JP3454334B2 - 排気浄化方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気浄化方法及び装
置に関し、詳細には流入する排気の空燃比が理論空燃比
より高い（リーンの）ときに排気中のＮＯX を吸収し、
流入する排気の空燃比が理論空燃比以下（リッチ）のと
きに吸収したＮＯX を放出、還元浄化するＮＯX 吸収剤
を用いた排気浄化方法及び装置に関する。
置に関し、詳細には流入する排気の空燃比が理論空燃比
より高い（リーンの）ときに排気中のＮＯX を吸収し、
流入する排気の空燃比が理論空燃比以下（リッチ）のと
きに吸収したＮＯX を放出、還元浄化するＮＯX 吸収剤
を用いた排気浄化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関等からの燃焼排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯX 等の有害成分を浄化する排気浄化装置として
は従来から三元触媒を用いたものが知られている。三元
触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比のときにＨ
Ｃ、ＣＯ成分の酸化とＮＯX 成分の還元とを同時に行
い、これら三成分を同時に浄化することができる。
Ｏ、ＮＯX 等の有害成分を浄化する排気浄化装置として
は従来から三元触媒を用いたものが知られている。三元
触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比のときにＨ
Ｃ、ＣＯ成分の酸化とＮＯX 成分の還元とを同時に行
い、これら三成分を同時に浄化することができる。
【０００３】しかし、三元触媒のＮＯX 還元能力は排気
の空燃比がリーンになると急激に低下するため、従来、
全体としてリーン空燃比で運転されるリーンバーンエン
ジンの排気中のＮＯX を三元触媒を用いて浄化すること
は困難であった。上記問題を解決するために、本出願人
は流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ
X を吸収し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸
収したＮＯX を放出し還元浄化するＮＯX 吸収剤を用い
た排気浄化装置を国際公開公報ＷＯ９３−７３６３号に
て既に提案している。
の空燃比がリーンになると急激に低下するため、従来、
全体としてリーン空燃比で運転されるリーンバーンエン
ジンの排気中のＮＯX を三元触媒を用いて浄化すること
は困難であった。上記問題を解決するために、本出願人
は流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ
X を吸収し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸
収したＮＯX を放出し還元浄化するＮＯX 吸収剤を用い
た排気浄化装置を国際公開公報ＷＯ９３−７３６３号に
て既に提案している。
【０００４】上記公報の装置は、リーン空燃比で運転さ
れる機関の排気通路にＮＯX 吸収剤を配置して、リーン
空燃比の排気中のＮＯX をＮＯX 吸収剤に吸収すること
により排気中のＮＯX を除去する構成とされている。ま
た、上記公報の装置では、ＮＯX 吸収剤が吸収したＮＯ
X で飽和することを防止するために、吸収剤のＮＯX吸
収量が増大すると機関を短時間リッチ空燃比で運転する
ようにしている。機関をリッチ空燃比で運転することに
より、ＮＯX 吸収剤にはリッチ空燃比の排気が流入し、
ＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯX が放出され、同時にこ
のＮＯX がリッチ空燃比の排気中のＨＣ、ＣＯ成分によ
りＮＯX 吸収剤上で還元浄化される。これにより、ＮＯ
X 吸収剤に蓄積されたＮＯX の量が低下しＮＯX 吸収剤
の飽和が防止されるとともに、排気中のＮＯX が浄化さ
れる。なお、以下の説明では、ＮＯX 吸収剤から吸収し
たＮＯX を放出させ、同時に還元浄化するための操作を
「ＮＯX 吸収剤の再生操作」と呼ぶ。
れる機関の排気通路にＮＯX 吸収剤を配置して、リーン
空燃比の排気中のＮＯX をＮＯX 吸収剤に吸収すること
により排気中のＮＯX を除去する構成とされている。ま
た、上記公報の装置では、ＮＯX 吸収剤が吸収したＮＯ
X で飽和することを防止するために、吸収剤のＮＯX吸
収量が増大すると機関を短時間リッチ空燃比で運転する
ようにしている。機関をリッチ空燃比で運転することに
より、ＮＯX 吸収剤にはリッチ空燃比の排気が流入し、
ＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯX が放出され、同時にこ
のＮＯX がリッチ空燃比の排気中のＨＣ、ＣＯ成分によ
りＮＯX 吸収剤上で還元浄化される。これにより、ＮＯ
X 吸収剤に蓄積されたＮＯX の量が低下しＮＯX 吸収剤
の飽和が防止されるとともに、排気中のＮＯX が浄化さ
れる。なお、以下の説明では、ＮＯX 吸収剤から吸収し
たＮＯX を放出させ、同時に還元浄化するための操作を
「ＮＯX 吸収剤の再生操作」と呼ぶ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にＮＯX 吸収剤に短時間リッチ空燃比の排気を供給して
ＮＯX 吸収剤の再生操作を行なうと問題が生じる場合が
ある。前述のように、ＮＯX 吸収剤は排気空燃比がリッ
チになり排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するが、放出されたＮＯX はＮＯX 吸収剤上で排
気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分と反応して還元されるため、
本来再生操作中にはＮＯX 吸収剤下流側に未浄化のＮＯ
X がそのまま流出することはないはずである。
にＮＯX 吸収剤に短時間リッチ空燃比の排気を供給して
ＮＯX 吸収剤の再生操作を行なうと問題が生じる場合が
ある。前述のように、ＮＯX 吸収剤は排気空燃比がリッ
チになり排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯX
を放出するが、放出されたＮＯX はＮＯX 吸収剤上で排
気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分と反応して還元されるため、
本来再生操作中にはＮＯX 吸収剤下流側に未浄化のＮＯ
X がそのまま流出することはないはずである。
【０００６】ところが、実際には排気空燃比をリーンか
らリッチに切り換えてＮＯX 吸収剤の再生操作を行なう
と、空燃比切換後一時的に、ＮＯX 吸収剤から放出され
たＮＯX が還元されないでそのままＮＯX 吸収剤下流側
に流出する、いわゆるＮＯXの「吐き出し」現象が生じ
る場合がある。この吐き出しによりＮＯX 吸収剤から流
出するＮＯX の量は、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が多
い場合、ＮＯX 吸収剤の容積が大きい場合に多くなり、
また、ＮＯX 吸収剤再生操作時の温度が高い場合や再生
操作時の排気空燃比のリッチの度合いが低い（すなわ
ち、排気空燃比が高い）場合にＮＯX の吐き出しが生じ
やすいことが確認されている。
らリッチに切り換えてＮＯX 吸収剤の再生操作を行なう
と、空燃比切換後一時的に、ＮＯX 吸収剤から放出され
たＮＯX が還元されないでそのままＮＯX 吸収剤下流側
に流出する、いわゆるＮＯXの「吐き出し」現象が生じ
る場合がある。この吐き出しによりＮＯX 吸収剤から流
出するＮＯX の量は、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が多
い場合、ＮＯX 吸収剤の容積が大きい場合に多くなり、
また、ＮＯX 吸収剤再生操作時の温度が高い場合や再生
操作時の排気空燃比のリッチの度合いが低い（すなわ
ち、排気空燃比が高い）場合にＮＯX の吐き出しが生じ
やすいことが確認されている。
【０００７】上記のように再生操作初期にＮＯX の一時
的な流出が生じる理由は完全には明らかになっていない
が、排気空燃比の切り換えに伴うＮＯX 吸収剤からのＮ
ＯX放出速度と排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分の量とのバ
ランスがくずれる為と考えられる。すなわち、再生操作
が開始されリッチ空燃比の排気がＮＯX 吸収剤に流入す
ると、ＮＯX 吸収剤の表面は急激にリッチ雰囲気になり
酸素濃度が低下する。後述するように、ＮＯX 吸収剤は
アルカリ土類（例えばＢａ）等と結合した硝酸イオンの
形でＮＯX を吸収剤内部に保持しているが、ＮＯX 吸収
剤表面が急激にリッチ雰囲気になると、ＮＯX 吸収剤の
表面付近に保持されたＮＯX が一斉に吸収剤表面から放
出されるようになる。このため、ＮＯX 吸収剤に流入す
る排気中のＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸収剤の入口付近で
放出されたＮＯX を還元するために消費されてしまい、
ＮＯX 吸収剤の排気入口より下流側の部分に到達する排
気は、酸素濃度が低く、放出されたＮＯX 成分を還元す
るのに必要な量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含まない状態に
なる。従って、ＮＯX 吸収剤の排気入口より下流側で放
出されたＮＯX は還元されずにそのままＮＯX 吸収剤下
流側に流出するようになり、吐き出し現象が生じるもの
と考えられる。
的な流出が生じる理由は完全には明らかになっていない
が、排気空燃比の切り換えに伴うＮＯX 吸収剤からのＮ
ＯX放出速度と排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分の量とのバ
ランスがくずれる為と考えられる。すなわち、再生操作
が開始されリッチ空燃比の排気がＮＯX 吸収剤に流入す
ると、ＮＯX 吸収剤の表面は急激にリッチ雰囲気になり
酸素濃度が低下する。後述するように、ＮＯX 吸収剤は
アルカリ土類（例えばＢａ）等と結合した硝酸イオンの
形でＮＯX を吸収剤内部に保持しているが、ＮＯX 吸収
剤表面が急激にリッチ雰囲気になると、ＮＯX 吸収剤の
表面付近に保持されたＮＯX が一斉に吸収剤表面から放
出されるようになる。このため、ＮＯX 吸収剤に流入す
る排気中のＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX 吸収剤の入口付近で
放出されたＮＯX を還元するために消費されてしまい、
ＮＯX 吸収剤の排気入口より下流側の部分に到達する排
気は、酸素濃度が低く、放出されたＮＯX 成分を還元す
るのに必要な量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含まない状態に
なる。従って、ＮＯX 吸収剤の排気入口より下流側で放
出されたＮＯX は還元されずにそのままＮＯX 吸収剤下
流側に流出するようになり、吐き出し現象が生じるもの
と考えられる。
【０００８】上記のように吸収剤表面付近のＮＯX が放
出され尽くした後は、吸収剤表面近傍に吸収剤内部から
硝酸イオンが供給され、この硝酸イオンが吸収剤表面か
らＮＯX として放出されるようになる。しかし、このと
きのＮＯX 放出速度は吸収剤内部の硝酸イオンの移動速
度、すなわち吸収剤内部の硝酸イオン濃度勾配と吸収剤
温度に応じて定まるようになる。従って、吸収剤表面付
近のＮＯX が一旦放出された後は空燃比切り換え直後の
ように一斉にＮＯX が放出されることはなく、流入する
排気の空燃比とＮＯX 吸収剤温度とに応じた一定の速度
でＮＯX 吸収剤からＮＯX が放出されるようになる。こ
のため、放出されたＮＯX は排気中に含まれる未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ成分の量で十分に還元されるようになり、再生
操作開始後十分に時間が経過した後は未浄化のＮＯX が
下流に流出することはなくなる。しかし，上述のように
ＮＯX の吐き出しがＮＯX 吸収剤再生操作実行毎に生じ
たのでは全体としてのＮＯX 浄化率が低下するため排気
性状が悪化してしまう問題が生じる。
出され尽くした後は、吸収剤表面近傍に吸収剤内部から
硝酸イオンが供給され、この硝酸イオンが吸収剤表面か
らＮＯX として放出されるようになる。しかし、このと
きのＮＯX 放出速度は吸収剤内部の硝酸イオンの移動速
度、すなわち吸収剤内部の硝酸イオン濃度勾配と吸収剤
温度に応じて定まるようになる。従って、吸収剤表面付
近のＮＯX が一旦放出された後は空燃比切り換え直後の
ように一斉にＮＯX が放出されることはなく、流入する
排気の空燃比とＮＯX 吸収剤温度とに応じた一定の速度
でＮＯX 吸収剤からＮＯX が放出されるようになる。こ
のため、放出されたＮＯX は排気中に含まれる未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ成分の量で十分に還元されるようになり、再生
操作開始後十分に時間が経過した後は未浄化のＮＯX が
下流に流出することはなくなる。しかし，上述のように
ＮＯX の吐き出しがＮＯX 吸収剤再生操作実行毎に生じ
たのでは全体としてのＮＯX 浄化率が低下するため排気
性状が悪化してしまう問題が生じる。
【０００９】本発明は、上記問題に鑑み、ＮＯX 吸収剤
を用いた排気浄化装置の、ＮＯX 吸収剤再生操作実行時
に生じるＮＯX 吐き出しにより排気性状が悪化すること
を防止し、全体としてのＮＯX 浄化率を向上させること
が可能な排気浄化方法及びその装置を提供することを目
的としている。
を用いた排気浄化装置の、ＮＯX 吸収剤再生操作実行時
に生じるＮＯX 吐き出しにより排気性状が悪化すること
を防止し、全体としてのＮＯX 浄化率を向上させること
が可能な排気浄化方法及びその装置を提供することを目
的としている。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、それぞれ１またはそれ以上の気筒からなる複数
の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、前
記気筒群のうち一部の気筒群に接続された第１の排気通
路と、前記気筒群のうち他の気筒群に接続された第２の
排気通路と、前記第１と第２の排気通路が合流する共通
排気通路と、前記第１の排気通路に配置された、流入す
る排気の空燃比がリッチのときに排気中のＮＯ X の少な
くとも一部をアンモニアに転換するアンモニア生成手段
と、前記第２の排気通路に配置された、流入する排気の
空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入
する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ X を放
出、還元浄化するＮＯ X 吸収剤と、前記共通排気通路に
配置された、流入する排気中のＮＯ X とアンモニアとを
反応させる排気浄化手段と、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を
吸収させるときに前記他の気筒群をリーン空燃比で運転
し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出させると
きに前記他の気筒群をリッチ空燃比で運転する第１の空
燃比調整手段と、少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収
したＮＯ X を放出させるときに前記一部の気筒群をリッ
チ空燃比で運転する第２の空燃比調整手段と、を備え、
前記第２の空燃比調整手段は、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X
を吸収させるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で
運転し、前記第２の空燃比調整手段は、前記ＮＯ X 吸収
剤から吸収したＮＯ X を放出させるときに、前記第１の
空燃比調整手段が前記他の気筒群のリッチ空燃比運転を
開始してから予め定めた期間が経過するまで前記一部の
気筒群をリッチ空燃比で運転し、前記予め定めた期間の
経過時に前記一部の気筒群の運転空燃比をリーンまたは
理論空燃比に切り換える、内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
よれば、それぞれ１またはそれ以上の気筒からなる複数
の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であって、前
記気筒群のうち一部の気筒群に接続された第１の排気通
路と、前記気筒群のうち他の気筒群に接続された第２の
排気通路と、前記第１と第２の排気通路が合流する共通
排気通路と、前記第１の排気通路に配置された、流入す
る排気の空燃比がリッチのときに排気中のＮＯ X の少な
くとも一部をアンモニアに転換するアンモニア生成手段
と、前記第２の排気通路に配置された、流入する排気の
空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入
する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ X を放
出、還元浄化するＮＯ X 吸収剤と、前記共通排気通路に
配置された、流入する排気中のＮＯ X とアンモニアとを
反応させる排気浄化手段と、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を
吸収させるときに前記他の気筒群をリーン空燃比で運転
し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出させると
きに前記他の気筒群をリッチ空燃比で運転する第１の空
燃比調整手段と、少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収
したＮＯ X を放出させるときに前記一部の気筒群をリッ
チ空燃比で運転する第２の空燃比調整手段と、を備え、
前記第２の空燃比調整手段は、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X
を吸収させるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で
運転し、前記第２の空燃比調整手段は、前記ＮＯ X 吸収
剤から吸収したＮＯ X を放出させるときに、前記第１の
空燃比調整手段が前記他の気筒群のリッチ空燃比運転を
開始してから予め定めた期間が経過するまで前記一部の
気筒群をリッチ空燃比で運転し、前記予め定めた期間の
経過時に前記一部の気筒群の運転空燃比をリーンまたは
理論空燃比に切り換える、内燃機関の排気浄化装置が提
供される。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、それぞれ
１またはそれ以上の気筒からなる複数の気筒群を有する
内燃機関の排気浄化装置であって、前記気筒群のうち一
部の気筒群に接続された第１の排気通路と、前記気筒群
のうち他の気筒群に接続された第２の排気通路と、前記
第１と第２の排気通路が合流する共通排気通路と、前記
第１の排気通路に配置された、流入する排気の空燃比が
リッチのときに排気中のＮＯ X の少なくとも一部をアン
モニアに転換するアンモニア生成手段と、前記第２の排
気通路に配置された、流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入する排気の空燃比
がリッチのときに吸収したＮＯ X を放出、還元浄化する
ＮＯ X 吸収剤と、前記共通排気通路に配置された、流入
する排気中のＮＯ X とアンモニアとを反応させる排気浄
化手段と、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに
前記他の気筒群をリーン空燃比で運転し、前記ＮＯ X 吸
収剤から吸収したＮＯ X を放出させるときに前記他の気
筒群をリッチ空燃比で運転する第１の空燃比調整手段
と、少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放
出させるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で運転
する第２の空燃比調整手段と、前記一部の気筒群を前記
第１の排気通路と第２の排気通路とのいずれか一方に選
択的に接続する排気切換え手段と、前記排気切換え手段
と前記第２の空燃比調整手段とを制御し、前記ＮＯ X 吸
収剤にＮＯ X を吸収させるときに、前記一部の気筒群を
前記第２の排気通路に接続するとともにリーン空燃比で
運転し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出させ
るときに前記一部の気筒群を前記第１の排気通路に接続
するとともにリッチ空燃比で運転する切換え制御手段
と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供される。
１またはそれ以上の気筒からなる複数の気筒群を有する
内燃機関の排気浄化装置であって、前記気筒群のうち一
部の気筒群に接続された第１の排気通路と、前記気筒群
のうち他の気筒群に接続された第２の排気通路と、前記
第１と第２の排気通路が合流する共通排気通路と、前記
第１の排気通路に配置された、流入する排気の空燃比が
リッチのときに排気中のＮＯ X の少なくとも一部をアン
モニアに転換するアンモニア生成手段と、前記第２の排
気通路に配置された、流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入する排気の空燃比
がリッチのときに吸収したＮＯ X を放出、還元浄化する
ＮＯ X 吸収剤と、前記共通排気通路に配置された、流入
する排気中のＮＯ X とアンモニアとを反応させる排気浄
化手段と、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに
前記他の気筒群をリーン空燃比で運転し、前記ＮＯ X 吸
収剤から吸収したＮＯ X を放出させるときに前記他の気
筒群をリッチ空燃比で運転する第１の空燃比調整手段
と、少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放
出させるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で運転
する第２の空燃比調整手段と、前記一部の気筒群を前記
第１の排気通路と第２の排気通路とのいずれか一方に選
択的に接続する排気切換え手段と、前記排気切換え手段
と前記第２の空燃比調整手段とを制御し、前記ＮＯ X 吸
収剤にＮＯ X を吸収させるときに、前記一部の気筒群を
前記第２の排気通路に接続するとともにリーン空燃比で
運転し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出させ
るときに前記一部の気筒群を前記第１の排気通路に接続
するとともにリッチ空燃比で運転する切換え制御手段
と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１５】なお、本明細書では窒素酸化物（ＮＯ、Ｎ
Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ等）を総称してＮＯX と称して
いる。また、ある場所における排気の空燃比とは、その
場所より上流側の排気通路及び燃焼室、吸気系に供給さ
れた空気の量と燃料量との比をいう。排気通路に燃料や
二次空気が供給されない場合には、排気の空燃比は常に
機関の運転空燃比（機関燃焼室に供給される混合気の空
燃比）に等しい。
Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ等）を総称してＮＯX と称して
いる。また、ある場所における排気の空燃比とは、その
場所より上流側の排気通路及び燃焼室、吸気系に供給さ
れた空気の量と燃料量との比をいう。排気通路に燃料や
二次空気が供給されない場合には、排気の空燃比は常に
機関の運転空燃比（機関燃焼室に供給される混合気の空
燃比）に等しい。
【００１６】上述のように、各請求項に記載の発明で
は、ＮＯX吸収剤の再生操作初期にＮＯX吸収剤から吐き
出されるＮＯXをＮＨ3を用いて還元することにより、Ｎ
ＯXの吐き出しによる排気性状の悪化を防止する。燃焼
排気中に含まれるＮＯX成分は、その大部分がＮＯ（一
酸化窒素）、ＮＯ2（二酸化窒素）からなるが、例え
ば、ＮＯ、ＮＯ2成分は排気浄化手段でアンモニアと反
応し、以下に示す脱硝反応により還元されてＮ2とＨ2Ｏ
とに転換される。
は、ＮＯX吸収剤の再生操作初期にＮＯX吸収剤から吐き
出されるＮＯXをＮＨ3を用いて還元することにより、Ｎ
ＯXの吐き出しによる排気性状の悪化を防止する。燃焼
排気中に含まれるＮＯX成分は、その大部分がＮＯ（一
酸化窒素）、ＮＯ2（二酸化窒素）からなるが、例え
ば、ＮＯ、ＮＯ2成分は排気浄化手段でアンモニアと反
応し、以下に示す脱硝反応により還元されてＮ2とＨ2Ｏ
とに転換される。
【００１７】
４ＮＨ3＋４ＮＯ＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ
８ＮＨ3＋６ＮＯ2→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ
【００１８】各請求項に記載の発明では、内燃機関の排
気を浄化する排気浄化装置にＮＯX吸収剤が使用され、
排気中のＮＯXをアンモニアに転換することにより排気
浄化手段にアンモニアが供給される。例えば、三元触媒
は流入する排気の空燃比がリッチのときに、排気中のＮ
ＯXの一部をアンモニアに転換する作用を有するため、
本発明のアンモニア生成手段として使用することができ
る。本発明では、第２の排気通路に配置されたＮＯX吸
収剤を用いて排気中のＮＯXを吸収し、ＮＯX吸収剤の再
生操作実行時には第１の排気通路に接続される気筒群を
リッチ空燃比で運転する。これにより、第１の排気通路
に配置されたアンモニア生成手段にはリッチ空燃比の排
気が流入し、排気中のＮＯXの一部がアンモニアに転換
される。従って、ＮＯX吸収剤再生操作実行時には、共
通排気通路に配置された排気浄化手段に、第２の排気通
路上のＮＯX吸収剤から吐き出されたＮＯXを含む排気
と、第１の排気通路上のアンモニア生成手段で生成され
たアンモニアを含む排気とが流入することになり、排気
中のＮＯXがアンモニアと反応し脱硝反応によりＮＯXが
浄化される。これにより、排気浄化手段にアンモニアを
供給するための特別なアンモニア貯蔵手段などを設ける
ことなく内燃機関の排気から生成したアンモニアを用い
て排気中のＮＯXが浄化される。
気を浄化する排気浄化装置にＮＯX吸収剤が使用され、
排気中のＮＯXをアンモニアに転換することにより排気
浄化手段にアンモニアが供給される。例えば、三元触媒
は流入する排気の空燃比がリッチのときに、排気中のＮ
ＯXの一部をアンモニアに転換する作用を有するため、
本発明のアンモニア生成手段として使用することができ
る。本発明では、第２の排気通路に配置されたＮＯX吸
収剤を用いて排気中のＮＯXを吸収し、ＮＯX吸収剤の再
生操作実行時には第１の排気通路に接続される気筒群を
リッチ空燃比で運転する。これにより、第１の排気通路
に配置されたアンモニア生成手段にはリッチ空燃比の排
気が流入し、排気中のＮＯXの一部がアンモニアに転換
される。従って、ＮＯX吸収剤再生操作実行時には、共
通排気通路に配置された排気浄化手段に、第２の排気通
路上のＮＯX吸収剤から吐き出されたＮＯXを含む排気
と、第１の排気通路上のアンモニア生成手段で生成され
たアンモニアを含む排気とが流入することになり、排気
中のＮＯXがアンモニアと反応し脱硝反応によりＮＯXが
浄化される。これにより、排気浄化手段にアンモニアを
供給するための特別なアンモニア貯蔵手段などを設ける
ことなく内燃機関の排気から生成したアンモニアを用い
て排気中のＮＯXが浄化される。
【００１９】請求項１の発明では、第１の排気通路に接
続された気筒群は第２の排気通路上のＮＯX吸収剤が排
気中のＮＯXを吸収するときはリッチ空燃比で運転され
る。これにより、ＮＯX吸収剤でＮＯXを吸収中にも排気
浄化手段にアンモニアが供給されるため、内燃機関の運
転状態の変化によりＮＯX吸収剤に流入する排気中のＮ
ＯX濃度が大幅に増大して、ＮＯX吸収剤で吸収しきれず
にＮＯXが下流側に流出したような場合でも、流出した
ＮＯXは排気浄化手段で浄化されるため、大気にＮＯXが
放出されることがない。また、本発明では、ＮＯX吸収
剤の再生操作初期には第１の排気通路に接続された気筒
群はリッチ空燃比運転を行い排気浄化装置にアンモニア
を供給するが、再生操作初期のＮＯX吸収剤からのＮＯX
吐き出しが終了すると、第１の排気通路に接続された気
筒群はリーンまたは理論空燃比で運転される。一方、第
２の排気通路に接続された気筒群はＮＯX吸収剤の再生
中はリッチ空燃比で運転されるが、排気中のＨＣ、ＣＯ
成分はＮＯX吸収剤から放出されたＮＯXにより酸化され
る（ＮＯX吸収剤から排気に酸素が供給されたのと同じ
ことになる）ため、再生操作実行中のＮＯX吸収剤出口
における排気空燃比は略理論空燃比となる。このため、
共通排気通路で合流した後の排気空燃比は理論空燃比よ
りややリーン側になり排気中に残存する未燃ＨＣ、ＣＯ
成分は排気浄化手段で酸化され、排気性状が向上する。
続された気筒群は第２の排気通路上のＮＯX吸収剤が排
気中のＮＯXを吸収するときはリッチ空燃比で運転され
る。これにより、ＮＯX吸収剤でＮＯXを吸収中にも排気
浄化手段にアンモニアが供給されるため、内燃機関の運
転状態の変化によりＮＯX吸収剤に流入する排気中のＮ
ＯX濃度が大幅に増大して、ＮＯX吸収剤で吸収しきれず
にＮＯXが下流側に流出したような場合でも、流出した
ＮＯXは排気浄化手段で浄化されるため、大気にＮＯXが
放出されることがない。また、本発明では、ＮＯX吸収
剤の再生操作初期には第１の排気通路に接続された気筒
群はリッチ空燃比運転を行い排気浄化装置にアンモニア
を供給するが、再生操作初期のＮＯX吸収剤からのＮＯX
吐き出しが終了すると、第１の排気通路に接続された気
筒群はリーンまたは理論空燃比で運転される。一方、第
２の排気通路に接続された気筒群はＮＯX吸収剤の再生
中はリッチ空燃比で運転されるが、排気中のＨＣ、ＣＯ
成分はＮＯX吸収剤から放出されたＮＯXにより酸化され
る（ＮＯX吸収剤から排気に酸素が供給されたのと同じ
ことになる）ため、再生操作実行中のＮＯX吸収剤出口
における排気空燃比は略理論空燃比となる。このため、
共通排気通路で合流した後の排気空燃比は理論空燃比よ
りややリーン側になり排気中に残存する未燃ＨＣ、ＣＯ
成分は排気浄化手段で酸化され、排気性状が向上する。
【００２０】また、請求項２の発明では、一部の気筒の
排気を第１と第２の排気通路に切り換えて選択的に流す
ことが可能な排気切り換手段が設けられており、ＮＯX
吸収剤でＮＯXを吸収する場合には、上記一部の気筒を
リーン空燃比で運転するとともに、一部気筒を第２の排
気通路に接続する。この場合には、機関の全部の気筒が
リーン空燃比運転され、全部の気筒の排気がＮＯX吸収
剤を通過することになる。また、ＮＯX吸収剤再生操作
実行時には、上記一部の気筒はリッチ空燃比で運転され
るとともに、この一部気筒は第１の排気通路に接続され
る。このため、ＮＯX吸収剤再生操作実行中は第１の排
気通路上のアンモニア生成手段により生成されたアンモ
ニアが排気浄化手段に供給される。これにより、通常運
転時（ＮＯX吸収剤にＮＯXを吸収させるとき）には機関
の全気筒がリーン空燃比で運転されるようになり、機関
の燃料消費率が低減される。
排気を第１と第２の排気通路に切り換えて選択的に流す
ことが可能な排気切り換手段が設けられており、ＮＯX
吸収剤でＮＯXを吸収する場合には、上記一部の気筒を
リーン空燃比で運転するとともに、一部気筒を第２の排
気通路に接続する。この場合には、機関の全部の気筒が
リーン空燃比運転され、全部の気筒の排気がＮＯX吸収
剤を通過することになる。また、ＮＯX吸収剤再生操作
実行時には、上記一部の気筒はリッチ空燃比で運転され
るとともに、この一部気筒は第１の排気通路に接続され
る。このため、ＮＯX吸収剤再生操作実行中は第１の排
気通路上のアンモニア生成手段により生成されたアンモ
ニアが排気浄化手段に供給される。これにより、通常運
転時（ＮＯX吸収剤にＮＯXを吸収させるとき）には機関
の全気筒がリーン空燃比で運転されるようになり、機関
の燃料消費率が低減される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明を内燃機関
の排気浄化装置に適用した場合の実施形態の構成を説明
する略示図である。図１において、１は多気筒機関を示
す。本実施形態では、機関１は４気筒機関とされ＃１か
ら＃４の４つの気筒を備えている。また、本実施形態で
は機関１の気筒は＃１気筒のみで構成される気筒群と、
＃２から＃４気筒の３つの気筒で構成される気筒群との
２つの気筒群に分割されており、＃１気筒の排気ポート
は第１の排気通路１４１に接続され、＃２から＃４の気
筒の排気ポートは排気マニホルド１３２を介して第２の
排気通路１４２に接続されている。
実施形態について説明する。図１は、本発明を内燃機関
の排気浄化装置に適用した場合の実施形態の構成を説明
する略示図である。図１において、１は多気筒機関を示
す。本実施形態では、機関１は４気筒機関とされ＃１か
ら＃４の４つの気筒を備えている。また、本実施形態で
は機関１の気筒は＃１気筒のみで構成される気筒群と、
＃２から＃４気筒の３つの気筒で構成される気筒群との
２つの気筒群に分割されており、＃１気筒の排気ポート
は第１の排気通路１４１に接続され、＃２から＃４の気
筒の排気ポートは排気マニホルド１３２を介して第２の
排気通路１４２に接続されている。
【００２２】また、第１の排気通路１４１上には、アン
モニア供給手段もしくはアンモニア生成手段としての三
元触媒５が配置されており、第２の排気通路１４２上に
は、後述するＮＯX 吸収剤３が配置されている。第１の
排気通路１４１と第２の排気通路１４２とは、三元触媒
５及びＮＯX 吸収剤３の下流側で合流し、共通排気通路
１５０を形成している。本実施形態では、この共通排気
通路上には排気浄化手段としての脱硝触媒７と二次空気
供給ノズル８１とが配置されている。二次空気供給ノズ
ル８１は、制御弁８２を介してエアポンプ、エアタンク
等の加圧空気供給源８３に接続されており、後述する制
御回路３０からの制御信号により制御弁８２が開弁する
とノズル８１から脱硝触媒７上流側の共通排気通路１５
０に二次空気が供給されるようになっている。
モニア供給手段もしくはアンモニア生成手段としての三
元触媒５が配置されており、第２の排気通路１４２上に
は、後述するＮＯX 吸収剤３が配置されている。第１の
排気通路１４１と第２の排気通路１４２とは、三元触媒
５及びＮＯX 吸収剤３の下流側で合流し、共通排気通路
１５０を形成している。本実施形態では、この共通排気
通路上には排気浄化手段としての脱硝触媒７と二次空気
供給ノズル８１とが配置されている。二次空気供給ノズ
ル８１は、制御弁８２を介してエアポンプ、エアタンク
等の加圧空気供給源８３に接続されており、後述する制
御回路３０からの制御信号により制御弁８２が開弁する
とノズル８１から脱硝触媒７上流側の共通排気通路１５
０に二次空気が供給されるようになっている。
【００２３】図１に３０で示すのは、機関１の制御を行
なう制御回路（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施
形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知のマイク
ロコンピュータとして構成され、機関１の燃料噴射量制
御、点火時期制御等の公知の基本制御を行なう他、本実
施形態では空燃比調整手段として機能し、＃１及び＃２
から＃４の気筒の空燃比を制御することにより後述する
ＮＯX 吸収剤の再生操作を行なう。
なう制御回路（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施
形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知のマイク
ロコンピュータとして構成され、機関１の燃料噴射量制
御、点火時期制御等の公知の基本制御を行なう他、本実
施形態では空燃比調整手段として機能し、＃１及び＃２
から＃４の気筒の空燃比を制御することにより後述する
ＮＯX 吸収剤の再生操作を行なう。
【００２４】これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポ
ートには、図示しないセンサ群から機関１の吸入空気
量、機関１の回転数、冷却水温度等の機関運転状態を表
すパラメータが入力されており、ＥＣＵ３０の出力ポー
トは＃１から＃４気筒の燃料噴射弁と点火プラグ（図示
せず）にそれぞれ駆動回路と点火回路とを介して接続さ
れ、機関１の燃料噴射量と点火時期とを制御している。
また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路
を介して二次空気供給ノズル８１の制御弁８２に接続さ
れ、後述するＮＯX 吸収剤３再生操作時のの脱硝触媒７
への二次空気供給量を制御している。
ートには、図示しないセンサ群から機関１の吸入空気
量、機関１の回転数、冷却水温度等の機関運転状態を表
すパラメータが入力されており、ＥＣＵ３０の出力ポー
トは＃１から＃４気筒の燃料噴射弁と点火プラグ（図示
せず）にそれぞれ駆動回路と点火回路とを介して接続さ
れ、機関１の燃料噴射量と点火時期とを制御している。
また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路
を介して二次空気供給ノズル８１の制御弁８２に接続さ
れ、後述するＮＯX 吸収剤３再生操作時のの脱硝触媒７
への二次空気供給量を制御している。
【００２５】本実施形態では、ＮＯX 吸収剤３は＃２か
ら＃４の気筒がリーン空燃比運転される時の排気中のＮ
ＯX を吸収し、＃２から＃４の気筒がリッチ空燃比運転
されると吸収したＮＯX を放出するとともに、放出した
ＮＯX を還元浄化するＮＯXの吸放出作用を行なう。本
実施形態のＮＯX 吸収剤３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
た少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属と
を担持したものである。ＮＯX 吸収剤３は流入する排気
の空気過剰率λが１より大きいときに（すなわち流入す
る排気の空燃比がリーンのときに）排気中のＮＯX を硝
酸イオンＮＯ3 - の形で吸収する性質を有している。
ら＃４の気筒がリーン空燃比運転される時の排気中のＮ
ＯX を吸収し、＃２から＃４の気筒がリッチ空燃比運転
されると吸収したＮＯX を放出するとともに、放出した
ＮＯX を還元浄化するＮＯXの吸放出作用を行なう。本
実施形態のＮＯX 吸収剤３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
た少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属と
を担持したものである。ＮＯX 吸収剤３は流入する排気
の空気過剰率λが１より大きいときに（すなわち流入す
る排気の空燃比がリーンのときに）排気中のＮＯX を硝
酸イオンＮＯ3 - の形で吸収する性質を有している。
【００２６】すなわち、担体上に白金Ｐｔ及びバリウム
Ｂａを担持させた場合を例にとって説明すると、流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰
率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素
が白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中
のＮＯX は白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、Ｎ
Ｏ2 となる。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収材
中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 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、
λ＞１．０の条件下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤
３内に吸収されるようになる。
Ｂａを担持させた場合を例にとって説明すると、流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰
率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素
が白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中
のＮＯX は白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、Ｎ
Ｏ2 となる。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収材
中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 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、
λ＞１．０の条件下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤
３内に吸収されるようになる。
【００２７】また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下
すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッ
チ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少す
るため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出される
ようになる。この場合、排気中にＮＨ3 、ＣＯ等の還元
成分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上で
これらの成分によりＮＯ2 が還元される。
すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッ
チ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少す
るため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出される
ようになる。この場合、排気中にＮＨ3 、ＣＯ等の還元
成分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上で
これらの成分によりＮＯ2 が還元される。
【００２８】すなわち、ＮＯX 吸収剤３は流入する排気
がλ＞１．０（リーン）の条件下では排気中のＮＯX を
吸収し、流入する排気がλ≦１．０（リッチ）の条件下
では吸収したＮＯX を放出、還元するＮＯX の吸放出作
用を行う。本実施形態では、通常＃２から＃４の気筒を
リーン空燃比で運転し、排気の空気過剰率をλ＞１．０
とすることにより排気中のＮＯX をＮＯX 吸収剤３に吸
収させて排気からＮＯX を除去している。また、ＮＯX
吸収剤３中に蓄積されたＮＯX （硝酸イオン）が増大し
て吸収剤中の酸化バリウムＢａＯが硝酸イオンで飽和す
ると、ＮＯX 吸収剤３はもはやＮＯX を吸収することが
できなくなるため、本実施形態では、必要に応じて（例
えばＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吸収量が所定量以上になっ
たときに）＃２から＃４気筒をλ≦１．０で（リッチ空
燃比で）運転し吸収したＮＯX を放出、還元浄化する再
生操作を行なっている。
がλ＞１．０（リーン）の条件下では排気中のＮＯX を
吸収し、流入する排気がλ≦１．０（リッチ）の条件下
では吸収したＮＯX を放出、還元するＮＯX の吸放出作
用を行う。本実施形態では、通常＃２から＃４の気筒を
リーン空燃比で運転し、排気の空気過剰率をλ＞１．０
とすることにより排気中のＮＯX をＮＯX 吸収剤３に吸
収させて排気からＮＯX を除去している。また、ＮＯX
吸収剤３中に蓄積されたＮＯX （硝酸イオン）が増大し
て吸収剤中の酸化バリウムＢａＯが硝酸イオンで飽和す
ると、ＮＯX 吸収剤３はもはやＮＯX を吸収することが
できなくなるため、本実施形態では、必要に応じて（例
えばＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吸収量が所定量以上になっ
たときに）＃２から＃４気筒をλ≦１．０で（リッチ空
燃比で）運転し吸収したＮＯX を放出、還元浄化する再
生操作を行なっている。
【００２９】ところが、前述のようにＮＯX 吸収剤３の
再生操作初期に排気の空気過剰率λがλ＞１．０からλ
≦１．０に切り換えられると、切り換え直後に吸収剤Ｂ
ａＯの表面付近の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で一
斉に放出され、還元されないままＮＯX 吸収剤下流側に
流出するＮＯX の吐き出し現象が生じる。本実施形態で
は、ＮＯX 吸収剤３の再生操作初期に＃１気筒をリッチ
空燃比で運転して三元触媒５で排気中のＮＯX の一部を
ＮＨ3 に転換し、共通排気通路１５０上の脱硝触媒７に
供給することにより、ＮＯX 吸収剤３から吐き出された
ＮＯX を脱硝触媒７で浄化するようにしている。
再生操作初期に排気の空気過剰率λがλ＞１．０からλ
≦１．０に切り換えられると、切り換え直後に吸収剤Ｂ
ａＯの表面付近の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で一
斉に放出され、還元されないままＮＯX 吸収剤下流側に
流出するＮＯX の吐き出し現象が生じる。本実施形態で
は、ＮＯX 吸収剤３の再生操作初期に＃１気筒をリッチ
空燃比で運転して三元触媒５で排気中のＮＯX の一部を
ＮＨ3 に転換し、共通排気通路１５０上の脱硝触媒７に
供給することにより、ＮＯX 吸収剤３から吐き出された
ＮＯX を脱硝触媒７で浄化するようにしている。
【００３０】以下、三元触媒５によるＮＨ3 の発生メカ
ニズムと、脱硝触媒７によるＮＯXの浄化メカニズムに
ついて簡単に説明する。本実施形態では、三元触媒５と
して、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を
用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを
形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、
ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させたものが用
いられる。三元触媒５は理論空燃比（空気過剰率λ＝
１．０）でＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化
する。ＨＣ、ＣＯの浄化率は排気の空気過剰率λが１よ
り大きい（リーン）の領域では理論空燃比における浄化
率より高くなり、逆にＮＯX の浄化率は排気の空気過剰
率λが１より小さい（リッチの領域で理論空燃比におけ
る浄化率より高くなる。
ニズムと、脱硝触媒７によるＮＯXの浄化メカニズムに
ついて簡単に説明する。本実施形態では、三元触媒５と
して、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を
用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを
形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、
ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させたものが用
いられる。三元触媒５は理論空燃比（空気過剰率λ＝
１．０）でＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を高効率で浄化
する。ＨＣ、ＣＯの浄化率は排気の空気過剰率λが１よ
り大きい（リーン）の領域では理論空燃比における浄化
率より高くなり、逆にＮＯX の浄化率は排気の空気過剰
率λが１より小さい（リッチの領域で理論空燃比におけ
る浄化率より高くなる。
【００３１】また、λ＜１．０（リッチ）の領域では、
排気中のＮＯX （例えばＮＯ）は、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により大部分がＮ2 に転換されるが、残りの
僅かな量のＮＯは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
排気中のＮＯX （例えばＮＯ）は、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により大部分がＮ2 に転換されるが、残りの
僅かな量のＮＯは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
【００３２】図２は、三元触媒のＮＨ3転換効率の空気
過剰率λによる変化を示す図である。図２において横軸
は三元触媒に流入する排気の空気過剰率λを、縦軸はＮ
Ｈ3転換効率（流入する排気中のＮＯXのうち三元触媒に
よりＮＨ3に転換されるＮＯXの割合）を示している。図
２実線に示すように、三元触媒のＮＨ3転換効率は、空
気過剰率λが低い領域ではλの値にかかわらずほぼ一定
であるが、λの値が０．９５以上になると急激に低下す
る。一方、気筒からの排気中のＮＯX量はλ＜１．０以
下の領域ではλが大きくなるほど増大する。このため、
触媒通過後の排気中に含まれるＮＨ 3 量は、図２に点線
で示したように、λが０．９５以下の領域ではλが高く
なるにつれて増大し、λ＝０．９５付近で最大となる
が、λ＞０．９５の領域ではＮＨ3転換効率の低下のた
め急激に減少するようになる。
過剰率λによる変化を示す図である。図２において横軸
は三元触媒に流入する排気の空気過剰率λを、縦軸はＮ
Ｈ3転換効率（流入する排気中のＮＯXのうち三元触媒に
よりＮＨ3に転換されるＮＯXの割合）を示している。図
２実線に示すように、三元触媒のＮＨ3転換効率は、空
気過剰率λが低い領域ではλの値にかかわらずほぼ一定
であるが、λの値が０．９５以上になると急激に低下す
る。一方、気筒からの排気中のＮＯX量はλ＜１．０以
下の領域ではλが大きくなるほど増大する。このため、
触媒通過後の排気中に含まれるＮＨ 3 量は、図２に点線
で示したように、λが０．９５以下の領域ではλが高く
なるにつれて増大し、λ＝０．９５付近で最大となる
が、λ＞０．９５の領域ではＮＨ3転換効率の低下のた
め急激に減少するようになる。
【００３３】すなわち、機関の排気通路に三元触媒を配
置した場合には、機関を空気過剰率λ＝０．９５付近で
運転したときに三元触媒で最も多くのＮＨ 3 が発生す
る。また、触媒成分としてのロジウムＲｈを多く含む
程、上記ＮＯ→Ｎ2の転換効率は高くなり、それに応じ
てＮＯ→ＮＨ3の転換効率は低くなる。本実施例では、
後述するように三元触媒５で生成したＮＨ3を用いて下
流側の脱硝触媒７で排気中のＮＯ2を浄化するためでき
るだけ三元触媒５で多くのＮＨ3を生成させる必要があ
る。そこで、本実施形態の三元触媒５はロジウムＲｈの
担持量を少なくしてパラジウムＰｄ等の他の貴金属を多
く配合したものを使用するとともに、後述するようにＮ
ＯX吸収剤３の再生操作初期には＃１気筒をλ＝０．９
５付近のリッチ空燃比で運転して脱硝触媒７に供給する
ＮＨ3の量を増大させている。
置した場合には、機関を空気過剰率λ＝０．９５付近で
運転したときに三元触媒で最も多くのＮＨ 3 が発生す
る。また、触媒成分としてのロジウムＲｈを多く含む
程、上記ＮＯ→Ｎ2の転換効率は高くなり、それに応じ
てＮＯ→ＮＨ3の転換効率は低くなる。本実施例では、
後述するように三元触媒５で生成したＮＨ3を用いて下
流側の脱硝触媒７で排気中のＮＯ2を浄化するためでき
るだけ三元触媒５で多くのＮＨ3を生成させる必要があ
る。そこで、本実施形態の三元触媒５はロジウムＲｈの
担持量を少なくしてパラジウムＰｄ等の他の貴金属を多
く配合したものを使用するとともに、後述するようにＮ
ＯX吸収剤３の再生操作初期には＃１気筒をλ＝０．９
５付近のリッチ空燃比で運転して脱硝触媒７に供給する
ＮＨ3の量を増大させている。
【００３４】次に、本実施形態の脱硝触媒７について説
明する。本実施形態では脱硝触媒７としては、コージェ
ライト等の担体上に形成したアルミナ等のウォッシュコ
ート層に、例えば、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、バナジウム
Ｖ、チタンＴｉ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、コバルトＣ
ｏ、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジ
ウムＩｒ等の元素周期表第４周期または第 VIII 族に含
まれる遷移元素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒
成分として担持させたものが用いられる。
明する。本実施形態では脱硝触媒７としては、コージェ
ライト等の担体上に形成したアルミナ等のウォッシュコ
ート層に、例えば、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、バナジウム
Ｖ、チタンＴｉ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、コバルトＣ
ｏ、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジ
ウムＩｒ等の元素周期表第４周期または第 VIII 族に含
まれる遷移元素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒
成分として担持させたものが用いられる。
【００３５】この脱硝触媒は、担持した触媒成分により
定まる所定の温度範囲では、酸化雰囲気（λ＞１．０）
の排気中に含まれるＮＨ3 成分を略完全にＮ2 に転換、
浄化する機能を有する。すなわち、上記脱硝触媒７で
は、所定温度範囲の酸化雰囲気において触媒中でＮＨ3
の酸化反応 ４ＮＨ3 ＋７Ｏ2 →４ＮＯ2 ＋６Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ ＋６Ｈ2 Ｏ と同時に、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2 の脱硝反応が生じるようになる。
定まる所定の温度範囲では、酸化雰囲気（λ＞１．０）
の排気中に含まれるＮＨ3 成分を略完全にＮ2 に転換、
浄化する機能を有する。すなわち、上記脱硝触媒７で
は、所定温度範囲の酸化雰囲気において触媒中でＮＨ3
の酸化反応 ４ＮＨ3 ＋７Ｏ2 →４ＮＯ2 ＋６Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ ＋６Ｈ2 Ｏ と同時に、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2 の脱硝反応が生じるようになる。
【００３６】このため、酸化反応で生成されたＮＯX が
排気中のＮＨ3 と反応し直ちに脱硝反応により分解され
る逐次反応が生じ、結果としてＮＨ3 の全量がＮ2 に転
換されるようになるのである。また、この最適温度範囲
では、流入する排気中にＮＨ3 とともにＮＯX が含まれ
ていると、ＮＨ3 とともにＮＯX が脱硝反応により浄化
されＮ2 に転換されるようになる。この場合、流入する
排気中のＮＨ3 の量は流入する排気中のＮＯXの全量を
脱硝反応により還元できる量以上であれば、余剰のＮＨ
3 は上記の酸化反応とそれに続く脱硝反応とによりＮ2
に転換されるため、脱硝触媒下流側に余剰のＮＨ3 が排
出されることはなく、排気中にＮＨ3 以外にＨＣ、ＣＯ
成分等が含まれる場合でも、排気の空気過剰率λが１よ
り大きければＨＣ、ＣＯ成分は脱硝触媒７上で酸化さ
れ、脱硝触媒７下流側には流出しない。
排気中のＮＨ3 と反応し直ちに脱硝反応により分解され
る逐次反応が生じ、結果としてＮＨ3 の全量がＮ2 に転
換されるようになるのである。また、この最適温度範囲
では、流入する排気中にＮＨ3 とともにＮＯX が含まれ
ていると、ＮＨ3 とともにＮＯX が脱硝反応により浄化
されＮ2 に転換されるようになる。この場合、流入する
排気中のＮＨ3 の量は流入する排気中のＮＯXの全量を
脱硝反応により還元できる量以上であれば、余剰のＮＨ
3 は上記の酸化反応とそれに続く脱硝反応とによりＮ2
に転換されるため、脱硝触媒下流側に余剰のＮＨ3 が排
出されることはなく、排気中にＮＨ3 以外にＨＣ、ＣＯ
成分等が含まれる場合でも、排気の空気過剰率λが１よ
り大きければＨＣ、ＣＯ成分は脱硝触媒７上で酸化さ
れ、脱硝触媒７下流側には流出しない。
【００３７】上記所定温度範囲は、通常の三元触媒など
の使用温度領域に較べて比較的低温であり、例えば触媒
成分として白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等
を担持させた場合には約１００℃〜４００℃の範囲であ
る。（白金Ｐｔでは、１００℃から３００℃の範囲が更
に良好な温度範囲であり、１００℃から２５０℃の範囲
で特に良好な結果が得られる。またパラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈの場合には１５０℃から４００℃が更に良好
な温度範囲であり、１５０℃から３００℃では特に良好
な結果が得られる。）また、クロムＣｒ、銅Ｃｕ、鉄Ｆ
ｅ等を担持させた場合には最適温度範囲は約１５０℃〜
６５０℃の範囲であり、１５０℃から５００℃の範囲で
は更に良好な結果が得られる。
の使用温度領域に較べて比較的低温であり、例えば触媒
成分として白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等
を担持させた場合には約１００℃〜４００℃の範囲であ
る。（白金Ｐｔでは、１００℃から３００℃の範囲が更
に良好な温度範囲であり、１００℃から２５０℃の範囲
で特に良好な結果が得られる。またパラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈの場合には１５０℃から４００℃が更に良好
な温度範囲であり、１５０℃から３００℃では特に良好
な結果が得られる。）また、クロムＣｒ、銅Ｃｕ、鉄Ｆ
ｅ等を担持させた場合には最適温度範囲は約１５０℃〜
６５０℃の範囲であり、１５０℃から５００℃の範囲で
は更に良好な結果が得られる。
【００３８】本実施形態では、機関からの排気が排気通
路壁面からの放熱により冷却され、機関の全運転領域に
わたって脱硝触媒７に流入する排気温度が上記最適温度
範囲内になるように機関１と脱硝触媒７との間の排気通
路１４１、１４２、１５０の長さを決定している。ま
た、排気の冷却を促進するために排気通路外壁に放熱フ
ィンを設けたり、水冷ジャケットを設けるようにしても
良い。また、本実施形態では、ＮＯX吸収剤３の再生操
作初期には＃２から＃４の気筒が空気過剰率λ＞１．０
のリッチ空燃比で運転されるが（実際にはＮＯX吸収剤
３からのＮＯX吐き出しは再生時の排気の空気過剰率λ
が高い程多くなるため、本実施形態ではＮＯX吸収剤再
生操作時には＃２から＃４の気筒はかなりリッチ（例え
ば空気過剰率λ＝０．８〜０．９程度）な空燃比で運転
される）、前述したように流入排気中のＨＣ、ＣＯを酸
化するのに十分なＮＯXがＮＯX吸収剤から放出されるた
め、ＮＯX吸収剤から酸素が放出されたのと同様な結果
となり、再生操作中のＮＯX吸収剤出口での排気の空気
過剰率は略λ＝１．０（理論空燃比）となる。また、Ｎ
ＯX吸収剤３の再生操作初期には＃１気筒は三元触媒５
でのＮＨ3生成量を増大するためにややリッチな空燃比
（λ＝０．９５付近）で運転される。このため、共通排
気通路１５０で合流後の排気（脱硝触媒７に流入する排
気）の空燃比は理論空燃比より僅かにリッチ側となる。
一方、前述したように、脱硝触媒７でＮＨ3とＮＯXとの
両方を浄化するためには排気の空気過剰率λは１．０よ
り大きく（リーンに）なっている必要がある。そこで、
本実施形態では脱硝触媒７上流側の共通排気通路１５０
に二次空気供給ノズル８１から空気を供給することによ
り脱硝触媒７に流入する排気の空気過剰率λを１．０よ
り大きくしている。
路壁面からの放熱により冷却され、機関の全運転領域に
わたって脱硝触媒７に流入する排気温度が上記最適温度
範囲内になるように機関１と脱硝触媒７との間の排気通
路１４１、１４２、１５０の長さを決定している。ま
た、排気の冷却を促進するために排気通路外壁に放熱フ
ィンを設けたり、水冷ジャケットを設けるようにしても
良い。また、本実施形態では、ＮＯX吸収剤３の再生操
作初期には＃２から＃４の気筒が空気過剰率λ＞１．０
のリッチ空燃比で運転されるが（実際にはＮＯX吸収剤
３からのＮＯX吐き出しは再生時の排気の空気過剰率λ
が高い程多くなるため、本実施形態ではＮＯX吸収剤再
生操作時には＃２から＃４の気筒はかなりリッチ（例え
ば空気過剰率λ＝０．８〜０．９程度）な空燃比で運転
される）、前述したように流入排気中のＨＣ、ＣＯを酸
化するのに十分なＮＯXがＮＯX吸収剤から放出されるた
め、ＮＯX吸収剤から酸素が放出されたのと同様な結果
となり、再生操作中のＮＯX吸収剤出口での排気の空気
過剰率は略λ＝１．０（理論空燃比）となる。また、Ｎ
ＯX吸収剤３の再生操作初期には＃１気筒は三元触媒５
でのＮＨ3生成量を増大するためにややリッチな空燃比
（λ＝０．９５付近）で運転される。このため、共通排
気通路１５０で合流後の排気（脱硝触媒７に流入する排
気）の空燃比は理論空燃比より僅かにリッチ側となる。
一方、前述したように、脱硝触媒７でＮＨ3とＮＯXとの
両方を浄化するためには排気の空気過剰率λは１．０よ
り大きく（リーンに）なっている必要がある。そこで、
本実施形態では脱硝触媒７上流側の共通排気通路１５０
に二次空気供給ノズル８１から空気を供給することによ
り脱硝触媒７に流入する排気の空気過剰率λを１．０よ
り大きくしている。
【００３９】なお、ノズル８１からの二次空気供給量は
制御弁８２の開度により定まるが、本実施形態の脱硝触
媒７は、流入する排気の空気過剰率λが１．０より大き
ければＮＨ3 とＮＯX との両方を浄化することが可能で
あり、厳密な空気過剰率の管理は必要とされない。そこ
で、本実施形態のＮＯX 吸収剤３の再生操作時には、脱
硝触媒７に流入する排気の温度が前述の最適温度より低
下しない程度で、脱硝触媒７に流入する排気の空気過剰
率λを１．０より確実に大きくできるだけの量の二次空
気を供給するようにしている。
制御弁８２の開度により定まるが、本実施形態の脱硝触
媒７は、流入する排気の空気過剰率λが１．０より大き
ければＮＨ3 とＮＯX との両方を浄化することが可能で
あり、厳密な空気過剰率の管理は必要とされない。そこ
で、本実施形態のＮＯX 吸収剤３の再生操作時には、脱
硝触媒７に流入する排気の温度が前述の最適温度より低
下しない程度で、脱硝触媒７に流入する排気の空気過剰
率λを１．０より確実に大きくできるだけの量の二次空
気を供給するようにしている。
【００４０】次に、図１の実施形態の排気浄化作用につ
いて説明する。図３は、図１の実施形態における排気浄
化作用を説明するタイミング図である。図３において、
横軸は時間を表し符号Ｉで表される区間はＮＯX 吸収剤
３のＮＯX 吸収操作を、区間ＩＩはＮＯX 吸収剤３の再
生操作を表す。また、区間ＩＩのうち、初期部分ＩＩａ
はＮＯX 吸収剤３からＮＯX の吐き出しが生じる期間、
ＩＩｂはＮＯX 吐き出し終了後の再生操作期間を表して
いる。
いて説明する。図３は、図１の実施形態における排気浄
化作用を説明するタイミング図である。図３において、
横軸は時間を表し符号Ｉで表される区間はＮＯX 吸収剤
３のＮＯX 吸収操作を、区間ＩＩはＮＯX 吸収剤３の再
生操作を表す。また、区間ＩＩのうち、初期部分ＩＩａ
はＮＯX 吸収剤３からＮＯX の吐き出しが生じる期間、
ＩＩｂはＮＯX 吐き出し終了後の再生操作期間を表して
いる。
【００４１】図３において、(A) は＃２から＃４の気筒
の運転空燃比を、(B) は＃２から＃４の気筒からの排気
が流入するＮＯX 吸収剤３出口での排気中のＮＯX 濃度
を示している。図３(A) に示すように、区間Ｉでは＃２
から＃４気筒はリーン空燃比で運転される。この結果、
ＮＯX 吸収剤３にはリーン空燃比でＮＯX を含む排気が
流入するが、この排気中のＮＯX のほぼ全量がＮＯX 吸
収剤３に吸収されるため、ＮＯX 吸収剤３出口での排気
中のＮＯX 濃度はほぼ０になる（図３(B) ）。
の運転空燃比を、(B) は＃２から＃４の気筒からの排気
が流入するＮＯX 吸収剤３出口での排気中のＮＯX 濃度
を示している。図３(A) に示すように、区間Ｉでは＃２
から＃４気筒はリーン空燃比で運転される。この結果、
ＮＯX 吸収剤３にはリーン空燃比でＮＯX を含む排気が
流入するが、この排気中のＮＯX のほぼ全量がＮＯX 吸
収剤３に吸収されるため、ＮＯX 吸収剤３出口での排気
中のＮＯX 濃度はほぼ０になる（図３(B) ）。
【００４２】また、区間ＩＩでＮＯX 吸収剤３の再生操
作が開始されると、図３(A) に示すように＃２から＃４
気筒はＮＯX 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しを抑制する
ためにかなりリッチ空燃比で（例えば空気過剰率λ＝
０．８〜０．９程度）で運転される。これにより、ＮＯ
X 吸収剤３には、酸素濃度が低く未燃ＨＣ、ＣＯ成分を
多く含む排気が流入するようになる。前述のように、Ｎ
ＯX 吸収剤再生操作初期のＮＯX 吐き出しは、再生操作
時の排気空燃比のリッチの程度を大きくすることにより
ある程度抑制することができるが、ＮＯX の吐き出しを
完全に防止することはできない。このため、再生操作開
始初期（図３区間ＩＩａ）にはＮＯX 吸収剤３出口での
排気中のＮＯX 濃度は一時的に増加する（図３(B) ）。
また、ＮＯ X 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しが終了する
と、ＮＯX 吸収剤３から放出されたＮＯX の全量が排気
中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分により還元されるようになるた
め、ＮＯX 吸収剤３出口排気中のＮＯX 濃度は再び０付
近まで低下する。なお、前述したように、このときのＮ
ＯX 吸収剤３出口における排気空燃比はほぼ理論空燃比
（λ≒１．０）となる。所定のＮＯX 吸収剤再生時間
（図３、区間ＩＩ）が終了すると、＃２から＃４気筒の
運転空燃比は再びリーン空燃比に切り換えられ、再度Ｎ
ＯX 吸収剤３へのＮＯX 吸収運転が行なわれる。
作が開始されると、図３(A) に示すように＃２から＃４
気筒はＮＯX 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しを抑制する
ためにかなりリッチ空燃比で（例えば空気過剰率λ＝
０．８〜０．９程度）で運転される。これにより、ＮＯ
X 吸収剤３には、酸素濃度が低く未燃ＨＣ、ＣＯ成分を
多く含む排気が流入するようになる。前述のように、Ｎ
ＯX 吸収剤再生操作初期のＮＯX 吐き出しは、再生操作
時の排気空燃比のリッチの程度を大きくすることにより
ある程度抑制することができるが、ＮＯX の吐き出しを
完全に防止することはできない。このため、再生操作開
始初期（図３区間ＩＩａ）にはＮＯX 吸収剤３出口での
排気中のＮＯX 濃度は一時的に増加する（図３(B) ）。
また、ＮＯ X 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しが終了する
と、ＮＯX 吸収剤３から放出されたＮＯX の全量が排気
中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分により還元されるようになるた
め、ＮＯX 吸収剤３出口排気中のＮＯX 濃度は再び０付
近まで低下する。なお、前述したように、このときのＮ
ＯX 吸収剤３出口における排気空燃比はほぼ理論空燃比
（λ≒１．０）となる。所定のＮＯX 吸収剤再生時間
（図３、区間ＩＩ）が終了すると、＃２から＃４気筒の
運転空燃比は再びリーン空燃比に切り換えられ、再度Ｎ
ＯX 吸収剤３へのＮＯX 吸収運転が行なわれる。
【００４３】図３(C) は、＃１気筒の運転空燃比制御を
示している。本実施形態では、ＮＯX 吸収剤３のＮＯX
吸収運転中（区間Ｉ）は＃１気筒は理論空燃比よりやや
リッチな空燃比で運転される。また、この時の運転空燃
比は、三元触媒５でのＮＨ3 発生量が最も多くなる空燃
比（λ≒０．９５）とされる。また、＃１気筒のリッチ
空燃比運転は、ＮＯX 吸収剤再生操作初期（区間ＩＩ
ａ）の間も継続され、吐き出しが終了すると同時に＃１
気筒の運転空燃比がリーンまたは理論空燃比（本実施形
態では、リーン空燃比）に切り換えられる（区間ＩＩ
ｂ）。また、再生操作終了後は、＃１気筒の運転空燃比
はややリッチな状態に復帰する。
示している。本実施形態では、ＮＯX 吸収剤３のＮＯX
吸収運転中（区間Ｉ）は＃１気筒は理論空燃比よりやや
リッチな空燃比で運転される。また、この時の運転空燃
比は、三元触媒５でのＮＨ3 発生量が最も多くなる空燃
比（λ≒０．９５）とされる。また、＃１気筒のリッチ
空燃比運転は、ＮＯX 吸収剤再生操作初期（区間ＩＩ
ａ）の間も継続され、吐き出しが終了すると同時に＃１
気筒の運転空燃比がリーンまたは理論空燃比（本実施形
態では、リーン空燃比）に切り換えられる（区間ＩＩ
ｂ）。また、再生操作終了後は、＃１気筒の運転空燃比
はややリッチな状態に復帰する。
【００４４】図３(D) は、＃１気筒の排気が流入する三
元触媒５出口における排気中のＮＨ 3 濃度の変化を示し
ている。図３(D) に示すように、ＮＯX 吸収剤３のＮＯ
X 吸収期間（区間Ｉ）及び再生操作初期（区間ＩＩａ）
では、三元触媒５にはややリッチ空燃比（λ≒０．９
５）の排気が流入するため、三元触媒５出口での排気中
には比較的多量のＮＨ3 が含まれる。また、三元触媒５
のＨＣ、ＣＯ浄化能力はリッチ空燃比側では低下するた
め、三元触媒５出口の排気中には上記ＮＨ3 成分の他、
比較的多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分（図示せず）が含まれ
る。
元触媒５出口における排気中のＮＨ 3 濃度の変化を示し
ている。図３(D) に示すように、ＮＯX 吸収剤３のＮＯ
X 吸収期間（区間Ｉ）及び再生操作初期（区間ＩＩａ）
では、三元触媒５にはややリッチ空燃比（λ≒０．９
５）の排気が流入するため、三元触媒５出口での排気中
には比較的多量のＮＨ3 が含まれる。また、三元触媒５
のＨＣ、ＣＯ浄化能力はリッチ空燃比側では低下するた
め、三元触媒５出口の排気中には上記ＮＨ3 成分の他、
比較的多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分（図示せず）が含まれ
る。
【００４５】図３(E) は、共通排気通路１５０上に配置
された二次空気供給ノズル８１からの二次空気供給状態
を示している。図３(E) に示すように、本実施形態では
ＮＯ X 吸収剤３の再生操作初期（区間ＩＩａ）の間のみ
二次空気が供給される。図３(F) は、上記＃１気筒と＃
２から＃４気筒からの排気が合流する共通排気通路１５
０上に配置された脱硝触媒７に流入する排気の空燃比の
変化を示している。前述のように、区間Ｉでは共通排気
通路には三元触媒５を通過した、ややリッチ空燃比で比
較的多量のＮＨ3 及び未燃ＨＣ、ＣＯを含む排気が流入
する。一方、この区間では＃２から＃４気筒はリーン空
燃比で運転されており、しかもＮＯX 吸収剤３のＮＯX
吸収中はＮＯX 吸収剤を通過する排気の空燃比は変化し
ない。従って、＃２から＃４気筒から共通排気通路１５
０に流入する排気はリーン空燃比であり、ＮＯX を殆ど
含まない。このため、共通排気通路１５０で合流後の排
気は、全体としてリーン空燃比となり、ＮＨ3 、ＨＣ、
ＣＯの各成分を含むがＮＯX を含まない（図３(F) 区間
Ｉ）。 図３(G) 、(H) は、それぞれ脱硝触媒７出口で
の排気中のＮＯX 濃度とＮＨ3 濃度の変化とを示す。前
述のように、脱硝触媒７は排気空燃比が全体としてリー
ンであれば排気中のＮＨ3 や未燃ＨＣ、ＣＯを浄化可能
であるため、区間Ｉでは脱硝触媒７に流入する排気中の
ＮＨ3とＨＣ、ＣＯとは脱硝触媒７により完全に浄化さ
れ、脱硝触媒７での排気中のＮＨ3 （及びＨＣ、ＣＯ）
とＮＯX との濃度はほぼ０となる。
された二次空気供給ノズル８１からの二次空気供給状態
を示している。図３(E) に示すように、本実施形態では
ＮＯ X 吸収剤３の再生操作初期（区間ＩＩａ）の間のみ
二次空気が供給される。図３(F) は、上記＃１気筒と＃
２から＃４気筒からの排気が合流する共通排気通路１５
０上に配置された脱硝触媒７に流入する排気の空燃比の
変化を示している。前述のように、区間Ｉでは共通排気
通路には三元触媒５を通過した、ややリッチ空燃比で比
較的多量のＮＨ3 及び未燃ＨＣ、ＣＯを含む排気が流入
する。一方、この区間では＃２から＃４気筒はリーン空
燃比で運転されており、しかもＮＯX 吸収剤３のＮＯX
吸収中はＮＯX 吸収剤を通過する排気の空燃比は変化し
ない。従って、＃２から＃４気筒から共通排気通路１５
０に流入する排気はリーン空燃比であり、ＮＯX を殆ど
含まない。このため、共通排気通路１５０で合流後の排
気は、全体としてリーン空燃比となり、ＮＨ3 、ＨＣ、
ＣＯの各成分を含むがＮＯX を含まない（図３(F) 区間
Ｉ）。 図３(G) 、(H) は、それぞれ脱硝触媒７出口で
の排気中のＮＯX 濃度とＮＨ3 濃度の変化とを示す。前
述のように、脱硝触媒７は排気空燃比が全体としてリー
ンであれば排気中のＮＨ3 や未燃ＨＣ、ＣＯを浄化可能
であるため、区間Ｉでは脱硝触媒７に流入する排気中の
ＮＨ3とＨＣ、ＣＯとは脱硝触媒７により完全に浄化さ
れ、脱硝触媒７での排気中のＮＨ3 （及びＨＣ、ＣＯ）
とＮＯX との濃度はほぼ０となる。
【００４６】一方、ＮＯX吸収剤３の再生操作初期（区
間ＩＩａ）には、共通排気通路１５０にはＮＯX吸収剤
３から吐き出されたＮＯX（図３(B) ）を含む略理論空
燃比の排気が第２の排気通路１４２から、また三元触媒
５で生成したＮＨ3を含むややリッチな排気が第１の排
気通路１４１から、それぞれ流入し、合流部における排
気空燃比はややリッチになる。しかし、区間ＩＩａでは
ノズル８１から共通排気通路１５０に二次空気が供給さ
れるため、脱硝触媒７に流入する排気の空燃比はリーン
空燃比に維持される（図３(F) 、区間ＩＩａ）。このた
め、脱硝触媒７には、リーン空燃比で、かつＮＨ3とＮ
ＯX（及びＨＣ、ＣＯ）とを含む排気が流入することに
なり、排気中のＮＯXがＮＨ3と反応して浄化される。ま
た、区間Ｉと同様に余剰のＮＨ3とＨＣ、ＣＯとはリー
ン雰囲気下で脱硝触媒７により浄化されるため、この区
間においても脱硝触媒７出口での排気はＮＨ3とＮＯXと
を含まない（図３(G) (H) ）。すなわち、再生操作初期
（区間ＩＩａ）にＮＯX吸収剤３から吐き出されるＮＯX
は脱硝触媒７により浄化され、大気に放出されることは
ない。
間ＩＩａ）には、共通排気通路１５０にはＮＯX吸収剤
３から吐き出されたＮＯX（図３(B) ）を含む略理論空
燃比の排気が第２の排気通路１４２から、また三元触媒
５で生成したＮＨ3を含むややリッチな排気が第１の排
気通路１４１から、それぞれ流入し、合流部における排
気空燃比はややリッチになる。しかし、区間ＩＩａでは
ノズル８１から共通排気通路１５０に二次空気が供給さ
れるため、脱硝触媒７に流入する排気の空燃比はリーン
空燃比に維持される（図３(F) 、区間ＩＩａ）。このた
め、脱硝触媒７には、リーン空燃比で、かつＮＨ3とＮ
ＯX（及びＨＣ、ＣＯ）とを含む排気が流入することに
なり、排気中のＮＯXがＮＨ3と反応して浄化される。ま
た、区間Ｉと同様に余剰のＮＨ3とＨＣ、ＣＯとはリー
ン雰囲気下で脱硝触媒７により浄化されるため、この区
間においても脱硝触媒７出口での排気はＮＨ3とＮＯXと
を含まない（図３(G) (H) ）。すなわち、再生操作初期
（区間ＩＩａ）にＮＯX吸収剤３から吐き出されるＮＯX
は脱硝触媒７により浄化され、大気に放出されることは
ない。
【００４７】また、ＮＯX吸収剤３からのＮＯX吐き出し
が終了すると、ＮＯX吸収剤３出口での排気中のＮＯX濃
度は略０となり、第２の排気通路１４２からは共通排気
通路１５０には理論空燃比でＮＯXをほとんど含まない
排気が流入する（区間ＩＩｂ）。一方、本実施形態で
は、＃１気筒はこの区間ではリーン空燃比で運転される
ため（図３(C) ）、第１の排気通路１４１からは共通排
気通路１５０にリーン空燃比の排気が流入する。このた
め、区間ＩＩｂでは二次空気の供給を停止（図３(E) ）
しても脱硝触媒７に流入する排気の空燃比はリーンに維
持される（図３(F) ）。このため、ＮＯX吸収剤３再生
操作後期にＮＯX吸収剤３から放出されるＮＯX量に対し
て＃２から＃４気筒の排気により供給されるＨＣ、ＣＯ
成分の量が過剰となりＮＯX吸収剤３下流に未浄化のＨ
Ｃ、ＣＯ成分が流出するような場合があっても、流出し
たＨＣ、ＣＯ成分は脱硝触媒７で浄化されるようにな
り、大気への放出が防止される。
が終了すると、ＮＯX吸収剤３出口での排気中のＮＯX濃
度は略０となり、第２の排気通路１４２からは共通排気
通路１５０には理論空燃比でＮＯXをほとんど含まない
排気が流入する（区間ＩＩｂ）。一方、本実施形態で
は、＃１気筒はこの区間ではリーン空燃比で運転される
ため（図３(C) ）、第１の排気通路１４１からは共通排
気通路１５０にリーン空燃比の排気が流入する。このた
め、区間ＩＩｂでは二次空気の供給を停止（図３(E) ）
しても脱硝触媒７に流入する排気の空燃比はリーンに維
持される（図３(F) ）。このため、ＮＯX吸収剤３再生
操作後期にＮＯX吸収剤３から放出されるＮＯX量に対し
て＃２から＃４気筒の排気により供給されるＨＣ、ＣＯ
成分の量が過剰となりＮＯX吸収剤３下流に未浄化のＨ
Ｃ、ＣＯ成分が流出するような場合があっても、流出し
たＨＣ、ＣＯ成分は脱硝触媒７で浄化されるようにな
り、大気への放出が防止される。
【００４８】次に、図４を用いて上記排気浄化作用を行
なうための＃１及び＃２から＃４気筒の空燃比制御につ
いて説明する。図４は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に
実行される排気浄化制御ルーチンを示すフローチャート
である。図４のルーチンでは、＃１気筒と、＃２から＃
４気筒の運転空燃比をそれぞれＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸
放出タイミングに応じて図３(A) (C) のように切り換え
ることにより排気浄化を行なう。
なうための＃１及び＃２から＃４気筒の空燃比制御につ
いて説明する。図４は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に
実行される排気浄化制御ルーチンを示すフローチャート
である。図４のルーチンでは、＃１気筒と、＃２から＃
４気筒の運転空燃比をそれぞれＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸
放出タイミングに応じて図３(A) (C) のように切り換え
ることにより排気浄化を行なう。
【００４９】図４においてルーチンがスタートするとス
テップ４０１では、＃２から＃４気筒のリーン空燃比運
転フラグＦＬ２の値が１にセットされているか否かが判
定される。ここで、フラグＦＬ２は＃２から＃４気筒を
リーン空燃比運転するためのフラグでありＦＬ２＝１は
現在リーン空燃比運転実行中であることを表している。
テップ４０１では、＃２から＃４気筒のリーン空燃比運
転フラグＦＬ２の値が１にセットされているか否かが判
定される。ここで、フラグＦＬ２は＃２から＃４気筒を
リーン空燃比運転するためのフラグでありＦＬ２＝１は
現在リーン空燃比運転実行中であることを表している。
【００５０】本実施形態では、ＥＣＵ３０は、別途一定
時間毎に実行される図示しないルーチンにより＃２から
＃４気筒の燃料噴射量ＴＡＵ２を以下の式を用いて算出
している。 ＴＡＵ２＝ＴＡＵＰ／λT ここで、ＴＡＵＰは、気筒に供給される混合気の空燃比
を理論空燃比（λ＝１．０）とするのに必要な燃料噴射
量（基本燃料噴射量）である。基本燃料噴射量ＴＡＵＰ
は、別途実行される図示しないルーチンにより機関負荷
条件に基づいて決定される（例えば、機関１回転当たり
の吸入空気量Ｑ／ＮＥと定数Ｋとを用いて、ＴＡＵＰ＝
（Ｑ／ＮＥ）×Ｋとして算出される）。また、λT は気
筒の目標空気過剰率である。本実施形態では、リーン空
燃比運転フラグＦＬ２の値が１に設定されると目標空気
過剰率λT はリーン空燃比運転用の値λL （例えばλL
＝１．３〜１．４程度）に設定され、＃２から＃４気筒
はリーン空燃比運転され、ＮＯX 吸収剤３は排気中のＮ
ＯX を吸収する。また、リーン空燃比運転フラグＦＬ２
の値が０に設定されると、目標空気過剰率λT はリッチ
空燃比運転用のかなりリッチな値λR （例えばλR ＝
０．８〜０．９程度）に設定され、＃２から＃４気筒は
リッチ空燃比運転されるため、ＮＯX 吸収剤３からは吸
収したＮＯX が放出、還元浄化される。
時間毎に実行される図示しないルーチンにより＃２から
＃４気筒の燃料噴射量ＴＡＵ２を以下の式を用いて算出
している。 ＴＡＵ２＝ＴＡＵＰ／λT ここで、ＴＡＵＰは、気筒に供給される混合気の空燃比
を理論空燃比（λ＝１．０）とするのに必要な燃料噴射
量（基本燃料噴射量）である。基本燃料噴射量ＴＡＵＰ
は、別途実行される図示しないルーチンにより機関負荷
条件に基づいて決定される（例えば、機関１回転当たり
の吸入空気量Ｑ／ＮＥと定数Ｋとを用いて、ＴＡＵＰ＝
（Ｑ／ＮＥ）×Ｋとして算出される）。また、λT は気
筒の目標空気過剰率である。本実施形態では、リーン空
燃比運転フラグＦＬ２の値が１に設定されると目標空気
過剰率λT はリーン空燃比運転用の値λL （例えばλL
＝１．３〜１．４程度）に設定され、＃２から＃４気筒
はリーン空燃比運転され、ＮＯX 吸収剤３は排気中のＮ
ＯX を吸収する。また、リーン空燃比運転フラグＦＬ２
の値が０に設定されると、目標空気過剰率λT はリッチ
空燃比運転用のかなりリッチな値λR （例えばλR ＝
０．８〜０．９程度）に設定され、＃２から＃４気筒は
リッチ空燃比運転されるため、ＮＯX 吸収剤３からは吸
収したＮＯX が放出、還元浄化される。
【００５１】ステップ４０１でＦＬ２＝１であった場合
は、すなわち、現在ＮＯX 吸収剤３はＮＯX を吸収中で
あるのでステップ４０３に進み、＃１気筒のリッチ空燃
比運転フラグＦＲ１の値を１にセットする。リッチ空燃
比運転フラグＦＲ１は＃１気筒をリッチ空燃比運転する
ためのフラグであり、ＦＲ１＝１は現在＃１気筒がリッ
チ空燃比運転されていることを示している。
は、すなわち、現在ＮＯX 吸収剤３はＮＯX を吸収中で
あるのでステップ４０３に進み、＃１気筒のリッチ空燃
比運転フラグＦＲ１の値を１にセットする。リッチ空燃
比運転フラグＦＲ１は＃１気筒をリッチ空燃比運転する
ためのフラグであり、ＦＲ１＝１は現在＃１気筒がリッ
チ空燃比運転されていることを示している。
【００５２】本実施形態では、ＥＣＵ３０は＃１気筒の
燃料噴射量ＴＡＵ１を、＃２から＃４気筒の場合と同じ
式を用いて、ＴＡＵ１＝ＴＡＵＰ／λT として算出す
る。但し、＃１気筒の目標空気過剰率λT は、リッチ空
燃比運転フラグＦＲ１の値が１にセットされるとややリ
ッチ空燃比となる値λR （この場合、λR ≒０．９５と
される）にセットされる。これにより、＃１気筒は三元
触媒５でのＮＨ3 発生量が最も多くなるややリッチな空
燃比で運転される。また、フラグＦＲ１の値が０にセッ
トされると＃１気筒の目標空気過剰率λT の値はリーン
空燃比用の値λL（λL ＝１．３〜１．４程度の値）に
設定され、＃１気筒はリーン空燃比運転される。
燃料噴射量ＴＡＵ１を、＃２から＃４気筒の場合と同じ
式を用いて、ＴＡＵ１＝ＴＡＵＰ／λT として算出す
る。但し、＃１気筒の目標空気過剰率λT は、リッチ空
燃比運転フラグＦＲ１の値が１にセットされるとややリ
ッチ空燃比となる値λR （この場合、λR ≒０．９５と
される）にセットされる。これにより、＃１気筒は三元
触媒５でのＮＨ3 発生量が最も多くなるややリッチな空
燃比で運転される。また、フラグＦＲ１の値が０にセッ
トされると＃１気筒の目標空気過剰率λT の値はリーン
空燃比用の値λL（λL ＝１．３〜１．４程度の値）に
設定され、＃１気筒はリーン空燃比運転される。
【００５３】次いで、ステップ４０５では、リーン空燃
比で運転されている＃２から＃４気筒の単位時間当たり
のＮＯX 発生量Ｎi が算出される。図５は機関を一定の
空燃比で運転した場合の機関のＮＯX 発生量の、機関負
荷（Ｑ／ＮＥ）と機関回転数ＮＥによる変化を示す図で
ある。図５の各曲線は同一のＮＯX 発生量を示してい
る。図５に示すように、機関の単位時間当たりのＮＯX
発生量Ｎi は機関負荷（Ｑ／ＮＥ）が同一であれば機関
回転数（ＮＥ）が高くなる程（すなわち吸入空気量が多
くなる程）増大し、機関回転数（ＮＥ）が同一であれ
ば、機関負荷（Ｑ／ＮＥ）が大きくなる程（燃焼温度が
高くなる程）増大する。
比で運転されている＃２から＃４気筒の単位時間当たり
のＮＯX 発生量Ｎi が算出される。図５は機関を一定の
空燃比で運転した場合の機関のＮＯX 発生量の、機関負
荷（Ｑ／ＮＥ）と機関回転数ＮＥによる変化を示す図で
ある。図５の各曲線は同一のＮＯX 発生量を示してい
る。図５に示すように、機関の単位時間当たりのＮＯX
発生量Ｎi は機関負荷（Ｑ／ＮＥ）が同一であれば機関
回転数（ＮＥ）が高くなる程（すなわち吸入空気量が多
くなる程）増大し、機関回転数（ＮＥ）が同一であれ
ば、機関負荷（Ｑ／ＮＥ）が大きくなる程（燃焼温度が
高くなる程）増大する。
【００５４】本実施形態では、実際の機関をリーン空燃
比（＃２から＃４気筒のリーン運転空燃比λL ）で運転
し、図５のＮＯX 発生量Ｎi を各機関負荷、回転数条件
で測定し、Ｑ／ＮＥとＮＥとを用いた数値テーブルとし
てＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納してある。ステップ４
０５では、各センサで検出した吸入空気量Ｑと回転数Ｎ
Ｅとを用いて算出したＱ／ＮＥとＮＥから上記数値テー
ブルを用いて単位時間当たりの機関ＮＯX 発生量Ｎi を
算出する。
比（＃２から＃４気筒のリーン運転空燃比λL ）で運転
し、図５のＮＯX 発生量Ｎi を各機関負荷、回転数条件
で測定し、Ｑ／ＮＥとＮＥとを用いた数値テーブルとし
てＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納してある。ステップ４
０５では、各センサで検出した吸入空気量Ｑと回転数Ｎ
Ｅとを用いて算出したＱ／ＮＥとＮＥから上記数値テー
ブルを用いて単位時間当たりの機関ＮＯX 発生量Ｎi を
算出する。
【００５５】また、ステップ４０７では、上記の単位時
間当たりのＮＯX発生量Ｎiに一定の係数ＫＩを乗じた値
を積算し、積算値Ｎを算出する。ここで、係数ＫＩは、
ルーチンの実行間隔等により定まる定数であり、数値テ
ーブルから読みだしたＮiの値をＮＯX吸収剤３が前回ル
ーチン実行時から今回ルーチン実行時までに実際に吸収
したＮＯX量に換算するための係数である。これによ
り、ステップ４０７で算出される積算値Ｎは、現在ＮＯ
X吸収剤３に吸収されているＮＯXの総量に対応する値と
なる。
間当たりのＮＯX発生量Ｎiに一定の係数ＫＩを乗じた値
を積算し、積算値Ｎを算出する。ここで、係数ＫＩは、
ルーチンの実行間隔等により定まる定数であり、数値テ
ーブルから読みだしたＮiの値をＮＯX吸収剤３が前回ル
ーチン実行時から今回ルーチン実行時までに実際に吸収
したＮＯX量に換算するための係数である。これによ
り、ステップ４０７で算出される積算値Ｎは、現在ＮＯ
X吸収剤３に吸収されているＮＯXの総量に対応する値と
なる。
【００５６】本実施形態では、上記のように＃２から＃
４気筒がリーン空燃比運転されている間（ステップ４０
１でＦＬ２＝１のとき）ルーチン実行毎にＮＯX 吸収剤
３に吸収されているＮＯX の総量Ｎを計算し、この量Ｎ
が所定値に到達した場合にＮＯX 吸収剤３の再生操作を
実行するようにしてＮＯX 吸収剤３が吸収したＮＯXで
飽和することを防止している。
４気筒がリーン空燃比運転されている間（ステップ４０
１でＦＬ２＝１のとき）ルーチン実行毎にＮＯX 吸収剤
３に吸収されているＮＯX の総量Ｎを計算し、この量Ｎ
が所定値に到達した場合にＮＯX 吸収剤３の再生操作を
実行するようにしてＮＯX 吸収剤３が吸収したＮＯXで
飽和することを防止している。
【００５７】すなわち、本ルーチンでは、ステップ４０
７でＮＯX 吸収量Ｎを算出後、ステップ４０９で現在の
吸収量が所定値Ｎ0 に到達したか否かを判定し、Ｎ＜Ｎ
0 であれば（すなわち吸収量が少なければ）そのままル
ーチンを終了する。これにより、次回ルーチン実行時も
ステップ４０１から４０９が実行され、ＮＯX 吸収剤３
によるＮＯX の吸収が継続される。また、ステップ４０
９でＮ≧Ｎ0 であった場合には、ＮＯX 吸収剤３のＮＯ
X 吸収量が増大しており、再生操作を必要とすることを
意味するため、ステップ４１１に進み＃２から＃４気筒
のリーン空燃比運転フラグＦＬ２の値を０にセットす
る。これにより、＃２から＃４気筒はリッチ空燃比で運
転されるようになり、ＮＯX 吸収剤３の再生操作が開始
される。なお、本実施形態では上記ＮＯX 吸収量の判定
値Ｎ0 は、例えばＮＯX 吸収剤３の最大ＮＯX 吸収量
（飽和量）の７０％程度の量に設定される。
７でＮＯX 吸収量Ｎを算出後、ステップ４０９で現在の
吸収量が所定値Ｎ0 に到達したか否かを判定し、Ｎ＜Ｎ
0 であれば（すなわち吸収量が少なければ）そのままル
ーチンを終了する。これにより、次回ルーチン実行時も
ステップ４０１から４０９が実行され、ＮＯX 吸収剤３
によるＮＯX の吸収が継続される。また、ステップ４０
９でＮ≧Ｎ0 であった場合には、ＮＯX 吸収剤３のＮＯ
X 吸収量が増大しており、再生操作を必要とすることを
意味するため、ステップ４１１に進み＃２から＃４気筒
のリーン空燃比運転フラグＦＬ２の値を０にセットす
る。これにより、＃２から＃４気筒はリッチ空燃比で運
転されるようになり、ＮＯX 吸収剤３の再生操作が開始
される。なお、本実施形態では上記ＮＯX 吸収量の判定
値Ｎ0 は、例えばＮＯX 吸収剤３の最大ＮＯX 吸収量
（飽和量）の７０％程度の量に設定される。
【００５８】ステップ４１３は、ＮＯX 吸収剤３のＮＯ
X 吐き出し時間カウンタＴＮと再生時間カウンタＴＲと
の値の設定を行なうステップである。後述するように、
ＴＮはＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吐き出し時間（図３、区
間ＩＩａ）に対応した値に、またカウンタＴＲはＮＯX
吐き出し終了後の再生操作継続時間（図３、区間ＩＩ
ｂ）に対応した値に、それぞれ設定される。
X 吐き出し時間カウンタＴＮと再生時間カウンタＴＲと
の値の設定を行なうステップである。後述するように、
ＴＮはＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吐き出し時間（図３、区
間ＩＩａ）に対応した値に、またカウンタＴＲはＮＯX
吐き出し終了後の再生操作継続時間（図３、区間ＩＩ
ｂ）に対応した値に、それぞれ設定される。
【００５９】前述したように、ＮＯX吐き出し時間と再
生操作に必要とされる時間とはＮＯX吸収剤３の温度に
応じて変化する。このため、本実施形態では、ＮＯX吸
収剤温度に応じてＴＮとＴＲとの値を設定するようにし
ている。ＮＯX吸収剤３温度は、ＮＯX吸収剤３に温度セ
ンサを設けて直接測定しても良いが、本実施形態では機
関負荷（排気温度）と機関回転数（排気流量）とから間
接的にＮＯX吸収剤３温度を検出し、ＮＯX吸収剤温度に
応じたＴＮとＴＲとの値を設定するようにしている。す
なわち、本実施形態では予め、実際の機関を用いて機関
負荷（Ｑ／ＮＥ）と回転数（ＮＥ）を変えて運転し、各
負荷条件でのＮＯX吸収剤３温度におけるＮＯX吐き出し
時間とＮＯX吸収剤の再生に必要な時間とを計測し、Ｑ
／ＮＥとＮＥとを用いた数値テーブルとしてＥＣＵ３０
のＲＯＭに予め格納してあリ、ステップ４１３では、現
在のＱ／ＮＥとＮＥとを用いてこの数値テーブルからＴ
ＮとＴＲとの値を読みだすようにしている。
生操作に必要とされる時間とはＮＯX吸収剤３の温度に
応じて変化する。このため、本実施形態では、ＮＯX吸
収剤温度に応じてＴＮとＴＲとの値を設定するようにし
ている。ＮＯX吸収剤３温度は、ＮＯX吸収剤３に温度セ
ンサを設けて直接測定しても良いが、本実施形態では機
関負荷（排気温度）と機関回転数（排気流量）とから間
接的にＮＯX吸収剤３温度を検出し、ＮＯX吸収剤温度に
応じたＴＮとＴＲとの値を設定するようにしている。す
なわち、本実施形態では予め、実際の機関を用いて機関
負荷（Ｑ／ＮＥ）と回転数（ＮＥ）を変えて運転し、各
負荷条件でのＮＯX吸収剤３温度におけるＮＯX吐き出し
時間とＮＯX吸収剤の再生に必要な時間とを計測し、Ｑ
／ＮＥとＮＥとを用いた数値テーブルとしてＥＣＵ３０
のＲＯＭに予め格納してあリ、ステップ４１３では、現
在のＱ／ＮＥとＮＥとを用いてこの数値テーブルからＴ
ＮとＴＲとの値を読みだすようにしている。
【００６０】上記により、カウンタＴＮとＴＲとの値を
設定後本ルーチンは終了する。ステップ４１１でフラグ
ＦＬ２の値が０にセットされると、次のルーチン実行時
にはステップ４０１に続いてステップ４１５以下が実行
される。ステップ４１５では、吐き出し時間カウンタＴ
Ｎの値が正か否かが判定され、ＴＮ＞０であった場合に
は、現在ＮＯX吸収剤３からのＮＯX吐き出しが生じてい
ると考えられるため、ステップ４１７に進み吐き出しカ
ウンタＴＮの値を１だけ減少させるとともに、ステップ
４１９では二次空気供給フラグＦＡＩの値を１に設定す
る。フラグＦＡＩが１に設定されると、ＥＣＵ３０は別
途実行される図示しないルーチンで、二次空気供給ノズ
ル８１の制御弁８２を所定の開度まで開弁し、脱硝触媒
７入口に二次空気を供給する。これにより、＃１気筒
は、＃２から＃４気筒がリッチ空燃比に切り換えられた
後も、カウンタＴＮの値が減少してＴＮ≦０になるまで
リッチ空燃比で運転され（ステップ４１５）、脱硝触媒
７には二次空気が供給されるようになる。このため、Ｎ
ＯX吸収剤３からのＮＯX吐き出しが生じている間は、脱
硝触媒７にはリーン空燃比でＮＨ3とＮＯXとの両方を含
む排気が流入することになり、排気中のＮＯXがＮＨ3に
より還元、浄化される。
設定後本ルーチンは終了する。ステップ４１１でフラグ
ＦＬ２の値が０にセットされると、次のルーチン実行時
にはステップ４０１に続いてステップ４１５以下が実行
される。ステップ４１５では、吐き出し時間カウンタＴ
Ｎの値が正か否かが判定され、ＴＮ＞０であった場合に
は、現在ＮＯX吸収剤３からのＮＯX吐き出しが生じてい
ると考えられるため、ステップ４１７に進み吐き出しカ
ウンタＴＮの値を１だけ減少させるとともに、ステップ
４１９では二次空気供給フラグＦＡＩの値を１に設定す
る。フラグＦＡＩが１に設定されると、ＥＣＵ３０は別
途実行される図示しないルーチンで、二次空気供給ノズ
ル８１の制御弁８２を所定の開度まで開弁し、脱硝触媒
７入口に二次空気を供給する。これにより、＃１気筒
は、＃２から＃４気筒がリッチ空燃比に切り換えられた
後も、カウンタＴＮの値が減少してＴＮ≦０になるまで
リッチ空燃比で運転され（ステップ４１５）、脱硝触媒
７には二次空気が供給されるようになる。このため、Ｎ
ＯX吸収剤３からのＮＯX吐き出しが生じている間は、脱
硝触媒７にはリーン空燃比でＮＨ3とＮＯXとの両方を含
む排気が流入することになり、排気中のＮＯXがＮＨ3に
より還元、浄化される。
【００６１】ステップ４１５でＴＮ≦０の場合、すなわ
ちＮＯX 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しが終了したと判
定された場合には、ルーチンはステップ４２１に進み、
再生時間カウンタＴＲの値が正か否かを判定する。ＴＲ
＞０であった場合には、ＮＯ X の吐き出しは終了したも
のの、まだＮＯX 吸収剤３の再生に必要な時間が経過し
ていないと判断されるため、ステップ４２３に進みカウ
ンタＴＲの値を１だけ減少させるとともに、ステップ４
２５で＃１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値を
０にセットして＃１気筒をリーン空燃比（または理論空
燃比）で運転するとともに、ステップ４２７でフラグＦ
ＡＩの値を０にセットして二次空気の供給を停止する。
これにより、ＮＯX 吐き出し終了後の再生操作ではカウ
ンタＴＲの値がＴＲ≦０になるまで二次空気供給を停止
したままで＃１気筒はリーン空燃比運転され、＃２から
＃４気筒はリッチ空燃比運転される。
ちＮＯX 吸収剤３からのＮＯX 吐き出しが終了したと判
定された場合には、ルーチンはステップ４２１に進み、
再生時間カウンタＴＲの値が正か否かを判定する。ＴＲ
＞０であった場合には、ＮＯ X の吐き出しは終了したも
のの、まだＮＯX 吸収剤３の再生に必要な時間が経過し
ていないと判断されるため、ステップ４２３に進みカウ
ンタＴＲの値を１だけ減少させるとともに、ステップ４
２５で＃１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値を
０にセットして＃１気筒をリーン空燃比（または理論空
燃比）で運転するとともに、ステップ４２７でフラグＦ
ＡＩの値を０にセットして二次空気の供給を停止する。
これにより、ＮＯX 吐き出し終了後の再生操作ではカウ
ンタＴＲの値がＴＲ≦０になるまで二次空気供給を停止
したままで＃１気筒はリーン空燃比運転され、＃２から
＃４気筒はリッチ空燃比運転される。
【００６２】ステップ４２１でＴＲ≦０、すなわち再生
操作に必要な時間が経過したと判定された場合には、ス
テップ４２９とステップ４３１が実行され、フラグＦＬ
２の値は１にセットされ、ＮＯX 吸収量Ｎの値は０にセ
ットされる。これにより、次回のルーチン実行時からは
＃２から＃４気筒はリーン空燃比運転され、＃１気筒は
リッチ空燃比運転されるとともに（ステップ４０３）、
ＮＯX 吸収量の新たな積算が開始される（ステップ４０
５、４０７）。
操作に必要な時間が経過したと判定された場合には、ス
テップ４２９とステップ４３１が実行され、フラグＦＬ
２の値は１にセットされ、ＮＯX 吸収量Ｎの値は０にセ
ットされる。これにより、次回のルーチン実行時からは
＃２から＃４気筒はリーン空燃比運転され、＃１気筒は
リッチ空燃比運転されるとともに（ステップ４０３）、
ＮＯX 吸収量の新たな積算が開始される（ステップ４０
５、４０７）。
【００６３】なお、上記ステップ４０３から４０９は図
３、区間Ｉに対応するステップであり、ステップ４１５
から４１９は区間ＩＩａに、ステップ４２１から４２７
は区間ＩＩｂに、それぞれ対応するステップである。上
記ルーチンを実行することにより、ＮＯX 吸収剤３再生
操作初期に吐き出されるＮＯX は、三元触媒５で生成さ
れたＮＨ3 と脱硝触媒７上で反応し還元浄化されるた
め、大気への放出が防止される。
３、区間Ｉに対応するステップであり、ステップ４１５
から４１９は区間ＩＩａに、ステップ４２１から４２７
は区間ＩＩｂに、それぞれ対応するステップである。上
記ルーチンを実行することにより、ＮＯX 吸収剤３再生
操作初期に吐き出されるＮＯX は、三元触媒５で生成さ
れたＮＨ3 と脱硝触媒７上で反応し還元浄化されるた
め、大気への放出が防止される。
【００６４】なお、上記実施形態では、ＮＯX吸収剤３
からのＮＯX吐き出し終了タイミングと再生操作終了タ
イミングとを、それぞれカウンタＴＮとＴＲとを用いて
判断しているが、カウンタＴＮ、ＴＲを用いずに吐き出
し終了タイミングと再生操作終了タイミングとを直接判
断することも可能である。例えば、ＮＯX吸収剤３から
のＮＯX吐き出しが続いている間はＮＯX吸収剤出口の排
気中のＮＯX濃度が増大し、吐き出しが終了すると出口
排気のＮＯX濃度は略０になる（図３(B) 参照）。この
ため、ＮＯX吸収剤３出口に排気中のＮＯX濃度を検出す
るＮＯXセンサを設けてＮＯX濃度を検出し、ＮＯX濃度
が低下して０になったときにＮＯX吸収剤３からのＮＯX
吐き出しが終了したと判断するようにしても良い。ま
た、前述したように、ＮＯX吸収剤再生操作時にはＮＯX
吸収剤からＮＯXが放出されている間は、ＮＯX吸収剤に
流入する排気空燃比はリッチであっても、ＮＯX吸収剤
から流出する排気空燃比は略理論空燃比となる。しか
し、ＮＯX吸収剤の再生が完了してＮＯX吸収剤からＮＯ
Xが放出されなくなるとＮＯX吸収剤から流出する排気の
空燃比は流入排気と同様にリッチ空燃比となる。このた
め、ＮＯX吸収剤３出口に空燃比センサを設け、再生操
作実行中にＮＯX吸収剤３出口の排気空燃比が理論空燃
比からリッチ空燃比に変化したことが検出されたとき
に、ＮＯX吸収剤の再生が終了したと判断するようにし
ても良い。
からのＮＯX吐き出し終了タイミングと再生操作終了タ
イミングとを、それぞれカウンタＴＮとＴＲとを用いて
判断しているが、カウンタＴＮ、ＴＲを用いずに吐き出
し終了タイミングと再生操作終了タイミングとを直接判
断することも可能である。例えば、ＮＯX吸収剤３から
のＮＯX吐き出しが続いている間はＮＯX吸収剤出口の排
気中のＮＯX濃度が増大し、吐き出しが終了すると出口
排気のＮＯX濃度は略０になる（図３(B) 参照）。この
ため、ＮＯX吸収剤３出口に排気中のＮＯX濃度を検出す
るＮＯXセンサを設けてＮＯX濃度を検出し、ＮＯX濃度
が低下して０になったときにＮＯX吸収剤３からのＮＯX
吐き出しが終了したと判断するようにしても良い。ま
た、前述したように、ＮＯX吸収剤再生操作時にはＮＯX
吸収剤からＮＯXが放出されている間は、ＮＯX吸収剤に
流入する排気空燃比はリッチであっても、ＮＯX吸収剤
から流出する排気空燃比は略理論空燃比となる。しか
し、ＮＯX吸収剤の再生が完了してＮＯX吸収剤からＮＯ
Xが放出されなくなるとＮＯX吸収剤から流出する排気の
空燃比は流入排気と同様にリッチ空燃比となる。このた
め、ＮＯX吸収剤３出口に空燃比センサを設け、再生操
作実行中にＮＯX吸収剤３出口の排気空燃比が理論空燃
比からリッチ空燃比に変化したことが検出されたとき
に、ＮＯX吸収剤の再生が終了したと判断するようにし
ても良い。
【００６５】次に、本発明の図１とは別の実施形態につ
いて説明する。図６は、本発明を内燃機関に適用した場
合の図１とは異なる実施形態の概略構成図である。図６
において、図１と同じ参照符号は図１のものと同じ要素
を示している。本実施形態では、第１の排気通路１４１
と第２の排気通路１４２とを接続する第３の排気通路１
４３と、＃１気筒の排気を第１の排気通路１４１と第２
の排気通路１４２との一方に選択的に導く排気切換弁１
４５が設けられている点が図１の実施形態と相違してい
る。排気切換弁１４５は、ＥＣＵ３０からの制御信号に
応動するアクチュエータ１４５ａを備え、切換弁１４５
を、＃１気筒からの排気の全量を第３の排気通路１４３
を介して第２の排気通路１４２上のＮＯX吸収剤３に流
入させる位置（図６に実線で示した位置）と、＃１気筒
からの排気の全量を第１の排気通路１４１上の三元触媒
５に流入させる位置（図６に点線で示した位置）とに切
り換える動作を行なう。
いて説明する。図６は、本発明を内燃機関に適用した場
合の図１とは異なる実施形態の概略構成図である。図６
において、図１と同じ参照符号は図１のものと同じ要素
を示している。本実施形態では、第１の排気通路１４１
と第２の排気通路１４２とを接続する第３の排気通路１
４３と、＃１気筒の排気を第１の排気通路１４１と第２
の排気通路１４２との一方に選択的に導く排気切換弁１
４５が設けられている点が図１の実施形態と相違してい
る。排気切換弁１４５は、ＥＣＵ３０からの制御信号に
応動するアクチュエータ１４５ａを備え、切換弁１４５
を、＃１気筒からの排気の全量を第３の排気通路１４３
を介して第２の排気通路１４２上のＮＯX吸収剤３に流
入させる位置（図６に実線で示した位置）と、＃１気筒
からの排気の全量を第１の排気通路１４１上の三元触媒
５に流入させる位置（図６に点線で示した位置）とに切
り換える動作を行なう。
【００６６】次に、本実施形態の排気浄化作用について
図７を参照して説明する。図７は、図３と同様なタイミ
ング図であり、排気切換弁１４５の作動タイミングをカ
ーブ(C) ′として追加している。本実施形態では、図１
の実施形態とは異なり＃２から＃４の気筒をリーン空燃
比運転する場合（図７、区間Ｉ、すなわちＮＯX吸収剤
３にＮＯXを吸収させる期間）には、＃１気筒も同時に
リーン空燃比運転するとともに（図７(C) ）、排気切換
弁１４５を第３の排気通路１４３側に切り換えて＃１気
筒のリーン排気もＮＯX吸収剤３に流入させる（図７(C)
′）。また、ＮＯX吸収剤３の再生操作初期のＮＯX吐
き出し期間中（図７、区間ＩＩａ）は、＃１気筒をリッ
チ空燃比で運転するとともに（図７(C) ）、排気切換弁
１４５を第１の排気通路１４１側に切り換えて、ややリ
ッチ空燃比（λ≒０．９５）の排気を三元触媒５に流入
させＮＨ3を発生させる（図７(C) ′(D) ）。これによ
り、図１の実施形態と同様にＮＯX吸収剤３再生初期に
吐き出されるＮＯXが三元触媒５で生成されるＮＨ3によ
り脱硝触媒７上で還元される。
図７を参照して説明する。図７は、図３と同様なタイミ
ング図であり、排気切換弁１４５の作動タイミングをカ
ーブ(C) ′として追加している。本実施形態では、図１
の実施形態とは異なり＃２から＃４の気筒をリーン空燃
比運転する場合（図７、区間Ｉ、すなわちＮＯX吸収剤
３にＮＯXを吸収させる期間）には、＃１気筒も同時に
リーン空燃比運転するとともに（図７(C) ）、排気切換
弁１４５を第３の排気通路１４３側に切り換えて＃１気
筒のリーン排気もＮＯX吸収剤３に流入させる（図７(C)
′）。また、ＮＯX吸収剤３の再生操作初期のＮＯX吐
き出し期間中（図７、区間ＩＩａ）は、＃１気筒をリッ
チ空燃比で運転するとともに（図７(C) ）、排気切換弁
１４５を第１の排気通路１４１側に切り換えて、ややリ
ッチ空燃比（λ≒０．９５）の排気を三元触媒５に流入
させＮＨ3を発生させる（図７(C) ′(D) ）。これによ
り、図１の実施形態と同様にＮＯX吸収剤３再生初期に
吐き出されるＮＯXが三元触媒５で生成されるＮＨ3によ
り脱硝触媒７上で還元される。
【００６７】また、再生操作初期のＮＯX 吐き出しが終
了すると、切換弁１４５は直ちに第３の排気通路１４３
側に切り換えられるとともに（図３(C) ′）、＃１気筒
はかなりリッチな空燃比（λ＝０．８〜０．９程度）で
運転される（図３(C) ）。これにより、ＮＯX 吐き出し
終了後の再生操作時間（図３、区間ＩＩｂ）には＃２か
ら＃４気筒からのリッチ空燃比の排気に加えて＃１気筒
からもリッチ空燃比の排気がＮＯX 吸収剤３に流入する
ようになる。 また、二次空気供給ノズルからは、再生
操作実行中二次空気が供給される（図３(E) ）。これに
より、脱硝触媒７入口での排気空燃比は、ＮＯX 吸収剤
再生期間中（図７、区間ＩＩ）もリーンとなる。なお、
ＮＯX 吐き出し終了後の再生操作中（図７、区間ＩＩ
ｂ）では、＃１気筒の排気もＮＯX 吸収剤３に供給され
るため、共通排気通路１５０にはＮＯX 吸収剤３を通過
した略理論空燃比の排気のみが流入する。このため、Ｎ
ＯX吐き出し終了後の再生操作期間中（図７、区間ＩＩ
ｂ）では必ずしも本実施形態のように脱硝触媒７に二次
空気を供給しなくとも、ＮＯX 吸収剤３で消費されずに
下流側に流出するＨＣ、ＣＯ成分等を脱硝触媒７で浄化
することができる。
了すると、切換弁１４５は直ちに第３の排気通路１４３
側に切り換えられるとともに（図３(C) ′）、＃１気筒
はかなりリッチな空燃比（λ＝０．８〜０．９程度）で
運転される（図３(C) ）。これにより、ＮＯX 吐き出し
終了後の再生操作時間（図３、区間ＩＩｂ）には＃２か
ら＃４気筒からのリッチ空燃比の排気に加えて＃１気筒
からもリッチ空燃比の排気がＮＯX 吸収剤３に流入する
ようになる。 また、二次空気供給ノズルからは、再生
操作実行中二次空気が供給される（図３(E) ）。これに
より、脱硝触媒７入口での排気空燃比は、ＮＯX 吸収剤
再生期間中（図７、区間ＩＩ）もリーンとなる。なお、
ＮＯX 吐き出し終了後の再生操作中（図７、区間ＩＩ
ｂ）では、＃１気筒の排気もＮＯX 吸収剤３に供給され
るため、共通排気通路１５０にはＮＯX 吸収剤３を通過
した略理論空燃比の排気のみが流入する。このため、Ｎ
ＯX吐き出し終了後の再生操作期間中（図７、区間ＩＩ
ｂ）では必ずしも本実施形態のように脱硝触媒７に二次
空気を供給しなくとも、ＮＯX 吸収剤３で消費されずに
下流側に流出するＨＣ、ＣＯ成分等を脱硝触媒７で浄化
することができる。
【００６８】本実施形態のように、排気切換弁１４５を
用いて＃１気筒の排気をＮＯX 吸収剤３と三元触媒５と
の一方に選択的に供給可能としたことにより、＃１気筒
を運転中の大部分の期間リーン空燃比で運転することが
可能となる。このため、本実施形態では全体として機関
１の燃料消費率を低減することが可能となっている。図
８は、上記排気浄化作用を行なうための排気浄化制御を
示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０に
より一定時間毎に実行される。
用いて＃１気筒の排気をＮＯX 吸収剤３と三元触媒５と
の一方に選択的に供給可能としたことにより、＃１気筒
を運転中の大部分の期間リーン空燃比で運転することが
可能となる。このため、本実施形態では全体として機関
１の燃料消費率を低減することが可能となっている。図
８は、上記排気浄化作用を行なうための排気浄化制御を
示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０に
より一定時間毎に実行される。
【００６９】図８においてルーチンがスタートするとス
テップ８０１では、＃２から＃４気筒のリーン空燃比運
転フラグＦＬ２の値が１にセットされているか否かが判
定される。ここで、フラグＦＬ２は図４のルーチンのも
のと同一の機能をもつフラグであり、フラグＦＬ２の値
が１に設定されると、別途実行される図示しないルーチ
ンにより＃２から＃４気筒は、例えばλ＝１．３〜１．
４程度のリーン空燃比で運転される。またフラグＦＬ２
の値が０に設定されると、＃２から＃４気筒はλ＝０．
８〜０．９程度のリッチ空燃比で運転される。
テップ８０１では、＃２から＃４気筒のリーン空燃比運
転フラグＦＬ２の値が１にセットされているか否かが判
定される。ここで、フラグＦＬ２は図４のルーチンのも
のと同一の機能をもつフラグであり、フラグＦＬ２の値
が１に設定されると、別途実行される図示しないルーチ
ンにより＃２から＃４気筒は、例えばλ＝１．３〜１．
４程度のリーン空燃比で運転される。またフラグＦＬ２
の値が０に設定されると、＃２から＃４気筒はλ＝０．
８〜０．９程度のリッチ空燃比で運転される。
【００７０】ステップ８０１でＦＬ２＝１であった場合
は、すなわち、現在ＮＯX吸収剤３のＮＯX吸収運転が行
なわれている場合には、次いでステップ８０２に進み排
気切換弁１４５をＮＯX吸収剤３側（排気全量を第３の
排気通路１４３に流す位置）に保持して、ステップ８０
３で＃１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値を０
にセットする。リッチ空燃比運転フラグＦＲ１は、図１
のものとは異なり、本実施形態では０、１、２の３つの
値をとる。フラグＦＲ１が０にセットされると、本実施
形態では＃１気筒はλ＝１．３〜１．４程度のリーン空
燃比で運転され、フラグＦＲ１が１にセットされると、
＃１気筒は三元触媒５で最もＮＨ3発生量が多くなるλ
＝０．９５付近のややリッチな空燃比で運転される。ま
た、フラグＦＲ１の値が２にセットされると、＃１気筒
はλ＝０．８〜０．９程度のかなりリッチな空燃比で運
転される。
は、すなわち、現在ＮＯX吸収剤３のＮＯX吸収運転が行
なわれている場合には、次いでステップ８０２に進み排
気切換弁１４５をＮＯX吸収剤３側（排気全量を第３の
排気通路１４３に流す位置）に保持して、ステップ８０
３で＃１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値を０
にセットする。リッチ空燃比運転フラグＦＲ１は、図１
のものとは異なり、本実施形態では０、１、２の３つの
値をとる。フラグＦＲ１が０にセットされると、本実施
形態では＃１気筒はλ＝１．３〜１．４程度のリーン空
燃比で運転され、フラグＦＲ１が１にセットされると、
＃１気筒は三元触媒５で最もＮＨ3発生量が多くなるλ
＝０．９５付近のややリッチな空燃比で運転される。ま
た、フラグＦＲ１の値が２にセットされると、＃１気筒
はλ＝０．８〜０．９程度のかなりリッチな空燃比で運
転される。
【００７１】このため、ステップ８０２で排気切換弁１
４５がＮＯX 吸収剤３側に切換えられ、ステップステッ
プ８０３でフラグＦＲ１の値が０にセットされると、Ｎ
ＯX吸収剤３には＃１から＃４の全気筒からλ＝１．３
〜１．４程度のリーンな排気が流入し、＃１から＃４の
全気筒の排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤３により吸収さ
れるらうになる（図７、区間Ｉ）。
４５がＮＯX 吸収剤３側に切換えられ、ステップステッ
プ８０３でフラグＦＲ１の値が０にセットされると、Ｎ
ＯX吸収剤３には＃１から＃４の全気筒からλ＝１．３
〜１．４程度のリーンな排気が流入し、＃１から＃４の
全気筒の排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤３により吸収さ
れるらうになる（図７、区間Ｉ）。
【００７２】ステップ８０５からステップ８０７はＮＯ
X 吸収剤３のＮＯX 吸収量の算出を示す。ステップ８０
５、８０７では、図４ステップ４０５、４０７とほぼ同
じ操作が行なわれるが、ステップ８０５、８０７では＃
２から＃４の代わりに＃１から＃４の全気筒からの単位
時間当たりのＮＯX 発生量ＮＡi が積算される点が相違
している。
X 吸収剤３のＮＯX 吸収量の算出を示す。ステップ８０
５、８０７では、図４ステップ４０５、４０７とほぼ同
じ操作が行なわれるが、ステップ８０５、８０７では＃
２から＃４の代わりに＃１から＃４の全気筒からの単位
時間当たりのＮＯX 発生量ＮＡi が積算される点が相違
している。
【００７３】ステップ８０９からステップ８１３は、Ｎ
ＯX 吸収剤３の再生操作開始のための操作であり、図４
ステップ４０９から４１３と同一の操作である。ステッ
プ８１５からステップ８１９は、ＮＯX 吸収剤再生初期
のＮＯX 吐き出し期間（図７、区間ＩＩａ）の操作を示
すステップである。本実施形態では、吐き出し期間中
（すなわちカウンタＴＮが正の値である間）は、ステッ
プ８１６で排気切換弁１４５は三元触媒５側（排気の全
量を第１の排気通路１４１に流す位置）に保持され、＃
１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値が１にセッ
トされるとともに（ステップ８１８）、二次空気が脱硝
触媒７に供給される（ステップ８１９）。これにより、
＃１気筒からのλ≒０．９５のややリッチな空燃比の排
気が三元触媒５に流入し、三元触媒５でＮＨ3 が生成さ
れるため、脱硝触媒７にはリーン空燃比でＮＨ3 とＮＯ
X とを含む排気が流入する。
ＯX 吸収剤３の再生操作開始のための操作であり、図４
ステップ４０９から４１３と同一の操作である。ステッ
プ８１５からステップ８１９は、ＮＯX 吸収剤再生初期
のＮＯX 吐き出し期間（図７、区間ＩＩａ）の操作を示
すステップである。本実施形態では、吐き出し期間中
（すなわちカウンタＴＮが正の値である間）は、ステッ
プ８１６で排気切換弁１４５は三元触媒５側（排気の全
量を第１の排気通路１４１に流す位置）に保持され、＃
１気筒のリッチ空燃比運転フラグＦＲ１の値が１にセッ
トされるとともに（ステップ８１８）、二次空気が脱硝
触媒７に供給される（ステップ８１９）。これにより、
＃１気筒からのλ≒０．９５のややリッチな空燃比の排
気が三元触媒５に流入し、三元触媒５でＮＨ3 が生成さ
れるため、脱硝触媒７にはリーン空燃比でＮＨ3 とＮＯ
X とを含む排気が流入する。
【００７４】ステップ８２１からステップ８２５はＮＯ
X吸収剤３からのＮＯX吐き出し終了後の再生操作（図
７、区間ＩＩｂ）を行なうステップである。本実施形態
では、吐き出しが終了してから再生操作が終了するまで
の期間（カウンタＴＮの値がＴＮ≦０となってから、更
にカウンタＴＲの値がＴＲ≦０となるまでの期間）は、
排気切換弁１４５は再度ＮＯX吸収剤３側に切り換えら
れ（ステップ８２２）、フラグＦＲ１の値が２にセット
される。これにより、＃１気筒はλ＝０．８〜０．９程
度のかなりリッチな空燃比で運転されるともに、＃１気
筒の排気は全量ＮＯX吸収剤３に供給される。このた
め、吐き出し終了後の再生操作中（図７、区間ＩＩｂ）
では、＃１から＃４の全気筒がλ＝０．８〜０．９程度
のリッチ空燃比で運転され、全気筒の排気がＮＯX吸収
剤３に流入するようになる。
X吸収剤３からのＮＯX吐き出し終了後の再生操作（図
７、区間ＩＩｂ）を行なうステップである。本実施形態
では、吐き出しが終了してから再生操作が終了するまで
の期間（カウンタＴＮの値がＴＮ≦０となってから、更
にカウンタＴＲの値がＴＲ≦０となるまでの期間）は、
排気切換弁１４５は再度ＮＯX吸収剤３側に切り換えら
れ（ステップ８２２）、フラグＦＲ１の値が２にセット
される。これにより、＃１気筒はλ＝０．８〜０．９程
度のかなりリッチな空燃比で運転されるともに、＃１気
筒の排気は全量ＮＯX吸収剤３に供給される。このた
め、吐き出し終了後の再生操作中（図７、区間ＩＩｂ）
では、＃１から＃４の全気筒がλ＝０．８〜０．９程度
のリッチ空燃比で運転され、全気筒の排気がＮＯX吸収
剤３に流入するようになる。
【００７５】また、再生操作に必要な期間が経過すると
（ステップ８２１でＴＲ≦０になると）、ステップ８２
９から８３２が実行され、＃２から＃４気筒のリーン空
燃比運転フラグＦＬ２の値が１にセットされ（ステップ
８２９）、ＮＯX 吸収量積算値Ｎの値がクリアされると
ともに（ステップ８３１）、二次空気の供給が停止され
る（ステップ８３２）。これにより、次回のルーチン実
行時には、ステップ８０１の次ぎにステップ８０２以下
が実行されるようになり、ＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吸収
運転が再開される。
（ステップ８２１でＴＲ≦０になると）、ステップ８２
９から８３２が実行され、＃２から＃４気筒のリーン空
燃比運転フラグＦＬ２の値が１にセットされ（ステップ
８２９）、ＮＯX 吸収量積算値Ｎの値がクリアされると
ともに（ステップ８３１）、二次空気の供給が停止され
る（ステップ８３２）。これにより、次回のルーチン実
行時には、ステップ８０１の次ぎにステップ８０２以下
が実行されるようになり、ＮＯX 吸収剤３のＮＯX 吸収
運転が再開される。
【００７６】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記各実施形態のみに限定されるものでは
ない。例えば、上記各実施形態では脱硝触媒７として、
元素周期表第４周期または第 VIII 族に含まれる遷移元
素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒成分として担
持するものを使用しているが、脱硝触媒７としては、他
に、例えば公知の酸化バナジウム／チタニア（Ｖ2 Ｏ5
／ＴｉＯ2 ）系の脱硝触媒やゼオライトに銅を担持した
脱硝触媒などを使用することも可能である。
が、本発明は上記各実施形態のみに限定されるものでは
ない。例えば、上記各実施形態では脱硝触媒７として、
元素周期表第４周期または第 VIII 族に含まれる遷移元
素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒成分として担
持するものを使用しているが、脱硝触媒７としては、他
に、例えば公知の酸化バナジウム／チタニア（Ｖ2 Ｏ5
／ＴｉＯ2 ）系の脱硝触媒やゼオライトに銅を担持した
脱硝触媒などを使用することも可能である。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば、ＮＯX 吸収剤の再生操
作初期にＮＯX 吸収剤を通過した排気にＮＨ3 を添加
し、この排気を排気浄化手段に供給するようにしたこと
により、ＮＯX 吸収剤再生操作初期に吐き出されるＮＯ
X を浄化することが可能となり、全体としての排気性状
を向上させることができるという共通の効果を奏する。
作初期にＮＯX 吸収剤を通過した排気にＮＨ3 を添加
し、この排気を排気浄化手段に供給するようにしたこと
により、ＮＯX 吸収剤再生操作初期に吐き出されるＮＯ
X を浄化することが可能となり、全体としての排気性状
を向上させることができるという共通の効果を奏する。
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図２】三元触媒のＮＨ3 転換効率と排気空燃比との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】図１の実施形態の排気浄化作用を説明するタイ
ミング図である。
ミング図である。
【図４】図１の実施形態の排気浄化制御動作を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】内燃機関の負荷条件とＮＯX 発生量との関係を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明の図１とは異なる実施形態の概略構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】図６の実施形態の排気浄化制御動作を説明する
タイミング図である。
タイミング図である。
【図８】図６の実施形態の排気浄化制御動作を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
１…内燃機関
３…ＮＯX 吸収剤
５…三元触媒
７…脱硝触媒
１４１…第１の排気通路
１４２…第２の排気通路
１５０…共通排気通路
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−102948（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−365920（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−193487（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−272545（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−4522（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/24
F02D 41/14
Claims (2)
- 【請求項１】 それぞれ１またはそれ以上の気筒からな
る複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であっ
て、 前記気筒群のうち一部の気筒群に接続された第１の排気
通路と、 前記気筒群のうち他の気筒群に接続された第２の排気通
路と、 前記第１と第２の排気通路が合流する共通排気通路と、 前記第１の排気通路に配置された、流入する排気の空燃
比がリッチのときに排気中のＮＯ X の少なくとも一部を
アンモニアに転換するアンモニア生成手段と、 前記第２の排気通路に配置された、流入する排気の空燃
比がリーンのときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入する
排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ X を放出、
還元浄化するＮＯ X 吸収剤と、 前記共通排気通路に配置された、流入する排気中のＮＯ
X とアンモニアとを反応させる排気浄化手段と、 前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに前記他の気
筒群をリーン空燃比で運転し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸
収したＮＯ X を放出させるときに前記他の気筒群をリッ
チ空燃比で運転する第１の空燃比調整手段と、 少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出さ
せるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で運転する
第２の空燃比調整手段と、 を備え、 前記第２の空燃比調整手段は、 前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに前記一部の
気筒群をリッチ空燃比で運転し、 前記第２の空燃比調整手段は、前記ＮＯ X 吸収剤から吸
収したＮＯ X を放出させるときに、前記第１の空燃比調
整手段が前記他の気筒群のリッチ空燃比運転を開始して
から予め定めた期間が経過するまで前記一部の気筒群を
リッチ空燃比で運転し、前記予め定めた期間の経過時に
前記一部の気筒群の運転空燃比をリーンまたは理論空燃
比に切り換える、内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 それぞれ１またはそれ以上の気筒からな
る複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置であっ
て、 前記気筒群のうち一部の気筒群に接続された第１の排気
通路と、 前記気筒群のうち他の気筒群に接続された第２の排気通
路と、 前記第１と第２の排気通路が合流する共通排気通路と、 前記第１の排気通路に配置された、流入する排気の空燃
比がリッチのときに排気中のＮＯ X の少なくとも一部を
アンモニアに転換するアンモニア生成手段と、 前記第２の排気通路に配置された、流入する排気の空燃
比がリーンのときに排気中のＮＯ X を吸収し、流入する
排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ X を放出、
還元浄化するＮＯ X 吸収剤と、 前記共通排気通路に配置された、流入する排気中のＮＯ
X とアンモニアとを反応させる排気浄化手段と、 前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに前記他の気
筒群をリーン空燃比で運転し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸
収したＮＯ X を放出させるときに前記他の気筒群をリッ
チ空燃比で運転する第１の空燃比調整手段と、 少なくとも前記ＮＯ X 吸収剤から吸収したＮＯ X を放出さ
せるときに前記一部の気筒群をリッチ空燃比で運転する
第２の空燃比調整手段と、 前記一部の気筒群を前記第１の排気通路と第２の排気通
路とのいずれか一方に選択的に接続する排気切換え手段
と、 前記排気切換え手段と前記第２の空燃比調整手段とを制
御し、前記ＮＯ X 吸収剤にＮＯ X を吸収させるときに、前
記一部の気筒群を前記第２の排気通路に接続するととも
にリーン空燃比で運転し、前記ＮＯ X 吸収剤から吸収し
たＮＯ X を放出させるときに前記一部の気筒群を前記第
１の排気通路に接続するとともにリッチ空燃比で運転す
る切換え制御手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15704196A JP3454334B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 排気浄化方法及びその装置 |
| US08/876,608 US5778667A (en) | 1996-06-18 | 1997-06-16 | Method and a device for purifying combustion exhaust gas |
| DE69709442T DE69709442T2 (de) | 1996-06-18 | 1997-06-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung |
| EP97109854A EP0814241B1 (en) | 1996-06-18 | 1997-06-17 | A method and a device for purifying combustion exhaust gas |
| KR1019970024994A KR100202995B1 (ko) | 1996-06-18 | 1997-06-17 | 배기정화방법 및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15704196A JP3454334B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 排気浄化方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102213A JPH102213A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3454334B2 true JP3454334B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=15640908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15704196A Expired - Lifetime JP3454334B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 排気浄化方法及びその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5778667A (ja) |
| EP (1) | EP0814241B1 (ja) |
| JP (1) | JP3454334B2 (ja) |
| KR (1) | KR100202995B1 (ja) |
| DE (1) | DE69709442T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6345496B1 (en) | 1995-11-09 | 2002-02-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for purifying exhaust gas of an engine |
| WO1997019262A1 (en) * | 1995-11-17 | 1997-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for purifying exhaust gas of engine |
| WO1997019261A1 (fr) * | 1995-11-17 | 1997-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif de reglage des emissions d'echappement pour moteurs a combustion interne |
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| JP3713831B2 (ja) * | 1996-04-19 | 2005-11-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| JP3680611B2 (ja) * | 1999-02-03 | 2005-08-10 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE19922960C2 (de) * | 1999-05-19 | 2003-07-17 | Daimler Chrysler Ag | Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion |
| DE19922961C2 (de) * | 1999-05-19 | 2003-07-17 | Daimler Chrysler Ag | Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion |
| KR100349739B1 (ko) * | 1999-11-26 | 2002-08-22 | 현대자동차주식회사 | 디젤 차량용 질화산화물 정화 시스템 |
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| DE10349876A1 (de) | 2003-10-25 | 2005-05-25 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine |
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