JP3582365B2

JP3582365B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3582365B2
Application number: JP18863498A
Authority: JP
Inventors: 孝充浅沼; 哲也山下; 俊明田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: JP2000018021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内、燃焼室内、および吸気通路内に供給された全燃料量に対する全空気量の比をその位置を流通する排気の空燃比と称すると、従来より、リーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関において、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにして排気中のＮＯ_ｘをＮＯ_ｘ吸収剤に吸収せしめ、ＮＯ_ｘ吸収剤内に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_ｘ吸収剤から吸収されているＮＯ_ｘを放出させると共に放出されたＮＯ_ｘを還元するようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが燃料および機関の潤滑油内にはイオウ分が含まれているので排気中にはＳＯ_ｘが含まれており、このＳＯ_ｘも例えばＳＯ_４ ^２−の形でＮＯ_ｘと共にＮＯ_ｘ吸収剤に吸収される。しかしながらこのＳＯ_ｘはＮＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯ_ｘ吸収剤から放出されず、したがってＮＯ_ｘ吸収剤内のＳＯ_ｘの量は次第に増大することになる。ところがＮＯ_ｘ吸収剤内のＳＯ_ｘの量が増大するとＮＯ_ｘ吸収剤が吸収しうるＮＯ_ｘの量が次第に低下し、ついにはＮＯ_ｘ吸収剤がＮＯ_ｘをほとんど吸収できなくなる。
【０００４】
そこで、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＳＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＳＯ_ｘを放出するＳＯ_ｘ吸収剤をＮＯ_ｘ吸収剤上流の排気通路内に配置した排気浄化装置が公知である（特開平６−１７３６５２号公報参照）。この排気浄化装置では排気中のＳＯ_ｘはＳＯ_ｘ吸収剤に吸収され、ＮＯ_ｘ吸収剤にはＮＯ_ｘのみが吸収されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＯ_ｘ吸収剤のＳＯ_ｘ吸収能力にも限界があるのでこの排気浄化装置では、ＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＳＯ_ｘ吸収剤から吸収されているＳＯ_ｘを放出させるようにしている。この場合、ＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気中には多量の未燃ＨＣ，ＣＯが含まれるが、この未燃ＨＣ，ＣＯの一部はＳＯ_ｘ吸収剤において酸化されることなくＮＯ_ｘ吸収剤に流入する。その結果、ＮＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比もリッチになるのでＮＯ_ｘ吸収剤から吸収されているＮＯ_ｘ吸収剤が放出され、還元される。ＮＯ_ｘ吸収剤のＮＯ_ｘ放出還元作用が行われている間はＮＯ_ｘ吸収剤に流入する排気中の未燃ＨＣ，ＣＯがＮＯ_ｘ還元反応により酸化されるのでＮＯ_ｘ吸収剤から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯ濃度は低く維持されている。ところが、ＮＯ_ｘ吸収剤のＮＯ_ｘ放出還元作用が完了するとＮＯ_ｘ吸収剤から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、したがってＮＯ_ｘ吸収剤から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるのを阻止するためにはＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をリッチにしている時間、すなわちリッチ時間を短くしなければならない。しかしながら、ＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを十分に放出させるのに必要な時間はＮＯ_ｘ吸収剤からＮＯ_ｘを十分に放出させるのに必要な時間よりもかなり長く、したがってリッチ時間を短くするとＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを十分に放出させることができないという問題点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＳＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＳＯ_ｘを放出するＳＯ_ｘ吸収剤をＮＯ_ｘ吸収剤内またはＮＯ_x吸収剤上流の機関排気通路内に配置し、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにして排気中のＳＯ_ｘをＳＯ_ｘ吸収剤に吸収せしめ、ＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＳＯ_ｘ吸収剤から吸収されているＳＯ_ＸがＳＯ _Ｘの形で放出されるようにした内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_ｘ吸収剤下流の排気通路内に炭化水素吸着能力を備えた酸化触媒を配置している。すなわち１番目の発明では、ＮＯ_ｘ吸収剤から排出された多量の未燃ＨＣ，ＣＯが酸化触媒により酸化せしめられるのでリッチ時間を長くしても未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されるのが阻止され、したがってＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘが十分に放出される。
【０００７】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記酸化触媒下流の排気通路内に排気成分検出センサを配置し、排気成分検出センサの出力信号に基づいてＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを放出させるべきときのリッチ時間またはリッチ空燃比を制御するようにしている。すなわち２番目の発明では、排気成分検出センサの出力信号に基づいてＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを放出させるべきときのリッチ時間またはリッチ空燃比が制御されるので未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されるのが確実に阻止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明をディーゼル機関に適用することもできる。
図１を参照すると、機関本体１は例えば４つの気筒１ａを備えている。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介してサージタンク３に連結され、サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアクリーナ５に連結される。吸気ダクト４内にはスロットル弁６が配置される。各気筒１ａには筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁７が設けられる。一方、各気筒１ａは排気マニホルド８を介してＳＯ_ｘ吸収剤９を内蔵したケーシング１０に接続され、ケーシング１０は排気管１１を介してＮＯ_ｘ吸収剤１２を内蔵したケーシング１３に接続される。ケーシング１３は排気管１４を介して酸化触媒１５を内蔵したケーシング１６に接続され、ケーシング１６は排気管１７に接続される。なお、図１の内燃機関の排気行程順序は＃１−＃３−＃４−＃２である。
【０００９】
酸化触媒１５は例えばセリアＣｅＯ_２を含み、流入する排気の空燃比がリーンのときに酸素Ｏ_２を蓄え、流入する排気の空燃比がリッチになると蓄えている酸素Ｏ_２を放出する酸素ストレージ機能を有する。このため、酸化触媒１５に酸素が蓄えられている限り酸化触媒１５に流入する排気の空燃比がリッチであっても酸化触媒１５は流入する排気中の未燃ＨＣ，ＣＯを酸化する。
【００１０】
電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、常時電力が供給されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）２５、入力ポート２６および出力ポート２７を具備する。サージタンク３にはサージタンク３内の圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が取り付けられ、排気管１４および排気管１７には排気管１４，１７内を流通する排気の空燃比に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ２９ｕ，２９ｄがそれぞれ取り付けられる。これらセンサ２８，２９ｕ，２９ｄの出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３０を介して入力ポート２６に入力される。また、入力ポート２６には車両速度を表す出力パルスを発生する車速センサ３１と、機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ３２とが接続される。ＣＰＵ２４では圧力センサ２８の出力電圧に基づいて吸入空気量が算出される。一方、出力ポート２７はそれぞれ対応する駆動回路３３を介して燃料噴射弁７に接続される。
【００１１】
図１に示す内燃機関では例えば次式に基づいてｉ番気筒（ｉ＝１，２，３，４）の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される。
ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＰ・（Ａ／Ｆ）Ｓ／（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）
ここでＴＰは基本燃料噴射時間を、（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）はｉ番気筒の目標空燃比を、（Ａ／Ｆ）Ｓは理論空燃比（＝１４．６）をそれぞれ表している。基本燃料噴射時間ＴＰは筒内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００１２】
一方、目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）はｉ番気筒の燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の目標値である。この目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）は通常、全気筒において理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもリーンであるリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌ、例えば２２．０とされ、すなわち、全気筒の燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンとされる。
【００１３】
図３は機関燃焼室から排出される排気中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図３からわかるように燃焼室から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの量は燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室から排出される排気中の酸素Ｏ_２の量は燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００１４】
ケーシング１３内に収容されているＮＯ_ｘ吸収剤１２は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，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と、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。このＮＯ_ｘ吸収剤１２は流入する排気の空燃比がリーンのときにはＮＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘの吸放出作用を行う。なお、ＮＯ_ｘ吸収剤１２上流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合にはＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比は各気筒の燃焼室内に供給された燃料量の合計に対する空気量の合計の比に一致し、特に各気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）が同一の場合にはＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比はこの目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）に一致する。
【００１５】
上述のＮＯ_ｘ吸収剤１２を機関排気通路内に配置すればこのＮＯ_ｘ吸収剤１２は実際にＮＯ_ｘの吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１６】
すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図４（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻またはＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻またはＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。次いで生成されたＮＯ_２の一部は白金Ｐｔ上でさらにに酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_ｘがＮＯ_ｘ吸収剤１２内に吸収される。
【００１７】
流入する排気中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ_２が生成され、吸収剤のＮＯ_ｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻が生成される。これに対して流入する排気中の酸素濃度が低下してＮＯ_２の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形で吸収剤から放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低下するとＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘが放出されることになる。図３に示されるように流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排気のリーンの度合を低くすればＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘが放出されることになる。
【００１８】
一方、このとき流入する排気の空燃比をリッチにすると図３に示されるように機関からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ_２ ⁻またはＯ^２−と反応して酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮＯ_２が放出され、このＮＯ_２は図４（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_２が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ_２が放出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチにすると短時間のうちにＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘが放出されることになる。
【００１９】
上述したように全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）は通常リーン空燃比（Ａ／Ｆ）ＬとされるのでＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比は通常リーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌであり、したがってこのとき排気中のＮＯ_ｘはＮＯ_ｘ吸収剤１２に吸収される。ところが、ＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ吸収能力には限界があるのでＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ吸収能力が飽和する前にＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘを放出させる必要がある。そこで図１に示す内燃機関では、ＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ吸収量が予め定められた設定量よりも多くなったときに全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）を一時的にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＮ、例えば１０．０にしてＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにし、それによりＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘを放出させると共に還元するようにしている。
【００２０】
ところが流入する排気中にはイオウ分が含まれており、ＮＯ_ｘ吸収剤１２にはＮＯ_ｘばかりでなくイオウ分例えばＳＯ_ｘも吸収される。このＮＯ_ｘ吸収剤１２へのイオウ分の吸収メカニズムはＮＯ_ｘの吸収メカニズムと同じであると考えられる。
すなわち、ＮＯ_ｘの吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明すると、前述したように流入する排気の空燃比がリーンのときには酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻またはＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気中のＳＯ_ｘ例えばＳＯ_２は白金Ｐｔの表面でＯ_２ ⁻またはＯ^２−と反応してＳＯ_３となる。次いで生成されたＳＯ_３は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤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ＳＯ_４ ^２−の形で吸収剤内に拡散する。次いでこの硫酸イオンＳＯ_４ ^２−はバリウムイオンＢａ^２＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。
【００２１】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯ_ｘ吸収剤１２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ_４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ＮＯ_ｘ吸収剤１２が吸収しうるＮＯ_ｘ量が低下することになる。
【００２２】
そこで本実施態様では、ＮＯ_ｘ吸収剤１２にＳＯ_ｘが流入しないように、流入する排気の空燃比がリーンのときにＳＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているＳＯ_ｘを放出するＳＯ_ｘ吸収剤９をＮＯ_ｘ吸収剤１２上流の排気通路内に配置している。
上述したようにＮＯ_ｘ吸収剤１２ではＳＯ_ｘが吸収されると安定した硫酸塩ＢａＳＯ_４が形成され、その結果ＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比をただ単にリッチにしてもＳＯ_ｘがＮＯ_ｘ吸収剤１２から放出されなくなる。したがって、ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにしたときにＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘが容易に放出されるようにするためには吸収したＳＯ_ｘが硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形で吸収剤内に存在するようにするか、或いは硫酸塩ＢａＳＯ_４が生成されたとしても硫酸塩ＢａＳＯ_４が安定しない状態で吸収剤内に存在するようにすることが必要となる。これを可能にするＳＯ_ｘ吸収剤９としては例えばアルミナからなる担体上に鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケルＮｉ、錫Ｓｎのような遷移金属およびリチウムＬｉから選ばれた少なくとも１つを担持した吸収剤を用いることができる。
【００２３】
このＳＯ_ｘ吸収剤９では流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中に含まれるＳＯ_２が吸収剤の表面で酸化されつつ硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形で吸収剤内に吸収され、次いで吸収剤内に拡散される。この場合ＳＯ_ｘ吸収剤９の担体上に白金Ｐｔを担持させておくとＳＯ_２がＳＯ_３ ^２−の形で白金Ｐｔ上に付着し易くなり、斯くしてＳＯ_２が硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形で吸収剤内に吸収されやすくなる。したがってＳＯ_２の吸収を促進するためにはＳＯ_ｘ吸収剤９の担体上に白金Ｐｔを担持させることが好ましい。
【００２４】
上述したようにＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比は通常リーンであるので機関から排出されるＳＯ_ｘはＳＯ_ｘ吸収剤９に吸収され、ＮＯ_ｘ吸収剤１２にはＮＯ_ｘのみが吸収されることになる。
ところがＳＯ_ｘ吸収剤９のＳＯ_ｘ吸収能力にも限界があり、ＳＯ_ｘ吸収剤９のＳＯ_ｘ吸収能力が飽和する前にＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させる必要がある。そこで本実施態様では、ＳＯ_ｘ吸収剤９に吸収されているＳＯ_ｘ量が予め定められた設定量よりも多くなったときにＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳ、例えば１３．０にし、それによりＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるようにしている。
【００２５】
ところが、ＳＯ_ｘ吸収剤９の温度が低いときにＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにしてもＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘは放出されず、すなわちＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべきときにはＳＯ_ｘ吸収剤９の温度を高くする必要がある。一方、ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気中に多量の未燃ＨＣ，ＣＯと多量の酸素Ｏ_２とが同時に含まれているとこれら未燃ＨＣ，ＣＯと酸素Ｏ_２とがＳＯ_ｘ吸収剤９において反応してＳＯ_ｘ吸収剤９の温度が高められる。さらに、図３からわかるように、気筒の目標空燃比をリッチ空燃比にすればこの気筒から排出される排気中に多量の未燃ＨＣ，ＣＯが含まれ、リーン空燃比にすれば多量の酸素Ｏ_２が含まれる。
【００２６】
そこで図１の内燃機関では、１番気筒および４番気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（１），（Ａ／Ｆ）Ｔ（４）をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）ＬＬ、例えば１６．０にし、２番気筒および３番気筒目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（２），（Ａ／Ｆ）Ｔ（３）をリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒ、例えば１０．０にし、それによりＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比を上述のリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳにすると共に、ＳＯ_ｘ吸収剤９に多量の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素Ｏ_２を供給するようにしている。
【００２７】
すなわち、一般的に言うと、内燃機関の気筒を第１の気筒群と、第１の気筒群と排気行程が重ならない第２の気筒群とに分割し、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべきときには第１の気筒群の気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにし、第２の気筒群の気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにし、それによりＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気全体の空燃比をリッチにしているということになる。
【００２８】
ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比がリッチになるとＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比もリッチになるので、このときＳＯ_ｘ吸収剤９から放出されたＳＯ_ｘはＮＯ_ｘ吸収剤１２に吸収されることなくＮＯ_ｘ吸収剤１２を通過すると考えられる。しかしながら、例えばＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比がリーンからリッチに切り換えられた直後はＮＯ_ｘ吸収剤１２の表面に未だ酸素が残存しており、ＮＯ_ｘ吸収剤１２表面では酸素濃度が低下していないためにＳＯ_ｘ吸収剤９から放出されたＳＯ_ｘがＮＯ_ｘ吸収剤１２内に吸収されてしまう。
【００２９】
そこで図１の内燃機関では、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべきときにはまず、ＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素を除去し、次いでＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにしてＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるようにしている。
各気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌよりも小さくしてＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比のリーン度合いを小さくすればＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素を低減できるが、小さくしすぎるとすなわちリッチにしすぎるとＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素の除去が完了する前にＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘが放出されてしまう。そこで図１の内燃機関では、ＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素を除去すべきときには、各気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳとの間の中間空燃比にしている。
【００３０】
特に、図１の内燃機関では中間空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとされる。このようにすると、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘが放出されるのを阻止しつつＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素を速やかに除去することができる。なお、中間空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもわずかばかりリーンにしてもよく、あるいは理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりもわずかばかりリッチにしてもよい。
【００３１】
ＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌから理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに切り換えられるとＮＯ_ｘ吸収剤１２から流出する排気の空燃比、すなわち空燃比センサ２９ｕの検出空燃比が次第に小さくなり、ＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素の除去が完了すると空燃比センサ２９ｕの検出空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓになる。そこで図１の内燃機関では、空燃比センサ２９ｕの検出空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）ＳになったときにＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにしてＳＯ_ｘ吸収剤９からのＳＯ_ｘ放出作用を開始するようにしている。
【００３２】
このように各気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌから一時的に理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに切り換えられるとＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の温度が高くなってＳＯ_ｘ吸収剤９の温度が高くなる。その結果、次いでＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比がリッチにされたときにＳＯ_ｘが速やかに放出される。
【００３３】
ところで、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出すべくＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比がリッチにされたときには排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの一部は上述したように酸素Ｏ_２と反応するが、残りの未燃ＨＣ，ＣＯはＳＯ_ｘ吸収剤９から放出されたＳＯ_ｘを還元することなくＳＯ_ｘ吸収剤９から流出する。このときＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比はリッチに維持されており、その結果ＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘが放出されて還元される。この場合、ＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ放出還元作用が行われている間はＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気中の未燃ＨＣ，ＣＯがＮＯ_ｘ還元反応により消費されるのでＮＯ_ｘ吸収剤１２から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯ濃度は低く維持されている。ところが、ＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ放出還元作用が完了するとＮＯ_ｘ吸収剤１２から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、したがってＮＯ_ｘ吸収剤１２から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるのを阻止するためにはＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにしている時間、すなわちリッチ時間を短くしなければならない。しかしながら、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出させるのに必要な時間はＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘを十分に放出させるのに必要な時間よりもかなり長く、したがってリッチ時間を短くするとＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出させることができない。
【００３４】
そこで、本発明による実施態様では酸素ストレージ機能を有する酸化触媒１５をＮＯ_ｘ吸収剤１２下流に配置し、それによりＮＯ_ｘ吸収剤１２から排出される未燃ＨＣ，ＣＯを酸化するようにしている。その結果、リッチ時間を長くしても未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に排出されるのを阻止することができ、したがってＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出させることができる。なお、酸化触媒１５で未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応が行われている間は酸化触媒１５から排出される排気の空燃比は理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに維持されている。
【００３５】
ところが、酸化触媒１５から蓄えられているすべての酸素Ｏ_２が放出されると酸化触媒１５から未燃ＨＣ，ＣＯが酸化されることなく流出するようになり、したがってこのときにはＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリーンに戻す必要がある。一方、酸化触媒１５から蓄えられているすべての酸素Ｏ_２が放出されると酸化触媒１５から排出される排気の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓからリッチに変化する。そこで、酸化触媒１５から排出される排気の空燃比すなわち空燃比センサ２９ｄの検出空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓからリッチに変化したときには全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに戻すようにしている。その結果、大気中に多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるのを阻止することができる。
【００３６】
すなわち、図５に示されるように、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべきとき（時間ａ）にはまず、ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の目標空燃比（Ａ／Ｆ）ＴＳが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとされる。次いで空燃比センサ２９ｕの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＵが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓになると（時間ｂ）ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の目標空燃比（Ａ／Ｆ）ＴＳがリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳとされる。次いで、空燃比センサ２９ｄの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＤがリッチになると（時間ｃ）ＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の目標空燃比（Ａ／Ｆ）ＴＳがリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに戻される。
【００３７】
図６は上述のＳＯ_ｘ放出制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図６を参照すると、まずステップ４０ではＳＯ_ｘフラグがセットされているか否かが判別される。このＳＯ_ｘフラグはＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべくＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比をリッチにすべきときにセットされ、それ以外はリセットされる。ＳＯ_ｘフラグがリセットされているときには次いでステップ４１に進み、Ｏ_２フラグがセットされているか否かが判別される。このＯ_２フラグはＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素を除去すべきときにセットされ、それ以外はリセットされる。Ｏ_２フラグがリセットされているときには次いでステップ４２に進み、ＳＯ_ｘ放出条件が成立しているか否かが判別される。例えばＳＯ_ｘ吸収剤９内に吸収されているＳＯ_ｘ量が設定量よりも多くかつＳＯ_ｘ吸収剤９の温度が予め定められた設定温度よりも高いときにＳＯ_ｘ放出条件が成立していると判断され、さもなければＳＯ_ｘ放出条件が成立していないと判断される。図１の内燃機関では上述したように、ＳＯ_ｘ吸収剤９に多量の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素を供給してＳＯ_ｘ吸収剤９の温度を高め、それによりＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるようにしている。したがって、ＳＯ_ｘ吸収剤９の温度がかなり低いときにＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるようにすると、長時間にわたって多量の未燃ＨＣ，ＣＯをＳＯ_ｘ吸収剤９に供給しなければならず、燃料消費率が低下する。そこで図１の内燃機関では、ＳＯ_ｘ吸収剤９内に吸収されているＳＯ_ｘ量が設定量よりも多くかつＳＯ_ｘ吸収剤９の温度が設定温度よりも高いときにＳＯ_ｘ放出条件が成立していると判断するようにしている。なお、ＳＯ_ｘ吸収剤９に吸収されているＳＯ_ｘ量およびＳＯ_ｘ吸収剤９の温度は例えば機関運転状態に基づいて推定することができる。
【００３８】
ＳＯ_ｘ放出条件が成立していないと判断されたときには処理サイクルを終了し、ＳＯ_ｘ放出条件が成立していると判断されたときには次いでステップ４３に進んでＯ_２フラグがセットされる。
Ｏ_２フラグがセットされたときにはステップ４１からステップ４４に進み、空燃比センサ２９ｕの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＵが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓ以下か否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ＤＵ＞（Ａ／Ｆ）Ｓのときには処理サイクルを終了する。（Ａ／Ｆ）ＤＵ≦（Ａ／Ｆ）ＳのときにはＮＯ_ｘ吸収剤１２内の残存酸素の除去が完了したと判断して次いでステップ４５に進み、Ｏ_２フラグがリセットされる。続くステップ４６ではＳＯ_ｘフラグがセットされる。
【００３９】
ＳＯ_ｘフラグがセットされたときにはステップ４０からステップ４７に進み、空燃比センサ２９ｄの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＤが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりも小さいか否かすなわちリッチか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ＤＤ≧（Ａ／Ｆ）Ｓのときには処理サイクルを終了する。（Ａ／Ｆ）ＤＤ＜（Ａ／Ｆ）Ｓのときには次いでステップ４８に進んでＳＯ_ｘフラグがリセットされ、続くステップ４９ではＮＯ_ｘフラグがリセットされあるいはリセット状態に維持される。このＮＯ_ｘフラグはＮＯ_ｘ吸収剤１２からＮＯ_ｘを放出させるべくＮＯ_ｘ吸収剤１２に流入する排気の空燃比をリッチにすべきときにセットされ、それ以外はリセットされる。
【００４０】
すなわち、上述したようにＳＯ_ｘ吸収剤９のＳＯ_ｘ放出作用が行われるとＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ放出還元作用も行われ、ＳＯ_ｘ吸収剤９のＳＯ_ｘ放出作用が完了したときにはＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ放出作用も完了している。そこで、ＳＯ_ｘフラグがリセットされたときにはＮＯ_ｘフラグをリセットし、あるいはリセット状態に維持するようにしている。
【００４１】
図７は上述のＮＯ_ｘ放出制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図７を参照すると、まずステップ６０では上述したＮＯ_ｘフラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_ｘフラグがリセットされているときには次いでステップ６１に進み、ＮＯ_ｘ放出条件が成立しているか否かが判別される。例えばＮＯ_ｘ吸収剤１２内に吸収されているＮＯ_ｘ量が設定量よりも多いときにＮＯ_ｘ放出条件が成立していると判断され、さもなければＮＯ_ｘ放出条件が成立していないと判断される。なお、ＮＯ_ｘ吸収剤１２に吸収されているＮＯ_ｘ量は例えば機関運転状態に基づいて推定することができる。ＮＯ_ｘ放出条件が成立していないと判断されたときには処理サイクルを終了し、ＮＯ_ｘ放出条件が成立していると判断されたときには次いでステップ６２に進んでＮＯ_ｘフラグがセットされる。
【００４２】
ＮＯ_ｘフラグがセットされたときにはステップ６０からステップ６３に進み、空燃比センサ２９ｕの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＵが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓよりも小さいか否かすなわちリッチか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ＤＵ≧（Ａ／Ｆ）Ｓのときには処理サイクルを終了する。（Ａ／Ｆ）ＤＵ＜（Ａ／Ｆ）Ｓのときには次いでステップ６４に進んでＮＯ_ｘフラグがリセットされる。
【００４３】
図８は各気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
図８を参照すると、まずステップ７０では図２のマップから基本燃料噴射時間ＴＰが算出される。続くステップ７１では上述したＳＯ_ｘフラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘフラグがセットされているときには次いでステップ７２に進み、１番気筒および４番気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（１），（Ａ／Ｆ）Ｔ（４）がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）ＬＬとされ、２番気筒および３番気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（２），（Ａ／Ｆ）Ｔ（３）がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒとされる。次いでステップ７８に進む。
【００４４】
ＳＯ_ｘフラグがリセットされているときにはステップ７１からステップ７３に進み、Ｏ_２フラグがセットされているか否かが判別される。Ｏ_２フラグがセットされているときには次いでステップ７４に進み、全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）が理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとされる。次いでステップ７８に進む。
Ｏ_２フラグがリセットされているときにはステップ７３からステップ７５に進み、ＮＯ_ｘフラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_ｘフラグがセットされているときには次いでステップ７６に進み、全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＮとされる。次いでステップ７８に進む。
【００４５】
ＮＯ_ｘフラグがリセットされているときにはステップ７５からステップ７７に進み、全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌとされる。次いでステップ７８に進む。
ステップ７８では次式に基づいてｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される。
【００４６】
ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＰ・（Ａ／Ｆ）Ｓ／（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）
図９に別の実施態様を示す。
この実施態様は酸化触媒１５がＨＣ吸着能力を備えた酸化触媒から形成され、排気管１７にＨＣセンサ２９ｈが配置されている点で図１の内燃機関と構成を異にしている。すなわち、酸化触媒１５は例えばゼオライトのような多孔質材を具備し、流入する排気中のＨＣ成分を吸着し、流入する排気中の酸素濃度が高くなるとすなわち例えば流入する排気の空燃比がリーンになると吸着しているＨＣ成分を酸化し、それにより吸着ＨＣ量を減少せしめる。また、ＨＣセンサ２９ｈは酸化触媒１５から排出される排気中のＨＣ量Ｑ（ＨＣ）に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧は対応するＡＤ変換器３０を介して入力ポート２６に入力される。
【００４７】
本実施態様でも、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを放出させるべきときにはＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比がリッチにされ、ＮＯ_ｘ吸収剤１２のＮＯ_ｘ放出還元作用が完了するとＮＯ_ｘ吸収剤１２から多量の未燃ＨＣが排出される。しかしながら、この多量の未燃ＨＣは次いで酸化触媒１５に吸着され、したがって多量の未燃ＨＣが大気中に放出されるのが阻止される。
【００４８】
ところが酸化触媒１５のＨＣ吸着能力にも限界があり、酸化触媒１５がＨＣにより飽和すると酸化触媒１５からＨＣが吸着されることなく流出する。そこで、本実施態様ではＨＣセンサ２９ｈにより検出されるＨＣ量が小さな一定値よりも大きくなったときには全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）をリーンに戻し、ＳＯ_ｘ吸収剤９からのＳＯ_ｘ放出作用を中止するようにしている。全気筒の目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｔ（ｉ）がリーンに戻されると酸化触媒１５に流入する排気の空燃比もリーンに戻され、その結果酸化触媒１５に吸着されているＨＣ成分が酸化せしめられる。
【００４９】
ところで、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出させるためにはこのときＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比のリッチ度合いをできるだけ大きくするのが好ましく、すなわちリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳをできるだけ小さくするのが好ましい。ところが、リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳを過度に小さくすると酸化触媒１５が短時間のうちにＨＣにより飽和してしまい、このためリッチ時間が短くなるのでＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出できなくなる。
【００５０】
一方、リッチ時間はＳＯ_ｘ吸収剤９から放出されたＳＯ_ｘ量を表しており、したがってリッチ時間が短いときにはＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘが十分に放出されていないことになる。そこで、本実施態様ではリッチ時間が予め定められた設定時間よりも短いときにはリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）ＲＳを小さな一定値だけ大きくし、すなわちリッチ度合いを小さくし、それによりリッチ時間が長くなるようにしている。その結果、ＳＯ_ｘ吸収剤９からＳＯ_ｘを十分に放出させることができる。
【００５１】
図１０および図１１は本実施態様におけるＳＯ_ｘ放出制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。なお、本実施態様でも図７に示すＮＯ_ｘ放出制御ルーチンおよび図８に示すＴＡＵ（ｉ）の算出ルーチンが実行される。
図１０および図１１を参照すると、まずステップ１４０では上述のＳＯ_ｘフラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘフラグがリセットされているときには次いでステップ１４１に進み、上述のＯ_２フラグがセットされているか否かが判別される。Ｏ_２フラグがリセットされているときには次いでステップ１４２に進み、上述のＳＯ_ｘ放出条件が成立しているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出条件が成立していないと判断されたときには処理サイクルを終了し、ＳＯ_ｘ放出条件が成立していると判断されたときには次いでステップ１４３に進んでＯ_２フラグがセットされる。
【００５２】
Ｏ_２フラグがセットされたときにはステップ１４１からステップ１４４に進み、空燃比センサ２９ｕの検出空燃比（Ａ／Ｆ）ＤＵが理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓ以下か否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ＤＵ＞（Ａ／Ｆ）Ｓのときには処理サイクルを終了し、（Ａ／Ｆ）ＤＵ≦（Ａ／Ｆ）Ｓのときには１４５に進んでＯ_２フラグがリセットされる。続くステップ１４６ではＳＯ_ｘフラグがセットされる。
【００５３】
ＳＯ_ｘフラグがセットされたときにはステップ１４０からステップ１４７に進み、リッチ時間を表すカウント値Ｃが１だけインクリメントされる。続くステップ１４８では酸化触媒１５から排出されるＨＣ量Ｑ（ＨＣ）が予め定められた小さな設定値ＫＱよりも大きいか否かが判別される。Ｑ（ＨＣ）＜ＫＱのときには処理サイクルを終了する。Ｑ（ＨＣ）≧ＫＱのときには次いでステップ１４９に進んでＳＯ_ｘフラグがリセットされ、続くステップ１５０ではＮＯ_ｘフラグがリセットされあるいはリセット状態に維持される。続くステップ１５１ではカウント値Ｃが上述の設定時間に対応する一定値ＫＣよりも小さいか否かが判別される。Ｃ≧ＫＣのときには処理サイクルを終了する。Ｃ＜ＫＣのときには次いでステップ１５２に進み、リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒが小さな一定値ＫＲだけ大きくされる。その結果、図８のＴＡＵ（ｉ）算出ルーチンからわかるようにＳＯ_ｘ吸収剤９に流入する排気の空燃比が大きくされ、すなわちリッチ度合いが小さくされる。したがって、本実施態様ではリッチ時間を表すカウント値ＣがＫＣ以上になるまでリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒの減少作用が継続されることになる。
【００５４】
ところで、上述したようにＮＯ_ｘ吸収剤１２はＳＯ_ｘを吸収しうるが、ＮＯ_ｘ吸収剤１２の温度が高いときに流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収しているＳＯ_ｘを放出する。したがって、ＮＯ_ｘ吸収剤１２はＳＯ_ｘ吸収剤の機能をも備えており、すなわちＮＯ_ｘ吸収剤内にＳＯ_ｘ吸収剤を設けたことと同じになる。したがって、機関排気通路内にＳＯ_ｘ吸収剤を配置することなくＮＯ_ｘ吸収剤を配置した場合も本発明を適用することができる。
【００５５】
また、ＮＯ_ｘ吸収剤１２の代わりにいわゆる選択還元型触媒を用いてもよい。この選択還元型触媒はゼオライト、モルデナイト、アルミナＡｌ_２Ｏ_３のような多孔質担体上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属、または銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉのような遷移金属が担持されて形成される。ゼオライトとして例えばＺＳＭ−５型、フェリエライト、モルデナイトなどの高シリカ含有ゼオライトを用いることができる。この選択還元型触媒は例えば未燃ＨＣ，ＣＯのような還元剤を含む酸素雰囲気においてＮＯ_ｘをこれら未燃ＨＣ，ＣＯと選択的に反応せしめ、それによってＮＯ_ｘを窒素Ｎ２に還元することができる。この場合、ＮＯ_ｘは触媒金属例えば白金Ｐｔの表面上に一時的に付着して還元されると考えられている。
【００５６】
この選択還元型触媒は流入する排気の空燃比がリーンであると流入する排気中のＳＯ_ｘを吸着する。このＳＯ_ｘ吸着作用のメカニズムについては明らかでない部分もあるが、次のようなメカニズムで行われているものと考えられる。すなわち、流入する排気がかなりリーンになると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻またはＯ^２−の形で触媒金属例えば白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気中のＳＯ_２は白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻またはＯ^２−と反応してＳＯ_３ ⁻またはＳＯ_４ ⁻の形で白金Ｐｔの表面に吸着される。このようにしてＳＯ_ｘが選択還元型触媒に吸着される。
【００５７】
ところが、このＳＯ_３ ⁻またはＳＯ_４ ⁻の形のＳＯ_ｘはただ単に流入する排気中の酸素濃度を低下させ、あるいは還元剤濃度を増大させたとしても白金Ｐｔ表面上に吸着され続け、したがって時間が経過するにつれて白金Ｐｔ表面を覆うＳＯ_ｘ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選択還元型触媒が還元しうるＮＯ_ｘ量が低下することになる。
【００５８】
そこで、選択還元型触媒上流の排気通路内にＳＯ_ｘ吸収剤を配置すれば選択還元型触媒にＳＯ_ｘが流入するのを阻止することができ、ＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘ放出させるべきときには選択還元型触媒内の残存酸素を除去した後にＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比をリッチにすれば選択還元型触媒にＳＯ_ｘが吸着されるのを阻止することができる。
【００５９】
なお、選択還元型触媒の温度が高いときに選択還元型触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると吸着されているＳＯ_ｘが選択還元型触媒から脱離する。したがって、選択還元型触媒はＳＯ_ｘ吸収剤の機能をも備えており、すなわち選択還元型触媒内にＳＯ_ｘ吸収剤を設けたことと同じになる。
【００６０】
【発明の効果】
未燃ＨＣ，ＣＯが大気中に放出されるのを阻止しつつＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを十分に放出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。
【図３】機関から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図４】ＮＯ_ｘの吸放出作用を説明するための図である。
【図５】ＳＯ_ｘ放出制御を説明するためのタイムチャートである。
【図６】ＳＯ_ｘ放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図７】ＮＯ_ｘ放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図８】燃料噴射時間を算出するためのフローチャートである。
【図９】別の実施態様による内燃機関の全体図である。
【図１０】ＳＯ_ｘ放出制御を実行するためのフローチャートである。
【図１１】ＳＯ_ｘ放出制御を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
８…排気マニホルド
９…ＳＯ_ｘ吸収剤
１２…ＮＯ_ｘ吸収剤
１５…酸化触媒
２９ｕ，２９ｄ…空燃比センサ

Claims

流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、流入する排気の空燃比がリーンのときに流入する排気中のＳＯ_ｘを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸収しているＳＯ_ｘを放出するＳＯ_ｘ吸収剤をＮＯ_ｘ吸収剤内またはＮＯ_x吸収剤上流の機関排気通路内に配置し、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリーンにして排気中のＳＯ_ｘをＳＯ_ｘ吸収剤に吸収せしめ、ＳＯ_ｘ吸収剤に流入する排気の空燃比を一時的にリッチにしてＳＯ_ｘ吸収剤から吸収されているＳＯ_ＸがＳＯ _Ｘの形で放出されるようにした内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_ｘ吸収剤下流の排気通路内に炭化水素吸着能力を備えた酸化触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置。
前記酸化触媒下流の排気通路内に排気成分検出センサを配置し、該排気成分検出センサの出力信号に基づいてＳＯ_ｘ吸収剤からＳＯ_ｘを放出させるべきときのリッチ時間またはリッチ空燃比を制御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。