WO2000043648A1

WO2000043648A1 - Dispositif de reduction des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: WO2000043648A1
Application number: PCT/JP1999/007080
Authority: WO
Inventors: Shinya Hirota; Shunsuke Toshioka; Toshiaki Tanaka
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2000-07-27
Also published as: CN1122752C; JP2000282849A; EP1148215B1; EP1148215A1; US6502391B1; EP1148215A4; CN1334899A; JP3680650B2

Description

明細書内燃機関の排気浄化装置技術分野

本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気から窒素酸化物（NO χ) 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。背景技術

近年、自動車等に搭載される内燃機関としては、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関の開発が進められている。これにともない、希薄燃焼式内燃機関から排出される排気に含まれる有害ガス成分、特に窒素酸化物（NO χ) を浄化する技術の開発も進められている。

希薄燃焼式内燃機関から排出される排気を浄化する技術としては、吸蔵還元型 N Ox触媒に代表される N Ox吸収材を內燃機関の排気通路に設ける技術が知られている。

N Ox吸収材は、該 N Ox吸収材に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態（すなわちリーン空燃比）のときは排気中の N Oxを吸収し、該 N Ox吸収材に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた NOxを放出するものである。このような NOx吸収材の一種である吸蔵還元型 NOx触媒は、流入排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは排気中の NOxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた NOxを放出しつつ窒素（N₂) に還元する触媒である。

吸蔵還元型 NOx触媒が希薄燃焼式内燃機関の排気通路に配置されると、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の NOxが吸蔵還元型 NOx触媒に吸収され、排気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比であるときは吸蔵還元型 NOx触媒に吸収されていた NOxが N0₂として放出され、その NO₂が排気中の炭化水素（HC) や一酸化炭素（CO) 等の還元成分と反応して窒素（N₂) に還元されて N²に還元される。

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 S 0₂や S O 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、 ΝΟχの吸収作用と同じメカニズムで排気中の S Oxを吸収するため、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型 NOx触媒が配置されると、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。

吸蔵還元型 NOx触媒に吸収された S Ox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、放出されにくく吸蔵還元型 NOx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 N O X吸収容量が減少して排気中の NOxを十分に除去することできなくなる、いわゆる S Ox被毒が発生する。

このような問題に対し、従来では、吸蔵還元型 NOx触媒より上流の排気通路に排気中に含まれる S Oxを吸収する SOx吸収材を設けてなる排気浄化装置が提案されている。上記した SOx吸収材は、該 S Ox吸収材に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の SOxを吸収し、流入排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比であるときは吸収していた SOxを SO?として放出するものである。

このような排気浄化装置によれば、吸蔵還元型 NOx触媒の上流において排気中の S Oxが除去されることになり、吸蔵還元型 NOx触媒の S Ox被毒を防止することが可能となる。

但し、 S Ox吸収材の S Ox吸収容量にも限りがあるため、 SOx吸収材の SOx 吸収能力が飽和する前に S Ox吸収材に吸収された S Oxを放出する処理、即ち再生処理を実行する必要がある。

S Ox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、流入排気の空燃比を理論空燃比もしくはリツチ空燃比にする必要があるとともに、 S Ox吸収材の温度が高い程 S Oxが放出され易いとされている。

前記公報に開示された排気浄化装置は、 S O X吸収材から放出された S O Xが吸蔵還元型 N Ox触媒に吸収されるのを防止するために、 S Ox吸収材と吸蔵還元型 N Ox触媒とを接続する排気管から分岐して吸蔵還元型 N Ox触媒を迂回するバイパス通路と、排気を吸蔵還元型 N O x触媒とバイパス通路とのいずれに流すかを選択的に切り替える排気切替弁とを備え、 S Ox吸収材の再生処理実行時は、 S Ox 吸収材から流出した排気の全てをバイパス通路に流すべく排気切換弁を制御している。

また、前記公報に開示された排気浄化装置では、 S Ox吸収材を再生処理していない時、言い換えれば吸蔵還元型 N Ox触媒によつて N Oxの吸収又は放出処理を行うときは、全ての排気が吸蔵還元型 N Ox触媒を流れるよう排気切換弁が制御される。

ところで、上記したような排気浄化装置に使用されている排気切換弁は、そのシール性が完全とはいえず、 1〜1 0 %程度の排気が漏れることが知られている。従って、前記公報に開示された排気浄化装置において、吸蔵還元型 N Ox触媒への排気の流入を許容し、且つ、バイパス通路への排気の流入を阻止すべく排気切換弁が制御されても、若干の排気が排気切換弁からバイパス通路へ漏れることになり、排気切換弁からバイパス通路へ漏れた排気に含まれる N Oxは浄化されることなく大気中に放出されることになる。

近年の触媒技術の発達により、吸蔵還元型 N Ox触媒による N Ox浄化率は 9 0

%を越える状況にあり、前記排気切替弁の漏れによる排気エミッション低下は無視できないものとなっている。

また、前述した従来の内燃機関の排気浄化装置は、外気が低温で内燃機関を始動させた時（即ち、低温始動時）に排気中の炭化水素（H C ) を低減する手段を備えていないため、排気中の炭化水素（H C ) が浄化されずに大気中に放出される虞があり、改善の余地があった。発明の開示

本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しょうとする課題は、排気流れ切替手段によるバイパス通路閉鎖時に排気がバイパス通路に漏れても、その漏れに起因して排気エミッションが低下しないようにすることにある。

また、本発明が解決しょうとする別の課題は、内燃機関が低温始動された場合に排気中の炭化水素濃度を低減することにある。

本発明は前記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは窒素酸化物（N Ox) を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた窒素酸化物（N Ox) を放出する N Ox吸収材と、前記 N Ox吸収材よりも上流の前記排気通路から分岐し、前記 N Ox吸収材を迂回して排気を流すバイパス通路と、排気を前記 N Ox吸収材と前記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流れ切替手段と、前記排気流れ切替手段よりも上流の前記排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは硫黄酸化物（S Ox) を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた硫黄酸化物（S Ox) を放出する S Ox吸収材と、前記バイパス通路に設けられ、排気の空燃比がリーン空燃比であるときに窒素酸化物（N Ox) を浄化する N Ox触媒とを備えている。

通常、内燃機関から排出された排気を浄化する場合、特に排気中に含まれる窒素酸化物（N O x) を浄化する場合は、排気流れ切替手段は、内燃機関から排出された排気が N O x吸収材を流通するよう制御される。この場合、本来ならば排気はバイパス通路に流れないはずであるが、排気流れ切替手段のシール性が完全ではない場合には、微量の排気が排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩することになる。

これに対し、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、バイパス通路に漏洩した微量の排気は、バイパス通路に設けられた N Ox触媒を極めて遅い空間速度（以下、空間速度を S Vと略す）で流れることとなるので、バイパス通路に漏洩した排気に含まれる窒素酸化物（N Ox) は N Ox触媒において効率的に浄化される。

この結果、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、バイパス通路に排気を流すべきでないときにバイパス通路に排気が流れた場合であっても、バイパス通路を流れる排気を浄化した上で大気中に放出することが可能となるため、排気浄化の信頼性を高めることができるという優れた効果が奏される。

更に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、前記排気流れ切替手段よりも上流の排気通路に、排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときに S Oxを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときに吸収した S Oxを放出する S Ox吸収材が設けられているため、排気が N Ox吸収材に流入する前に排気中の S Oxは S Ox吸収材に吸収されることになり、 N Ox吸収材が S Ox被毒することがない。

本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、排気の空燃比は、吸気行程または膨張行程または排気行程で副次的に燃料を噴射する所謂副噴射を行う力あるいは、 N Ox吸収材ょ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、排気の空燃比とは、機関吸気通路及び N Ox吸収材よりも上流での排気通路内に供給された空気と燃料（炭化水素）との比をいう。

本発明に係る內燃機関の排気浄化装置において、 N O x吸収材としては、吸蔵還元型 N Ox触媒を例示することができる。吸蔵還元型 N Ox触媒は、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物（N Ox) を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低いときは吸収していた窒素酸化物（N Ox) を放出しつつ窒素（N ₂) に還元する触媒である。

このような吸蔵還元型 N Ox触媒としては、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 N a、リチウム L i、セシウム C sのようなアルカリ金属、バリウム B a、カルシウム C aのようなアルカリ土類、ランタン L a、イツトリゥム Yのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金 P t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。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記排気流れ切替手段は、バィ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 N Ox吸収材に近い位置にある排気通路に第 1の開閉弁を設けバイパス通路に第 2の開閉弁を設けて構成することもできる。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、 SOx吸収材としては、アルミナからなる担体上に銅 C u、鉄 F e、マンガン Mn、ニッケル N iのような遷移金属、ナトリゥム N a、チタン T iおよびリチウム L iから選ばれた少なくとも —つを坦持したものを例示することができる。その際、 SOxを硫酸イオン S0₄ ²—の形で S Ox吸収材內に吸収され易くするために、 SOx吸収材の担体上に、白金 P t、パラジウム P d、ロジウム Rhのいずれかを坦持させるのが好ましい。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、バイパス通路に設けられている N Ox触媒としては、酸素過剰の雰囲気で炭化水素が存在するときに窒素酸化物 (NOx) を還元または分解する選択還元型 N Ox触媒を例示することができる。選択還元型 N Ox触媒は、一般に、排気が低 SVで流れたときには、少量の炭化水素（HC) によっても高い NOx浄化率を発揮するという特性を有しており、炭化水素（HC) や窒素酸化物を 70〜 80%の浄化率で浄化することが可能である。従って、内燃機関から排出された排気が NOx吸収材を流通するように排気流れ切替手段が制御されている場合に、微量の排気が排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩すると、そのような微量の排気は NOx触媒を低 SVで流れることになるため、排気中に含まれる窒素酸化物（NOx) や炭化水素（HC) 等が効率的に浄化される。尚、上記したような選択還元型 NOx触媒としては、ゼォライトに白金（P t ) を坦持させて構成された触媒を例示することができる。

前記バイパス通路に設けられている NOx触媒は、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは窒素酸化物（NOx) を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ炭化水素（HC) などの還元剤が存在するときは吸収していた窒素酸化物（NOx) を放出しつつ還元及び浄化する吸蔵還元型 NOx触媒であってもよレ、。

このような吸蔵還元型 NOx触媒としては、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に力リウム1：、ナトリウム Na、リチウム L i、セシウム C sのようなァルカリ金属、ノリウム B a、カルシウム C aのようなアルカリ土類、ランタンし a、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 P tのような貴金属とが担持されてなる触媒を例示することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ切替手段は、排気の空燃比がリ一ン空燃比に制御されているときは、前記 N Ox吸収材への排気の流れを許容するとともに前記バイパス通路への排気の流れを阻止し、排気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比に制御されているときは、前記バイパス通路への排気の流れを許容するとともに前記 N Ox吸収材への排気の流れを阻止すべく制御されることが好ましい。

これは、排気の空燃比がリーン空燃比に制御されている場合には、排気中に含まれる硫黄酸化物（S Ox) が S Ox吸収材に吸収され、硫黄酸化物（S Ox) を除去された後の排気が N O X吸収材を流れることになるので、 N O X吸収材には排気中の窒素酸化物（Ν Οχ) だけが吸収され、 N Ox吸収材に硫黄酸化物（S Ox) が吸収される、いわゆる S Ox被毒の発生を確実に防止することが可能となるからである。

一方、排気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比に制御されているときには、 S O x吸収材を通過した排気はバイパス通路を通って排出され、 N O x吸収材に排気が流入することがないため、たとえ S Ox吸収材から硫黄酸化物（S Ox) が放出されたとしても、 S Ox吸収材から放出された硫黄酸化物（S Ox) が N O X吸収材に流入することがなく、 N Ox吸収材が S Ox被毒することはない。その際、理論空燃比又はリツチ空燃比の排気がバイパス通路の N Ox触媒を流通することになるため、 N Ox触媒に吸着されていた硫黄酸化物（S Ox) が放出されて S 0₂となる。

ここで、「排気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比に制御されているとき」とは、 S Ox吸収材に対して再生処理を行うために排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比となるよう制御されているときは勿論であるが、機関運転状態に応じて混合気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比に制御された結果として、排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比となる場合も含む概念である。

混合気の空燃比が理論空燃比もしくはリツチ空燃比とされる機関運転状態としては、例えば、高負荷運転状態、全負荷運転状態、機関始動後の暖機運転状態等が考えられる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記バイパス通路に設けられている N Ox触媒は三元活性と低温における H C吸着能を有するようにしてもよい。その場合、排気流れ切替手段は、排気の温度が所定温度に満たないときには排気が前記バイパス通路へ導かれるとともに排気が前記 N Ox吸収材に流入するのを阻止するよう制御され、排気の温度が前記所定温度以上のときには排気が前記 N O X吸収材へ導かれるとともに排気が前記バイパス通路を流通するのを阻止すべく制御されるようにすることが好ましい。

排気の温度が所定温度に満たないときには、 N O x吸収材が活性していないので、この温度条件の排気を N O X吸収材に流通させても排気を十分に浄化することはできないが、本発明の排気浄化装置では、排気温度が所定温度未満である場合は、排気をバイパス通路に流すことにより、排気中の炭化水素（H C ) を N Ox触媒に吸着させるようにした。

この結果、内燃機関が低温始動された場合に、排気が浄化された上で大気中に放出されることになるという優れた効果が奏される。

—方、排気の温度が所定温度以上まで上昇したときは、 N Ox吸収材が活性して浄化能を発揮し得るので、排気が N Ox吸収材に導かれるとともに排気がバイパス通路を流通するのを阻止するよう排気流れ切替手段が制御される。

その際、排気流れ切替手段のシール性が完全でないと、微量の排気が排気流れ切替手段からバイパス通路に漏洩することになる。しかしながら、排気流れ切換手段からバイパス通路へ漏洩する排気の流量は比較的少量であるため、そのような少量の排気はバイパス通路に設けられた N Ox触媒を低 S Vで流れることになる。排気が N Ox触媒を低 S Vで流れると、排気中に含まれる窒素酸化物（N Ox) と N Ox触媒に吸着されている炭化水素（H C ) との反応が促進されるため、排気中の窒素酸化物（N Ox) が効果的に浄化され、排気ェミッションの向上が図られる。更に、 N O x触媒に吸着されていた炭化水素（H C ) は、前述したように窒素酸化物（N Ox) の還元剤として消費される上、排気中に含まれる酸素と反応して浄化されるため、排気エミッシヨンが一層向上することになる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関が該内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射型内燃機関であって、 S O X吸収材が三元活性を具備している場合には、前記内燃機関の始動時に、排気流れ切替手段が N O x吸収材及び N O X触媒を流通する排気流量を絞るよう制御されるとともに、燃料噴射弁が燃焼に供される燃料の嘖射に加え各気筒の膨張行程において副次的に燃料を噴射するよう制御されるようにしてもよレ、。

内燃機関の始動時に排気流れ切替手段によって N Ox吸収材及び N Ox触媒を流通する排気流量が絞られると内燃機関に作用する背圧が上昇して排気の温度が上昇する。そのような状況下で各気筒の膨張行程時に燃料噴射弁から副次的に燃料が噴射されると、噴射された燃料と排気中の酸素との反応が促進される。燃料と酸素との反応が促進されると、燃料と酸素との反応時に発生する熱量が増加し、排気温度が上昇する。このようにして高温となった排気が S Ox吸収材に流入すると、排気の熱が S Ox吸収材に伝達され、 S Ox吸収材の温度が急激に上昇し、 S Ox吸収材の三元活性能力が早期に活性することになる。この結果、内燃機関が低温始動された場合の排気エミッションを向上させることが可能となる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気が N Ox吸収材へ導かれるとともに排気が N Ox触媒へ流入するのを阻止すべく排気流れ切替手段が制御されているときに Ν Οχ吸収材の温度が所定温度以上になると、排気が前記 Ν Οχ吸収材及び前記 N Ox触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を更に備えるようにしてもよい。

N Ox吸収材は、所定の活性温度範囲内にあるときに効率的に窒素酸化物（N O X) を吸収するという特性を有しているため、排気の全量が N Ox吸収材を流通しているときに排気温度が所定温度以上になると、 N Ox吸収材の温度が活性温度範囲を越えてしまい、 Ν Ο χ吸収材が排気中の窒素酸化物（Ν Οχ) を吸収することが困難になる。そこで、昇温抑制手段は、排気が N Ox吸収材と N Ox触媒との双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御する。

この場合、 N Ox吸収材を流通する排気流量は、排気の全量が N Ox吸収材を流通する場合に比して半減するため、 N Ox吸収材が排気から受ける熱量も半減し、 Ν Οχ吸収材が過剰に昇温することがなく、活性温度範囲内に収まるようになる。尚、排気の全量が Ν Οχ吸収材を流通しているときは、排気の空燃比がリーン空燃比に制御されているため、 Ν Οχ触媒は、排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときに排気中の Ν Οχを除去する機能を有した触媒が好ましい。このような Ν Οχ触媒としては吸蔵還元型 N〇x触媒を例示することができる。

上記した昇温抑制手段は、排気が N O X吸収材と N 0 X触媒との双方を流通するように排気流れ切替手段を制御する直前に、前記 N Ox触媒の S Ox被毒再生処理を実行するようにしてもよい。

これは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比に制御されているときには、排気の全量が N Ox触媒を流通するよう排気流れ切替手段が制御されるため、その際に S Ox吸収材から放出された硫黄酸化物（SOx) が NOx触媒に吸着して SOx被毒を誘発することが想定されるとともに、 NOx触媒が SOx被毒した状態のときに排気が NOx吸収材と NOx 触媒との双方を流通するようになると、 NOx触媒における NOx浄化率が低下することが想定されるからである。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気流れ切替手段は、内燃機関が暖機運転されているときには排気が NOx触媒へ導かれるとともに排気が NO X吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、内燃機関の暖機完了後には内燃機関からの NOx排出量が所定量未満となった時点で、排気が NOx吸収材へ導かれるとともに排気が NOx触媒へ流入するのを阻止するように切り替えられるようにしてもよい。

内燃機関の暖機運転時は、排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比に制御されるため、排気流れ切替手段は、 SOx吸収材から放出された硫黄酸化物（SO x) が NOx吸収材に流入するのを阻止すべく、排気の全量を NOx触媒に流通させるよう制御される。このため、 NOx吸収材には、内燃機関の暖機が完了して内燃機関の運転状態がリ一ン空燃比運転に切り替えられるまで排気が流通しないことになり、内燃機関の暖機が完了しても NOx吸収材が未活性状態にあることが考えられる。そのような場合に排気の全量が NOx吸収材を流れるように排気流れ切替手段が制御されると、排気中の窒素酸化物（NOx) が NOx吸収材で浄化されないことになり、排気エミッションが悪化する虞がある。

これに対し、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の暖機が完了した後であって、内燃機関から排出される窒素酸化物（NOx) 量が所定量未満となるときに、排気の全量が NOx触媒を流通する状態から排気の全量が NOx吸収材を流通する状態へ排気流れ切替手段が切り替えられるようにした。この場合、内燃機関の暖機完了後において未活性状態の NOx吸収材に排気ガスが流入することになり、 NOx吸収材は排気が持つ熱を受けて昇温する。その際、排気が未活性状態の NOx吸収材を流通することになるが、排気中に含まれる窒素酸化物（NOx) 量が極僅かとなるため、排気ェミッションの悪化を最小限に抑制しつつ NOx吸収材を昇温させることが可能となる。

尚、内燃機関から排出される窒素酸化物（NOx) 量が所定量未満となる場合としては、内燃機関を搭載した車両の減速走行時や、内燃機関の負荷が所定値未満となる時等を例示することができるが、好ましくは、内燃機関において燃料噴射が停止される、いわゆるフューエルカツト時がよい。

また、排気流れ切替手段は、内燃機関の暖機運転時において排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比に制御されている間は、排気が前記 NOx触媒へ導かれるとともに排気が前記 NOx吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、前記内燃機関の暖機運転時において前記内燃機関から排出される NOx量が所定量未満となる間は、排気が前記 NOx吸収材へ導かれるとともに排気が前記 NOx触媒へ流入するのを阻止すべく制御されるようにしてもよい。

この場合、内燃機関の暖機運転時に排気エミッシヨンの悪化を抑制しつつ NO X吸収材を活性させることが可能となる。この結果、内燃機関の暖機が完了して排気ガスが NOx吸収材を流通するようになつたときの排気エミッションを向上させることが可能となる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、 N O X吸収材と N O X触媒との少なくとも一方の S Ox被毒が検出された場合に、排気が NOx吸収材と NOx触媒との双方を流通するよう排気流れ切替手段を制御するとともに、 NOx吸収材及び NOx触媒の S Ox被毒再生処理を同時に実行する S Ox被毒再生手段を更に備えるようにしてもよい。

NOx吸収材と NOx触媒の S Ox被毒を同時に再生する場合は、 NOx吸収材と NOx触媒の S Ox被毒の再生を個別に行う場合に比して、 S Ox被毒再生処理の実行頻度が低下する。 S Ox被毒の再生処理では、 NOx吸収材ゃ NOx触媒の温度を比較的高い温度域まで昇温させる必要があり、そのために NOx吸収材ゃ NOx触媒において燃料を燃焼させることになるので、 S Ox被毒再生処理の実行頻度が低下すると、 S Ox被毒再生処理に係る燃料消費量が低減される。更に、 SOx被毒再生処理において排気が ΝΟχ吸収材と NOx触媒の双方を流通すると、 NOx吸収材及び N Ox触媒における排気の SVが低下し、 S Ox浄化率が向上するという効果も得ることができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、上記したような S Ox被毒再生処理手段に加え、 N Ox吸収材と N Ox触媒との S Ox被毒再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、 SOx被毒再生手段は、再生完了判定手段によって N Ox吸収材と N Ox触媒の何れか一方の S Ox被毒の再生が完了したと判定されると、 S Ox被毒の再生が完了した側への排気の流入を阻止すべく排気流れ切替手段を制御するようにしてもよい。

これは、 S Ox被毒の再生処理が完了した N Ox吸収材又は NOx触媒へ排気を供給し続けると、その排気中に含まれる燃料成分が NOx吸収材又は NOx触媒で燃焼して NOx吸収材又は NOx触媒が不要に昇温し、 NOx吸収材又は NOx触媒の熱劣化を招くからである。

また、 SOx被毒再生手段は、再生完了判定手段によって NOx吸収材と NOx触媒の何れか一方の S Ox被毒再生完了が判定されたときには、 S Ox被毒再生処理を中断して、 S Ox被毒の再生が完了した側を冷却し、 SOx被毒の再生が完了した側の冷却が終了した後は、 S Ox被毒の再生が未完了の側に対してのみ S Ox被毒再生処理を再開するようにしてもよい。

この場合、 S Ox被毒の再生が完了した NOx吸収材又は NOx触媒が高温のまま放置されることがなく、 NOx吸収材及び NOx触媒の耐久性を一層向上させることが可能となる。

次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、 NOx触媒が吸蔵還元型 NOx触媒で構成される場合は、 NOx吸収材に吸収された窒素酸化物（NOx) 量と NOx触媒に吸収された窒素酸化物（NOx) 量とを検出する NOx吸収量検出手段を更に備えるようにしてもよレ、。

NOx触媒が吸蔵還元型 NOx触媒で構成される場合は、 NOx触媒には、 NOx 吸収材と同様のメカニズムで NOxが吸収されることになるので、 NOx触媒の窒丄 o

素酸化物（NOx) 吸収能力が飽和する前に NOx触媒に吸収された窒素酸化物

(NOx) を放出及び浄化する必要がある。そこで、本発明に係る排気浄化装置では、 NOx吸収材に吸収された窒素酸化物（NOx) 量に加え、 NOx触媒に吸収された窒素酸化物（NOx) 量をも検出することができる NOx吸収量検出手段を備えるようにした。

その際、 NOx吸収量検出手段は、排気流れ切替手段から漏れる排気量に基づいて、 NOx吸収材及び NOx触媒の各々に吸収された窒素酸化物（NOx) 量を推定するようにすることが好ましい。この場合、 NOx吸収材及び NOx触媒の各々の窒素酸化物（NOx) 吸収量を精度良く推定することが可能となり、以て窒素酸化物（NOx) の放出及び浄化処理の実行時期を正確に設定することが可能となる。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気が N O X吸収材と N O X触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御する必要が生じたときには、 N Ox吸収材及び NOx触媒に吸収されている全ての窒素酸化物（NOx) を放出及び浄化した後に、排気が NOx吸収材と NOx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段を制御する NOx浄化手段を更に備えるようにしてもよい。

これは、 NOx吸収材の NOx吸収能力と NOx触媒の NOx吸収能力とが同一である場合を想定したものである。この場合、 NOx吸収材の窒素酸化物（NOx) 吸収量と NOx触媒の窒素酸化物（NOx) 吸収量とを "0" にした上で、排気が NOx吸収材と NOx触媒との双方を流通するため、 NOx吸収材の窒素酸化物（N Ox) 吸収能力が飽和する時期と NOx触媒の窒素酸化物（NOx) 吸収能力が飽和する時期とが同時期となる。この結果、 NOx吸収材に対する窒素酸化物（NOx) 放出♦浄化処理と NOx触媒に対する窒素酸化物（NOx) 放出♦浄化処理とが同時期に行われることになり、窒素酸化物（NOx) 放出 ·浄化処理の実行頻度が減少するため、 NOx放出 ·浄化処理に係る燃料消費量を低減することが可能となる _c 一方、 NOx吸収材の窒素酸化物（NOx) 吸収能力と NOx触媒の窒素酸化物 (NOx) 吸収能力とが異なる場合には、 NOx浄化手段は、排気が NOx吸収材と NOx触媒の双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御される前に、 NOx吸収材及び NOx触媒に吸収されている全ての窒素酸化物（NOx) を放出及び浄化する。そして、 NOx浄化手段は、排気が NOx吸収材と NOx触媒との双方へ流通するよう排気流れ切替手段が制御されているときには、.前記 N O X吸収材と前記 N O X触媒とのうち N Ox吸収能力が低い方を基準にして、前記 N Ox吸収材に吸収された窒素酸化物（N Ox) と前記 N Ox触媒に吸収された窒素酸化物（N Ox) とを同時に放出及ぴ浄化するようにすればよい。

尚、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼式内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは窒素酸化物（N Ox) を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた窒素酸化物

( N Ox) を放出する N Ox吸収材と、前記 N Ox吸収材よりも上流の前記排気通路から分岐し、前記 N Ox吸収材を迂回して排気を流すバイパス通路と、排気を前記 N Ox吸収材と前記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流れ切替手段と、前記排気流れ切替手段よりも上流の前記排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは硫黄酸化物（S Ox) を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた硫黄酸化物（S O x) を放出する S Ox吸収材と、前記バイパス通路よりも下流の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーン空燃比であるときに窒素酸化物（N Ox) を浄化する N Ox触媒とを備えるようにしてもよい。図面の簡単な説明

図 1は、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は、基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図である。

図 3は、内燃機関から排出される排気中の未燃 H C、 C Oおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

図 4は、吸蔵還元型 N O X触媒の N O X吸放出作用を説明するための図である。図 5は、第 1の実施の形態における空燃比制御の一例を示す図である。

図 6は、第 1の実施の形態の排気流れ切替処理実行ルーチンを示すフローチヤ

―ト図である。

図 7は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第 2の実施の形態における排気流れ切替処理実行ル一チンを示すフローチヤ一ト図である。図 8は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第 3の実施の形態の概略構成図である。

図 9は、第 3の実施の形態における排気マ二ホールドの詳細構成を示す図である。

図 10は、第 3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一チヤ一ト図である。

図 1 1は、第 3の実施の形態における触媒昇温制御ルーチンを示すフローチヤ —ト図である。

図 1 2は、第 4の実施の形態におけるメイン NOx触媒昇温制御ルーチンを示すフロ一チヤ一ト図である。

図 1 3は、第 5の実施の形態における S Ox被毒再生制御ルーチンを示すフローチヤ一ト図である。

図 14 (A) は、第 6の実施の形態における S Ox被毒再生制御ルーチンを示すフロ—チヤ—ト図（ 1 ) である。

図 14 (B) は、第 6の実施の形態における S Ox被毒再生制御ルーチンを示すフローチヤ一ト図（ 2) である。

図 1 5は、第 7の実施の形態における NOx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 16 (A) は、第 8の実施の形態におけるリッチスパイク制御ル一チンを示すフローチャート図（1) である。

図 1 6 (B) は、第 8の実施の形態におけるリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャート図（2) である。

図 1 7 (A) は、第 9の実施の形態におけるリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャート図（1) である。

図 1 7 (B) は、第 9の実施の形態におけるリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャート図（2) である。

図 18は、第 10の実施の形態におけるメイン NOx触媒昇温制御ルーチンを示すフローチャート図である。

図 19は、他の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置のハ一ドウユア構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

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 1 9の図面に基づいて説明する。

〔第 1の実施の形態〕

図 1は本発明を希薄燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概略構成を示す図である。この図において、符号 1は内燃機関本体、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は排気ポートを夫々示す。

吸気ポート 6は吸気マ二ホールド 9の各枝管を介してサージタンク 1 0に連結され、吸気マ二ホールド 9の各枝管には夫々吸気ポ一ト 6内に向けて燃料を噴射する燃料嘖射弁 1 1が取り付けられている。サージタンク 1 0は吸気ダクト 1 2 およびェアフロメータ 1 3を介してエアクリ一ナ 1 4に連結され、吸気ダクト 1 2内にはスロットル弁 1 5が配置されている。

一方、排気ポ一ト 8は排気マ二ホールド 1 6を介して S Ox吸収材 1 7を内蔵したケ一シング 1 8に連結され、ケ一シング 1 8の出口部は排気管 1 9を介して吸蔵還元型 N Ox触媒（Ν Οχ吸収材） 2 0を内蔵したケ一シング 2 1に連結されている。以下、この吸蔵還元型 N Ox触媒 2 0をメイン N Ox触媒 2 0と称す。ケ一シング 2 1は排気管 2 2を介して図示しないマフラ一に接続されている。

ケ一シング 2 1の入口管部 2 1 aと排気管 2 2は、メイン N Ox触媒 2 0を迂回するバイパス通路 2 6によっても連結されている。バイパス通路 2 6は、ケーシング 2 1の入口管部 2 1 aに連結されたバイパス管 2 6 Aと、排気管 2 2に連結されたバイパス管 2 6 Bと、バイパス管 2 6 A、 Bの間に挟装されたケ一シング 2 3とから構成されており、ケ一シング 2 3內には選択還元型 N〇x触媒 2 4が収容されている。以下、この選択還元型 N Ox触媒 2 4をサブ N Ox触媒 2 4と称す。この実施の形態では、サブ N Ox触媒 2 4はゼオライトに白金（P t ) を坦持して構成されており、流入排気の空燃比が理論空燃比であるときに十分な三元活性を発揮する。バイパス管 2 6 Aの分岐部であるケ一シング 2 1の入口管部 2 1 aには、ァクチユエータ 2 7によって弁体が作動される排気切替弁（排気流れ切替手段） 2 8 が設けられている。この排気切替弁 2 8はァクチユエ一タ 2 7によって、図 1の実線で示されるようにバイパス管 2 6 Aの入口部を閉鎖し且つケーシング 2 1の入口管部 2 1 aを全開にするバイパス閉位置と、図 1の破線で示されるようにケ一シング 2 1の入口管部 2 1 aを閉鎖し且つバイパス管 2 6 Aの入口部を全開にするバイパス開位置のいずれか一方の位置を選択して作動せしめられる。

機関制御用の電子制御ユニット（E C U) 3 0はデジタルコンピュータからなり、双方向バス 3 1によって相互に接続された R OM (リードオンリメモリ） 3 2、 R AM (ランダムアクセスメモリ） 3 3、 C P U (セントラルプロセッサュニット） 3 4、入力ポート 3 5、出力ポート 3 6を具備する。ェアフロメータ 1 3は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応する A/ D変換器 3 8を介して入力ポート 3 5に入力される。また、スロットル弁 1 5にはスロットル弁 1 5がアイドリング開度であることを検出するアイドルスィツチ 4 0 が取り付けられ、このアイドルスィツチ 4 0の出力信号が入力ポート 3 5に入力される。

—方、 S Ox吸収材 1 7の下流の排気管 1 9内には S Ox吸収材 1 7を通過した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ 2 9が取り付けられ、この温度センサ 2 9の出力電圧が AZD変換器 3 8を介して入力ポ一ト 3 5に入力される。また、入力ポート 3 5には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ 4 1が接続されている。出力ポ一ト 3 6は対応する駆動回路 3 9を介して夫々点火栓 4および燃料噴射弁 1 1、ァクチユエータ 2 7に接続されている。この内燃機関 1では、例えば次式に基づいて燃料噴射時間 T A Uが算出される。 T A U = T P · K

ここで、 T Pは基本燃料噴射時間を示しており、 Kは補正係数を示している。基本燃料噴射時間 T Pは内燃機関 1のシリンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射時間

T Pは予め実験により求められ、機関負荷 Q ZN (吸入空気量 Q Z機関回転数 N ) および機関回転数 Nの関数として図 2に示すようなマップの形で予め R OM 3 2 内に記憶されている。

補正係数 Kは内燃機関 1のシリンダ内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であって、 K = l . 0であればシリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比となる。これに対して Κ < 1 . 0になればシリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーン空燃比となり、 κ

> 1 . 0になればシリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチ空燃比となる。

この実施の形態では、機関運転状態が低中負荷運転領域にあるときは、補正係数 Κの値は 1 . 0よりも小さい値とされ、内燃機関 1がリーン空燃比で運転される。機関運転状態が高負荷運転領域にあるとき、機関運転状態が始動後の暖機運転領域にあるとき、機関運転状態が加速運転領域にあるとき、及び内燃機関 1を搭載した車両が所定速度（例えば、 1 2 0 k mZ h以上）で定常走行するような機関運転状態（定常運転状態）にあるときは、補正係数 Kの値は 1 . 0とされ、内燃機関 1が理論空燃比で運転される。機関運転状態が全負荷運転領域にあるときは、補正係数 Kの値は 1 . 0よりも大きな値とされ、内燃機関 1がリッチ空燃比で運転される。

尚、以下では、内燃機関 1をリーン空燃比で運転させるベく燃料噴射量を制御することをリ一ン空燃比制御と称し、内燃機関 1を理論空燃比で運転させるベく燃料噴射量を制御することをストイキ制御と称し、更に内燃機関 1をリツチ空燃比で運転させるベく燃料噴射量を制御することをリツチ空燃比制御と称するものとする。

内燃機関 1のようなガソリンエンジンでは通常、低中負荷運転される頻度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において補正係数 Kの値が 1 . 0よりも小さくされて、リ一ン空燃比の混合気が燃焼せしめられることになる。

図 3は燃焼室 3から排出される排気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中の未燃 H C、 C Oの濃度は燃焼室 3内に供給される混合気の空燃比が低くなるほど（リツチ度合が高くなるほど）増大し、燃焼室 3から排出される排気中の酸素 0。-の濃度は燃焼室 3内に供給される混合気の空燃比が高くなるほど（リーン度合が高くなるほど）増大する。

ケ一シング 21内に収容されているメイン NOx触媒 20は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば力リウム1：、ナトリウム Na、リチウム L i、セシゥム C sのようなアルカリ金属、ノくリウム B a、カルシウム C aのようなアルカリ土類、ランタン L a、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 P tのような貴金属とが担持されてなる。内燃機関 1の吸気通路およびメイン NOx触媒 20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）の比をメイン NOx触媒 20への流入排気の空燃比と称する（以下、排気空燃比と略称する）と、このメイン NOx触媒 20は、排気空燃比がリーン空燃比であるときは NOxを吸収し、流入排気中の酸素濃度が低いときは吸収していた NOxを放出する NOxの吸放出作用を行う。

なお、メイン NOx触媒 20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 3内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、メイン NOx触媒 20は燃焼室 3内に供給される混合気の空燃比がリーン空燃比であるときには NOxを吸収し、燃焼室 3 内に供給され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。

上述のメイン NOx触媒 20を内燃機関 1の排気通路内に配置すればこのメイン N O X触媒 20は実際に N O Xの吸放出作用を行う。この吸放出作用は図 4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 P tおよびバリゥム B a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。

まず、流入排気のリーン度合が高く（空燃比が高く）なると流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図 4 (A) に示されるように酸素〇₂ が 0 又は O² の形で白金 P tの表面に付着する。一方、流入排気に含まれる NOは、白金 P tの表面上で O ₂一又は O ²一と反応し、 NO? となる（2NO + O 2 — 2NO₂ ) 。

次いで、生成された N0₂の一部は、白金 P t上で酸化されつつメイン NOx触媒 20内に吸収されて酸化バリウム B a Oと結合しながら、図 4 (A) に示されるように硝酸イオン N0₃—の形でメイン NOx触媒 20內に拡散する。このようにして NOxがメィン NOx触媒 20内に吸収される。

流入排気中の酸素濃度が高い限り白金 P tの表面で N0₂が生成され、メイン N Ox触媒 20の NOx 吸収能力が飽和しない限り、 NO2がメイン NOx触媒 20内に吸収されて硝酸イオン NO ₃一が生成される。

これに対して、流入排気中の酸素濃度が低下して NO₂の生成量が低下すると反応が逆方向（N0₃—→N0₂) に進み、メイン NOx触媒 20内の硝酸イオン NO Γが N0₂または NOの形でメイン NOx触媒 20から放出される。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下すると、メイン NOx触媒 20から NOxが放出されることになる。図 3に示されるように、流入排気のリーン度合いが低く（空燃比が低く）なれば流入排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気のリーン度合いを低くすればメイン NOx触媒 20から NOxが放出されることとなる。

—方、このとき、内燃機関 1の燃料噴射量がストィキ制御又はリッチ空燃比制御されて排気空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比になると、図 3に示されるように内燃機関 1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 P t上の酸素 Ο₂_又は 0^2_と反応して酸化せしめられる。

また、排気空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比になると流入排気中の酸素濃度が極度に低下するためにメイン NOx触媒 20から NO₂または NOが放出され、この NO?または NOは、図 4 (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 N₂となる。

即ち、流入排気中の HC、 COは、まず白金 P t上の酸素〇₂—又は 0^2_とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金 P t上の酸素 o₂一又は O²一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および内燃機関 1から排出された NOxが N₂に還元せしめられる。このようにして白金 P tの表面上に NO ₂または NOが存在しなくなると、メイン NOx触媒 20から次から次へと N0₂または NOが放出され、さらに N₂に還元せしめられる。従って、排気空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比にされると、短時間の内にメイン NOx触媒 20から NOxが放出されることになる。

このように、排気空燃比がリ一ン空燃比になると NOxがメイン NOx触媒 20 に吸収され、排気空燃比を理論空燃比又はリツチ空燃比にすると NOxがメイン N Ox触媒 20から短時間のうちに放出され、 N₂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。

この実施の形態では前述したように、機関運転状態が全負荷運転領域にあるときは燃焼室 3内に供給される混合気の空燃比がリツチ空燃比とされ、機関運転状態が高負荷運転領域、始動後の暖機運転領域、加速運転領域、及び所定速度以上の定常運転領域にあるときは燃焼室 3内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比とされ、機関運転状態が低中負荷運転領域にあるときは混合気の空燃比がリ一ン空燃比とされるので、低中負荷運転領域では排気中の NOxがメイン NOx触媒 20に吸収され、全負荷運転領域及び高負荷運転領域ではメイン NOx触媒 20に吸収されていた NOxが放出及び還元されることになる。

ところで、全負荷運転あるいは高負荷運転の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度が多く且つその運転時間が長くなると、メイン NOx触媒 20に吸収される NO X量がメイン NOx触媒 20から放出及び還元される NOx量より多くなり、メイン NOx触媒 20の NOx吸収能力が飽和する虞がある。

そこで、この実施の形態では、内燃機関 1においてリーン空燃比の混合気が燃焼されている場合、即ち機関運転状態が低中負荷運転領域にある場合に、比較的短い周期でスパイク的（短時間）に理論空燃比又はリッチ空燃比の混合気が燃焼されるように混合気の空燃比を制御するリツチスパイク制御を実行し、短周期的に NOxの放出 ·還元を行っている。

その際、メイン NOx触媒 20の NOx吸収量を監視し、その NOx吸収量が所定量（メイン NOx触媒 20が吸収可能な NOx量の限界値）に達した時点で、リツチスパイク制御が実行されるようにすることが好ましい。尚、以下では、メイン NOx触媒 20における NOxの吸放出のために、排気空燃比（この実施の形態では混合気の空燃比）が比較的に短い周期で「リーン空燃比」と「スパイク的な理論空燃比またはリツチ空燃比」を交互に繰り返されるように内燃機関 1を制御することを、以下の説明ではリーン · リッチスパイク制御と称す。この出願においては、リーン ' リッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含まれるものとする。

—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 S o₂や SO₃などの硫黄酸化物（SOx) が発生し、メイン NOx触媒 20は排気中のこれら S Oxも吸収する。メィン NOx触媒 20の S Ox吸収メカニズムは NOx吸収メ力二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 P tおよびバリゥム B a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空燃比であるときは、酸素 O ₂が 0₂—又は O ²一の形でメイン NOx触媒 20の白金 P tの表面に付着しており、流入排気中の SOx (例えば SO₂) は白金 P tの表面上で酸化されて S〇₃となる。その後、生成された SOsは、白金 P tの表面で更に酸化されながらメイン NO X触媒 20内に吸収されて酸化バリゥム B a Oと結合し、硫酸イオン SO 一の形でメイン NOx触媒 20内に拡散し硫酸塩 B a SO 4を生成する。この硫酸塩 B a S04は安定していて分解しずらく、流入排気の空燃比をリツチ空燃比にしても分解されずにメイン NOx触媒 20内に残ってしまう。したがって、時間経過に伴いメィン NOx触媒 20内の B a S O 4の生成量が増大するとメイン NOx触媒 20の吸収に関与できる B a Oの量が減少して NOxの吸収能力が低下してしまう。これが即ち SOx被毒である。

そこで、この実施の形態ではメイン NOx触媒 20に SOxが流入しないように、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときに S Oxを吸収し流入する排気の空燃比が異論空燃比またはリツチ空燃比になって酸素濃度が低下すると吸収した S Oxを放出する S Ox吸収材 1 7を、メイン NOx触媒 20よりも上流に配置しているのである。この SOx吸収材 1 7は、 S Ox吸収材 1 7に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは S Oxと共に NOxも吸収するが、流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比になって酸素濃度が低下すると、吸収した SOxばかりでなく NOxも放出する。

前述したように、メイン NOx触媒 20では SOxが吸収されると安定した硫酸塩 B a S O4が生成され、その結果、メイン NOx触媒 20に流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比とされても、 S Oxがメイン NOx触媒 20から放出されなくなる。したがって、 S Ox吸収材 1 7に流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比とされたときに SOx吸収材 1 7から SOxが放出されるようにするには、 S Oxが硫酸イオン SO 4²—の形で SOx吸収材 1 7内に存在するようにするカあるいは、硫酸塩 B a S〇4が生成されたとしても硫酸塩 B a S O 4が安定しない状態で S Ox吸収材 1 7に存在するようにすることが必要となる。これを可能とする SOx吸収材 1 7としては、アルミナからなる担体上に銅 C u、鉄 F e、マンガン Mn、ニッケル N iのような遷移金属、ナトリウム N a、チタン丁 iおよびリチウム L iから選ばれた少なくとも一つを坦持した S Ox吸収材 1 7を用いることができる。

この SOx吸収材 1 7では、 SOx吸収材 1 7に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときに排気中の S O₂が S Ox吸収材 1 7の表面で酸化されつつ硫酸イオン S〇4²—の形で SOx吸収材 1 7内に吸収され、次いで SOx吸収材 1 7内に拡散される。この場合、 SOx吸収材 1 7の担体上に白金 P t、パラジウム P d、ロジウム Rhのうちのいずれかを坦持させておくと S〇₂が S 0₃ ²—の形で白金 P t、パラジウム P d、ロジウム Rh上に吸着し易くなり、かくして S0₂は硫酸ィオン S O ーの形で S Ox吸収材 1 7内に吸収され易くなる。したがって、 SO₂の吸収を促進するためには S Ox吸収材 1 7の担体上に白金 P t、パラジウム P d、ロジウム R hのいずれかを坦持させることが好ましい。

この SOx吸収材 1 7をメイン N Ox触媒 20の上流に配置すると、 SOx吸収材 1 7に流入する排気の空燃比がリーン空燃比になると排気中の S Oxが S Ox吸収材 1 7に吸収され、したがって、下流のメイン N Ox触媒 20には S Oxが流れ込まなくなり、メイン ΝΟχ触媒 20では排気中の ΝΟχのみが吸収されることになる。

—方、前述したように S Ox吸収材 1 7に吸収された SOxは硫酸イオン SO ₄ ² 一の形で SOx吸収材 1 7に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸塩 B a SO₄となっている。したがって、 SOx吸収材 1 7に流入する排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比になって酸素濃度が低下すると、 SOx吸収材 1 7に吸収されている SOxが SOx吸収材 1 7から容易に放出されることになる。また、前記構成からなる SOx吸収材 1 7は、排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに該排気中の HC、 CO、 ΝΟχを浄化する、いわゆる三元活性能力を有している _c 尚、本出願人の研究により、 S Ox吸収材 1 7の吸放出作用に関して次のことがわかった。 SOx吸収材 1 7に吸収されている S Ox量が少ないときには、 SOx吸収材 1 7の S Ox吸着力が強いため、 SOx吸収材 1 7に理論空燃比又はリッチ空燃比の排気を短時間（例えば 5秒以下）流したのでは S Ox吸収材 1 7から S Ox は放出されない。これについては、本出願人は、 S〇x吸収材 1 7に吸収されている S Ox量が少ないときに、メィン NOx触媒 20から ΝΟχを放出させるために行うリーン . リツチスパイク制御のときの理論空燃比又はリツチ空燃比の継続時間では SOx吸収材 1 7から SOxが放出されないことを確認している。ただし、 S Ox吸収材 1 7に吸収されている S Ox量が少ないときであっても、 SOx吸収材 1 7に理論空燃比又はリツチ空燃比の排気を長時間流した場合には、 SOx吸収材 1 7から S Oxが放出される。

しかしながら、 SOx吸収材 1 7に吸収されている S Ox量が増えたときには、 SOx吸収材 1 7の S Ox吸着力が弱くなるため、 SOx吸収材 1 7に理論空燃比又はリツチ空燃比の排気を短時間流した場合にも S Ox吸収材 1 7から SOxが漏れ出て、下流のメイン NOx触媒 20が S Ox被毒する虞れがある。

そこで、この実施の形態では、内燃機関 1の運転履歴から S Ox吸収材 1 7に吸収された S Ox量を推定し、その推定 S Ox吸収量が所定量に達した時を SOx吸収材 1 7の再生時期と判断して、 SOx吸収材 1 7から S Oxを放出させる再生処理を実行する。

SOx吸収材 1 7の再生処理を実行するにあたり、 ECU 30は、機関回転数 N と機関負荷 QZNからその時の機関運転状態を判断するとともに、温度センサ 2 9により検出された排気温度を SOx吸収材 1 7の温度として代用し、それら機関運転状態と SOx吸収材 1 7の温度とに基づいて、燃費悪化を最小限に抑制しつつ効率的に S Oxを放出できる空燃比条件および処理時間を選定する。 E CU 30は、選定された空燃比条件の排気を選定した処理時間だけ S Ox吸収材 1 7に流すことにより、 S Ox吸収材 1 7の再生処理を行う。

一方、 S Ox吸収材 1 7から S Oxを放出させるには、 SOx吸収材 1 7の温度を所定温度（例えば、 550° C) 以上の高温にする必要があることがわかっており、 ECU30は、 SOx吸収材 1 7の再生処理実行中、適宜の手段によって排気温度の温度制御を行い、 S Ox吸収材 1 7の温度を前記所定温度（以下、これを S Ox放出温度という）以上に制御する。 Ό

S Ox吸収材 1 7を再生すると、 SOx吸収材 1 7から流出した排気（以下、これを再生排気という）には S Ox吸収材 1 7から放出された多量の S Oxが含まれることとなるため、この再生排気がメイン NOx触媒 20に流入すると再生排気中の S Oxがメイン NOx触媒 20に吸収され、メイン NOx触媒 20が S Ox被毒してしまい、 SOx吸収材 1 7を設けた意味がなくなってしまう。そこで、この実施の形態では、 SOx吸収材 1 7の再生処理時に S Ox吸収材 1 7から放出された S Oxがメイン NOx触媒 20に吸収されるのを阻止するために、 SOx吸収材 1 7の再生処理時には S Ox吸収材 1 7から流出した再生排気をバイパス管 26内に導くようにしている。

次に、 SOx吸収材 1 7の再生処理時と非再生処理時における排気の流れを説明する。

初めに、 SOx吸収材 1 7の非再生処理時について説明すると、この時には、排気中の NOxをメイン NOx触媒 20で吸放出し還元浄化するために、リーン · リツチスパイク制御が実行され、排気切替弁 28は図 1において実線で示すようにバイパス閉位置に保持される。したがって、このときには SOx吸収材 1 7から流出した排気はメイン NOx触媒 20に流入する。そして、排気中の SOxは SOx吸収材 1 Ίに吸収され、排気中の NOxのみがメィン NOx触媒 20で吸放出されて、還元浄化されることになる。

この SOx吸収材 1 7の非再生処理時には排気切替弁 28がバイパス閉位置に保持されており、本来ならば排気はバイパス管 26に流れないはずであるが、排気切替弁 28のシール性が完全ではないことから、若干の排気が排気切替弁 28からバイパス管 26に漏洩する場合がある。しかしながら、この実施の形態の排気浄化装置では、バイパス管 26に排気が漏洩したとしても、この漏洩した排気は、バイパス管 26に設けられているサブ NOx触媒 24を極めて小さい空間速度（低 S V) で流れることとなり、サブ NOx触媒 24によって排気中の HCや NOxが浄化される。これは、サブ NOx触媒 24は選択還元型 NOx触媒で構成されており、選択還元型 NOx触媒は低 SV下では少ない HCによって高い NOx浄化率があり、 HCや NOxを 70〜80 %の浄化率で浄化する特性を有しているからである。また、この時にサブ NOx触媒 24は流通する排気中の S Oxを硫酸として吸収する。

このように、 SOx吸収材 1 7の非再生処理時に排気がバイパス管 26に漏洩したとしても、漏洩した排気もサブ NOx触媒 24によって浄化されるので、浄化されぬまま車両から大気に排出される排気がなくなり、排気浄化の信頼性が向上する。

次に、 SOx吸収材 1 7から S Oxを放出すべきとき、即ち SOx吸収材 1 7の再生処理時について説明すると、この時には、内燃機関 1の空燃比制御はリーン · リツチスパイク制御からストイキ制御又はリツチ空燃比制御に切り替えられ、同時に排気切替弁 28がバイパス閉位置から図 1において破線で示すバイパス開位置に切り替えられて保持される。理論空燃比またはリツチ空燃比の排気が S Ox吸収材 1 7に流入すると SOx吸収材 1 7から S Oxが放出されるが、このとき SO X吸収材 1 7から流出した再生排気はメイン NOx触媒 20内には流入せず、パイパス管 26内に流入する。したがって、メイン NOx触媒 20が再生排気中の SO Xによって SOx被毒するのを阻止することができる。

また、パイパス管 26に流入した理論空燃比またはリツチ空燃比の排気はサブ NOx触媒 24を通過するので、その際に、硫酸の形でサブ NOx触媒 24に吸収されていた SOxもサブ NOx触媒 24から放出される。これは、サブ NOx触媒 2 4を構成する選択還元型 NOx触媒は、流入する排気の硫黄濃度が高くても流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリツチ空燃比であれば S Oxを放出する性質を有しているからである。

そして、 SOx吸収材 1 7およびサブ NOx触媒 24から放出された SOxは、排気中の未燃 HC、 COによって還元せしめられ、 S 0₂となって放出される。

S Ox吸収材 17の再生処理中には、内燃機関 1から未燃 HC、 COおよび NO χが排出されるが、 SOx吸収材 1 7およびサブ NOx触媒 24は三元活性を有しているのでこれら未燃 HC、 COおよび NOxは SOx吸収材 1 7およびサブ NOx触媒 24において浄化せしめられる。したがって、 S Ox吸収材 1 7の再生処理中も未燃 HC、 COおよび NOxが大気中に放出される虞れがない。

次いで、 SOx吸収材 1 7の再生処理を停止すべきときには、内燃機関 1の空燃比制御がストイキ制御又はリツチ空燃比制御からリーン · リツチスパイク制御に切り替えられ、同時に、排気切替弁 28がバイパス開位置から図 1において実線で示すバイパス閉位置に切り替えられる。排気の空燃比がリーン · リッチスパイク制御対応の空燃比になると、 SOx吸収材 1 7からの S Ox放出作用が停止せしめられる。

図 5は、この実施の形態における空燃比制御の一実施例を示したものである。この実施例に係るリ一ン * リッチスパイク制御では、例えば、車両が 60 kmZ hの定速走行にあるときは、リーン空燃比運転継続時間を 40秒、ストィキ運転継続時間を 2秒程度としてこれを交互に操り返す。一方、 SOx吸収材 1 7の再生処理時は空燃比を理論空燃比に制御し、その継続時間はリーン · リッチスパイク制御におけるリツチスパイク継続時間よりも十分に長い時間、例えば、約 1時間とした。

次に、図 6を参照して、この実施の形態における排気流れ切替処理実行ル一チンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフロ一チヤ一トは E CU30の ROM 32に記憶してあり、フローチヤ一トの各ステップにおける処理は総て E CU 30の C PU 34によって実行される。

<ステップ 1 01 >

まず、 ECU 30は、ステップ 1 01において、 SOx吸収材 1 7が再生時期か否かを判定する。尚、図 6のフローチヤ一トでは S Ox吸収材 1 7を「S トラップ」と称している。

ステップ 10 1で肯定判定した場合、すなわち SOx吸収材 1 7が再生時期であると判定された場合には、 ECU 30はステップ 1 02に進み、 SOx吸収材 1 7 の温度が S Ox放出温度以上となるように、排気の温度制御を実行するとともに、最も効率的に SOxを放出することができるストイキ条件またはリツチ条件の選定、および再生処理時間の選定を行う。尚、この実施の形態では、排気の温度制御は温度センサ 29で検出される SOx吸収材 1 7出口の排気温度に基づいて実行される。

次に、 ECU 30は、ステップ 1 02からステップ 103に進み、ステップ 1 02で選定したストイキ条件またはリツチ条件および再生処理時間にしたがって、 S Ox吸収材 1 7の再生処理を実行するとともに、排気切替弁 28を図 1において破線で示すバイパス開位置に保持して、排気をバイパス管 26内に導き、メイン NOx触媒 20に流入しないようにする。理論空燃比またはリツチ空燃比の排気が S Ox吸収材 1 7を流通することにより、 S Ox吸収材 1 7カゝら S Oxが放出され、その再生排気はバイパス管 26を通り、サブ NOx触媒 24を通って大気に放出される。したがって、再生排気がメイン NOx触媒 20に流入することがなく、メイン NOx触媒 20の S Ox被毒が防止される。 SOx吸収材 1 7の再生処理中も SO X吸収材 1 7およびサブ NOx触媒 24の三元活性により排気が浄化されることは前述した通りである。

SOx吸収材 1 7の再生処理を所定時間実行すると、 ECU 30はステップ 1 0 4に進み、 SOx吸収材 1 7の再生処理を終了し、内燃機関 1の空燃比制御をストィキ制御又はリツチ空燃比制御からリーン · リツチスパイク制御に変更する。次に、 ECU 30は、ステップ 1 05に進んで、排気切替弁 28を図 1において実線で示すバイパス閉位置に切り替えて、排気をメイン NOx触媒 20に導き、バイパス管 26に流れないようにする。これにより、排気は、 SOx吸収材 1 7、メイン NOx触媒 20を通って大気に放出される。このとき、排気中の SOxは S Ox吸収材 1 7に吸収され、排気中の NOxのみがメイン NOx触媒 20で吸放出されて、還元浄化されることになる。また、排気切替弁 28からバイパス管 26に漏洩した少量の排気もサブ NOx触媒 24を通る際に浄化される。

また、 ECU 30は、ステップ 1 01で否定判定した場合にもステップ 105 に進み、排気をメイン NOx触媒 20に流す。尚、ステップ 1 05の後はリタ一ンになる。

このように、この実施の形態によれば、 S Ox吸収材 1 7の再生処理時には、 S Ox吸収材 1 7から流出する排気がバイパス管 26に流れ、メイン NOx触媒 20 には流入しなくなるので、メイン NOx触媒 20が SOx被毒するのを確実に阻止することができる。その結果、メイン NOx触媒 20の NOx浄化率を常に高い状態に維持することができる。また、 SOx吸収材 1 7の非再生処理時、すなわち排気をメイン NOx触媒 20に流通させているときに、排気が排気切替弁 28力らノィパス管 26に漏洩したとしても、この漏洩した排気はサブ NOx触媒 24によつて浄化されるので、大気を汚染することはない。その結果、排気浄化の信頼性が向上する。

尚、上述した実施の形態では、 S Ox吸収材 1 7の再生処理時に排気をバイパス管 26に流れるように排気切替弁 28を切り替え制御しているが、 SOx吸収材 1 7の再生処理時にかかわらず S Ox吸収材 1 7から S Oxが放出される虞れがあるときには、排気をバイパス管 26に流れるように排気切替弁 28を切り替え制御するようにしてもよい。

つまり、前述したように、この内燃機関 1では、高負荷運転時、始動後の暖機運転時、加速運転時、及び 1 20 kmZh以上の定常運転時には空燃比が理論空燃比に制御され、全負荷運転時には空燃比がリツチ空燃比制御されるようになつている。したがって、これら運転状態のときには排気の空燃比が理論空燃比またはリツチ空燃比になって、理論空燃比またはリツチ空燃比の排気が S Ox吸収材 1 7に流入することとなる。

理論空燃比またはリツチ空燃比の排気が SOx吸収材 1 7に流入しても瞬時であれば SOx吸収材 1 7から SOxが放出されることはないので何ら問題は生じないが、ある程度継続して流入した場合には、排気温度が前記 S Ox放出温度以上になると S Ox吸収材 1 7から S Oxが放出される虞れがあり、この排気が下流のメイン ΝΟχ触媒 20に流入するとメイン ΝΟχ触媒 20が S Ox被毒する虞れがある。そこで、高負荷運転時、機関始動後の暖機運転時、加速運転時、及び 1 20 k mZh以上の定常運転時、全負荷運転時など、内燃機関 1の運転状態からの要求により排気の空燃比が理論空燃比またはリツチ空燃比となったときは、排気をバィパス管 26内に導くように排気切替弁 28を切り替え制御すれば、メイン NO X触媒 20の S Ox被毒をより確実に防止することができる。

〔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の実施の形態を説明する。第 2の実施の形態と第 1の実施の形態との相違点は以下の通りである。

第 2の実施の形態では、バイパス管 26に設けたサブ NOx触媒 24として、三元活性と低温における HC吸着能を有する選択還元型 NOx触媒を用いている。サブ NOx触媒 24の HC吸着能を高める手段としては、例えば、サブ NOx触媒 2 4の担体中のゼォライト量を増量するなどを例示することができる。このような特性を有するサブ NOx触媒 24を設置した理由は次の通りである。

前述した第 1の実施の形態では、 SOx吸収材 1 7から S Oxが放出される虞れがあるときに排気をバイパス管 26に導くようにした場合、低温始動時などで空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比となっても SOx吸収材 1 7が SOx放出温度に達していないことから、 SOx吸収材 1 7から S Oxが放出される虞れはないと判断され、排気をメイン NOx触媒 20に導くように排気切替弁 28が制御される。このような温度条件下で排気を S Ox吸収材 1 7に流しても排気中の HCは浄化されずに下流へと流れて行くだけであり、また、メイン NOx触媒 20も活性温度に達していないから、この排気をメイン NOx触媒 20に流しても浄化されず、 H Cは素通りすることになる。

そこで、この第 2の実施の形態では、 S Ox吸収材 1 7が HCを浄化可能な活性温度に達していない時には排気をバイパス管 26に導くように排気切替弁 28をバイパス開位置に保持し、パイパス管 26に設けたサブ NOx触媒 24の HC吸着能によって排気中の HCをサブ NOx触媒 24に吸着するようにした。尚、サブ N Ox触媒 24に吸着された HCは、 NOxとの反応性が高い HCに改質されることが、本出願人により確認されている。

そして、 SOx吸収材 1 7が HCを浄化可能な温度に達したならば、排気をメイン NOx触媒 20に導くように排気切替弁 28をバイパス閉位置に切り替える。排気切替弁 28をバイパス閉位置に保持していても、少量の排気が排気切替弁 28 からバイパス管 26に漏洩することがあるが、この漏洩した排気は、バイパス管 26に設けられているサブ NOx触媒 24を極めて小さい空間速度（低 SV) で流れることとなり、サブ NOx触媒 24によって排気中の HCや NOxは浄化される。これと同時に、サブ NOx触媒 24に吸収され NOxとの反応性を高められた HC は、排気中の NOxと反応したり、排気中の酸素と反応したりすることにより、サブ NOx触媒 24から離脱し浄化される。

次に、図 7を参照して、この実施の形態における排気流れ切替処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチヤ一トは E CU30の ROM32に記億してあり、フロ一チヤ一トの各ステップにおける処理は総て E CU 30の C PU 34によって実行される。くステップ 201〉

まず、 ECU 30は、ステップ 201において、 S Ox吸収材 1 7の温度が HC 浄化可能な温度（触媒活性温度）未満か否かを判定する。尚、この実施の形態では、温度センサ 29で検出される S Ox吸収材 1 7出口の排気温度を S Ox吸収材 1 7の温度として代用する。尚、図 7のフローチャートでは SOx吸収材 1 7を「トラップ」と称している。

くステップ 202 >

ステップ 201で肯定判定した場合、すなわち SOx吸収材 1 7の温度が HC浄化可能な温度未満であると判定された場合には、 ECU 30はステップ 202に進み、排気をバイパス管 26に導くように排気切替弁 28をバイパス開位置に保持する。これにより、排気はサブ NOx触媒 24に流れるようになり、排気中の H Cがサブ N Ox触媒 24に吸着される。

くステップ 203 >

一方、ステップ 201で否定判定した場合、すなわち SOx吸収材 1 7の温度が HC浄化可能な温度に達していると判定された場合には、 E CU 30はステップ 203に進む。

くステップ 203〜 207〉

ステップ 203からステップ 207はそれぞれ、図 6に示す第 1の実施の形態におけるフロ一チヤ一トのステップ 101からステップ 1 05と全く同じであるので、その説明は省略する。

このように、この第 2の実施の形態の場合には、内燃機関 1が低温始動された場合にも、排気を浄化した上で大気中に放出することになるため、排気浄化の信頼性が向上する。

〔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 8〜図 1 1を参照して説明する。

図 8は、第 3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、この実施の形態は希薄燃焼可能な筒内噴射型の車両用リ一ンバーンガソリンェンジンに適用した例である。この図において、符号 1は直列 4気筒の内燃機関本体、符号 2はピストン、符号 3は燃焼室、符号 4は点火拴、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 1 1は燃料噴射弁を夫々示す。この内燃機関 1では、燃料噴射弁 7から燃料が燃焼室 3内に直接噴射される。

吸気ポート 6は吸気マ二ホールド 9の各枝管を介してサージタンク 1 0に連結され、サージタンク 1 0は吸気ダクト 1 2に接続されている。吸気ダクト 1 2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 1 3に接続され、エアフ口一メータ 1 3は、エアクリーナ 1 4に連結されている。

前記吸気ダクト 1 2の途中には、該吸気ダクト 1 2内の吸気流量を調整するスロットル弁 1 5が配置されている。このスロットル弁 1 5には、 D C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 1 5を開閉駆動するスロットルモ —タ 1 5 a と、スロットル弁 1 5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 1 5 bが取り付けられている。

前記したェアフロ一メータ 1 3及びス口ットルポジションセンサ 1 5 bは、それぞれに対応した AZ D変換器 3 8を介して E C U 3 0の入力ポート 3 5と電気的に接続され、各センサの出力信号が E C U 3 0に入力されるようになつている。一方、排気ポート 8については、図 9に示すように、第 1気筒 1 Aと第 4気筒 1 Dの排気ポ一ト 8は第 1排気マ二ホールド 1 6 Aを介して第 1スタートコンパ一タのケ一シング 5 O Aに連結され、第 2気筒 1 Bと第 3気筒 1 Cの排気ポート 8は第 2排気マ二ホールド 1 6 Bを介して第 2スタートコンバータのケ一シング 5 0 Bに連結されている。ケーシング 5 0 A、 5 0 Bにはそれぞれ S O x吸収能を有する三元触媒 5 1が内蔵されている。つまり、この三元触媒 5 1は、通常の三元触媒に S Ox吸収剤（例えば、バリウム B a、カリウム、ランタン L aなど）を坦持して構成されている。

ケ一シング 5 0 A、 5 0 Bはそれぞれ排気管 5 2 A、 5 2 Bを介して排気管 5 3に連結されており、排気管 5 3において各気筒から排出された排気が合流する。排気管 5 3は排気管 5 4を介して吸蔵還元型 Ν Ο χ触媒 5 5を内蔵したケ一シング 5 6に連結され、ケ一シング 5 6は排気管 5 7を介して排気管 5 8に連結され、排気管 5 8は図示しないマフラ一に接続されている。以下、この吸蔵還元型 N O x触媒 5 5をメイン N Ox触媒 5 5と称す。

また、排気管 5 3と排気管 5 8は、メイン N O x触媒 5 5を迂回するバイパス通路 5 9によっても連結されている。バイパス通路 5 9は、排気管 5 3に連結されたバイパス管 5 9 Aと、排気管 5 8に連結されたバイパス管 5 9 Bと、バイパス管 5 9 A、 Bの間に挟装されたケ一シング 6 0とから構成されており、ケ一シング 6 0内には吸蔵還元型 N Ox触媒 6 1が収容されている。以下、この吸蔵還元型 N O x触媒 6 1をサブ N Ox触媒 6 1 と称す。この第 3の実施の形態におけるメイン N Ox触媒 5 5及びサブ N Ox触媒 6 1の構成は、第 1の実施の形態におけるメィン N Ox触媒 2 0と全く同じであるため、その説明は省略する。

メイン N Ox触媒 5 5の上流に位置する排気管 5 4には、該排気管 5 4の流路を開閉する第 1排気切替弁 6 3が設けられている。この第 1排気切替弁 6 3には、印加電流の大きさに応じて前記第 1排気切替弁 6 3を開閉駆動する第 1ァクチュェ一タ 6 2が取り付けられている。

サブ N Ox触媒 6 1の上流に位置するバイパス管 5 9 Aには、該バイパス管 5 9 A內の排気流路を開閉する第 2排気切替弁 6 5が設けられている。この第 2排気切替弁 6 5には、印加電流の大きさに応じて前記第 2排気切替弁 6 5を開閉駆動する第 2ァクチユエータ 6 4が取り付けられている。

排気管 5 3には、三元触媒 5 1を通過した排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ 6 6と、この排気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 6 7が取り付けられている。排気管 5 7には、メイン N O x触媒 5 5 を通過した排気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 6 8が取り付けられている。

次に、 E C U 3 0の入力ポート 3 5には、前記した温度センサ 6 6、酸素濃度センサ 6 7、 6 8の出力電圧がそれぞれ対応する AZD変換器 3 8を介して入力されるようになつている。また、 E C U 3 0の入力ポート 3 5には、回転数センサ 4 1から機関回転数を表す出力パルスが入力されるようになつている。

E C U 3 0の出力ポート 3 6は、対応する駆動回路 3 9を介して、点火栓 4、燃料噴射弁 1 1、スロットルモータ 1 5 a、第 1及び第 2排気切替弁 6 3 , 6 5 の第 1ァクチユエ一タ 6 2及び第 2ァクチユエ一タ 6 4に電気的に接続されている。

この第 3の実施の形態では、 E C U 3 0は、機関始動時にはリーン空燃比制御を実行し、機関運転状態が低中負荷運転領城にあるときはリ一ン空燃比制御を実行し、機関運転状態が暖機運転領域にあるとき、及び、機関運転状態が加速運転領域にあるときは、ストィキ制御を実行する。高負荷運転領域については、 E C U 3 0は、機関負荷が特に高い領域ではストィキ制御を実行し、それ以外の領域ではリーン空燃比制御を実行する。定常運転領域については、 E C U 3 0は、速度が特に高い領域ではストイキ制御が行われ、それ以外の領域ではリーン空燃比制御が行われる。

この第 3の実施の形態において、ケーシング 5 0 A、 5 O Bに内蔵された三元触媒 5 1は、機関始動後の暖機運転時などで理論空燃比の排気が排出されたときにこの排気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、第 1の実施の形態で述べた S Ox吸収材 1 7の機能も併せ持つている。つまり、リーン空燃比の排気が三元触媒 5 1に流れると排気中の S Oxが三元触媒 5 1に吸収され、理論空燃比またはリツチ空燃比の排気が三元触媒に流れると三元触媒 5 1に吸収されている S Oxが放出される。

ところで、第 1の実施の形態では、 S Ox吸収材 1 7に吸収された S Ox量が所定量に達したと判定されたときに、 E C U 3 0が S Ox吸収材 1 7に吸収された S Oxを放出させるベく積極的に内燃機関 1を制御しているが、この第 3の実施の形態では、三元触媒 5 1に吸収された S O xを放出させるベく積極的に内燃機関 1を制御しないものとする。

この場合、三元触媒 5 1における S Ox吸放出作用は、機関運転状態の成りゆきに応じて行われることになる。つまり、内燃機関 1の運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、排気中の S Oxが三元触媒 5 1に吸収される。内燃機関 1の運転状態がストイキ制御実行領域またはリツチ空燃比制御実行領域にあるときには、排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になるので、そのときの三元触媒 5 1の温度が S Ox放出条件を満足していれば、三元触媒 5 1に吸収されている S Oxが放出される。

この第 3の実施の形態では、 E C U 3 0は、上記したような三元触媒 5 1の吸放出動作、言い換えれば内燃機関 1の運転状態の変化に応じて第 1及び第 2排気切替弁 6 3、 6 5を制御する。

例えば、機関運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときは、 E C U 3 0 は、三元触媒 5 1が排気中の S Oxを吸収可能な状態にあるとみなし、第 1排気切替弁 6 3を全開状態に保持するとともに第 2排気切替弁 6 5を全閉状態に保持して、排気をメイン N Ox触媒 5 5に流し、サブ Ν Ο χ触媒 6 1には流さないようにする。

この場合、内燃機関 1から排出される排気中の S Oxは三元触媒 5 1に吸収され、 S Oxを除去された後の排気がメイン N O x触媒 5 5を流れるようになるので、メイン N Ox触媒 5 5が S Ox被毒することがない。そして、排気がメイン N Ox触媒 5 5を流れた際に、排気中の N Oxがメイン N Ox触媒 5 5に吸収される。

ところで、この第 3の実施の形態では前述したように、内燃機関 1がリーン空燃比制御されているときには、内燃機関 1から排出された排気の全量がメイン N Ox触媒 5 5を流通するように第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5が制御され、内燃機関 1がストィキ制御又はリッチ空燃比制御されているときは、內燃機関 1から排出された排気の全量がサブ N O x触媒 6 1を流通するように第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5が制御され、理論空燃比又はリツチ空燃比の排気がメイン N Ox触媒 5 5を流通することがないため、メィン N Ox触媒 5 5に吸収された N O xを適宜に放出及び浄化させる必要がある。

そこで、この第 3の実施の形態では、 E C U 3 0は、機関運転状態がリーン空燃比制御実行領域にあるときには、内燃機関 1をリ一ン空燃比で運転させるとともにメイン N Ox触媒 5 5に吸収される N Ox量を推定し、その推定値がメイン N Ox触媒 5 5によって吸収可能な N Ox量の限界値に達した時点でリツチスパイク制御を実行してメイン N Ox触媒 5 5に吸収された N Oxの放出及び還元を行う、いわゆるリーン · リツチスパイク制御を行うようにした。

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 6 5が全閉状態に保持されており、本来ならば排気はバイパス通路 5 9に流れないはずであるが、排気切替弁 6 5のシール性が完全ではないことから、若干の排気が第 2排気切替弁 6 5から漏洩してバイパス通路 5 9を流れる場合がある。このような問題に対し、第 3の実施の形態の排気浄化装置では、バイパス通路にサブ NOx触媒 6 1が設けられているため、バイパス通路 59に排気が漏洩した場合は、漏洩した排気は、サブ NOx触媒 6 1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 6 1を構成する吸蔵還元型 NOx触媒によって排気中の NOxが浄化される。

このように、機関運転状態がリーン · リッチスパイク制御実行領域にあるときは、排気がバイパス通路 59に漏洩したとしても、漏洩した排気がサブ NOx触媒 61によって浄化されるため、排気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。

一方、内燃機関 1の運転状態がストイキ制御実行領域又はリツチ空燃比制御実行領域にあり、且つ三元触媒 51の温度が S Ox放出条件を満たしているときには、 ECU 30は、三元触媒 51が吸収していた S Ox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、排気をサブ NOx触媒 6 1に流し、メイン NOx触媒 55には流さないようにする。

この場合、三元触媒 51から放出された S Oxを含有した排気は、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 S Ox被毒が防止される。

一方、三元触媒 5 1から放出された S Oxを含有した排気は、サブ NOx触媒 6 1を流れることになるが、低温始動時は別としても、加速運転時、高速運転時、及び高負荷運転時には排気温度が十分に高く且つ排気流量が多くなるとともに、サブ NOx触媒 6 1である吸蔵還元型 NOx触媒も相当な高温（時には S Ox放出温度以上の高温）になるため、このような条件下では、たとえ排気中の S Ox濃度が高くても、サブ NOx触媒 6 1には S Oxが吸収されにくくなる。したがって、サプ NOx触媒 6 1が S Ox被毒する可能性が少ないと言える。また、排気中に含まれる HC、 CO、 NOx等の有害ガス成分は、三元触媒 5 1及びサブ NOx触媒 6 1の三元活性によって浄化される。

このように三元触媒 5 1の S Ox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 1 0に示すような通常時排気切替制御ル一チンに従って実行される。図 10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。

くステップ 301〉

通常時排気切替制御ルーチンでは、 ECU30は、先ずステップ 301において、機関運転状態がリーン · リッチスパイク制御実行領域にあるか否かを判定する。

くステップ 302>

ステップ 301で肯定判定した場合には、 ECU 30は、ステップ 302へ進み、第 1排気切替弁 63を全開に保持すべく第 1ァクチユエ一タ 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ァクチユエータ 64を制御し、排気をメイン N Ox触媒 55に流し、サブ N Ox触媒 6 1に流れないようにする。

<ステップ 303 >

ステップ 301で否定判定した場合には、 ECU 30は、ステップ 303へ進み、第 1排気切替弁 63を全閉に保持すべく第 1ァクチユエ一タ 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ァクチユエータ 64を制御して、排気をサブ NOx触媒 6 1に流し、メイン NOx触媒 55に流れないようにする。

一方、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65は、基本的に上記した通常時排気切替制御ルーチンに従って開閉制御されるが、 ①機関始動時と②排気高温時に限り、上述した通常時排気切替制御ルーチンとは異なる制御ル一チンに従って制御される。以下、それぞれの場合に分けて説明する。

(1) 機関始動時

内燃機関 1が低温始動されたときは、三元触媒 5 1の早期活性化を図るために、 ECU 30は、以下に述べるような三元触媒昇温制御を実行する。すなわち、 E CU30は、機関出力を得るための燃料噴射（主噴射）に加え、膨張行程において副次的に燃料を噴射する膨張行程副噴射を行うとともに、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65を略全閉状態にして排気流量を絞る。その際、主噴射は、リーン空燃比制御によって行われるものとする。

この場合、主噴射がリ一ン空燃比制御によって行われるため排気が酸素過剰状態になるとともに、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65が略全閉状態にされて排気流量が絞られることにより背圧が上昇し、排気温度が上昇する。そのような状況下で膨張行程副噴射が行われると、副噴射燃料が燃焼し易くなる。その結果、排気温度が急速に上昇し、三元触媒 51の触媒温度を短時間で昇温させることが可能となり、三元触媒 5 1を早期に活性化することができる。

三元触媒 51が活性化した後は、 ECU30は、三元触媒昇温制御の実行を終了する。そして、 ECU 30は、前述した通常時排気切替制御の実行を開始するとともに、通常の空燃比制御の実行を開始する。

(2) 排気高温時

車両の走行速度が高く、機関負荷が高い場合のように排気温度が高く且つ排気流量が多くなるような場合には、メィン N Ox触媒 55やサブ N Ox触媒 6 1の温度が不要に高くなることが想定される。

ここで、メイン ΝΟχ触媒 55およびサブ NOx触媒 6 1を構成する吸蔵還元型 N Ox触媒は、吸蔵還元型 NOx触媒の床温又は雰囲気温度が所定の触媒浄化ウインドの範囲（例えば、 250〜500° C) にあるときに活性して排気中の NO X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 6 1の温度が触媒浄化ウィンドより高くなることが想定される。

その際、内燃機関 1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、排気中の NOxがメイン NOx触媒 55やサブ NOx触媒 61にて十分に浄化されなくなり、排気エミッシヨンが悪化することが想定される。

そこで、 ECU 30は、内燃機関 1がリーン空燃比で運転されているときにメイン NOx触媒 55に流入する排気の温度が予め設定した上限値（例えば、触媒浄化ウィンドの上限値）以上になると、以下に述べるような NOx触媒昇温抑制制御を実行する。すなわち、 ECU 30は、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65の双方を全開とすべく第 1ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエータ 64を制御して、排気をメイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1の両方に流す。この場合、メイン NOx触媒 55を流れる排気量は、内燃機関 1からの排気をメイン NOx触媒 55のみに流通させる場合に比して半減するため、メイン NOx触媒 55が排気から受ける熱量も半減し、メイン NOx触媒 55の触媒温度が触媒浄化ウィンド内に収まるようになる。同様に、サブ NOx触媒 6 1を流れる排気量もメイン NOx触媒 55を流れる排気量と略同量となるため、サブ NOx触媒 6 1の温度は、過剰に上昇することがなく触媒浄化ウィンド内に収まる。

従って、上記した NOx触媒昇温抑制制御によれば、排気は触媒浄化ウィンド内のメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1によって浄化されるので、排気の全量をメィン 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。更に、内燃機関 1からの排気をメイン 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、 6 1を流通する排気流量の減少に伴って排気の空間速度が低くなるため、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の NOx浄化率が一層向上することになる。

尚、 NOx触媒昇温抑制制御の実行条件の判定は、排気温度に基づいて行う代わりに、メイン NOx触媒 55の触媒温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出値に基づいて行うようにしてもよい。また、排気温度は内燃機関 1の運転状態から推定可能であるので、内燃機関 1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 3の実施の形態では、前記所定の運転状態として、リ一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。

前述した三元触媒昇温制御、及び NOx触媒昇温抑制制御は、図 1 1に示すような触媒温度制御ルーチンを ECU 30が実行することにより実現される。図 1 1 に示す触媒温度制御ルーチンは、予め£ 1130の1 0^132に記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。

<ステップ 401〉

触媒温度制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 401において、内燃機関 1が始動状態にあるか否かを判定する。内燃機関 1の始動状態を判定する方法としては、スタータスイッチがオン状態にある、機関回転数が所定回転数以下である、等の条件が満たされているか否かによって判定する方法を例示することができる。

<ステップ 402〉

ステップ 40 1において肯定判定した場合には、 ECU30は、ステップ 40 2へ進み、三元触媒 5 1の早期活性化を図るべく三元触媒昇温処理を実行する。即ち、 ECU30は、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65の双方を全閉状態とすベく第 1ァクチユエ一タ 62及び第 2ァクチユエ一タ 64を制御し、主噴射のリ一ン空燃比制御を実行し、更に膨張行程副噴射を実行する。

くステップ 403〉

ステップ 403では、 ECU30は、三元触媒 5 1が活性したか否か判定する。三元触媒 51の活性判定方法としては、温度センサ 66によって検出された三元触媒 5 1の下流の排気温度が所定温度に達していれば触媒は活性しており、所定温度に達していなければ触媒は活性していないと推定する方法を例示することができる。

尚、三元触媒 5 1の触媒温度を直接検出する触媒温度センサを設けて、触媒温度センサで検出した触媒温度が活性温度に達しているか否かで判定するようにしてもよい。

ステップ 403において否定判定した場合には、 ECU30は、ステップ 40 2に戻り、三元触媒昇温処理の実行を続行する。一方、ステップ 403において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 404へ進む。

くステップ 404〉

ステップ 404では、 ECU 30は、三元触媒昇温処理の実行を終了する。このステップ 404の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

<ステップ 405〉

一方、ステップ 401において否定判定した場合には、 ECU30は、ステツプ 405に進み、空燃比制御がリーン · リツチスパイク制御実行中か否か判定する。

くステップ 406 >

ステップ 405において肯定判定した場合には、 ECU 30は、ステップ 40 6に進み、温度センサ 66の出力信号値（排気温度) が予め設定した上限値以上か否か判定する。

くステップ 407 >

ステップ 406において肯定判定した場合には、 ECU30は、ステップ 40 7に進み、 NOx触媒昇温抑制処理を実行する。即ち、 ECU 30は、第 1及び第 2排気切替弁 63, 65を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエータ 64を制御して、排気をメイン ΝΟχ触媒 55とサブ ΝΟχ触媒 61に流し、メイン及びサブ ΝΟχ触媒 55、 6 1によって排気の浄化を行う。このステップ 407の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行をー且終了する。

前述したステップ 405において否定判定した場合、及び、前述したステップ 406において否定判定した場合には、 ECU 30は、ステップ 408へ進む。

<ステップ 408〉

ステップ 408では、 ECU 30は、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65を前述した通常時排気切替制御ルーチンに従って制御する。このステップ 408の処理を実行し終えた ECU 30は、本ルーチンの実行をー且終了する。

以上述べた第 3の実施の形態によれば、機関運転状態がリーン · リツチスパイク制御実行領域にあり、排気をメイン N Ox触媒 55に流通させるベく第 2排気切替弁 65が全閉状態とされているときに、第 2排気切替弁 65からバイパス管 6 0に排気が漏洩したとしても、この漏洩した排気はサブ NOx触媒 61によって浄化されるので、排気ェミッションが悪化することがなく、排気浄化の信頼性が向上する。

また、第 3の実施の形態によれば、内燃機関 1が低温始動されたときのように、 51が未活性状態にあるときには、三元触媒昇温制御を実行することにより、排気温度を急激に上昇させることが可能となり、以て三元触媒 51を活性温度域まで早期に昇温させることができる。

また、第 3の実施の形態によれば、メイン NOx触媒 55に流入する排気の温度が予め設定した上限値以上になったときには、 N O X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を流れる排気量を半減させて、メイン NOx触媒 55が排気から受ける熱量を半減させ、メイン NOx触媒 55の過剰な昇温を抑制し、メィン NOx触媒 55の温度を触媒浄化ウインド內に収束させることが可能となる。

その際、サブ NOx触媒 61を流れる排気量もメイン NOx触媒 55を流れる排気量と略同量となるため、サブ NOx触媒 6 1の過剰な昇温が抑制され、サブ NO X触媒 6 1の温度を触媒浄化ウィンド内に収束させることも可能となる。

この結果、排気は触媒浄化ウィンド內のメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の双方によって浄化されることとなり、排気の全量をメイン NOx触媒 55に流した場合よりも NOx浄化率を格段に向上させることが可能となる。

更に、排気をメイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との双方に流通させることにより、各 NOx触媒における排気の空間速度を低くすることができ、各 NO X触媒の NOx浄化率を一層向上させることも可能となる。

〔第 4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 4の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 3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。

この第 4の実施の形態と前述の第 3の実施の形態との相違点は、第 4の実施の形態では、第 3の実施の形態で述べた三元触媒昇温制御、 NOx触媒昇温抑制制御に加え、メィン NOx触媒 55の昇温制御を行う点にある。

ここで、機関運転状態が始動後の暖機運転領域にあるときは、内燃機関 1の燃焼状態を安定させるベく内燃機関 1が理論空燃比で運転されるとともに、三元触媒 5 1から放出される S Oxがメイン NOx触媒 55に流入するのを防止すべく第 1排気切替弁 63が全閉状態に保持され且つ第 2排気切替弁 65が全開状態に保持される。

この場合、内燃機関 1から排出される排気がサブ NOx触媒 6 1を通過することになり、内燃機関 1の暖機とともにサブ N O X触媒 6 1の活性化が図られる。内燃機関 1の暖機及びサブ NOx触媒 6 1の活性化が完了すると、内燃機関 1の運転状態がストイキ運転からリーン · リツチスパイク運転に切り替えられるとともに、第 1排気切替弁 63が全閉状態から全開状態へ切り換えられ且つ第 2排気切替弁 6 5が全開状態から全閉状態へ切り換えられるため、內燃機関 1から排出される排気がメイン N O x触媒 6 1を通過することになる。

その際、メイン N Ox触媒 6 1には、機関始動後において初めて排気が流れることになるため、メイン N Ox触媒 6 1の温度が触媒浄化ウィンドの範囲まで昇温していないことが想定される。

そのような場合に内燃機関 1からリーン空燃比の排気が排出されると、排気中の H Cや C Oは三元触媒 5 1によってある程度浄化することが可能であるが、排気中の N Oxは、三元触媒 5 1で十分に浄化することができず、更にメイン N Ox 触媒 6 1においても十分に浄化することが不可能となる。

そこで、この第 4の実施の形態では、内燃機関 1の暖機運転領域を、内燃機関 1の暖機及びサブ N Ox触媒 6 1の活性化が完了した後であって、内燃機関 1の運転状態が N Ox排出量の少なくなる運転状態となるまで、好ましくは N Ox排出量が "零" となる運転状態になるまで拡大するようにした。

すなわち、この第 4の実施の形態では、内燃機関 1の理論空燃比運転、第 1排気切替弁 6 3の全閉状態、及び第 2排気切替弁 6 5の全開状態は、内燃機関 1の暖機及びサブ N Ox触媒 6 1の活性化が完了した後であって、内燃機関 1の運転状態が N Ox排出量の少なくなる状態となるまで継続されるようにした。

内燃機関 1の暖機及びサブ N Ox触媒 6 1の活性化が完了して、内燃機関 1の運転状態が N Ox排出量の少なくなる状態になった際には、内燃機関 1の運転状態がストイキ運転からリーン · リツチスパイク運転に切り替えられるとともに、第 1 排気切替弁 6 3が全閉状態から全開状態へ切り替えられ、且つ第 2排気切替弁 6 5が全開状態から全閉状態へ切り替えられる。

尚、 N Ox排出量が少なくなる機関運転状態としては、車両が減速走行しているとき、燃料噴射制御の実行が禁止されているとき、点火制御の実行が禁止されているとき等を例示することができるが、この第 4の実際の形態では、車両の減速走行時を例に挙げて説明する。

車両が減速走行状態にあるときには、内燃機関 1の燃料嘖射量が減量又は燃料噴射の実行が停止（フューエルカット）されるため、 N Ox発生量が極僅かとなる。更に、車両の減速走行時に内燃機関 1から排出される排気は、内燃機関 1内で燃焼が行われていなくとも、内燃機関 1内（例えば、吸気ポート、燃焼室 3、排気ポート等の壁面）で熱を受け、ある程度昇温したガスとなる。

従って、上記したような排気がメイン NOx触媒 55に流入した場合には、たとえメイン N Ox触媒 55が未活性状態にあってもエミッションが大幅に悪化することがなく、更にメイン N Ox触媒 55は排気の熱を受けて昇温することになる。つまり、上記したメイン N Ox触媒昇温制御によれば、排気ェミッションの悪化を抑制しつつメイン NOx触媒 55の活性化を図ることが可能となる。

尚、内燃機関 1の暖機完了を判定する方法としては、機関冷却用の冷却水の温度が所定温度以上であるか否かを判定することによって推定する方法を例示することができ、サブ NOx触媒 6 1の活性化完了を判定する方法としては、機関始動時からの内燃機関 1の運転履歴（運転時間、燃料噴射量の積算値、若しくは吸入空気量の積算値等）から推定する方法や、サブ NOx触媒 6 1の触媒床温を直接検出する温度センサを設け、その温度センサの検出値が触媒浄化ウィンドの範囲内にあるか否かを判定する方法等を例示することができる。

以下、この第 4の実施の形態に係るメイン NOx触媒昇温制御について図 1 2のフローチャートに沿って説明する。図 1 2に示すフローチャートは、メイン NO X触媒昇温制御ル一チンを示すものである。このメイン Ν〇χ触媒昇温制御ル一チンは、 ECU 30の ROM 32に予め記憶されており、內燃機関 1の始動完了をトリガにして CPU34が実行するル一チンである。

<ステップ 501〉

メイン NOx触媒昇温制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 501において、内燃機関 1の始動が完了したか否かを判別する。

ステップ 501において否定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 501 の処理を再度実行する。一方、ステップ 501において肯定判定した場合は、 E CU30は、ステップ 502へ進む。

くステップ 502 >

ステップ 502では、 ECU 30は、内燃機関 1の暖機処理を実行する。具体的には、 ECU 30は、内燃機関 1を理論空燃比で運転させるとともに、第 1排気切替弁 63を全閉状態、且つ第 2排気切替弁 6 5を全開状態に保持すべく第 1 ァクチユエ一タ 62及び第 2ァクチユエ一タ 64を制御する。

この場合、内燃機関 1からは理論空燃比の排気が排出されることになり、その排気中に含まれる HC、 CO、 NOx等の有害ガス成分は、機関始動時の三元触媒昇温制御によって活性された三元触媒 51において浄化される。三元触媒 51にて有害ガス成分を浄化された排気は、バイパス通路 59のサブ NOx触媒 6 1を通過して排気管 58へ導かれる。その際、サブ NOx触媒 6 1は、未活性状態にあるが、前述したように三元触媒 5 1にて排気中の有害ガス成分が既に浄化されているので、排気ェミッションが悪化することがない。また、サブ NOx触媒 6 1は、排気が持つ熱を受けて昇温する。

くステップ 503〉

ステップ 503では、 ECU 30は、機関冷却水の温度、内燃機関 1の始動時からの運転履歴等をパラメータとして、内燃機関 1の暖機（及びサブ NOx触媒 6 1の活性化）が完了したか否かを判別する。

ステップ 503において否定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 502 へ戻り、暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ 503において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 504へ進む。

<ステップ 504 >

ステップ 504では、 ECU 30は、車両が減速走行状態にあるか否かを判別する。車両の減速走行状態を判定する方法としては、図示しないアクセルペダルの操作量が "零" であり、且つ車速が所定速度以上であることを条件に車両が減速走行状態にあると判定する方法を例示することができる。

ステップ 504において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 502 へ戻り、暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ 504において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 505へ進む。

<ステップ 505〉

ステップ 505では、 ECU 30は、暖機処理の実行を終了する。具体的には、 ECU 30は、內燃機関 1の運転状態をストイキ運転からリーン · リツチスパイク運転に切り替えるとともに、第 1排気切替弁 63を全閉状態から全開状態へ切り替え、且つ第 2排気切替弁 6 5を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 1 ァクチユエ一タ 6 2及び第 2ァクチユエ一タ 6 4を制御する。

その際、内燃機関 1から排出された排気はメイン N O x触媒 5 5を経て排気管 5 8に流出することになるが、減速走行時に内燃機関 1から排出される排気に含まれる N Ox量が極僅かとなるため、たとえメイン N Ox触媒 5 5が未活性状態であつても排気エミッションが急激に悪化することがない。

更に、車両の減速走行時に内燃機関 1から排出される排気は、内燃機関 1において燃焼が行われなくとも内燃機関 1内部の熱を受けているため、そのような排気がメイン N Ox触媒 5 5を通過すると、メイン N Ox触媒 5 5が排気の熱を受けて昇温することになる。

従って、この第 4の実施の形態にかかる排気浄化装置によれば、前述の第 3の実施の形態で述べた効果に加え、機関始動後の暖機運転完了時において、排気ェミッションの悪化を抑制しつつメイン N Ox触媒 5 5の活性化を図ることが可能になるという優れた効果を得ることができる。

〔第 5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 5の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 3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。

この第 5の実施の形態と前述の第 3の実施の形態との相違点は、第 5の実施の形態では、三元触媒昇温制御、 N Ox触媒昇温抑制制御に加え、メイン N O x触媒 5 5及びサブ N Ox触媒 6 1の S Ox被毒再生制御を行う点にある。

ここで、前述した第 3の実施の形態では、三元触媒 5 1に吸収された S O xを強制的に放出させるベく内燃機関 1の制御を行っていないため、機関運転状態の経緯によっては三元触媒 5 1の S Ox吸収能力が飽和し、排気中の S Oxが三元触媒 5 1で除去されずにメイン N Ox触媒 5 5に流入し、メイン N Ox触媒 5 5が S O X被毒することが考えられる。

また、内燃機関 1がストイキ運転状態あるいはリツチ空燃比運転状態にあるときは、三元触媒 5 1に吸収されていた S Oxが放出されるとともに、第 1排気切替弁 6 3が全閉状態に保持され且つ第 2排気切替弁 6 5が全開状態に保持されるため、三元触媒 5 1から放出された S Oxは排気とともにサブ N Ox触媒 6 1を流通することになり、その際のサブ NOx触媒 6 1の温度が十分に高くないと排気中の SOxがサブ NOx触媒 6 1に吸収され、サブ NOx触媒 6 1が SOx被毒することも考えられる。

そこで、この第 5の実施の形態では、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合を判定し、その判定結果に基づいてメイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生制御を行うようにした。

尚、 S Ox被毒を解消する場合は、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を高温（例えば、 500°C〜700°C) 域まで昇温させるとともに、メイン及ぴサブ NOx触媒 55、 6 1内の排気空燃比を理論空燃比又はリツチ空燃比にする必要があるため、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1の各々の SOx被毒度合に応じて個々に S Ox被毒再生制御を行うのでは、 S Ox被毒再生制御の実行頻度が多くなり、燃料消費量の増加等を招く虞がある。このため、この第 5の実施の形態では、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との何れか一方の S Ox被毒度合が所定の基準を越えた場合は、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61の再生制御を同時に行うようにした。

以下、この第 5の実施の形態に係る S Ox被毒再生制御について図 1 3のフ口一チャートに沿って説明する。図 1 3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 S Ox被毒再生制御ルーチンは、 £ 1130の1 OM32に予め記億されており、 C PU 34が所定時間毎に繰り返し実行するル —チンである。

くステップ 601 >

S Ox被毒再生制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 601において、メイン NOx触媒 55の SOx被毒度合判定処理を実行する。メイン NOx触媒 55 の S Ox被毒の度合を判定する方法としては、例えば、メイン NOx触媒 55に流入する排気の空燃比をリーン空燃比にした後にリツチ空燃比へ切り替え、その際にメイン NOx触媒 55よりも下流に配置された酸素センサ 68 (空燃比センサでもよい）の出力信号値がリーン空燃比を示す値からリツチ空燃比を示す値へ反転するまでの時間、所謂リツチ反転時間に基づいて判定する方法を例示することができる。 <ステップ 602 >

ステップ 602では、 ECU 30は、ステップ 601において判定されたメイン NOx触媒 55の S Ox被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判別する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、 ECU30の ROM32 等に記憶されている。

ステップ 602において否定判定した場合は、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55に対して S Ox被毒再生制御を行う必要がないとみなしてステップ 603へ進む。

<ステップ 603 >

ステップ 603では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合判定処理を実行する。サブ Ν〇χ触媒 6 1の S Ox被毒度合判定方法としては、例えば、内燃機関 1の運転履歴等から推定する方法を例示することができる。

くステップ 604 >

ステップ 604では、 ECU 30は、ステップ 603において判定されたサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判定する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、 ECU30の ROM32等に記憶されている。

ステップ 604において否定判定した場合は、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1に対して S O X被毒再生制御を行う必要がないとみなして本ルーチンの実行を一旦終了する。

—方、ステップ 602又はステップ 604において肯定判定した場合は、 EC U30は、ステップ 605へ進む。

<ステップ 605 >

ステップ 605では、 ECU 30は、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の Ox被毒再生処理を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエータ 62を制御し、第 2排気切替弁 65を全開状態に保持すべく第 2ァクチユエ一タ 64を制御し、更にメイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の温度を所定の温度域（500°C〜 700°C) まで昇温させるベく NOx触媒昇温処理を実行する。 N Ox触媒昇温処理方法としては、例えば、（1 ) 排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく内燃機関 1をリツチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1より上流の排気通路において排気中に二次空気を供給することにより、メイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1の温度を急激に上昇させる方法、（2 ) 内燃機関 1を理論空燃比又はリッチ空燃比で運転させるとともに、メイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1を専用のヒータで加熱する方法、（3 ) 内燃機関 1の一部の気筒をリツチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリ一ン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気と十分な量の酸素を含む排気との混合ガスをメイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1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メイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1内で酸化反応させてメイン及びサブ N Ox触媒 5 5 , 6 1の温度を昇温させる方法等を例示することができる。

尚、この第 5の実施の形態に係るハードウェア構成において上記した（3 ) の方法を採用する場合は、二つの三元触媒 5 1のうちの一側の三元触媒 5 1に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比となり、且つ他側の三元触媒 5 1に流入する排気の空燃比がリーン空燃比となるようにすることが好ましい。

これは、リ一ン空燃比で運転された気筒からの排気とリツチ空燃比で運転された気筒からの排気とが同一の三元触媒 5 1に流入すると、該三元触媒 5 1内の排気空燃比が略理論空燃比となり、排気中の未燃燃料成分と酸素が三元触媒 5 1内で酸化反応してしまい、メイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1内で酸化反応させることができなくなるからである。

上記したような S Ox被毒再生処理が実行された場合には、内燃機関 1からの排気はメイン N Ox触媒 5 5とサブ N Ox触媒 6 1の双方を流れることになり、それらメイン及びサブ N Ox触媒 5 5、 6 1を流通する排気の空間速度は、メイン N O X触媒 5 5とサブ N Ox触媒 6 1の何れか一方のみを流通する場合に比して低くなるため、 S Ox被毒の再生効率が向上し、 S Ox被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。この結果、 S Ox被毒再生制御に係る燃料消費量を低減することができるとともに、メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1が高温に曝される時間を短縮することが可能となる。

<ステップ 606〉

ステップ 606では、 ECU 30は、メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の Ox被毒の再生が完了したか否か、言い換えればメイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の S Ox被毒が解消されたか否かを判別する。

メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の S Ox被毒再生完了を判定する方法としては、メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の S Ox被毒度合と S Ox被毒の再生に要する時間（S Ox被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、 SOx被毒再生制御の実行時間が前記 S Ox被毒再生時間以上となったことを条件にメイン及びサブNOx触媒55、 61の S Ox被毒が解消したと判定する方法、あるいはメイン N Ox触媒 55より下流の排気管 57及びサブ N Ox触媒 6 1よりも下流のバイパス通路 59に排気中の S Ox濃度に対応した電気信号を出力する S Oxセンサを配置し、それら S O Xセンサの出力信号値が所定値未満となったことを条件にメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の S Ox被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。

前記ステップ 606において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 6 05へ戻り、 S Ox被毒再生処理の実行を続行する。一方、前記ステップ 606において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 607へ進む。

<ステップ 607 >

ステップ 607では、 ECU 30は、 SOx被毒再生処理の実行を終了し、内燃機関 1の制御と第 1及び第 2排気切替弁 63、 65の制御とを通常制御に戻す。このステップ 607の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上述べた第 5の実施の形態では、メイン N Ox触媒 55とサブ N Ox触媒 6 1 との何れか一方の S Ox被毒度合が所定の基準値を上回った場合に、メィン及びサブNOx触媒55、 61の S Ox被毒を同時に再生させるため、メイン NOx触媒 5 5とサブ ΝΟχ触媒 6 1とを個々に再生する場合に比して SOx被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能となる。

また、この第 5の実施の形態では、メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の SO X被毒再生制御を同時に行うべく、内燃機関 1からの排気をメイン及びサブ N Ox 触媒 55、 6 1の双方へ流通させるため、メイン N Ox触媒 55とサブ N Ox触媒 6 1との何れか一方にのみ排気を流通させる場合に比して各 NOx触媒 55、 6 1 における排気の空間速度が低下し、 S Ox再生効率が向上し、 S Ox被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。

従って、この第 5の実施の形態によれば、メイン及ぴサブ NOx触媒 55、 6 1 の S Ox被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能になるとともに、 SOx 被毒再生制御の実行時間を短縮させることが可能となるため、 S Ox被毒再生制御に係る燃料消費量の低減と、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61の熱劣化を抑制することが可能となる。

〔第 6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 6の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 5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。

この第 6の実施の形態と前述の第 5の実施の形態との相違点は、前述の第 5の実施の形態では、メイン NOx触媒 55の SOx被毒再生制御とサブ NOx触媒 6 1 の SOx被毒再生制御とは、同時に開始され、且つ同時に終了されるのに対し、この第 6の実施の形態では、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生制御とサブ NO X触媒 61の S Ox被毒再生制御とは第 5の実施の形態と同様に同時に開始される、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生制御はメイン NOx触媒 55の SOx被毒が解消された時点で終了されるとともに、サブ NOx触媒 6 1の SOx被毒再生制御はサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒が解消された時点で終了される点にある。これは、メイン NOx触媒 55の SOx被毒再生制御とサブ NOx触媒 61の SO X被毒再生制御とを同時に終了させる場合には、 SO X被毒が先に解消された N O X触媒は、残りの NOx触媒の S Ox被毒が解消されるまで不要に高温に曝されることになり、触媒の熱劣化を誘発することが想定されるからである。

更に、この第 6の実施の形態と第 5の実施の形態との相違点は、第 5の実施の形態では、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61の S〇x被毒の再生が完了すると直ちに通常制御に戻るのに対し、この第 6の実施の形態では、メイン及びサブ N Ox触媒 55、 6 1の S Ox被毒の再生が完了すると、メイン及びサブ NOx触媒 5 5、 61をー且冷却した後に通常制御に戻る点にある。

これは、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の SOx被毒を解消する際にメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1が非常に高い温度域まで昇温するため、 SOx被毒解消後に直ちに通常制御に戻ってメイン NOx触媒 55又はサブ NOx触媒 6 1 への排気の流通が遮断されると、メイン NOx触媒 55又はサブ NOx触媒 6 1が高温のまま放置されることとなり、メイン NOx触媒 55又はサブ NOx触媒 61 の熱劣化を誘発することが想定されるからである。

以下、この第 6の実施の形態に係る S Ox被毒再生制御について図 14のフローチャートに沿って説明する。図 14に示すフローチャートは、 SOx被毒再生制御ル--チンを示すものである。この S Ox被毒再生制御ルーチンは、 £。1130の1 OM32に予め記憶されており、 CPU 34が所定時間毎に繰り返し実行するル一チンである。

くステップ 701 >

S Ox被毒再生制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 701において、メイン NOx触媒 55の SOx被毒度合判定処理を実行する。

くステップ 702 >

ステップ 702では、 ECU30は、ステップ 701において判定されたメイン NOx触媒 55の S Ox被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判別する。

ステップ 702において否定判定した場合は、 ECU30は、メイン NOx触媒 55に対する SOx被毒再生処理を実行する必要がないとみなしてステップ 703 へ進む。

くステップ 703 >

ステップ 703では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の SOx被毒度合判定処理を実行する。

くステップ 704 > ステップ 704では、 ECU 30は、ステップ 703において判定されたサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合が所定の基準値を上回っているか否かを判定する。ステップ 704において否定判定した場合は、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1に対する S Ox被毒再生処理を実行する必要がないとみなして本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、ステップ 702又はステップ 704において肯定判定した場合、すなわち、メイン NOx触媒 55又はサブ NOx触媒 6 1に対する S Ox被毒再生処理を実行する必要があると判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 705へ進む。

<ステップ 705 >

ステップ 705では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55に対する S Ox被毒再生処理の実行とサブ NOx触媒 6 1に対する S Ox被毒再生処理の実行とを同時に開始する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエ一タ 62を制御し、第 2排気切替弁 65を全開状態に保持すべく第 2ァクチユエ一タ 64を制御し、更にメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を所定の温度域（500°C〜700°C) まで昇温させるベく NOx触媒昇温処理を実行する。

NOx触媒昇温処理方法としては、例えば、（1) 排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく内燃機関 1をリツチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1より上流の排気通路において排気中に二次空気を供給することにより、メイン及ぴサブ NOx触媒 55、 6 1に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を急激に上昇させる方法、（2) 内燃機関 1をストィキ運転あるいはリッチ空燃比運転させるとともに、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1を専用のヒータで加熱する方法、 (3) 内燃機関 1の一部の気筒をリツチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリ一ン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気と十分な量の酸素を含む排気との混合ガスをメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1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メイン及びサブ NO 触媒55、 6 1内で酸化反応させてメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を昇温させる方法等を例示することができる。

上記したような SOx被毒再生処理が実行された場合には、内燃機関 1からの排気はメイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1の双方を流れることになり、それらメイン及びサブ N Ox触媒 55、 61を流通する排気の空間速度は、メイン NO X触媒 55とサブ NOx触媒 6 1の何れか一方のみを流通する場合に比して低下する。

この結果、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の S Ox被毒再生効率が向上し、 S Ox被毒再生処理の実行時間を短縮することが可能となるため、 S Ox被毒再生処理に係る燃料消費量を低減することができるとともに、メイン及ぴサブ NOx触媒 55、 6 1が高温に曝される時間を短縮することが可能となる。

くステップ 706 >

ステップ 706では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒の再生が完了したか否かを判別する。メィン NOx触媒 55の S Ox被毒再生完了を判定する方法としては、（1) メイン NOx触媒 55の S Ox被毒度合と S Ox被毒の再生に要する時間（メイン NOx触媒 S Ox被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、 S Ox被毒再生処理の実行時間が前記メイン NOx触媒 S Ox被毒再生時間以上となったことを条件にメイン N Ox触媒 55の S Ox被毒が解消したと判定する方法、（2) メイン NOx触媒 55下流の排気管 57に排気中の S Ox濃度に対応した電気信号を出力する S Oxセンサを配置し、その S Oxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にメイン N Ox触媒 55の S Ox被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。

くステップ 707>

前記ステップ 706において肯定判定した場合は、 E CU 30はステップ 70 7へ進み、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒の再生が完了したか否かを判別する。サブ NOx触媒 61の SOx被毒再生完了を判定する方法としては、（1) サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合と S Ox被毒の再生に要する時間（サブ NOx触媒 S Ox被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、 S Ox被毒再生処理の実行時間が前記サブ N O X触媒 S O X被毒再生時間以上となったことを条件にサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒が解消したと判定する方法、（2) サブ NOx触媒 6 1 下流のバイパス通路 59に排気中の S Ox濃度に対応した電気信号を出力する S O Xセンサを配置し、その S Oxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にサブ NO X触媒 6 1の S Ox被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。

くステップ 708〉

ステップ 707において否定判定した場合、つまりメイン ΝΟχ触媒 55の SO X被毒の再生が完了し、且つサブ N Ox触媒 6 1の S Ox被毒の再生が未完了である場合は、 ECU 30は、ステップ 708へ進み、サブ N Ox触媒 6 1の S Ox被毒再生処理の実行を一旦中断して、メイン ΝΟχ触媒 55の冷却処理を所定時間実行する。

具体的には、 ECU 30は、 NOx触媒昇温処理の実行を中断するとともに、全開状態にある第 1及び第 2排気切替弁 63、 65のうち、第 2排気切替弁 65のみを全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 2ァクチユエータ 64を制御する。この場合、内燃機関 1から排出された排気は、メイン ΝΟχ触媒 55を流通することになり、サブ ΝΟχ触媒 6 1を流通しないことになる。排気がメイン ΝΟχ触媒 55を通過する際に、メイン ΝΟχ触媒 55の熱が排気によって奪われ、メイン N Ox触媒 55の温度が低下する。

その際、内燃機関 1をリ一ン空燃比で運転させて排気の温度を低くすることが考えられるが、 S Ox被毒再生処理の実行直後は、メイン NOx触媒 55の温度が触媒浄化ウインドより高くなっている可能性があり、そのような状況下で内燃機関 1がリーン空燃比で運転されると排気中の NOxがメィン NOx触媒 55で浄化されず、排気ェミッションが悪化する虞がある。

そこで、この第 6の実施の形態では、 S Ox被毒再生処理の実行後にメイン NO X触媒 55を冷却する場合は、内燃機関 1をストィキ運転させ、排気ェミッションの悪化を抑制しつつメイン NOx触媒 55の冷却を図るようにした。

<ステップ 709〉

ECU30は、上記したようなメイン NOx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ 709へ進む。ステップ 709では、 ECU 30は、メイン NOx触媒冷却処理を終了し、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生処理を再開する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 1ァクチユエータ 62を制御するとともに、第 2排気切替弁 65 を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第 2ァクチユエ一タ 64を制御し、更にサブ N Ox触媒 65を昇温させるベく N Ox触媒昇温処理の実行を再開する。

くステップ 7 10〉

ステップ 71 0では、 ECU30は、 ECU30は、サブ N Ox触媒 61の SO X被毒再生が完了したか否かを判別する。

ステップ 71 0において否定判定した場合は、 ECU 30は、サブ N Ox触媒 6 1の SOx被毒再生処理を継続して実行すべくステップ 709へ戻る。一方、ステップ 710において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 71 1へ進む。

<ステップ 7 1 1 >

ステップ 71 1では、 ECU 30は、サブ N Ox触媒 6 1の SOx被毒再生処理の実行を終了し、サブ NOx触媒 6 1の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、 ECU 30は、 NOx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第 1排気切替弁 6 3を全閉状態、且つ第 2排気切替弁 65を全開状態に保持したままで内燃機関 1 の運転状態をストイキ運転に切り替える。

この場合、内燃機関 1から排出された排気は、サブ NOx触媒 6 1を流通することになり、メイン NOx触媒 55を流通しないことになる。排気がサブ NOx触媒 61を通過する際に、サブ NOx触媒 6 1の熱が排気によって奪われ、サブ NOx 触媒 61の温度が低下する。

くステップ 7 12〉

ECU 30は、上記したようなサブ NOx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ 712へ進む。ステップ 712では、 ECU 30は、内燃機関 1の制御と、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の制御とを通常制御に戻す。このステツプ 712の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前述したステップ 707において肯定判定した場合、つまりメイン NO X触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との双方の SOx被毒の再生が略同時に完了した場合は、 ECU30は、ステップ 713へ進む。

<ステップ 7 1 3 > ステップ 7 1 3では、 ECU 30は、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の≤ Ox被毒再生処理の実行を終了するとともに、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1を同時に冷却すべくメイン NOx触媒 ·サブ NOx触媒冷却処理を所定時間実行する。具体的には、 ECU 30は、 NOx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第 1排気切替弁 63を全開状態且つ第 2排気切替弁 65を全開状態に保持したままで内燃機関 1の運転状態をストイキ運転に切り替える。

この場合、内燃機関 1から排出された排気は、メイン NOx触媒 55とサブ NO X触媒 61との双方を流通することになる。前記した排気がメイン及びサブ NOx 触媒 55、 6 1を通過する際に、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61の熱が排気に奪われることになり、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度が低下する。

ECU 30は、上記したようなメイン NOx触媒♦サブ NOx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ 7 1 2へ進んで内燃機関 1の制御と第 1及び第 2排気切替弁 63、 65の制御とを通常制御に戾し、本ルーチンの実行を一旦終了する。

くステップ 7 14 >

次に、前記したステップ 706において否定判定した場合は、 ECU 30はステツプ 7 14へ進み、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒の再生が完了したか否かを判別する。

ステップ 714において否定判定した場合、つまりメイン及びサブ NOx触媒 5 5、 61の双方の S Ox被毒の再生が未完了である場合には、 ECU 30は、ステップ 705へ戻り、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の S Ox被毒再生処理を引き続き実行する。一方、ステップ 714において肯定判定した場合、つまりメイン NOx触媒 55の S Ox被毒の再生が未完了であって、且つサブ NOx触媒 6 1 の S Ox被毒の再生が完了している場合は、 ECU 30は、ステップ 715へ進む _c

<ステップ 7 15〉

ステップ 71 5では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生処理の実行を一旦中断して、サブ NOx触媒 6 1の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、 ECU 30は、 NOx触媒昇温処理の実行を中断するとともに、全開状態にある第 1及び第 2排気切替弁 63、 65のうち、第 1排気切替弁 63のみを全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 1ァクチユエータ 62を制御するとともに、内燃機関 1の運転状態をストィキ運転に切り替える。

この場合、内燃機関 1から排出された排気は、サブ NOx触媒 6 1を流通することになり、メイン ΝΟχ触媒 55を流通しないことになる。前記した排気がサブ Ν Ox触媒 6 1を流通する際に、サブ ΝΟχ触媒 6 1の熱が排気に奪われ、サブ NO X触媒 6 1の温度が低下する。

くステップ 7 1 6〉

ECU30は、上記したようなサブ N Ox触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ 71 6へ進む。ステップ 716では、 ECU 30は、サブ N Ox触媒冷却処理を終了し、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生処理の実行を再開する。具体的には、 ECU 30は、第 2排気切替弁 65を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 2ァクチユエータ 64を制御するとともに、第 1排気切替弁 63を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第 1ァクチユエータ 62を制御し、更にメィン NOx触媒 55を昇温させるベく NOx触媒昇温処理の実行を再開する。

くステップ 7 1 7 >

ステップ 71 7では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生が完了したか否かを判別する。

ステップ 71 7において否定判定した場合は、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生処理を継続して実行すべくステップ 71 6へ戻る。一方、ステツプ 71 7において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 718へ進む。

くステップ 7 18 >

ステップ 71 8では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の S Ox被毒再生処理の実行を終了するとともに、メイン NOx触媒 55の冷却処理を所定時間実行する。具体的には、 ECU 30は、 NOx触媒昇温処理の実行を終了するとともに、第 1排気切替弁 63を全開状態、且つ第 2排気切替弁 65を全閉状態に保持したままで内燃機関 1の運転状態をストイキ運転に切り替える。

この場合、内燃機関 1から排出された排気は、メイン NOx触媒 55を流通し、サブ NOx触媒 6 1を流通しないことになる。前記した排気がメイン NOx触媒 5 5を流通する際に、メイン NOx触媒 55の熱が排気に奪われ、メイン NOx触媒 55の温度が低下する。

ECU 30は、上記したようなメイン NOx触媒冷却処理を所定時間実行すると、ステップ 7 1 2へ進んで内燃機関 1の制御とメイン及びサブ NOx触媒 55, 6 1 の制御とを通常制御に戻し、本ル一チンの実行を一旦終了する。

以上述べた第 6の実施の形態では、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 61 との少なくとも一方の SOx被毒度合が所定の基準値を上回った場合に、メイン N Ox触媒 55の SOx被毒再生制御とサブ NOx触媒 6 1の SOx被毒再生制御とを同時に行うため、メィン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1とを個々に再生する場合に比して S Ox被毒再生制御の実行頻度を減少させることが可能となる。

また、この第 6の実施の形態では、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61の SO X被毒再生制御において、内燃機関 1からの排気をメイン及びサブ NOx触媒 55、 61の双方へ流通させるため、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との何れか一方にのみ排気を流通させる場合に比して各 NOx触媒 55、 6 1における排気の空間速度が低下し、 SOx再生効率が向上し、 S Ox被毒再生制御の実行時間を短縮することが可能となる。

また、この第 6の実施の形態では、メイン NOx触媒 55の SOx被毒再生制御がメイン NOx触媒 55の SOx被毒解消時に終了されるとともに、サブ NOx触媒 6 1の SOx被毒再生制御がサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒解消時に終了されるため、 SO X被毒が先に解消された N O X触媒が不要に高温に曝されることがない。また、この第 6の実施の形態では、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒の再生が完了した際に、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1が冷却されるため、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1が高温のまま放置されることがなく、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の熱劣化を防止することができる。

従って、この第 6の実施の形態によれば、前述した第 5の実施の形態で述べた効果に加え、 S Ox被毒再生制御に起因したメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1 の熱劣化が防止されるという優れた効果を得ることが可能となる。

〔第 7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 7の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 3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。

この第 7の実施の形態と前述の第 3の実施の形態との相違点は、第 3の実施の形態では、機関運転状態がリーン · リッチスパイク制御実行領域にあるときにメイン NOx触媒 55の温度が所定温度以上になると、メイン NOx触媒 55の過剰な昇温を防止すべく直ちに NOx触媒昇温抑制制御が実行されるのに対し、この第 7の実施の形態では、機関運転状態がリーン · リツチスパイク制御実行領域にあるときにメイン NOx触媒 55の温度が所定温度以上になると、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生制御が実行された後に、 NOx触媒昇温抑制制御が実行される点にある。 . これは、排気浄化装置の通常制御において、機関運転状態がストィキ制御実行領域又はリツチ空燃比制御実行領域にあり、且つ三元触媒 51の温度が S Ox放出条件を満たしいているときは、三元触媒 51から放出された S Oxがメイン NOx 触媒 55へ流入するのを防止すべく、第 1排気切替弁 63が全閉状態に保持されるとともに第 2排気切替弁 65が全開状態に保持され、排気の全量がサブ NOx触媒 6 1を流通するため、サブ NOx触媒 6 1はメィン NOx触媒 55に比して S O X被毒し易く、サブ NOx触媒 6 1が S Ox被毒した状態で NOx触媒昇温抑制制御が実行されるとサブ NOx触媒 6 1を流通する排気中に含まれる NOxが十分に浄化されず、排気エミッションが悪化することが想定されるからである。

以下、この第 7の実施の形態に係る触媒昇温抑制制御について図 1 5のフローチャートに沿って説明する。図 1 5に示すフローチャートは、 NOx触媒昇温抑制制御ル一チンを示すものである。この NOx触媒昇温抑制制御ル一チンは、予め E CU 30の ROM32に記憶されており、 C PU 34が所定時間毎に繰り返し実行するル一チンである。

<ステップ 801 >

触媒昇温抑制制御ル一チンでは、 ECU30は、先ずステップ 801において、内燃機関 1の運転状態がリーン · リツチスパイク制御実行領域にあるか否かを判定する。くステップ 802 >

ステップ 801において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 802 へ進み、温度センサ 66の出力信号値（排気温度）が予め設定された上限値： T 1 (例えば、メイン ΝΟχ触媒 55の触媒浄化ウィンドの上限値）以上であるか否かを判別する。

<ステップ 803〉

ステップ 802において肯定判定した場合は、 ECU30は、メイン ΝΟχ触媒 55の過剰な昇温を防止すべく N Ox触媒昇温抑制処理を実行する必要があるとみなし、ステップ 803へ進む。ステップ 803では、 ECU30は、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合判定処理を実行する。サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合を判定する方法としては、例えば、内燃機関 1の運転履歴等から推定する方法を例示することができる。

くステップ 804 >

ステップ 804では、 ECU 30は、ステップ 803で判定されたサブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合が所定の基準値を下回っているか否かを判別する。前記基準値は、予め実験的に求められた値であり、 ROM32に記憶されている。

くステップ 805〉

ステップ 804において肯定判定した場合には、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒を再生する必要がないとみなし、ステップ 805へ進む。ステツプ 805では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の NOx触媒昇温抑制処理を実行する。

具体的には、 ECU 30は、第 1及び第 2排気切替弁 63、 65を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエータ 64を制御して、排気をメイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1に流すようにする。

この場合、內燃機関 1からの排気は、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との双方を流通することになり、メイン ΝΌχ触媒 55を流通する排気流量は、内燃機関 1からの排気がメイン NOx触媒 55のみを流通する場合に比して少なくなるため、メイン NOx触媒 55が排気から受ける熱量が減少し、メイン NOx触媒 55が過剰に昇温することがない。更に、内燃機関 1からの排気がメイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1との双方を流れることによってメイン NOx触媒 55を流通する排気流量が減少すると、メイン NOx触媒 55における排気の空間速度が低くなるため、メイン NOx触媒 55の NOx浄化率が向上する。同様に、サブ NOx触媒 6 1を流通する排気流量も、内燃機関 1からの排気がサブ NOx触媒 6 1のみを流通する場合に比して少ないため、サブ NOx触媒 6 1における排気の空間速度も低くなり、サブ NOx触媒 6 1の NOx浄化率も向上する。

<ステップ 806 >

ステップ 806では、 ECU 30は、温度センサ 66の出力信号値（排気温度）が所定温度： T ₂より低くなったか否かを判別する。前記所定温度： T₂は、上限値： Τ!より小さい値であって、且つ、メイン NOx触媒 55の触媒浄化ウィンドの下限値以上の値である。

ステップ 806において否定判定した場合は、 ECU 30は、 NOx触媒昇温抑制処理の実行を継続すべくステップ 805へ戻る。一方、ステップ 806において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 807へ進む。

くステップ 807 >

ステップ 807では、 ECU 30は、 NOx触媒昇温抑制処理の実行を終了し、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 80 7の処理を実行し終えると、 ECU30は、本ルーチンの実行をー且終了する。一方、前述のステップ 804の処理において否定判定した場合には、 ECU 3 0は、 NOx触媒昇温抑制処理を実行する前にサブ NOx触媒 6 1の SOx被毒を再生する必要があるとみなし、ステップ 808へ進む。

くステップ 808〉

ステップ 808では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生処理を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全閉状態とすべく第 1ァクチユエータ 62を制御するとともに、第 2排気切替弁 65を全開状態とすべく第 2ァクチユエ一タ 64を制御し、更にサブ NOx触媒 6 1の温度を所定の温度域（500°C〜 700°C) まで昇温させるベく NOx触媒昇温処理を実行する。 NOx触媒昇温処理方法としては、例えば、（1) 排気の空燃比をリッチ空燃比とすべく内燃機関 1をリツチ空燃比で運転させるとともにメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1より上流の排気通路において排気中に二次空気を供給することにより、メイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1に十分な量の未燃燃料成分と酸素とを供給し、それら未燃燃料成分と酸素とをメイン及びサブ NOx触媒 55、 61内で酸化反応（燃焼）させてメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を急激に上昇させる方法、（2) 内燃機関 1をストィキ運転あるいはリッチ空燃比運転させるとともに、メイン及びサブ NOx触媒 55、 61を専用のヒータで加熱する方法、 (3) 内燃機関 1の一部の気筒をリツチ空燃比で運転させると同時に残りの気筒をリ一ン空燃比で運転させることにより、十分な量の未燃燃料成分を含む排気と十分な量の酸素を含む排気との混合ガスをメイン及びサブ 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メイン及びサブ NO 触媒55、 6 1内で酸化反応させてメイン及びサブ NOx触媒 55、 6 1の温度を昇温させる方法等を例示することができる。

くステップ 809 >

ステップ 809では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生が完了した否かを判別する。サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生完了を判定する方法としては、（1) サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒度合と S Ox被毒の再生に要する時間（サブ NOx触媒 S Ox被毒再生時間）との関係を予め実験的に求めておき、 S O X被毒再生処理の実行時間が前記サブ N O X触媒 S O X被毒再生時間以上となつたことを条件にサブ NOx触媒 61の S Ox被毒が解消したと判定する方法、（2) サブ NOx触媒 6 1下流のバイパス通路 59に排気中の S Ox濃度に対応した電気信号を出力する S Oxセンサを配置し、その S Oxセンサの検出値が所定値未満となったことを条件にサブ N O X触媒 6 1の S O X被毒が解消したと判定する方法等を例示することができる。

ステップ 809において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 808 へ戻り、サブ NOx触媒 6 1の S Ox被毒再生処理の実行を継続して行う。一方、ステップ 809において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 805、ステップ 806、ステップ 807の処理を順次実行して、メイン NOx触媒 55の過剰な昇温を防止する。

以上述べた第 7の実施の形態によれば、前述の第 3の実施の形態で述べた効果に加え、メイン NOx触媒 55の過剰な昇温を防止しつつ、メイン NOx触媒 55 及びサブ N O X触媒 6 1の N O X浄化率を向上させることが可能になる。

〔第 8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 8の実施の形態を図 16を参照して説明する。ここでは、前述の第 3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。

この第 8の実施の形態と前述の第 3の実施の形態との相違点は、第 3の実施の形態では、リーン ' リッチスパイク制御においてメイン NOx触媒 55の NOx吸収量を推定する際に、第 2排気切替弁 65を介してサブ NOx触媒 6 1へ漏れる排気を考慮していないのに対し、この第 8の実施の形態では、サブ NOx触媒 61へ漏れる排気を考慮してメイン NOx触媒 55の NOx吸収量を推定する点にある。これは、サブ NOx触媒 61へ漏れる排気を考慮せずにメイン NOx触媒 55の NOx吸収量を推定すると、その推定値が実際の NOx吸収量より多くなることが想定され、そのような推定値に基づいてリーン · リッチスパイク制御が実行された場合には、メィン NOx触媒 55の NOx吸収能力が飽和していないにも関わらずリツチスパイク制御が実行されることとなり、メイン NOx触媒 55の NOx吸収能力を効率的に利用することができず、ひいてはリツチスパイク制御の実行頻度が不要に増加して燃料消費量の悪化を招くことも考えられるからである。

更に、第 8の実施の形態と前述の第 3の実施の形態との相違点は、第 3の実施の形態では、メイン NOx触媒 55のみを対象としてリ一ン · リッチスパイク制御が実行されるのに対し、この第 8の実施の形態では、メイン NOx触媒 55とサブ NOx触媒 6 1の双方を対象としてリーン · リツチスパイク制御を実行する点にある。

これは、機関運転状態がリーン ' リッチスパイク制御実行領域にあるときには、排気の一部が第 2排気切替弁 65を介してサブ NOx触媒 6 1へ漏れ、その排気中の NOxがサブ NOx触媒 61に吸収されることになるため、サブ NOx触媒 61に吸収された N Oxを放出及び浄化する必要があるからである。以下、この第 8の実施の形態におけるリーン ' リッチスパイク制御について具体的に説明する。図 16に示すフローチャートは、リーン · リッチスパイク制御ルーチンを示すものである。このリーン . リッチスパイク制御ル一チンは、予め £ 1130の 01^32に記憶されており、 CPU 34が所定時間毎に繰り返し実行するル一チンである。

くステップ 901〉

リーン . リッチスパイク制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 90 1において RAM 33の所定領域に予め設定された第 1 NOx放出フラグ記憶領域にアクセスし、 "1" が記憶されていないか否かを判別する。

前記第 1 NOx放出フラグ記憶領域は、メイン NOx触媒 55に吸収されている NOx量がメイン NOx触媒 55により吸収可能な NOx量の限界値以上であるときには "1" が記憶され、メイン NOx触媒 55に吸収されている NOx量が前記限界値未満であるときには "0" が記憶される領域である。

<ステップ 902 >

ステップ 901において肯定判定した場合、すなわち RAM 33の第 1 NOx放出フラグ記憶領域に "0" が記憶されていると判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 902へ進む。ステップ 902では、 ECU 30は、 RAM 33の所定領域に予め設定された第 2 NOx放出フラグ記憶領域へアクセスし、 "1" が記憶されていないか否かを判別する。

前記第 2 NOx放出フラグ記憶領域は、サブ NOx触媒 6 1に吸収されている N Ox量がサブ NOx触媒 6 1により吸収可能な NOx量の限界値以上であるときには "1" が記憶され、サブ NOx触媒 61に吸収されている NOx量が前記限界値未満であるときには "0" が記憶される領域である。

<ステップ 903 >

ステップ 902において肯定判定した場合、すなわち RAM33の第 2 NOx放出フラグ記億領域に "0" が記億されていると判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 903へ進む。ステップ 903では、 E CU 30は、機関運転状態がリ —ン空燃比制御実行領域にあるか否かを判別する。

くステップ 904 > ステップ 903において肯定判定した場合には、 ECU30は、ステップ 90 4へ進む。ステップ 904では、第 2排気切替弁 65を介してサブ NOx触媒 6 1 へ漏れる排気量に基づいて、メイン NOx触媒 55に吸収されている ΝΟχの総量とサブ ΝΟχ触媒 6 1に吸収されている NOxの総量とを演算する。

具体的には、 ECU 30は、先ず、機関回転数や燃料噴射量等をパラメータとして一定期間内に内燃機関 1から排出される NOx量（以下、機関排出 NOx量と称する）を算出する。この機関排出 NOx量を算出する方法としては、例えば、機関回転数、吸入空気量、及び燃料噴射量をパラメ一タとして算出する方法を例示することができる。尚、機関回転数と吸入空気量と燃料噴射量と機関排出 NOx量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化して ROM32に記憶しておくようにしてもよレ、。

続いて、 ECU30は、一定期間内にサブ NOx触媒 6 1へ漏れる NOx量（以下、 NOx漏れ量と称する）を算出する。この NOx漏れ量を算出する方法としては、 NOx漏れ量が排気の流量（排気の圧力）や機関排出 NOx量によって変化すると考えられるため、排気流量と機関排出 NOx量とをパラメ一タとして算出される方法を例示することができる。

尚、排気流量と機関排出 NOx量と NOx漏れ量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化して ROM 32に記憶しておくようにしてもよレ、。更に、排気の圧力や排気の流量は、機関回転数や吸入空気量などの機関運転状態を示すパラメータから推定することが可能であるため、前記したマップは、機関運転状態と機関排出 NOx量と NOx漏れ量との関係を示すマップとしてもよい。

ECU30は、上記したような方法により機関排出 NOx量と NOx漏れ量とを算出する。 ECU30は、前記機関排出 NOx量から前記 NOx漏れ量を減算して、メイン NOx触媒 55の NOx吸収量を算出する。 ECU 30は、このようにして算出された NOx吸収量を、第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値に加算する。

前記第 1吸収カウンタ C1は、 RAM33の所定領域に設定された記憶領域、あるレ、は CPU 34に内装されたレジスタ等で構成され、メイン NOx触媒 55に吸収される NOx量の積算値、言い換えればメイン NOx触媒 55に吸収された NO Xの総量を保持するものである。一方、 ECU 30は、前記 NOx漏れ量を第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値に加算する。第 2吸収カウンタ C2は、 RAM 33の所定領域に設定された記憶領域、若しくは PU34に內装されたレジスタ等で構成され、サブ NOx触媒 6 1に吸収される NOx量の積算値、つまりサブ NOx触媒 6 1に吸収された NOxの総量を保持するものである。

<ステップ 905 >

E CU 30は、前記したステップ 904において更新された第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1を読み出し、そのカウンタ値： C1とメイン NOx触媒 55 によって吸収可能な NOx量の限界値： C1MAXとを比較する。具体的には、 ECU 30は、前記カウンタ値： C1が前記限界値： C1MAX未満であるか否かを判別する。くステップ 906〉

ステップ 905において肯定判定した場合は、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55の総 NOx吸収量が限界値に達しておらず、メイン NOx触媒 55に対するリツチスパイク制御を実行する必要がないとみなし、ステップ 906へ進む。ステップ 906では、 ECU 30は、前記ステップ 904において更新された第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C2を読み出し、そのカウンタ値： C2とサブ NOx 触媒 61によって吸収可能な NOx量の限界値： C2MAXとを比較する。具体的には、 ECU30は、前記カウンタ値： C 2が前記限界値： C2MAX未満であるか否かを判別する。

前記ステップ 906において肯定判定した場合は、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1の総 NOx吸収量が限界値に達しておらず、サブ NOx触媒 61に対するリツチスパイク制御を実行する必要がないとみなし、本ル一チンの実行を一旦終了する。

くステップ 907 >

次に、前述したステップ 903において否定判定した場合は、 ECU 30は、機関運転状態がリーン空燃比制御実行領域にない、言い換えれば機関運転状態がストィキ制御実行領域（あるいはリッチ空燃比制御実行領域）にあり、第 1排気切替弁 63が全閉状態に保持され且つ第 2排気切替弁 65が全開状態に保持されているとみなし、ステップ 907へ進む。ステップ 907では、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を介してメイン NOx触媒 55へ漏れる排気量に基づいて、メイン NOx触媒 55から放出される NOx量の総量と、サブ NOx触媒 6 1から放出される NOx量の総量とを演算する。

すなわち、機関運転状態がストィキ制御実行領域（あるいはリッチ空燃比制御実行領域）にある場合は、第 1排気切替弁 63が全閉状態に保持され且つ第 2排気切替弁 65が全開状態に保持されるため、内燃機関 1から排出された理論空燃比又はリツチ空燃比の排気は、主としてサブ NOx触媒 6 1を流れることになるが、第 1排気切替弁 63のシール性が完全ではないため、微量の排気が第 1排気切替弁 63を介してメイン NOx触媒 55へ漏れることになる。

従って、機関運転状態がストイキ制御もしくはリツチ空燃比制御実行領域にあるときは、大半の排気がサブ NOx触媒 6 1を流れるため、サブ NOx触媒 6 1に吸収されていた NOxが放出及び還元されるとともに、残りの微量の排気がメイン N〇x触媒 55を流れ、メイン NOx触媒 55に吸収されていた NOxが放出及び還元されると考えられる。

そこで、 ECU 30は、先ず、機関回転数や吸入空気量等をパラメータとして一定期間内に内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量（以下、機関排出燃料成分量と称する）を算出する。この機関排出燃料成分量を算出する方法としては、例えば、機関回転数、吸入空気量、及び燃料噴射量をパラメータとして算出する方法を例示することができる。尚、機関回転数と吸入空気量と燃料噴射量と機関排出燃料成分量との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化して ROM 32に記憶しておくようにしてもよレ、。

続いて、 ECU 30は、一定期間内にメイン NOx触媒 55へ漏れる未燃燃料成分量、すなわち一定期間内にメイン NOx触媒 55に流入する未燃燃料成分量（メイン燃料成分量と称する）を算出する。 ECU 30は、前記機関排出燃料成分量からメイン燃料成分量を減算して、サブ NOx触媒 6 1へ流入する未燃燃料成分量 (サブ燃料成分量）を算出する。

ECU30は、前記メイン燃料成分量がメイン NOx触媒 55に流入した際に放出及び還元される NOx量（以下、第 1の NOx放出量と称する）を算出するとともに、前記サブ燃料成分量がサブ Ν〇χ触媒 6 1に流入した際に放出及び還元される NOx量（以下、第 2の NOx放出量と称する）を算出する。

ECU30は、上記したような方法により算出された第 1の N Ox放出量を第 1 放出カウンタ CC1のカウンタ値に加算するとともに、第 2の N Ox放出量を第 2 放出カウンタ C C2のカウンタ値に加算する。

前記第 1放出カウンタ CC1は、 RAM 33の所定領域に設定された記憶領域、あるいは CPU 34に内装されたレジスタ等で構成され、メイン N Ox触媒 55において放出及び還元される NOx量の積算値、言い換えればメイン NOx触媒 55 において放出及び還元される NOxの総量を保持するものである。一方、前記第 2 放出カウンタ CC2は、 RAM33の所定領域に設定された記憶領域、若しくは C PU 34に内装されたレジスタ等で構成され、サブ NOx触媒 61において放出及び還元される NOx量の積算値、つまりサブ NOx触媒 6 1において放出及び還元される NOxの総量を保持するものである。

くステップ 908〉

ECU30は、前記したステップ 907において更新された第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： CC1を読み出すとともに、前述した第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1を読み出し、前記第 1放出カウンタ： CC1のカウンタ値： CC 1が前記第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1以上であるか否かを判別する。くステップ 909〉

ステップ 908において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 909 へ進み、第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1を "0 " にリセットする。

くステップ 910 >

ステップ 908において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 9 10 へ進み、第 1吸収カウンタ： C1のカウンタ値： C1から第 1放出カウンタ： CC 1のカウンタ値： C C1を減算して得られた値（CI— CC1) を第 1吸収カウンタ： C1の新たなカウンタ値とする。

<ステップ 91 1〉

前記したステップ 909又はステップ 91 0の処理を実行し終えた E CU 30 は、ステップ 91 1へ進む。ステップ 91 1では、 E CU 30は、第 1放出力ゥンタ CC1の力ゥンタ値： CC1を "0" にリセットする。くステップ 9 1 2〉

ECU30は、前記したステップ 907において更新された第 2放出カウンタ CC 2のカウンタ値： CC2を読み出すとともに、前述した第 2放出カウンタ C2のカウンタ値： C2を読み出し、前記第 2放出カウンタ： CC2のカウンタ値： CC 2が前記第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C 2以上であるか否かを判別する。

<ステップ 913 >

ステップ 91 2において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 9 13 へ進み、第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C2を "0" にリセットする。

くステップ 9 14 >

ステップ 91 2において否定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 9 14 へ進み、第 2吸収カウンタ： C2のカウンタ値： C 2から第 2放出カウンタ： CC 2のカウンタ値： C C2を減算して得られた値（C2—CC2) を第 2吸収カウンタ： C2の新たなカウンタ値とする。

くステップ 91 5 >

前記したステップ 9 1 3又はステップ 914の処理を実行し終えた E CU 30 は、ステップ 915へ進む。ステップ 915では、 ECU 30は、第 2放出カウンタ CC2のカウンタ値： CC2を " 0" にリセットする。このステップ 91 5の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行を一且終了する。

くステップ 916 >

一方、前述したステップ 905において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 916へ進む。ステップ 916では、 ECU30は、第 1 N Ox放出フラグ記憶領域の値を "0" から "1" へ書き換える。

くステップ 9 1 7 >

前記したステップ 9 1 6の処理を実行し終えた場合、又は前述したステップ 9 01において否定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 91 7へ進む。ステップ 91 7では、 ECU 30は、メイン NOx触媒 55に対するリッチスパイク制御を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全開状態且つ第 2排気切替弁 65を全閉状態に保持すべく第 1ァクチユエ一タ 62及び第 2ァクチユエータ 64を制御し、内燃機関 1の運転状態をリツチ空燃比運転に切り替える。

<ステップ 9 1 8 >

ステップ 9 1 8では、 ECU 3 0は、内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量に基づいてメイン NOx触媒 5 5で放出及び還元される NOx量を算出し、算出された NOx量に基づいて第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： CC1を更新する。くステップ 9 1 9 >

ステップ 9 1 9では、 ECU 3 0は、前記ステップ 9 1 8で更新された第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： C C1を読み出すとともに、第 1吸収カウンタ： C1のカウンタ値： C1を読み出し、第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： CC1 が第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1以上であるか否かを判別する。

ステップ 9 1 9において否定判定した場合は、 E CU 3 0は、前述したステツプ 9 1 7へ戻り、メイン NOx触媒 5 5に対するリツチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ 9 1 9において肯定判定した場合は、 E CU 3 0は、ステツプ 9 2 0へ進む。

<ステップ 9 2 0 >

ステップ 9 2 0では、 ECU 3 0は、メイン NOx触媒 5 5に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、 ECU 3 0は、第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5の制御と、内燃機関 1の制御とを通常制御に戻す。続いて、 ECU 3 0は、第 1放出フラグ記憶領域の値を " 1 " から "0" へ書き換えるとともに、第 1吸収カウンタ C1及び第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値を "0" にリセットする。このステップ 9 2 0の処理を実行し終えた E CU 3 0は、本ル一チンの実行を一旦終了する。

くステップ 9 2 1 〉

また、前述したステップ 9 0 6において否定判定した場合は、 E CU 3 0は、ステップ 9 2 1へ進み、第 2放出フラグ記憶領域の値を "0" から " 1 " へ書き換える。

<ステップ 9 2 2〉

前記したステップ 9 2 1の処理を実行し終えた場合、又は前述したステップ 9 0 2において否定判定した場合は、 E CU 3 0は、ステップ 9 2 2へ進む。ステップ 922では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1に対するリッチスパイク制御を実行する。具体的には、 ECU30は、第 1排気切替弁 63を全閉状態に保持し且つ第 2排気切替弁 65を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエ一タ 64を制御するとともに、内燃機関 1の運転状態をリツチ空燃比運転に切り替える。

くステップ 923 >

ステップ 923では、 ECU 30は、内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量に基づいて第 2放出カウンタ CC2のカウンタ値： CC2を更新する。

くステップ 924>

ステップ 924では、 ECU 30は、前記ステップ 923で更新された第 2放出カウンタ CC 2のカウンタ値： C C2を読み出すとともに、第 2吸収カウンタ： C2のカウンタ値： C 2を読み出し、第 2放出カウンタ C C2のカウンタ値： CC2 が第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C2以上であるか否かを判別する。

ステップ 924において否定判定した場合は、 ECU30は、前述したステツプ 922へ戻り、サブ NOx触媒 6 1に対するリッチスパイク制御を続行する。 ― 方、前述したステップ 924において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 925へ進む。

くステップ 925〉

ステップ 925では、 ECU 30は、サブ NOx触媒 6 1に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63及び第 2排気切替弁 65の制御と、内燃機関 1の制御とを通常制御に戻す。続いて、 ECU 30は、第 2 NOx放出フラグ記憶領域の値を "1" から "0" へ書き換えるとともに、第 2吸収カウンタ C2及び第 2放出カウンタ CC2の値を "0" にリセットする。このステップ 925の処理を実行し終えた E CU 30は、本ル一チンの実行を一旦終了する。

以上述べた第 8の実施の形態によれば、第 1排気切替弁 63及び第 2排気切替弁 65から漏れる排気量を考慮してメイン NOx触媒 55の NOx吸収量を推定するため、メイン NOx触媒 55の NOx吸収量を正確に推定することが可能となり、以てメイン NOx触媒 55に対するリツチスパイク制御を精度良く実行することが可能となる。

更に、この第 8の実施の形態によれば、第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5から漏れる排気量を考慮してサブ Ν Οχ触媒 6 1の Ν Οχ吸収量を推定するとともに、その推定値に基づいてサブ N Ox触媒 6 1に対するリッチスパイク制御を実行することができるため、不用意にサブ N Ox触媒 6 1に吸収された Ν Οχを確実に還元することが可能となり、排気エミッションを向上させることが可能となる。

尚、この第 8の実施の形態では、メイン N Ox触媒 5 5及びサブ N Ox触媒 6 1 の N Ox吸収量を推定する際に、第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5から漏れる排気量を考慮して N Ox吸収量を推定する例について述べたが、第 1排気切替弁 6 3及ぴ第 2排気切替弁 6 5の応答遅れ、すなわち第 1排気切替弁 6 3又は第 2排気切替弁 6 5を全開状態から全閉状態（もしくは全閉状態から全開状態）へ切り替えるべく第 1ァクチユエータ 6 2又は第 2ァクチユエータ 6 4が制御された時点から、第 1排気切替弁 6 3又は第 2排気切替弁 6 5が実際に全閉状態

(もしくは全開状態）となる時点までに時間がかかる場合があるため、そのような場合には、第 1排気切替弁 6 3及び第 2排気切替弁 6 5の応答遅れ時間の間にメイン N Ox触媒 5 5又はサブ N Ox触媒 6 1 へ流通する排気量を考慮して N Ox吸収量を推定するようにすることが好ましい。

〔第 9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 9の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 8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。

この第 9の実施の形態と前述の第 8の実施の形態との相違点は、第 8の実施の形態では、メィン N Ox触媒 5 5に対するリツチスパイク制御とサブ N Ox触媒 6 1に対するリツチスパイク制御とが互いに独立して実行されるのに対し、この第 9の実施の形態では、 N Ox触媒昇温抑制制御が実行される場合、言い換えればメィン N Ox触媒 5 5とサブ N Ox触媒 6 1の双方を併用して排気浄化が行われる場合に限り、メイン N Ox触媒 5 5に対するリツチスパイク制御とサブ N Ox触媒 6 1に対するリツチスパイク制御とが同期して実行される点になる。これは、 NOx触媒昇温抑制制御の実行時においてメイン NOx触媒 55に対するリツチスパイク制御の実行時期とサブ NOx触媒 6 1に対するリツチスパイク制御の実行時期とが異なると、リツチスパイク制御の実行頻度が増加して燃料消費量の増加を招くことが想定されるからである。

但し、 NOx触媒昇温抑制制御の実行開始時において、メイン NOx触媒 55の N O X吸収量とサブ N O X触媒 6 1の N O X吸収量とが異なっている場合が想定されるため、この第 9の実施の形態では、 NOx触媒昇温抑制制御の実行開始直前に、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1に吸収されている全ての N Oxを一旦放出及び還元するようにした。

更に、メイン NOx触媒 55が吸収可能な NOx量の限界値（以下、第 1の NO X吸収限界値と称する）とサブ NOx触媒 6 1が吸収可能な NOx量の限界値（以下、第 2の NOx吸収限界値と称する）とが異なる場合は、たとえ NOx触媒昇温抑制制御の実行開始直前にメイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1に吸収されていた全ての NOxを放出及び還元したとしても、メイン NOx触媒 55の NOx吸収能力が飽和するタイミングとサブ NOx触媒 6 1の NOx吸収能力が飽和するタイミングとがずれてしまい、リツチスパイク制御の実行時期を同期させることが不可能となるので、この第 9の実施の形態では、メイン NOx触媒 55とサブ NOx 触媒 6 1とのうちで NOx吸収能力が低い方の触媒を基準にしてリツチスパイク制御を実行するようにした。

以下では、メイン NOx触媒 55の NOx吸収能力がサブ NOx触媒 6 1の NOx 吸収能力より高い場合、すなわち第 1の NOx吸収限界値が第 2の NOx吸収限界値より高い場合に行われるリーン · リツチスパイク制御を例に挙げて説明する。この第 9の実施の形態では、 ECU 30は、リーン · リッチスパイク制御を実行する場合に、図 1 7に示すようなリーン · リツチスパイク制御ルーチンに従つてリーン . リツチスパイク制御を実行する。図 1 7に示すリーン♦ リツチスパイク制御ルーチンは、予め E CU 30の ROM 32に記憶されており、 CPU 34 が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。

くステップ 1001 >

リーン · リッチスパイク制御ル一チンでは、 ECU 30は、先ずステップ 10 01において、排気の状態がメイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の双方に排気を流通させるべき状態にあるか否か、言い換えれば、機関運転状態がリ一ン * リッチスパイク制御実行領域にあり、且つ排気温度が所定温度以上であるか否かを判別する。

くステップ 1019 >

ステップ 1001において否定判定した場合、すなわち排気の状態がメイン N Ox触媒 55及ぴサブ NOx触媒 61の双方に排気を流通させるべき状態にない場合は、 ECU30は、ステップ 1019へ進み、通常のリーン · リッチスパイク制御を実行する。ここでいう通常のリーン · リッチスパイク制御とは、前述の第 Sの実施の形態で述べたリーン · リツチスパイク制御と同様である。

くステップ 1 002〉

ステップ 1001において肯定判定した場合、すなわち排気の状態がメイン N Ox触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の双方に排気を流通させるべき状態にある場合は、 ECU30は、ステップ 1002へ進み、第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1が "0" より大きいか否か、すなわちメイン NOx触媒 55に NOxが吸収されているか否かを判別する。

くステップ 1003 >

ステップ 1002において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 10 03へ進み、メィン NOx触媒 55に吸収されている全ての NOxを放出及ぴ還元すべくリッチスパイク制御を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全開状態に保持し且つ第 2排気切替弁 65を全閉状態に保持すベく第 1ァクチユエ一タ 62及ぴ第 2ァクチユエータ 64を制御するとともに、機関運転状態をリツチ空燃比運転に切り替える。

くステップ 1004〉

ステップ 1004では、 ECU 30は、内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量に基づいてメイン NOx触媒 55で放出及び還元される NOx量を算出し、算出された NOx量に基づいて第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： CC1を更新する。

くステップ 1005 > ステップ 1005では、 E CU 30は、前記ステップ 1004で更新された第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： CC1を読み出すとともに、第 1吸収カウンタ： C1のカウンタ値： C1を読み出し、第 1放出カウンタ CC1のカウンタ値： C C1が第 1吸収カウンタ C1のカウンタ値： C1以上であるか否かを判別する。

ステップ 1005において否定判定した場合は、 ECU30は、前述したステップ 1003へ戻り、メイン NOx触媒 55に対するリツチスパイク制御を続行する。一方、前述したステップ 1005において肯定判定した場合は、 ECU 30 は、ステップ 1006へ進む。

<ステップ 1 006 >

ステップ 1 006では、 ECU30は、第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C 2が "0" より大きいか否か、すなわちサブ NOx触媒 6 1に NOxが吸収されているか否かを判別する。

くステップ 1 007〉

ステップ 1006において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 10 07へ進み、サブ NOx触媒 6 1に吸収されている全ての NOxを放出及び還元すベくリッチスパイク制御を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全閉状態に保持し且つ第 2排気切替弁 65を全開状態に保持すべく第 1 ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエ一タ 64を制御するとともに、機関運転状態をリツチ空燃比運転に切り替える。

<ステップ 1008 >

ステップ 1008では、 ECU 30は、内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量に基づいてサブ NOx触媒 6 1で放出及び還元される NOx量を算出し、算出された NOx量に基づいて第 2放出カウンタ CC2のカウンタ値：じ 2を更新する_£ くステップ 1 009〉

ステップ 1 009では、 E CU 30は、前記ステップ 1008で更新された第 2放出カウンタ CC2のカウンタ値： CC 2を読み出すとともに、第 2吸収カウンタ： C 2のカウンタ値： C 2を読み出し、第 2放出カウンタ C C2のカウンタ値： C C2が第 2吸収カウンタ C2のカウンタ値： C2以上であるか否かを判別する。

ステップ 1009において否定判定した場合は、 ECU 30は、前述したステップ 1 007へ戻り、サブ NOx触媒 6 1に対するリツチスパイク制御を続行する _c 一方、前述したステップ 1009において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 1 01 0へ進む。

くステップ 1010>

ステップ 1010では、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63及び第 2排気切替弁 65の双方を全開状態に保持すべく第 1ァクチユエ一タ 62及び第 2ァクチュェ一タ 64を制御するとともに、機関運転状態をリーン空燃比運転に切り替える。くステップ 101 1 >

ステップ 101 1では、 ECU 30は、 RAM 33の所定領域に予め設定された第 3 N Ox放出フラグ記憶領域にアクセスし、 "1" が記憶されていないか否かを判別する。

前記第 3 N Ox放出フラグ記憶領域は、メイン N Ox触媒 55及びサブ N Ox触媒 61に吸収されている N Ox量が第 2の N Ox吸収限界値の 2倍（第 1の N Ox吸収限界値 <第 2の ΝΟχ吸収限界値の場合は、第 1の ΝΟχ吸収限界値の 2倍）以上であるときには "1" が記憶され、メイン N Ox触媒 55及びサブ N Ox触媒 6 1 に吸収されている N Ox量が前記第 2の N Ox吸収限界値の 2倍未満であるときには "0" が記憶される領域である。

くステップ 101 2〉

ステップ 101 1において肯定判定した場合、すなわち RAM 33の第 3 NO X放出フラグ記億領域に "0" が記憶されていると判定した場合は、 ECU30は、ステップ 101 2へ進む。ステップ 1012では、 ECU 30は、機関回転数や燃料噴射量等をパラメータとして機関排出 NOx量を算出し、その機関排出 NOx 量を第 3吸収カウンタ C3のカウンタ値： C 3に加算する。

前記第 3吸収カウンタ C3は、 RAM33の所定領域に設定された記憶領域、あるいは CPU 34に内装されたレジスタ等で構成され、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 61に吸収される NOx量の積算値、言い換えればメイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1に吸収された NOxの総量を保持するものである。

くステップ 101 3 >

ECU 30は、前記したステップ 1013において更新された第 3吸収カウンタ C 3のカウンタ値： C 3を読み出し、そのカウンタ値： C3と第 2の N Ox吸収限界値の 2倍： C3MAXとを比較する。具体的には、 ECU30は、前記カウンタ値： C3が前記第 2の N Ox吸収限界値の 2倍： C3MAX以上であるか否かを判別する。ステップ 1013において否定剁定した場合は、 ECU 30は、前述のステツプ 1012へ戻る。一方、ステップ 1013において肯定判定した場合は、 EC U30は、ステップ 10 14へ進む。

くステップ 1014>

ステップ 1014では、 ECU30は、第 3放出フラグ記億領域の値を " 0 " から "1" へ書き換える。

ここで、前述したステップ 1 01 1において肯定判定した場合、又は前記したステップ 1 014の処理を実行し終えた E CU 30は、ステップ 1 01 5へ進むことになる。

くステップ 1015 >

ステップ 1 015では、 ECU30は、機関運転状態をリーン空燃比運転からリツチ空燃比運転に切り替えることにより、リツチ空燃比の排気をメイン N Ox触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1の双方に流通させて、メイン ΝΟχ触媒 55及びサブ N Ox触媒 6 1に吸収されている N Oxを放出及び還元させる。

くステップ 1016〉

ステップ 1016では、 ECU 30は、内燃機関 1から排出される未燃燃料成分量に基づいてメイン NOx触媒 55及ぴサブ NOx触媒 6 1で放出及び還元される N Ox量を算出し、算出された NOx量に基づいて第 3放出カウンタ C C3のカウンタ値： CC3を更新する。

前記した第 3放出カウンタ CC3は、 RAM 33の所定領域に設定された記憶領域、あるいは CPU34に內装されたレジスタ等で構成され、メイン NOx触媒 5 5及びサブ NOx触媒 6 1の双方で放出及ぴ還元される NOx量の積算値、言い換えればメィン NOx触媒 55において放出及び還元される NOx量とサブ NOx触媒 61において放出及び還元される NOx量との総量を保持するものである。

くステップ 101 7 >

ステップ 101 7では、 ECU30は、前記ステップ 1016において更新された第 3放出カウンタ C C3のカウンタ値： C C3を読み出すとともに、前述した第 3吸収カウンタ C3のカウンタ値： C 3を読み出し、前記第 3放出カウンタ CC 3のカウンタ値： CC3が前記第 1吸収カウンタ C3のカウンタ値： C3以上であるか否か、すなわちメイン N Ox触媒 55及びサブ N Ox触媒 6 1に吸収されている全ての N Oxが放出及び浄化されたか否かを判別する。

前記ステップ 101 7において否定判定した場合は、 ECU 30は、前述したステップ 1 01 5へ戻り、メイン N Ox触媒 55及びサブ N Ox触媒 6 1に対するリツチスパイク制御を続行する。一方、前記ステップ 101 7において肯定判定した場合は、 ECU30は、ステップ 101 8へ進む。

くステップ 1 01 8>

ステップ 10 1 8では、 ECU30は、メイン NOx触媒 55及びサブ NOx触媒 6 1に対するリッチスパイク制御の実行を終了する。具体的には、 ECU 30 は、機関運転状態をリッチ空燃比運転からリーン空燃比運転に切り替える。更に、 ECU 30は、第 3 NOx放出フラグ記憶領域の値を "1" から "0" へ書き換えるとともに、第 3吸収カウンタ C3のカウンタ値： C 3及び第 3放出カウンタ CC 3のカウンタ値： CC3を "0" にリセットする。このステップ 1 018の処理を実行し終えた E CU 30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上述べた第 9の実施の形態によれば、排気がメイン NOx触媒 55及びサブ N Ox触媒 6 1の双方を流通する場合に、メィン NOx触媒 55に対するリツチスパイク制御とサブ NOx触媒 6 1に対するリツチスパイク制御とを同期させて実行することができるため、リッチスパイク制御の実行頻度が減少し、その結果、リツチスパイク制御に係る燃料消費量を低減させることが可能となる。

〔第 10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 10の実施の形態を説明する。ここでは、前述の第 4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。

この第 1 0の実施の形態と前述の第 4の実施の形態との相違点は、第 4の実施の形態におけるメイン NOx触媒昇温制御では、内燃機関 1の暖機完了後にメイン NOx触媒 55の活性化を図るのに対し、この第 1 0の実施の形態では、内燃機関 1の暖機運転時にメイン NOx触媒 55の活性化を図る点にある。

第 4の実施の形態では、内燃機関 1の暖機完了後であって内燃機関 1から排出される NOx量が所定量未満となるまで、機関暖機制御すなわち内燃機関 1のストィキ運転が継続されるため、内燃機関 1の暖機完了時点から内燃機関 1から排出される NOx量が所定量未満になる時点までの時間が長引くと燃料消費量が増加することが想定される。

そこで、この第 1 0の実施の形態では、内燃機関 1の暖機運転時において排気の空燃比が理論空燃比である間は排気の全量がサブ NOx触媒 61を流通し、排気中の NOx量が所定量未満となる間は排気の全量がメイン NOx触媒 55を流通するよう第 1排気切替弁 63及び第 2排気切替弁 65の開閉制御を行うことにより、内燃機関 1の暖機とメイン NOx触媒 55の活性化とが並行して行われるようにした。

尚、排気中の NOx量が所定量未満となる場合としては、車両が減速走行している場合、燃料噴射制御の実行が禁止されている場合、点火制御の実行が禁止されている場合等を例示することができるが、この第 10の実際の形態では、車両が減速走行している場合を例に挙げて説明する。

以下、この第 10の実施の形態に係るメイン NOx触媒昇温制御について図 18 のフローチャートに沿って説明する。図 18に示すフローチャートは、メイン N Ox触媒昇温制御ルーチンを示すものである。このメイン N Ox触媒昇温制御ルーチンは、 ECU30の ROM32に予め記憶されており、内燃機関 1の始動完了をトリガにして C PU 34が実行するルーチンである。

くステップ 1 1 01〉

メイン NOx触媒昇温制御ルーチンでは、 ECU 30は、先ずステップ 1 1 01 において、内燃機関 1の始動が完了したか否かを判別する。

ステップ 1 1 01において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 1 1 01の処理を再度実行する。一方、ステップ 1 101において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 1 102へ進む。

くステップ 1 102 >

ステップ 1 1 02では、 ECU 30は、機関暖機処理を実行する。具体的には、 ECU 30は、内燃機関 1を理論空燃比で運転させるとともに、第 1排気切替弁 63を全閉状態、且つ第 2排気切替弁 65を全開状態に保持すべく第 1ァクチュェ一タ 62及ぴ第 2ァクチユエ一タ 64を制御する。

この場合、内燃機関 1からは理論空燃比の排気が排出されることになり、その排気中に含まれる HC、 CO、 ΝΟχ等の有害ガス成分は、機関始動時の三元触媒昇温制御によって活性された三元触媒 5 1において浄化される。三元触媒 5 1にて有害ガス成分を浄化された排気は、バイパス通路 59のサブ N Ox触媒 6 1を通過して排気管 58へ導かれる。その際、サブ NOx触媒 6 1は、未活性状態にあるが、前述したように三元触媒 5 1にて排気中の有害ガス成分が既に浄化されているので、排気ェミッションが悪化することがない。更に、サブ NOx触媒 6 1は、排気が持つ熱を受けて昇温する。

くステップ 1 103 >

ステップ 1 103では、 ECU 30は、車両が減速走行状態にあるか否かを判定する。車両の減速走行状態を判定する方法としては、図示しないアクセルぺダルの操作量が "零" であり、且つ車速が所定速度以上であることを条件に車両が減速走行状態にあると判定する方法を例示することができる。

<ステップ 1 104〉

ステップ 1 103において肯定判定した場合は、 ECU30は、排気中の NO X量が所定量未満であるとみなし、メイン NOx触媒 55の昇温処理を実行する。具体的には、 ECU 30は、第 1排気切替弁 63を全閉状態から全開状態へ切り替えるべく第 1ァクチユエータ 62を制御するとともに、第 2排気切替弁 65を全開状態から全閉状態へ切り替えるべく第 2ァクチユエ一タ 64を制御して、排気の全量がメイン NOx触媒 55を流通するようにする。

その際、内燃機関 1から排出された排気はメイン NOx触媒 55を経て排気管 5 8に流出することになるが、減速走行時に内燃機関 1から排出される排気に含まれる NOx量が極僅かとなるため、たとえメイン NOx触媒 55が未活性状態であつても排気エミッシヨンが急激に悪化することがない。

更に、車両の減速走行時に内燃機関 1から排出される排気は、内燃機関 1において燃焼が行われなくとも機関内部の熱を受けているため、そのような排気がメイン NOx触媒 55を通過すると、メイン NOx触媒 55が排気の熱を受けて昇温することになる。

ECU30は、前記したステップ 1 104の処理を実行し終えるとステップ 1 103へ戾り、車両の減速走行状態が継続されているか否かを判別する。そして、ステップ 1 103において肯定判定した場合、すなわち車両の減速走行状態が継続されていると判定した場合には、 ECU30は、ステップ 1 1 04へ進んでメイン NOx触媒 55の昇温処理を続行する。一方、ステップ 1 103において否定判定した場合、すなわち車両の減速走行状態が終了したと判定した場合には、 E CU30は、ステップ 1 105へ進む。

くステップ 1 105 >

ステップ 1 105では、 ECU 30は、内燃機関 1の暖機が完了したか否かを判別する。内燃機関 1の暖機完了を判定する方法としては、機関冷却水の温度が所定温度以上にあることを条件に内燃機関 1の暖機が完了したと判定する方法や、内燃機関 1の始動時からの運転履歴等をパラメータとして、内燃機関 1の暖機

(及びサブ NOx触媒 6 1の活性化）が完了したか否かを判別する方法等を例示することができる。

ステップ 1 1 05において否定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 1 1 02へ戻り、機関暖機処理の実行を続行する。一方、ステップ 1 105において肯定判定した場合は、 ECU 30は、ステップ 1 1 06へ進む。

くステップ 1 106 >

ステップ 1 1 06では、 ECU30は、機関暖機処理の実行を終了する。具体的には、 ECU 30は、内燃機関 1の運転状態をストィキ運転からリーン · リツチスパイク運転に切り替えるとともに、第 1排気切替弁 63を全閉状態から全開状態へ切り替え、且つ第 2排気切替弁 65を全開状態から全閉状態へ切り替えるベく第 1ァクチユエータ 62及び第 2ァクチユエータ 64を制御する。このステップ 1 106の処理を実行し終えると、 ECU30は、本ルーチンの実行を終了する。

以上述べたように、この第 1 0の実施の形態にかかる排気浄化装置によれば、内燃機関 1の暖機運転時に排気エミッションを悪化させることなくメイン NOx触媒 5 5を昇温させることが可能となるため、機関暖機制御の実行領域を最小限に抑えつつメイン N Ox触媒 5 5の活性化を図ることが可能となる。

尚、車両の減速走行時に排気の全量をメイン Ν Οχ触媒 5 5に流通させるにあたり、スロットル弁 1 5の開度を増加させて排気流量を増加させ、排気からメイン Ν Ο χ触媒 5 5 へ伝達される熱量を増加させるようにしてもよく、あるいは、燃料噴射弁 1 1から副次的に燃料を噴射させることにより、その燃料を三元触媒 5 1 で燃焼させて排気の温度を上昇させ、排気からメイン Ν Οχ触媒 5 5 へ伝達される熱量を増加させるようにしてもよい。

〔他の実施の形態〕

前述した第 3〜第 1 0の実施の形態では、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置として、メイン Ν Οχ触媒 5 5を迂回するバイパス通路 5 9にサブ Ν Οχ触媒 6 1を配置した構成、すなわちメイン N Ox触媒 5 5とサブ N Ox触媒 6 1とを並列に配置した構成を例に挙げて説明したが、図 1 9に示すように、排気通路 7 0にメィン N Ox触媒 5 5とサブ N Ox触媒 6 1 とをメイン N Ox触媒 5 5がサブ N O x 触媒 6 1より上流に位置するよう直列に配置するとともに、メイン N Ox触媒 5 5 よりも上流の排気通路 7 0とサブ N Ox触媒 6 1よりも上流且つメィン N O x触媒 5 5よりも下流の排気通路 7 0とを連通するバイパス通路 7 1 と、バイパス通路 7 1 とメイン N Ox触媒 5 5との分岐部に設けられてバイパス通路 7 1とメイン N Ox触媒 5 5とへの排気の流れを切り替える排気切替弁 7 2とを備えた構成でもよレ、。

また、前述した第 1〜第 1 0の実施の形態では、本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明したが、本発明をディーゼルエンジンに適用することができることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼が理論空燃比よりもはるかに高い空燃比で行われるので、通常の機関運転状態では S Ox吸収材 1 7およびメィン N Ox触媒 2 0に流入する排気のリーン度合が非常に高くなり、 S Oxおよび N Oxの吸収は行われるものの、 S Oxおよび N Oxの放出が行われることは殆どない。

また、ガソリンエンジンの場合には、前述したように燃焼室 3に供給する混合気を理論空燃比又はリツチ空燃比にすることにより S Ox吸収材 1 7およびメイン N O x触媒 2 0に流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリツチ空燃比とし、 S O X吸収材 1 7やメイン N Ox触媒 2 0に吸収されている S Oxや N Oxを放出させることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気を理論空燃比又はリツチ空燃比にすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用することはできない。

したがって、本発明をディーゼルエンジンに適用する場合、流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリツチ空燃比にするためには、機関出力を得るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤（例えば燃料である軽油）を排気中に供給する必要がある。排気への還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気行程において気筒内に燃料を副噴射することによつても可能であるし、あるいは、 S Ox吸収材 1 7の上流の排気通路内に還元剤を供給することによつても可能である。

尚、ディーゼルエンジンであっても排気再循環装置（所謂、 E G R装置）を備えている場合には、排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによって、排気の空燃比を理論空燃比又はリツチ空燃比にすることが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関と、

前記内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた窒素酸化物を放出する N Ox吸収材と、

前記 Ν Οχ吸収材より上流の前記排気通路から分岐し、前記 Ν Οχ吸収材を迂回して排気を流すバイパス通路と、

排気を前記 N Ox吸収材と前記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流れ切替手段と、

前記排気流れ切替手段よりも上流の前記排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは硫黄酸化物を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた硫黄酸化物を放出する S Ox吸収材と、

前記バイパス通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときに窒素酸化物を浄化する N Ox触媒と、

を備える内燃機関の排気浄化装置。

2 . 前記バイパス通路に設けられる N O x触媒は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素が存在するときに窒素酸化物を還元または分解する選択還元型 N Ox触媒である請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

3 . 前記バイパス通路に設けられる Ν Ο χ触媒は、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物を吸収し、排気中の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸収していた窒素酸化物を放出して還元または分解する吸蔵還元型 Ν Οχ触媒である請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

4 . 前記排気流れ切替手段は、排気の空燃比がリーン空燃比に制御されているときは全ての排気を前記 N Ox吸収材に流し、排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比に制御されているときは全ての排気を前記バイパス通路に流す請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

5 . 前記バイパス通路に設けられる Ν Οχ触媒は、三元活性と低温における H C吸着能を有し、

前記排気流れ切替手段は、排気の温度が所定温度未満のときは全ての排気を前記バイパス通路に流し、排気の温度が前記所定温度以上のときは全ての排気を前記 Ν Ο X吸収材に流す請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

6。前記内燃機関が該内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射型内燃機関であるとともに前記 S Ox吸収材が三元活性を有しており、前記内燃機関の始動時は、前記排気流れ切替手段が前記 N Ox吸収材及び前記 N Ox触媒を流通する排気流量を絞るよう制御されるとともに、前記燃料噴射弁が燃焼に供される燃料の噴射に加え各気筒の膨張行程において副次的に燃料を噴射するよう制御される請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

7 . 全ての排気が前記 N Ox吸収材に流すベく前記排気流れ切替手段が制御されているときに前記 N Ox吸収材の温度が所定温度以上になると、排気が前記 N Ox吸収材及び前記 N Ox触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する昇温抑制手段を更に備える請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

8 . 前記昇温抑制手段は、全ての排気を前記 N Ox吸収材に流すべく前記排気流れ切替手段が制御されているときに前記 N Ox吸収材の温度が所定温度以上になると、前記 N Ox触媒の S Ox被毒再生処理を実行した上で、排気が前記 N O x吸収材及び前記 N Ox触媒の双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

9 . 前記排気流れ切替手段は、前記内燃機関の暖機運転時は全ての排気が前記 N Ox触媒を流れるよう制御され、前記内燃機関の暖機運転が完了した後は、前記內燃機関からの N O X排出量が所定量未満となった時点で、全ての排気が前記 N O X吸収材を流れるよう切り換えられる請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

1 0 . 前記内燃機関からの N Ox排出量が所定量未満となるときは、前記内燃機関を搭載した車両の減速走行時である請求項 9に記載の内燃機関の排気浄化装置。

1 1 . 前記内燃機関からの N Ox排出量が所定量未満となるときは、前記内燃機関の負荷が所定値未満となるときである請求項 9に記載の内燃機関の排気浄化装置。

1 2 . 前記 N Ox吸収材と前記 N Ox触媒との少なくとも一方の S Ox被毒が検出された場合に、排気が前記 N Ox吸収材と前記 N Ox触媒との双方を流通するよう前記排気流れ切替手段を制御するとともに、前記 N Ox吸収材と前記 N Ox触媒との S Ox被毒再生処理を同時に実行する S Ox被毒再生手段を更に備える請求項 3 O ( に記載の内燃機関の排気浄化装置。

13. 前記 N Ox吸収材と前記 N Ox触媒との S Ox被毒の再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備え、

前記 S Ox被毒再生手段は、前記再生完了判定手段によって前記 N Ox吸収材と前記 ΝΟχ触媒の何れか一方の S Ox被毒の再生が完了したと判定されたときには、 S Ox被毒の再生が完了した側への排気の流入を阻止すべく前記排気流れ切替手段を制御する請求項 1 2に記載の内燃機関の排気浄化装置。

14. 前記 N Ox吸収材と前記 NOx触媒との S Ox被毒の再生完了を判定する再生完了判定手段を更に備え、

前記 S Ox被毒再生手段は、前記再生完了判定手段によって前記 N Ox吸収材と前記 NOx触媒の何れか一方の SOx被毒の再生が完了したと判定されたときには、 S Ox被毒再生処理を中断して、 S Ox被毒の再生が完了した側を冷却し、

S Ox被毒の再生が完了した側の冷却が終了した後は、 S Ox被毒の再生が未完了の側に対してのみ S Ox被毒再生処理を再開する請求項 1 2に記載の内燃機関の排気浄化装置。

15. 前記 NOx吸収材に吸収された NOx量と前記 NOx触媒に吸収された NO X量とを検出する NOx吸収量検出手段を更に備える請求項 3に記載の内燃機関の排気浄化装置。

16. 前記 NOx吸収量検出手段は、前記排気流れ切替手段から漏れる排気量に基づいて、前記 NOx吸収材及び前記 NOx触媒の NOx吸収量を推定する請求項 1 5に記載の内燃機関の排気浄化装置。

17. 排気が前記 NOx吸収材と前記 NOx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する必要が生じたときには、前記 N O X吸収材及び前記 NOx 触媒に吸収されている全ての NOxを放出及び浄化した後に、排気が前記 NOx吸収材と前記 NOx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段を制御する NO X浄化手段を更に備える請求項 3に記載の内燃機関の排気浄化装置。

18. 前記 NOx浄化手段は、排気が前記 NOx吸収材と前記 NOx触媒の双方へ流通するよう前記排気流れ切替手段が制御されるときは、前記 NOx吸収材と前記 NOx触媒とのうち NOx吸収能力が低い方を基準にして、前記 NOx吸収材に吸収された N Oxと前記 N Ox触媒に吸収された N Oxとを同時に放出及び浄化する請求項 1 7に記載の内燃機関の排気浄化装置。

1 9 . 前記排気流れ切替手段は、前記内燃機関の暧機運転時において排気の空燃比が理論空燃比又はリツチ空燃比に制御されている間は、排気が前記 N Ox触媒へ導かれるとともに排気が前記 N O x吸収材へ流入するのを阻止すべく制御され、前記内燃機関の暖機運転時において前記内燃機関から排出される N Ox量が所定量未満である間は、排気が前記 N Ox吸収材へ導かれるとともに排気が前記 N Ox触媒へ流入するのを阻止すべく制御されることを特徴とする請求項 1に記載の內燃機関の排気浄化装置。

2 0 . 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関と、

前記内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは窒素酸化物を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた窒素酸化物を放出する N O x吸収材と、

前記 N Ox吸収材ょりも上流の前記排気通路から分岐し、前記 N Ox吸収材を迂回して排気を流すバイパス通路と、

前記排気流れ切替手段よりも上流の前記排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリ一ン空燃比であるときは硫黄酸化物を吸収し、流入する排気の酸素濃度が低いときは吸収していた硫黄酸化物を放出する S Ox吸収材と、

前記バイパス通路よりも下流の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーン空燃比であるときに窒素酸化物を浄化する N Ox触媒と、

を備える内燃機関の排気浄化装置。