JP2016211437A

JP2016211437A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2016211437A
Application number: JP2015095852A
Authority: JP
Inventors: 寿丈梅本; Toshitake Umemoto; 俊博森; Toshihiro Mori; 小林　大; Masaru Kobayashi; 大小林; 中山　茂樹; Shigeki Nakayama; 茂樹中山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: US9719394B2; US20160326930A1; EP3091205A1; CN106121786B; CN106121786A; JP6274152B2; EP3091205B1

Abstract

【課題】触媒温度に関わらずＮＯｘをより確実に浄化する。
【解決手段】機関排気通路内に排気上流側から順次、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ、ＮＯ酸化触媒２２ｂ、ＮＯ_２還元触媒２２ｃ、及び選択還元触媒２２ｄが配置される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えられる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒により生成されたアンモニアは選択還元触媒に保持され、その後に選択還元触媒に流入するＮＯｘがアンモニアにより還元される。このときＮＯ酸化触媒及びＮＯ_２還元触媒により、選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合が選択還元触媒の最適割合に近づけられる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

空気過剰のもとで燃焼が行われる内燃機関の排気浄化装置であって、機関排気通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒であって、流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘをＮ_２又はアンモニアに還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流の機関排気通路内に配置された酸化触媒であって、流入排気ガス中のＮＯの一部をＮＯ_２に酸化する酸化触媒と、酸化触媒下流の機関排気通路内に配置された選択還元触媒であって、流入排気ガス中のアンモニアを保持すると共に酸化雰囲気のもとで流入排気ガス中のＮＯｘをアンモニアにより選択的に還元する選択還元触媒と、を備え、ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換え、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により生成されたアンモニアが選択還元触媒に保持され、次いでＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリーンに戻されたときに選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘがアンモニアにより還元又は浄化されるようにした、内燃機関の排気浄化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。

排気ガス中に含まれるＮＯの量ＱＮＯ（ｍｏｌ）及びＮＯ_２の量ＱＮＯ２（ｍｏｌ）の合計に対する排気ガス中に含まれるＮＯの量ＱＮＯの割合をＮＯ割合（＝ＱＮＯ／（ＱＮＯ＋ＱＮＯ２））と称すると、選択還元触媒では、選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合が０．５のとき、すなわち選択還元触媒への流入排気ガス中におけるＮＯ量及びＮＯ_２量が互いに等しいときに、ＮＯｘ浄化率が最も高くなり、ＮＯ割合が０．５である最適割合から小さくなるにつれて又は大きくなるにつれてＮＯｘ浄化率が小さくなることも知られている。特許文献１では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からの流出排気ガスのＮＯ割合はかなり高いけれども、酸化触媒によりＮＯ割合が低下され、選択還元触媒の最適割合に近づけられる。したがって、酸化触媒を設けることにより、選択還元触媒のＮＯｘ浄化率が高められる。

特表２００９−５４０１８９号公報

しかしながら、詳しくは後述するが、本願発明者らによれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度がかなり高くなると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からの流出排気ガスのＮＯ割合が低くなることが判明した。したがって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度がかなり高いときに酸化触媒により排気ガスのＮＯ割合が更に低下されると、選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合が過度に低下されるおそれがある。すなわち、触媒温度が高いときに選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合が選択還元触媒の最適割合から遠ざけられるおそれがあり、選択還元触媒のＮＯｘ浄化率が低くなるおそれがある。

本発明によれば、空気過剰のもとで燃焼が行われる内燃機関の排気浄化装置であって、機関排気通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘをＮ_２又はアンモニアに還元するように構成されたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流の機関排気通路内に配置されたＮＯ酸化触媒であって、前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガス中のＮＯの一部をＮＯ_２に酸化するように構成されたＮＯ酸化触媒と、前記ＮＯ酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されたＮＯ_２還元触媒であって、酸化雰囲気のもとで前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガス中のＮＯ_２の一部をＮＯに還元するように構成されたＮＯ_２還元触媒と、前記ＮＯ_２還元触媒下流の機関排気通路内に配置された選択還元触媒であって、前記選択還元触媒への流入排気ガス中のアンモニアを保持すると共に酸化雰囲気のもとで前記選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘを前記アンモニアにより選択的に還元するように構成された選択還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えるように構成された制御器と、を備え、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒により生成されたアンモニアが前記選択還元触媒に保持され、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリーンに戻された後に前記選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘが前記アンモニアにより還元されるようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。

触媒温度に関わらずＮＯｘをより確実に浄化することができる。

内燃機関の全体図である。ＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。ＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比ＡＦＥと、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮとの関係を示す線図である。吸蔵還元処理を説明するタイムチャートである。単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されるＮＯｘ量ｑＮＯＸのマップを示す図である。吸蔵還元処理が行われたときのＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａと触媒温度ＴＣとの関係を示す線図である。触媒温度ＴＣ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比ＡＦＥ、及び選択還元触媒のアンモニア保持量ＱＮＨ３の変化を示すタイムチャートである。選択還元触媒のＮＯｘ浄化率ＰＲＮＯＸｄと選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯとの関係を示す線図である。ＮＯ割合等と触媒温度ＴＣとの関係を示す線図である。ＮＯ割合等と排気通路内の位置との関係を示す線図である。ＮＯｘ還元制御ルーチンを示すフローチャートである。吸蔵還元処理ルーチンを示すフローチャートである。排気後処理装置の別の実施例を示す図である。

図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。図示しない別の実施例では、本発明は火花点火式内燃機関に適用される。

図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電磁制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口は吸気導入管８を介してエアフロメータ９及びエアクリーナ１０に順次連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１１が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１２が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。

各燃料噴射弁３は燃料供給管１３を介してコモンレール１４に連結され、このコモンレール１４は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１５を介して燃料タンク１６に連結される。燃料タンク１６内の燃料は燃料ポンプ１５によってコモンレール１４内に供給され、コモンレール１４内に供給された燃料は各燃料供給管１３を介して燃料噴射弁３に供給される。なお、コモンレール１４にはコモンレール１４内の燃料圧を検出する燃料圧センサ（図示しない）が取り付けられており、燃料圧センサからの信号に基づきコモンレール１４内の燃料圧が目標圧に一致するように燃料ポンプ１５の燃料吐出量が制御される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲという。）通路１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１７内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１８が配置される。また、ＥＧＲ通路１７周りにはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１９が配置される。

排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１を具備し、この排気管２１はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの入口に連結される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの出口は排気管２１ａを介してＮＯ酸化触媒２２ｂの入口に連結される。ＮＯ酸化触媒２２ｂの出口は排気管２１ｂを介してＮＯ_２還元触媒２２ｃの入口に連結される。ＮＯ_２還元触媒２２ｃの出口は排気管２１ｃを介して選択還元触媒２２ｄに連結される。選択還元触媒２２ｄの出口には排気管２１ｄが連結される。

電子制御ユニット又は制御器３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。排気管２１ａにはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスの温度を検出するための温度センサ２３が取り付けられる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスの温度はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度を表している。エアフロメータ９及び温度センサ２３の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に、クランクシャフトが例えば３０度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ４１が入力ポート３５に接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。更に、イグニッションスイッチ４２がオンにされ又はオフにされたことを表す出力パルスが入力ポート３５に接続される。イグニッションスイッチ４２は車両操作者によって操作される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１１の駆動装置、燃料ポンプ１５、及びＥＧＲ制御弁１８にそれぞれ接続される。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａはハニカム構造をなしており、薄肉の基材により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの基材には例えばアルミナからなる触媒担体５５が担持されており、図２Ａ及び図２Ｂはこの触媒担体の表面部分の断面を図解的に示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように触媒担体５５の表面上には貴金属触媒５６が分散して担持されており、更に触媒担体５５の表面上には塩基性層５７が形成されている。

本発明による実施例では、貴金属触媒５６として白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、及びパラジウムＰｄから選ばれた少なくとも一つが用いられ、塩基性層５７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、及びセシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ及びカルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタノイドのような希土類、並びに、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ及びイリジウムＩｒのようなＮＯｘに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つが用いられる。

吸気通路、燃焼室２及び、排気通路内の或る位置よりも上流の排気通路内に供給された空気及び燃料の比をその位置における排気ガスの空燃比と称し、吸収及び吸着の双方を含む用語として吸蔵という用語を用いると、塩基性層５７は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸蔵放出作用を行う。

すなわち、貴金属触媒５６として白金Ｐｔを用い塩基性層５７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、流入排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が高いときには流入排気ガス中に含まれるＮＯは図２Ａに示されるように白金５６上において酸化されてＮＯ_２となる。このように生成されたＮＯ_２及び流入排気ガス中のＮＯ_２は次いで白金５６から電子を供与されてＮＯ_２ ⁻となる。このＮＯ_２ ⁻は次いで、硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形で塩基性層５７内に拡散し、硝酸塩となる。このようにしてＮＯｘが硝酸塩の形で塩基性層５７内に吸収される。なお、ＮＯ及びＮＯ_２が吸着によって塩基性層５７に一時的に保持される場合もある。

一方、ＮＯｘが硝酸塩の形で塩基性層５７に吸収されているときに流入排気ガスの空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして図２Ｂに示されるように塩基性層５７内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形で塩基性層５７から放出される。次いで放出されたＮＯ_２は流入排気ガス中に含まれる還元剤例えばＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２によって還元される。

この場合、塩基性層５７から放出されたＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比のリッチ度合いに応じて窒素Ｎ_２又はアンモニアＮＨ_３に還元される。図３は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥと、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮとの関係を示している。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮは、塩基性層５７から放出されたＮＯｘの量ＱＮＯＸＲ（ｍｏｌ）に対する、塩基性層５７から放出されたＮＯｘから生成されたＮＨ_３の量ＱＡＭＮ（ｍｏｌ）の割合として定義される（ＲＧＡＭＮ＝ＱＡＭＮ／ＱＮＯＸＲ）。なお、図３において、ＡＦＳは理論空燃比（＝１４．６）を示している。図３に示されるように、流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが小さくなるにつれて、すなわち流入排気ガスの空燃比ＡＦＥのリッチ度合いが大きくなるにつれて、ＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮは高くなる。

すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが、リッチ度合いが比較的小さなリッチ空燃比ＡＦＲＮにされると、ＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮは低くなり、したがって塩基性層５７から放出されたＮＯｘのほとんどがＮ_２に還元される。したがって、リッチ空燃比ＡＦＲＮは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比ということができる。このリッチ空燃比ＡＦＲＮは例えば１３．０程度である。これに対し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが、リッチ度合いが比較的大きなリッチ空燃比ＡＦＲＡにされると、ＮＨ_３生成率ＲＧＡＭＮは高くなり、したがって塩基性層５７から放出されたＮＯｘのほとんどがＮＨ_３に還元される。したがって、リッチ空燃比ＡＦＲＡは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ということができる。このリッチ空燃比ＡＦＲＡは例えば１２．０程度である。このように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａは、流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘをＮ_２又はアンモニアに還元するように構成されている。

一方、ＮＯ酸化触媒２２ｂは、ＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガス中のＮＯの一部をＮＯ_２に酸化するように構成されている。ＮＯ酸化触媒２２ｂもハニカム構造をなしており、薄肉の基材により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。ＮＯ酸化触媒２２ｂの基材には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、触媒担体上には白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、及びパラジウムＰｄから選ばれた少なくとも一つからなる貴金属触媒が担持されている。なお、ＮＯ酸化触媒２２ｂはＮＯ_２還元能力をほとんど備えていない。

また、ＮＯ_２還元触媒２２ｃは、酸化雰囲気のもとでＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガス中のＮＯ_２の一部をＮＯに還元するように構成されている。ＮＯ_２還元触媒２２ｃもハニカム構造をなしており、薄肉の基材により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。ＮＯ_２還元触媒２２ｃの基材には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、触媒担体上にはカリウムＫ及びリチウムＬｉから選ばれた少なくとも一つからなる塩基性触媒が担持されている。なお、ＮＯ_２還元触媒２２ｃはＮＯ酸化能力をほとんど備えていない。

選択還元触媒２２ｄは、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガス中のアンモニアＮＨ_３を保持すると共に酸化雰囲気のもとで選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガス中のＮＯｘをアンモニアＮＨ_３により選択的に還元するように構成されている。この場合、アンモニアは吸着によって選択還元触媒２２ｄに保持されると考えられている。選択還元触媒２２ｄもハニカム構造をなしており、薄肉の基材により互いに分離された複数個の排気ガス流通路を具備する。選択還元触媒２２ｄの基材には例えばチタニアＴｉＯ_２からなる触媒担体が担持されており、触媒担体上には酸化バナジウムＶ_２Ｏ_５が担持されている。あるいは、選択還元触媒２２ｄの基材には例えばゼオライトからなる触媒担体が担持されており、触媒担体上には銅Ｃｕが担持されている。

さて、本発明による実施例では通常は空気過剰のもとで燃焼が行われる。この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比はリーンであるので、このときＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵される。しかしながら、機関運転が継続されるとＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量が多くなり、ついにはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａがＮＯｘを吸蔵できなくなってしまう。そこで本発明による実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａがＮＯｘにより飽和する前に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り換え、それによってＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからＮＯｘを放出させてＮ_２に還元又は浄化するようにしている。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量が減少され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａが吸蔵し得るＮＯｘ量が回復される。

すなわち、図４にＸで示されるようにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸが上限量ＱＮＯＸＵＬを越えると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＮに一時的に切り換えられる。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているほぼすべてのＮＯｘが放出され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸがゼロに戻される。このように、流入排気ガスの空燃比ＡＦＥのリッチへの切り換えが時間間隔を隔てて繰り返し行われ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵能力が繰り返し回復される。

本発明による実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥをリッチにするために、燃焼室２内に燃料噴射弁３から機関出力用燃料に加えて追加の燃料が噴射される。この追加の燃料は、燃焼はするが機関出力に寄与しない時期、すなわち例えば圧縮上死点後ＡＴＤＣ９０°の少し手前で噴射される。図示しない別の実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ上流の排気通路内に追加の燃料（炭化水素）を噴射することによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリッチにされる。いずれにしても、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸがほぼゼロになるように追加の燃料の量が設定される。

また、本発明による実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリーンのときに単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されるＮＯｘ量ｑＮＯＸを積算することによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸが算出される（ＱＮＯＸ＝ＱＮＯＸ＋ｑＮＯＸ）。単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａに吸蔵されるＮＯｘ量ｑＮＯＸは、単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａに流入するＮＯｘの量に等しく、機関運転状態、例えば機関負荷を表す機関出力用燃料量ＱＦ及び機関回転数Ｎｅの関数として図５に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されている。

このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＮに一時的に切り換えることによりＮＯｘを還元する処理を、以下では吸蔵還元処理と称することにする。

図６は、吸蔵還元処理が行われたときのＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａと、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度である触媒温度ＴＣとの関係を示している。なお、流入排気ガスの空燃比ＡＦＥのリッチへの切り換え作用が行われる時間間隔よりも長い一定期間内にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に流入したＮＯｘの総量（ｍｏｌ）をＱＮＯＸａｉｎで表し、当該一定期間内にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出したＮＯｘの総量（ｍｏｌ）をＱＮＯＸａｏｕｔで表すと、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａは次式を用いて算出される。
ＲＰＮＯＸａ＝（ＱＮＯＸａｉｎ−ＱＮＯＸａｏｕｔ）／ＱＮＯＸａｉｎ

図６を参照すると、触媒温度ＴＣが低いときには触媒温度ＴＣが高くなるにつれてＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａは上昇する。触媒温度ＴＣが更に高くなってピーク温度ＴＣＰに達すると、ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａはピーク値ＲＰＮＯＸａＰに達する。触媒温度ＴＣが更に高くなると、ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａは低下する。すなわち、ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａは、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから低下するにつれて低下し、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから上昇するにつれて低下する。

触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから低下するにつれてＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａが低下するのは、主として、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから低下するにつれてＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガス中のＮＯがＮＯ_２に酸化されにくくなり、ＮＯｘが塩基性層５７に吸収されにくくなるからである。一方、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから上昇するにつれてＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａが低下するのは、主として、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰから上昇するにつれて塩基性層５７内の硝酸塩の熱分解が促進されるからである。すなわち、塩基性層５７内の硝酸塩が熱分解すると、塩基性層５７からＮＯｘがＮＯの形で放出され、このときＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガス中にＨＣ，ＣＯ等はほとんど含まれないので、放出されたＮＯは還元されることなくＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出する。

更に図６を参照すると、触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬから高温側設定温度ＴＣＳＨまでの吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にあるときにはＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａはあらかじめ定められた設定ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａＳ以上になる。一方、触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬよりも低いとき及び高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときには、ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａは設定ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａＳよりも低くなる。このため、ＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａが低いときに吸蔵還元触処理を行っても、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥをリッチに切り換えるために追加の燃料を噴射しても、追加の燃料をＮＯｘ還元のために有効に利用することができない。

そこで本発明による実施例では、触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にあるときに吸蔵還元処理を行い、触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ外にあるときには吸蔵還元処理を行わないようにしている。その結果、燃料を有効に利用しつつ、ＮＯｘをより確実に還元することができる。なお、低温側設定温度ＴＣＳＬは例えば２００℃程度である。一方、高温側設定温度ＴＣＳＨは例えば３５０℃程度である。図示しない別の実施例では、高温側設定温度ＴＣＳＨは上述のピーク温度ＴＣＰよりも高い温度に設定される。

このように、触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にあるときには吸蔵還元処理によりＮＯｘが還元される。これに対し、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときには、本発明による実施例では次のようにしてＮＯｘが還元される。すなわち、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて上昇したときに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられる。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵能力が回復されると共に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているほぼすべてのＮＯｘからアンモニアが生成される。このアンモニアはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出し、次いで選択還元触媒２２ｄ内に流入し、保持される。

その後に、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリーンに戻されかつＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出したＮＯｘは次いで選択還元触媒２２ｄに流入する。本発明による実施例では、ＮＯ酸化触媒２２ｂ、ＮＯ_２還元触媒２２ｃ、及び選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスの空燃比はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥに一致する。したがって、このとき選択還元触媒２２ｄ内に流入するＮＯｘは酸化雰囲気のもとで選択還元触媒２２ｄに保持されているアンモニアにより還元される。

選択還元触媒２２ｄにおいてＮＯｘがアンモニアにより還元されると、選択還元触媒２２ｄ内に保持されているアンモニアの量が次第に減少する。選択還元触媒２２ｄ内にアンモニアが保持されている限り、選択還元触媒２２ｄにおいてＮＯｘが還元される。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられたときに生成されるアンモニアの量、すなわち選択還元触媒２２ｄに保持されるアンモニアの初期量は、流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリッチ空燃比ＡＦＲＡに切り換えられたときのＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量に依存して変動しうる。

更に本発明による実施例では、機関運転を停止すべき信号が発せられたとき、すなわち例えばイグニッションスイッチ４２がオフにされたときにも、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられる。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵能力が回復されると共に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているほぼすべてのＮＯｘからアンモニアが生成される。このアンモニアは次いで選択還元触媒２２ｄ内に流入し、保持される。次いで、機関運転が停止される。

機関運転停止中において、アンモニアは選択還元触媒２２ｄ内に保持され続ける。次いで、機関運転が再開され、触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬを越えて上昇すると、すなわち触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＣＳＲ内になると、上述の吸蔵還元処理が開始され、それによりＮＯｘが還元される。一方、触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬよりも低い間は、吸蔵還元処理は行われない。この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａを通過したＮＯｘは選択還元触媒２２ｄ内に流入する。このとき、選択還元触媒２２ｄが活性化していれば、選択還元触媒２２ｄ内に保持されているアンモニアにより還元される。

すなわち、図７においてＸ１は機関運転が開始されたタイミングを示している。このとき選択還元触媒２２ｄのアンモニア保持量ＱＮＨ３は量ＱＮＨ３Ｘとなっている。機関運転が開始されると、触媒温度ＴＣが次第に上昇し、選択還元触媒２２ｄの温度も同様に上昇する。次いで、選択還元触媒２２ｄが活性化すると、流入排気ガス中のＮＯｘが選択還元触媒２２ｄ内に保持されているアンモニアにより還元される。したがって、図７にＸ２で示されるように選択還元触媒２２ｄのアンモニア保持量ＱＮＨ３が次第に減少し始める。

次いで、図７にＸ３で示されるように触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬを越えて上昇すると、すなわち触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内になると、吸蔵還元処理が開始される。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが時間間隔を隔てて繰り返し一時的にリッチ空燃比ＡＦＲＮに切り換えられる。触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にある限り、吸蔵還元処理が行われる。

次いで、Ｘ４で示されるように触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて上昇すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが一時的にリッチ空燃比ＡＦＲＡに切り換えられる。その結果、選択還元触媒２２ｄのアンモニア保持量ＱＮＨ３が初期量ＱＮＨ３Ｙまで増大される。触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ外にある限り吸蔵還元処理は停止され、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥはリーンに維持される。この場合、ＮＯｘは選択還元触媒２２ｄに到り、選択還元触媒２２ｄ内に保持されているアンモニアによって還元される。その結果、選択還元触媒２２ｄのアンモニア保持量ＱＮＨ３が次第に減少する。

次いで、図７にＸ５で示されるように触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて低下すると、すなわち触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内に戻ると、吸蔵還元処理が再開される。なお、図７に示される例では、Ｘ３，Ｘ５で示されるように吸蔵還元処理が開始された時点で選択還元触媒２２ｄ内にアンモニアが残存しており、この残存アンモニアは選択還元処理時にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出したＮＯｘを還元するのに用いられる。その結果、選択還元触媒２２ｄのアンモニア保持量ＱＮＨ３は徐々にゼロまで減少する。また、図３からわかるように、吸蔵還元処理時にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリッチ空燃比ＡＦＲＮに一時的に切り換えられたときにも、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａで少量のアンモニアが生成される。このアンモニアは次いで選択還元触媒２２ｄ内に流入し、保持される。このアンモニアは、その後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａを通過したＮＯｘを還元するのに用いられる。このように、本発明による実施例では、広い触媒温度ＴＣ範囲にわたりＮＯｘを確実に還元することができる。

上述したように、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときには、選択還元触媒２２ｄ内に保持されたアンモニアによりＮＯｘが還元される。ところで、排気ガス中に含まれるＮＯの量ＱＮＯ（ｍｏｌ）及びＮＯ_２の量ＱＮＯ２（ｍｏｌ）の合計に対する排気ガス中に含まれるＮＯの量ＱＮＯの割合をＮＯ割合（＝ＱＮＯ／（ＱＮＯ＋ＱＮＯ２））と称すると、選択還元触媒２２ｄのＮＯｘ浄化率は選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合に応じて変動する。すなわち、図８に示されるように、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯが０．５である最適割合のとき、すなわち選択還元触媒２２ｄに流入するＮＯの量及びＮＯ_２の量が互いにほぼ等しいときに、選択還元触媒２２ｄのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸｄは最も高い。また、ＮＯ割合ＲＮＯが選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）から遠ざかるにつれて、すなわちＮＯ割合ＲＮＯが選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）から小さくなるにつれて又は大きくなるにつれて、選択還元触媒２２ｄのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸｄは低くなる。言い換えると、選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）に対するＮＯ割合ＲＮＯの偏差の絶対値であるＮＯ割合偏差（＝｜ＲＮＯ−０．５｜）が小さくなるにつれて選択還元触媒２２ｄのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸｄは高くなる。このことは、Ｆａｓｔ反応として知られている。したがって、選択還元触媒２２ｄにおいてＮＯｘを良好に浄化するためには選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯを選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）に近づける、すなわちＮＯ割合偏差を小さくすることが必要である。

ところで、一般に、機関本体１から排出された排気ガス、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスにはＮＯ_２よりもＮＯのほうが多く含まれており、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯは比較的高い。また、図６を参照して上述したように、触媒温度ＴＣがピーク温度ＴＣＰ、特に高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときには、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内の硝酸塩の熱分解が促進されている。この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガス中のＮＯ_２の一部がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に一旦吸蔵されて硝酸塩となり、この硝酸塩が熱分解されてＮＯが放出される。したがって、触媒温度ＴＣが高いときには、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａにより、流入排気ガス中のＮＯ_２がＮＯに転換されているとみることができる。したがって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスのＮＯ割合は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスのＮＯ割合よりも更に高く、触媒温度ＴＣが高くなるにつれて高くなる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスのＮＯ割合偏差は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差よりも更に大きく、触媒温度ＴＣが高くなるにつれて大きくなる。このため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスがそのまま選択還元触媒２２ｄに送り込まれても、選択還元触媒２２ｄにおいてＮＯｘを良好に浄化できないおそれがある。

そこで本発明による実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの下流にＮＯ酸化触媒２２ｂを配置し、ＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガス中のＮＯの一部をＮＯ_２に酸化し、それにより、ＮＯ酸化触媒２２ｂからの流出排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯを低下させ、選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）に近づくようにしている。

ところが、本願発明者らが鋭意研究した結果、次のことが判明した。すなわち、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越え更に上昇していく過程で、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えた直後の比較的触媒温度ＴＣが低いときには、上述したように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯ、すなわちＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯは、触媒温度ＴＣが高くなるにつれて高くなる。ところが、触媒温度ＴＣが更に高くなると、触媒温度ＴＣが高くなるにつれてＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯが低くなるのである。これは、触媒温度ＴＣがかなり高くなると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガス中のＮＯ_２がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されにくくなり、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａによりＮＯ_２から転換されるＮＯの量が少なくなるからである。また、一般に、触媒温度ＴＣが高くなるとＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力が高くなるので、触媒温度ＴＣがかなり高くなるとＮＯ酸化触媒２２ｂにおいてＮＯ_２に酸化されるＮＯの量が多くなるからである。このような場合に、ＮＯ酸化触媒２２ｂにより排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯが低下されると、ＮＯ酸化触媒２２ｂからの流出排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯが選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）を越えて低下し、最適割合（０．５）から遠ざかるおそれがある。

そこで本発明による実施例では、ＮＯ酸化触媒２２ｂの下流にＮＯ_２還元触媒２２ｃを配置し、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガス中のＮＯ_２の一部をＮＯ_２還元触媒２２ｃによりＮＯに還元し、それにより、ＮＯ_２還元触媒２２ｃからの流出排気ガス、すなわち選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯが過度に低下されるのを阻止し、選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）に近づくようにしている。このことを、図９を参照して更に説明する。

図９には、ＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｂｉ及びＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉ、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｃｉ及びＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉ、並びに、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｄｉ及びＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉと、触媒温度ＴＣとの関係が示されている。

図９に示されるように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスのＮＯ割合、すなわちＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｂｉは、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えた直後は触媒温度ＴＣが高くなるにつれて上昇するけれども、触媒温度ＴＣが更に高くなると、触媒温度ＴＣが高くなるにつれて低下する。また、ＮＯ割合ＲＮＯｂｉはあらかじめ定められたしきいＮＯ割合ＲＮＯＴＨよりも大きく、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉはあらかじめ定められたしきい偏差ＤＲＮＯＴＨ（＝｜ＲＮＯＴＨ−０．５｜）よりも大きい。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａから流出した排気ガスは次いでＮＯ酸化触媒２２ｂ内に流入する。本発明による実施例において、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力を表すＮＯ酸化率ＲＯＮＯは図９に示されるように、触媒温度ＴＣが高くなるにつれて高くなり、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高いときにあらかじめ定められた設定ＮＯ酸化率ＲＯＮＯＳよりも高くなる。なお、ＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガス中のＮＯの量をＱＮＯｂｉｎ（ｍｏｌ）で表し、ＮＯ酸化触媒２２ｂからの流出排気ガス中のＮＯの量をＱＮＯｂｏｕｔ（ｍｏｌ）で表すと、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化率ＲＯＮＯは次式を用いて算出される。
ＲＯＮＯ＝（ＱＮＯｂｉｎ−ＱＮＯｂｏｕｔ）／ＱＮＯｂｉｎ

その結果、図９に示されるように、ＮＯ酸化触媒２２ｂからの流出排気ガスのＮＯ割合、すなわちＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｃｉはＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｂｉよりも低くなり、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉはＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉよりも小さくなる。具体的には、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えた直後の比較的低いときには、ＮＯ割合ＲＮＯｃｉは選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）に近くなっており、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉはしきい偏差ＤＲＮＯＴＨよりも小さくなっている。ところが、触媒温度ＴＣが更に高くなると、ＮＯ割合ＲＮＯｃｉは選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）を越えて低下する。特に、触媒温度ＴＣがしきい温度ＴＣＴＨよりも高くなると、ＮＯ割合ＲＮＯｃｉはしきいＮＯ割合ＲＮＯＴＨを越えて低下し、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉはしきい偏差ＤＲＮＯＴＨを越えて増大する。このしきい温度ＴＣＴＨは例えば４００℃である。

ＮＯ酸化触媒２２ｂから流出した排気ガスは次いでＮＯ_２還元触媒２２ｃ内に流入する。本発明による実施例において、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力を表すＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２は図９に示されるように、触媒温度ＴＣが比較的低いときにはほぼゼロに維持されており、触媒温度ＴＣがしきい温度ＴＣＴＨに近づくと触媒温度ＴＣが高くなるにつれて高くなり、触媒温度ＴＣがしきい温度ＴＣＴＨよりも高いときにあらかじめ定められた設定ＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２Ｓよりも高くなる。なお、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガス中のＮＯ_２の量をＱＮＯ２ｃｉｎ（ｍｏｌ）で表し、ＮＯ_２還元触媒２２ｃからの流出排気ガス中のＮＯ_２の量をＱＮＯ２ｃｏｕｔ（ｍｏｌ）で表すと、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２は次式を用いて算出される。
ＲＲＮＯ２＝（ＱＮＯ２ｃｉｎ−ＱＮＯ２ｃｏｕｔ）／ＱＮＯ２ｃｉｎ

その結果、図９に示されるように、ＮＯ_２還元触媒２２ｃからの流出排気ガスのＮＯ割合、すなわち選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｄｉはＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｃｉよりも、選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）の近くに維持される。具体的には、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えた直後の比較的低いときには、ＮＯ割合ＲＮＯｄｉはＮＯ割合ＲＮＯｃｉにほぼ等しく、選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）の近くに維持される。また、このときのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉはＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉにほぼ等しく、しきい偏差ＤＲＮＯＴＨよりも小さく維持される。また、触媒温度ＴＣがしきい温度ＴＣＴＨよりも高くなっても、ＮＯ割合ＲＮＯｄｉはしきいＮＯ割合ＲＮＯＴＨよりも小さくならず、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉはＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉよりも小さく維持され、しきい偏差ＤＲＮＯＴＨよりも小さく維持される。すなわち、触媒温度ＴＣに関わらず、ＮＯ割合ＲＮＯｄｉは選択還元触媒２２ｄの最適割合（０．５）の近くに維持され、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉは小さく維持される。したがって、選択還元触媒２２ｄにおいてＮＯｘを良好に浄化することができる。

なお、図９において、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化率ＲＯＮＯ及びＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２はそれぞれ、触媒温度ＴＣ、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度の関数として示されている。したがって、触媒温度ＴＣは上述したように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度又はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａからの流出排気ガスの温度であるので、ＮＯ酸化触媒２２ｂの温度及びＮＯ_２還元触媒２２ｃの温度と必ずしも一致しない。このため、例えば、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２を上述の設定ＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２Ｓよりも高くするのに必要なＮＯ_２還元触媒２２ｃの温度をＮＯ_２還元触媒２２ｃの活性温度と考えるならば、ＮＯ_２還元触媒２２ｃの活性温度は、しきい温度ＴＣＴＨではなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度ＴＣがしきい温度ＴＣＴＨのときに得られるＮＯ_２還元触媒２２ｃの温度ということになる。同様に、ＮＯ酸化触媒２２ｂの活性温度は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａの温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨのときに得られるＮＯ酸化触媒２２ｂの温度ということになる。

図９に示されるＴＲＬは高温側設定温度ＴＣＳＨからしきい温度ＴＣＴＨまでの低温度範囲を示しており、ＴＲＨはしきい温度ＴＣＴＨからＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａがとりうる温度までの高温度範囲を示している。図９に示される例では、低温度範囲ＴＲＬにおいて、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化率ＲＯＮＯが高くなるようにＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力が設定され、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２が低くなるようにＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定される。その結果、低温度範囲ＴＲＬにおいて、ＮＯ_２への還元が抑制されつつＮＯの酸化が促進され、したがって選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉが小さくされる。一方、高温度範囲ＴＲＨにおいて、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２が高くなるようにＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定される。その結果、高温度範囲ＴＲＨにおいて、ＮＯ_２への還元が促進され、したがって選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉが小さくされる。なお、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力の設定及びＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力の設定は例えば、触媒成分の種類、単位体積の担体又は基材に担持される触媒成分の量、及び、触媒成分又は担体の表面積の少なくとも１つを選択することにより行われる。

図１０には、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内にあるときの排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯ及びＮＯ割合偏差ＤＲＮＯの一例がＬでもって示されており、触媒温度ＴＣが高温度範囲ＴＲＨ内にあるときの排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯ及びＮＯ割合偏差ＤＲＮＯの一例がＨでもって示されている。

図１０に示される例では、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内にあるときのＮＯ割合ＲＮＯは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａにより上昇されてＲＮＯｂｉとなり、ＮＯ酸化触媒２２ｂにより低下されてＲＮＯｃｉとなり、ＮＯ_２還元触媒２２ｃにより維持されてＲＮＯｄｉとなる。したがって、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内にあるときのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａにより増大されてＤＲＮＯｂｉとなり、ＮＯ酸化触媒２２ｂにより減少されてＤＲＮＯｃｉとなり、ＮＯ_２還元触媒２２ｃにより維持されてＤＲＮＯｄｉとなる。

一方、触媒温度ＴＣが高温度範囲ＴＲＨ内にあるときのＮＯ割合ＲＮＯは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａにより上昇されてＲＮＯｂｉとなり、ＮＯ酸化触媒２２ｂにより低下されてＲＮＯｃｉとなり、ＮＯ_２還元触媒２２ｃにより上昇されてＲＮＯｄｉとなる。したがって、触媒温度ＴＣが高温度範囲ＴＲＨ内にあるときのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａにより増大されてＤＲＮＯｂｉとなり、ＮＯ酸化触媒２２ｂにより減少されてＤＲＮＯｃｉとなり、ＮＯ_２還元触媒２２ｃにより減少されてＤＲＮＯｄｉとなる。なお、ＮＯ割合偏差ＤＲＮＯがＮＯ酸化触媒２２ｂにより維持される場合もあれば増大される場合もある。

そうすると、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内及び高温度範囲ＴＲＨ内において、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉはＮＯ酸化触媒２２ｂ及びＮＯ_２還元触媒２２ｃにより、ＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉ以下にされる、ということになる。また、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内及び高温度範囲ＴＲＨ内において、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉはＮＯ_２還元触媒２２ｃにより、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉ以下にされる、ということになる。

したがって、概念的に言うと、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉがＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉ以下になるように、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力及びＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力がそれぞれ設定される、ということになる。あるいは、選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉがＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉ以下になるように、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定される。

更に、触媒温度ＴＣがあらかじめ定められた設定温度を越えて上昇したときにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥを、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられ、触媒温度ＴＣが設定温度よりも高いときに選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガス中のＮＯｘがアンモニアにより還元される。その上で、触媒温度ＴＣが設定温度よりも高いときに選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉがＮＯ酸化触媒２２ｂへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｂｉ以下になるように、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力及びＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力がそれぞれ設定される。あるいは、触媒温度ＴＣが設定温度よりも高いときに選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｄｉがＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合偏差ＤＲＮＯｃｉ以下になるように、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定される。

更に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられた後、触媒温度ＴＣが設定温度よりも低くなるまで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがリーンに維持される。一方、触媒温度ＴＣが設定温度よりも低いときには、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＮに一時的に切り換えられる。

上述の設定温度は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ浄化率ＲＰＮＯＸａがピーク値ＲＰＮＯＸａに達する温度、すなわちピーク温度ＴＣＰよりも高い温度に設定される。すでに説明した本発明による実施例では、設定温度は高温側設定温度ＴＣＳＨに設定されている。

更に、ＮＯ_２還元触媒２２ｃへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｃｉがあらかじめ定められたしきいＮＯ割合ＲＮＯＴＨよりも低い温度範囲内、すなわち高温度範囲ＴＲＨ内に触媒温度ＴＣがあるときにＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２があらかじめ定められた設定ＮＯ_２還元率ＲＲＮＯ２Ｓよりも高くなるように、ＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定される。

なお、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力を低く設定すれば、触媒温度ＴＣが高温度範囲ＴＲＨ内にあるときに選択還元触媒２２ｄへの流入排気ガスのＮＯ割合ＲＮＯｄｉがしきいＮＯ割合ＲＮＯＴＨを越えて低下するのを阻止できるかもしれない。しかしながら、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力を低く設定すると、触媒温度ＴＣが低温度範囲ＴＲＬ内にあるときに排気ガス中のＮＯを十分にＮＯ_２に酸化するできないおそれがある。本発明による実施例では、低温度範囲ＴＲＬにおいてＮＯが確実にＮＯ_２に酸化されつつ高温度範囲ＴＲＨにおいてＮＯ_２が確実にＮＯに還元されるように、ＮＯ酸化触媒２２ｂのＮＯ酸化能力及びＮＯ_２還元触媒２２ｃのＮＯ_２還元能力が設定されている。

図１１は本発明による実施例のＮＯｘ還元制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。

図１１を参照すると、ステップ１００では触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にあるか否かが判別される。触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にあるとき（ＴＣＳＬ≦ＴＣ≦ＴＣＳＨ）には次いでステップ１０１に進み、吸蔵還元処理ルーチンが実行される。この吸蔵還元処理ルーチンは図１２に示されている。

吸蔵還元処理ルーチンを示す図１２を参照すると、ステップ２００では単位時間当たりにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａに吸蔵されるＮＯｘ量ｑＮＯＸが図５のマップを用いて算出される。続くステップ２０１ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸが更新される（ＱＮＯＸ＝ＱＮＯＸ＋ｑＮＯＸ）。続くステップ２０２ではＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸが上限量ＱＮＯＸＵＬよりも多いか否かが判別される。ＱＮＯＸ≦ＱＮＯＸＵＬのときには処理サイクルを終了する。ＱＮＯＸ＞ＱＮＯＸＵＬのときにはステップ２０２からステップ２０３に進み、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＮに一時的に切り換えられる。続くステップ２０４ではＮＯｘ吸蔵量ＱＮＯＸがゼロに戻される。

再び図１１を参照すると、触媒温度ＴＣが吸蔵還元温度範囲ＴＲＳＲ内にないとき（ＴＣ＜ＴＣＳＬ，ＴＣＳＨ＜ＴＣ）にはステップ１００からステップ１０２に進み、触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて上昇したか否かが判別される。触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて上昇していないとき、すなわち触媒温度ＴＣが低温側設定温度ＴＣＳＬよりも低いか又は高温側設定温度ＴＣＳＨよりも高く維持されているときには処理サイクルを終了する。触媒温度ＴＣが高温側設定温度ＴＣＳＨを越えて上昇したときには次いでステップ１０３に進み、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａへの流入排気ガスの空燃比ＡＦＥがＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａ内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比ＡＦＲＡに一時的に切り換えられる。続くステップ１０４ではＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａのＮＯｘ貯蔵量ＱＮＯＸがゼロに戻される。

これまで述べてきた本発明による実施例では、ＮＯ酸化触媒２２ｂ及びＮＯ_２還元触媒２２ｃが互いに異なる基材上に担持される。これに対し、図１３に示される別の実施例では、ＮＯ酸化触媒２２ｂ及びＮＯ_２還元触媒２２ｃが互いに共通の基材上に担持され、共通のケーシング内に収容される。また、図示しない更に別の実施例では、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒２２ａが担持される。

１機関本体
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ排気管
２２ａＮＯｘ吸蔵還元触媒
２２ｂＮＯ酸化触媒
２２ｃＮＯ_２還元触媒
２２ｄ選択還元触媒

Claims

空気過剰のもとで燃焼が行われる内燃機関の排気浄化装置であって、
機関排気通路内に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出すると共に放出したＮＯｘをＮ_２又はアンモニアに還元するように構成されたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒下流の機関排気通路内に配置されたＮＯ酸化触媒であって、前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガス中のＮＯの一部をＮＯ_２に酸化するように構成されたＮＯ酸化触媒と、
前記ＮＯ酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されたＮＯ_２還元触媒であって、酸化雰囲気のもとで前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガス中のＮＯ_２の一部をＮＯに還元するように構成されたＮＯ_２還元触媒と、
前記ＮＯ_２還元触媒下流の機関排気通路内に配置された選択還元触媒であって、前記選択還元触媒への流入排気ガス中のアンモニアを保持すると共に酸化雰囲気のもとで前記選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘを前記アンモニアにより選択的に還元するように構成された選択還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えるように構成された制御器と、
を備え、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒により生成されたアンモニアが前記選択還元触媒に保持され、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比がリーンに戻された後に前記選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘが前記アンモニアにより還元されるようにした
内燃機関の排気浄化装置。
前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差が前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差以下になるように、前記ＮＯ酸化触媒のＮＯ酸化能力及び前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元能力がそれぞれ設定され、前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、前記選択還元触媒の最適割合に対する前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値であり、前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、最適割合に対する前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値である、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差が前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差以下になるように、前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元能力が設定され、前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、前記選択還元触媒の最適割合に対する前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値であり、前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、最適割合に対する前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値である、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御器は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度があらかじめ定められた設定温度を越えて上昇したときに前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えるように構成されており、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が前記設定温度よりも高いときに前記選択還元触媒への流入排気ガス中のＮＯｘが前記アンモニアにより還元される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が前記設定温度よりも高いときに前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差が前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差以下になるように、前記ＮＯ酸化触媒のＮＯ酸化能力及び前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元能力がそれぞれ設定され、前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、前記選択還元触媒の最適割合に対する前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値であり、前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、最適割合に対する前記ＮＯ酸化触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値である、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が前記設定温度よりも高いときに前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差が前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差以下になるように、前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元能力が設定され、前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、前記選択還元触媒の最適割合に対する前記選択還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値であり、前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合偏差は、最適割合に対する前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合の偏差の絶対値である、請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御器は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘからアンモニアを生成するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えた後、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が前記設定温度よりも低くなるまで、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比をリーンに維持するように構成されている、請求項４から６までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御器は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が前記設定温度よりも低いときには、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比を、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えるように構成されている、請求項４から７までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒への流入排気ガスの空燃比が前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されているＮＯｘをＮ_２に還元するのに適したリッチ空燃比に一時的に切り換えられたときの前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度が高くなるにつれて、上昇し、次いでピーク値に達した後に、低下するようになっており、前記設定温度は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化率が前記ピーク値に達する温度よりも高い温度に設定される、請求項４から８までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯ_２還元触媒への流入排気ガスのＮＯ割合があらかじめ定められたしきいＮＯ割合よりも低い温度領域において前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元率があらかじめ定められた設定ＮＯ_２還元率よりも高くなるように、前記ＮＯ_２還元触媒のＮＯ_２還元能力が設定される、請求項１から９までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯ_２還元触媒がカリウム又はリチウムを含んでなる、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯ酸化触媒及び前記ＮＯ_２還元触媒が互いに共通の基材上に担持されている、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。