたときにそれぞれのＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出させるようにすることもできる。
【００７１】
さて、ＳＯｘ放出作用中のように例えば第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度がかなり高くなっているときに、共通の排気通路２１又はＮＯｘ吸収剤６７上流の第２の排気通路２２ｂの内壁面に付着していた燃料が剥がれて第２の排気通路２２ｂ内の排気ガスの空燃比が過度にリッチになると、ＮＯｘ吸収剤６７においてＳＯｘが還元され、多量の硫化水素Ｈ２Ｓが生成されるおそれがある。すなわち、第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度が限界温度よりも高いと第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７における硫化水素の生成量が許容値を越え、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度が限界温度よりも高いと第２の排気通路内のＮＯｘ吸収剤６７における硫化水素の生成量が許容値を越える。ここで、限界空燃比及び限界温度はＮＯｘ吸収財６７の種類などに依存するので必ずしも正確な数値を示すことはできないが、ＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃがイオウ放出温度ＴｃＳ以上であれば当該ＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃは限界温度を越えていると考えることができる。
【００７２】
本発明による実施例では、燃料添加弁３２から添加された燃料が第１の排気通路２２ａ内に導かれた後第１の排気通路２２ａが閉鎖されているときに、第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが限界温度よりも高いときには、第１の排気通路２２ａを開通し、燃料添加弁３２から添加された燃料が第２の排気通路２２ｂ内に導かれた後第２の排気通路２２ｂが閉鎖されているときに、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリッチでありかつ第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが限界温度よりも高いときには、第２の排気通路２２ｂを開通するようにしている。このことを図１５を参照しながら更に説明する。なお、図１５においてＩは第１の排気通路２２ａを示しており、ＩＩは第２の排気通路２２ｂを示している。また、図１５には第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが実線Ｉで、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７の温度Ｔｃが破線ＩＩで、それぞれ示されている。
【００７３】
以下では第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７を例にとって説明するが、第１の排気通路２２ａのＮＯｘ吸収剤６７の場合も同様である。図１５にＡ２で示されるように第２の排気通路２２ｂが開通されかつ第１の排気通路２２ａが閉鎖された状態で燃料が添加され次いでＹ２で示されるように第２の排気通路２２ｂが閉鎖されかつ第１の排気通路２２ａが開通されると、添加された燃料が第２の排気通路２２ｂ内に導かれ保持される。次いで、図１５にＹＹで示されるように第２の排気通路２２ｂ内の空燃比が限界空燃比ＬＭＴを越えてリッチになると、第２の排気制御弁２６ｂが開弁され、第２の排気通路２２ｂが開通される。その結果、酸素過剰の排気ガスが第２の排気通路２２ｂ内に流入し、第２の排気通路２２ｂ内の排気ガスの空燃比が限界空燃比ＬＭＴよりもリーンになる。その結果、硫化水素Ｈ２Ｓの生成を抑制することができる。
【００７４】
ここで、例えば燃料添加弁３２からの燃料添加を中断すれば、硫化水素の生成を抑制できるとも考えられる。しかしながら、燃料添加弁３２からの燃料添加がすでに完了しているときには、もはや燃料添加量を低減することはできない。また、燃料添加弁３２から添加された燃料が空燃比センサ３１ｂに到達するまでの時間遅れのことを考えると、燃料添加を中断した後もしばらくは第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比ＬＭＴよりもリッチに維持される。一方、第２の排気通路２２ｂ内に二次空気を供給することにより硫化水素の生成を抑制することもできそうである。しかし、二次空気を供給する装置が必要であるばかりか、二次空気によりＮＯｘ吸収剤６７の温度がイオウ放出温度よりも低く冷却されるおそれもある。
【００７５】
これに対し本発明による実施例では、第２の排気通路２２ｂを開通させることにより第２の排気通路２２ｂ内の排気ガスの空燃比が限界空燃比ＬＭＴよりもリーンになるようにしている。その結果、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比が限界空燃比ＬＭＴよりもリッチになるのを確実にかつ簡単に阻止することができる。
【００７６】
なお、図１５に示される例では、第２の排気制御弁２６ｂが全閉と全開の中間開度に開弁され、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比は限界空燃比ＬＭＴよりも小さなリッチにされる。その結果、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘが放出される。あるいは、第２の排気制御弁２６ｂを全開にし、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比がリーンになるようにしてもよい。
【００７７】
図１６は上述した排気制御弁開度制御ルーチンを示している。
【００７８】
図１６を参照するとまず初めにステップ２５０ではＮＯｘ吸収剤６７のＳＯｘ放出作用が行われているか否かが判別される。ＳＯｘ放出作用が行われていないときには処理サイクルを終了し、ＳＯｘ放出作用が行われているときには次いでステップ２５１に進み、図１５のルーチンでセット又はリセットされるフラグＩＳがセットされているか否かが判別される。フラグＩＳがセットされているとき、すなわち第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出させるべきときには次いでステップ２５２に進み、第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比ＡＦａが限界空燃比ＬＭＴよりも小さいか否かすなわちリッチであるか否かが判別される。ＡＦａ≧ＬＭＴのときには処理サイクルを終了し、ＡＦａ＜ＬＭＴのときには次いでステップ２５３に進み第１の排気制御弁２６ａが開弁される。
【００７９】
一方、ステップ２５１においてフラグＩＳがリセットされているとき、すなわち第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７からＳＯｘを放出すべきときには次いでステップ２５４に進み、第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比ＡＦｂが限界空燃比ＬＭＴよりも小さいか否かすなわちリッチであるか否かが判別される。ＡＦｂ≧ＬＭＴのときには処理サイクルを終了し、ＡＦｂ＜ＬＭＴのときには次いでステップ２５５に進み第２の排気制御弁２６ｂが開弁される。
【００８０】
一方、上述した粒子状物質の酸化除去作用も、ＳＯｘ放出作用と同様に行うことができる。すなわち、第１の排気通路２２ａ内のパティキュレートフィルタ２４ａにおける粒子状物質の酸化除去作用と、第２の排気通路２２ｂ内のパティキュレートフィルタ２４ｂにおける粒子状物質の酸化除去作用とが交互に行われると共に、パティキュレートフィルタ２４ａにおいて酸化除去作用を行うべきときには第２の排気通路２２ｂを閉鎖しかつ第１の排気通路２２ａを開通させた状態で燃料添加弁３２から燃料を添加して添加された燃料を第１の排気通路２２ａ内に導くと共に、第１の排気通路２２ａ内に燃料が導かれた後にこの燃料により第１の排気通路２２ａ内における排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ２４ａの温度Ｔｃを酸化除去温度以上に維持するために第１の排気通路２２ａを閉鎖し、パティキュレートフィルタ２４ｂにおいて酸化除去作用を行うべきときには第１の排気通路２２ａを閉鎖しかつ第２の排気通路２２ｂを開通させた状態で燃料添加弁３２から燃料を添加して添加された燃料を第２の排気通路２２ｂ内に導くと共に、第２の排気通路２２ｂ内に燃料が導かれた後にこの燃料により第２の排気通路２２ｂ内における排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ２４ａの温度Ｔｃを酸化除去温度以上に維持するために第２の排気通路２２ｂを閉鎖するようにしている。
【００８１】
このようにして行われる粒子状物質の酸化除去作用中においても、排気ガスの空燃比が過度にリッチになるとＮＯｘ吸収剤６７において多量のＨ２Ｓが発生するおそれがある。このときにも、対応する第１の排気通路２２ａ又は第２の排気通路２２ｂが開通され、排気ガスの空燃比が限界空燃比よりもリーンにされる。
【００８２】
図１７、図１８（Ａ）から（Ｃ）及び図１９（Ａ）から（Ｃ）に種々の変形例を示す。
【００８３】
図１７に示す例では第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ上流の第１の排気通路２２ａ内に第１の排気添加弁３２ａが取り付けられ、第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ上流の第２の排気通路２２ｂ内に第２の排気添加弁３２ｂが取り付けられる。この場合、第１の排気通路２２ａ内のＮＯｘ吸収剤６７又はパティキュレートフィルタ２４ａには第１の燃料添加弁３２ａから添加された燃料が供給され、第２の排気通路２２ｂ内のＮＯｘ吸収剤６７又はパティキュレートフィルタ２４ｂには第２の燃料添加弁３２ｂから添加された燃料が供給される。
【００８４】
図１８（Ａ）に示す例では第１の排気通路２２ａの下流端と第２の排気通路２２ｂの下流端の排気通路２７への合流部に一個の排気制御弁２６が配置され、この一個の排気制御弁２６によって実線で示されるように第１の排気通路２２ａと第２の排気通路２２ｂが共に開通している状態と、破線ａで示されるように第１の排気通路２２ａのみが閉鎖されている状態と、破線ｂで示されるように第２の排気通路２２ｂのみが閉鎖されている状態との３つの状態に切換えられる。
【００８５】
図１８（ｂ）に示す例では第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ上流の第１の排気通路２２ａに第１の排気制御弁２６ａが配置され、第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ上流の第２の排気通路２２ｂに第２の排気制御弁２６ｂが配置される。この場合でも添加した燃料が第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及び第１のパティキュレートフィルタ２４ａに付着したときに第１の排気制御弁２６ａを閉弁すれば第１の排気通路２２ａ内の排気ガスはリッチに保持され、添加した燃料が第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及び第２のパティキュレートフィルタ２４ｂに付着したときに第２の排気制御弁２６ｂを閉弁すれば第２の排気通路２２ｂ内の排気ガスはリッチに保持される。
【００８６】
図１８（Ｃ）に示される例ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの暖機を促進するために共通の排気通路３１内に酸化触媒８０を配置するか、又はＮＯｘ吸収剤６７がイオウ被毒を受けないようにするために排気ガス中に含まれるイオウをトラップするためのイオウトラップ触媒８０を燃料添加弁３２上流の排気通路３１内に配置することもできる。また、機関始動時に冷却水温を早期に上昇させるために用いる燃焼式ヒータの燃焼ガスを排気通路３１内に導入してＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂの暖機を促進することができる。
【００８７】
図１９（Ａ）に示される例では第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ、第１のパティキュレートフィルタ２４ａ及び第１の酸化触媒２５ａが互いに密着せしめられて一つのケーシング内に配置され、同様に第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ、第２のパティキュレートフィルタ２４ｂ及び第２の酸化触媒２５ｂも互いに密着せしめられて一つのケーシング内に配置される。また、この例では添加燃料がＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ及びパティキュレートフィルタ２４ａ，２４ｂ内に均一に分配されるように各ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ，２３ｂ上流の各排気通路２２ａ，２２ｂ内にそれぞれ多数の孔を形成した多孔板８１ａ，８１ｂがそれぞれ配置される。
【００８８】
図１９（Ｂ）に示される例では第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ及び第１のパティキュレートフィルタ２４ａが互いに密着せしめられて一つのケーシング内に配置され、第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ及び第２のパティキュレートフィルタ２４ｂも互いに密着せしめられて一つのケーシング内に配置され、共通の排気通路２７内に共通の酸化触媒２５が配置されている。
【００８９】
図１９（Ｃ）に示される例では第２の排気通路２２ｂ内に配置された第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ｂ、第２のパティキュレートフィルタ２４ｂ及び第２の酸化触媒２５ｂが第１の排気通路２２ａ内に配置された第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３ａ、第１のパティキュレートフィルタ２４ａ及び第１の酸化触媒２５ａに対して直列に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】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３】ＮＯｘ吸蔵還元触媒の側面断面図である。
【図４】触媒担体の表面部分の断面図である。
【図５】パティキュレートフィルタの構造を示す図である。
【図６】ＮＯｘ放出制御における燃料添加のタイミングと排気制御弁の開閉弁時期を示すタイムチャートである。
【図７】吸収ＮＯｘ量ＮＯＸＡのマップを示す図である。
【図８】第２の時間Δｔ２を示す図である。
【図９】第３の時間Δｔ３を示す図である。
【図１０】ＮＯｘ放出制御を行うためのフローチャートである。
【図１１】ＳＯｘ放出制御における燃料添加のタイミングと排気制御弁の開閉弁時期を示すタイムチャートである。
【図１２】第５の時間Δｔ５を示す図である。
【図１３】第６の時間Δｔ６を示す図である。
【図１４】ＳＯｘ放出制御を行うためのフローチャートである。
【図１５】本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図１６】排気制御弁開度制御を行うためのフローチャートである。
【図１７】圧縮着火式内燃機関の種々の変形例を示す図である。
【図１８】圧縮着火式内燃機関の種々の変形例を示す図である。
【図１９】圧縮着火式内燃機関の種々の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
５    排気マニホルド
２０    排気後処理装置
２１，２７    共通の排気通路
２２ａ    第１の排気通路
２２ｂ    第２の排気通路
２３ａ    第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒
２３ｂ    第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒
２４ａ    第１のパティキュレートフィルタ
２４ｂ    第２のパティキュレートフィルタ
２５ａ    第１の酸化触媒
２５ｂ    第２の酸化触媒
２６ａ    第１の排気制御弁
２６ｂ    第２の排気制御弁
３２    燃料添加弁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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