JP3758617B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置が知られている。例えば、特開平６−１５９０３７号公報には、排気ガス中の微粒子を捕集し且つ捕集した微粒子を燃焼除去するためのパティキュレートフィルタが開示されている。このパティキュレートフィルタには、そこに捕集された微粒子の燃焼を促進するためにＮＯ_X吸収剤が担持されている。すなわち、ここでのＮＯ_X吸収剤は周囲の雰囲気が酸化雰囲気にあるときには排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）を吸収し、周囲の雰囲気が還元雰囲気になると吸収していたＮＯ_Xを放出して還元剤によって還元浄化する。
【０００３】
そして、このようにＮＯ_Xが還元剤によって還元浄化されるときには反応熱が発生し、結果的に、この反応熱によってパティキュレートフィルタの温度が上昇せしめられる。一般的に、パティキュレートフィルタの温度が高いほどそこに捕集されている微粒子は着火しやすくなる。すなわち、上記公報に記載の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタに捕集された微粒子の燃焼がＮＯ_X吸収剤によって促進されている。このように、従来の排気浄化装置では、その浄化率を高める様々な工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気浄化装置には、排気ガス中のできるだけ多くの種類の成分を高い浄化率でもって浄化することが求められる。本発明の目的は、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中のできるだけ多くの種類の成分を高い浄化率でもって浄化することができる排気浄化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置であって、第１の排気枝通路と第２の排気枝通路とに分岐した後にこれら第１の排気枝通路と第２の排気枝通路とが下流側において共通の排気通路へと合流するようになっている排気通路と、第１の排気枝通路内に配置されるＮＯｘ触媒と、第２の排気枝通路に配置されるＮＯｘ触媒と、排気枝通路の合流部下流の共通の排気通路内に配置されるパティキュレートフィルタと、第１の排気枝通路内を流れる排気ガスの量と第２の排気枝通路内を流れる排気ガスの量とを調整するための流量調整弁とを具備し、ＮＯｘ触媒がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには排気ガス中のＮＯｘを保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると保持しているＮＯｘを還元剤によって還元浄化し、パティキュレートフィルタが排気ガス中の微粒子を捕集し且つ捕集された微粒子を酸化除去する排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたとき、一方の排気枝通路からリッチ空燃比の排気ガスを流出させると共に、他方の排気枝通路からリーン空燃比の排気ガスを流出させ、上記リッチ空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路に配置されているＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって該リッチ空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路からリッチ空燃比の排気ガスを流出させる。
なお、本発明の排気枝通路および流量調整弁は、それぞれ、後述する実施形態の排気枝管および切換弁に相当する。
【０００６】
２番目の発明では、１番目の発明において、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを交互に切り換える。
【０００７】
３番目の発明では、１番目の発明において、パティキュレートフィルタを上昇させることが要求されたときにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを予め定められた時間間隔でもって交互に切り換える。
【０００８】
４番目の発明では、２番目の発明のいずれか１つにおいて、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときにリーン空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路に配置されているＮＯｘ触媒にリーン空燃比の排気ガスを供給することによって該リーン空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路からリーン空燃比の排気ガスを流出させ、各ＮＯｘ触媒の温度が予め定められた温度以下に維持されるようにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを交互に切り換える。
【０００９】
５番目の発明では、１番目の発明において、パティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度以下に維持されるように各排気流通路から流出せしめられるリッチ空燃比の排気ガスの量とリーン空燃比の排気ガスの量との割合を調整する。
【００１０】
６番目の発明では、１番目の発明において、少なくとも一方のＮＯｘ触媒上流側の排気枝通路に燃料噴射手段が取り付けられており、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときに、各ＮＯｘ触媒から流出する排気ガスの空燃比を燃焼室から排出される排気ガスの空燃比と燃料噴射手段からの燃料噴射量と流量調整弁の開度とを制御することによって調整する。
なお、本発明の燃料噴射手段は、後述する実施形態の燃料添加装置に相当する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体図である。この内燃機関は圧縮着火式の内燃機関である。図１において、１は機関本体、２は燃焼室、３は燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドである。燃料噴射弁３は燃料を一時的に溜めておく共通のリザーバ（いわゆる、コモンレール）６に接続されている。また、吸気マニホルド４は吸気管７を介して排気ターボチャージャ８のコンプレッサ９の出口部に接続されている。吸気管７内には、燃焼室２に吸入される空気の量を制御するためのスロットル弁１０が配置されている。また、コンプレッサ９の入口部にも吸気管１１が接続されている。この吸気管１１には、燃焼室２に吸入される空気の量を計量するためのエアフローメータ１２が取り付けられている。
【００１４】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは燃焼室２から排出された排気ガスを再び燃焼室２に導入するための排気循環（ＥＧＲ）通路１３によって接続されている。ＥＧＲ通路１３には、燃焼室２に導入される排気ガスの量を制御するためのＥＧＲ制御弁１４が配置されている。また、ＥＧＲ制御弁１４上流のＥＧＲ通路１３には、排気ガスを冷却するためのインタークーラ１５が取り付けられている。
【００１５】
また、排気マニホルド５は排気管１６を介して排気ターボチャージャ８のタービン１７の入口部に接続されている。また、タービン１７の出口部にも排気管１８が接続されている。この排気管１８は、下流側において、第１の排気枝管１９ａと第２の排気枝管１９ｂとに分岐している。そして、これら排気枝管１９ａ，１９ｂは、さらに下流側において、共通の排気管（以下、共通排気管と称す）２０へと合流する。
【００１６】
第１の排気枝管１９ａ内には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）を浄化するための第１のＮＯ_X触媒２１ａが配置されている。このＮＯ_X触媒２１ａはその内部が酸化雰囲気にあるときには排気ガス中のＮＯ_Xを吸収することによって、或いは、吸着させることによって保持する。すなわち、ＮＯ_X触媒２１ａはＮＯ_X保持機能を有する。一方、このＮＯ_X触媒２１ａは、その温度がＮＯ_X還元温度よりも高く且つその内部が還元雰囲気になると、保持しているＮＯ_Xを還元剤によって還元浄化する。すなわち、ＮＯ_X触媒２１ａはＮＯ_X還元機能を有する。また、ＮＯ_X触媒２１ａは三元触媒機能をも有する。したがって、ＮＯ_X触媒２１ａはその内部が酸化雰囲気にあるときに、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）および未燃炭化水素（ＨＣ）を酸化浄化する。
【００１７】
また、第１のＮＯ_X触媒２１ａ上流の第１の排気枝管１９ａには、排気ガスに添加すべき燃料を噴射するための第１の燃料添加装置２２ａが取り付けられている。この燃料添加装置２２ａは、主に、第１のＮＯ_X触媒２１ａに燃料を供給し、或いは、後述するパティキュレートフィルタに燃料を供給するために用いられる。なお、この燃料添加装置の代わりにリッチ空燃比の排気ガスを放出することができるリッチガス供給装置を採用してもよい。
【００１８】
さらに、第１の燃料添加装置２２ａと第１のＮＯ_X触媒２１ａとの間の第１の排気枝管１９ａには、排気ガスの空燃比を検出するための第１の空燃比センサ２３ａが取り付けられている。この第１の空燃比センサ２３ａは、主に、第１のＮＯ_X触媒２１ａから流出する排気ガスの空燃比を目標空燃比に制御するために用いられる。なお、ここで言う排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁３から燃焼室２内に噴射された燃料の量をＱとし、第１の燃料添加装置２２ａから噴射された燃料の量をＱ１とし、燃焼室２内に吸入された空気の量をＧａとし、そのうち第１の排気枝管１９ａに流入する空気の量をＧａ１としたときに、Ｇａ１／（Ｑ×Ｇａ１／Ｇａ＋Ｑ１）の式で算出される燃料と空気との比である。
【００１９】
また、第１のＮＯ_X触媒２１ａには、その温度を検出するための第１の温度センサ２４ａが取り付けられている。この温度センサ２４ａによって検出される温度は、主に、第１のＮＯ_X触媒２１ａの温度をその許容上限温度以下に抑制するときのパラメータとして用いられる。
【００２０】
また、第１のＮＯ_X触媒２１ａ下流の第１の排気枝管１９ａ内には、そこを通る排気ガスの流量を制御するための第１の切換弁２５ａが配置されている。この切換弁２５ａの開度が大きくされると第１のＮＯ_X触媒２１ａを通過する排気ガスの流量が多くなり、逆に、切換弁２５ａの開度が小さくされると第１のＮＯ_X触媒２１ａを通過する排気ガスの流量が少なくなる。
【００２１】
一方、第２の排気枝管１９ｂ内には、排気ガス中のＮＯ_Xを浄化するための第２のＮＯ_X触媒２１ｂが配置されている。このＮＯ_X触媒２１ｂは第１のＮＯ_X触媒２１ａの機能と同じ機能を有する。また、第２のＮＯ_X触媒２１ｂ上流の第２の排気枝管１９ｂには、排気ガスに添加すべき燃料を噴射するための第２の燃料添加装置２２ｂが取り付けられている。この燃料添加装置２２ｂは第１の燃料添加装置２２ａの機能と同じ機能を有する。また、この燃料添加装置の代わりにリッチ空燃比の排気ガスを放出することができるリッチガス供給装置を採用してもよい。
【００２２】
さらに、第２の燃料添加装置２２ｂと第２のＮＯ_X触媒２１ｂとの間の第２の排気枝管１９ｂには、排気ガスの空燃比を検出するための第２の空燃比センサ２３ｂが取り付けられている。この空燃比センサ２３ｂは第１の空燃比センサ２３ａの機能と同じ機能を有する。なお、ここで言う排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁３から燃焼室２内に噴射された燃料の量をＱとし、第２の燃料添加装置２２ｂから噴射された燃料の量をＱ２とし、燃焼室２内に吸入された空気の量をＧａとし、そのうち第２の排気枝管１９ｂに流入する空気の量をＧａ２としたときに、Ｇａ２／（Ｑ×Ｇａ２／Ｇａ＋Ｑ１）の式で算出される燃料と空気との比である。
【００２３】
また、第２のＮＯ_X触媒２１ｂには、その温度を検出するための第２の温度センサ２４ｂが取り付けられている。この温度センサ２４ｂは第１の温度センサ２４ａの機能と同じ機能を有する。また、第２のＮＯ_X触媒２１ｂ下流の第２の排気枝管１９ｂ内には、そこを通る排気ガスの量を制御するための第２の切換弁２５ｂが配置されている。この切換弁２５ｂは第１の切換弁２５ａの機能と同じ機能を有する。
【００２４】
第１の切換弁２５ａの開度および第２の切換弁２５ｂの開度は共通のアクチュエータ２６によって制御される。本発明では、一方の切換弁の開度が大きくされるとその分だけ他方の切換弁の開度が小さくされる。
【００２５】
ところで、ＮＯ_Ｘ触媒はその内部雰囲気が酸化雰囲気にあるとき、すなわち、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには、排気ガス中のＳＯ_Ｘを保持してしまう。すなわち、ＮＯ_Ｘ触媒はＳＯ_Ｘ保持機能を有する。ＮＯ_Ｘ触媒がＳＯ_Ｘを保持していると、その分だけ、ＮＯ_Ｘ触媒が保持可能なＮＯ_Ｘの量が少なくなってしまう。一方、ＮＯ_Ｘ触媒は、その温度が上記ＮＯ_Ｘ還元温度よりも高い温度（以下、Ｓ放出温度と称す）よりも高く且つその内部が還元雰囲気になると、保持しているＳＯ_Ｘを放出する。したがって、ＮＯ_Ｘ触媒の温度をＳ放出温度にまで上昇させ且つＮＯ_Ｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチ（または僅かばかりリッチ）または理論空燃比とすれば、ＮＯ_Ｘ触媒からＳＯ_Ｘを放出させることができる。
【００２６】
本発明では、ＮＯ_X触媒に保持されているＳＯ_Xの量が許容上限値に達したときに、ＮＯ_X触媒の温度をＳ放出温度にまで上昇させ且つＮＯ_X触媒にリッチ空燃比の排気ガス（以下、リッチガスと称す）を供給し、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させるようにしている。
【００２７】
なお、本発明では、このＮＯ_X触媒の代わりに、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには排気ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ_X）を吸収することによって、或いは、吸着させることによって捕集することができ且つその温度がＳ放出温度よりも高く且つその内部が還元雰囲気になると保持しているＳＯ_Xを放出するＳトラップ材を採用してもよい。
【００２８】
ところで、共通排気管２０内には、排気ガス中の微粒子を捕集することができるパティキュレートフィルタ（以下、単に、フィルタと称す）２７が配置されている。また、フィルタ２７上流の共通排気管２０には排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ２８が取り付けられている。フィルタ２７では、その温度が或る温度（以下、微粒子燃焼温度と称す）よりも高く且つその内部が酸化雰囲気にあると捕集されている微粒子が燃焼除去される。したがって、フィルタ２７の温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比をリーンとすれば、フィルタ２７に捕集されている微粒子を燃焼除去することができる。
【００２９】
本発明では、フィルタ２７に捕集されている微粒子の量が許容上限値に達したときに、フィルタ２７の温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させ且つフィルタ２７にリーン空燃比の排気ガス（以下、リーンガスと称す）を供給し、フィルタ２７から微粒子を燃焼除去するようにしている。
【００３０】
なお、ここで言う排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁３から燃焼室２内に噴射された燃料の量と各燃料添加装置から噴射された燃料の量との総量に対する燃焼室２内に吸入された空気の量の比である。
【００３１】
なお、上述したフィルタの代わりに、排気ガス中の微粒子を捕集し、その温度が上記微粒子燃焼温度よりも低い温度（以下、微粒子酸化除去温度と称す）よりも高く且つその内部が酸化雰囲気にあると捕集した微粒子を一気に酸化除去する酸化機能を有するフィルタを採用してもよい。この場合、フィルタ温度を微粒子酸化除去温度にまで上昇させ且つフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比をリーンとすると、フィルタに捕集されている微粒子は一気に酸化除去されることとなる。
【００３２】
もちろん、このフィルタにおいても、その温度が微粒子燃焼温度にまで上昇せしめられ且つフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとされると、捕集されている微粒子は燃焼除去される。
【００３３】
また、上述したフィルタの代わりに、排気ガス中の微粒子を捕集し、その温度が上記微粒子酸化除去温度よりも低い温度（以下、微粒子連続酸化温度と称す）よりも高く且つその内部が酸化雰囲気にあると捕集した微粒子を短時間のうちに連続的に酸化除去することができる連続酸化機能を有し、ＮＯ_X触媒と同様のＮＯ_X保持機能を有するフィルタであってもよい。この場合、その温度が微粒子連続酸化温度よりも高く且つその内部が酸化雰囲気になっていると、フィルタは微粒子を連続的に酸化除去するようになり、その温度が高くなるほどフィルタが単位時間当たりに酸化除去することができる微粒子の量（以下、微粒子酸化除去可能量と称す）が多くなり、その温度が低くなるほど微粒子酸化除去可能量が少なくなる。
【００３４】
したがって、フィルタの温度によっては、単位時間当たりに燃焼室２から排出される微粒子の量（以下、微粒子排出量と称す）がフィルタにて単位時間当たりに連続的に酸化除去することができる微粒子の量を超えてしまうことがある。この場合、フィルタに堆積している微粒子の量が増大し、その後、微粒子排出量が微粒子酸化除去可能量よりも少なくなったとしても、フィルタにおける微粒子の酸化除去が進行しづらくなってしまう。
【００３５】
しかしながら、微粒子酸化除去可能量が排出微粒子量よりも少なくなったときには、微粒子酸化除去可能量が排出微粒子量よりも多くなるようにフィルタの温度を上昇させれば、フィルタ内に堆積している微粒子の量を或る一定量以下に維持しておくことができる。
【００３６】
もちろん、このフィルタにおいても、その温度が微粒子酸化除去温度にまで上昇せしめられ且つフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとされると、フィルタに捕集されている微粒子は一気に酸化除去される。したがって、フィルタに比較的多くの微粒子が堆積してしまい、これら微粒子を連続的に酸化除去しづらくなってしまったときに、フィルタ温度を微粒子酸化除去温度にまで上昇させ且つフィルタに流入する排気ガスの空燃比をリーンとすれば、これら堆積している微粒子を一気に酸化除去することができる。
【００３７】
また、このフィルタにおいても、その温度が微粒子燃焼温度にまで上昇せしめられ且つフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとされると、フィルタに捕集されている微粒子は燃焼除去される。
【００３８】
また、本発明では、上述したフィルタの代わりに、単に酸化機能を有する酸化触媒を採用してもよい。
【００３９】
図２（Ａ）はフィルタの端面図であり、図２（Ｂ）はフィルタの縦断面図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示したように、フィルタ２７はハニカム構造をなす隔壁５４を具備する。
【００４０】
これら隔壁５４によって互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１が形成される。これら排気流通路のうち略半数の排気流通路５０がその下流端開口を栓５２で閉鎖されている。以下、これら排気流通路５０を排気ガス流入通路と称す。一方、残りの半数の排気流通路５１はその上流端開口を栓５３で閉鎖されている。以下、これら排気流通路５１を排気流出通路５１と称す。排気ガス流入通路５０には４つの排気ガス流出通路５１が隣接する。一方、排気ガス流出通路５１には４つの排気ガス流入通路５０が隣接する。
【００４１】
排気ガスは排気ガス流入通路５０に流入する。隔壁５４はコージェライトのような多孔質材料からなるので、図２（Ｂ）において矢印で示したように、排気ガス流入通路５０内の排気ガスは、隔壁５４の細孔を通って、隣接する排気ガス流出通路５１内に流れ込む。
【００４２】
フィルタ２７内には、隔壁５４の両壁面上、および、隔壁５４の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担持されている。
【００４３】
貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用いられる。一方、活性酸素生成剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
【００４４】
活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存在すると酸素を吸収によって保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で解放することによって活性酸素を生成する。次に、活性酸素生成剤の活性酸素生成作用について、担体上に白金およびカリウム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、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な活性酸素生成作用が行われる。
【００４５】
吸気通路２および内燃機関の燃焼室２内に供給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、圧縮着火式内燃機関から排出される排気ガスの空燃比はリーンである。したがって、フィルタ２７に流入する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧縮着火式内燃機関の燃焼室２内ではＮＯが発生する。したがって、排気ガス中にはＮＯが含まれている。このため過剰酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタ２７の排気ガス流入通路５０内に流入することになる。
【００４６】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、隔壁５４上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお、図３（Ａ）および（Ｂ）において、６０は白金の粒子を示し、６１はカリウムを含んでいる活性酸素生成剤を示している。
【００４７】
排気ガスがフィルタ２７の排気ガス流入通路５０内に流入すると、図３（Ａ）に示したように、排気ガス中の酸素（Ｏ₂）がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる。斯くして生成されたＮＯ₂の一部は、白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６１内に吸収によって保持され、図３（Ａ）に示したように、カリウム（Ｋ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）の形で活性酸素生成剤６１内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）の形で活性酸素生成剤６１内に吸収によって保持される。
【００４８】
ここで、燃焼室２内においては主にカーボン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスが排気ガス流入通路５０内を流れているとき、或いは、隔壁５４の細孔内を通過するときに、図３（Ｂ）において６２で示したように、活性酸素生成剤６１の表面上に接触して付着する。
【００４９】
このように微粒子６２が活性酸素生成剤６１の表面上に付着すると、微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、活性酸素生成剤６１の周囲の酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤６１内との間で濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤６１内の酸素が微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤６１内に形成されている硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）がカリウム（Ｋ）と酸素（Ｏ）とＮＯとに分解され、酸素（Ｏ）が微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤６１から外部に放出される。
【００５０】
ここで、微粒子６２と活性酸素生成剤６１との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、したがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。こうして活性酸素生成剤６１は活性酸素を生成する。なお、外部に放出されたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６１内に保持される。
【００５１】
活性酸素生成剤６１によって生成される活性酸素はそこに付着した微粒子を酸化除去するために消費される。すなわち、フィルタ２７に捕集された微粒子は活性酸素生成剤６１によって生成される活性酸素によって酸化除去される。
【００５２】
このように本発明では、フィルタ２７に捕集されている微粒子は、反応性の高い活性酸素によって、輝炎を発することなく酸化除去される。このように輝炎を発することのない酸化によって微粒子を除去すれば、フィルタ２７の温度が過剰に高くなることがなく、したがって、フィルタ２７が熱劣化することがない。
【００５３】
さらに、微粒子を酸化除去するために利用される活性酸素は反応性が高いので、フィルタ２７の温度が比較的低くても、微粒子は酸化除去される。すなわち、圧縮点火式内燃機関から排出される排気ガスの温度が比較的低く、このため、フィルタ２７の温度も比較的低いことが多いが、本発明によれば、フィルタ２７の温度を上昇させるための特別な処理を実行しなくても、フィルタ２７に捕集された微粒子は酸化除去され続ける。
【００５４】
なお、活性酸素生成剤６１は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯ_Xを硝酸イオンの形で保持することによって結果的に酸素を保持する。すなわち、活性酸素生成剤６１は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯ_Xを吸収によって保持する。一方、活性酸素生成剤６１は周囲の酸素濃度が低下すると硝酸イオンの形で保持されているＮＯ_Xを解放することによって活性酸素を生成する。すなわち、活性酸素生成剤６１は周囲の酸素濃度が低下するとＮＯ_Xを解放する。したがって、本発明の活性酸素生成剤６１はＮＯ_X保持剤としても機能する。
【００５５】
ここで、活性酸素生成剤６１周りの酸素濃度が低下する場合とは、上述したように、周囲の雰囲気はリーン雰囲気であるが活性酸素生成剤６１に微粒子が付着した場合の他に、フィルタ２７に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合がある。
【００５６】
周囲の雰囲気はリッチ雰囲気であるが活性酸素生成剤６１に微粒子が付着することで活性酸素生成剤６１周りの酸素濃度が低下した場合に解放されたＮＯ_Xは、上述したように、再び活性酸素生成剤６１に吸収によって保持される。一方、フィルタ２７に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合に解放されたＮＯ_Xは、白金の作用によって排気ガス中の炭化水素で還元浄化される。云い換えれば、内燃機関からリッチ空燃比の排気ガスが排出されるように内燃機関の運転を制御すれば、活性酸素生成剤６１に保持されているＮＯ_Xを還元浄化することができる。したがって、本発明のフィルタ２７は、活性酸素生成剤６１と白金とからなるＮＯ_X触媒を具備するとも言える。
【００５７】
さて、本発明の排気浄化装置によれば、ＮＯ_X、ＣＯ、ＨＣ、および、微粒子といった４つの成分を浄化することができる。また、本発明のＮＯ_X触媒は、ハニカム構造をなす隔壁によって画成された複数の排気流通路を有する触媒であって、これら排気流通路の入口開口および出口開口が何ら閉塞されていないいわゆるモノリスタイプの触媒であるので、その圧力損失は比較的小さい。一方、本発明のフィルタ２７は、ハニカム構造をなす多孔質材料から形成された隔壁によって画成された複数の排気流通路を有するフィルタ２７であって、これら排気流通路の入口開口と出口開口とが交互に栓で塞がれ、排気ガスが隔壁を通るようになっているいわゆるウォールフロータイプのフィルタ２７であるので、その圧力損失は比較的大きい。
【００５８】
本発明では、例えば、一方のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの量を少なくしたときには、その分だけ、他方のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの量が多くなるように各切換弁の開度を制御する。これによれば、一方のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの量を少なくするために一方の切換弁の開度を小さくしたとしても、それに起因する排気浄化装置全体の圧力損失の上昇は比較的小さい。
【００５９】
また、フィルタ２７に供給されるべき燃料を燃料添加装置から噴射した場合、この燃料はいったんＮＯ_X触媒を通過してからフィルタ２７に流入する。燃料はＮＯ_X触媒を通過したときに改質されてその反応性が向上せしめられる。また、燃料の一部がＮＯ_X触媒にて酸化反応することによってＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの温度が上昇せしめられる。したがって、フィルタ２７には反応性が向上せしめられた形で燃料が供給され且つ高温の排気ガスが供給されるので、フィルタ２７の上流側端面においても燃料は十分に酸化反応し、したがって、フィルタ２７の上流側端面に燃料が付着してしまうことが抑制される。
【００６０】
また、例えば、ＮＯ_X触媒に保持されているＮＯ_Xを還元浄化するために対応する燃料添加装置から燃料が噴射されると、もちろん、ＮＯ_X触媒にてＮＯ_Xが還元浄化されるが、このときの反応によってＮＯ_X触媒に流入した排気ガスの温度が上昇せしめられる。したがって、このとき、フィルタ２７には高温の排気ガスが供給されることになるので、本発明の排気浄化装置では、通常、フィルタ２７の温度は比較的高い状態に維持される。
【００６１】
ところで、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能を有する場合、フィルタ２７はそこに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンであると、排気ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ_X）をも保持してしまう。このようにフィルタ２７がＳＯ_Xを保持していると、フィルタ２７における微粒子の酸化除去が阻害されることとなる。一方、フィルタ２７は、その温度がＳ放出温度よりも高く且つその内部が還元雰囲気になっていると、保持しているＳＯ_Xを放出する。したがって、フィルタ温度をＳ放出温度にまで上昇させ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比をリッチ（または僅かばかりリッチ）または理論空燃比とすれば、フィルタ２７からＳＯ_Xが放出される。
【００６２】
ところで、本発明では、フィルタ２７における微粒子酸化作用を促進すべきとき、或いは、フィルタ２７において微粒子を一気に酸化除去すべきとき、或いは、フィルタ２７からＳＯ_Xを放出すべきときには、フィルタ温度を或る目標温度にまで上昇させる必要がある。本発明では、このようにフィルタ温度を目標温度にまで上昇させる必要があるとき、すなわち、フィルタ温度を目標温度にまで上昇させること（以下、フィルタ昇温と称す）が要求されたときには、フィルタ２７の温度を目標温度にまで上昇させるための制御を実行する。
【００６３】
具体的には、第１実施形態では、フィルタ昇温が要求されたときには、一方のＮＯ_X触媒からリッチ空燃比の排気ガス（リッチガス）が流出するように一方の燃料添加装置から適量の燃料を噴射し、他方のＮＯ_X触媒からリーン空燃比の排気ガス（リーンガス）が流出するように他方の燃料添加装置から適量の燃料を噴射する。これによれば、一方の排気枝管からフィルタ２７へはリッチガスが供給され、他方の排気枝管からフィルタ２７へはリーンガスが供給される。すなわち、フィルタ２７にはリッチガスとリーンガスとが供給される。そして、リッチガス中の燃料とリーンガス中の空気とがフィルタ２７において反応するので、フィルタ温度が上昇せしめられる。
【００６４】
そして、燃料添加装置からＮＯ_X触媒に燃料を供給すると、この燃料がＮＯ_X触媒にて酸化反応するので、ＮＯ_X触媒の温度は上昇する。ここで、フィルタ２７にリッチガスを供給するために両方の燃料添加装置から燃料を噴射する場合、すなわち、両方のＮＯ_X触媒にリッチガスを供給する場合、両方のＮＯ_X触媒の温度が許容上限温度にまで上昇してしまう可能性がある。しかしながら、第１実施形態によれば、フィルタ２７にリッチガスを供給する場合においても、少なくとも一方のＮＯ_X触媒にはリーンガスが供給されることになるので、少なくとも一方のＮＯ_X触媒に関しては、その温度が許容上限温度にまで上昇してしまうことはない。
【００６５】
そして、ＮＯ_X触媒の温度が許容上限温度にまで上昇してしまうと、ＮＯ_X触媒におけるＮＯ_X浄化率が低下してしまうが、第１実施形態によれば、少なくとも一方のＮＯ_X触媒に関してはその温度が許容上限温度にまで上昇してしまうことが抑制されるので、少なくとも一方のＮＯ_X触媒に関してはそのＮＯ_X浄化率が高く維持される。
【００６６】
また、第１実施形態によれば、フィルタ温度を上昇させるために内燃機関の運転パラメータを変更する必要がないので、機関運転状態が如何なる状態にあろうとも、フィルタ温度を上昇させることができる。
【００６７】
また、ＮＯ_X触媒に供給された燃料の一部はＮＯ_X触媒にて酸化せしめられるので、このときに排気ガスの温度が上昇せしめられる。したがって、フィルタ２７に流入する排気ガスの温度は比較的高い。この高温の排気ガスによってフィルタ２７の上流側端面近傍の温度も上昇せしめられる。したがって、例えば、フィルタ２７の微粒子酸化作用を促進する場合にはフィルタ２７の上流側端面近傍における微粒子酸化作用も十分に促進され、或いは、フィルタ２７内の微粒子を一気に酸化除去する場合にはフィルタ２７の上流側端面近傍における微粒子も十分に酸化除去され、或いは、フィルタ２７からＳＯ_Xを放出する場合にはフィルタ２７の上流側端面近傍からもＳＯ_Xが十分に放出されることとなる。
【００６８】
また、第１実施形態によれば、リッチガスが供給されるほうのＮＯ_X触媒では、その内部が還元雰囲気となっていることから、ＮＯ_Xの還元浄化が行われる。したがって、ＮＯ_X触媒においてＮＯ_Xを還元するための制御を別途実行する回数が少なくなる。もちろん、このＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇していれば、その内部が還元雰囲気となっていることから、このＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出される。そして、この場合、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出するための制御を別途実行する回数が少なくなる。一方、リーンガスが流入するほうのＮＯ_X触媒では、そこに流入する排気ガス中のＮＯ_Xが次々と保持されるので、全体として、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００６９】
なお、第１実施形態において、リーンガスを流出すべきＮＯ_X触媒に燃料添加装置から噴射される燃料の量は、零でもよいし、当該ＮＯ_X触媒からリーンガスを流出させる限りにおいて零ではない量であってもよい。
【００７０】
なお、本発明の排気浄化装置では、各排気枝管１９ａ，１９ｂに燃料添加装置２２ａ，２２ｂが配置されているので、各ＮＯ_X触媒２１ａ，２１ｂに異なる量の燃料を供給することができる。そして、本発明では、基本的に、燃料添加装置から噴射すべき燃料の量（以下、燃料添加装置からの燃料添加量と称す）は、対応するＮＯ_X触媒を流れる排気ガスの流量と目標とすべき排気ガスの空燃比とに基づいて算出される。すなわち、対応するＮＯ_X触媒を流れる排気ガスの流量が多いほど対応する燃料添加装置からの燃料添加量は多くされ、逆に、対応するＮＯ_X触媒を流れる排気ガスの流量が少ないほど対応する燃料添加装置からの燃料添加量は少なくされる。また、対応する排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーン側にあるときには対応する燃料添加装置からの燃料添加量は多くされ、逆に、対応する排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にあるときには対応する燃料添加装置からの燃料添加量は少なくされる。
【００７１】
また、本発明では、基本的に両方の切換弁２５ａ，２５ｂの開度は等しく維持されており、要求に応じて互いに異なる開度とされる。ここで、切換弁の開度が小さくされたときには、対応するＮＯ_X触媒を通る排気ガスの流量が少なくなるので、対応する燃料添加装置からの燃料添加量は少なくされる。逆に、切換弁の開度が大きくされたときには、対応するＮＯ_X触媒を通る排気ガスの流量が多くなるので、対応する燃料添加装置からの燃料添加量は多くされる。
【００７２】
また、対応する排気枝管に流入してくる排気ガスの空燃比のリッチ度合が大きいほど、対応するＮＯ_X触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比とするために対応する燃料添加装置から噴射すべき燃料の量は少なくなる。したがって、本発明では、この場合、対応する燃料添加装置からの燃料添加量を少なくする。一方、対応する排気枝管に流入してくる排気ガスの空燃比のリーン度合が大きいほど、対応するＮＯ_X触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比とするために対応する燃料添加装置から噴射すべき燃料の量は多くなる。したがって、本発明では、この場合、対応する燃料添加装置からの燃料添加量を多くする。
【００７３】
また、本発明では、ＮＯ_X触媒から流出するリッチガスのリッチ度合が大きいほど、リッチガス中に含まれている燃料の量が多く、したがって、フィルタ２７に供給される燃料の量が多くなる。ここで、同様にフィルタ２７に供給されるリーンガス中にリッチガス中の燃料を酸化させるのに十分な酸素が含まれている場合、フィルタ２７における燃料の酸化反応に起因する発熱量は大きくなる。
【００７４】
なお、上述したように、一方のＮＯ_X触媒からリッチガスを流出させ且つ他方のＮＯ_X触媒からリーンガスを放出させるように燃料添加装置からの燃料添加量および切換弁の開度を制御する制御を片側リッチ・リーン制御と称す。
【００７５】
また、以下、片側リッチ・リーン制御において、リッチガスを放出するほうの排気枝管をリッチ側の排気枝管と称し、このリッチ側の排気枝管に配置されている燃料添加装置、ＮＯ_X触媒、および、切換弁をそれぞれリッチ側の燃料添加装置、リッチ側のＮＯ_X触媒、および、リッチ側の切換弁と称す。また、以下、片側リッチ・リーン制御において、リーンガスを放出するほうの排気枝管をリーン側の排気枝管と称し、このリーン側の排気枝管に配置されている燃料添加装置、ＮＯ_X触媒、および、切換弁をそれぞれリーン側の燃料添加装置、リーン側のＮＯ_X触媒、および、リーン側の切換弁と称す。
【００７６】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、フィルタ２７における微粒子の酸化作用を促進すべきことが要求されたときに、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、フィルタ温度が上昇せしめられ且つフィルタ２７内が酸化雰囲気に維持されるので、フィルタ２７における微粒子酸化作用が促進される。
【００７７】
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、フィルタ２７が酸化機能を有する場合において、フィルタ２７に捕集されている微粒子を一気に酸化除去すべきことが要求されたときに、フィルタ温度が微粒子酸化除去温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、フィルタ温度が微粒子酸化除去温度となり且つフィルタ２７内が酸化雰囲気に維持されるので、フィルタ２７にて微粒子が一気に酸化除去される。
【００７８】
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、フィルタ２７が酸化機能を有する場合において、フィルタ２７に捕集されている微粒子を燃焼除去すべきことが要求されたときに、フィルタ温度が微粒子燃焼温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。
【００７９】
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態では、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能を有する場合において、フィルタ２７からＳＯ_Xを放出すべきことが要求されたときに、フィルタ温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または僅かばかりリッチ）または理論空燃比となるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、フィルタ温度がＳ放出温度となり且つフィルタ２７内が還元雰囲気に維持されるので、フィルタ２７からＳＯ_Xが放出される。
【００８０】
また、フィルタ２７からＳＯ_Xが放出され、このときにフィルタ２７内が強力な還元雰囲気にあると、放出されたＳＯ_Xの一部が還元されて硫化水素（Ｈ₂Ｓ）となってしまう。ところが、第４実施形態において、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比が僅かばかりリッチ（以下、弱リッチと称す）または理論空燃比とされている場合には、フィルタ２７内は弱い還元雰囲気に維持されているので、フィルタ２７におけるＨ₂Ｓの生成が抑制される。すなわち、第５実施形態において、フィルタ２７におけるＨ₂Ｓの生成を抑制するためには、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比が弱リッチまたは理論空燃比となるように、片側リッチ・リーン制御を実行することが好ましい。
【００８１】
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態では、第１実施形態〜第５実施形態において、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度をＳ放出温度にまで上昇させる。すなわち、第６実施形態では、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、リッチ側のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出される。
【００８２】
また、第６実施形態によれば、両方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出されるのではなく、一方のＮＯ_X触媒からのみＳＯ_Xが放出されるので、第６実施形態には、排気浄化装置から単位時間当たりに放出されるＳＯ_Xの濃度が低いという利点がある。もちろん、図１に示した排気浄化装置からフィルタ２７が除かれている構成の排気浄化装置において第６実施形態の制御を実行すれば、両方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出されるのではなく、一方のＮＯ_X触媒からのみＳＯ_Xが放出されるので、この実施形態にも排気浄化装置から単位時間当たりに放出されるＳＯ_Xの濃度が低いという利点がある。
【００８３】
また、第６実施形態によれば、各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの空燃比を別々に制御可能であるので、フィルタ２７に供給される燃料の量や空気の量をも制御可能である。このことは、フィルタ２７において酸化反応する燃料の量をも制御可能であって、したがって、フィルタ２７における発熱量をも制御可能であることを意味する。したがって、第６実施形態には、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させている間においてフィルタ温度を制御可能であるという利点がある。
【００８４】
次に、第７実施形態について説明する。第７実施形態では、第１実施形態〜第５実施形態において、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとされている場合において、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ温度がサルフェート生成温度以下に維持されるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。本発明の排気浄化装置では、ＮＯ_X触媒から放出されるＳＯ_Xはフィルタ２７に流入する。ここで、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとされ且つフィルタ温度がサルフェート生成温度よりも高いと、フィルタ２７の酸化作用によってＳＯ_Xからサルフェートが生成されてしまう。しかしながら、第７実施形態によれば、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出されているときには、フィルタ温度がサルフェート生成温度以下に維持されるので、フィルタ２７におけるサルフェートの生成が抑制される。
【００８５】
また、第６実施形態と同様に、第７実施形態によれば、各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの空燃比を別々に制御可能であるので、フィルタ２７に供給される燃料の量や空気の量をも制御可能である。したがって、第７実施形態には、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させている間においてフィルタ温度を制御可能であるという利点がある。
【００８６】
また、リッチ側のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出させているときには、このＮＯ_X触媒からはＨＣ、ＣＯ、および、Ｈ₂Ｓといった３成分も放出される。本発明の排気浄化装置では、これら３成分はフィルタ２７に流入する。ここで、第７実施形態では、フィルタ２７内部が酸化雰囲気に維持されるので、これら３成分はフィルタ２７において酸化浄化されることとなる。
【００８７】
もちろん、第７実施形態の制御が実行されたときのフィルタ温度に応じて、フィルタ２７において微粒子の酸化作用が促進され、或いは、フィルタ２７において微粒子が一気に酸化除去され、或いは、フィルタ２７において微粒子が燃焼除去される。
【００８８】
次に、第８実施形態について説明する。第８実施形態では、フィルタ２７が酸化機能を有する場合において、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーン（または弱リーン）となるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。一般的に、ＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させるためにＮＯ_X触媒にリッチガスが供給されると、ＮＯ_X触媒からはＨＣ、ＣＯおよびＨ₂Ｓの３成分が流出する。本発明の排気浄化装置では、これら３成分はフィルタ２７に流入する。ここで、第８実施形態によれば、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７内が酸化雰囲気に維持されるので、これら３成分はフィルタ２７にて酸化浄化される。
【００８９】
また、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７内が強力な酸化雰囲気である場合、そこに流入したＨ₂Ｓはフィルタ２７の酸化機能によって酸化されてサルフェートとなってしまうことがある。しかしながら、第８実施形態において、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比が弱リーンとされる場合には、フィルタ２７は酸化機能を有するがフィルタ２７内は弱い酸化雰囲気に維持される。したがって、この場合、第８実施形態には、フィルタ２７におけるサルフェートの生成は抑制されるという利点がある。
【００９０】
次に、第９実施形態について説明する。第９実施形態では、フィルタ２７が酸化機能を有する場合において、両方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出すべきことが要求されたときに、両方のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つ両方のＮＯ_X触媒にリッチガスが供給され且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または弱リッチ）または理論空燃比となるように、燃料添加装置からの燃料添加量および切換弁の開度を制御する。これによれば、両方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出される。
【００９１】
また、第９実施形態によれば、フィルタ２７内が還元雰囲気に維持されるので、ＮＯ_X触媒からフィルタ２７に流入したＳＯ_Xがフィルタ２７にて酸化されることはない。したがって、第９実施形態には、フィルタ２７におけるサルフェートの生成が抑制されるという利点がある。
【００９２】
また、フィルタ２７が酸化機能の他にＮＯ_X還元機能を有する場合に第９実施形態の制御を実行することには、フィルタ２７においてＮＯ_Xの還元が行われるという利点がある。
【００９３】
もちろん、第９実施形態の制御を実行したときにフィルタ温度がＳ放出温度に達していれば、フィルタ２７からＳＯ_Xが放出されることとなる。
【００９４】
次に、第１０実施形態について説明する。第１０実施形態では、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能を有する場合において、両方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させると共にフィルタ２７からもＳＯ_Xを放出させることが要求されたときに、両方のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つ両方のＮＯ_X触媒にリッチガスが供給され且つフィルタ温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または弱リッチ）または理論空燃比となるように、燃料添加装置からの燃料添加量および切換弁の開度を制御する。第１０実施形態によれば、フィルタ２７からもＳＯ_Xが放出される。
【００９５】
次に、第１１実施形態について説明する。第１１実施形態では、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能を有する場合において、一方のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させると共にフィルタ２７からもＳＯ_Xを放出させることが要求されたときに、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ温度もＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または弱リッチ）または理論空燃比となるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、リッチ側のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xが放出されると共に、フィルタ２７からもＳＯ_Xが放出される。
【００９６】
また、第１１実施形態によれば、フィルタ２７内は還元雰囲気に維持されるので、ＮＯ_X触媒からフィルタ２７に流入したＳＯ_Xがフィルタ２７にて酸化されることはない。したがって、第１１実施形態には、サルフェートの生成が抑制されるという利点もある。
【００９７】
また、一般的に、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７内が強力な還元雰囲気にある場合において、フィルタ２７内にＳＯ_Xが存在すると、このＳＯ_Xは還元されて硫化水素（Ｈ₂Ｓ）となってしまう。しかしながら、第１１実施形態において、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能の他に酸化機能を有する場合においても、第１１実施形態に従って、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比が弱リッチまたは理論空燃比とされていれば、フィルタ２７内は弱い還元雰囲気に維持されるので、ＮＯ_X触媒から排出されてフィルタ２７内に流入したＳＯ_X、或いは、フィルタ２７自体から排出されたＳＯ_Xが、フィルタ２７にてＨ₂Ｓになることはほとんどない。したがって、この場合、第１１実施形態には、フィルタ２７におけるＨ₂Ｓの生成が抑制されるという利点がある。
【００９８】
次に、第１２実施形態について説明する。第１２実施形態では、第１１実施形態の制御を実行する前に、フィルタ温度をＳ放出温度にまで上昇させる。すなわち、第１２実施形態では、フィルタ２７がＮＯ_X保持機能を有する場合において、始めに、フィルタ温度をＳ放出温度にまで上昇させ、次いで、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ温度もＳ放出温度にまで上昇せしめられ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または弱リッチ）または理論空燃比となるように、片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、フィルタ温度が確実にＳ放出温度となる。
【００９９】
次に、第１３実施形態について説明する。第１３実施形態では、フィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンまたは理論空燃比となるように片側リッチ・リーン制御を実行する場合において、片側リッチ・リーン制御を実行する前に両方の燃料添加装置から燃料を噴射する。ここで、両方の燃料添加装置から燃料を噴射すると、両方のＮＯ_X触媒にて燃料が酸化される。このとき、ＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの温度が上昇せしめられるので、フィルタ２７には高温の排気ガスが供給されることとなる。この状態で、片側リッチ・リーン制御を実行すると、リッチ側のＮＯ_X触媒からはＨＣおよびＣＯが排出されるが、第１３実施形態によれば、片側リッチ・リーン制御が実行されるときにはフィルタ温度は十分に上昇せしめられているので、これらＨＣおよびＣＯはフィルタ２７において酸化浄化されることとなる。
【０１００】
もちろん、第１３実施形態によれば、両方のＮＯ_X触媒における燃料の酸化反応によって温度を上昇せしめられた排気ガスがフィルタ２７に供給されることになるので、一方のＮＯ_X触媒における燃料の酸化反応によって温度を上昇せしめられた排気ガスがフィルタ２７に供給される場合に比べて、迅速にフィルタ２７の温度が上昇せしめられることとなる。
【０１０１】
次に、第１４実施形態について説明する。第１４実施形態では、フィルタ温度を上昇させないようにしつつ少なくとも一方のＮＯ_X触媒にリッチガスを供給すると共にその温度をＳ放出温度に上昇させ、ＮＯ_X触媒から流出するＳＯ_X量がピークを越えた後に、フィルタ２７の温度をＳ放出温度にまで上昇せしめ且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチ（または弱リッチ）またはストイキとなるように片側リッチ・リーン制御を実行する。これによれば、フィルタ２７の温度がＳ放出温度にまで上昇せしめられたときにＮＯ_X触媒からフィルタ２７に流入するＳＯ_Xの量は少ない。したがって、第１４実施形態によれば、フィルタ２７におけるサルフェートやＨ₂Ｓの生成が確実に抑制される。
【０１０２】
次に、第１５実施形態について説明する。第１５実施形態では、片側リッチ・リーン制御においてリーン側の燃料添加量が零である場合において、リーン側のＮＯ_X触媒においてＮＯ_Xを還元浄化すべきことが要求されたときに、片側リッチ・リーン制御の実行中にリーン側のＮＯ_X触媒にスパイク的にリッチガスを供給する。これによれば、リーン側のＮＯ_X触媒においてもＮＯ_Xが還元浄化される。
【０１０３】
次に、第１６実施形態について説明する。第１６実施形態では、片側リッチ・リーン制御の実行中において、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度が許容上限温度に達してしまったときには、リッチ側の燃料添加装置からの燃料添加量を維持しつつリッチ側の切換弁の開度を小さくするか、或いは、リーン側の切換弁の開度を大きくする。これによれば、リッチ側のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの流量が少なくなり、本発明によれば、この場合、リッチ側の燃料添加装置からの燃料添加量が少なくなるので、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度が低下する。
【０１０４】
次に、第１７実施形態について説明する。第１７実施形態では、片側リッチ・リーン制御の実行中において、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度を低下させるべきことが要求されたときに、リッチガスが供給されるＮＯ_X触媒とリーンガスが供給されるＮＯ_X触媒とを予め定められたタイミングで交互に切り換える。これによれば、リッチ側のＮＯ_X触媒にはリーンガスが供給されることとなるので、当該ＮＯ_X触媒の温度が低下せしめられる。
【０１０５】
また、第１７実施形態によれば、各ＮＯ_X触媒にはリッチガスとリーンガスとが交互に供給されることとなるので、両ＮＯ_X触媒にてＮＯ_Xが還元される。
【０１０６】
なお、第１７実施形態において、予め定められたタイミングとは、例えば、ＮＯ_X触媒に保持されているＮＯ_Xの量がその上限値に達するタイミングである。
【０１０７】
次に、第１８実施形態について説明する。第１８実施形態では、片側リッチ・リーン制御の実行中において、両方のＮＯ_X触媒の温度がその許容上限温度以下に維持されるように、リッチガスが供給されるＮＯ_X触媒とリーンガスが供給されるＮＯ_X触媒とを交互に切り換える。これによれば、片側リッチ・リーン制御の実行中において、各ＮＯ_X触媒の温度はその許容上限温度以下に維持される。
【０１０８】
次に、第１９実施形態について説明する。第１９実施形態では、フィルタ温度が燃料酸化温度以下であるときには、片側リッチ・リーン制御を実行する前に、フィルタ温度が燃料酸化温度にまで上昇せしめられるように両方のＮＯ_X触媒に一時的にリッチガスを供給する。フィルタ温度が燃料酸化温度以下であるときには、フィルタ２７に燃料と空気とを供給したとしても、燃料はフィルタ２７にて酸化されず、したがって、フィルタ温度を上昇させることができないが、第１９実施形態によれば、ＮＯ_X触媒に一時的にリッチガスが供給されると、ＮＯ_X触媒にてリッチガス中の燃料が酸化し、したがって、ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの温度が上昇する。この高温となった排気ガスがフィルタ２７に流入するので、フィルタ温度が上昇せしめられる。そして、フィルタ温度が燃料酸化温度に達したときに、片側リッチ・リーン制御が実行されるので、フィルタ２７に供給された燃料はフィルタ２７にて酸化せしめられ、したがって、フィルタ温度が上昇せしめられる。
【０１０９】
第２０実施形態では、上述した実施形態において、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように片側リッチ・リーン制御を実行する場合において、片側リッチ・リーン制御を実行する前に、フィルタ２７にスパイク的にリッチガスが供給されるように両方の燃料添加装置からスパイク的に燃料を噴射し、その後、片側リッチ・リーン制御を実行する。通常、フィルタ２７にはＳＯ_Xが吸着する。ここで、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ温度がサルフェート生成温度にまで上昇し且つフィルタ２７に流入する排気ガスの空燃比がリーンであると、吸着しているＳＯ_Xからサルフェートが生成されてしまう。
【０１１０】
しかしながら、フィルタ２７にスパイク的にリッチガスが供給されると、フィルタ２７に吸着しているＳＯ_Xがフィルタ２７から放出される。したがって、第２０実施形態によれば、片側リッチ・リーン制御が実行されるときにはフィルタ２７には吸着しているＳＯ_Xはほとんどない。したがって、第２０実施形態によれば、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ２７におけるサルフェートの生成が抑制される。
【０１１１】
次に、第２１実施形態について説明する。第２１実施形態では、フィルタ２７が酸化機能を有する場合において、少なくとも一方のＮＯ_X触媒にてＮＯ_Xを還元浄化すべきことが要求されたときに、少なくとも一方のＮＯ_X触媒にはスパイク的にリッチガスが供給され且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように、少なくとも一方の燃料添加装置から燃料を噴射する。これによれば、少なくとも一方のＮＯ_X触媒にはスパイク的にリッチガスが供給されるので、このＮＯ_X触媒ではＮＯ_X還元が行われる。
【０１１２】
また、ＮＯ_X触媒にてＮＯ_X還元が行われている間はそこに流入するＨＣおよびＣＯは当該ＮＯ_X触媒にて酸化浄化されずにそこから流出するが、第２１実施形態によれば、フィルタ２７が酸化機能を有し且つフィルタ２７に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンである。したがって、第２１実施形態には、ＮＯ_X触媒から流出するＨＣおよびＣＯがフィルタ２７にて酸化浄化されるという利点がある。
【０１１３】
なお、上述した実施形態において、片側リッチ・リーン制御の実行中に、要求に応じて、各切換弁の開度を異なるように制御してもよい。例えば、第２２実施形態では、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度がその許容上限温度（例えば、サルフェート生成温度、または、フィルタの熱劣化を引き起こしうる温度）以下に維持されるように切換弁の開度を制御する。切換弁の開度を制御することによって各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの流量が変化し、したがって、フィルタに供給されるリッチガスの流量とリーンガスの流量とが変更せしめられる。すなわち、第２２実施形態では、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度がその許容上限温度以下に維持されるようにフィルタに供給される排気ガスに占めるリッチガスの割合とリーンガスの割合とを制御する。
【０１１４】
これによれば、リッチガスの割合が大きくなり、したがって、リーンガスの割合が小さくなるとフィルタ温度が上昇し、或いは、フィルタの温度上昇が大きくなる。一方、リッチガスの割合が小さくなり、したがって、リーンガスの割合が大きくなるとフィルタ温度が低下し、或いは、フィルタの温度上昇が小さくなる。したがって、第２２実施形態によれば、フィルタ温度がその許容上限温度以下に維持されることとなる。
【０１１５】
例えば、片側リッチ・リーン制御においてリッチ側のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させている場合において、当該ＮＯ_X触媒の上流端面近傍の領域からも十分にＳＯ_Xを放出させるべきことが要求されたときには、片側リッチ・リーン制御の実行中において、リッチ側の切換弁の開度をリーン側の切換弁の開度よりも小さくする。通常、ＮＯ_X触媒上流から当該ＮＯ_X触媒にリッチガスを供給することによってＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させている場合、当該ＮＯ_X触媒の上流端面近傍の領域からはＳＯ_Xが放出されづらい。
【０１１６】
ところが、リッチ側の切換弁の開度をリーン側の切換弁の開度よりも小さくすると、リッチ側のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの流量が相対的に少なくなるので、ＮＯ_X触媒の上流側の領域と下流側の領域との温度差が小さくなる。そして、このように、ＮＯ_X触媒の上流側の領域と下流側の領域との温度差が小さくなるということは、ＮＯ_X触媒の上流端面近傍の領域からもＳＯ_Xが十分に放出されることを意味する。したがって、この例によれば、片側リッチ・リーン制御においてリッチ側のＮＯ_X触媒からＳＯ_Xを放出させている場合において、当該ＮＯ_X触媒の上流端面近傍の領域からも十分にＳＯ_Xが放出される。
【０１１７】
また、例えば、片側リッチ・リーン制御においてリッチ側のＮＯ_X触媒の温度を低下させるべきことが要求されたときには、リッチ側の切換弁の開度をリーン側の切換弁の開度よりも小さくする。これによれば、リッチ側のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの流量が相対的に少なくなるので、本発明では、リッチ側の燃料添加装置からの燃料添加量も相対的に少なくなる。このことは、リッチ側のＮＯ_X触媒において酸化反応する燃料の量が少なくなり、したがって、リッチ側のＮＯ_X触媒における発熱量が少なくなることを意味する。したがって、この例によれば、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度が低下せしめられる。
【０１１８】
また、例えば、片側リッチ・リーン制御においてリッチ側のＮＯ_X触媒の温度を上昇させるべきことが要求されたときには、リーン側の切換弁の開度をリッチ側の切換弁の開度よりも小さくする。これによれば、リーン側のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの流量が相対的に少なくなり、したがって、リッチ側のＮＯ_X触媒を通過する排気ガスの流量が相対的に多くなるので、本発明では、リッチ側の燃料添加装置からの燃料添加量も相対的に多くなる。このことは、リッチ側のＮＯ_X触媒において酸化反応する燃料の量が多くなり、したがって、リッチ側のＮＯ_X触媒における発熱量が多くなることを意味する。したがって、この例によれば、リッチ側のＮＯ_X触媒の温度が上昇せしめられる。
【０１１９】
また、本発明では、片側リッチ・リーン制御においてフィルタ温度を制御する場合、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比と各燃料添加装置からの燃料添加量の総量とを制御することによってフィルタ温度を制御する。云い換えれば、フィルタ温度が目標温度となるように、フィルタ温度に応じて、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比と各燃料添加装置からの燃料添加量の総量とを制御する。
【０１２０】
例えば、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度が目標温度に到達しないときには、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリーン側にずらした上で、各燃料添加装置からの燃料添加量の総量を増量する。これによれば、フィルタ２７に供給される燃料の量と酸素の量とが多くなるので、フィルタ２７の温度が上昇せしめられる。
【０１２１】
一方、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度が目標温度を超えたときには、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリッチ側にずらした上で、各燃料添加装置からの燃料添加量の総量を減量する。これによれば、フィルタ２７に供給される燃料の量と酸素の量とが少なくなるので、フィルタ２７の温度が低下せしめられる。
【０１２２】
なお、片側リッチ・リーン制御において燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比と各燃料添加装置からの燃料添加量の総量とを制御するのに加えて、或いは、これに代えて、燃焼室２から排出される排気ガスの温度を制御することによってフィルタ温度を制御するようにしてもよい。具体的には、フィルタ温度が目標温度に到達していないときには燃焼室２から排出される排気ガスの温度を高くし、フィルタ温度が目標温度を超えたときには燃焼室２から排出される排気ガスの温度を低くする。
【０１２３】
なお、上述した実施形態において、片側リッチ・リーン制御を実行する目的が単にフィルタ温度を目標温度にまで上昇させることにあるならば、フィルタ温度が目標温度に達したときに、当該片側リッチ・リーン制御は終了せしめられる。
【０１２４】
また、上述したように、各燃料添加装置からの燃料添加量の総量を増量したとき、或いは、リッチ側の燃料添加装置からの燃料添加量を増量したときに、ＮＯ_X触媒の温度がその許容上限温度に達することがある。本発明では、この場合、上述した制御を中止する。
【０１２５】
また、本発明では、片側リッチ・リーン制御における各燃料添加装置からの燃料添加量の総量は、燃焼室２から排出される排気ガスの総量とその空燃比とに基づいて決定される。詳細には、燃焼室２から排出される排気ガスの総量が多いほど各燃料添加装置からの燃料添加量の総量は多く、逆に、燃焼室２から排出される排気ガスの総量が少ないほど各燃料添加装置からの燃料添加量の総量は少ない。また、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比のリッチ度合が大きいほど各燃料添加装置からの燃料添加量の総量は少なく、逆に、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比のリッチ度合が小さいほど各燃料添加装置からの燃料添加量の総量は多い。
【０１２６】
こうした制御によれば、燃料添加装置からの燃料添加量のみを制御したのでは、ＮＯ_X触媒の温度が許容上限温度に達することを抑制しつつフィルタ温度を目標温度に到達させることが困難である場合にも、フィルタ温度を確実に目標温度に到達させることができる。
【０１２７】
なお、本発明では、片側リッチ・リーン制御においてフィルタ温度を制御する場合、総燃料添加量に占める各燃料添加装置からの燃料添加量の割合を制御することによってフィルタ温度を制御する。云い換えれば、本発明では、フィルタ温度が目標温度となるように、フィルタ温度に応じて、総燃料添加量に占める各燃料添加装置からの燃料添加量の割合を制御する。
【０１２８】
例えば、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度が目標温度に到達しないときには、リッチ側の燃料添加量を増量し且つリーン側の燃料添加量を減量する。すなわち、総燃料添加量に占めるリッチ側の燃料添加量の割合を大きくし、総燃料添加量に占めるリーン側の燃料添加量の割合を小さくする。これによれば、フィルタ２７に供給される燃料の量と酸素の量とが多くなるので、フィルタ２７の温度が上昇せしめられる。
【０１２９】
一方、片側リッチ・リーン制御の実行中において、フィルタ温度が目標温度を超えたときには、リッチ側の燃料添加量を減量し且つリーン側の燃料添加量を増量する。すなわち、総燃料添加量に占めるリッチ側の燃料添加量の割合を小さくし、総燃料添加量に占めるリーン側の燃料添加量の割合を大きくする。これによれば、フィルタ２７に供給される燃料の量と酸素の量が少なくなるので、フィルタ２７の温度が低下せしめられる。
【０１３０】
なお、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリーン側にずらしたいときには、例えば、燃料噴射弁３からの燃料噴射量を減量すればよい。逆に、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリッチ側にずらしたいときには、例えば、燃料噴射弁３からの燃料噴射量を増量すればよい。
【０１３１】
また、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリーン側にずらしたいときには、例えば、ＥＧＲ制御弁の開度を小さくすることによってＥＧＲガス量を少なくし、結果として、燃焼室２に新たに吸入される空気の量（以下、新気量と称す）を多くすればよい。逆に、燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリッチ側にずらしたいときには、例えば、ＥＧＲ制御弁の開度を大きくすることによってＥＧＲガス量を多くし、結果として、新気量を少なくすればよい。
【０１３２】
なお、上述した片側リッチ・リーン制御では、燃料添加装置からの燃料添加量と切換弁の開度との両方を制御することによって、各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの空燃比を制御する。しかしながら、切換弁の開度を一定に維持しつつ燃料添加装置からの燃料添加量を制御することによって、各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの空燃比を制御してもよい。この制御は、切換弁の開度を制御するよりも燃料添加装置からの燃料添加量を制御したほうが簡便である場合に特に有利である。また、燃料添加装置からの燃料添加量を一定に維持しつつ切換弁の開度を制御することによって、各ＮＯ_X触媒から流出する排気ガスの空燃比を制御してもよい。この制御は、燃料添加装置からの燃料添加量を制御するよりも切換弁の開度を制御するほうが簡便である場合に特に有利である。
【０１３３】
なお、図４に上述した排気浄化装置とは異なる構成の排気浄化装置を示した。図４の排気浄化装置では、第１の排気枝管１９ａが機関本体１において最も端に位置する２つの燃焼室２に接続されている。また、図４の排気浄化装置では、第２の排気枝管１９ｂが機関本体１において中間に位置する２つの燃焼室２に接続されている。図４の排気浄化装置では、各排気枝管１９ａ，１９ｂはそれぞれ異なる燃焼室２に接続されているので、各燃焼室２において異なる空燃比で燃料を燃焼させることによって、各ＮＯ_X触媒に異なる空燃比の排気ガスを供給することができる。
【０１３４】
例えば、図４の排気浄化装置では、最も端に位置する２つの燃焼室２においてリッチ空燃比でもって燃料を燃焼させると共に、中間に位置する２つの燃焼室２においてリーン空燃比でもって燃料を燃焼させることができる。そして、この場合、第１のＮＯ_X触媒２１ａにはリッチ空燃比の排気ガス（リッチガス）が供給されると共に、第２のＮＯ_X触媒２１ｂにはリーン空燃比の排気ガス（リーンガス）が供給される。したがって、図４の排気浄化装置において、第１のＮＯ_X触媒２１ａからリッチガスが流出するように最も端に位置する２つの燃焼室２においてリッチ空燃比でもって燃料を燃焼させると共に、第２のＮＯ_X触媒２１ｂからリーンガスが流出するように中間に位置する２つの燃焼室２においてリーン空燃比でもって燃料を燃焼させることもできる。この場合、フィルタ２７にはリッチガスとリーンガスとが流入することとなる。したがって、上述した実施形態の片側リッチ・リーン制御を図４の排気浄化装置において実行することもできる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、未燃炭化水素（ＨＣ）と、微粒子とが同時に高い浄化率でもって浄化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体図である。
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図３】パティキュレートフィルタにおける微粒子酸化作用を説明するための図である。
【図４】本発明の別の排気浄化装置を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
２…燃焼室
１９ａ…第１の排気枝管
１９ｂ…第２の排気枝管
２０…共通排気管
２１ａ…第１のＮＯ_X触媒
２１ｂ…第２のＮＯ_X触媒
２２ａ…第１の燃料添加装置
２２ｂ…第２の燃料添加装置
２５ａ…第１の切換弁
２５ｂ…第２の切換弁
２７…パティキュレートフィルタ

Claims (6)

1. 内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置であって、第１の排気枝通路と第２の排気枝通路とに分岐した後にこれら第１の排気枝通路と第２の排気枝通路とが下流側において共通の排気通路へと合流するようになっている排気通路と、第１の排気枝通路内に配置されるＮＯｘ触媒と、第２の排気枝通路に配置されるＮＯｘ触媒と、排気枝通路の合流部下流の共通の排気通路内に配置されるパティキュレートフィルタと、第１の排気枝通路内を流れる排気ガスの量と第２の排気枝通路内を流れる排気ガスの量とを調整するための流量調整弁とを具備し、ＮＯｘ触媒がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには排気ガス中のＮＯｘを保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると保持しているＮＯｘを還元剤によって還元浄化し、パティキュレートフィルタが排気ガス中の微粒子を捕集し且つ捕集された微粒子を酸化除去する排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたとき、一方の排気枝通路からリッチ空燃比の排気ガスを流出させると共に、他方の排気枝通路からリーン空燃比の排気ガスを流出させ、上記リッチ空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路に配置されているＮＯｘ触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって該リッチ空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路からリッチ空燃比の排気ガスを流出させることを特徴とする排気浄化装置。
2. パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを交互に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. パティキュレートフィルタを上昇させることが要求されたときにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを予め定められた時間間隔でもって交互に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときにリーン空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路に配置されているＮＯｘ触媒にリーン空燃比の排気ガスを供給することによって該リーン空燃比の排気ガスを流出させるべき排気枝通路からリーン空燃比の排気ガスを流出させ、各ＮＯｘ触媒の温度が予め定められた温度以下に維持されるようにリッチ空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とリーン空燃比の排気ガスを流出させる排気枝通路とを交互に切り換えることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
5. パティキュレートフィルタの温度が予め定められた温度以下に維持されるように各排気流通路から流出せしめられるリッチ空燃比の排気ガスの量とリーン空燃比の排気ガスの量との割合を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
6. 少なくとも一方のＮＯｘ触媒上流側の排気枝通路に燃料噴射手段が取り付けられており、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが要求されたときに、各ＮＯｘ触媒から流出する排気ガスの空燃比を燃焼室から排出される排気ガスの空燃比と燃料噴射手段からの燃料噴射量と流量調整弁の開度とを制御することによって調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

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