JP3565108B2

JP3565108B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3565108B2
Application number: JP25690099A
Authority: JP
Inventors: 俊祐利岡; 信也広田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001082131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化することができる排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガス中のＮＯｘを浄化する排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒がある。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯｘを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出しＮ_２に還元する触媒である。
【０００３】
この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に触媒あるいはＮＯｘ触媒ということもある）を希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の排気ガスが流れたときには排気ガス中のＮＯｘが触媒に吸収され、ストイキ（理論空燃比）あるいはリッチ空燃比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたＮＯｘがＮＯ_２として放出され、さらに排気ガス中のＨＣやＣＯなどの還元成分によってＮ_２に還元され、即ちＮＯｘが浄化される。
【０００４】
一方、内燃機関の燃料には硫黄分が含まれている場合があり、そのような燃料が内燃機関で燃焼されると、燃料中の硫黄分が酸化してＳＯ_２やＳＯ_３などの硫黄酸化物（ＳＯｘ）が発生する。前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘの吸収作用と同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸収を行うので、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を配置すると、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にはＮＯｘのみならずＳＯｘも吸収されることになる。
【０００５】
ところが、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されたＳＯｘは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からＮＯｘの放出・還元を行うのと同じ条件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い傾向にある。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒内のＳＯｘ蓄積量が増大すると、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を十分に行うことができなくなりＮＯｘ浄化効率が低下する。これが所謂ＳＯｘ被毒である。
【０００６】
そこで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力を長期に亘って高く維持するために、ＮＯｘ触媒よりも上流に、排気ガス中のＳＯｘを主に吸収するＳＯｘ吸収材を配置し、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが流れ込まないようにしてＳＯｘ被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されている。
【０００７】
前記ＳＯｘ吸収材は、流入ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し、流入ガスの空燃比がストイキまたはリッチのときに吸収したＳＯｘをＳＯ_２として放出するものであるが、このＳＯｘ吸収材のＳＯｘ吸収容量にも限りがあるため、ＳＯｘ吸収材がＳＯｘで飽和する前にＳＯｘ吸収材からＳＯｘを放出させる処理、即ち再生処理を実行する必要がある。
【０００８】
ＳＯｘ吸収材の再生処理技術については、例えば特許番号第２６０５５８０号の特許公報に開示されている。この公報によれば、ＳＯｘ吸収材に吸収されたＳＯｘを放出させるには、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにする必要があり、また、ＳＯｘ吸収材の温度が高い方がＳＯｘが放出され易いとされている。
【０００９】
さらに、この公報に開示された再生処理技術では、ＳＯｘ吸収材からＳＯｘを放出させたときに、放出されたＳＯｘが下流に配置されているＮＯｘ触媒に吸収されるのを防止するために、ＳＯｘ吸収材とＮＯｘ触媒とを接続する排気管から分岐してＮＯｘ触媒を迂回するバイパス通路を設けるとともに、排気ガスをＮＯｘ触媒が設けられた排気管（以下、この排気管を説明の都合上、メイン通路と称す）とバイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気切替弁を設け、ＳＯｘ吸収材からＳＯｘを放出させる再生処理実行中は排気切替弁により排気ガスをバイパス通路に流れるようにしてメイン通路のＮＯｘ触媒には流れないようにし、再生処理を実行していない時には排気切替弁により排気ガスをメイン通路のＮＯｘ触媒に流れるようにしてバイパス通路には流れないようにしている。このようにすると、再生処理実行中においては、ＳＯｘ吸収材から放出されたＳＯｘがＮＯｘ触媒に流れ込まなくなるので、ＮＯｘ触媒がＳＯｘ被毒するのを阻止することができる。
【００１０】
しかしながら、前記排気切替弁のシール性は不確実であり、バイパス通路側を閉鎖するように弁体が位置しても排気ガスがバイパス通路に若干漏れることがあった。ちなみに、現在使用されている排気切替弁の漏れの程度は１〜１０％程度である。このときに排気切替弁から漏れてバイパス通路を流通する排気ガスは浄化されないまま排出されることになるので、排気エミッションを悪化させることになる。
【００１１】
そこで、この問題を解決するために、前記バイパス通路にも吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を設けることが考えられる。
ところで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を防止するためにこのＮＯｘ触媒の上流にＳＯｘ吸収材を設けた場合であっても、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を完全に防止することは現実的には難しく、徐々にＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒が進行するものと考えられる。ここで、前述したようにメイン通路とバイパス通路のそれぞれにＮＯｘ触媒を設けた場合、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒の度合いが異なることが想定される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
メイン通路とバイパス通路にそれぞれ設けた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒の度合いが異なっていると、以下のような種々の問題が生じる虞れがある。
第１の問題は、メイン通路とバイパス通路のＮＯｘ触媒を両方同時にＳＯｘ被毒再生処理を行うときに、再生効率が悪くなることである。
【００１３】
前述したようにＮＯｘ触媒の上流にＳＯｘ吸収材を設けてもＮＯｘ触媒が徐々にＳＯｘ被毒するということになれば、ＮＯｘ触媒に対してもＳＯｘ被毒再生処理を施してＳＯｘ被毒を解消することが考えられる。ここでメイン通路とバイパス通路の両方にＮＯｘ触媒が設けられている場合には、両方のＮＯｘ触媒に高温のストイキまたはリッチな再生ガスを同時に並列的に流して一度に両ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理を行うことが考えられる。このとき、構造および制御が容易なことから、各ＮＯｘ触媒に流す再生用ガスの流量をほぼ同じにするシステムを思いつく。
【００１４】
各ＮＯｘ触媒に流す再生ガスの流量を同じにした場合、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合いが同じであれば、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を解消するのに必要な再生時間は同じになるので、同時にＳＯｘ被毒再生処理を開始して同時にＳＯｘ被毒再生を終了することができ、効率よく再生されるので問題は生じない。
【００１５】
しかしながら、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合いが異なるにもかかわらず各ＮＯｘ触媒に流す再生ガスの流量を同じにすると、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を解消するのに必要な再生時間が異なるため、両ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理を同時に開始しても、ＳＯｘ被毒度合いの小さい方のＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒が解消された時点ではＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒はＳＯｘ被毒が解消されていない事態になる。換言すると、ＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒については、ＳＯｘ被毒再生が効率的に行われていないということもできる。また、もし、ＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒が解消されるまで両ＮＯｘ触媒に対してＳＯｘ被毒再生処理を続けるとした場合には、ＳＯｘ被毒度合いの小さい方のＮＯｘ触媒についてはＳＯｘ被毒が解消されているにもかかわらずこのＮＯｘ触媒に高温の再生ガスを流し続けることになり、燃料を浪費することになるだけでなく、当該ＮＯｘ触媒の熱劣化を進行させることになる。
【００１６】
第２の問題は、メイン通路とバイパス通路に同時にリーン空燃比の排気ガスを流して排気浄化を行うときに、排気エミッションが悪化することである。
バイパス通路にＮＯｘ触媒を設けたシステムにおいては、エンジンからリーン空燃比の排気ガスが排出されるときには、排気ガスをメイン通路に流し、メイン通路のＮＯｘ触媒で排気浄化を行わしめるのが基本的な運転方法である。
【００１７】
ところが、エンジンの運転状態がリーン空燃比制御領域にある場合であっても、排気ガス温度が高温になりメイン通路のＮＯｘ触媒の触媒温度が活性温度以上になる虞れがあるときには、排気ガスをバイパス通路にも流通させることによりメイン通路の排気ガス流量を減少させ、これによりメイン通路のＮＯｘ触媒の昇温を抑制して活性温度域内に収束させ、排気浄化率を高く維持せんとする考え方がある。この方法を採用する場合、構造および制御が容易なことから、メイン通路とバイパス通路に流す排気ガスの流量をほぼ同じにするシステムを思いつく。
【００１８】
各ＮＯｘ触媒に流す排気ガス流量を同じにした場合、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合いが同じであれば、それぞれのＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能は同じであると想定されるので、何ら問題は生じない。
【００１９】
しかしながら、それぞれのＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合いが異なる場合には、それぞれのＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能が異なることが想定され、即ち、ＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能が、ＳＯｘ被毒度合いの小さい方のＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収性能よりも低いことが想定される。この場合に、両ＮＯｘ触媒に流す排気ガス流量を同じにすると、ＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒がＳＯｘ被毒度合いの小さい方のＮＯｘ触媒よりもＮＯｘ浄化率が低くなり、トータルとしての排気エミッションが悪化する虞れがある。
【００２０】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、並列に配置された２つの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理を効率的に行うことができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００２１】
また、本発明が解決しようとする別の課題は、並列に配置された２つの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に同時に排気ガスを流して排気浄化する際に、排気エミッションの悪化を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本出願に係る第１の発明の内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＳＯｘを放出するＳＯｘ吸収材と、（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）前記バイパス通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段と、を備え、前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生処理を行うときには、前記排気流れ制御手段は排気ガスが第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方を流通するのを許容し、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することを特徴とする。
【００２３】
この排気浄化装置では、排気流れ制御手段は通常、エンジンから排出される排気ガス中のＳＯｘがＳＯｘ吸収材に吸収されるときには、排気ガスが第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れ、バイパス通路には流れないように、排気ガスの流れを制御する。このとき、排気ガスがバイパス通路に漏洩しても、バイパス通路に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が排気ガスを浄化する。
【００２４】
一方、ＳＯｘ吸収材に吸収されているＳＯｘが放出されるときには、排気流れ制御手段は、排気ガスがバイパス通路を流れ、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒には流れないように、排気ガスの流れを制御する。これにより、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒が抑制される。尚、このときには、バイパス通路に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が排気ガスを浄化する。
【００２５】
しかしながら、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を完全に防止することは困難であり、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は徐々にＳＯｘ被毒が進行するものと想定される。また、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒についても、ＳＯｘ吸収材から放出されたＳＯｘを含む排気ガスが流れることにより、ＳＯｘ被毒が進行するものと推定される。
【００２６】
そこで、第１の発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対してＳＯｘ被毒再生処理を行って、これらＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘを放出させることにした。ＳＯｘ被毒再生処理を行うに際しては、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を両方同時に行う。
【００２７】
ＳＯｘ量推定手段は、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量を推定する。そして、ＳＯｘ被毒再生処理を行うときに、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスと第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御する。
【００２８】
第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流れる排気ガスの流量比を制御することにより、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理を効率的に行うことができ、両方同時にＳＯｘ被毒から解消させることが可能になり、その結果、再生時間を短縮して、ＳＯｘ被毒再生処理における燃料消費量を低減させることができる。また、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の熱劣化が抑制される。
【００２９】
第１の発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記ＳＯｘ被毒再生処理を行うときに、第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちＳＯｘ吸収量の少ない吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりもＳＯｘ吸収量の多い吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスが多く流れるべく排気ガス流量比を制御するのが好ましい。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスを多く流した方が該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇が大きく、触媒温度が高い方が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からＳＯｘが多く放出される。したがって、ＳＯｘ吸収量の多い方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスが多く流れるようにすると、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度を高温にすることができ、ＳＯｘ被毒再生を効率的に行うことができる。
【００３０】
第１の発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記ＳＯｘ被毒再生処理を行うときに前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度を昇温する昇温手段を備えるのが好ましい。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生は、触媒温度が大きい方が再生効率がよいからである。
【００３１】
昇温手段は、例えば、気筒別空燃比制御の実行により、あるいは、副噴射制御の実行により実現することができ、または、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の周囲に設けた電気ヒータ等によって実現することも可能である。
【００３２】
気筒別空燃比制御とは、エンジンの一部の気筒をリッチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリーン空燃比で運転させる空燃比制御方法であり、リッチ空燃比で運転させた気筒から排出される十分な量の未燃燃料成分を含む排気ガスと、リーン空燃比で運転させた気筒から排出される十分な量の酸素を含む排気ガスとの混合ガスを第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給し、酸化反応させて触媒温度を昇温させる。
【００３３】
副噴射制御とは、機関出力を得るための燃料とは別に、膨張行程や排気行程において副次的に燃料を噴射する燃料噴射制御方法であり、副噴射により排気ガス中に未燃燃料成分を増大させ、この未燃燃料成分を第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給し、酸化反応させて触媒温度を昇温させる。
【００３４】
また、本出願に係る第２の発明の内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＳＯｘを放出するＳＯｘ吸収材と、（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）前記バイパス通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段と、を備え、前記排気流れ制御手段が前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方へのリーン空燃比の排気ガスの流通を許容するときには、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することを特徴とする。
【００３５】
この排気浄化装置では、排気流れ制御手段は通常、エンジンから排出される排気ガス中のＳＯｘがＳＯｘ吸収材に吸収されるときには、排気ガスが第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れ、バイパス通路には流れないように、排気ガスの流れを制御する。このとき、排気ガスがバイパス通路に漏洩しても、バイパス通路に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が排気ガスを浄化する。
【００３６】
一方、ＳＯｘ吸収材に吸収されているＳＯｘが放出されるときには、排気流れ制御手段は、排気ガスがバイパス通路を流れ、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒には流れないように、排気ガスの流れを制御する。これにより、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒が抑制される。尚、このときには、バイパス通路に設けられた第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が排気ガスを浄化する。
【００３７】
しかしながら、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を完全に防止することは困難であり、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は徐々にＳＯｘ被毒が進行するものと想定される。また、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒についても、ＳＯｘ吸収材から放出されたＳＯｘを含む排気ガスが流れることにより、ＳＯｘ被毒が進行するものと推定される。
【００３８】
この排気浄化装置においては、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にリーン空燃比の排気ガスが流れていて、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度が所定の基準値を上回ったときに、排気流れ制御手段が排気ガスを第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方を流れるように排気ガスの流れを制御する。
【００３９】
その際に、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスと第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御する。尚、ＳＯｘ量推定手段は、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量を推定する。
【００４０】
吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は吸収されているＳＯｘ量によってＮＯｘ吸収能力が異なるので、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流れる排気ガスの流量比を制御することにより、両触媒に排気ガスを流したときの排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００４１】
第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方へのリーン空燃比の排気ガスの流通を許容するときに、第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちＳＯｘ吸収量の多い吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりもＳＯｘ吸収量の少ない吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスが多く流れるべく排気ガス流量比を制御するのが好ましい。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量が多いほどＮＯｘ吸収能力が低いからである。
【００４２】
前述した第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内噴射型のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。リーンバーンガソリンエンジンの場合には、排気ガスの空燃比は、燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することによって制御することが可能である。ディーゼルエンジンの場合には、排気ガスの空燃比は、吸気行程または膨張行程または排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を行うか、あるいは、ＳＯｘ吸収材あるいは第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路内に還元剤を供給することにより制御することが可能である。ここで、排気ガスの空燃比とは、機関吸気通路及びＳＯｘ吸収材あるいは第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流での排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比をいう。
【００４３】
前述した第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、アルミナを担体とし、この担体上にカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されて構成される触媒を例示することができる。
【００４４】
前述した第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯｘ吸収材は、三元活性を有する通常の三元触媒にさらにＳＯｘ吸収剤（例えば、バリウムＢａ、カリウムＫ、ランタンＬａなど）を坦持して構成してもよいし、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒で構成してもよいし、選択還元型ＮＯｘ触媒で構成してもよい。選択還元型ＮＯｘ触媒とは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒である。
【００４５】
前述した第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ制御手段は、バイパス通路の分岐部に設けた単一の切替弁で構成することもできるし、あるいは、分岐部よりも第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に近い位置にある排気通路に第１の排気切替弁を設け、分岐部よりも第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に近い位置にあるバイパス通路に第２の排気切替弁を設けて構成することもできる。
【００４６】
前述した第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯｘ量推定手段は、エンジンの運転状態から演算する方法や、排気ガスのＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘセンサを第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流にそれぞれ設け、このＳＯｘセンサで検出したＳＯｘ濃度とそれぞれの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流れる排気ガス量に基づいて演算する方法などを例示することができる。
【００４７】
第１の発明あるいは第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれの触媒温度を検出する温度検出手段を備え、前記排気流れ制御手段が前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちのいずれか一方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒だけに排気ガスの流通を許容しているときに、排気ガスの流通を遮断されている他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度が所定温度よりも低くなると、前記排気流れ制御手段が前記他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスを流すべく作動するようにすることも可能である。排気ガスの流通を遮断されている他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスを流すことにより、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は昇温され、活性状態に維持される。この結果、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は両方とも常に活性状態に維持され、いつ排気ガスが流れても排気ガスを浄化することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図１から図１２の図面を参照して説明する。尚、以下に説明する各実施の形態は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、希薄燃焼可能な筒内噴射型の車両用リーンバーンガソリンエンジンに適用した例である。
【００４９】
〔第１の実施の形態〕
初めに、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態を図１から図１０の図面を参照して説明する。
【００５０】
図１は、第１の実施の形態における排気浄化装置の概略構成を示す図であり、この図において、符号１は直列４気筒のエンジン本体、符号２はピストン、符号３は燃焼室、符号４は点火栓、符号５は吸気弁、符号６は吸気ポート、符号７は排気弁、符号８は排気ポート、符号１１は燃料噴射弁を夫々示す。このエンジンでは、燃料噴射弁１１から燃料が燃焼室３内に直接噴射される。
【００５１】
吸気ポート６は吸気マニホールド９の各枝管を介してサージタンク１０に連結され、サージタンク１０は吸気ダクト１２に接続されている。吸気ダクト１２は、吸気の質量に比例した電圧を出力するエアフローメータ１３に接続され、エアフローメータ１３は、エアクリーナ１４に連結されている。
【００５２】
前記吸気ダクト１２の途中には、該吸気ダクト１２内の吸気流量を調整するスロットル弁１５が配置されている。このスロットル弁１５には、ＤＣモータ等からなり印加電圧の大きさに応じてスロットル弁１５を開閉駆動するスロットルモータ１５ａと、スロットル弁１５の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ１５ｂが取り付けられている。
【００５３】
前記したエアフローメータ１３及びスロットルポジションセンサ１５ｂは、それぞれに対応したＡ／Ｄ変換器３８を介してＥＣＵ３０の入力ポート３５と電気的に接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。
【００５４】
一方、排気ポート８については、図２に示すように、第１気筒１Ａと第４気筒１Ｄの排気ポート８は第１排気マニホールド１６Ａを介して第１スタートコンバータのケーシング５０Ａに連結され、第２気筒１Ｂと第３気筒１Ｃの排気ポート８は第２排気マニホールド１６Ｂを介して第２スタートコンバータのケーシング５０Ｂに連結されている。ケーシング５０Ａ、５０ＢにはそれぞれＳＯｘ吸収能を有する三元触媒５１が内蔵されている。つまり、この三元触媒５１は、三元活性を有する通常の三元触媒にさらにＳＯｘ吸収剤（例えば、バリウムＢａ、カリウムＫ、ランタンＬａなど）を坦持して構成されている。この実施の形態において、三元触媒５１はＳＯｘ吸収材を構成する。
【００５５】
ケーシング５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ排気管５２Ａ、５２Ｂを介して排気管５３に連結されており、排気管５３において各気筒から排出された排気ガスが合流する。排気管５３は排気管５４を介してメインＮＯｘ触媒（第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）５５を内蔵したケーシング５６に連結され、ケーシング５６は排気管５７を介して排気管５８に連結され、排気管５８は図示しないマフラーに接続されている。ケーシング５６には、メインＮＯｘ触媒５５の触媒温度に比例した出力電圧を発生するメイン触媒温センサ（温度検出手段）７１が取り付けられている。
【００５６】
また、排気管５３と排気管５８は、メインＮＯｘ触媒５５を迂回するバイパス通路５９によっても連結されている。バイパス通路５９は、排気管５３に連結されたバイパス管５９Ａと、排気管５８に連結されたバイパス管５９Ｂと、バイパス管５９Ａ、Ｂの間に挟装されたケーシング６０とから構成されており、ケーシング６０内にはサブＮＯｘ触媒（第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）６１が収容されている。ケーシング６０には、サブＮＯｘ触媒６１の触媒温度に比例した出力電圧を発生するサブ触媒温センサ（温度検出手段）７２が取り付けられている。
【００５７】
この実施の形態において、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１は全く同じ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒で構成されており、活性温度域や浄化特性も全く同じである。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒については後で詳述する。
【００５８】
メインＮＯｘ触媒５５の上流に位置する排気管５４には、該排気管５４の流路を開閉する第１排気切替弁６３が設けられている。この第１排気切替弁６３は、第１アクチュエータ６２によって開閉駆動され、第１アクチュエータ６２への印加電流の大きさに応じて開度制御される。
【００５９】
サブＮＯｘ触媒６１の上流に位置するバイパス管５９Ａには、該バイパス管５９Ａ内の排気流路を開閉する第２排気切替弁６５が設けられている。この第２排気切替弁６５は、第２アクチュエータ６４によって開閉駆動され、第２アクチュエータ６４への印加電流の大きさに応じて開度制御される。
この第１の実施の形態においては、第１及び第２排気切替弁６３，６５によって本発明における排気流れ制御手段が構成される。
【００６０】
排気管５３には、三元触媒５１を通過した排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生する排気温センサ６６と、この排気ガスの酸素濃度に比例した出力電圧を発生する酸素濃度センサ６７が取り付けられている。排気管５７には、メインＮＯｘ触媒５５を通過した排気ガスの酸素濃度に比例した出力電圧を発生する酸素濃度センサ６８が取り付けられている。
【００６１】
エンジンコントロール用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、図３に示すように、双方向バス３１によって相互に接続された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（セントラルプロセッサユニット）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を具備する。
【００６２】
ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、前記した排気温センサ６６、酸素濃度センサ６７、６８、メイン触媒温センサ７１、サブ触媒温センサ７２の出力電圧がそれぞれ対応するＡ／Ｄ変換器３８を介して入力されるようになっている。また、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、回転数センサ４１からエンジン回転数を表す出力パルスが入力されるようになっている。
【００６３】
ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、対応する駆動回路３９を介して、点火栓４、燃料噴射弁１１、スロットルモータ１５ａ、第１及び第２排気切替弁６３、６５の第１及び第２アクチュエータ６２，６４に電気的に接続されている。
【００６４】
このガソリンエンジンでは、エンジンの運転状態に応じて空燃比を変えて運転する空燃比制御が実行される。この実施の形態では、ＥＣＵ３０は、エンジン低中負荷運転領域ではリーン空燃比制御を実行し、エンジン始動時、暖機運転時、加速運転時にはストイキ制御を実行する。エンジン高負荷運転領域については、ＥＣＵ３０は、エンジン負荷が特に高い領域ではストイキ制御を実行し、それ以外の領域ではリーン空燃比制御を実行する。また、高速の定速運転時については、ＥＣＵ３０は、速度が特に高い領域でストイキ制御を実行し、それ以外の領域ではリーン空燃比制御を実行する。
【００６５】
図４は燃焼室３から排出される排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図からわかるように、燃焼室３から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯの濃度は燃焼室３内における混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出される排気ガス中の酸素Ｏ_２の濃度は燃焼室３内における混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００６６】
メインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１を構成する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と略す）は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。エンジン吸気通路およびＮＯｘ触媒より上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯｘ触媒への流入排気ガスの空燃比と称する（以下、排気空燃比と略称する）と、このＮＯｘ触媒は、排気空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。
【００６７】
なお、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比は燃焼室内における混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、ＮＯｘ触媒は燃焼室内における混合気の空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、燃焼室内における混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出することになる。
【００６８】
上述のＮＯｘ触媒をエンジン排気通路内に配置すればこのＮＯｘ触媒は実際にＮＯｘの吸放出作用を行う。この吸放出作用は図５に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。以下、このメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００６９】
まず、流入排気ガスのリーン度合いが高く（空燃比が高く）なると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図５（Ａ）に示されるように酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。
【００７０】
次いで、生成されたＮＯ_２の一部は、白金Ｐｔ上で酸化されつつＮＯｘ触媒内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図５（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形でＮＯｘ触媒内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ触媒内に吸収される。
【００７１】
流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ_２が生成され、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ_２がＮＯｘ触媒内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻が生成される。
【００７２】
これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ_２の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、ＮＯｘ触媒内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２またはＮＯの形でＮＯｘ触媒から放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、ＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出されることになる。図４に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出されることとなる。
【００７３】
一方、このとき、エンジンがストイキまたはリッチ空燃比で運転され、排気空燃比が理論空燃比またはリッチになると、図４に示されるようにエンジンからは多量の未燃ＨＣ、ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ、ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ_２ ⁻又はＯ^２−と反応して酸化せしめられる。
【００７４】
また、排気空燃比が理論空燃比またはリッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにＮＯｘ触媒からＮＯ_２またはＮＯが放出され、このＮＯ_２またはＮＯは、図５（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元せしめられてＮ_２となる。
【００７５】
即ち、流入排気ガス中のＨＣ、ＣＯは、まず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ_２ ⁻又はＯ^２−とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ_２ ⁻又はＯ^２−が消費されてもまだＨＣ、ＣＯが残っていれば、このＨＣ、ＣＯによってＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘおよびエンジンから排出されたＮＯｘがＮ_２に還元せしめられる。
【００７６】
このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_２またはＮＯが存在しなくなると、ＮＯｘ触媒から次から次へとＮＯ_２またはＮＯが放出され、さらにＮ_２に還元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比またはリッチにすると短時間の内にＮＯｘ触媒からＮＯｘが放出されることになる。
【００７７】
このように、排気空燃比がリーンになるとＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸収され、排気空燃比を理論空燃比あるいはリッチにするとＮＯｘがＮＯｘ触媒から短時間のうちに放出され、Ｎ_２に還元される。したがって、大気中へのＮＯｘの排出を阻止することができる。
【００７８】
一方、燃料には硫黄（Ｓ）が含まれており、燃料中の硫黄が燃焼するとＳＯ_２やＳＯ_３などの硫黄酸化物（ＳＯｘ）が発生し、ＮＯｘ触媒は排気ガス中のこれらＳＯｘも吸収する。ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸収メカニズムはＮＯｘ吸収メカニズムと同じであると考えられる。即ち、ＮＯｘの吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを坦持させた場合を例にとって説明すると、前述したように、排気空燃比がリーンのときには、酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形でＮＯｘ触媒の白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯｘ（例えばＳＯ_２）は白金Ｐｔの表面上で酸化されてＳＯ_３となる。
【００７９】
その後、生成されたＳＯ_３は、白金Ｐｔの表面で更に酸化されながらＮＯｘ触媒内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合し、硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形でＮＯｘ触媒内に拡散し硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。この硫酸塩ＢａＳＯ_４は安定していて分解しずらく、流入排気ガスの空燃比をリッチにしても分解されずにＮＯｘ触媒内に残ってしまう。したがって、時間経過に伴いＮＯｘ触媒内のＢａＳＯ_４の生成量が増大するとＮＯｘの吸収に関与できるＢａＯの量が減少してＮＯｘ吸収能力が低下してしまう。これが所謂、ＳＯｘ被毒である。
【００８０】
そこで、この実施の形態ではメインＮＯｘ触媒５５にＳＯｘが流入しないように、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチになって酸素濃度が低下すると吸収したＳＯｘを放出するＳＯｘ吸収剤を、メインＮＯｘ触媒５５よりも上流に配置した三元触媒５１に坦持しているのである。
【００８１】
つまり、この実施の形態においてケーシング５０Ａ、５０Ｂに内蔵された三元触媒５１は、エンジン始動時などでストイキの排気ガスが排出されたときにこの排気ガスを浄化するスタートコンバータとして機能するだけでなく、ＳＯｘ吸収材の機能も併せ持っている。つまり、リーン空燃比の排気ガスが三元触媒５１に流れると排気ガス中のＳＯｘが三元触媒５１に吸収され、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが三元触媒５１に流れると三元触媒５１に吸収されているＳＯｘが放出される。
【００８２】
ところで、この第１の実施の形態では、三元触媒５１におけるＳＯｘ吸放出作用を、エンジン運転状態の成りゆきに任せている。つまり、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、排気ガス中のＳＯｘが三元触媒５１に吸収される。一方、エンジン運転状態がストイキ制御実行領域にあるときには、排気ガスの空燃比が理論空燃比になるので、そのときの三元触媒５１の温度がＳＯｘ放出条件を満足していれば、三元触媒５１に吸収されているＳＯｘが放出される。
【００８３】
この場合、三元触媒５１から放出されたＳＯｘを含む排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５に流入すると、排気ガス中のＳＯｘがメインＮＯｘ触媒５５に吸収され、メインＮＯｘ触媒５５がＳＯｘ被毒してしまい、三元触媒５１にＳＯｘ吸収機能を付与させた意味がなくなってしまう。そこで、この実施の形態では、三元触媒５１からＳＯｘが放出される虞れのあるエンジン運転状態のときには、三元触媒５１から放出されたＳＯｘがメインＮＯｘ触媒５５に吸収されるのを阻止するために、排気ガスをバイパス通路５９内に導くようにしている。
【００８４】
そのために、この第１の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、上記したような三元触媒５１におけるＳＯｘの吸放出動作、言い換えればエンジンの運転状態の変化に応じて、以下に説明するように第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５の開閉を制御する。
【００８５】
例えば、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときは、ＥＣＵ３０は、三元触媒５１が排気ガス中のＳＯｘを吸収可能な状態にあるとみなし、第１排気切替弁６３を全開状態に保持するとともに第２排気切替弁６５を全閉状態に保持して、排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５に流し、バイパス通路５９には流さないようにする。
【００８６】
この場合、エンジンから排出される排気ガス中のＳＯｘは三元触媒５１に吸収され、ＳＯｘを除去された後の排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れるようになるので、メインＮＯｘ触媒５５がＳＯｘ被毒することがない。そして、排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れた際に、排気ガス中のＮＯｘがメインＮＯｘ触媒５５に吸収される。
【００８７】
一方、エンジン運転状態がストイキ制御実行領域にあるときには、ＥＣＵ３０は、三元触媒５１が吸収していたＳＯｘを放出可能な状態にあるとみなし、第１排気切替弁６３を全閉状態に保持するとともに第２排気切替弁６５を全開状態に保持して、排気ガスをバイパス通路５９に流し、メインＮＯｘ触媒５５には流さないようにする。
【００８８】
このようにすると、三元触媒５１から放出されたＳＯｘを含有した排気ガスは、メインＮＯｘ触媒５５には流入せず、バイパス通路５９を通って排気管５８へ導かれるので、メインＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ被毒が防止される。
【００８９】
ところで、この第１の実施の形態では前述したように、エンジンがリーン空燃比制御されているときには、エンジンから排出された排気ガスの全量がメインＮＯｘ触媒５５を流通するように第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５が制御され、エンジンがストイキ制御されているときは、エンジンから排出された排気ガスの全量がバイパス通路５９を流通するように第１排気切替弁６３及び第２排気切替弁６５が制御され、理論空燃比の排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流通することがないため、メインＮＯｘ触媒５５に吸収されたＮＯｘを適宜に放出及び浄化させる必要がある。
【００９０】
そこで、この第１の実施の形態では、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、エンジンをリーン空燃比で運転させるとともにメインＮＯｘ触媒５５に吸収されるＮＯｘ量を推定し、その推定値がメインＮＯｘ触媒５５によって吸収可能なＮＯｘ量の限界値に達した時点でリッチスパイク制御を実行してメインＮＯｘ触媒５５に吸収されたＮＯｘの放出及び還元を行う、いわゆるリーン・リッチスパイク制御を行うようにした。尚、以下の説明においては、リーン空燃比制御実行領域とリーン・リッチスパイク制御実行領域は同義である。
【００９１】
尚、リーン・リッチスパイク制御が行われているときには、第２排気切替弁６５が全閉状態に保持されており、本来ならば排気ガスはバイパス通路５９に流れないはずであるが、第２排気切替弁６５のシール性が完全ではないことから、若干の排気ガスが第２排気切替弁６５から漏洩してバイパス通路５９を流れる場合がある。
【００９２】
このような問題に対処するため、この第１の実施の形態の排気浄化装置では、バイパス通路５９にサブＮＯｘ触媒６１を設けているのである。つまり、バイパス通路５９に排気ガスが漏洩した場合は、漏洩した排気ガスは、サブＮＯｘ触媒６１を極めて小さい空間速度（低ＳＶ）で流れることとなるため、サブＮＯｘ触媒６１を構成する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒によって排気ガス中のＮＯｘが浄化される。
【００９３】
このように、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときは、排気ガスがバイパス通路５９に漏洩したとしても、漏洩した排気ガスがサブＮＯｘ触媒６１によって浄化されるため、排気ガス中の有害ガス成分が浄化されぬまま大気中に排出されることがなくなり、排気浄化の信頼性が向上する。
【００９４】
一方、バイパス通路５９にサブＮＯｘ触媒６１が設けられているので、エンジンがストイキ制御されているときは、三元触媒５１から放出されたＳＯｘを含有した排気ガスが、サブＮＯｘ触媒６１を流れることになるが、低温始動時は別としても、加速時、高速運転時、及び高負荷運転時には排気ガス温度が十分に高く且つ排気ガス流量が多くなるとともに、サブＮＯｘ触媒６１も相当な高温（時にはＳＯｘ放出温度以上の高温）になるため、このような条件下では、たとえ排気ガス中のＳＯｘ濃度が高くても、サブＮＯｘ触媒６１にはＳＯｘが吸収されにくい。また、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害ガス成分は、三元触媒５１及びサブＮＯｘ触媒６１の三元活性によって浄化される。
【００９５】
このように三元触媒５１のＳＯｘ吸放出動作に基づいて第１及び第２排気切替弁６３、６５を制御することを通常時排気切替制御と称するものとする。通常時排気切替制御は、図６に示すような通常時排気切替制御ルーチンに従って実行される。図６に示す通常時排気切替制御ルーチンは、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に予め記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００９６】
＜ステップ１０１＞
通常時排気切替制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まずステップ１０１において、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるか否かを判定する。
【００９７】
＜ステップ１０２＞
ステップ１０１で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２へ進み、第１排気切替弁６３を全開に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全閉に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御し、排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５に流し、サブＮＯｘ触媒６１に流れないようにする。
【００９８】
＜ステップ１０３＞
ステップ１０１で否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１０３へ進み、第１排気切替弁６３を全閉に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御するとともに、第２排気切替弁６５を全開に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをサブＮＯｘ触媒６１に流し、メインＮＯｘ触媒５５に流れないようにする。
【００９９】
ところで、この第１の実施の形態においては、スタートコンバータとしての三元触媒５１にＳＯｘ吸収剤を坦持するとともに、前述したようにエンジンの運転状態の変化に応じて第１及び第２排気切替弁６３，６５の開閉を制御することにより、三元触媒５５から放出されたＳＯｘを含む排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れないようにして、メインＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ被毒防止を図っているが、それでも、メインＮＯｘ触媒５５が徐々にＳＯｘ被毒することは否めない。メインＮＯｘ触媒５５がＳＯｘ被毒する主な原因としては、次のことが考えられる。
【０１００】
エンジンがリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときには、エンジンから排出される排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れるが、リーン・リッチスパイク制御では、メインＮＯｘ触媒５５でＮＯｘを吸収し、吸収されたＮＯｘを放出・還元するために、リーン空燃比制御とリッチスパイク制御が交互に行われることは前述したとおりであり、リッチスパイク制御のときには、リッチ空燃比の排気ガスが三元触媒５１に流れることになる。このときに、三元触媒５１に吸収されているＳＯｘが染み出し、このＳＯｘがメインＮＯｘ触媒５５に吸収されることが考えられる。
【０１０１】
また、エンジンがストイキ制御実行領域にあるときには、エンジンから排出される排気ガスの全量がサブＮＯｘ触媒６１を流れるように第１排気切替弁６３を全閉、第２排気切替弁６５を全開に制御するが、第１排気切替弁６３のシール性が完全ではないため、ストイキの排気ガスが第１排気切替弁６３から漏れてメインＮＯｘ触媒５５に流れ、三元触媒５１から放出されたＳＯｘがメインＮＯｘ触媒５５に吸収されることが考えられる。
【０１０２】
一方、サブＮＯｘ触媒６１については、前述したように、エンジンがストイキ制御実行領域にあるときに、三元触媒５１から放出されたＳＯｘを含む排気ガスが流れるものの、その際にはサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が相当な高温になることが予測されるので、サブＮＯｘ触媒６１にはＳＯｘが吸収されにくいと考えられる。しかしながら、そうは言っても、サブＮＯｘ触媒６１が徐々にＳＯｘ被毒することは否めない。
【０１０３】
そこで、この第１の実施の形態では、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒度合いが所定の基準を越えたときには、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生を行ってＳＯｘ被毒を解消し、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＮＯｘ吸収能力、ひいてはＮＯｘ浄化能力を回復するようにした。
【０１０４】
両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生を行うにあたって、メインＮＯｘ触媒５５あるいはサブＮＯｘ触媒６１についてそれぞれ個別にＳＯｘ被毒再生を行うことも考えられるが、この方法は余り効率的ではない。そこで、この第１の実施の形態では、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のいずれか一方のＳＯｘ被毒度合いが所定の基準を越えたときに、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１の両方のＳＯｘ被毒再生を同時に開始し、且つＳＯｘ被毒再生を同時に終了させるように、再生制御を行うようにした。
【０１０５】
しかしながら、この場合、ＳＯｘ被毒再生時期においてメインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１ではそのＳＯｘ被毒度合いが異なることが大いに予想され、両ＮＯｘ触媒５５，６１に再生ガス（ＨＣを多く含む排気ガス）を同流量ずつ流したのでは、ＳＯｘ被毒度合いの大きい方のＮＯｘ触媒については再生効率が悪く、ＳＯｘ被毒度合いの小さい方のＮＯｘ触媒についてはＳＯｘ被毒が解消されたにもかかわらず再生ガスが流れ続ける虞れがあり熱劣化が進んでしまうという問題が生じる。
【０１０６】
この問題に対処するに、この第１の実施の形態の排気浄化装置では、ＳＯｘ被毒再生処理の際に、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生を両方とも効率よく行わしめるように、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒度合いに応じてそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１を流れる排気ガスが最適流量となるように第１及び第２排気切替弁６３，６５の開度を制御するようにした。
【０１０７】
詳述すると、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生を行う場合に、ＮＯｘ触媒を流れる再生ガスの流量が多い方がＮＯｘ触媒で酸化されるＨＣ量が多くなるため、ＮＯｘ触媒における触媒温度が高くなり、その結果、ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘの量が多くなって、ＳＯｘ被毒再生の効率がよくなる。
【０１０８】
したがって、ＳＯｘ被毒度合いの異なる二つのＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生処理を同時に行う場合には、ＳＯｘ被毒度合いの大きいＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量を、ＳＯｘ被毒度合いの少ないＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量よりも多くし、且つその流量比を所定に設定すれば、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１の両方を効率よくＳＯｘ被毒再生することができ、しかも、両ＮＯｘ触媒５５，６１を同時にＳＯｘ被毒から解消させることができ、即ち実質的なＳＯｘ被毒再生処理の同時終了を達成することができる。
【０１０９】
そして、このようにすれば、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒再生処理の実行頻度を減少させることが可能になるとともに、ＳＯｘ被毒再生処理の実行時間（換言すれば、再生時間）を短縮することが可能になるため、ＳＯｘ被毒再生処理に係る燃料消費量の低減と、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１の熱劣化を抑制することが可能になる。
【０１１０】
以下、この第１の実施の形態におけるＳＯｘ被毒再生制御について説明する。このＳＯｘ被毒再生制御の実行には、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１のそれぞれのＳＯｘ被毒度合いを知る必要がある。
【０１１１】
ＳＯｘ被毒度合いの推定方法としては、エンジンの運転状態からそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１に吸収されたＳＯｘ量を推定する方法や、各ＮＯｘ触媒５５，６１の上流にそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１に流入する排気ガスのイオウ濃度（Ｓ濃度）を検出するＳ濃度センサを設け、各ＮＯｘ触媒５５，６１に流入する排気ガスのイオウ濃度と排気ガス流量からそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１に吸収されたＳＯｘ量を推定する方法など、種々考えられるが、この実施の形態では、エンジンの運転状態からそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１に吸収されたＳＯｘ量を推定する方法を採用する。
【０１１２】
以下に、メインＮＯｘ触媒とサブＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合い演算処理について具体的に説明する。図７に示すフローチャートは、ＳＯｘ被毒度合い演算処理ルーチンを示すものである。このＳＯｘ被毒度合い演算処理ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０１１３】
＜ステップ２０１＞
ＳＯｘ被毒度合い演算処理ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まずステップ２０１において、エンジン運転状態がストイキ制御実行領域にあるか否か判定する。
【０１１４】
＜ステップ２０２＞
ステップ２０１において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０２に進み、エンジンから排出される排気ガス中のＳ量（△Ｓ_１）を算出する。具体的には、燃料消費量に、使用している燃料のＳ濃度を乗じて、さらに換算値Ｋを乗じて、エンジンから排出される排気ガス中のＳ量（△Ｓ_１）求める方法を例示することができる。ここで、Ｓ濃度は使用している燃料に固有の既知の定数である。また、換算値ＫはＳ量をＥＣＵ３０における演算処理上の単位に換算するための定数である。尚、エンジンから排出される排気ガス中のＳ量は、換言すれば、三元触媒５１に流入するＳ量になる。
【０１１５】
＜ステップ２０３＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０３に進み、三元触媒５１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_１）を算出する。尚、図７のフローチャートにおいては、三元触媒５１のことをＳトラップと表示している。三元触媒５１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_１）の算出方法の一具体例を以下に示す。
【０１１６】
三元触媒５１は、坦持されているＳＯｘ吸収剤のＳＯｘ吸放出作用によって、触媒温度Ｔｇが所定温度Ｔｇ_１（例えば６００゜Ｃ）以下のときには流入するＳを全量吸収し、所定温度Ｔｇ_１よりも高いときには吸収していたＳを放出し、その放出量Ｓｋ_１は触媒温度Ｔｇが高いほど多くなる。そこで、触媒温度Ｔｇをパラメータとして、図８に示すような三元触媒５１のＳ放出特性を予め実験的に求めておき、これをマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておく。
【０１１７】
そして、ＥＣＵ３０は、ステップ２０３において、排気温センサ６６で検出された排気ガス温度を触媒温度として代用し、この排気ガス温度に基づき、前記マップ参照して、三元触媒５１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_１）を算出する。即ち、（ｉ）Ｔｇ≦Ｔｇ_１のときには三元触媒５１に流入するＳ量の全量が三元触媒５１に捕捉され（△Ｓｔ_１＝△Ｓ_１）、（ｉｉ）Ｔｇ＞Ｔｇ_１のときには三元触媒５１で捕捉されるＳ量はマイナスであり、排気ガス温度Ｔｇに応じた−△Ｓｋ_１になる（△Ｓｔ_１＝−△Ｓｋ_１）。ここで、捕捉されるＳがマイナスということは、Ｓを放出することにほかならない。
【０１１８】
＜ステップ２０４＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０４に進み、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）を算出する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０２で算出したエンジンから排出されるＳ量（△Ｓ_１）から、ステップ２０３で算出した三元触媒５１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_１）を減算して、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）を算出する（△Ｓ_２＝△Ｓ_１−△Ｓｔ_１）。
【０１１９】
ここで、（ｉ）Ｔｇ≦Ｔｇ_１のときには、△Ｓｔ_１＝△Ｓ_１であるので、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）は、△Ｓ_２＝△Ｓ_１−△Ｓ_１＝０となり、即ち、三元触媒５１からのＳの流出はない。
【０１２０】
一方、（ｉｉ）Ｔｇ＞Ｔｇ_１のときには、△Ｓｔ_１＝−△Ｓｋ_１であるので、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）は、△Ｓ_２＝△Ｓ_１＋△Ｓｋ_１となり、即ち、三元触媒５１から流出するＳ量は、エンジンから排出されるＳ量（△Ｓ_１）と、排気ガス温度に応じて三元触媒５１から放出されるＳ量（△Ｓｋ_１）の和になる。
【０１２１】
＜ステップ２０５＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０５に進み、第１排気切替弁６３から漏れる排気ガスを考慮して、メインＮＯｘ触媒５５に流入するＳ量（△Ｓ_３）と、サブＮＯｘ触媒６１に流入するＳ量（△Ｓ_４）を算出する。
【０１２２】
具体的には、予め実験的に第１排気切替弁６３の排気ガス漏れ率Ｌ_１を求めておき、これをＲＯＭ３２に記憶させておく。現在のエンジン運転状態はストイキ制御実行領域にあるので、第１排気切替弁６３は全閉状態であり、第２排気切替弁６５は全開状態である。したがって、全閉状態の第１排気切替弁６３から漏れた排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５に流入することになり、その分、サブＮＯｘ触媒６１に流入する排気ガス量が少なくなることになる。
【０１２３】
したがって、メインＮＯｘ触媒５５に流入するＳ量（△Ｓ_３）は、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）に第１排気切替弁６３の排気ガス漏れ率Ｌ_１を乗じた積（△Ｓ_３＝△Ｓ_２・Ｌ_１）として算出することができ、サブＮＯｘ触媒６１に流入するＳ量（△Ｓ_４）は、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）に（１−Ｌ_１）を乗じた積〔△Ｓ_４＝△Ｓ_２・（１−Ｌ_１）〕として算出することができる。
【０１２４】
＜ステップ２０６＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６に進み、メインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）と、サブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）を算出する。メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３，△Ｓｔ_４）の算出方法の一具体例を以下に示す。
【０１２５】
初めに、メインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）について説明すると、メインＮＯｘ触媒５５は、メインＮＯｘ触媒５５の触媒温度Ｔｇが所定温度Ｔｇ_３（例えば６００゜Ｃ）以下のときには流入するＳを全量吸収し、所定温度Ｔｇ_３よりも高いときには吸収していたＳを放出し、その放出量Ｓｋ_３は触媒温度Ｔｇが高いほど多くなる。そこで、触媒温度Ｔｇをパラメータとして、図９に示すようなメインＮＯｘ触媒５５のＳ放出特性を予め実験的に求めておき、これをマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておく。
【０１２６】
そして、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６において、メイン触媒温センサ７１で検出されたメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度に基づき、前記マップを参照して、メインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）を算出する。即ち、（ｉ）Ｔｇ≦Ｔｇ_３のときにはメインＮＯｘ触媒５５に流入するＳ量の全量がメインＮＯｘ触媒５５に捕捉される（△Ｓｔ_３＝△Ｓ_３）。一方、（ｉｉ）Ｔｇ＞Ｔｇ_３のときにはメインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量はマイナスで、触媒温度Ｔｇに応じた−△Ｓｋ_３になり（△Ｓｔ_３＝−△Ｓｋ_３）、つまり、△Ｓｋ_３の量のＳがメインＮＯｘ触媒５５から放出されることになる。
【０１２７】
サブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）についても同様であり、触媒温度Ｔｇをパラメータとして、図９に示すようなサブＮＯｘ触媒６１のＳ放出特性を予め実験的に求めておき、これをマップ化してＲＯＭ３２に記憶しておく。尚、この実施の形態では、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１は同じ構成であり、Ｓ放出特性も同じであり、Ｔｇ_３とＴｇ_４は同じ温度になる。
【０１２８】
そして、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６において、サブ触媒温センサ７２で検出されたサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度に基づき、前記マップ参照して、サブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）を算出する。即ち、（ｉ）Ｔｇ≦Ｔｇ_４のときにはサブＮＯｘ触媒６１に流入するＳ量の全量がサブＮＯｘ触媒６１に捕捉される（△Ｓｔ_４＝△Ｓ_４）。一方、（ｉｉ）Ｔｇ＞Ｔｇ_４のときにはサブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量はマイナスで、触媒温度Ｔｇに応じた−△Ｓｋ_４になり（△Ｓｔ_４＝−△Ｓｋ_４）、つまり、△Ｓｋ_４の量のＳがサブＮＯｘ触媒６１から放出されることになる。
【０１２９】
尚、この第１の実施の形態では、メイン触媒温センサ７１によりメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度を検出し、サブ触媒温センサ７２によりサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度を検出しているが、メイン触媒温センサ７１あるいはサブ触媒温センサ７２が設けられていない場合には、排気温センサ６６で検出された排気ガス温度をメインＮＯｘ触媒５５あるいはサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度として代用することが可能である。また、排気ガス温度はエンジンの運転状態から推定することもできる。
【０１３０】
＜ステップ２０７＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０７に進み、メインＮＯｘ触媒５５に吸収されているＳ総量をカウントするＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ１と、サブＮＯｘ触媒６１に吸収されているＳ総量をカウントするＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ２を更新する。即ち、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６で算出したメインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）を、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ１に加算し、ステップ２０６で算出したサブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）を、サブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ２に加算する。尚、Ｔｇ＞Ｔｇ_３（Ｔｇ＞Ｔｇ_４）のときには△Ｓｔ_３＝−△Ｓｋ_３であり、△Ｓｔ_４＝−△Ｓｋ_４であるので、この場合、実質的には、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ１から△Ｓｋ_３を減算し、サブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ２から△Ｓｋ_４を減算することになる。
ステップ２０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
＜ステップ２０８＞
一方、ステップ２０１において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、エンジンの運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるとみなして、ステップ２０８に進み、リッチスパイク制御を実行しているか否かを判定する。ステップ２０８において肯定判定した場合、即ちリッチスパイク制御を実行していると判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０９以降の処理を実行して、メインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１に吸収されるＳ量を算出する。
【０１３２】
したがって、ステップ２０８において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０９、ステップ２１０、ステップ２１１、ステップ２１２、ステップ２１３の処理を順次実行する。
【０１３３】
＜ステップ２０９〜２１１＞
ここで、ステップ２０９からステップ２１１までの処理は、前述したステップ２０２からステップ２０４までの処理と全く同じであるのでその説明は省略する。
【０１３４】
＜ステップ２１２＞
ステップ２１２において、ＥＣＵ３０は、第２排気切替弁６５から漏れる排気ガスを考慮して、メインＮＯｘ触媒５５に流入するＳ量（△Ｓ_３）と、サブＮＯｘ触媒６１に流入するＳ量（△Ｓ_４）を算出する。
【０１３５】
具体的には、予め実験的に第２排気切替弁６５の排気ガス漏れ率Ｌ_２を求めておき、これをＲＯＭ３２に記憶させておく。現在のエンジン運転状態はリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるので、第１排気切替弁６３は全開状態であり、第２排気切替弁６５は全閉状態である。したがって、全閉状態の第２排気切替弁６５から漏れた排気ガスがサブＮＯｘ触媒６１に流入することになり、その分、メインＮＯｘ触媒５５に流入する排気ガス量が少なくなることになる。
【０１３６】
したがって、サブＮＯｘ触媒６１に流入するＳ量（△Ｓ_４）は、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）に、第２排気切替弁６５の排気ガス漏れ率Ｌ_２を乗じた積（△Ｓ_４＝△Ｓ_２・Ｌ_２）として算出することができ、メインＮＯｘ触媒５５に流入するＳ量（△Ｓ_３）は、三元触媒５１から流出するＳ量（△Ｓ_２）に（１−Ｌ_２）を乗じた積〔△Ｓ_３＝△Ｓ_２・（１−Ｌ_２）〕として算出することができる。
【０１３７】
尚、この実施の形態では、第１排気切替弁６３と第２排気切替弁６５は全く同じ構成であり、そのシール性能も全く同じであるので、排気ガス漏れ率Ｌ_１，Ｌ_２は同じである（Ｌ_１＝Ｌ_２）。
【０１３８】
＜ステップ２１３＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２１３に進み、メインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）と、サブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）を算出する。ステップ２１３の処理は、基本的には前記ステップ２０６の処理と同じであるので説明を省略する。
【０１３９】
ステップ２１３の処理を実行した後、ＥＣＵ３０は、ステップ２０７に進んで、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ１とサブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ２を更新する。そして、ステップ２０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンを一旦終了する。
【０１４０】
＜ステップ２１４＞
一方、ステップ２０８において否定判定した場合には、即ち、エンジンがリーン・リッチスパイク制御実行領域にはあるがリッチスパイク制御を実行していないと判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２１４に進む。エンジンがリーン・リッチスパイク制御実行領域にはあるがリッチスパイク制御を実行していないときには、リーン空燃比の排気ガスが三元触媒５１を流れ、エンジンから排出されるＳは総て三元触媒５１に吸収され、メインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１にＳは流入しないみなすことができる。したがって、ＥＣＵ３０は、ステップ２１４において、メインＮＯｘ触媒５５で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_３）、及び、サブＮＯｘ触媒６１で捕捉されるＳ量（△Ｓｔ_４）をいずれも「０」とする。
【０１４１】
ステップ２１４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ２０７に進んで、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ１とサブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ２を更新する。そして、ステップ２０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンを一旦終了する。
【０１４２】
このようにしてステップ２０７の処理を実行して更新されたメインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１とサブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２は、それぞれメインＮＯｘ触媒５５に吸収されているＳの総量あるいはサブＮＯｘ触媒６１に吸収されているＳの総量を示しており、即ち、これはＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ被毒度合いあるいはサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒度合いを示している。
【０１４３】
図７に示すＳＯｘ被毒度合い演算処理ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより、本発明におけるＳＯｘ量推定手段が実現される。
【０１４４】
次に、メインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒再生制御について図１０のフローチャートに従って説明する。
図１０に示すフローチャートは、ＳＯｘ被毒再生制御ルーチンを示すものである。このＳＯｘ被毒再生制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０１４５】
＜ステップ３０１＞
ＳＯｘ被毒再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まずステップ３０１において、メインＮＯｘ触媒５５がＳＯｘ被毒再生時期に至ったか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１を読み込み、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１が所定の基準値を上回っているか否か判定する。この基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されている。
【０１４６】
＜ステップ３０２＞
ステップ３０１において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０２に進み、サブＮＯｘ触媒６１がＳＯｘ被毒再生時期に至ったか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、サブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２を読み込み、サブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２が所定の基準値を上回っているか否か判定する。この基準値は、予め実験的に求められた値であり、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されている。
【０１４７】
ステップ３０２において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１はいずれもＳＯｘ被毒再生処理を行う時期に至っていないとみなして、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１４８】
＜ステップ３０３＞
一方、ステップ３０１またはステップ３０２において肯定判定した場合、即ち、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１の少なくともいずれか一方がＳＯｘ被毒再生時期に至ったと判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０３に進む。
【０１４９】
ステップ３０３において、ＥＣＵ３０は、メインＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ被毒度合いとサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒度合いの比（以下、これをＳＯｘ被毒比という）を算出する。具体的には、メインＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１とサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２を読み込み、両カウント値の比（Ｃ_１／Ｃ_２）を算出する。このカウント値比（Ｃ_１／Ｃ_２）がＳＯｘ被毒比になる。
【０１５０】
＜ステップ３０４＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ３０４に進み、ステップ３０３で算出したＳＯｘ被毒比（Ｃ_１／Ｃ_２）に基づいて、第１排気切替弁６３および第２排気切替弁６５の最適開度を算出する。この場合の排気切替弁６３，６５の最適開度とは、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生を同時に開始し、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生を両方とも効率よく行いながら、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒を同時に解消させるために、それぞれのＮＯｘ触媒５５，６１を流れる排気ガス流量を最適流量にする弁開度をいう。
【０１５１】
排気切替弁６３，６５の最適開度の算出方法の一具体例としては、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒比と、第１及び第２排気切替弁６３，６５の最適開度との関係を予めマップ化しておく方法を例示することができる。この場合には、予め実験的に、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒比と、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生処理を同時に開始して実質的に同時に終了させるときの最適流量比となる第１排気切替弁６３の開度および第２排気切替弁６５の開度との関係を求め、これをマップ化した「再生開度マップ」をＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。そして、ＥＣＵ３０は、ステップ３０４において、この再生開度マップを参照して、ステップ３０３で算出したＳＯｘ被毒比（Ｃ_１／Ｃ_２）に基づき、第１排気切替弁６３の最適開度と第２排気切替弁６５の最適開度を算出する。
【０１５２】
＜ステップ３０５＞
ステップ３０４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ３０５に進み、再生時間を算出する。この再生時間は、第１排気切替弁６３および第２排気切替弁６５を前記最適開度にして両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生処理を同時に行ったときに両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒を解消するまでに必要な所要時間である。この再生時間についても、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒比をパラメータとして予め実験的に求め、これをマップ化した「再生時間マップ」をＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。ＥＣＵ３０は、ステップ３０５において、この再生時間マップを参照して、ステップ３０３で算出したＳＯｘ被毒比に基づき、再生時間を算出する。
【０１５３】
＜ステップ３０６＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ３０６に進み、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３をステップ３０４で算出した最適開度に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御し、第２排気切替弁６５をステップ３０４で算出した最適開度に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御し、さらに両ＮＯｘ触媒５５，６１に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比にすべく排気ガスストイキ制御を実行するとともに、両ＮＯｘ触媒５５，６１の触媒温度を所定の再生温度域（例えば、５００〜７００゜Ｃ）まで昇温すべくＮＯｘ触媒昇温処理を実行する。
【０１５４】
この実施の形態では、ＮＯｘ触媒昇温処理を、気筒別空燃比制御により行っている。気筒別空燃比制御とは、エンジンの一部の気筒をリッチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリーン空燃比で運転させる空燃比制御方法であり、リッチ空燃比で運転させた気筒から排出される十分な量の未燃燃料成分を含む排気ガスと、リーン空燃比で運転させた気筒から排出される十分な量の酸素を含む排気ガスとの混合ガスを両ＮＯｘ触媒５５，６１に供給し、その混合ガス中に含まれる未燃燃料成分と酸素とを両ＮＯｘ触媒５５，６１において酸化反応させることによって、両ＮＯｘ触媒５５，６１の触媒温度を昇温させる。
【０１５５】
この場合、二つの三元触媒５１のうちの一方の三元触媒５１に排気ガスを流入させる気筒についてリッチ空燃比で運転し、他方の三元触媒５１に排気ガスを流入させる気筒についてリーン空燃比で運転するのが好ましい。
【０１５６】
これは、リーン空燃比で運転された気筒からの排気ガスとリッチ空燃比で運転された気筒からの排気ガスが同一の三元触媒５１に流入すると、該三元触媒５１において排気ガス中の未燃燃料成分と酸素が酸化反応してしまい、両ＮＯｘ触媒５５，６１内で酸化反応させることができなくなり、両ＮＯｘ触媒５５，６１の触媒温度を効果的に昇温させることができないからである。
【０１５７】
この第１の実施の形態においては、ＥＣＵ３０が気筒別空燃比制御を実行することにより、本発明における昇温手段が実現される。
【０１５８】
また、この実施の形態では、前述した気筒別空燃比制御を実行するに際して、両ＮＯｘ触媒５５，６１に流入する前記混合ガスの空燃比がほぼ理論空燃比になるように、リッチ空燃比のリッチ度とリーン空燃比のリーン度を制御する。即ち、この実施の形態では、気筒別空燃比制御を実行することによって、排気ガスストイキ制御とＮＯｘ触媒昇温制御を同時に実行している。
【０１５９】
＜ステップ３０７＞
ステップ３０７において、ＥＣＵ３０は、ＳＯｘ被毒再生処理の実行を開始してから、ステップ３０５で算出した再生時間が経過したか否か判定する。ステップ３０７において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０６に戻り、ＳＯｘ被毒再生処理の実行を続行する。
【０１６０】
＜ステップ３０８＞
一方、ステップ３０７において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０８に進み、メインＮＯｘ触媒５５のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１とサブＮＯｘ触媒６１のＳ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２を「０」にする。
【０１６１】
＜ステップ３０９＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ３０９に進み、ＳＯｘ被毒再生処理の実行を終了して、エンジンの制御と第１及び第２排気切替弁６３，６５の制御を通常制御に戻す。このステップ３０９の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１６２】
以上述べた第１の実施の形態では、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のいずれか一方のＳＯｘ被毒度合いが所定の基準値を上回った場合に、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１を両方同時にＳＯｘ被毒再生しているので、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１とを個々に再生する場合に比してＳＯｘ被毒再生処理の実行頻度を減少させることが可能になる。
【０１６３】
また、この第１の実施の形態では、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒再生処理を同時に開始し同時に終了させるべく、エンジンからの排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１の双方に流通させ、且つ、それぞれのＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒度合いに応じて排気ガス流量を制御しているので、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１の何れか一方にのみ排気ガスを流通させて再生する場合に比して、各ＮＯｘ触媒５５、６１における排気ガスの空間速度が低下し、ＳＯｘ被毒再生効率が向上し、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時間（即ち、再生時間）を短縮することが可能になる。
【０１６４】
尚、前述した第１の実施の形態では、ＳＯｘ被毒再生処理におけるＮＯｘ触媒昇温処理を気筒別空燃比制御により行っているが、別の昇温手段により行うことも可能である。例えば、機関出力を得るために燃焼室３に燃料を噴射（主噴射）するのとは別に、膨張行程や排気行程において燃焼室３に燃料を噴射（副噴射）して排気ガス中の未燃燃料成分を増大させ、これを三元触媒５１あるいはメインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１で酸化反応させる方法を採用することも可能である。
【０１６５】
また、前述した第１の実施の形態では、スタートコンバータとしての三元触媒５１にＳＯｘ吸収剤を坦持させ、この三元触媒５１をＳＯｘ吸収材としても機能させ、三元触媒５１におけるＳＯｘの吸放出をエンジンの運転状態に任せるようにしているが、スタートコンバータとは別にメインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１の上流にＳＯｘ吸収材を単独に設け、このＳＯｘ吸収材に所定量のＳＯｘが吸収されたとき、あるいはエンジンの運転時間や車両の走行距離が所定値に達したときに、ＳＯｘ吸収材に吸収されたＳＯｘを積極的に放出させるＳＯｘ吸収材再生処理を行うようにしてもよい。
【０１６６】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態を図１１を参照して説明する。尚、ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１６７】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態におけるＳＯｘ被毒再生制御に加えて、メインＮＯｘ触媒５５の触媒昇温抑制制御を行うことにある。
【０１６８】
第２の実施の形態の排気浄化装置においても、第１及び第２排気切替弁６３，６５は、基本的には前述したように図６に示す通常時排気切替制御ルーチンに従って開閉制御されるのであるが、第２の実施の形態においては、メインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が所定の基準温度よりも高くなったときに限って、前述した通常時排気切替制御ルーチンとは異なる制御ルーチンに従って第１及び第２排気切替弁６３，６５が開閉制御される。
【０１６９】
車両の走行速度が高く、エンジンの負荷が高い場合のように排気ガス温度が高く且つ排気ガス流量が多くなるような場合には、メインＮＯｘ触媒５５やサブＮＯｘ触媒６１の温度が不要に高くなることが想定される。
【０１７０】
ここで、メインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１を構成する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度又は雰囲気温度が所定の活性温度域（例えば、２５０〜５００゜Ｃ）にあるときに活性して排気ガス中のＮＯｘを効率的に浄化することが可能となるため、前述したように排気ガスの熱量が多くなるような場合には、メインＮＯｘ触媒５５やサブＮＯｘ触媒６１の温度が活性温度域より高くなることが想定される。
【０１７１】
その際、エンジンの運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあると、排気ガス中のＮＯｘがメインＮＯｘ触媒５５で十分に浄化されなくなり、排気エミッションが悪化することが想定される。
【０１７２】
そこで、この第２の実施の形態の排気浄化装置においては、ＥＣＵ３０は、エンジンがリーン運転されているときにメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が予め設定した上限値（例えば、活性温度域の上限値）以上になると、以下に述べるような触媒昇温抑制制御を実行する。
【０１７３】
すなわち、ＥＣＵ３０は、第１及び第２排気切替弁６３、６５の双方を開くべく第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御して、排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１の両方に流す。
【０１７４】
このときメインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１ではそのＳＯｘ被毒度合いが異なることが大いに予想され、ＳＯｘ被毒度合いの異なる二つのＮＯｘ触媒５５，６１に排気ガスを同流量ずつ流したのでは、排気エミッションが悪化する虞れがある。
【０１７５】
詳述すると、一般に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力は、該ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒度合いが大きくなるほど低下する。そのため、ＳＯｘ被毒度合いの大きいＮＯｘ触媒に余り多くの排気ガスを流すと、排気ガス中のＮＯｘを十分に吸収することができず、排気エミッションが低下する。もしも、二つのＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒度合いが異なるときにそれぞれに流れる排気ガス量を同じにすると、ＳＯｘ被毒度合いの大きいＮＯｘ触媒を通った排気ガスのエミッションが悪化し、そのために、ＳＯｘ被毒度合いの小さいＮＯｘ触媒を通った排気ガスと合流した後の全排気ガスのエミッションが悪化する虞れがある。
【０１７６】
この問題に対処するに、この第２の実施の形態の排気浄化装置では、二つのＮＯｘ触媒５５，６１の両方に排気ガスを流すときには、ＳＯｘ被毒度合いの大きいＮＯｘ触媒を流れる排気ガス量を、ＳＯｘ被毒度合いの少ないＮＯｘ触媒を流れる排気ガス量よりも少なくするようにして、排気エミッションが悪化するのを防止するようにし、且つ、その効果を十分に引き出すために、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒度合いに応じてそれぞれのＮＯｘ触媒５５，６１を流れる排気ガスの流量を最適流量とすべく第１及び第２排気切替弁６３，６５の開度を制御するようにした。
【０１７７】
この触媒昇温抑制制御を実行することにより、メインＮＯｘ触媒５５を流れる排気ガス量は、エンジンからの排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５のみに流通させる場合に比して減少するため、メインＮＯｘ触媒５５が排気ガスから受ける熱量も減少し、メインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が活性温度域内に収まるようになる。同様に、サブＮＯｘ触媒６１を流れる排気ガス量も、エンジンからの排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５のみに流通させる場合より少ないので、サブＮＯｘ触媒６１の温度は、過剰に上昇することがなく活性温度域内に収まる。
【０１７８】
したがって、前述の触媒昇温抑制制御によれば、排気ガスは活性温度域内のメインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１によって浄化されるので、排気ガスの全量をメインＮＯｘ触媒５５に流した場合よりもＮＯｘ浄化率が格段に向上することになる。
【０１７９】
更に、エンジンからの排気ガスをメインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１との双方に流した場合は、各ＮＯｘ触媒５５、６１を流通する排気ガス流量の減少に伴って排気ガスの空間速度が低くなるため、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒５５のＮＯｘ浄化率が一層向上することになる。
【０１８０】
次に、この実施の形態におけるメインＮＯｘ触媒５５の触媒昇温抑制制御について図１１のフローチャートに従って説明する。
図１１に示すフローチャートは、触媒昇温抑制制御ルーチンを示すものである。この触媒昇温抑制制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０１８１】
＜ステップ４０１＞
触媒昇温抑制制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まずステップ４０１において、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域か否か判定する。
【０１８２】
＜ステップ４０２＞
ステップ４０１において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０２に進み、メイン触媒温センサ７１で検出したメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が予め設定した上限値（例えば、５００゜Ｃ）以上か否か判定する。
【０１８３】
＜ステップ４０３＞
ステップ４０２において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ４０３に進み、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ被毒比を算出する。具体的には、メインＮＯｘ触媒５５のＳＯｘ吸収カウンタのカウント値Ｃ_１とサブＮＯｘ触媒６１のＳＯｘ吸収カウンタのカウント値Ｃ_２を読み込み、両カウント値の比（Ｃ_１／Ｃ_２）を算出する。このカウント値比（Ｃ_１／Ｃ_２）がＳＯｘ被毒比になる。
【０１８４】
＜ステップ４０４＞
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ４０４に進み、ステップ４０３で算出したＳＯｘ被毒比（Ｃ_１／Ｃ_２）に基づいて、第１排気切替弁６３および第２排気切替弁６５の最適開度を算出する。この場合の排気切替弁６３，６５の最適開度とは、排気切替弁６３，６５を両方開いてＮＯｘ触媒５５，６１の両方に排気ガスを流したときに排気エミッションを最も良好にするために、それぞれのＮＯｘ触媒５５，６１を流れる排気ガスを最適流量にする弁開度をいう。
【０１８５】
排気切替弁６３，６５の最適開度の算出方法の一具体例としては、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒比と、第１及び第２排気切替弁６３，６５の最適開度との関係を予めマップ化しておく方法を例示することができる。この場合には、予め実験的に、両ＮＯｘ触媒５５，６１のＳＯｘ被毒比と、ＮＯｘ触媒５５，６１の両方に排気ガスを流したときに排気エミッションを最良にするための最適流量比となる第１排気切替弁６３の開度および第２排気切替弁６５の開度との関係を求め、これをマップ化した「昇温抑制開度マップ」をＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。そして、ＥＣＵ３０は、ステップ４０４において、この昇温抑制開度マップを参照して、ステップ４０３で算出したＳＯｘ被毒比（Ｃ_１／Ｃ_２）に基づき、第１排気切替弁６３の最適開度と第２排気切替弁６５の最適開度を算出する。
【０１８６】
＜ステップ４０５＞
ステップ４０４の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、ステップ４０５に進み、触媒昇温抑制処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３をステップ４０４で算出した最適開度に保持すべく第１アクチュエータ６２を制御し、第２排気切替弁６５をステップ４０４で算出した最適開度に保持すべく第２アクチュエータ６４を制御して、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のそれぞれに排気ガスを最適流量で流し、両ＮＯｘ触媒５５，６１によって排気ガスの浄化を行う。このステップ４０５の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１８７】
また、ステップ４０１において否定判定した場合、及び、ステップ４０２において否定判定した場合には、ＮＯｘ触媒昇温抑制処理を行う必要がないとみなして、ＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１８８】
尚、この第２の実施の形態では、触媒昇温抑制制御の実行条件を判定するに際し、メイン触媒温センサ７１で検出したメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度に基づいて行っているが、メイン触媒温センサ７１が設けられていない場合には、排気温センサ６６で検出された排気ガス温度をメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度として代用することが可能である。また、排気ガス温度はエンジンの運転状態から推定可能であるので、エンジンが所定の運転状態にあるか否かによって判定することもできる。この第２の実施の形態では、前記所定の運転状態として、リーン高速運転領域またはリーン高負荷運転領域を例示することができる。
【０１８９】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態を図１２を参照して説明する。尚、ここでは、前述の第１及び第２の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１９０】
この第３の実施の形態では、第１の実施の形態におけるＳＯｘ被毒再生制御、あるいは、第２の実施の形態における触媒昇温抑制制御に加えて、メインＮＯｘ触媒５５及びサブＮＯｘ触媒６１の触媒活性維持制御を行うことにある。
【０１９１】
第３の実施の形態の排気浄化装置においても、第１及び第２排気切替弁６３，６５は、基本的には前述したように図６に示す通常時排気切替制御ルーチンに従って開閉制御されるのであるが、第３の実施の形態においては、メインＮＯｘ触媒５５あるいはサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が所定の基準温度よりも低くなったときに限って、前述した通常時排気切替制御ルーチンとは異なる制御ルーチンに従って第１及び第２排気切替弁６３，６５が開閉制御される。
【０１９２】
通常時排気切替制御では、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるときには、エンジンから排出される排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れ、サブＮＯｘ触媒６１には排気ガスが流れない。そのため、リーン・リッチスパイク制御によるエンジンの運転が長時間連続すると、サブＮＯｘ触媒６１は、排気ガスからの受熱がなくなり外部へ放熱するだけの状態が続くため、サブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が低下して活性温度域を下回り、失活することが想定される。
【０１９３】
このようにサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が活性温度域よりも下回ると、エンジンをリーン空燃比で運転しているときにエンジンから排出される排気ガスが、第２排気切替弁６５から漏れてサブＮＯｘ触媒６１に流れたときに、この漏洩した排気ガスをサブＮＯｘ触媒６１で浄化することができなくなり、メインＮＯｘ触媒５５を通って浄化された排気ガスと合流した後の排気ガスのエミッションが悪化する虞れがある。
【０１９４】
また、このようにサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が活性温度域よりも下回っているときに、エンジンの運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域からストイキ制御実行領域に移行したため第１及び第２排気切替弁６３，６５が開閉制御されて、エンジンから排出される排気ガスがサブＮＯｘ触媒６１に流れるようになると、切り替えた当初、サブＮＯｘ触媒６１が失活しているため排気ガスを浄化することができず、排気エミッションが悪化する虞れがある。
【０１９５】
同様に、エンジンのストイキ運転が長時間連続すると、メインＮＯｘ触媒５５に排気ガスが流れないため、メインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が低下し活性温度域を下回り、失活することが想定される。
【０１９６】
このようにメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が活性温度域よりも下回っているときに、エンジンの運転状態がストイキ制御実行領域からリーン・リッチスパイク制御実行領域に移行したため第１及び第２排気切替弁６３，６５が開閉制御されて、エンジンから排出される排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５に流れるようになると、切り替えた当初、メインＮＯｘ触媒５５が失活しているため排気ガスを浄化することができず、排気エミッションが悪化する虞れがある。
【０１９７】
この問題に対処するに、この第３の実施の形態の排気浄化装置では、通常時排気切替制御を実行していて、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１のうちのいずれか一方のＮＯｘ触媒を排気ガスが流れているときに、他方のＮＯｘ触媒の触媒温度が基準値を下回ったときには、前記一方のＮＯｘ触媒への排気ガスの流通を一時的に停止し前記他方のＮＯｘ触媒を排気ガスが流れるように第１及び第２排気切替弁６３，６５を開閉制御し、これによって、前記他方のＮＯｘ触媒を昇温して活性温度域内に収まるようにし、前記他方のＮＯｘ触媒が所定温度まで昇温したならば、再び前記一方のＮＯｘ触媒を排気ガスが流れるように第１及び第２排気切替弁６３，６５を開閉制御するようにした。
【０１９８】
この触媒活性維持制御を実行することにより、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１は、常にそれぞれの触媒温度が活性温度域内に収められて触媒活性が維持されるので、いつエンジン運転状態が切り替わっても切り替え当初から排気ガスを十分に浄化することができる。
【０１９９】
また、エンジンをリーン空燃比で運転しているときにエンジンから排出される排気ガスが、第２排気切替弁６５から漏れてサブＮＯｘ触媒６１に流れたときにも、サブＮＯｘ触媒６１が常に活性状態を維持されているので、この漏洩した排気ガスをサブＮＯｘ触媒６１で浄化することができ、排気エミッションの悪化防止を確実に行うことができる。
したがって、この排気浄化装置の排気浄化に対する信頼性が向上する。
【０２００】
次に、この実施の形態におけるメインＮＯｘ触媒５５およびサブＮＯｘ触媒６１の触媒活性維持制御について図１２のフローチャートに従って説明する。
図１２に示すフローチャートは、触媒活性維持制御ルーチンを示すものである。この触媒活性維持制御ルーチンは、予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、ＣＰＵ３４が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【０２０１】
＜ステップ５０１＞
触媒活性維持制御ルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まずステップ５０１において、エンジン運転状態がリーン・リッチスパイク制御実行領域にあるか否か判定する。
【０２０２】
＜ステップ５０２＞
ステップ５０１において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０２に進み、サブ触媒温センサ７２で検出したサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が所定温度Ｔ_１（例えば、２５０゜Ｃ）よりも小さいか否か判定する。この実施の形態においては、所定温度Ｔ_１は、サブＮＯｘ触媒６１の活性温度域における下限温度に設定する。この所定温度Ｔ_１は予め実験的に求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。ステップ５０２において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２０３】
＜ステップ５０３＞
ステップ５０２において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０３に進み、サブＮＯｘ触媒６１が失活しているので昇温すべきとみなして、サブＮＯｘ触媒６１に対する触媒活性維持処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジンを理論空燃比で運転するとともに、第１排気切替弁６３を全閉状態、第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく、第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。このようにすると、排気ガスはメインＮＯｘ触媒５５を流れなくなり、エンジンから排出されたストイキの排気ガスがサブＮＯｘ触媒６１を流れ、サブＮＯｘ触媒６１は排気ガスの熱を奪って昇温する。
【０２０４】
ところで、ステップ５０３において触媒活性維持処理を実行する際に、エンジンをストイキ運転に変更せずリーン運転のままにして、リーン空燃比の排気ガスをサブＮＯｘ触媒６１に流しサブＮＯｘ触媒６１を昇温することも考えられるが、一般的にエンジンをリーン運転しているときよりもストイキ運転しているときの方が排気ガス温度が高いので、ストイキ運転の方がサブＮＯｘ触媒６１を迅速に昇温することができる。
【０２０５】
そこで、リーン・リッチスパイク制御実行中にサブＮＯｘ触媒６１の触媒温度が低下したためこのサブＮＯｘ触媒６１に対して触媒活性維持処理を行うときには、エンジンをストイキ運転にして、サブＮＯｘ触媒６１の迅速な昇温を図るようにした。
【０２０６】
＜ステップ５０４＞
ステップ５０４において、ＥＣＵ３０は、サブＮＯｘ触媒６１が所定温度Ｔ_２（例えば、３００゜Ｃ）以上に昇温されたか否か判定する。所定温度Ｔ_２は、前記所定温度Ｔ_１よりも高い温度に予め設定されており、少なくともサブＮＯｘ触媒６１の活性温度域内の温度である。この所定温度Ｔ_２は予めＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶しておく。ステップ５０４において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０３に戻り、サブＮＯｘ触媒６１に対する触媒活性維持処理の実行を続行する。
【０２０７】
＜ステップ５０５＞
ステップ５０４において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０５に進み、触媒活性維持処理の実行を終了して、エンジンをストイキ運転からリーン運転に戻すとともに、第１排気切替弁６３を全開状態、第２排気切替弁６５を全閉状態に保持すべく、第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。ステップ５０５の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２０８】
＜ステップ５０６＞
一方、ステップ５０１において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、エンジンの運転状態がストイキ制御実行領域にあるとみなして、ステップ５０６に進む。
【０２０９】
ステップ５０６において、ＥＣＵ３０は、メイン触媒温センサ７１で検出したメインＮＯｘ触媒５５の触媒温度が所定温度Ｔ_１（例えば、２５０゜Ｃ）よりも小さいか否か判定する。この実施の形態においては、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１は同じ構成であるので、触媒活性維持処理をすべきか否かの閾値となる所定温度Ｔ_１は、メインＮＯｘ触媒５５についてもサブＮＯｘ触媒６１についても同じ温度とする。ステップ５０６において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２１０】
＜ステップ５０７＞
ステップ５０６において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０７に進み、メインＮＯｘ触媒５５が失活しているので昇温すべきとみなして、メインＮＯｘ触媒５５に対する触媒活性維持処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、第１排気切替弁６３を全開状態、第２排気切替弁６５を全閉状態に保持すべく、第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。このようにすると、排気ガスがサブＮＯｘ触媒６１を流れなくなり、エンジンから排出されたストイキの排気ガスがメインＮＯｘ触媒５５を流れ、メインＮＯｘ触媒５５は排気ガスの熱を奪って昇温する。メインＮＯｘ触媒５５に対して触媒活性維持処理を実行するときには、もともとエンジンがストイキ運転されているので、エンジンのストイキ運転は変更しない。
【０２１１】
＜ステップ５０８＞
ステップ５０８において、ＥＣＵ３０は、メインＮＯｘ触媒５５が所定温度Ｔ_２（例えば、３００゜Ｃ）まで昇温されたか否か判定する。この実施の形態においては、メインＮＯｘ触媒５５とサブＮＯｘ触媒６１は同じ構成であり、前述の如くステップ５０６の処理における所定温度Ｔ_１をサブＮＯｘ触媒６１に対するときと同じ温度にしているので、ステップ５０８の処理において閾値となる所定温度Ｔ_２もサブＮＯｘ触媒６１に対するときと同じ温度とする。ステップ５０８において否定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０７に戻り、メインＮＯｘ触媒５５に対する触媒活性維持処理の実行を続行する。
【０２１２】
＜ステップ５０９＞
ステップ５０８において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ５０９に進み、触媒活性維持処理の実行を終了して、第１排気切替弁６３を全閉状態、第２排気切替弁６５を全開状態に保持すべく、第１アクチュエータ６２及び第２アクチュエータ６４を制御する。ステップ５０９の処理を実行し終えたＥＣＵ３０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２１３】
前述した第３の実施の形態の排気浄化装置においては、触媒活性維持処理を実行する際に、失活したＮＯｘ触媒を昇温するために排気ガスの全量を該ＮＯｘ触媒に流すようにしたが、排気ガスの一部を流して該ＮＯｘ触媒を昇温するように、第１及び第２排気切替弁６３，６５を両方開くように制御することも可能である。この場合、失活したＮＯｘ触媒を昇温するために必要な排気ガス流量を確保できる排気切替弁の開度を、予め実験的に求めておくのが好ましい。
【０２１４】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置されたＳＯｘ吸収材と、（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置された第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）前記バイパス通路に配置された第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段と、を備え、前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生処理を行うときには、前記排気流れ制御手段は排気ガスが第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方を流通するのを許容し、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することにより、第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生処理とを個別に実行する場合に比してＳＯｘ被毒再生処理の実行頻度を低下させることができ、ＳＯｘ被毒再生処理に係る燃料消費量を低減させることができるだけでなく、第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒再生を極めて効率よく行うことができ、再生時間を短縮することができ、しかも、これら吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の熱劣化を抑制することができるという優れた効果が奏される。
【０２１５】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置されたＳＯｘ吸収材と、（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置された第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、（ニ）前記バイパス通路に配置された第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段とを備え、前記排気流れ制御手段が前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方へのリーン空燃比の排気ガスの流通を許容するときには、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することにより、両方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流通を許容したときに生じる排気エミッションの悪化を抑制することができるという優れた効果が奏される。
【０２１６】
また、前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれの触媒温度を検出する温度検出手段を備え、前記排気流れ制御手段が前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちのいずれか一方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒だけに排気ガスの流通を許容しているときに、排気ガスの流通を遮断されている他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度が所定温度よりも低くなると、前記排気流れ制御手段が前記他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスを流すべく作動するようにした場合には、両方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を常に活性状態に維持することができるので、排気浄化の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態における排気マニホールドの詳細構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態におけるＥＣＵの構成を示す図である。
【図４】エンジンから排出される排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図５】吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸放出作用を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態における通常時排気切替制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】第１の実施の形態におけるＳＯｘ被毒度合い演算処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【図８】第１の実施の形態における三元触媒のＳ放出特性図である。
【図９】第１の実施の形態におけるメインＮＯｘ触媒及びサブＮＯｘ触媒のＳ放出特性図である
【図１０】第１の実施の形態におけるＳＯｘ被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１１】第２の実施の形態における触媒昇温抑制制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１２】第３の実施の形態における触媒活性維持制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン本体（内燃機関）
３・・・・燃焼室
４・・・・点火栓
１１・・・燃料噴射弁
１５・・・スロットル弁
１５ａ・・スロットルモータ
１５ｂ・・スロットルポジションセンサ
１６・・・排気マニホールド（排気通路）
１６Ａ・・第１排気マニホールド
１６Ｂ・・第２排気マニホールド
３０・・・ＥＣＵ
５０Ａ・・ケーシング
５０Ｂ・・ケーシング
５１・・・三元触媒（ＳＯｘ吸収材）
５２Ａ・・排気管（排気通路）
５２Ｂ・・排気管（排気通路）
５３・・・排気管（排気通路）
５４・・・排気管（排気通路）
５５・・・メインＮＯｘ触媒（第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
５６・・・ケーシング
５７・・・排気管（排気通路）
５８・・・排気管（排気通路）
５９・・・バイパス通路
６０・・・ケーシング
６１・・・サブＮＯｘ触媒（第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
６２・・・第１アクチュエータ
６３・・・第１排気切替弁（排気流れ制御手段）
６４・・・第２アクチュエータ
６５・・・第２排気切替弁（排気流れ制御手段）
６６・・・排気温センサ
６７・・・酸素濃度センサ
６８・・・酸素濃度センサ
７１・・・メイン触媒温センサ（温度検出手段）
７２・・・サブ触媒温センサ（温度検出手段）

Claims

（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＳＯｘを放出するＳＯｘ吸収材と、
（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、
（ニ）前記バイパス通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、
（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段と、
を備え、前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生処理を行うときには、前記排気流れ制御手段は排気ガスが第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方を流通するのを許容し、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記ＳＯｘ被毒再生処理を行うときに、第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちＳＯｘ吸収量の少ない吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりもＳＯｘ吸収量の多い吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスが多く流れるべく排気ガス流量比を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＳＯｘ被毒再生処理を行うときに前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度を昇温する昇温手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＳＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＳＯｘを放出するＳＯｘ吸収材と、
（ロ）前記ＳＯｘ吸収材よりも下流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
（ハ）前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気通路から分岐し前記第１の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、
（ニ）前記バイパス通路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯｘを放出して還元する第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
（ホ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れを許容あるいは遮断する排気流れ制御手段と、
（ヘ）前記第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれに吸収されたＳＯｘ量を推定するＳＯｘ量推定手段と、
を備え、
前記排気流れ制御手段が前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方へのリーン空燃比の排気ガスの流通を許容するときには、前記ＳＯｘ量推定手段により推定された第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されているＳＯｘ量に応じて第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの流量比を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記第１及び第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の両方へのリーン空燃比の排気ガスの流通を許容するときに、第１、第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちＳＯｘ吸収量の多い吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりもＳＯｘ吸収量の少ない吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスが多く流れるべく排気ガス流量比を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のそれぞれの触媒温度を検出する温度検出手段を備え、
前記排気流れ制御手段が前記第１と第２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のうちのいずれか一方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒だけに排気ガスの流通を許容しているときに、排気ガスの流通を遮断されている他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の触媒温度が所定温度よりも低くなると、前記排気流れ制御手段が前記他方の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に排気ガスを流すべく作動することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。