(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加手段と、該燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着しかつ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、該ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて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吸蔵触媒とを具備し、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには微粒子状の燃料が上記燃料添加手段から添加されると共にこのときの微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒に流入するリッチ時の空燃比よりも小さなリッチ空燃比となる量に設定されており、添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒内で酸化されてＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間よりも長い時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から添加される微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がほぼ１からほぼ７となる量に設定されている請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から添加される微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒の温度が高くなるほど減少せしめられる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から添加される微粒子状燃料の添加量は排気ガスの流量が増大するほど減少せしめられる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から添加される微粒子状燃料の添加量は機関低速低負荷運転時に比べて機関高速高負荷運転時の方が少なくされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から微粒子状燃料が添加される頻度は機関負荷が高くなるほど高くなる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が許容値を越えたときにＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべく上記燃料添加手段から微粒子状燃料が添加され、該許容値は機関負荷が高くなるほど低くされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記ＨＣ吸着酸化触媒の基体上に貴金属触媒が担持されている請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記ＨＣ吸着酸化触媒の基体がゼオライトを含む請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべく排気ガス中に微粒子状の燃料が添加されたときにＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチになったか否かを判断する判断手段を具備し、上記燃料添加手段は、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときに該判断手段による判断に応じてＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比をリッチにさせるのに必要な量の燃料を添加する請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
機関排気通路内にＨＣ吸蔵酸化触媒から流出する排気ガスの温度上昇量を検出しうる温度センサを配置し、上記判断手段は該温度上昇量が基準値を越えたときにＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていると判断する請求項１０に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
ＮＯｘ吸蔵触媒下流の機関排気通路内にＮＯｘ吸蔵触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出しうる空燃比センサを配置し、該空燃比センサにより検出された排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比であるときに上記判断手段はＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていると判断する請求項１０に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
上記判断手段によりＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていないと判断されたときには、上記燃料添加手段は燃料添加手段から添加される微粒子状の燃料量を増量する請求項１１又は１２に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
上記判断手段によりＨＣ吸着酸化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていないと判断されたときには上記燃料添加手段は、次にＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきであると判断されたときに燃料添加手段から添加される微粒子状の燃料量を増量する請求項１３に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
ＮＯｘ吸蔵触媒が排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕獲して酸化させるためのパティキュレートフィルタ上に担持されている請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
パティキュレートフィルタ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたときには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の温度を上昇させ、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た請求項１５に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置に関する。
技術分野
排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するため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中の酸素濃度が低下すると吸蔵された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。
ところでこのようなＮＯｘ吸蔵触媒を用いたときにはＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させる必要があり、この場合ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすればＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させかつ放出したＮＯｘを還元することができる。そこで従来の内燃機関ではＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出するために燃焼室内における空燃比をリッチにするか、又はＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を供給してＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
ところでＮＯｘ吸蔵触媒から良好にＮＯｘを放出させるには十分にガス化したリッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ吸蔵触媒に流入させなければならない。この場合、燃焼室内における空燃比をリッチにすると十分にガス化したリッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ吸蔵触媒に流入するのでＮＯｘ吸蔵触媒から良好にＮＯｘを放出させることができる。しかしながら燃焼室内において混合気をリッチにすると多量の煤が発生するという問題があり、また膨張行程や排気行程中に追加燃料を噴射することによって燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにすると噴射燃料がシリンダボア内壁面上に付着するという、いわゆるボアフラッシングを生ずる。
これに対し、ＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を噴射するようにした場合には上述のように煤が発生したり、或いはボアフラッシングを生じたりすることはなくなる。しかしながらＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を噴射するようにした場合には噴射した燃料が十分にガス化せず、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを良好に放出させることができないという問題がある。
一方、ＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる炭化水素、即ちＨＣを吸着するためのＨＣ吸着触媒を配置した内燃機関が公知である（特開２００３−９７２５５号公報参照）。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ＨＣはＨＣ吸着触媒に吸着され、このとき発生するＮＯｘはＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。
ところでこの内燃機関では、ＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度付近、即ち２００℃付近になると吸着されているＨＣの酸化反応が活発となり、その結果排気ガス中の酸素が急激に消費されるために排気ガス中の酸素濃度が急激に低下する。従ってこのときには少量の燃料を追加供給すれば排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。そこでこの内燃機関ではＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費されているか否かを検出し、ＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費されているときに排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるようにしている。
しかしながらこの内燃機関では燃焼室内における空燃比をリッチにするようにしており、機関排気通路内に燃料を噴射するようにしてはいないために上述したような問題を生ずる。また、この内燃機関ではＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度付近になる時期、即ちＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費される時期は限られているので、ＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ放出作用からみて必要な時期にＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度にならず、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出することが必要となったときにＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出することができないという問題がある。
【発明の開示】
本発明の目的は、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときにＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を供給するようにした場合であってもＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを良好に放出しうるようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明によれば、微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加手段と、燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着しかつ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて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吸蔵触媒とを具備し、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには微粒子状の燃料が燃料添加手段から添加されると共にこのときの微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒に流入するリッチ時の空燃比よりも小さなリッチ空燃比となる量に設定されており、添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒内で酸化されてＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされるよりも長い時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
【図面の簡単な説明】  図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。
図２は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はパティキュレートフィルタの構造を示す図である。
図４はＮＯｘ吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
図５はＨＣ吸着酸化触媒の側面断面図である。
図６はＨＣ吸着酸化触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。
図７は燃料吸着量を示す図である。
図８は排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
図９は燃料添加時間と排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、温度上昇量ΔＴ、排出ＨＣ量Ｇおよびリッチ時間との関係を示す図である。
図１０は排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
図１１は燃料添加量を示す図である。
図１２はＮＯｘ放出制御を示す図である。
図１３は吸蔵ＮＯｘ量ＮＯＸＡのマップ等を示す図である。
図１４は排気浄化処理を行うためのフローチャートである。
図１５は燃料添加処理を行うためのフローチャートである。
図１６は燃料添加処理を行うためのフローチャートである。
図１７は燃料添加処理を行うためのフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  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。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ＨＣ吸着酸化触媒１１の入口に連結される。またＨＣ吸着酸化触媒１１の出口は排気管１３を介してＮＯｘ吸蔵触媒１２に連結される。排気マニホルド５にはミスト状の、即ち微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加弁１４が取付けられる。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。
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１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１６が配置される。また、ＥＧＲ通路１５周りにはＥＧＲ通路１５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１７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１７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１８を介してコモンレール１９に連結される。このコモンレール１９内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２０から燃料が供給され、コモンレール１９内に供給された燃料は各燃料供給管１８を介して燃料噴射弁３に供給される。
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。ＨＣ吸着酸化触媒１１の入口にはＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの温度の検出するための温度センサ２１が配置され、排気管１３内にはＨＣ吸着酸化触媒１１から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ２２が配置される。これら温度センサ２１，２２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。また、ＮＯｘ吸蔵触媒１２にはＮＯｘ吸蔵触媒１２の前後差圧を検出するための差圧センサ２３が取付けられており、この差圧センサ２３の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
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駆動用ステップモータ、燃料添加弁１４、ＥＧＲ制御弁１６および燃料ポンプ２０に接続される。
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ＨＣ吸着酸化触媒１１にＨＣ吸着酸化触媒１１の温度を検出するための温度センサ２５が取付けられており、ＮＯｘ吸蔵触媒１２の出口に連結された排気管２４内に排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ２６が配置されている。
まず初めに図１および図２に示されるＮＯｘ吸蔵触媒１２について説明すると、これらＮＯｘ吸蔵触媒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いるか、又はハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ上に担持されている。このようにＮＯｘ吸蔵触媒１２は種々の担体上に担持させることができるが、以下ＮＯｘ吸蔵触媒１２をパティキュレートフィルタ上に担持した場合について説明する。
図３（Ａ）および（Ｂ）はＮＯｘ吸蔵触媒１２を担持したパティキュレートフィルタ１２ａの構造を示している。なお、図３（Ａ）はパティキュレートフィルタ１２ａの正面図を示しており、図３（Ｂ）はパティキュレートフィルタ１２ａの側面断面図を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ１２ａ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６０，６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図３（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。従って排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４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６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。
パティキュレートフィルタ１２ａ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、従って排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは図３（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。
このようにＮＯｘ吸蔵触媒１２をパティキュレートフィルタ１２ａ上に担持させた場合には、各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁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）および（Ｂ）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４（Ａ）および（Ｂ）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。
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。
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯｘ吸蔵触媒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。
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４（Ａ）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。
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。
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燃料添加弁１４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４７からＮＯｘを放出させるようにしている。
さて、上述したように燃料添加弁１４から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘが排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。この場合、添加された燃料が液状であったとすると理論上は排気ガスの空燃比がリッチになったとしてもＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘが放出しない。また、燃料が液状である場合にはＮＯｘの還元も行われない。即ち、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させかつ放出されたＮＯｘを還元するにはＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガス中のガス状成分の空燃比をリッチにしなければならない。
本発明では燃料添加弁１４から添加される燃料は微粒子状であり、一部の燃料はガス状となっているが大部分は液状となっている。本発明では添加された燃料の大部分が液状であったとしてもＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する燃料がガス状となるようにＮＯｘ吸蔵触媒１２の上流にＨＣ吸着酸化触媒１１が配置されている。次にこのＨＣ吸着酸化触媒１１について説明する。
図５はＨＣ吸着酸化触媒１１の側面断面図を示している。図５に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒１１はハニカム構造をなしており、真直ぐに延びる複数個の排気ガス流通路６５を具備する。このＨＣ吸着酸化触媒１１はゼオライトのような細孔構造をもつ比表面積の大きな材料から構成されており、図５に示すＨＣ吸着酸化触媒１１の基体はゼオライトの一種であるモルデナイトからなる。図６（Ａ）から（Ｄ）はＨＣ吸着酸化触媒１１の表面部分の断面を図解的に示している。なお、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＢ部分の拡大図を示しており、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）と同じ断面を示しており、図６（Ｄ）は図６（Ｃ）におけるＤ部分の拡大図を示している。図６（Ｂ）および（Ｃ）からわかるようにＨＣ吸着酸化触媒１１の表面は凹凸した粗い表面形状を呈しており、この粗い表面形状を有する表面上には図６（Ｄ）に示されるように多数の細孔５１が形成されていると共に白金Ｐｔからなる貴金属触媒５２が分散して担持されている。
燃料添加弁１４から微粒子状の燃料が添加されると一部の燃料は蒸発してガス状になるが大部分は微粒子の形で基体５０の表面上に吸着する。図６（Ａ）および（Ｂ）は燃料微粒子５３が吸着する様子を示している。このように液状の形で燃料が吸着するときの燃料吸着割合はガス状燃料の吸着割合に比べてかなり高くなる。なお、ＨＣ吸着酸化触媒１１が吸着しうる微粒子状燃料の吸着量は図７（Ａ）に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒１１の温度が低くなるほど増大する。また、ＨＣ吸着酸化触媒１１における排気ガス流の空間速度が速くなると、即ち排気ガスの流速が速くなると燃料添加弁１４から添加された燃料のうち、ガス化するものの量およびＮＯｘ吸着酸化触媒１１内の排気流通路６５内を素通りする微粒子状燃料の量が増大する。従ってＨＣ吸着酸化触媒１１が吸着しうる微粒子状燃料の吸着量は図７（Ｂ）に示されるように空間速度が速くなるほど減少する。
次いで図６（Ｃ），（Ｄ）に示されるように基体５０の表面上に吸着した燃料微粒子５３は徐々に蒸発してガス状燃料となる。このガス状燃料は主に炭素数の多いＨＣからなる。この炭素数の多いＨＣは蒸発する際にゼオライト表面上の酸点又は貴金属触媒５２上においてクラッキングされ、炭素数の少ないＨＣに改質される。この改質されたガス状のＨＣはただちに排気ガス中の酸素と反応して酸化せしめられる。このようにして基体５０の表面上に吸着した燃料微粒子５３の大部分は排気ガス中の酸素と反応するので排気ガス中に含まれるほとんど全ての酸素は消費される。その結果、排気ガス中の酸素濃度が低下し、ＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘが放出される。
一方、このとき排気ガス中にはガス状のＨＣが残存しており、排気ガスの空燃比はリッチになっている。このガス状のＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒１２内に流入し、このガス状のＨＣによってＮＯｘ吸蔵触媒１２から放出されたＮＯｘが還元される。
図８は機関低速低負荷運転時における燃料添加弁１４からの燃料の添加量と、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆとを示している。なお、図８において（Ａ）はＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示しており、（Ｂ）はＨＣ吸着酸化触媒１１から流出してＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示しており、（Ｃ）はＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示している。
本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべきときには図８に示されるように複数回の連続パルスからなる駆動信号が燃料添加弁１４に供給され、このとき実際にはこれら連続パルスが供給されている間、燃料が連続的に添加され続ける。燃料添加弁１４から燃料が供給されている間、ＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比は図８（Ａ）に示されるように５以下のかなりリッチな空燃比となる。
一方、燃料添加弁１４から燃料が添加されると燃料微粒子はＨＣ吸着酸化触媒１１に吸着され、次いでこの燃料微粒子から燃料が徐々に蒸発して前述したようにクラッキングされ、改質される。燃料微粒子から蒸発した燃料又は改質された燃料の一部は排気ガス中に含まれる酸素と反応して酸化され、それによって排気ガス中の酸素濃度が低下する。一方、余剰の燃料、即ち余剰のＨＣがＨＣ吸着酸化触媒１１から排出され、その結果ＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチとなる。即ち、ＨＣ吸着酸化触媒１１に吸着された燃料微粒子からは燃料が徐々に蒸発し、吸着された燃料微粒子が少量となるまで、ＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチになり続ける。従って図８（Ｂ）に示されるように燃料添加弁１４からの燃料の添加作用が完了した後にかなりの時間に亘ってＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチになり続ける。
ＨＣ吸着酸化触媒１１から流出しＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比Ａ／ＦがリッチになるとＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘが未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。この場合、前述したようにＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する未燃ＨＣはＨＣ吸着酸化触媒１１において改質されており、従って放出されたＮＯｘは未燃ＨＣによって良好に還元される。図８（Ｃ）からわかるようにＮＯｘ吸蔵触媒１２からのＮＯｘの放出作用と還元作用が行われている間、ＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはほぼ理論空燃比に維持される。
このように本発明ではＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには微粒子状の燃料が燃料添加弁１４から添加されると共にこのときの微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入するリッチ時の空燃比よりも小さな、図８に示す例では半分以下のリッチ空燃比となる量に設定されている。
一方、このとき添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒１１に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒１１内で酸化され、ＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間よりも長い時間、図８に示す例では数倍の時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなる。
このように本発明では燃料添加弁１４から添加された微粒子状燃料を一旦ＨＣ吸着酸化触媒１１内に吸着保持し、次いで吸着保持された微粒子状燃料をＨＣ吸着酸化触媒１１から少しずつ蒸発させることによって長い時間に亘りＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１２からできる限り多量のＮＯｘを放出させるにはＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間を長くすればよく、そのためにはＨＣ吸着酸化触媒１１に吸着保持される燃料量をできる限り増大することが必要となる。
一例を挙げると、例えば機関低速低負荷運転時に１秒間当り吸入空気量が１０（ｇ）となる圧縮着火式内燃機関において、燃料添加弁１４から４００ｍｓｅｃ程度、微粒子状燃料を噴射するとＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比は２秒程度に亘って１４．０程度のリッチ空燃比になり、このときＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘが良好に放出されることが判明している。このとき燃料添加弁１４のすぐ下流における排気ガスの空燃比、即ちＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比は４．４程度のリッチ空燃比となる。
もう少し詳しく説明すると、この圧縮着火式内燃機関では機関低速低負荷運転時には空燃比Ａ／Ｆが３０程度であり、従ってＡ／Ｆ＝１０（ｇ／ｓｅｃ）／Ｆ＝３０であるので燃料噴射量はＦ＝１／３（ｇ／ｓｅｃ）となる。一方、１４のリッチ空燃比を生成するにはＡ／Ｆ＝１０（ｇ／ｓｅｃ）／Ｆ＝１４であるので５／７（ｇ／ｓｅｃ）の燃料が必要となる。従って１４のリッチ空燃比を生成するのに燃料添加弁１４から添加すべき追加の燃料量は５／７（ｇ／ｓｅｃ）−１／３（ｇ／ｓｅｃ）＝８／２１（ｇ／ｓｅｃ）となり、２秒間に亘って１４のリッチ空燃比を生成するには燃料添加弁１４から１６／２１（ｇ）の燃料を添加しなければならない。この燃料を４００ｍｓｅｃでもって添加するとそのとき排気ガスの空燃比はほぼ４．４となる。
このようにこの内燃機関において機関低速低負荷運転時に１４のリッチ空燃比を２秒間に亘って生成しようとすると燃料添加弁１４から１６／２１（ｇ）の燃料を供給しなければならない。この場合、この燃料量をより短い時間、例えば１００ｍｓｅｃで供給しようとすると燃料添加弁１４の噴射圧を高くしなければならない。ところが燃料添加弁１４の噴射圧を高めると噴射時の燃料の微粒化が促進されるためにガス化する燃料量が増大し、斯くしてＨＣ吸着酸化触媒１１に吸着される燃料量が減少する。このようにＨＣ吸酸化触媒１１への吸着燃料量が減少すると空燃比がリッチとなる時間が短かくなる。これに対し、１６／２１（ｇ）の燃料を供給するに当って単位時間当りの供給量を少なくすると、例えば燃料添加弁１４からの燃料添加時間を１０００ｍｓｅｃにするとＨＣ吸着酸化触媒１１からの単位時間当りの燃料蒸発量が少なくなり、排気ガスの空燃比がリッチになりずらくなる。図９はこのことを示している。
即ち、図９は燃料添加弁１４からの燃料添加時間τ（ｍｓｅｃ）を変えたときの、ＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、ＨＣ吸着酸化触媒１１から流出した排気ガスの温度上昇量ΔＴ、ＮＯｘ吸蔵触媒１２から排出される排出ＨＣ量Ｇ、およびＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスのリッチ時間を示している。
上述したように燃料添加弁１４からの燃料添加時間を短かくするとＨＣ吸着酸化触媒１１への吸着燃料量が減少する。その結果、ＨＣ吸着酸化触媒１１からの燃料の蒸発量が少なくなるためにＨＣの酸化作用は弱まり、温度上昇量ΔＴが低下すると共にリッチ時間が短かくなる。またこのとき、燃料添加弁１４から供給される燃料のうちで排気ガス流により持ち去られる燃料量が増大するので排出ＨＣ量Ｇが増大する。
一方、燃料添加弁１４からの燃料添加時間を長くすると上述したようにＨＣ吸着酸化触媒１１への単位時間当りの吸着燃料量が減少する。その結果、ＨＣ吸着酸化触媒１１からの燃料の蒸発量が少なくなるためにＨＣの酸化作用は弱まり、温度上昇量ΔＴが低下すると共にリッチ時間が短かくなる。一方、ＮＯｘ吸蔵触媒１２からのＮＯｘ放出作用が完了した後もＨＣ吸着酸化触媒１１からＨＣが蒸発し続けるので排出ＨＣ量Ｇが増大する。
燃料添加弁１４から燃料を添加したときに添加した燃料が大気中に排出されるとこの燃料は全く無駄となり、従って添加した燃料の大気中への排出量、即ち排出ＨＣ量Ｇは許容値Ｇｏ以下に抑制する必要がある。排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下であるということは別の見方をするとＨＣが酸化反応をして酸素を十分に消費していることを意味しており、従って排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下であるということは温度上昇量ΔＴが予め定められた設定値ΔＴｏ以上であるということに対応している。
即ち、燃料添加弁１４から燃料を添加する際には排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下となり、温度上昇量ΔＴが設定値ΔＴｏ以上となるように添加燃料の添加時間τを定めることが必要であり、従って本発明による実施例では添加燃料の添加時間τがほぼ１００（ｍｓｅｃ）からほぼ７００（ｍｓｅｃ）の間に設定されている。これを空燃比Ａ／Ｆで表すと添加時間τが１００（ｍｓｅｃ）のときの空燃比Ａ／Ｆはほぼ１であり、添加時間τが７００（ｍｓｅｃ）のときの空燃比Ａ／Ｆはほぼ７であるので本発明による実施例では機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出させるために燃料添加弁１４から添加される微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒１１に流入する排気ガスの空燃比がほぼ１からほぼ７となる量に設定されていることになる。
図１０は機関高速高負荷運転時における図８と同じ場所における空燃比を示している。機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べてＨＣ吸着酸化触媒１１の温度が高くなり、ＨＣ吸着酸化触媒１１を流通する排気ガスの空間速度が高くなるので図７（Ａ），（Ｂ）からわかるようにＨＣ吸着酸化触媒１１が吸着しうる燃料量がかなり減少する。従って図１０と図８とを比較するとわかるように燃料添加弁１４から添加される燃料量は機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べて小さくされる。
なお、図１０に示されるように機関高速高負荷運転時には空燃比がほぼ２０程度であるので添加される燃料が減少せしめられても排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。しかしながら排気ガスの空燃比をリッチにすることのできる時間は機関低速低負荷運転時に比べてかなり短かくなる。
図１（Ａ）はＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべきときに燃料添加弁１４から添加される燃料量ＡＱを表わしており、添加される燃料量はＡＱ１，ＡＱ２，ＡＱ３，ＡＱ４，ＡＱ５，ＡＱ６の順で次第に少なくなる。なお、図１１（Ａ）において縦軸ＴＱは出力トルクを、横軸Ｎは機関回転数を表しており、従って添加すべき燃料量ＡＱは出力トルクＴＱが増大するほど、即ちＨＣ吸着酸化触媒１１の温度が高くなるほど少なくなり、機関回転数Ｎが高くなるほど、即ち排気ガスの流量が増大するほど少なくなる。この添加すべき燃料量ＡＱは図１１（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
次に図１２および図１３を参照しつつＮＯｘ放出制御について説明する。
図１２（Ａ）は機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸの変化と、ＮＯｘ放出のために排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにするタイミングを示しており、図１２（Ｂ）は機関高速高負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸの変化と、ＮＯｘ放出のために排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにするタイミングを示している。
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、従って単位時間当りにＮＯｘ吸蔵触媒１２内に吸蔵される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吸蔵触媒１２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１３（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１２に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。
一方、図１２（Ａ），（Ｂ）においてＭＡＸはＮＯｘ吸蔵触媒１２が吸蔵しうる最大ＮＯｘ吸蔵量を表しており、ＮＸはＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵させることのできるＮＯｘ量の許容値を表している。従って図１２（Ａ），（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＮＸに達するとＮＯｘ吸蔵触媒１２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１２からＮＯｘが放出される。
前述したように機関低速低負荷運転時にはＨＣ吸着酸化触媒１１が吸着しうる燃料量が増大するので燃料添加弁１４からの燃料添加量が増大される。このように燃料添加量が増大されるとＮＯｘ吸蔵触媒１２から多量のＮＯｘを放出させることができる。即ち、この場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１に多量のＮＯｘが吸蔵された場合でも吸蔵された全ＮＯｘを放出することができるので図１２（Ａ）に示されるように許容値ＮＸは高い値、図１２（Ａ）に示される実施例では最大ＮＯｘ吸蔵量よりもわずかばかり低い値とされる。
これに対し機関高速高負荷運転時にはＨＣ吸着酸化触媒１１の燃料吸着量が減少するので前述したように燃料添加弁１４からの燃料添加量が減少せしめられる。このように燃料添加量が減少せしめられるとＮＯｘ吸蔵触媒１２からは少量のＮＯｘしか放出させることができない。即ち、この場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１１に少量のＮＯｘが吸蔵されたら吸蔵されたＮＯｘを放出しなければならないので図１２（Ｂ）に示されるように許容値ＮＸはかなり低い値、図１２（Ｂ）に示される例では図１２（Ａ）に示す機関低速低負荷運転時における許容値ＮＸの１／３以下の値になっている。
図１３（Ｂ）は機関の運転状態に応じて定められている許容値ＮＸを示しており、図１３（Ｂ）において許容値ＮＸはＮＸ１，ＮＸ２，ＮＸ３，ＮＸ４，ＮＸ５，ＮＸ６の順で次第に小さくなる。なお、図１３（Ｂ）において縦軸ＴＱは機関の出力トルクを示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。従って図１３（Ｂ）から許容値ＮＸは出力トルクＴＱが高くなるほど、即ち機関負荷が高くなるほど低くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど低くなることがわかる。なお、図１３（Ｂ）に示される許容値ＮＸは図１３（Ｃ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
このように機関負荷が高くなるほど、或いは機関回転数が高くなるほど許容値ＮＸが低くなるのでＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出させるために燃料添加弁１４から微粒子状燃料が添加される頻度は機関負荷が高くなるほど、或いは機関回転数Ｎが高くなるほど高くなる。即ち、図１２（Ａ），（Ｂ）に示されているように機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べて微粒子状燃料が添加される頻度はかなり高くなる。
一方、排気ガス中に含まれる粒子状物質はＮＯｘ吸蔵触媒１２を担持しているパティキュレートフィルタ１２ａ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１２ａ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。従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１２ａの温度を６００℃程度まで上昇させると堆積した粒子状物質が酸化され、除去される。
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１２ａ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたときには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１２ａの温度を上昇させ、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。具体的に言うと本発明による実施例では差圧センサ２３により検出されたパティキュレートフィルタ１２ａの前後差圧ΔＰが許容値ＰＸを越えたときに堆積粒子状物質の量が許容量を越えたと判断され、このときパティキュレートフィルタ１２ａ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１４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１２ａの温度を上昇させる昇温制御が行われる。
図１４は排気浄化処理ルーチンを示している。
図１４を参照するとまず初めにステップ１００において図１３（Ａ）に示すマップから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１０１ではこのＮＯＸＡがＮＯｘ吸蔵触媒１２に吸蔵されているＮＯｘ量ΣＮＯＸに加算される。次いでステップ１０２では図１３（Ｃ）に示すマップから許容値ＮＸが算出される。次いでステップ１０３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１０４に進んで燃料添加弁１４からの燃料添加処理が行われる。この燃料添加処理の基本的な例が図１５に示されており、添加量を補正するようにした２つの例が夫々図１６および図１７に示されている。次いでステップ１０５では差圧センサ２３によりパティキュレートフィルタ１２ａの前後差圧ΔＰが検出される。次いでステップ１０６では差圧ΔＰが許容値ＰＸを越えたか否かが判別され、ΔＰ＞ＰＸとなったときにはステップ１０７に進んでパティキュレートフィルタ１２ａの昇温制御が行われる。
図１５はＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべきときの基本的な燃料添加処理を示している。この基本的な燃料添加処理においてはまず初めにステップ１５０において図１１（Ｂ）に示すマップから添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ１５１ではマップから算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が燃料添加弁１４から添加される。
ところで機関の運転状態に応じて予め定められている量ＡＱの燃料を添加したとしてもＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比が何らかの理由によりリッチにならなかった場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘが放出されず、従ってこのような場合にはＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように燃料添加弁１４からの燃料添加量を補正することが好ましい。そこで本発明による他の実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべく排気ガス中に微粒子状の燃料が添加されたときにＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比がリッチになったか否かを判断する判断手段を具備しており、ＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべきときにこの判断手段による判断に応じてＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比をリッチにさせるのに必要な量の燃料を添加するようにしている。
図９に基づいて既に説明したようにＮＯｘ吸蔵触媒１２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになっているときにはＨＣ吸着酸化触媒１１を流通した排気ガスの温度上昇量ΔＴは基準値ΔＴｏ以上となる。従って図１に示される第１の例では温度センサ２１により検出された温度と温度センサ２２により検出された温度との温度差、即ち温度上昇量ΔＴが基準値ΔＴｏを越えたときにはＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていると判断するようにしている。
一方、図８（Ｂ），（Ｃ）或いは図１０（Ｂ），（Ｃ）に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比Ａ／ＦがわずかばかりリッチになっているときにはＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはほぼ理論空燃比となる。従って図２に示す第２の例ではＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出する排気ガスの空燃比を検出しうるように空燃比センサ２６が配置されており、この空燃比センサ２６により検出された排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比であるときにＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていると判断される。
なお、図１および図２に示す実施例においてＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていないと判断されたときには、燃料添加弁１４から添加される微粒子状の燃料量が増量される。この燃料添加量の増量作用は例えばパルス状の燃料添加期間を増大することによって行われる。
一方、このようにＨＣ吸着酸化触媒１１から流出する排気ガスの空燃比がリッチになっていないと判断されたときには燃料添加弁１４から燃料添加作用は既に完了している、従ってこのときには次にＮＯｘ吸蔵触媒１２からＮＯｘを放出すべきであると判断されたときに燃料添加弁１４から添加される微粒子状の燃料量が増量される。
図１６は、図１において温度センサ２１，２２によりＨＣ吸着酸化触媒１１を流通した排気ガスの温度上昇量ΔＴを検出するようにした場合における燃料添加制御を示している。
図１６を参照するとまず初めにステップ２００において図１１（Ｂ）に示すマップから燃料添加量ＡＱが算出される。次いでステップ２０１では燃料添加量ＡＱに補正係数Ｋを乗算することによって最終的な燃料添加量ＡＱ（＝ＡＱ・Ｋ）が算出される。次いでステップ２０２では最終的な燃料添加量ＡＱに従って燃料添加弁１４から燃料、即ち軽油が添加される。
次いでステップ２０３では燃料が添加されてから一定時間経過するまで待ち、一定時間経過したときにステップ２０４に進んで温度センサ２１，２２の出力信号に基づき温度上昇量ΔＴが基準値ΔＴｏよりも低いか否かが判別される。ΔＴ≧ΔＴｏであると判別されたときにはステップ２０７に進んでΣＮＯＸをクリアした後に処理サイクルを完了し、ΔＴ＜ΔＴｏであると判別されたときにはステップ２０５に進む。
ステップ２０５では補正係数Ｋに一定値ΔＫが加算され、次いでステップ２０６では予め定められた待ち時間が経過するまで、即ち添加された燃料が消費されるまで待つ。待ち時間が経過するとステップ２００を経てステップ２０１、ステップ２０２へと進み、前回よりも多量の燃料が添加される。
図１７は、図２に示されるようにＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出した排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを空燃比センサ２６によって検出するようにした場合における燃料添加制御を示している。
図１７に示すルーチンにおいて図１６に示すルーチンと異なるのはステップ２０４′のみであり、従って図１７に示すルーチンについてはステップ２０４′のみについて説明する。
図１７を参照するとこのステップ２０４′では空燃比センサ２６の出力信号に基づきＮＯｘ吸蔵触媒１２から流出した排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがほぼ理論空燃比であるか否かが判別される。ほぼ理論空燃比であると判別されたときにはステップ２０７に進み、ほぼ理論空燃比ではないと判別されるときにはステップ２０５に進む。
参照符号の一覧表
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…ＨＣ吸着酸化触媒
１２…ＮＯｘ吸蔵触媒
１４…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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