JP3456408B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳細には、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からの排気中のＮＯX を
高い効率で浄化することが可能な排気浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】車両用等の内燃機関からの排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯX （ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ等
の窒素酸化物）の有害成分を浄化する排気浄化装置とし
ては、三元触媒を用いたものが従来から知られている。
三元触媒は、排気空燃比が理論空燃比の時にＨＣ、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。しかし、三元触
媒のＮＯX 浄化能力は排気空燃比が理論空燃比以上（す
なわちリーン空燃比に）なると急激に低下する。このた
め、全体として理論空燃比より高い空燃比で運転される
リーンバーン内燃機関の排気中のＮＯX を三元触媒によ
り浄化することは従来困難であった。
【０００３】上記問題を解決するために、例えば特開平
４−３６５９２０号公報は脱硝反応を利用した内燃機関
の排気浄化装置を提案している。三元触媒は、排気空燃
比が理論空燃比より低いときに（すなわちリッチ空燃比
のときに）排気中のＮＯX の一部をＮ2 に変換するとと
もに残りのＮＯX をＮＨ3 に変換するＮＨ3 生成作用を
行う。上記公報の装置は、ＮＯX のＮＨ3 への転換効率
の高い三元触媒を用いてＮＨ3 を発生させ、このＮＨ3
と排気中のＮＯX とを反応させて脱硝反応によりＮ2 と
Ｈ2 Ｏに浄化するようにしたものである。
【０００４】すなわち、上記公報の装置では、多気筒機
関の一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の気筒をリ
ーン空燃比で運転することにより、機関全体として平均
すると理論空燃比より高い（リーンな）空燃比での運転
を行なう。また、リッチ空燃比運転される気筒に接続さ
れた排気通路には、上記ＮＨ3 発生効率の高い三元触媒
が配置され、この三元触媒下流側でリーン空燃比気筒か
らの排気がリッチ空燃比気筒からの排気と合流するよう
にされている。
【０００５】リッチ空燃比気筒からの排気に含まれるＮ
ＯX の一部は上記三元触媒によりＮＨ3 に転換されるた
め、三元触媒下流側でのリッチ空燃比気筒からの排気に
はＮＨ3 が含まれることになる。一方、リーン空燃比気
筒から排出される排気には比較的多量のＮＯX が含まれ
る。上記特開平４−３６５９２０号公報の装置は、上記
ＮＨ3 を含む排気とＮＯXを含む排気とを合流させ、Ｎ
ＯX とＮＨ3 とを反応させて脱硝反応を生じさせること
によりＮＨ3 とＮＯX とをＮ2 とＨ2 Ｏとに転換するよ
うにして、ＮＯX の浄化効率を向上させたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３６５
９２０号公報の装置のようにリーン空燃比気筒から排出
されるＮＯX をＮＨ3 と反応させて浄化するためには、
リーン空燃比気筒から排出されるＮＯX 量の全量を浄化
できるだけのＮＨ3 が必要になる。例えば、内燃機関か
ら排出されるＮＯX は、その殆どがＮＯ（一酸化窒素）
とＮＯ2 （二酸化窒素）成分からなるが、これらのＮ
Ｏ、ＮＯ2 成分はＮＨ3 成分と以下に示す脱硝反応を生
じ、Ｎ2 とＨ2 Ｏに転換される。
【０００７】 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ このため、上記公報の装置で排気中のＮＯX を完全に浄
化するためには、リーン空燃比気筒からの排気中のＮＯ
のモル数と同量、及びＮＯ2 のモル数の４／３倍のモル
数のＮＨ3 が必要となる。また、同様に排気中の他のＮ
ＯX 成分（Ｎ2Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ等）を完全に浄化するため
には上記の量のＮＨ3 に加えて、それぞれＮ2 Ｏ4 、Ｎ
2 Ｏとそれぞれ等量比のモル数のＮＨ3 が必要となる。
ところが、排気中のＮＯX 量は気筒の運転空燃比が理論
空燃比よりリーン側（例えば空気過剰率が１．２程度）
のときに最も多くなり、理論空燃比以下では急激に少な
くなる。このため、上記公報のようにリッチ空燃比気筒
からの排気中のＮＯX の一部をＮＨ3 に転換するように
していると、発生するＮＨ3 の量は比較的少なくなりリ
ーン空燃比気筒からの排気中に含まれる比較的多量のＮ
ＯX を全量浄化することはできない。このため、上記特
開平４−３６５９２０号公報の装置では、三元触媒で生
成されるＮＨ3 量の不足のために排気中のＮＯX の一部
が浄化されずにそのまま大気に放出される問題が生じ
る。
【０００８】また、上記特開平４−３６５９２０号公報
の装置のように一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他
の気筒をリーン空燃比で運転した場合には、リッチ空燃
比気筒とリーン空燃比気筒との出力トルクが異なってく
るため機関全体で出力トルクの変動が生じる問題があ
る。本発明は上記問題を解決し、リッチ空燃比の排気中
のＮＯX をＮＨ3 に転換し、このＮＨ3 を用いて排気中
のＮＯX を還元する際に、生成されるＮＨ3 の量を増大
することにより排気中のＮＯX の浄化率を向上させるこ
とが可能であり、かつ機関全体の出力トルク変動を抑制
可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】各請求項に記載の発明で
は、ＮＨ3 生成手段に供給されるリッチ空燃比排気中
の、ＮＨ3 の原料としてのＮＯX の量を通常のリッチ空
燃比燃焼排気より大幅に増大させることにより、十分な
量のＮＨ3 をＮＨ3 生成手段で生成する。そして、この
十分な量のＮＨ3 を排気浄化手段に供給することによ
り、排気中のＮＯXの浄化率を向上させる。また、ＮＯ
X を多く含むリッチ空燃比排気を生成する方法として
は、気筒内でＮＯX 発生量の多いリーン空燃比燃焼を行
い、膨張行程または排気行程中に筒内のリーン空燃比の
既燃ガスに燃料噴射弁から燃料を供給することにより気
筒から排出される排気をリッチ空燃比にする。
【００１０】すなわち、請求項１に記載の発明によれ
ば、気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備
え、各気筒内でリーン空燃比燃焼を行うことが可能な内
燃機関の排気浄化装置であって、気筒内でリーン空燃比
の燃焼が生じた後に、膨張行程または排気行程中に前記
筒内燃料噴射弁から燃料噴射を行い前記リーン空燃比燃
焼により生じた排気の空燃比をリッチ空燃比に調整する
排気空燃比調整手段と、前記排気空燃比調整手段により
調整されたリッチ空燃比の排気が流入する排気通路に配
置され、リッチ空燃比の排気中のＮＯX をＮＨ3 に転換
するＮＨ3 生成手段と、前記ＮＨ3 生成手段からの排気
が流入する排気通路に配置され、排気中のＮＨ3 とＮＯ
X とを反応させてＮＯX とＮＨ3 との両方を浄化する排
気浄化手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提供
される。
【００１１】請求項２に記載の発明によれば、前記排気
空燃比調整手段は、前記ＮＨ3 生成手段でのＮＨ3 生成
量を、前記排気空燃比の調整を実施する期間を変更する
ことにより調節する請求項１に記載の排気浄化装置が提
供される。請求項３に記載の発明によれば、前記排気空
燃比調整手段は、前記ＮＨ3 生成手段でのＮＨ3 生成量
を、前記排気空燃比の調整を実施する気筒数を変更する
ことにより調節する請求項１に記載の排気浄化装置が提
供される。
【００１２】請求項４に記載の発明によれば、前記排気
空燃比調整手段は、前記ＮＨ3 生成手段でのＮＨ3 生成
量を、調整後の排気空燃比の値を変更することにより調
節する請求項１に記載の排気浄化装置が提供される。請
求項５に記載の発明によれば、前記排気空燃比調整手段
は、機関の運転状態に応じて前記ＮＨ3 生成手段でのＮ
Ｈ3 生成量を調節する請求項１から４までのいずれか１
項に記載の排気浄化装置が提供される。
【００１３】請求項６に記載の発明によれば、前記排気
浄化手段は、排気中のＮＨ3 を吸着するＮＨ3 吸着機能
を有し吸着したＮＨ3 または排気中のＮＨ3 により排気
中のＮＯX を還元する機能を有するＮＨ3 吸着脱硝触媒
を備えた請求項１に記載の排気浄化装置が提供される。
請求項７に記載の発明によれば、前記排気浄化手段は、
排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し排
気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 吸蔵還元触媒を備えた請求項１に記載の
排気浄化装置が提供される。
【００１４】請求項８に記載の発明によれば、前記排気
浄化手段は、排気中のＮＨ3 を吸着するＮＨ3 吸着機能
を有し吸着したＮＨ3 または排気中のＮＨ3 により排気
中のＮＯX を還元する機能を有するＮＨ3 吸着脱硝触媒
と、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収
し排気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 吸蔵還元触媒との両方を備えた請求
項１に記載の排気浄化装置が提供される。
【００１５】請求項９に記載の発明によれば、前記ＮＯ
X 吸蔵還元触媒は、前記ＮＨ3 吸着脱硝触媒の上流側の
排気通路に配置された請求項８に記載の排気浄化装置が
提供される。請求項１０に記載の発明によれば、前記Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒は、前記ＮＨ3 吸着脱硝触媒の下流側
の排気通路に配置された請求項８に記載の排気浄化装置
が提供される。
【００１６】請求項１１に記載の発明によれば、前記排
気浄化手段は、排気中のＮＨ3 を吸着するＮＨ3 吸着機
能を有し吸着したＮＨ3 または排気中のＮＨ3 により排
気中のＮＯX を還元する機能を有するＮＨ3 吸着脱硝触
媒を備え、前記排気空燃比調整手段は機関のＮＯX 発生
量に応じてＮＨ3 生成量を変更する請求項２から５のい
ずれか１項に記載の排気浄化装置が提供される。
【００１７】請求項１２に記載の発明によれば、前記排
気浄化手段は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮ
ＯX を吸収し排気空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ
X を放出し還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒を備え、前
記排気空燃比調整手段は機関のＮＯX 発生量に応じてＮ
Ｈ3 生成量を変更する請求項２から５のいずれか１項に
記載の排気浄化装置が提供される。
【００１８】請求項１３に記載の発明によれば、前記排
気浄化手段は、排気中のＮＨ3 を吸着するＮＨ3 吸着機
能を有し吸着したＮＨ3 または排気中のＮＨ3 により排
気中のＮＯX を還元する機能を有するＮＨ3 吸着脱硝触
媒を備え、前記排気空燃比調整手段は前記ＮＨ3 吸着脱
硝触媒のＮＨ3 吸着量が所定値以下になったときに前記
空燃比の調整を実施する請求項１に記載の排気浄化装置
が提供される。
【００１９】請求項１４に記載の発明によれば、前記排
気浄化手段は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮ
ＯX を吸収し排気空燃比がリッチのときに吸収したＮＯ
X を放出し還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒を備え、前
記排気空燃比調整手段は前記ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯ
X 吸蔵量が所定値以上になったときに前記空燃比の調整
を実施する請求項１に記載の排気浄化装置が提供され
る。
【００２０】以下、各請求項の発明の作用について説明
する。請求項１の発明では、気筒内での燃焼時の空燃比
はリーン空燃比であるため、燃焼時に発生するＮＯX は
リッチ空燃比燃焼の場合より多くなる。そして、燃焼行
程が終了すると、排気空燃比調整手段は膨張行程または
排気行程中に筒内燃料噴射弁からリーン空燃比燃焼後の
既燃ガスに燃料を噴射する。従って、気筒からはリーン
空燃比燃焼の際の比較的多量のＮＯX を含みながら空燃
比がリッチに調整された排気が排出される。このため、
このリッチ空燃比の排気中のＮＯX 量は同一のリッチ空
燃比で燃焼を行った場合の排気中のＮＯX 量より多くな
る。この排気は、ＮＨ3 生成手段に供給され、排気中の
ＮＯX がＮＨ3 に転換されるため、ＮＨ3 生成手段では
比較的多量のＮＨ3 が生成され、排気浄化手段に供給さ
れる。排気浄化手段では、十分な量のＮＨ3 が供給され
るためＮＯX 浄化のためのＮＨ3 が不足することがな
く、ＮＯX の浄化率が向上する。
【００２１】請求項２から４の発明では、排気空燃比調
整手段はＮＨ3 生成手段でのＮＨ3生成量を調節する。
例えば、ＮＨ3 生成手段に供給する排気をリッチ空燃比
に調整する期間（すなわちＮＨ3 生成手段でＮＨ3 が生
成される期間）や、排気をリッチ空燃比に調整する気筒
の数（すなわちＮＨ3 生成手段に供給する原料としての
ＮＯX の量）、調整後の空燃比の値（すなわちＮＨ3 生
成手段に流入する排気の空燃比のリッチの度合い）等を
変更することによりＮＨ3 生成手段でのＮＨ3生成量が
調節される。
【００２２】また、請求項５の発明では、上記ＮＨ3 生
成量の調節は、機関運転状態（例えば機関のＮＯX 発生
量）等に応じて行われる。請求項６から請求項１１の発
明では、排気浄化手段はＮＨ3 吸着脱硝触媒とＮＯX 吸
蔵還元触媒とのうちの一方または両方を含んでおり、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒による脱硝反応とＮＯX 吸蔵還元触媒
のＮＯX 吸放出作用との一方または両方によりＮＨ3 生
成手段で生成したＮＨ3 により排気中のＮＯX を浄化す
る。
【００２３】請求項１１と１２との発明では、機関のＮ
ＯX 発生量に応じてＮＨ3 生成量の調節が行われる。こ
のため、ＮＨ3 吸着脱硝触媒でＮＯX を浄化するのに必
要な量のＮＨ3 、またはＮＯX 吸蔵還元触媒から放出さ
れたＮＯX を浄化するのに必要な量のＮＨ3 が適切に供
給されるようになる。請求項１３の発明では、ＮＨ3 吸
着脱硝触媒が吸着したＮＨ3 量が所定値以下になったと
きに排気空燃比調整手段による排気空燃比の調整が行わ
れる。すなわち、ＮＨ3 吸着脱硝触媒が吸着したＮＨ3
量が低下するとＮＨ3 吸着脱硝触媒にＮＨ3 が供給され
るため、ＮＨ3 吸着脱硝触媒のＮＨ3 吸着量は所定値以
上に保持される。従って、ＮＨ3 吸着脱硝触媒では吸着
したＮＨ3 によるＮＯX の浄化が行われる。
【００２４】請求項１４の発明では、ＮＯX 吸蔵還元触
媒が吸蔵したＮＯX 量が所定値以上になったときに排気
空燃比調整手段による排気空燃比の調整が行われる。す
なわち、ＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX の放出が行われ
る時にＮＨ3 が供給されるため、放出されたＮＯX の浄
化が完全に行われる。
【００２５】
【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。以下の実施形態において、
図１、図８から図１０、及び図２３から図２６は機関の
全部の気筒からの排気がＮＨ3 生成手段を通過する実施
形態を、図１２、図１５、図１６、図１９及び図２７
は、特定の気筒の排気のみがＮＨ3 生成手段に供給さ
れ、ＮＨ3 生成手段通過後の排気が他の気筒からの排気
と合流する実施形態を、それぞれ示している。なお、以
下の各実施形態の図で、同一の参照符号は同一の要素を
示すものとする。
【００２６】以下の実施形態のうち、図１、図８から図
１０、及び図１２、図１５、図１６、図１９の実施形態
ではＮＨ3 生成手段として後述する三元触媒が使用され
ている。また、排気浄化手段としては、図１、図８、図
１２、図１５の実施形態では後述するＮＯX 吸蔵還元触
媒とＮＨ3 吸着脱硝触媒との両方が同時に使用されてい
るのに対して、図９の実施形態ではＮＯX 吸蔵還元触媒
のみが、図１０、図１６、図１７の実施形態ではＮＨ3
吸着脱硝触媒のみが、それぞれ使用されている。更に、
図２３から図２７の実施形態では、ＮＨ3 生成手段とし
てＮＯX 吸蔵還元触媒が使用されている。すなわち、図
２３から図２７の実施形態ではＮＯX 吸蔵還元触媒は排
気浄化手段として機能するだけでなく、ＮＨ3 生成手段
としても機能する。
【００２７】以下、それぞれの実施形態について説明す
る。図１は、本発明を自動車用エンジンに適用した場合
の実施形態の概略構成を示す図である。図１において、
１は自動車用多気筒内燃機関を示す。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。後述するように、本実施形態では＃１か
ら＃４の気筒は気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴
射弁７１から７４を備えており、通常運転時にはリーン
空燃比運転（気筒内での燃焼時の混合気空燃比がリーン
空燃比である運転）を行う。
【００２８】図１に示すように、本実施形態では、＃１
から＃４の各気筒からの排気は排気マニホルド１３３を
介して集合排気通路４に流入する。また、集合排気通路
４上には排気通路上流側から、ＮＨ3 生成手段として機
能する三元触媒５、排気浄化手段として機能するＮＯX
吸蔵還元触媒７とＮＨ3 吸着脱硝触媒９がこの順に配置
されている。三元触媒５、ＮＯX 吸蔵還元触媒７、ＮＨ
3 吸着脱硝触媒９については後に詳述する。
【００２９】制御回路３０は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＣＰＵ及び入出力ポートを有するマイクロコンピュータ
として構成され、機関１の燃料噴射制御、点火時期制御
等を行なう。更に、図１において、２１で示すのは、＃
１から＃４の各気筒の吸気ポートを共通の吸気通路２に
接続する吸気マニホルドである。筒内燃料噴射弁７１か
ら７４は、制御回路３０からの燃料噴射信号に応じて、
図２に示すように直接各気筒内に燃料を噴射するもので
ある。本実施形態では、筒内燃料噴射弁は各気筒の吸気
行程中または圧縮行程中に気筒内に燃料を噴射し、各気
筒内でリーン空燃比の燃焼を生じさせる（以下、この吸
気行程中または圧縮行程中に行われる、気筒内で燃焼を
生じさせるための燃料噴射を「主燃料噴射」と呼ぶ）。
また、筒内燃料噴射弁７１から７４は、排気空燃比調整
手段として機能する際には、上記主燃料噴射に加えて膨
張行程（好ましくは膨張行程後半）または排気行程中に
燃料噴射を実行する（以下、この膨張行程中または排気
行程中の燃料噴射を「追加燃料噴射」と呼ぶ）。これに
より、リーン空燃比燃焼により生じた既燃ガスに筒内で
燃料が追加されるため気筒から排出される排気の空燃比
はリッチ空燃比となる。さらに、膨張行程または排気行
程中に噴射された燃料は燃焼には寄与せず、既燃ガスの
熱により気化して排気と一様に混合した状態で気筒から
排出される。従って、追加燃料噴射を行った場合でも気
筒の出力トルクが増大することがないため、一部の気筒
のみに追加燃料噴射を行った場合でも機関の出力トルク
変動が生じることがない。
【００３０】また、通常、ガソリン、軽油等の燃料には
比較的分子量の大きいＨＣ（炭化水素）が多く含まれ
る。しかし、追加燃料噴射により筒内に供給された燃料
は、既燃ガスの熱と筒内の高圧とに曝されるため、クラ
ッキングにより燃料中の分子量の大きいＨＣが低分子量
のＨＣに転換され、その一部が排気中で水性反応を生じ
ＣＯやＨ2 が生成される。このため、追加燃料噴射時の
排気には、ＣＯやＨ2 、反応性の高い低分子量のＨＣが
多く含まれるようになる。
【００３１】なお、主燃料噴射は、例えば吸気行程中に
実施して気筒内に均一なリーン空燃比の混合気を形成し
て均一混合気燃焼を生じさせるものとしても良いし、吸
気行程後半から圧縮行程中に実施して点火プラグ近傍に
気筒内の他の部分より濃い混合気層を形成する層状給気
としても良い。次に、本実施形態で使用される三元触媒
５、ＮＯX 吸蔵還元触媒７及びＮＨ3吸着脱硝触媒９に
ついて説明する。
【００３２】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Ｒ
ｈ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Ｈ
Ｃ、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（排
気空燃比が理論空燃比よりリーン側）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（排気空燃比が理
論空燃比よりリッチ側）の領域で理論空燃比における浄
化率より高くなる。
【００３３】また、λ＜１．０（リッチ）の領域では、
排気中のＮＯX （ＮＯ）は、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により一部がＮ2 に転換されるが、残りのＮ
Ｏは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
【００３４】触媒成分としてロジウムＲｈを多く含む
程、上記ＮＯ→ＮＨ3 の転換率は高くなる。また、触媒
成分としてパラジウムＰｄは、ＮＯ→ＮＨ3 の転換率が
比較的高く、かつＨＣ，ＣＯの浄化性能も高い。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９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ＮＨ 3 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もしくはパラジウムＰｄを多く配合したものが使
用される。
【００３５】図３は、三元触媒５のＮＯX の転換率（流
入する排気中のＮＯX のうち、Ｎ2またはＮＨ3 に転換
されるＮＯX 量の割合）とＮＨ3 の生成率（流入する排
気中のＮＯX のうちＮＨ3 に転換されるＮＯX 量の割
合）の排気空燃比による変化を示す図である。図３に示
すように、ＮＯX の転換率（図３実線）は排気空燃比が
理論空燃比（λ＝１．０）より大きくなると急激に減少
する。すなわち、排気空燃比がリーンの場合には、三元
触媒５に流入するＮＯX のうち、そのまま三元触媒５を
通過するＮＯX の割合が急激に増加するようになる。一
方、排気空燃比がリッチの場合にはＮＯX の転換率は上
昇し、排気の空気過剰率λが０．９５程度以下の領域で
はＮＯX の転換率は略１００％になる。すなわち、排気
の空気過剰率λが０．９５以下の領域では、流入する排
気中のＮＯX は略全部Ｎ2 またはＮＨ3 に転換され、三
元触媒５からは流出しない。また、ＮＨ3 の生成率（図
３点線）は、排気の空燃比が理論空燃比より高い（リー
ン）領域ではほぼ０となり、理論空燃比以下の領域では
排気の空気過剰率λが低下するとともに増大し、λ＝
０．９５以下の領域では略一定になる。すなわち、排気
空燃比がλ＝０．９５以下の領域では、流入する排気中
のＮＯX の略全量がＮ2 またはＮＨ3 に転換され、しか
もＮＨ3 の生成率が最大になる。
【００３６】次に、本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７
について説明する。本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒７
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Ｃ
s のようなアルカリ金属、バリウムＢa 、カルシウムＣ
a のようなアルカリ土類、ランタンＬa 、セリウムＣ
ｅ、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 吸蔵還元触媒は排気の空気過剰率
λが１より大きいときに、排気中のＮＯX （ＮＯ2 、Ｎ
Ｏ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収する性質を有して
いる。
【００３７】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ＮＯは白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、ＮＯ
2 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触媒に吸
収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオン
ＮＯ3 - の形で触媒内に拡散する。このため、λ＞１．
０の条件下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒７
内に吸収されるようになる。
【００３８】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、触媒内の硝酸
イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で触媒から放出されるよう
になる。この場合、排気中にＮＨ3 、ＣＯ、Ｈ2 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。前述したよ
うに、本実施形態では追加燃料噴射を実施した場合に
は、排気中には多くのＨＣ、ＣＯ、ＣＯ2 成分や水性反
応により生成されるＨ2 が含まれるようになる。また、
前述したように排気中のＮＯX の一部はＨ 2 、ＣＯ等と
反応してＮＨ3 を生成する。従って、追加燃料噴射実施
時にはＮＯ X 吸蔵還元触媒から放出されたＮＯX は排気
中に含まれるＨＣ、ＣＯ、Ｈ2 、ＮＨ3 によりＮ2 に還
元されるようになる。また、ＮＨ3 は還元性が強いため
排気中のＮＨ3 の量が多いほど放出されたＮＯX の還元
が良好になる。
【００３９】なお、ＮＯX 吸蔵還元触媒はリッチ空燃比
下で、三元触媒と全く同一の反応により排気中のＮＯX
の一部をＮＨ3 に転換する機能を有している。従って、
三元触媒に代えてＮＯX 吸蔵還元触媒をＮＨ3 生成手段
として使用することも可能である。ＮＯX 吸蔵還元触媒
をＮＨ3 生成手段として使用する例ついては後述する。
【００４０】次に、本実施形態のＮＨ3 吸着脱硝触媒９
について説明する。本実施形態では触媒９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、ヴァナ
ジウムＶ、チタンＴｉ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、コバル
トＣｏ、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。また、本
実施形態では触媒９にＮＨ3 の吸着性能を持たせるため
に担体上に上記の触媒成分の他に後述するＮＨ3 吸着成
分を担持させている。
【００４１】このＮＨ3 吸着脱硝触媒は、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Ｎ
2 に転換、浄化する機能を有する。すなわち、上記触媒
９では、所定温度範囲の酸化雰囲気において触媒中でＮ
Ｈ3 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。
【００４２】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、ＮＨ3 吸着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ＮＨ3 吸着脱
硝触媒９上で酸化され、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９下流側に
は流出しない。
【００４３】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。
【００４４】ＮＨ3 吸着脱硝触媒９温度が上記温度範囲
以上になると、ＮＨ3 吸着脱硝触媒中ではＮＨ3 の酸化
反応が支配的になり、触媒下流側に排出されるＮＯX の
割合が増大するようになる。また、上記温度範囲以下で
は、ＮＨ3 の酸化反応が低下するため流入する排気中の
ＮＨ3 のうち、触媒９を通過してそのまま下流側に排出
されるＮＨ3 の割合が増大するようになる。以下に説明
する各実施形態においては、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９は流
入する排気温度が上記温度範囲になるように機関１から
の排気通路長さが設定されている。また、排気通路外壁
に冷却フィンや冷却水ジャケットを設けてＮＨ3 吸着脱
硝触媒９の温度が上記温度範囲になるように調整しても
良い。
【００４５】次に、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９に担持したＮ
Ｈ3 吸着成分について説明する。本実施形態ではＮＨ3
吸着脱硝触媒９にＮＨ3 の吸着作用を行なわせるため、
ＮＨ3 吸着成分を添加されている。一般に、酸性無機成
分（ゼオライト、シリカＳｉＯ2 、シリカアルミナＳｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 、チタニア等のブレンステッド酸、及
び銅Ｃｕ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅ等の遷
移金属の酸化物等のルイス酸を含む）はＮＨ3 を吸着す
る性質を有し、特に温度が比較的低い領域ではＮＨ3 を
良く吸着することが知られている。本実施形態では、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９に上記の酸性無機成分を担持させる
か、或いは上記酸性無機成分を含む材料で多孔質を形成
してＮＨ3 吸着脱硝触媒成分の担体として使用するよう
にしている。これにより、流入する排気中のＮＨ3 濃度
が高い場合にはＮＨ3 がＮＨ 3 吸着脱硝触媒９の酸性無
機成分に吸着される。また、流入する排気中のＮＨ3濃
度が低下すると酸性無機成分に吸収されたＮＨ3 が放出
される。すなわち、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９は、排気中の
ＮＨ3 濃度が高いときにＮＨ3 を吸蔵しておき、排気中
にＮＨ3 が存在しない場合でも吸蔵したＮＨ3 を放出し
前述の脱硝反応を行うことにより排気中のＮＯX を浄化
することができる。
【００４６】なお、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９としては、上
記のもの以外にも例えばゼオライト系脱硝触媒を使用す
ることができる。ゼオライト系脱硝触媒としては、例え
ばゼオライトＺＳＭ−５にＦｅ、Ｃｕ、Ｐｔ等の金属を
イオン交換して担持させた、鉄−ゼオライト触媒、銅−
ゼオライト触媒、白金−ゼオライト触媒、或いはモルデ
ナイト等のゼオライトに白金Ｐｔ等の貴金属、または白
金Ｐｔとともに銅Ｃｕを担持させた白金−モルデナイト
触媒、白金−銅−モルデナイト触媒等が使用される。こ
のゼオライト系脱硝触媒は、排気中のＮＨ3 、ＨＣ、Ｃ
Ｏ成分等をゼオライトの多孔質細孔内に吸着し、この吸
着したＮＨ3 成分（及び排気中のＮＨ3成分）により、
酸化雰囲気下でも排気中のＮＯX 成分を脱硝反応により
選択的に還元浄化することが可能な触媒である。
【００４７】次に、図１の実施形態の排気浄化作用につ
いて説明する。なお、本明細書において、「燃焼空燃
比」（あるいは「燃焼空気過剰率」）とは、前述の均一
混合気燃焼においては、気筒内混合気全体の空燃比（空
気過剰率）を、層状給気においては、混合気層内の空燃
比（空気過剰率）を、それぞれ意味するものとする。
【００４８】本実施形態では、通常の運転時は＃１から
＃４のいずれの気筒もリーン空燃比燃焼を行う。このと
き、各気筒の燃焼空燃比は発生するＮＯX 量ができるだ
け少なくなる領域（例えばλ≒１．４）に設定される。
また、通常の運転時にはいずれの気筒でも追加燃料噴射
を実施しない。従って、通常の運転時は各気筒から排出
される排気の空燃比はリーンであり、比較的少量のＮＯ
X を含んでいる。
【００４９】このリーン空燃比排気は三元触媒５に流入
するが、図３で説明したように三元触媒５ではリーン空
燃比ではＮＯX の浄化率が急激に低下するため、排気中
のＮＯX の大部分は浄化されることなく三元触媒５を通
過し、下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入する。一
方、前述したようにＮＯX 吸蔵還元触媒７はリーン空燃
比下では排気中のＮＯX を吸収するため、三元触媒５を
通過したリーン空燃比の排気中のＮＯX がＮＯX 吸蔵還
元触媒に吸収される。
【００５０】すなわち、通常運転時には機関１の各気筒
で発生するＮＯX はＮＯX 吸蔵還元触媒７に一時的に貯
蔵される。従って、通常運転が続くとＮＯX 吸蔵還元触
媒７に吸収されたＮＯX 量が増大してしまい、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７が飽和する可能性がある。そこで、本実施
形態ではＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されたＮＯX の量
が増大すると、短時間全気筒で追加の筒内燃料噴射を実
施して各気筒から排出される排気の空燃比をリッチにす
る。このように、排気空燃比をリッチにすることによ
り、三元触媒５では排気中のＮＯX の一部が前述の反応
によりＮＨ3 に転換されるようになる。このため、三元
触媒５下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７には、リッチ空燃
比であり、かつ還元成分であるＮＨ3 を含む排気が流入
する。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収された
ＮＯX が放出され、触媒７上で排気中のＮＨ3 やＨＣ、
ＣＯ成分と反応し還元浄化される。すなわち、本実施形
態では、通常運転中に定期的に短時間追加燃料噴射を行
い気筒から排出される空燃比をリッチ空燃比にすること
により、ＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸蔵されたＮＯX を放
出させ、還元浄化する（なお、本明細書ではＮＯX 吸蔵
還元触媒７からＮＯXを放出させるために短時間排気空
燃比をリッチにする操作を「リッチスパイク」と呼
ぶ）。上記のように、リッチスパイク運転中はＮＯX 吸
蔵還元触媒７から放出されたＮＯX の全量を浄化するた
めにできるだけ多くのＮＨ3 が必要とされる。このた
め、本実施形態ではリッチスパイク運転時にＮＨ3 の原
料としてのＮＯ X の量を増大させるため、＃１から＃４
の各気筒の燃焼空燃比はＮＯX 生成量が最大となる空燃
比（空気過剰率λ≒１．２程度、図４参照）に設定され
る。また、追加燃料噴射では、気筒から排出される排気
の空燃比が三元触媒５でＮＨ3 生成率が最大になるよう
に（例えば空気過剰率λ≒０．９５になるように、図３
参照）燃料噴射量が設定される。
【００５１】次に、本実施形態におけるＮＨ3 吸着脱硝
触媒９の機能について説明する。本実施形態ではリッチ
スパイク運転時に三元触媒５で比較的多量のＮＨ3 が生
成されるため、ＮＯX 吸蔵還元触媒７でＮＯX の還元に
消費されなかった余剰のＮＨ 3 が下流側に流出する場合
がある。一方、通常運転時にはＮＯX 吸蔵還元触媒７で
吸収されなかった僅かな量のＮＯX が下流側に流出する
場合がある。このため、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９にはリッ
チスパイク時には少量のＮＨ3 を含む排気が流入し、通
常運転時には微量のＮＯX を含むリーン空燃比の排気が
流入する。従って、本実施形態のＮＨ3 吸着脱硝触媒９
は、リッチスパイク時にはＮＯX 吸蔵還元触媒７から流
出するＮＨ3 を吸蔵し、通常運転時には吸蔵したＮＨ3
を用いてＮＯX 吸蔵還元触媒７を通過して来る微量のＮ
ＯX を浄化する作用を行う。このように、本実施形態で
はＮＨ3 吸着脱硝触媒９をＮＯX 吸蔵還元触媒７の下流
側に設けたことにより、ＮＯX の浄化率を向上させてい
る。
【００５２】上述のように、本実施形態では追加燃料噴
射を実施することにより三元触媒５でのＮＨ3 生成量を
増大させている。以下に、図４、図５を用いて追加燃料
噴射によりＮＨ3 生成量が増大する理由を説明する。図
４点線は気筒内の燃焼により生成されるＮＯX 量（濃
度）と燃焼時の空気過剰率λとの関係を説明する図であ
る。図４点線に示すように、気筒内の燃焼により生成さ
れるＮＯX の量は燃焼時の空気過剰率λが小さい領域で
は、空気過剰率λが大きくなるにつれて増大し、λ＝
１．２付近で最高になるが、その後はλが大きくなるに
つれて減少する。図１の実施形態では、追加燃料噴射を
実施しない場合には、この排気がそのまま三元触媒５に
流入することになり、三元触媒５に流入する排気の空気
過剰率λは気筒の燃焼時の空気過剰率に等しくなる。と
ころが、三元触媒５におけるＮＨ3 生成率は、図３に示
したように変化するため、三元触媒５出口における排気
のＮＨ3 濃度は気筒の燃焼時の空気過剰率λに応じて図
４に実線で示したように変化する。すなわち、気筒の燃
焼空気過剰率λが１．０より大きい領域では三元触媒５
のＮＨ3 生成率がほぼ０になるため、ＮＨ3 は生成され
ない。また、燃焼空気過剰率λが１．０以下の領域では
λが低下するほど三元触媒５のＮＨ3 生成率が増大する
ものの、気筒で生成されるＮＯX 量が急激に減少するた
めＮＨ3 の生成量自体は比較的小さくなる。また、λ≒
０．９５以下の領域ではＮＨ3 生成率は最大になるが、
気筒で生成されるＮＯX 量はさらに減少するためＮＨ3
の生成量はλが低下するほど減少する。このため、図４
に点線で示したように三元触媒５のＮＨ3 生成量は気筒
の燃焼空気過剰率λが０．９５付近で最大になるが生成
量自体は比較的僅かである。
【００５３】すなわち、気筒の燃焼空気過剰率λと三元
触媒５に供給する排気の空気過剰率とが同一の場合に
は、三元触媒５でＮＨ3 を生成するために気筒の燃焼空
気過剰率を１より小さくする必要がある。このため、気
筒では燃焼時にＮＨ3 の原料としてのＮＯX を十分に生
成することができなくなり三元触媒５でのＮＨ3 生成量
も少なくなってしまう。
【００５４】これに対して、図５は追加燃料噴射を実施
した場合のＮＨ3 生成量を示す図４と同様な図である。
追加燃料噴射を実施する場合には気筒の燃焼空気過剰率
とは独立に三元触媒に供給される排気の空気過剰率を制
御することができる。このため、気筒の燃焼空気過剰率
はＮＯX 生成量が最大になるλ≒１．２に固定しなが
ら、三元触媒５に流入する排気の空気過剰率をλ＜１．
０にすることが可能となる。このため、この場合の三元
触媒５におけるＮＨ3 生成量は図５に実線で示したよう
になる。すなわち、この場合には三元触媒５に流入する
排気の空気過剰率にかかわらず排気中のＮＯX 量は最大
値（λ≒１．２）に固定することができるため、三元触
媒５でのＮＨ3 生成量は図３のＮＨ3 生成率と同様な変
化をすることになる。このため、ＮＨ3 生成率が最大に
なるλ＝０．９５付近では三元触媒５で多量のＮＨ3 が
生成されるようになる。
【００５５】更に、本実施形態では追加燃料噴射実施時
には、三元触媒に供給される排気中に燃料のクラッキン
グにより生じた低分子量のＨＣ成分が多く含まれる。低
分子量のＨＣ成分は高分子量のＨＣに較べて反応性が高
いため、三元触媒上で水性反応により容易にＣＯ、Ｈ2
等の成分を生成する。前述したように、ＮＯX をＮＨ 3
に転換するためにはＣＯ、Ｈ2 等が必要とされるため、
追加燃料噴射を実施することにより、ＮＨ3 生成のため
のＣＯ、Ｈ2 等が多く三元触媒に供給されるようにな
り、排気中のＮＯX のうちＮＨ3 に転換される割合が向
上する効果を得ることができる。また、追加燃料噴射に
より生成した低分子量のＨＣやＣＯ、Ｈ2等の成分は、
それ自体でもＮＯX 吸蔵還元触媒やＮＨ3 吸着脱硝触媒
上で良好にＮＯX を還元する。このため、追加燃料噴射
により生成した低分子量のＨＣやＣＯ、Ｈ2 等のうち三
元触媒上でＮＨ3 に転換されなかったものも、下流側の
ＮＯ X 吸蔵還元触媒やＮＨ3 吸着脱硝触媒で有効にＮＯ
X の還元に使用されるようになる。
【００５６】本実施形態では、上述のようにリッチスパ
イク運転時には各気筒の燃焼空気過剰率をλ≒１．２に
設定するとともに、追加燃料噴射を実施して気筒から三
元触媒に供給される排気の空燃比をλ≒０．９５に調整
することにより、三元触媒５で生成されるＮＨ3 の量を
最大限まで増大することを可能としている。図６は本実
施形態の排気浄化操作を説明するフローチャートであ
る。本操作は、制御回路３０により一定時間毎に実行さ
れるルーチンにより行われる。
【００５７】図６においてルーチンがスタートすると、
ステップ６０１では現在リーン運転フラグＦＬの値が１
に設定されているか否かが判定される。リーン運転フラ
グＦＬは、リッチスパイクを実行するか否か、すなわち
追加燃料噴射を実施するか否かを表すフラグであり、Ｆ
Ｌ＝１はリッチスパイクを実行せず気筒からの排気をリ
ーン空燃比のまま三元触媒５に流入させる状態を意味し
ている。フラグＦＬの値は後述するステップ６０９、ス
テップ６１７で設定される。
【００５８】ステップ６０１でＦＬ＝１であった場合に
は、ステップ６０３とステップ６０５とで現在ＮＯX 吸
蔵還元触媒７が吸蔵しているＮＯX 量ＦＮＯＸが算出さ
れる。本実施形態では、予め機関の負荷条件（吸入空気
量Ｑ、機関回転数Ｎ）を変えて単位時間（例えば図６の
ルーチンの実行間隔）当たりのＮＯX 発生量を実測し、
制御回路３０のＲＯＭに数値テーブルの形で格納してあ
り。ステップ６０３では機関の吸入空気量Ｑと回転数Ｎ
とから単位時間当たりＮＯX 発生量ＡＮＯＸを読み出す
とともに、ステップ６０５で、このＡＮＯＸの積算を行
う。ＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに吸蔵され
るＮＯX 量はＮＯX 吸蔵還元触媒７に単位時間当たりに
流入するＮＯX 量に比例すると考えられるため、上記Ａ
ＮＯＸの積算値ＦＮＯＸは現在ＮＯX 吸蔵還元触媒７に
吸蔵されているＮＯX 量を表すパラメータとなる。
【００５９】上記によりＮＯX 吸蔵量ＦＮＯＸ算出後、
ステップ６０７では現在のＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯ
X 吸蔵量ＦＮＯＸが所定値ＦＮＯＸ0 に到達したか否か
が判定される。ここで、ＦＮＯＸ0 はＮＯX 吸蔵還元触
媒７のＮＯX 吸収能力が低下し始めるＮＯX 吸蔵量より
小さな値に設定され、本実施形態では例えばＮＯX 吸蔵
還元触媒７の吸蔵可能な最大ＮＯX 量（飽和量）の７０
％程度の値とされている。
【００６０】ステップ６０７でＦＮＯＸ＜ＦＮＯＸ0 で
ある場合には、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸収能力
には、まだ余裕がある状態であるためこのままルーチン
を終了しリーン空燃比運転を継続する一方、ステップ６
０７でＦＮＯＸ≧ＦＮＯＸ0 であった場合にはＮＯX 吸
蔵還元触媒７のＮＯX 吸収能力が低下し始めている可能
性があるためステップ６０９に進み、リーン運転フラグ
ＦＬの値を０にセットするとともに、ステップ６１１で
リッチスパイク期間、すなわち追加燃料噴射を行う期間
を規定するカウンタＣＴの値を設定する。
【００６１】本実施形態では、ＮＯX 吸蔵還元触媒７の
ＮＯX 吸蔵量が所定値（例えば、飽和量の７０％程度）
になったときに空燃比をリッチにしてＮＯX 吸蔵還元触
媒７からＮＯX を放出、還元浄化する。このため、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７から放出されたＮＯX の全量を還元浄
化できるだけのＮＨ3 やＨＣ、ＣＯ成分をＮＯX 吸蔵還
元触媒７に供給してこれらの成分が不足することがない
ようにする必要がある。ところが、実際には機関から単
位時間当たりに発生するＮＯX 成分やＨＣ、ＣＯ成分の
量は、機関の運転条件（機関吸入空気量Ｑ、回転数Ｎ
等）に応じて異なって来る。このため、三元触媒５で単
位時間当たりに生成されるＮＨ3 の量も機関の運転条件
に応じて異なるようになる。従って、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７から放出されるＮＯX の全量を浄化するのに必要な
量のＮＨ3 （及びＨＣ、ＣＯ）を三元触媒５で生成させ
るためには機関運転状態に応じて追加燃料噴射を行う期
間を変更する必要がある。つまり、必要な量のＮＨ3 を
生成するためには、例えば機関の単位時間当たりのＮＯ
X 発生量が少ない場合には、追加燃料噴射（すなわち排
気の空燃比調整）を行う期間を長く設定し、逆に単位時
間当たりのＮＯX 発生量が多い場合には排気の空燃比調
整期間を短く設定する必要がある。
【００６２】本実施形態では、予めＦＮＯＸ0 に相当す
る量のＮＯX がＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸蔵されていた
場合に、このＮＯX の全量を還元浄化するのに必要とさ
れる量のＮＨ3 をＮＨ3 生成手段で生成するために必要
な時間ＣＴを予め実測し、機関負荷（吸入空気量Ｑ、回
転数Ｎ）を用いた数値テーブルの形で制御回路３０のＲ
ＯＭに格納してある。ステップ６１１では、この数値テ
ーブルから追加燃料噴射を行うべき期間を読み出し、カ
ウンタＣＴにセットしてルーチンを終了する。
【００６３】ステップ６０９でフラグＦＬの値が０に設
定されると、次回のルーチン実行時からステップ６０１
の次にステップ６１３が実行されるようになる。ステッ
プ６１３からステップ６１９では、計時カウンタＣＴの
値がルーチン実行毎にΔｔづつ減算され（ステップ６１
５、Δｔは本ルーチンの実行間隔）、時間ＣＴが経過す
ると（ステップ６１３でＣＴ≦０）リーン運転フラグＦ
Ｌの値は１にセットされ（ステップ６１７）、ＮＯX 吸
蔵量パラメータＦＮＯＸの値はクリアされる（ステップ
６１９）。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX
吸蔵量が所定値に到達する毎に、機関運転状態に応じて
定まる期間ＣＴの間、各気筒では追加燃料噴射が実行さ
れ、各気筒からの排気の空燃比はリッチ空燃比に調整さ
れる。従って、三元触媒５ではＮＨ3 が生成され、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７にはＮＨ3 を多量に含んだリッチ空燃
比の排気が供給される。このため、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７からはＮＯX が放出され、排気中のＮＨ3 と反応して
還元浄化される。
【００６４】なお、所定期間ＣＴ経過後はリーン空燃比
運転フラグＦＬの値は１に復帰するため（ステップ６１
７）、ＮＯX 吸蔵還元触媒７からのＮＯX の放出と還元
浄化とが完了した後は追加燃料噴射は停止され、排気空
燃比はリーンになる。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７はＮＯX の吸収を再開する。図７は、本実施形態の燃
料噴射制御を示すフローチャートである。本制御は制御
回路３０により、例えば機関クランク軸一定回転角度毎
に実行される。
【００６５】図７においてルーチンがスタートすると、
ステップ７０１では、図６で設定されるリーン運転フラ
グＦＬの値が１にセットされているか否かが判定され、
ＦＬの値に応じて主燃料噴射の量が設定される。すなわ
ち、ステップ７０１でＦＬ＝１（リッチスパイク実行中
でない場合）であった場合には、各気筒の燃焼空気過剰
率λB はλB ＝λLL（λLLは、燃焼によるＮＯX 発生量
が少なくなる空気過剰率であり、例えば本実施形態では
λLL≒１．４）に設定される。また、ＦＬ≠１（リッチ
スパイク実行中）には各気筒の燃焼空気過剰率λB は、
各気筒のＮＯX 発生量が最大になる空気過剰率λL （λ
L≒１．２）に設定される。
【００６６】ステップ７０３、７０５で各気筒の燃焼空
気過剰率λB が設定されると、別途制御回路３０により
実行される図示しないルーチンでは燃焼空気過剰率λB
を得るために必要とされる実際の燃料噴射量が、例えば
機関の１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎに基づいて算出
される。そして、ステップ７０７で現在いずれかの気筒
の主燃料噴射のタイミングか否かが判断され、噴射タイ
ミングであった場合にはステップ７０９でその気筒の主
燃料噴射を実行する。これにより、気筒内ではステップ
７０３またはステップ７０５で設定した空気過剰率の燃
焼が行われる。
【００６７】ステップ７０７で現在主燃料噴射の実行タ
イミングでない場合には、ステップ７１１に進み、リー
ン空燃比フラグＦＬの値から追加燃料噴射を実行すべき
か否かを判定する。追加燃料噴射を実行すべき場合（Ｆ
Ｌ≠１）の場合には、ステップ７１３に進み、現在いず
れかの気筒が追加燃料噴射タイミングにあるか否かを判
定し、いずれかの気筒が噴射タイミングにある場合には
ステップ７１５でその気筒に追加燃料噴射を実行する。
この場合、追加燃料噴射量は、別途制御回路３０により
実行される図示しないルーチンにより、ステップ７０５
で設定された燃焼空気過剰率の排気を三元触媒５で最も
ＮＨ3 生成効率が高くなる空気過剰率λ A （λA ≒０．
９５）にするために必要とされる量に設定される。
【００６８】上述のように、図６、図７の操作によれ
ば、ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量が所定値に到
達する毎に各気筒で追加燃料噴射が実行され、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７からのＮＯX の放出とＮＨ3 による還元浄
化とが行われる。また、追加燃料噴射を実施する期間
は、機関の運転状態、例えば機関の単位時間当たりのＮ
Ｏ X 発生量等に応じて設定される。
【００６９】なお、本実施形態では三元触媒５により生
成されるＮＨ3 の量（ＮＯX 吸蔵還元触媒７に供給され
るＮＨ3 の量）は、追加燃料噴射を実行する期間を変更
することにより調節しているが、追加燃料噴射を実行す
る期間の代わりに、気筒からの排気の空燃比を変更する
ことにより調節するようにしても良い。すなわち、図５
に示したように、本実施形態では三元触媒５に流入する
排気の空気過剰率λを０．９５〜１．０の間で変更する
ことにより、三元触媒５でのＮＨ3 生成率を最大値から
０まで変化させることができる。従って、追加燃料噴射
量を変更して三元触媒に流入する排気の空燃比を調整す
ることにより三元触媒５で単位時間当たりに生成される
ＮＨ3 の量を調節することが可能となる。
【００７０】この場合、例えば図６ステップ６１１では
機関の運転状態に応じてＣＴを定める代わりにＣＴは予
め定めた一定値とされる。また、別途実行される燃料噴
射量演算ルーチンでは、上記一定期間ＣＴでＮＯX 吸蔵
還元触媒７の吸蔵したＮＯXを放出、還元浄化するため
に必要な単位時間当たりのＮＨ3 生成量を算出し、この
生成量を得るための三元触媒５入口空気過剰率を算出す
る。そして、追加燃料噴射量は、調整後の排気空気過剰
率λA がこの入口空気過剰率になるように設定すればよ
い。
【００７１】また、本実施形態では図１に示したように
集合排気通路４上に上流側から三元触媒５、ＮＯX 吸蔵
還元触媒７、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９を配置しており、Ｎ
ＯXの浄化は主としてＮＯX 吸蔵還元触媒７によって行
われ、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９は補助的なＮＯX の浄化を
行っている。しかし、ＮＯX 吸蔵還元触媒７とＮＨ3吸
着脱硝触媒９との位置を入れ替えて、図８に示すように
三元触媒５、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７の順に上流側から配置することにより、主としてＮ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９にＮＯX の浄化を行わせるようにす
ることもできる。この場合には、図１１で後述するよう
に、通常運転時（リッチスパイク以外の時期）には各気
筒からの排気はリーンとなり、三元触媒５ではＮＨ3 が
生成されないため、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９は触媒内に吸
着したＮＨ3 を用いて排気中のＮＯX を浄化する。従っ
て、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９内に吸着されたＮＨ3 量はＮ
Ｏ X の浄化に使用され、運転中減少して行く。また、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９下流側に配置されたＮＯX 吸蔵還元
触媒７は、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９で還元浄化されずに下
流側に流出したＮＯX を吸収する。このため、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７のＮＯ X 吸蔵量は時間とともに増大してい
く。そこで、この場合にはＮＨ3 吸着脱硝触媒９に吸着
されたＮＨ3 量が減少して所定値以下になった場合に追
加燃料噴射を行って三元触媒５でＮＨ3 を生成するよう
にする。これにより、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９にはＮＨ3
を含むリッチ空燃比の排気が流入し、排気中のＮＨ3 が
ＮＨ3吸着脱硝触媒９に吸着される。また、ＮＨ3 吸着
脱硝触媒９を通過した余剰のＮＨ3 を含むリッチ空燃比
の排気がＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入するため、同時に
ＮＯX 吸蔵還元触媒７からのＮＯX の放出と還元浄化と
が行われる。なお、ＮＨ 3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着
量に応じたリッチスパイクの詳細については、図１１で
説明する。
【００７２】図９は本発明の別の実施形態を示す図１と
同様な図である。図９の実施形態ではＮＨ3 吸着脱硝触
媒９は設けられておらず、機関１の集合排気通路４には
上流側から三元触媒５とＮＯX 吸蔵還元触媒７とが配置
されているのみである。前述のように、図１の実施形態
では排気中のＮＯX 浄化は主としてＮＯX 吸蔵還元触媒
７によって行われている。このため、図１の実施形態に
較べてＮＯX の浄化効率は多少低下するものの、図９に
示すようにＮＨ3 吸着脱硝触媒９を省略してＮＯX 吸蔵
還元触媒７のみを使用することにより、装置を簡素化す
ることが可能となる。なお、この場合の排気浄化操作は
図６、図７に示したものと同一である。
【００７３】次に、図１０を用いて本発明の別の実施形
態について説明する。図１０の実施形態では、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７は設けられておらず、機関１の集合排気通
路４上には上流側から三元触媒５とＮＨ3 吸着脱硝触媒
９のみが配置されている。すなわち、本実施形態ではＮ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９のみにより排気中のＮＯX の浄化を
行う。
【００７４】前述のように、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９はリ
ーン空燃比の排気中にＮＨ3 とＮＯ X とが含まれる時に
ＮＨ3 とＮＯX とを反応させＮＯX を還元浄化すること
ができる。また、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９にはＮＨ3 吸着
成分が担持されているため、ＮＯX の還元に使用されな
かった余剰のＮＨ3 を吸着、貯蔵し、排気中にＮＨ3が
含まれないときにも貯蔵したＮＨ3 を用いてＮＯX を還
元浄化することができる。
【００７５】本実施形態では、図１の実施形態と同様に
リッチスパイク運転を行い、三元触媒５でＮＨ3 を生成
し、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９にＮＨ3 を吸着させる。ＮＨ
3 吸着脱硝触媒９は吸着したＮＨ3 を用いて通常運転時
のリーン空燃比排気中のＮＯ X を浄化する。通常運転時
には触媒９に吸着されたＮＨ3 はＮＯX の浄化に消費さ
れ減少する。従って、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９で適切にＮ
ＯX の浄化を行うためには、触媒９の吸着したＮＨ3 の
全量が消費されＮＨ3 の不足が生じる前にＮＨ 3 を補給
する必要がある。そこで、本実施形態では、ＮＨ3 吸着
脱硝触媒９に吸着されたＮＨ3 の量を推定して、このＮ
Ｈ3 量がある下限値まで低下したときに機関のリッチス
パイク運転を行いＮＨ3 吸着脱硝触媒９にＮＨ3 を補給
するようにしている。これにより、ＮＨ3 吸着脱硝触媒
９には常に一定量以上のＮＨ3 が吸着されていることに
なり、ＮＯX の還元のためのＮＨ3 が不足する事態が防
止される。
【００７６】図１１は、本実施形態における排気浄化操
作を説明するフローチャートである。本操作は、制御回
路３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行
われる。図１１の操作では、制御回路３０は機関からの
単位時間当たりのＮＯX 排出量ＡＮＯＸに基づいて、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９の吸着保持するＮＨ3 量ＩＮＨ3を
算出する。そして、このＮＨ3 量ＩＮＨ3 が所定の下限
値Ｉ0 以下になったときにリッチスパイクを実行し、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量を飽和限界付近の値
ＩＦＵＬまで増大させている。
【００７７】図１１においてルーチンがスタートする
と、ステップ１１０１ではリーン運転フラグＦＬの値が
１にセットされているか否かが判定され、ＦＬ＝１の場
合にはリーン空燃比運転を継続するとともに、ステップ
１１０３で単位時間当たりの機関のＮＯX 生成量ＡＮＯ
Ｘを機関吸入空気量Ｑと回転数Ｎとから算出する。ステ
ップ１１０１と１１０３とは図６と同一の操作である。
そして、ＡＮＯＸ算出後、ステップ１１０５ではＮＨ3
吸着脱硝触媒９の現在のＮＨ3 保持量ＩＮＨ3 が、ＩＮ
Ｈ3 ＝ＩＮＨ3 −Ｋ×ＡＮＯＸとして算出される。すな
わち、リーン空燃比運転中はＮＨ3 吸着脱硝触媒９は吸
蔵したＮＨ3 を用いて機関から発生するＮＯX を還元浄
化している。このため、単位時間当たりのＮＨ3 吸着脱
硝触媒９内のＮＨ3 の減少量は機関で発生するＮＯX の
量に比例する。従って、機関全体で単位時間当たりにＡ
ＮＯＸの量のＮＯX が発生する状態では、ＮＨ3 吸着脱
硝触媒９のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3 はＫ×ＡＮＯＸだけ減
少する（Ｋは一定値）。ステップ１１０５では、機関の
ＮＯX 発生量に応じてＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3吸
着量を減算することにより現在のＮＨ3 吸着量を算出し
ている。
【００７８】ステップ１１０７では、上記により算出し
た現在のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3 が所定値Ｉ0 以下に低下
したか否かが判断される。上記所定値Ｉ0 は例えば、本
実施形態ではＮＨ3 吸着脱硝触媒９の吸着保持できる最
大ＮＨ3 量（飽和量）の２０〜３０％程度の値（一定
値）に設定される。ステップ１１０７で吸着量ＩＮＨ3
が所定値Ｉ0 より大きい場合にはそのままリーン空燃比
運転が継続される。一方、吸着量ＩＮＨ3 が所定値Ｉ0
以下になった場合には、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９にＮＨ3
を補給するためにリッチスパイク運転が実行される。
【００７９】すなわち、この場合にはステップ１１０９
でリーン空燃比フラグＦＬの値が０にセットされるとと
もに、ステップ１１１１では機関吸入空気量Ｑと回転数
Ｎとからリッチスパイク期間、すなわち追加燃料噴射を
実行する期間ＣＴＨを設定する。図６で説明したよう
に、機関のリッチスパイク運転中のＮＯX 発生量は機関
運転状態に応じて変化する。一方本実施形態ではリッチ
スパイク運転中にＮＨ3吸着脱硝触媒９のＮＨ3 保持量
を下限値Ｉ0 から飽和量付近の値ＩＦＵＬまで増大させ
るために必要な量のＮＨ3 を三元触媒５で生成する必要
がある。このため、本実施形態ではリッチスパイク期間
を、ＮＨ3 の原料としてのＮＯX 発生量に応じて変化さ
せている。なお、リッチスパイク期間ＣＴＨは、ＮＨ3
吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量をＩ0 からＩＦＵＬまで
増大させるのに必要な期間であり、予め機関吸入空気量
Ｑと回転数Ｎとの各組合せに応じて実測等により決定
し、制御回路３０のＲＯＭにＱとＮとを用いた数値テー
ブルの形で格納されている。ステップ１１１１では、吸
入空気量Ｑと回転数Ｎとに基づいて上記数値テーブルか
らリッチスパイク時間ＣＴＨを決定する。
【００８０】ステップ１１０９でフラグＦＬが０にセッ
トされると、次回のルーチン実行時からはステップ１１
１３以降が実行されるようになり時間ＣＴＨの間追加燃
料噴射が実行される。そして、ＣＴＨ経過後にリーン空
燃比フラグＦＬが１にセットされて追加燃料噴射が停止
されリーン空燃比運転が再開されるとともに、ＮＨ3吸
着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3 の値がＩＦＵＬに
セットされる。
【００８１】また、本実施形態においても、別途図７の
燃料噴射制御ルーチンが実行され、フラグＦＬの値に応
じて主燃料噴射と追加燃料噴射とが実行される。上述の
ように、図１１、図７のルーチンを実行することによ
り、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量が所定値以下
に低下する毎に各気筒で追加燃料噴射が実行されるよう
になり、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量が飽和量
付近まで増大する。また、追加燃料噴射を実施する期間
は、機関の運転状態、例えば機関の単位時間当たりのＮ
ＯX 発生量等に応じて設定される。
【００８２】なお、前述のように、図８の実施形態にお
いても図１１、図７に説明したと同様な排気浄化操作が
実行される。また、本実施形態においてもリッチスパイ
ク期間ＣＴＨを機関運転状態に応じて変更する代わり
に、機関運転状態に応じて追加燃料噴射量を変更するこ
とによりＮＨ3 の生成量を制御しても良い。次に、図１
２から図２２を用いて本発明の図１及び図８から図１０
とは異なる実施形態について説明する。前述のように、
図１及び図８から図１０の実施形態では機関１の全気筒
からの排気がＮＨ3 生成手段としての三元触媒５を通過
するようにされていたが、以下の実施形態では三元触媒
５は機関１の一部の気筒の排気通路のみに接続されてい
る点が前述の各実施形態と相違している。
【００８３】まず、図１２の実施形態について説明す
る。図１２の実施形態では、機関１の＃１気筒は排気通
路１４３を介して直接三元触媒５に接続されており、＃
２から＃４の気筒は排気マニホルド１３１を介してＮＯ
X 吸蔵還元触媒７に接続されている。また、ＮＯX 吸蔵
還元触媒７出口に接続された排気通路１４１と三元触媒
５出口に接続された排気通路１４２とは互いに合流して
集合排気通路４を形成している。更に、集合排気通路４
上にはＮＨ3吸着脱硝触媒９が配置されている。すなわ
ち、本実施形態では三元触媒５は＃１気筒の排気中のＮ
ＯX をＮＨ3 に転換して集合排気通路４上のＮＨ3 吸着
脱硝触媒９のみに供給するようにされている。また、前
述の各実施形態では各気筒の追加燃料噴射はリッチスパ
イク時のみ実行されていたが、本実施形態では＃一気筒
では常時追加燃料噴射が実行される点が相違している。
【００８４】次に、本実施形態の排気浄化操作について
説明する。本実施形態では、通常の運転時には＃２から
＃４気筒では、ＮＯX の発生量が少なくなる空気過剰率
（例えばλ≒１．４）の燃焼が行われ追加燃料噴射は実
行されない。このため、＃２から＃４気筒から排気マニ
ホルド１３１を経由してＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入す
る排気の空燃比はリーンであり、ＮＯX 吸蔵還元触媒７
では排気中のＮＯX が吸収され、排気から除去される。
【００８５】一方、本実施形態では、＃１気筒は常時Ｎ
ＯX の発生量が最も多くなる空気過剰率（λ≒１．２）
の燃焼が行われ、更に燃焼後の既燃ガスには追加燃料噴
射が行われて三元触媒５で最もＮＨ3 生成率が大きくな
る空気過剰率（λ≒０．９５）になるように排気の空燃
比が調整される。これにより、三元触媒５では排気中の
ＮＯX が還元浄化されるとともに、その一部がＮＨ3 に
転換され比較的多量のＮＨ3 が生成されるようになる。
【００８６】この場合、集合排気通路４には、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７を通過してＮＯX のほとんどが除去された
リーン空燃比（例えばλ≒１．４）の排気が排気通路１
４１から、また三元触媒５を通過した、ＮＯX をほとん
ど含まず比較的多量のＮＨ3を含むリッチ空燃比（例え
ばλ≒０．９５）の排気が流入し、互いに混合してＮＨ
3 吸着脱硝触媒９に流入する。このため、ＮＨ3 吸着脱
硝触媒９に流入する排気の空燃比は全体としてリーンで
あり（例えばλ≒１．３）ＮＯX 吸蔵還元触媒７で吸収
できなかった少量のＮＯX と三元触媒５で生成されたＮ
Ｈ3 とを含んでいる。これにより、ＮＨ3 吸着脱硝触媒
９上では排気中のＮＨ3 とＮＯX とが反応しＮＯX が浄
化される。また、ＮＯX の浄化に使用されなかったＮＨ
3 は一部がＮＨ3 吸着脱硝触媒９上で浄化され、一部が
ＮＨ3 吸着脱硝触媒９に吸着保持される。このため、Ｎ
Ｈ3 吸着脱硝触媒９下流側にはＮＯX もＮＨ3 も流出し
ない。
【００８７】一方、通常運転が続くとＮＯX 吸蔵還元触
媒７ではＮＯX 吸蔵量が増大する。このため、同様ＮＯ
X 吸蔵還元触媒７がＮＯX で飽和する前に触媒７からＮ
ＯXを放出させ還元浄化する必要がある。そこで、本実
施形態でも図１の実施形態と同様、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７のＮＯX 吸蔵量が所定値に到達する毎に短時間＃２か
ら＃４気筒で追加燃料噴射を実行しリッチスパイク運転
を行う。これにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７にはリッチ
空燃比の排気が流入し、ＮＯX が放出され排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ成分により還元浄化される。
【００８８】図１３、図１４は本実施形態の排気浄化操
作を説明するフローチャートである。本操作は、制御回
路３０により一定間隔で実行されるルーチンにより行わ
れる。図１３のフローチャートの各ステップは、図６に
説明したものとほぼ同一である。但し、図１３において
ＦＬ２は＃２から＃４気筒のリッチスパイクを実行する
か否かのフラグを表し、ＦＬ２＝１はリッチスパイクを
実行しない状態であることを意味する。また、ステップ
１３１１、ステップ１３１３のＣＴ２は、リッチスパイ
ク期間を規定するカウンタであり、図６のカウンタＣＴ
と同様にＣＴ２の値はステップ１３１１で機関運転状態
（吸入空気量Ｑ、回転数Ｎ）に応じて設定される。な
お、本実施形態ではＣＴ２の値は、ＮＯX 吸蔵還元触媒
７に吸蔵されたＦＮＯＸ0 の量のＮＯX を放出、還元浄
化するのに必要な時間である。ＣＴ２の値は、機関運転
状態（ＨＣ、ＣＯ等の生成量、排気流量等）により変化
するため、図６のＣＴの場合と同様予め実験を行い、制
御回路３０のＲＯＭに数値テーブルの形で格納されてい
る。
【００８９】図１３のルーチンを実行することにより、
ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量が所定値ＦＮＯＸ
0 に到達する毎に＃２から＃４気筒が機関運転状態に応
じて定まる期間リッチスパイク運転され、ＮＯX 吸蔵還
元触媒７からＮＯX が放出され、還元浄化される。図１
４は、本実施形態の燃料噴射制御を示す図７と同様なフ
ローチャートである。本制御は制御回路３０により、例
えば機関クランク軸一定回転角度毎に実行される。
【００９０】図１４においてルーチンがスタートする
と、ステップ１４０１では、＃１気筒の主燃料噴射にお
ける空気過剰率（燃焼時の空気過剰率）λ1BがλL に、
追加燃料噴射後の空気過剰率（追加燃料噴射後の排気の
空気過剰率）λ1AがλR に、それぞれ設定される。ここ
で、λL はＮＯX の生成量が最大になる空気過剰率（λ
L ≒１．２）、λR は触媒５においてＮＨ3 生成率が最
大になる空気過剰率（λ R ≒０．９５）とされる。ま
た、同様に＃２から＃４気筒の主燃料噴射におけるλ2B
と追加燃料噴射後の空気過剰率λ2AがそれぞれλLLとλ
RRに設定される。λ LLは、＃２から＃４気筒で燃焼によ
るＮＯX 発生量が少なくなる空気過剰率（λ LL≒１．
４）、λRRはＮＯX 吸蔵還元触媒７からのＮＯX の放出
と還元浄化のための排気空気過剰率であり、適宜なリッ
チ空燃比（λRR＜１．０）に設定される。
【００９１】ついで、ステップ１４０３から１４０９で
は＃１気筒が主燃料噴射のタイミングにあるか否か（ス
テップ１４０３）及び追加燃料噴射タイミングにあるか
否か（ステップ１４０７）を判定して、これらのタイミ
ングにあるときにはそれぞれ主燃料噴射（ステップ１４
０５）及び追加燃料噴射（ステップ１４０７）が実行さ
れる。これにより、＃１気筒では常にλ≒λL の燃焼が
行われるように主燃料噴射が行われ、更に排気の空気過
剰率がλ≒０．９５になるように追加燃料噴射が行われ
る。
【００９２】また、ステップ１４１１から１４１９で
は、同様に＃２から＃４気筒の燃料噴射が行われる。た
だし、この場合には＃２から＃４気筒の追加燃料噴射
（ステップ１４１９）は、前述のフラグＦＬ２が０にセ
ットされている場合にのみ実行される。これにより、＃
２から＃４気筒では常時λ＝λLLのＮＯX 発生量が少な
い燃焼が行われるとともに、リッチスパイク時には排気
の空気過剰率がλ＝λRR（リッチ）になるように追加燃
料噴射が実行される。なお、図１２の実施形態ではＮＯ
X 吸蔵還元触媒７を排気通路１４１上に配置している
が、ＮＯX 吸蔵還元触媒７を、排気通路４上のＮＨ3 吸
着脱硝触媒９の上流側部分に配置しても同様の排気浄化
操作が可能である。
【００９３】次に、図１５を用いて本発明の別の実施形
態について説明する。図１２の実施形態と比較して本実
施形態は、ＮＯX 吸蔵還元触媒７が排気通路１４１上で
はなく、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９下流側の集合排気通路４
上に配置されている点が相違している。本実施形態で
は、図８の実施形態と同様に主としてＮＨ3 吸着脱硝触
媒９を用いて排気浄化を行い、下流側のＮＯX 吸蔵還元
触媒７は浄化されずにＮＨ3 吸着脱硝触媒９を通過する
少量のＮＯX の浄化を行う。
【００９４】すなわち、本実施形態においても＃１気筒
は常時追加燃料噴射を行い三元触媒５では比較的多量の
ＮＨ3 が生成される。また、三元触媒５を通過した排気
は集合排気通路４で＃２から＃４気筒のリーン空燃比の
排気と混合し、全体としてリーン空燃比の排気となって
ＮＨ3 吸着脱硝触媒９に流入する。このため、ＮＨ3吸
着脱硝触媒９上では排気中のＮＨ3 とＮＯX とが反応
し、ＮＯX が還元浄化される。また、浄化されずにＮＨ
3 吸着脱硝触媒９を通過した少量のＮＯX を含むリーン
空燃比の排気はＮＯX 吸蔵還元触媒７に流入し、ＮＯX
吸蔵還元触媒７により排気中のＮＯX が吸収除去され
る。また、本実施形態においてもＮＯX 吸蔵還元触媒７
が吸収したＮＯX で飽和することを防止するためにＮＯ
X 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量が所定値に到達したと
きに＃２から＃４気筒のリッチスパイク運転を行い、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒７からのＮＯX の放出と還元浄化とを
行う点は図１２の実施形態と同様である。
【００９５】なお、本実施形態の排気浄化操作は、図１
３、図１４に示したものと同一であるため詳細な説明は
省略するが、本実施形態では、図１３ステップ１３０
３、１３０５でＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量Ｆ
ＮＯＸを算出する際に使用する単位時間当たりの機関Ｎ
ＯX 発生量ＡＮＯＸは、実際に機関で発生するＮＯX 量
ではなく、機関で発生したＮＯX のうちＮＨ3 吸着脱硝
触媒９で浄化されずにＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達する
量が使用される。このため、本実施形態におけるＡＮＯ
Ｘの値は図１２の実施形態のものに較べて大幅に小さく
なる。なお、本実施形態においてもこのＡＮＯＸの値は
実測に基づいて決定することが好ましい。次に図１６を
用いて本発明の別の実施形態について説明する。
【００９６】図１６に示すように、本実施形態は図１５
の実施形態からＮＯX 吸蔵還元触媒７を取り除いた構成
となっている。すなわち、本実施形態では三元触媒５で
生成したＮＨ3 を用いてＮＨ3 吸着脱硝触媒９のみによ
り排気を浄化する。本実施形態では、次の２種類の方法
のいずれか１つにより排気浄化を行うことができる。ま
ず、第１の排気浄化方法としては、三元触媒５で常時Ｎ
Ｈ3 を発生させ、＃２から＃４気筒では常時ＮＯX 発生
量が少ない空気過剰率（λ≒１．４）で運転する方法で
ある。これにより、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９上で＃２から
＃４気筒で発生したＮＯX を三元触媒５で生成したＮＨ
3 を用いて浄化することができる。
【００９７】この場合、＃１気筒では常時ＮＯX 発生量
が最も大きくなる空気過剰率（λ≒１．２）の燃焼が行
われるとともに、排気の空気過剰率が三元触媒５で最も
ＮＨ 3 生成率が高くなるように（λ≒０．９５）追加燃
料噴射により調整される。また、＃２から＃４気筒では
追加燃料噴射は行わない（すなわち、リッチスパイクは
実行しない）。
【００９８】次に、本実施形態の第２の排気浄化方法と
しては、通常時にはＮＨ3 吸着脱硝触媒９に吸着したＮ
Ｈ3 により全部の気筒で発生するＮＯX を浄化し、ＮＨ
3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量が所定値まで低下した
場合に＃１気筒でリッチスパイクを実施してＮＨ3 吸着
脱硝触媒９にＮＨ3 を補給する方法である。図１７、図
１８は本実施形態の上記第２の排気浄化方法の操作を説
明するフローチャートである。本操作は制御回路３０に
より一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
【００９９】本実施形態では、図１１で説明したのと同
様な方法によりＮＨ3 吸着脱硝触媒９に吸着されている
ＮＨ3 の量ＩＮＨ3 を算出し（ステップ１７０３、ステ
ップ１７０５）、ＩＮＨ3 が所定値Ｉ0 以下に低下した
ときに＃１気筒のリーン運転フラグＦＬ１を０にセット
するとともに、所定時間ＣＴＧの間追加燃料噴射を行い
ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量を飽和量近傍の値
ＩＦＵＬまで増大させる操作を行う（ステップ１７０７
からステップ１７１９）。
【０１００】また、図１８の燃料噴射制御ルーチンで
は、＃１気筒のリーン空燃比フラグＦＬの値に応じて＃
１気筒の主燃料噴射の空気過剰率λ1Bと＃１気筒の追加
燃料噴射の有無が決定される。また、＃２から＃４気筒
の主燃料噴射の空気過剰率λ2Bは常にＮＯX 発生量が少
ない値λLLに設定される。すなわち、図１８ステップ１
８０１では＃２から＃４気筒の主燃料噴射の空気過剰率
λ2BがλLL（λLL≒１．４）にセットされ、ステップ１
８０３では＃１気筒の主燃料噴射の空気過剰率λ1Bがフ
ラグＦＬ１の値に応じてλLL（ＦＬ１＝１の場合）また
はλL （ＦＬ１＝０の場合）に設定される。そして、ス
テップ１８０９と１８１１とでは＃１から＃４のいずれ
かの気筒が主燃料噴射のタイミングになった場合には上
記により設定された空気過剰率の主燃料噴射が行われ
る。また、ステップ１８０９でいずれの気筒の主燃料噴
射タイミングでもなかった場合には、ステップ１８１３
でフラグＦＬ１の値が１にセットされているか否かを判
定し、ＦＬ１＝０の場合（すなわち＃１気筒で追加燃料
噴射を実施する場合）には＃１気筒の追加燃料噴射タイ
ミングになると追加燃料噴射が実行される（ステップ１
８１５、１８１７）。
【０１０１】これにより、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９では吸
着したＮＨ3 が所定量以下になると＃１気筒のリッチス
パイクが実施され吸着量が飽和量近傍の値ＩＦＵＬまで
増大する。次に、本発明の別の実施形態について図１９
を用いて説明する。図１９の実施形態は、図１６の実施
形態と同様に三元触媒５とＮＨ3 吸着脱硝触媒９のみで
排気浄化を行うが、＃２気筒の排気がＮＨ3 吸着脱硝触
媒９のＮＨ 3 吸着量に応じて三元触媒５側の排気通路１
４３と排気通路１４１とのいずれかに選択的に導入され
るようになっている点が図１６の実施形態と相違する。
【０１０２】すなわち、図１９の実施形態では、＃１気
筒の排気ポートは排気通路１４３に直接接続されてお
り、＃２気筒の排気ポートは排気通路１７１に接続され
ている。また、＃２気筒の排気通路１７１は、排気通路
１４１に接続される排気通路１７２と三元触媒５上流側
の排気通路１４３に接続される排気通路１７３とに分岐
しており、排気通路１７２と１７３との分岐点には切換
弁１７５が設けられている。切換弁１７５は、ソレノイ
ドアクチュエータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式
のアクチュエータ１７５ａを備えている。アクチュエー
タ１７５ａは、制御回路３０からの駆動信号に応じて作
動し、排気通路１７１を排気通路１７２に連通する位置
（＃３、＃４気筒側位置）と、排気通路１７１を排気通
路１７３に連通する位置（三元触媒５側位置）とに切り
換える。これにより、＃２気筒の三元触媒５への供給を
オン、オフすることが可能となるため、三元触媒５に供
給される排気中のＮＯX 量、すなわち三元触媒５で生成
されるＮＨ3 の量を運転状態に応じて変更することが可
能となる。
【０１０３】本実施形態では、＃３、＃４気筒の主燃料
噴射の空気過剰率λ3B、λ4Bは、燃焼によるＮＯX 発生
量が少ない空気過剰率λLL（λLL≒１．４）に設定され
ており、追加燃料噴射は実施しない。また、本実施形態
では、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量に応じて切
換弁１７５を切り換えてＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ 3
吸着量を制御する。すなわち、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９の
吸着量が低下して所定値Ｉ1 以下になった場合には、切
換弁１７５を三元触媒５側位置に切り換えて＃１と＃２
気筒の両方の排気を三元触媒５に供給する。そして、＃
１、＃２の気筒の主燃料噴射の空気過剰率λ1B、λ2Bを
燃焼により発生するＮＯX 量が最大になる空気過剰率λ
L （λL ≒１．２）に設定するとともに、両方の気筒で
追加の燃料噴射を行い、これらの気筒の排気空気過剰率
が三元触媒５で最もＮＨ3 生成率が高くなる値λR にな
るように調整する。これにより、三元触媒５では＃１と
＃２との両方の気筒からの排気中のＮＯX がＮＨ3 に転
換され、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９には多量のＮＨ3 が供給
されるようになりＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量
が急速に増大する。
【０１０４】一方、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着
量がＩ1 より大きいが、飽和量近傍の値ＩＦＵＬより小
さい場合には切換弁１７５は＃３、＃４気筒側位置に切
り換えられ、＃１気筒の排気のみが三元触媒５に供給さ
れる。また、＃２気筒では主燃料噴射の空気過剰率λ2B
はλLLに設定され追加燃料噴射は停止される。これによ
り、三元触媒５では＃１気筒のみの排気中のＮＯX がＮ
Ｈ3 に転換されるようになる。これにより、ＮＨ3 吸着
脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量は比較的緩やかに増大（また
は減少）するようになる。
【０１０５】更に、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着
量が飽和量近傍の値ＩＦＵＬ以上になった場合には＃１
気筒の追加燃料噴射も停止され、＃１気筒の主燃料噴射
の空気過剰率λ1Bも＃２から＃４気筒と同様にλLLに設
定される。これにより、三元触媒５ではＮＨ3 が生成さ
れなくなりＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量は比較
的急速に減少する。
【０１０６】図２０は、本実施形態の排気浄化操作を説
明するフローチャートである。本操作は、制御回路３０
により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われ
る。図２０においてルーチンがスタートすると、ステッ
プ２００１ではＮＨ3 吸着脱硝触媒９の現在のＮＨ3 吸
着量ＩＮＨ3 が飽和量近傍の所定値ＩＦＵＬ以上か否か
が判定され、ＩＮＨ3 ≧ＩＦＵＬであった場合にはステ
ップ２００３でフラグＦＲの値を０にセットし、ステッ
２００５では機関運転状態（吸入空気量Ｑ、回転数Ｎ）
に基づいて機関の単位時間当たりのＮＯX 発生量ＢＮＯ
Ｘを算出する。なお、後述するようにフラグＦＲの値が
０にセットされると、別途実行される燃料噴射制御ルー
チンでは、＃１から＃４のすべての気筒の主燃料噴射の
空気過剰率がλLLになるように設定され、＃１、＃２気
筒の追加燃料噴射は停止される。また、ＢＮＯＸは前述
の各実施形態におけるＮＯX 発生量ＡＮＯＸとは異な
り、機関全体のＮＯX 発生量ではなく１気筒当たりのＮ
ＯX 発生量を表している。発生量ＢＮＯＸは、予め実測
等により求められ、Ｑ、Ｎを用いた数値テーブルとして
制御回路３０のＲＯＭに格納されている。
【０１０７】そして、ステップ２００７では、上記によ
り算出したＢＮＯX を用いてＮＨ3吸着脱硝触媒９の現
在のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3 が、ＩＮＨ3 ＝ＩＮＨ3 −Ｋ
×４×ＢＮＯＸとして算出される。すなわち、この場合
には前回ルーチン実行時から、４気筒分のＮＯX を浄化
するために消費されたＮＨ3 量（Ｋ×４×ＢＮＯＸ）だ
けＮＨ3 吸着量が減少する。
【０１０８】また、ステップ２００１でＩＮＨ3 ＜ＩＦ
ＵＬであった場合には次にステップ２００９で、現在の
吸着量ＩＮＨ3 が所定値Ｉ1 以下であるか否かが判定さ
れる。ここで、Ｉ1 は吸着量の許容下限値である。ステ
ップ２００９で、ＩＮＨ3 ＞Ｉ1 であった場合にはステ
ップ２０１１でフラグＦＲの値は１にセットされ、ステ
ップ２０１３では切換弁１７５は＃３、＃４気筒側位置
に切り換えらる。これにより三元触媒５には＃１気筒か
らの排気のみが供給される。また、ステップ２０１５で
は＃２から＃４の各気筒の１気筒当たりのＮＯX 発生量
ＢＮＯＸが算出され、更にステップ２０１７では＃１気
筒からの排気により三元触媒５で単位時間当たりに生成
されるＮＨ3 量ＢＮＨ3 が機関運転状態（吸入空気量
Ｑ、回転数Ｎ）とに基づいて算出される。なお、フラグ
ＦＲが１にセットされると、＃１気筒の主燃料噴射の空
気過剰率λ1BはλL に設定されるとともに＃１気筒の追
加燃料噴射が実行される。また、＃２気筒の主燃料噴射
の空気過剰率λ2Bは＃３、＃４気筒と同じλLLに設定さ
れ、＃２気筒では追加燃料噴射は停止される。
【０１０９】そして、ステップ２０１９ではＮＨ3 吸着
脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3が、ＩＮＨ3 ＝ＩＮ
Ｈ3 ＋ＢＮＨ3 −Ｋ×３×ＢＮＯＸとして算出される。
すなわち、この場合にはＩＮＨ3 は＃１気筒の排気中の
ＮＯX により生成されたＮＨ 3 量ＢＮＨ3 だけ増大し、
＃２から＃４の３気筒分の排気に含まれるＮＯX 量（３
×ＢＮＯＸ）を浄化するのに消費されたＮＨ3 量だけ減
少する。
【０１１０】一方ステップ２００９でＩＮＨ3 ≦Ｉ1 で
あった場合には、ステップ２０２１でフラグＦＲの値が
２にセットされ、ステップ２０２３では切換弁１７５が
三元触媒５側位置に切り換えられる。これにより、三元
触媒５には＃１気筒と＃２気筒との両方の気筒の排気が
供給されるようになる。また、フラグＦＲの値が２にセ
ットされると、＃１気筒に加えて＃２気筒でも主燃料噴
射の空気過剰率λ2BはλL に設定され、＃２気筒でも追
加燃料噴射が実施されるようになる。
【０１１１】さらに、ステップ２０２５から２０２９で
はＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量ＩＮＨ3 がステ
ップ２０１５から２０１９と同様な方法で算出される。
ただし、この場合には、ＩＮＨ3 は、ＩＮＨ3 ＝ＩＮＨ
3 ＋２×ＢＮＨ3 −Ｋ×２×ＢＮＯＸとして算出され
る。すなわち、ＩＮＨ3 は＃１気筒と＃２気筒との２気
筒分の排気から生成されるＮＨ3 量（２×ＢＮＨ3 ）だ
け増大し、＃３と＃４との２気筒分の排気に含まれるＮ
ＯX を浄化するのに必要な量（Ｋ×２×ＢＮＯＸ）だけ
減少することになる。
【０１１２】図２１、図２２は上記フラグＦＲの値に応
じた燃料噴射を行う燃料噴射制御を説明するフローチャ
ートである。本操作も制御回路３０により一定クランク
回転角度毎に実行されるルーチンにより行われる。図２
１においてステップ２１０１からステップ２１２５は各
気筒の主燃料噴射制御を示している。すなわち、ステッ
プ２１０１では＃３気筒と＃４気筒の主燃料噴射による
空気過剰率λ3B、λ4BとがλLLになるように主燃料噴射
の燃料噴射量が設定され、ステップ２１０３、２１０５
では＃３気筒と＃４気筒の主燃料噴射タイミングになる
と、上記により設定された量の燃料が噴射される。
【０１１３】また、ステップ２１０７から２１１５では
フラグＦＲの値が０か否かに応じて＃１気筒の主燃料噴
射における燃料噴射量が設定され、＃１気筒の主燃料噴
射タイミングになると設定された量の燃料が噴射され
る。ここで、＃１気筒の主燃料噴射による空気過剰率λ
1Bは、ＦＲ＝１または２の場合（＃１気筒で追加燃料噴
射を行う場合）にはλ1B＝λL に設定され（ステップ２
１０９）、ＦＲ＝０の場合（＃１気筒で追加燃料噴射を
行わない場合）にはλ1B＝λLLに設定される（ステップ
２１１１）。
【０１１４】また、同様にステップ２１１７から２１２
５では、＃２気筒の主燃料噴射における燃料噴射量がＦ
Ｒの値が１か否かに応じて設定され、＃２気筒の主燃料
噴射タイミングになると設定された量の燃料が噴射され
る。ここで、＃２気筒の主燃料噴射による空気過剰率λ
2Bは、ＦＲ＝１の場合（＃２気筒で追加燃料噴射を行わ
ない場合）にはλ2B＝λLLに設定され（ステップ２１１
９）、ＦＲ＝２の場合（＃２気筒で追加燃料噴射を行う
場合）にはλ2B＝λL に設定される（ステップ２１２
１）。
【０１１５】上記各気筒の主燃料噴射の設定終了後、図
２２ステップ２１２７からステップ２１４１では＃１気
筒と＃２気筒の追加燃料噴射制御が行われる。すなわち
ステップ２１２７ではフラグＦＲの値が０か否かが判断
され、ＦＲ＝０の場合（＃１、＃２気筒で追加燃料噴射
を実施しない場合）には以下のステップを実行せずその
ままルーチンを終了する。また、ステップ２１２７でＦ
Ｒ≠０（すなわちＦＲ＝１または２であり、＃１気筒で
追加燃料噴射を実施する場合）にはステップ２１２９で
＃１気筒の追加燃料噴射後の排気空気過剰率λ1AがλR
になるように＃１気筒の追加燃料噴射量が設定されると
ともに、ステップ２１３１、２１３３では＃１気筒の追
加燃料噴射タイミングになると上記により設定した量の
燃料が＃１気筒に噴射される。また、ステップ２１３５
ではフラグＦＲの値が１にセットされているか否かが判
断され、ＦＲ＝１の場合（すなわち、＃２気筒で追加燃
料噴射を行わない場合）にはそのままルーチンを終了す
る。また、ステップ２１３５でＦＲ≠１（すなわち、Ｆ
Ｒ＝２であり、＃２気筒で追加燃料噴射を実施する場
合）には、ステップ２１３７で＃２気筒の追加燃料噴射
後の排気空気過剰率λ2AがλR になるように＃２気筒の
追加燃料噴射量が設定され、ステップ２１３９、２１４
１では＃２気筒の追加燃料噴射タイミングになると、上
記により設定された量の燃料が＃２気筒に噴射される。
【０１１６】上述のように、本実施形態によればＮＨ3
吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量を常に一定の範囲に維持
するように三元触媒５のＮＨ3 生成量が制御されるた
め、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９のＮＨ3 吸着量が常に適切な
値に維持されるようになる。
【０１１７】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。前述の図１、図８から図１０、及び図１２、図１
５、図１６、図１９の各実施形態では、ＮＨ3 生成手段
として三元触媒５を使用していた。しかし、以下に説明
する実施形態ではＮＨ3 生成手段として、三元触媒の代
わりにＮＯX 吸蔵還元触媒を使用する点が前述の各実施
形態と相違する。
【０１１８】ＮＯX 吸蔵還元触媒は、前述のようにリー
ン空燃比下で排気中のＮＯX を吸収し、リッチ空燃比下
で吸収したＮＯX を放出するとともに還元浄化するＮＯ
X の吸放出作用を行う。ところが、ＮＯX 吸蔵還元触媒
は上記ＮＯX の吸放出作用の他に、リッチ空燃比下では
三元触媒と同様に ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＯX をＮＨ3 に転換する作用を有するこ
とが判明している。
【０１１９】また、上記ＮＨ3 の原料となるＮＯX は、
外部からＮＯX 吸蔵還元触媒に供給されるＮＯX （すな
わち、リッチ空燃比の排気中に含まれるＮＯX ）とＮＯ
X 吸蔵還元触媒内部に吸蔵されたＮＯX （リッチ空燃比
下でＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されるＮＯX ）との両
方が使用されることが判明している。このため、ＮＨ 3
生成手段としてＮＯX 吸蔵還元触媒を使用した場合に
は、排気中のＮＯX に加えてＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵
されたＮＯX をもＮＨ3 生成の原料として使用すること
ができるようになり、三元触媒をＮＨ3 生成手段として
使用した場合に較べて同一条件下で更に多量のＮＨ3 を
発生させることができる。
【０１２０】図２３から図２７は、ＮＨ3 生成手段とし
てＮＯX 吸蔵還元触媒を使用した場合の本発明の実施形
態の概略構成を示す図である。これらの実施形態のう
ち、図２３から図２６は機関の全部の気筒からの排気が
ＮＨ3 生成手段としてのＮＯX吸蔵還元触媒を通過する
構成を、図２７は、特定の気筒の排気のみがＮＨ3 生成
手段としてのＮＯX 吸蔵還元触媒に供給され、ＮＨ3 生
成手段通過後の排気が他の気筒からの排気と合流する構
成を、それぞれ示している。なお、以下の各実施形態の
図で、図１、図８から図１０、図１２、図１５、図１
６、図１９と同一の参照符号はこれらの図面のものと同
一の要素を示している。
【０１２１】まず、図２３について説明する。本実施形
態では、機関１の気筒は、＃１と＃４気筒は排気マニホ
ルド１３３ａを介して排気枝管４ａに、＃２と＃３気筒
は排気マニホルド１３３ｂを介して排気枝管４ｂに、そ
れぞれ接続され、排気枝管４ａと４ｂとは排気管４に合
流している。また、排気枝管４ａ、４ｂ上には、それぞ
れＮＨ3 生成手段として機能するＮＯX 吸蔵還元触媒７
０ａ、７０ｂが配置されている。また、排気管４には上
流側からＮＯX 吸蔵還元触媒７、ＮＨ3 吸着脱硝触媒９
が配置されている。なお、図２３から２７では、ＮＨ3
生成手段として機能させるＮＯX 吸蔵還元触媒は参照符
号７０（又は７０ａ、７０ｂ）で表しており、主として
ＮＯX の吸放出作用のみを行うＮＯX 吸蔵還元触媒７と
区別している。
【０１２２】なお、本実施形態では、全気筒が常に同一
の空燃比で運転される。すなわち、図２３では、機関１
の気筒は排気の干渉を避けて排気効率を向上させるため
に＃１、＃４と＃２、＃３の２つの気筒グループ毎に排
気枝管４ａ、４ｂを独立して設けているが、それぞれの
枝管４ａ、４ｂには同一のＮＨ3 生成手段（ＮＯX 吸蔵
還元触媒７０ａ、７０ｂ）が配置されている。このた
め、図２３の実施形態は実質的に図１の実施形態と同一
になる。
【０１２３】また、本実施形態の排気浄化操作は、図１
の実施形態と全く同一であり、図６、図７の操作が行わ
れる。すなわち、機関１は通常全気筒がリーン空燃比で
運転され、ＮＯX 吸蔵還元触媒７とともに上流側のＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂにより排気中のＮＯX が
吸収される。そして、下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７の
ＮＯX 吸蔵量が所定値に到達すると所定期間全気筒で追
加燃料噴射を行う。これにより、ＮＨ3 生成手段として
のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂにはＮＯ X を多く
含むリッチ空燃比の排気が供給され、ＮＯX 吸蔵還元触
媒７０ａ、７０ｂから吸収したＮＯX が放出される。そ
して、排気中のＮＯX と放出されたＮＯ X との両方がＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂ上でＮＨ3 に転換さ
れ、多量のＮＨ3 が発生する。下流側のＮＯX 吸蔵還元
触媒７から放出されたＮＯX が、このＮＨ3 により還元
される点は図１の実施形態と同様である。
【０１２４】なお図６の排気浄化操作では、上流側のＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂについては三元触媒と
全く同一のＮＨ3 生成手段として扱っており、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７０ａ、７０ｂによるＮＯX の吸収を考慮し
ていない。しかし、実際にはＮＯX 吸蔵還元触媒７０
ａ、７０ｂはリーン空燃比運転時にはＮＯX を吸収して
おり、下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７に吸収されるＮＯ
X 量は図１の場合より少なくなっている。この、ＮＯX
吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂによるＮＯX の吸収を考慮
した排気浄化操作については後述する（図２８）。
【０１２５】図２４の実施形態は、ＮＨ3 生成手段とし
てのＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂ下流側の排気通
路４に、上流側からＮＨ3 吸着脱硝触媒９、ＮＯX 吸蔵
還元触媒７を設けた実施形態を示している。図２４の実
施形態は図８の実施形態と実質的に同一となり、排気浄
化操作についても同一であるためここでは詳細な説明は
省略する。
【０１２６】図２５はＮＨ3 生成手段としてのＮＯX 吸
蔵還元触媒７０ａ、７０ｂ下流側の排気通路４上にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７のみを設けた実施形態を、また図２６
はＮＨ3 生成手段としてのＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、
７０ｂ下流側の排気通路４上にＮＨ3 吸着脱硝触媒９の
みを設けた実施形態を示している。図２５、図２６の実
施形態は、それぞれ図９、図１０の実施形態と実質的に
同一であり、排気浄化操作についても図９、図１０とそ
れぞれ同一の操作が行われるため、ここでは詳細な説明
は省略する。
【０１２７】図２７は、特定気筒の排気のみをＮＨ3 生
成手段としてのＮＯX 吸蔵還元触媒７０に供給し、ＮＨ
3 生成後の排気を他の気筒からの排気と合流させる場合
の実施形態を示している。図２７の実施形態は、図１２
の実施形態の三元触媒５をＮＯX 吸蔵還元触媒７に置き
換えた点以外は図１２と同一であり、図１２の場合と同
一の排気浄化操作が実行される。なお、図示していない
が、図１５、図１６、図１９の各実施形態についても、
三元触媒５をＮＨ3 生成手段としてのＮＯX 吸蔵還元触
媒７に置き換えた構成が可能であり、この場合排気浄化
操作もそれぞれの実施形態と同一になる。
【０１２８】次に本発明の排気浄化操作の別の実施形態
について説明する。上述の図２３から図２７の実施形態
では、ＮＨ3 生成手段としてＮＯX 吸蔵還元触媒を用い
た場合にも、三元触媒を用いたのと同一の排気浄化操作
をおこなっている。しかし、実際には三元触媒はリーン
空燃比運転中に排気中のＮＯX を通過させてしまうのに
対して、ＮＯX 吸蔵還元触媒はリーン空燃比運転中に排
気中のＮＯX を吸収する。そこで、本実施形態では、Ｎ
Ｈ3 生成手段としてＮＯX 吸蔵還元触媒を用いた場合
に、ＮＨ3 生成手段としてのＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯ
X 吸収作用を有効に活用することを可能とする排気浄化
操作を行う。以下の排気浄化操作は、図２３から図２７
のいずれの実施形態についても適用可能であるが、ここ
では図２３の実施形態を例に取って説明することとす
る。
【０１２９】図２８は本実施形態の排気浄化操作を説明
するフローチャートである。本操作は制御回路３０によ
り一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。本
実施形態の排気浄化操作では、図６の操作と同様リーン
空燃比運転時に下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX
吸蔵量を算出し、この吸蔵量が所定値に到達する毎にリ
ッチスパイク運転を行って、ＮＨ3 生成手段としてのＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂによりＮＨ3 を生成さ
せる。しかし、本実施形態ではＮＨ3生成手段としてＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂが使用されるため、リ
ーン空燃比運転時にはＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０
ｂにより排気中のＮＯX が吸収されてしまい、下流側の
ＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達するＮＯX 量は比較的少な
くなっている。一方、ＮＨ3 生成手段として使用される
ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂは、比較的小容量で
あり吸蔵できるＮＯX 量も比較的少なくなっている。公
知のように、ＮＯX 吸蔵還元触媒では、ＮＯX 吸蔵量が
飽和量に近づくと流入する排気中のＮＯX のうち吸収さ
れずにＮＯX 吸蔵還元触媒を通過するＮＯ X の量が徐々
にに増大する、いわゆるＮＯX の「しみ出し」が生じ
る。従って、上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０
ｂのＮＯX 吸蔵量が飽和量に近づくに連れて徐々にＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂを通過して下流側のＮＯ
X 吸蔵還元触媒７に吸収されるＮＯX 量が増大する。そ
こで、本実施形態ではＮＨ3 生成手段としてのＮＯX 吸
蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵量が少ない間は
排気中のＮＯX が全量ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０
ｂに吸収されるとして、下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７
のＮＯX 吸蔵量カウンタを増大させない。そして、上流
側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵量
が上記「しみ出し」が生じる程度に増大したときから、
下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７に排気中のＮＯX が到達
するようになるとして下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７の
ＮＯX 吸蔵量カウンタを増大させるようにしている。
【０１３０】以下、図２８のフローチャートを簡単に説
明する。図２８のフローチャートは図６のフローチャー
トと略同一であるが、ステップ２８２１からステップ２
８２５が追加されている点が大きく相違している。すな
わち、本操作においても、リーン空燃比運転中（ステッ
プ２８０１）に図６ステップ６０３と同一の操作（ステ
ップ２８０３）により機関ＮＯX 発生量ＡＮＯＸを算出
する。そして、ステップ２８０５ではカウンタＦ１ＮＯ
Ｘの値をＡＮＯＸだけ増大させる。ここで、Ｆ１ＮＯＸ
は上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮＯX
吸蔵量を表すカウンタである。
【０１３１】そして、ステップ２８０７ではＮＯX 吸蔵
還元触媒７０ａ、７０ｂの吸蔵量Ｆ１ＮＯＸが所定値Ｆ
１ＮＯＸ0 に到達したか否かが判定される。Ｆ１ＮＯＸ
0 は、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂにおいて前述
したＮＯX のしみ出しが始まるＮＯX 吸蔵量であり、図
６の実施形態におけるＦＮＯＸ0 （例えば飽和量の７０
％程度）と同じ程度の値となる。そして、ステップ２８
０７で吸蔵量Ｆ１ＮＯＸがしみ出し開始吸蔵量Ｆ１ＮＯ
Ｘ0 に到達していない場合には、本操作はそのまま終了
する。すなわち、この場合には機関で発生したＮＯX は
全て上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂに吸収
され下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７には到達しないた
め、後述する下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸
蔵量カウンタＦ２ＮＯＸは増大させない。
【０１３２】一方、ステップ２８０７でＦ１ＮＯＸの値
がしみ出し開始吸蔵量Ｆ１ＮＯＸ0に到達していた場合
には、上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂでは
排気中のＮＯX の一部が吸収されずに下流側に流出する
ようになるため、ステップ２８２１で、しみ出しにより
下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達するＮＯX 量Ａ２
ＮＯＸが算出される。Ａ２ＮＯＸは、単位時間当たりに
下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達するＮＯX の量で
あり、上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮ
ＯX 吸蔵量Ｆ１ＮＯＸが多い程増大し、また、機関のＮ
ＯX 発生量ＡＮＯＸが大きい程大きな値になる。本実施
形態では、予め上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７
０ｂのＮＯX 吸蔵量と、機関の単位時間当たりのＮＯX
発生量とを変えて、単位時間当たりのしみ出し量Ａ２Ｎ
ＯＸを実験等によりもとめてある。そして、Ａ２ＮＯＸ
の値はＦ１ＮＯＸとＡＮＯＸとを用いた数値テーブルの
形で制御回路３０のＲＯＭに予め格納されており、ステ
ップ２８２１では、Ｆ１ＮＯＸとＡＮＯＸとの値に基づ
いてこの数値テーブルからＡ２ＮＯＸの値が決定され
る。
【０１３３】そして、ステップ２８２３では、下流側の
ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量を表すカウンタＦ
２ＮＯＸの値がステップ２８２１で求めたしみ出し量Ａ
２ＮＯＸだけ増大される、そして、ステップ２８２５で
はＦ２ＮＯＸの値が所定値Ｆ２ＮＯＸ0 に到達するとス
テップ２８０９、２８１１が実行されリッチスパイクが
開始される。
【０１３４】フラグＦＬのリセット（ステップ２８０
９）、リッチスパイク時間ＣＴの設定（ステップ２８１
１）は図６ステップ６０９、６１１と同様の操作であ
る。また、ステップ２８１３からステップ２８１９は図
６ステップ６１３から６１９と同様の操作であるのでこ
こでは、説明を省略する。図２９は、図２８の排気浄化
操作を行った場合のＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂ
とＮＯX 吸蔵還元触媒７とのＮＯX 吸蔵量の変化を説明
するタイミング図である。図２９においてカーブＡは上
流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵量
Ｆ２ＮＯＸを、カーブＢは下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７
のＮＯX 吸蔵量Ｆ２ＮＯＸを、それぞれ示している。図
２９、カーブＡに示すように上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒
７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵量が増大してＦ１ＮＯＸ0
に到達すると（図２９、時点Ｉ）上流側ＮＯX 吸蔵還元
触媒７０ａ、７０ｂからのＮＯX のしみ出しのため下流
側ＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達するＮＯX 量が増大し、
下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７でもＮＯX 吸蔵量が徐々に
増大するようになる。また、上流側のＮＯX 吸蔵還元触
媒７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵量が増大するにつれ、し
み出しにより下流側に到達する単位時間当たりのＮＯX
量は増大し、更に上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７
０ｂの吸蔵量が飽和量に到達すると機関で発生したＮＯ
X の全量が下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７に到達するよう
になる。このため、下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯ
X 吸蔵量の増加速度は次第に大きくなる。そして、下流
側ＮＯX 吸蔵還元触媒７のＮＯX 吸蔵量がＦ２ＮＯＸ0
に到達すると、図２８の操作により機関１のリッチスパ
イクが実行され（図２９、時点ＩＩ）、上流側と下流側
のＮＯX 吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX が全て放出さ
れ、両方の触媒の吸蔵量がゼロになる。すなわち、本実
施形態では、上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒７０ａ、７０ｂ
のＮＯX 吸蔵容量を考慮してリッチスパイク実行タイミ
ングを設定するようにしたことにより、上流側ＮＯX 吸
蔵還元触媒７０ａ、７０ｂのＮＯX 吸蔵能力を有効に活
用してリッチスパイク実行間隔を大きくすることが可能
となっている。
【０１３５】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、リッチ
空燃比の排気中のＮＯX をＮＨ3 に転換し、このＮＨ3
を用いて排気中のＮＯX を還元する際に、機関全体の出
力トルク変動を低く抑えながら十分な量のＮＨ3 を生成
して排気中のＮＯX の浄化率を向上させることができる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を示
す略示図である。
【図２】筒内燃料噴射弁を説明する気筒断面図である。
【図３】三元触媒のＮＨ3 生成効率とＮＯX の転換率と
の排気空気過剰率による変化を説明する図である。
【図４】気筒内燃焼空気過剰率によるＮＯX 生成量の変
化と、三元触媒によるＮＨ3 生成量との関係を示す図で
ある。
【図５】追加燃料噴射を実施した場合の三元触媒による
ＮＨ3 生成量と排気空気過剰率との関係を示す図であ
る。
【図６】図１の実施形態の排気浄化操作を説明するフロ
ーチャートである。
【図７】図６の排気浄化操作のための燃料噴射制御を説
明するフローチャートである。
【図８】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成を
示す略示図である。
【図９】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１０】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図１１】図１０の実施形態の排気浄化操作を説明する
フローチャートである。
【図１２】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図１３】図１２の実施形態の排気浄化操作を説明する
フローチャートである。
【図１４】図１２の排気浄化操作のための燃料噴射制御
を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図１６】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図１７】図１６の実施形態の排気浄化操作を説明する
フローチャートである。
【図１８】図１６の排気浄化操作のための燃料噴射制御
を説明するフローチャートである。
【図１９】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２０】図１９の実施形態の排気浄化操作を説明する
フローチャートである。
【図２１】図１９の排気浄化操作のための燃料噴射制御
を説明するフローチャートの一部である。
【図２２】図１９の排気浄化操作のための燃料噴射制御
を説明するフローチャートの一部である。
【図２３】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２４】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２５】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２６】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２７】本発明の排気浄化装置の別の実施形態の構成
を示す略示図である。
【図２８】図２３の実施形態の排気浄化操作を説明する
フローチャートである。
【図２９】図２８の排気浄化操作によるＮＯX 吸蔵還元
触媒のＮＯX 吸蔵量の変化を説明するタイミングダイア
グラムである。
【符号の説明】
１…内燃機関 ５…三元触媒 ７…ＮＯX 吸蔵還元触媒 ９…ＮＨ3 吸着脱硝触媒 ３０…制御回路 ７０、７０ａ、７０ｂ…ＮＯX 吸蔵還元触媒（ＮＨ3 生
成手段） ７１、７２、７３、７４…筒内燃料噴射弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ ＺＡＢ ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ ＺＡＢ １０１Ａ (56)参考文献 特開 平８−4522（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−365920（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−4441（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−112251（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−135437（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−346819（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272545（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 B01D 53/86 B01D 53/94 F02D 41/02

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴
    射弁を備え、各気筒内でリーン空燃比燃焼を行うことが
    可能な内燃機関の排気浄化装置であって、 気筒内でリーン空燃比の燃焼が生じた後に、膨張行程ま
    たは排気行程中に前記筒内燃料噴射弁から燃料噴射を行
    い前記リーン空燃比燃焼により生じた排気の空燃比をリ
    ッチ空燃比に調整する排気空燃比調整手段と、 前記排気空燃比調整手段により調整されたリッチ空燃比
    の排気が流入する排気通路に配置され、リッチ空燃比の
    排気中のＮＯX をＮＨ3 に転換するＮＨ3 生成手段と、 前記ＮＨ3 生成手段からの排気が流入する排気通路に配
    置され、排気中のＮＨ 3 とＮＯX とを反応させてＮＯX
    とＮＨ3 との両方を浄化する排気浄化手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記排気空燃比調整手段は、前記ＮＨ3
    生成手段でのＮＨ3生成量を、前記排気空燃比の調整を
    実施する期間を変更することにより調節する請求項１に
    記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記排気空燃比調整手段は、前記ＮＨ3
    生成手段でのＮＨ3生成量を、前記排気空燃比の調整を
    実施する気筒数を変更することにより調節する請求項１
    に記載の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記排気空燃比調整手段は、前記ＮＨ3
    生成手段でのＮＨ3生成量を、調整後の排気空燃比の値
    を変更することにより調節する請求項１に記載の排気浄
    化装置。
  5. 【請求項５】 前記排気空燃比調整手段は、機関の運転
    状態に応じて前記ＮＨ3 生成手段でのＮＨ3 生成量を調
    節する請求項１から４までのいずれか１項に記載の排気
    浄化装置。
  6. 【請求項６】 前記排気浄化手段は、排気中のＮＨ3 を
    吸着するＮＨ3 吸着機能を有し吸着したＮＨ3 または排
    気中のＮＨ3 により排気中のＮＯX を還元する機能を有
    するＮＨ3 吸着脱硝触媒を備えた請求項１に記載の排気
    浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記排気浄化手段は、排気空燃比がリー
    ンのときに排気中のＮＯX を吸収し排気空燃比がリッチ
    のときに吸収したＮＯX を放出し還元浄化するＮＯX 吸
    蔵還元触媒を備えた請求項１に記載の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】 前記排気浄化手段は、排気中のＮＨ3 を
    吸着するＮＨ3 吸着機能を有し吸着したＮＨ3 または排
    気中のＮＨ3 により排気中のＮＯX を還元する機能を有
    するＮＨ3 吸着脱硝触媒と、排気空燃比がリーンのとき
    に排気中のＮＯX を吸収し排気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 吸蔵還元触
    媒との両方を備えた請求項１に記載の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 前記ＮＯX 吸蔵還元触媒は、前記ＮＨ3
    吸着脱硝触媒の上流側の排気通路に配置された請求項８
    に記載の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】 前記ＮＯX 吸蔵還元触媒は、前記ＮＨ
    3 吸着脱硝触媒の下流側の排気通路に配置された請求項
    ８に記載の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】 前記排気浄化手段は、排気中のＮＨ3
    を吸着するＮＨ3 吸着機能を有し吸着したＮＨ3 または
    排気中のＮＨ3 により排気中のＮＯX を還元する機能を
    有するＮＨ3 吸着脱硝触媒を備え、前記排気空燃比調整
    手段は機関のＮＯX 発生量に応じてＮＨ3 生成量を変更
    する請求項２から５のいずれか１項に記載の排気浄化装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記排気浄化手段は、排気空燃比がリ
    ーンのときに排気中のＮＯX を吸収し排気空燃比がリッ
    チのときに吸収したＮＯX を放出し還元浄化するＮＯX
    吸蔵還元触媒を備え、前記排気空燃比調整手段は機関の
    ＮＯX 発生量に応じてＮＨ3 生成量を変更する請求項２
    から５のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
  13. 【請求項１３】 前記排気浄化手段は、排気中のＮＨ3
    を吸着するＮＨ3 吸着機能を有し吸着したＮＨ3 または
    排気中のＮＨ3 により排気中のＮＯX を還元する機能を
    有するＮＨ3 吸着脱硝触媒を備え、前記排気空燃比調整
    手段は前記ＮＨ3 吸着脱硝触媒のＮＨ3 吸着量が所定値
    以下になったときに前記空燃比の調整を実施する請求項
    １に記載の排気浄化装置。
  14. 【請求項１４】 前記排気浄化手段は、排気空燃比がリ
    ーンのときに排気中のＮＯX を吸収し排気空燃比がリッ
    チのときに吸収したＮＯX を放出し還元浄化するＮＯX
    吸蔵還元触媒を備え、前記排気空燃比調整手段は前記Ｎ
    ＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸蔵量が所定値以上になった
    ときに前記空燃比の調整を実施する請求項１に記載の排
    気浄化装置。
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