JP3750195B2

JP3750195B2 - 内燃機関の窒素酸化物浄化装置

Info

Publication number: JP3750195B2
Application number: JP16083396A
Authority: JP
Inventors: 兼仁中村; 司窪島; 耕一大畑; 肇勝呂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: DE19722147A1; FR2749351B1; DE19722147B4; FR2749351A1; JPH09317524A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）は金属担持ゼオライト等を用いた触媒装置を用いて浄化されている。そして，上記触媒装置の浄化率は，図２の符号５１の曲線に示すように，特定の温度範囲（同図のＴ１〜Ｔ３，例えば２００〜３００℃）でだけ高い浄化率を示している。また，この窒素酸化物の触媒装置は，例えば燃料等のＨＣ（炭化水素）成分を添加することにより反応が促進されることが知られている。そのため，触媒装置の上流から軽油等の還元剤を供給して排気ガスと混合し，窒素酸化物の浄化を促進する方法が提案されている。
【０００３】
そして，上記観点だけから言えば，窒素酸化物の浄化率を高めるためには，還元剤であるＨＣを多く供給すれば良いことになる。しかしながら，ＨＣの供給を増やすとＨＣの反応熱により触媒装置の温度が上昇し，上記図２に示したＴ２近傍の浄化率の良好な温度範囲を越えてしまうこととなる。そのため，その状態に応じて適当な量のＨＣを添加し，浄化率の高い状態に触媒装置を維持する必要がある。
【０００４】
そこで，特開平４−２１４９１９号公報では，触媒とＨＣ供給装置とを備えたユニットを複数設け，所定の温度範囲にあるユニットに対してのみＨＣ供給装置を作動させて触媒の過熱を防止し，窒素酸化物の浄化率を向上させる浄化装置が提案されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記特開平４−２１４９１９号公報に示された窒素酸化物浄化装置は，触媒装置の数だけＨＣ供給装置が必要となり，装置の構成が複雑となり，大形でコストの高いものとなるという不具合がある。
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，より簡素な構成により，窒素酸化物の浄化率を高めることのできる優れた窒素酸化物浄化装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，上記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と，排気通路に配置され窒素酸化物を還元浄化する複数の触媒装置と，上記触媒装置の温度を測定または推定する触媒温度判定手段と，少なくとも気筒の行程位置を検知することの出来る運転状態検知手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記触媒装置は，排気通路の上流側に配置された第１触媒装置と，この第１触媒装置の下流側に直列に配置された第２触媒装置とからなると共に，上記気筒は上記第１触媒装置の上流に接続された第１の気筒群と上記第１触媒装置と第２触媒装置との間の排気通路に接続された第２の気筒群とからなり，
上記燃料噴射制御手段は，上記触媒温度判定手段及び運転状況検知手段の出力信号を受け，圧縮上死点近傍における機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程または排気行程における炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して各気筒毎に発し，上記第１触媒装置又は上記第２触媒装置の温度に対応して各気筒または上記気筒群に対する上記後燃料噴射の量を，上記各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図れるだけの炭化水素供給量が上記第１触媒装置および上記第２触媒装置の両触媒装置に供給されるように調整することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置にある。
【０００７】
上記，燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための主燃料噴射指令と，炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを各気筒毎または各気筒群毎に発する。そして，燃料噴射制御手段は，触媒温度判定手段により判定した第１触媒装置及び第２触媒装置の温度に対応して後燃料噴射の量を，各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図れるだけの炭化水素供給量が上記第１触媒装置および上記第２触媒装置の両触媒装置に供給されるように調整する。
【０００８】
上記のように構成されているため，第１の気筒群から排出された排気ガスは，第１の触媒装置に流入し，一方第２の触媒装置には，第２の気筒群から排出された排気ガスと第１触媒装置で浄化された排気ガスとが流入する。そして，後燃料噴射量は気筒毎または気筒群毎に設定できるから，第１触媒装置に供給されるＨＣ還元剤の量，即ち後燃料噴射の量と，第２触媒装置に供給されるＨＣ還元剤の量，即ち後燃料噴射の量とを別個に設定することができる。
【０００９】
それ故，触媒温度判定手段によって判定した第１，第２触媒装置の温度状態に合わせて適切なＨＣ還元剤を各触媒装置に供給することができる。即ち，無駄なＨＣ（後燃料）は触媒装置に供給せず，適切な量のＨＣ（後燃料）を供給し，触媒装置を出来るだけ浄化率の高い状態に制御することが可能となる。
なお，上記後燃料噴射は，膨張行程または排気行程において噴射されるから，気筒内の熱により窒素酸化物の還元に適したＨＣに変化させうるという効果も有している。
【００１０】
次に，請求項２記載のように，請求項１において，上記燃料噴射制御手段は，上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記第１の触媒装置の温度が低温の第１の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記第１の触媒装置の温度の上昇と共に上昇する第２の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記第１の触媒装置の温度の上昇と共に下降する第３の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記第１の触媒装置の温度が高温の第４の温度ゾーンとに温度ゾーンを区分し，
各温度ゾーン毎に各気筒または各気筒群に対する上記後燃料噴射量の大きさ及び配分比率を変化させることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置とすることが好ましい。
即ち，触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する低温の第１の温度ゾーン（図２のＴ１以下）と，窒素酸化物の浄化率が温度と共に上昇する第２の温度ゾーン（図２のＴ１〜Ｔ２）と，窒素酸化物の浄化率が温度と共に下降する第３の温度ゾーン（図２のＴ２〜Ｔ３）と，窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する高温の第４の温度ゾーン（図２のＴ３以上）とに温度ゾーンを区分し，各温度ゾーン毎に各気筒または各気筒群に対する後燃料噴射量の大きさ及び配分比率を変化させることにより，効果的な窒素酸化物の浄化を達成することができる（後述する実施形態例参照）。
【００１１】
何故ならば，上記各温度ゾーンによって温度に対する浄化率の増減傾向が全く異なってくるから，その特性に適合した後燃料噴射の制御を行わないと浄化率の最大化を図ることが出来ないからである。
例えば，第２の温度ゾーンと第３の温度ゾーンの間の関係では，請求項３記載のように，第３の温度ゾーンにおいては，第１の気筒群に属する気筒に対して第２の温度ゾーンにおける後燃料噴射量よりも小さい後燃料噴射量を設定し，第２の気筒群に属する気筒に対しては第２の温度ゾーンにおける後燃料噴射量よりも大きい後燃料噴射量を設定することが好ましい。
【００１２】
即ち，第３の温度ゾーンでは，浄化率の最大温度を過ぎた温度の高い上流の第１触媒装置の過昇温を抑制する必要があり，一方，相対的に温度が低い第２の触媒装置を高い浄化率の温度にするためには，通常ＨＣを供給して浄化率を向上させることが適切な制御となるからである。
【００１３】
なお，上記請求項１から請求項３の技術思想に基づく構成は，触媒装置が２個の場合にのみ有効なものではなく，２個を越える３個以上の触媒装置を設ける場合にも適用可能である。
即ち，請求項４に記載のように，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，上記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と，排気通路に配置され窒素酸化物を還元浄化する複数の触媒装置と，上記触媒装置の温度を測定または推定する触媒温度判定手段と，少なくとも気筒の行程位置を検知することの出来る運転状態検知手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記触媒装置は，上流側から第１触媒装置，第２触媒装置，・・・，第Ｎ触媒装置の順序で排気通路に直列に配置されたＮ個の触媒装置からなり，
一方，全体の気筒は，単一または複数の気筒によって構成されるＮ個の気筒群からなると共に，第１の気筒群は上記第１触媒装置の上流に接続され，１を越える自然数Ｉにおける第Ｉ番目の気筒群は上記第（Ｉ−１）触媒装置と第Ｉ触媒装置との間の排気通路に接続されており，
上記燃料噴射制御手段は，上記触媒温度判定手段及び運転状況検知手段の出力信号を受け，圧縮上死点近傍における機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程または排気行程における炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して各気筒毎に発し，上記Ｎ個の触媒装置の温度に対応して各気筒または上記気筒群に対する上記後燃料噴射の量を，各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図れるだけの炭化水素供給量が上記第１触媒装置および上記第２触媒装置の両触媒装置に供給されるように調整することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置がある。
本発明においては，触媒装置の数をＮ個とすると共に気筒をＮ個の気筒群に分割し，各触媒装置の温度に対応して後燃料噴射の量を調整し，各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図る。
【００１４】
そして，上記のように構成することにより，第Ｉの気筒群から排出された排気ガスは，第Ｉの触媒装置に流入し，一方第（Ｉ＋１）番目の触媒装置には，第（Ｉ＋１）番目の気筒群から排出された排気ガスと第Ｉ触媒装置で浄化された排気ガスとが流入する。そして，後燃料噴射量は気筒毎または気筒群毎に設定できるから，第Ｉ触媒装置に供給されるＨＣ還元剤の量，即ち後燃料噴射の量と，第（Ｉ＋１）触媒装置に供給されるＨＣ還元剤の量，即ち後燃料噴射の量とを別個に設定することができる。
【００１５】
それ故，触媒温度判定手段によって判定した第Ｉ，第（Ｉ＋１）触媒装置の温度状態に合わせて適切なＨＣ還元剤を各触媒装置に供給することができる。即ち，無駄なＨＣ（後燃料）は触媒装置に供給せず，適切な量のＨＣ（後燃料）を供給し，触媒装置を出来るだけ浄化率の高い状態に制御することが可能となる。
そして，触媒装置が３個以上の場合にも請求項５，請求項６記載の発明により，前記請求項２または請求項３と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００１６】
また，上記請求項１から請求項６の各構成において，更に請求項７記載のように，上流側に配置される触媒装置の窒素酸化物浄化可能温度範囲を，下流側に配置される触媒装置の窒素酸化物浄化可能温度範囲よりも低温とすることが好ましい。このように構成することにより，始動時等において昇温の容易な上流側の触媒装置を迅速に昇温し，より低い温度で素早く活性化することが可能となるからである。
【００１７】
また，請求項８記載のように，気筒群におけるトータルの後燃料噴射量を設定し，その気筒群における全後燃料噴射をその気筒群内の一部の気筒に集中させて噴射させるようにすることが好ましい。何故ならば，各気筒に均一に後燃料噴射量を設定した場合より，一部の気筒に後燃料噴射を集中させることにより，噴射させる気筒における後燃料噴射の噴射量を相対的に大きくすることができ，燃料噴射手段は相対的に動作性能（例えば弁の応答速度や操作可能な最小操作量）の低いものを用いることが可能となるからである。
【００１８】
また，請求項９記載のように，上記後燃料噴射量に加えて，更に気筒群毎に主燃料噴射の量を調整することにより，より適切に各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図ることが可能となる。
即ち，気筒群におけるトータルの主燃料噴射量を調整することにより，その気筒群の接続された触媒装置に流入する排気ガスの量が変化し，これによって触媒装置の昇温速度や降温速度を制御することが可能となるからである。
【００１９】
例えば，請求項１１記載のように，触媒装置が２つである場合には，前記第１の温度ゾーンにおいては主燃料噴射を第１の気筒群に集中させて第１触媒装置の昇温を促進し，請求項２記載の前記第４の温度ゾーンにおいては主燃料噴射を第１の気筒群に集中させて第２触媒装置の冷却を促進すると好適である。
【００２０】
即ち，前記第１の温度ゾーンにおいては主燃料噴射を第１の気筒群に集中させることにより排気ガスの流入を第１触媒装置に集中して第１触媒装置の昇温を促進し，第１触媒装置の浄化率を迅速に高めることが可能となる。また，前記第４の温度ゾーンにおいては主燃料噴射を第１の気筒群に集中させて排気ガスの流入を第１触媒装置に集中して第２触媒装置を冷却し第２触媒装置を浄化率の高いより低温の領域の移行させることが可能となるからである。そして，後者の場合には，高い浄化率を保持する第２触媒装置において全ての排気ガスの窒素酸化物の浄化を行わせる。
【００２１】
そして，触媒装置の数をＮ個とし，より一般化した場合にも，請求項１０に記載のように，上流側に位置する第Ｉ番目の触媒装置の温度が第１の温度ゾーンにある場合おいては主燃料噴射を第Ｉ番目の気筒群に集中させて第Ｉ触媒装置の昇温を促進し，第４の温度ゾーンにある場合においては主燃料噴射を第Ｉ番目の気筒群に集中させて第（Ｉ＋１）番目以降の下流の触媒装置の冷却を促進することにより，同様の効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本例は，図１に示すように，気筒８１〜８４毎に設けられた燃料噴射手段としての電磁弁式インジェクタ１１〜１４と，燃料噴射手段（電磁弁式インジェクタ１１〜１４）を制御する燃料噴射制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）４０と，排気通路３５，３４に配置され窒素酸化物を還元浄化する複数の触媒装置２１，２２と，各触媒装置２１，２２の温度を測定する触媒温度判定手段としての排気温度センサー２４〜２６と，少なくとも気筒８１〜８４の行程位置を検知することの出来る運転状態検知手段としてのエンジンの回転センサー２８及びアクセルセンサー２９とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置１である。
【００２３】
触媒装置２１，２２は，排気通路３４〜３７の上流側に配置された第１触媒装置２１と，この第１触媒装置２１の下流側に直列に配置された第２の触媒装置２２とからなると共に，気筒８１〜８４は，第１触媒装置２１の上流に接続された第１の気筒８１〜８３群と，第１触媒装置２１と第２触媒装置２２との間の排気通路３６に接続された第２の気筒８４群とからなる（即ち，請求項４記載のＮ＝２に相当する）。
【００２４】
そして，燃料噴射制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）４０は，上記触媒温度判定手段及び上記運転状況検知手段の出力信号を受け，圧縮上死点近傍における機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程または排気行程における炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して各気筒８１〜８４毎に発し，第１触媒装置２１または第２触媒装置２２の温度に対応して各気筒８１〜８４または気筒８１〜８３群，気筒８４群に対する上記後燃料噴射の量（波形ｂ１〜ｂ４，図３〜図６）を調整し，各触媒装置２１，２２の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図る。
【００２５】
即ち，燃料噴射制御手段（ＥＣＵ４０）は，第１の触媒装置２１の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する低温の第１の温度ゾーン（図２のＴ＜Ｔ１）と，第１の触媒装置２１の窒素酸化物の浄化率が温度Ｔと共に上昇する第２の温度ゾーン（図２のＴ１＜Ｔ＜Ｔ２）と，第１の触媒装置２１の窒素酸化物の浄化率が温度Ｔと共に下降する第３の温度ゾーン（図２のＴ２＜Ｔ＜Ｔ３）と，第１の触媒装置２１の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する高温の第４の温度ゾーン（図２のＴ＞Ｔ３）とに温度ゾーンを区分し，図３〜図６に示すように各温度ゾーン毎に各気筒８１〜８３群，気筒８４群に対する前記後燃料噴射量（波形ｂ１〜ｂ４）の大きさ及び配分比率を変化させる。
【００２６】
例えば，図５に示すように，第３の温度ゾーンにおいては，第１の気筒群に属する気筒８１〜８３に対して図４に示す第２の温度ゾーンにおける後燃料噴射量（波形ｂ１〜ｂ３）よりも小さい後燃料噴射量（波形ｂ１〜ｂ３）を設定し，第２の気筒群に属する気筒８４に対しては図４に示す第２の温度ゾーンにおける後燃料噴射量（波形ｂ４）よりも大きい後燃料噴射量（波形ｂ４）を設定する。
【００２７】
以下，それぞれについて説明を補足する。
図１に示すように，本例の内燃機関は，ディーゼルエンジン８であり，燃料ポンプ８９から各電磁弁式インジェクタ１１〜１４に対して燃料が供給される。同図において，符号８８は，常時高圧状態で燃料が蓄積されている燃料配管である。そして，第１気筒群の気筒８１〜８３の排気管３１〜３３は一つの排気管３５に集約されて，第１触媒装置２１に接続されている。また，第２気筒群に属する気筒８４の排気管３４は，第１触媒装置２１と第２触媒装置２２とを結ぶ排気管３６に連結されている。
【００２８】
一方，図２は，触媒装置２１，２２の浄化特性を示しており，符号５１で示す曲線は，窒素酸化物の浄化特性を示し，符号５２で示す曲線は，炭化水素の浄化特性を示している。
即ち，触媒の温度ＴがＴ１未満では，窒素酸化物もＨＣも浄化されず，触媒温度ＴがＴ１以上となって始めて窒素酸化物とＨＣの浄化が実質的に開始される。そして，窒素酸化物の浄化率が増加し，やがて窒素酸化物の浄化率が最大となる温度Ｔ２を越えると，窒素酸化物の浄化率は減少し，触媒温度ＴがＴ３以上では，窒素酸化物の浄化率はほぼ零となる。
【００２９】
上記のように，触媒の温度が所定の温度範囲Ｔ１〜Ｔ３にある場合しか，実質的な窒素酸化物の浄化は行われない。例えば，ゼオライトにＰｔを担持した触媒においては，上記Ｔ１は約２００℃，Ｔ２は約２５０℃，Ｔ３は約３００℃である。また，例えば，ゼオライトにＣｕを担持またはイオン交換した触媒においては，上記Ｔ１は約３００℃，Ｔ２は約４００℃，Ｔ３は約５００℃である。
そして，前記のように，燃料等のＨＣ（炭化水素）成分を添加することにより窒素酸化物の浄化反応を促進することが出来るわけであるが，一方このＨＣ添加により触媒装置の上流側での反応が増大し触媒装置２１，２２の昇温により浄化率が低下するという問題がある。
【００３０】
次に，本例の窒素酸化物浄化装置１の動作の態様につき，図３〜図７を用いて説明する。同図において，横軸はクランク角を示し縦軸は燃料の単位時間当たりの噴射率を示す。
図３は，第１触媒装置２１の温度が，Ｔ１未満即ち第１の温度ゾーンにある場合において，ＥＣＵ４０の燃料噴射指令に基づく電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を示すものである。即ち，ａ１〜ａ４はそれぞれ気筒８１〜８４の主燃料噴射量の波形を示し，ｂ１〜ｂ４はそれぞれ気筒８１〜８４の後燃料噴射量の波形を示している。また，同図において，ＵＤは気筒の上死点をＬＤは下死点のタイミングを示し，気筒の添え字１〜４は気筒８１〜８４に対応する。
【００３１】
そして，図４は，同様に第１触媒装置２１の温度が，Ｔ１以上Ｔ２未満即ち第２の温度ゾーンにある場合にける電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を示すものである。また，図５は，第１触媒装置２１の温度が，Ｔ２以上Ｔ３未満即ち第３の温度ゾーンにある場合の電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を，図６は，第１触媒装置２１の温度が，Ｔ３以上即ち第４の温度ゾーンにある場合の電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を示す。
【００３２】
そして，図７は，本装置１の動作のフローチャートを示す。
即ち，始めにステップ６０１において，ＥＣＵ４０はアクセルセンサー２９及び回転センサー２８並びに排気温度センサー２４〜２６の出力信号を読み込む。そして，ステップ６０２において，アクセルセンサー２９及び回転センサー２８の信号から，機関出力を得るための主燃料噴射量を算出する。次いで，ステップ６０３において，排気温度センサー２４〜２６の出力信号を基に第１触媒装置２１及び第２触媒装置２２の触媒温度を推定する。
【００３３】
第１触媒装置２１の触媒温度の推定方法としては，例えば，簡便な方法としてその下流の排気温度センサー２５の排気温度を用いるという方法があり，また，上流と下流の排気温度センサー２４，２５のうち高い方を採用するという方法等がある。また，上流と下流の排気温度センサー２４，２５の出力を加重平均した値を用いる方法もある。
【００３４】
同様に，第２触媒装置２２の触媒温度の判定方法としては，例えば，簡便な方法としてその下流の排気温度センサー２６の排気温度を用いるという方法，上流と下流の排気温度センサー２５，２６のうち高い方を採用するという方法等がある。また，上流と下流の排気温度センサー２５，２６の出力を加重平均した値を用いる方法もある。
【００３５】
そして，ステップ６０４で図２に示した第１の境界温度即ち第１設定温度Ｔ１，第２の境界温度即ち第１設定温度Ｔ２，第３の境界温度即ち第１設定温度Ｔ３を読み込む。そして，ステップ６０５において，第１触媒装置２１の触媒温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であるが否かを判定し，是ならばステップ６０６に進み，否ならばステップ６０７に進む。
【００３６】
そして，ステップ６０６に進んだ場合，即ち第１触媒装置２１の触媒温度が触媒活性開始温度Ｔ１に達していない場合には，第１気筒群に属する気筒８１〜８３の後燃料噴射量を零とする。また，第２気筒群（気筒８４）に対する後燃料噴射量は，第２触媒装置２２の触媒温度Ｔｓに対応した値に設定する。
【００３７】
即ち，下流の第２触媒装置２２の触媒温度は，通常は，第１触媒装置２１の温度よりも低い。その理由は，下流の第２触媒装置２２に達する迄の間に放熱により排気ガスの温度が低下するからである。従って，通常の場合は，図３に示すように，第２触媒装置２２の後燃料噴射ｂ４の量は零に設定される。
【００３８】
しかしながら，触媒装置２２の熱容量即ち熱的な慣性により，第２触媒装置２２の温度の方が第１触媒装置２１よりも高い場合があり，この場合には，その温度Ｔｓに応じて図２のカーブ５１を勘案して窒素酸化物の浄化率を高めに保持する後燃料噴射量に第２気筒群（気筒８４）の値を設定する。そして，ステップ６２０に進み，ＥＣＵ４０は上記設定量と図３に示すタイミングにおいて電磁弁式インジェクタ１１〜１４に主燃料噴射及び後燃料噴射を指令する。
【００３９】
図３における具体的な設定量の例は，例えばａ１〜ａ４の量（積分値，以下同じ）は５０ｍｍ３／ストロークであり，ｂ１〜ｂ４の量は零である。即ち，気筒８１〜８４の後噴射の総量は０ｍｍ３／エンジン２回転であり，従って主燃料噴射量に対する後燃料噴射による燃費の悪化率は０％である。これにより，触媒装置２１，２２の未活性時には，無駄な後噴射を行わず燃費の悪化を回避する。
【００４０】
一方，ステップ６０５の結果が否の場合には，ステップ６０７に進み，ステップ６０７において，第１触媒装置２１の触媒温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であるが否かを判定し，是ならばステップ６０８に進み，否ならばステップ６０９に進む。
そして，ステップ６０８に進んだ場合，即ち第１触媒装置２１の触媒温度が触媒活性開始温度Ｔ１に達しているが最大温度Ｔ２未満である場合（第２の温度ゾーンの時）には，図４に示すように，第１気筒群に属する気筒８１〜８３の後燃料噴射ｂ１〜ｂ３の量は比較的少なめの量Ａ１とする。
【００４１】
その理由は，第１触媒装置２１に流入する排気ガスのＨＣ濃度を高くすることにより直接的な効果として窒素酸化物の浄化率を高めると共に，ＨＣの反応熱で第１触媒装置２１を昇温し間接的な効果として浄化率を高める為である。そして，この時，通常は供給されたＨＣの全てが上流の触媒装置２１で反応するわけではなく，未反応ＨＣは下流の第２触媒装置２２に流入する。そのため，第２触媒装置２２においても残留ＨＣの反応による触媒装置２２の昇温が生ずることとなる。
【００４２】
そして，第２触媒装置２２の後燃料噴射量は，第２触媒装置２２の触媒温度Ｔｓに対応した値Ａ２に設定する。即ち，下流の第２触媒装置２２の触媒温度が過昇温しないような量に，第２気筒群（気筒８４）の後燃料噴射量を設定する。
そして，ステップ６２０に進み，ＥＣＵ４０は上記設定量と図４に示すタイミングにおいて電磁弁式インジェクタ１１〜１４に主燃料噴射及び後燃料噴射を指令する。
【００４３】
図４における具体的な設定量の例は，例えば主燃料噴射ａ１〜ａ４の量は５０ｍｍ３／ストロークであり，第１気筒群の後燃料噴射ｂ１〜ｂ３の量Ａ１は，主燃料噴射量の２％に相当する１ｍｍ３／ストローク，第２気筒群の後燃料噴射ｂ４の量Ａ２は，主燃料噴射量の２％に相当する１ｍｍ３／ストロークである。即ち，気筒８１〜８４の後噴射の総量は４ｍｍ３／エンジン２回転であり，従って主燃料噴射量に対する後燃料噴射による燃費の悪化率は２％である。
【００４４】
この場合，第２触媒装置２２に流入する排気ガスは，排気管３４から流入する排気ガス（気筒８４の排気ガス）と第１触媒装置２１で排出された排気ガスの混合排気ガスであり，気筒８４の排気ガスのＨＣ濃度は第１触媒装置２１で排出されたＨＣ濃度の低い排気ガスにより希釈化されるから，第２触媒装置２２の排気ガスのＨＣ濃度は第１触媒装置２１の排気ガスＨＣ濃度よりも低くなる。
【００４５】
一方，ステップ６０７の結果が否の場合には，ステップ６０９に進み，ステップ６０９において，第１触媒装置２１の触媒温度Ｔが第３設定温度Ｔ３未満であるが否かを判定し，是ならばステップ６１０に進み，否ならばステップ６１１に進む。
そして，ステップ６１０に進んだ場合，即ち第１触媒装置２１の触媒温度が浄化率最大温度Ｔ２以上で浄化停止温度Ｔ３未満である場合（第３の温度ゾーンの時）には，第１気筒群に属する気筒８１〜８３の後燃料噴射量は前記Ａ１よりも小さい量Ａ３とする。
【００４６】
その理由は，第１触媒装置２１の過昇温を防止するためである。即ち，上流にある第１触媒装置２１ではＨＣがほぼ全量反応するが，後噴射量Ａ３が少ないため過昇温を抑制することが出来る。そして，第１触媒装置２１から流出し第２触媒装置２２に流入する排気ガスの温度は，放熱により低下する。そのため，第２触媒装置２２は，窒素酸化物の浄化率がより高い状態に調整することが可能となる。即ち，通常は第２気筒群（気筒８４）に対する後燃料噴射量を前記Ａ２よりも大きな量Ａ４とすることにより，第２触媒装置２２の浄化率を高めに保持することが出来る。
【００４７】
そして，ステップ６２０に進み，ＥＣＵ４０は上記設定量と図５に示すタイミングにおいて電磁弁式インジェクタ１１〜１４に主燃料噴射及び後燃料噴射を指令する。
図５における具体的な設定量の例は，例えば主燃料噴射ａ１〜ａ４の量は５０ｍｍ３／ストロークであり，第１気筒群の後燃料噴射ｂ１〜ｂ３の量Ａ３は，主燃料噴射量の１％に相当する０．５ｍｍ３／ストローク，第２気筒群の後燃料噴射ｂ４の量Ａ４は，主燃料噴射量の５％に相当する２．５ｍｍ３／ストロークである。即ち，気筒８１〜８４の後噴射の総量は４ｍｍ３／エンジン２回転であり，従って主燃料噴射量に対する後燃料噴射による燃費の悪化率は２％である。
【００４８】
一方，ステップ６１１に進んだ場合，即ち第１触媒装置２１の触媒温度が浄化停止温度Ｔ３以上である場合（第４の温度ゾーンの時）には，第１気筒群（気筒８１〜８３）に対する後燃料噴射量は零にする。一方，第２触媒装置２２に流入する排気ガスの温度は，放熱により第１触媒装置２１の流出排気ガスよりも低くなる。それ故，第２触媒装置２２を窒素酸化物浄化可能な状態，即ち第３の温度ゾーンとすることが可能な場合があり，第２気筒群（気筒８４）に対する後燃料噴射の量は，第２触媒装置２２の触媒温度Ｔｓに対応した値に設定する。
【００４９】
そして，ステップ６２０に進み，ＥＣＵ４０は上記設定量と図６に示すタイミングにおいて電磁弁式インジェクタ１１〜１４に主燃料噴射及び後燃料噴射を指令する。
図６における具体的な設定量の例は，例えば主燃料噴射ａ１〜ａ４の量は５０ｍｍ３／ストロークであり，第１気筒群の後燃料噴射ｂ１〜ｂ３の量は零，第２気筒群の後燃料噴射ｂ４の量Ａ５は，主燃料噴射量の２％に相当する１ｍｍ３／ストロークである。即ち，気筒８１〜８４の後噴射の総量は１ｍｍ３／エンジン２回転であり，従って主燃料噴射量に対する後燃料噴射による燃費の悪化率は０．５％である。
【００５０】
図８は，本例の窒素酸化物浄化装置１の効果を，本例のような制御を行わず後燃料噴射を一律に一定量にした場合と比較して図示したものであり，横軸に触媒装置に流入する排気ガスの温度を取り縦軸に窒素酸化物の浄化率を％で示したものである。
同図の符号５４で示す曲線は，第１触媒装置２１及び第２触媒装置２２の触媒温度Ｔ，Ｔｓによらず気筒８１〜８４に対する後燃料噴射量を小さめの値，例えば０．５ｍｍ３／ストロークにした場合の浄化特性である。そして，符号５５で示す曲線は，第１触媒装置２１及び第２触媒装置２２の触媒温度Ｔ，Ｔｓによらず気筒８１〜８４に対する後燃料噴射量を大きめの値，例えば１ｍｍ３／ストロークにした場合の浄化特性である。
【００５１】
後者の特性（符号５５）は，前者の特性（符号５４）に比較すると，ＨＣの量を多くしたため流入排気ガスの低温側ではＨＣの反応熱で触媒が昇温して浄化率が向上し，最大浄化率が得られる排気ガス温度が低下すると共にＨＣの増加により最大の浄化率の値も大きくなる。しかしながら，高温排気ガスの側では，ＨＣの反応熱により触媒装置が過昇温し浄化率が低下する。
【００５２】
一方，本例の窒素酸化物浄化装置１の場合，即ち，第１触媒装置２１の温度が低温（第２温度ゾーン）の場合には全ての気筒８１〜８４の後噴射量を比較的大きな値（例えば１ｍｍ３／ストローク）にし，第１触媒装置２１の温度がより高い（第３温度ゾーン）の場合には第１気筒群（気筒８１〜８３）の後噴射量を小さな値（例えば０．５ｍｍ３／ストロークとし第２気筒群（気筒８４）の後噴射量を大きな値（例えば２．５ｍｍ３／ストローク）とした場合の特性を，符号５６で示す。同図から分かるように，本例の窒素酸化物浄化装置１は，広い範囲の排気ガス温度領域で高い窒素酸化物の浄化率を示す。
【００５３】
上記のように，本例によれば触媒の温度が低い場合は昇温を促進し，触媒の温度が高い場合には，過昇温を抑制し，広い範囲で高い窒素酸化物の浄化率を達成することが出来る。
そして，本例によれば装置が大形化したり大幅に複雑化したりするようなこともない。
【００５４】
なお，上記例では，触媒装置２１，２２が合計２個の場合について説明したが，４気筒の場合には最大４個の触媒装置を用いることが可能である。この場合，触媒装置の数を多くすれば，それだけ構成が複雑となるが，窒素酸化物の浄化率は向上する。
【００５５】
また，第１触媒装置２１と第２触媒装置２２とは，同一の特性のものを用いても良いが，異なった特性の触媒装置２１，２２とすることもできる。後者の場合には，特に，上流に配置する第１触媒装置２１により低温の領域で窒素酸化物の浄化が可能である触媒（例えばＰｔ／ゼオライト触媒）を用い，下流側の第２触媒装置２２により高温の領域で活性化する触媒（例えばＣｕ／ゼオライト触媒）を用いることにより，窒素酸化物を浄化することの出来る温度範囲をより広くすることができると共に，上流側の触媒装置２１は排気ガスの熱により早く昇温するから一段と迅速に触媒装置２１を活性化出来るという利点がある。
【００５６】
なお，従来は，より低温で活性化する触媒装置と高温で活性化する触媒装置とを直列に配置する場合には，以下に述べる理由から，上流側により高温で活性化する触媒装置を配置する方法が採用されていた。即ち，その理由は，触媒装置の上流側からＨＣを供給する場合に，上流側に低温で活性化する触媒を配置すると，上流側の触媒装置でＨＣが全て反応してしまい，下流側の触媒にＨＣが供給できなくなる恐れがあるとの理由によるものである。
【００５７】
そして，このような方式を採用すると，アイドリングから加速を行う場合には，上流側にある昇温の容易な触媒装置を速やかに活性化し窒素酸化物を浄化したいのにも係わらず，上流側の触媒は高温にならないと活性化しないため，モード走行では浄化率が低くなるという結果をもたらしていた。
しかしながら，本例では，上流の触媒装置２１と下流の触媒装置２２のそれぞれにＨＣを供給できるから，上記の理由による不具合は発生せず，従って上流側に低温で活性化する触媒装置２１を配置することにより何ら問題なく迅速に触媒装置を立ち上げることが可能となる。
【００５８】
実施形態例２
本例は，図９に示すように，実施形態例１において，第１気筒群（気筒８１〜８３）の後燃料噴射を１つの気筒８１（または８２，８３）において纏めて噴射させ，他の気筒８２，８３は後噴射を実施しないようにしたもう一つの実施形態例である。図９は実施形態例１の図４に対応する状態（第２温度ゾーン）の燃料噴射波形を示すものである。
また，本例では第２気筒群の気筒数が１個の場合であるが，仮に第２気筒群が複数の気筒からなる場合には，第２気筒群に属する１つの気筒のみが後噴射を実施する。
【００５９】
例えば主燃料噴射ａ１〜ａ４の量は５０ｍｍ３／ストローク）であり，第１気筒群の後燃料噴射の量は，気筒８１の後噴射ｂ１の量を主燃料噴射量の６％に相当する３ｍｍ３／ストロークとし気筒８２，８３の後噴射ｂ２，ｂ３の量を零とする。そして，第２気筒群の後燃料噴射ｂ４の量は，主燃料噴射量の２％に相当する１ｍｍ３／ストロークとする。即ち，気筒８１〜８４の後噴射の総量は４ｍｍ３／エンジン２回転であり，従って主燃料噴射量に対する後燃料噴射による燃費の悪化率は２％である。
【００６０】
本例によれば，電磁弁式インジェクタ１１〜１４のうち，高感度，高速応答の電磁弁式インジェクタは第１，第４の電磁弁式インジェクタ１１，１４だけでよい。それ故，インジェクタの小型化と低コスト化が可能となり，また第２，第３の電磁弁式インジェクタ１２，１３の動作回数が半減化し耐久性も向上する。その他については実施形態例１と同様である。
【００６１】
実施形態例３
本例は，図１０，図１１に示すように，実施形態例１において，主燃料噴射量を第１気筒群と第２気筒群とで異なった値としたもう一つの実施形態例である。
即ち，エンジンの運転状況，触媒装置２１，２２の温度に対応して主燃料噴射量を異なった量とする。
【００６２】
図１０は，第１触媒装置２１の触媒温度が前記Ｔ１未満（第１温度ゾーン）の場合の電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を示すものであり，実施形態例１の図３に対応する。
第１気筒群（気筒８１〜８３）の各気筒の主燃料噴射量は，同一量（例えば６７ｍｍ３／ストローク）であり，第２気筒群の気筒８４の主燃料噴射量は零である。即ち，トータルの主燃料の量は実施形態例１の図３と同じにし，その配分だけを変化させる。そして，第２気筒群の主燃料噴射が零であるため，気筒８４はエアーポンプの作用をすることとなる。
【００６３】
上記のように，第１気筒群の対してだけ主燃料を分担させるから，第１触媒装置２１に流入する排気ガスの温度が高くなり，昇温が促進され，窒素酸化物の浄化率が迅速に立ち上がることとなる。
そして，後噴射の量は，第１気筒群の気筒８１〜８３は少なめの値（例えば１ｍｍ３／ストローク）とし，第２気筒の気筒８４は零である。第１気筒群に対して後燃料噴射を実施する理由は，主燃料噴射により第１触媒装置２１が急速昇温し，急速に第１触媒装置２１での窒素酸化物の浄化が可能となるからである。
【００６４】
その結果，上記数値の場合の後噴射の総量は３ｍｍ３／エンジン２回転であり，主燃料噴射量に対する後噴射による燃費の悪化は平均して１．５％である。
また，第２気筒群の後噴射を零としたのは，第１気筒群の気筒８４がエアーポンプとなり第２触媒装置２２の温度が低下し，窒素酸化物の浄化作用を期待出来ないからである。
【００６５】
一方，図１１は，第１触媒装置２１の触媒温度が前記Ｔ３以上（第４温度ゾーン）の場合の電磁弁式インジェクタ１１〜１４の燃料噴射の波形を示すものであり，実施形態例１の図６に対応する。
第１気筒群（気筒８１〜８３）の各気筒の主燃料噴射量は，同一量（例えば６７ｍｍ３／ストローク）であり，第２気筒群の気筒８４の主燃料噴射量は零である。即ち，トータルの主燃料の量は実施形態例１の図６と同じにし，その配分だけを変化させる。そして，第２気筒群の主燃料噴射が零であるため，第２気筒群の気筒８４はエアーポンプの作用をすることとなる。
【００６６】
また，後噴射の量は，第１気筒群の気筒８１〜８３は零であり，第２気筒の気筒８４は多めの値（例えば４ｍｍ３／ストローク）である。それ故，後噴射の総量は４ｍｍ３／エンジン２回転であり，主燃料噴射量に対する後噴射による燃費の悪化は平均して２．０％である。
上記のように，第２気筒群の気筒８４をエアーポンプとして作動させるから，下流の第２触媒装置２２の温度が低下し，窒素酸化物の浄化可能な温度に保持することができる。
【００６７】
そして，第１気筒群の後噴射を零としたのは，第１触媒装置２１が高温で浄化作用をすることが出来ないからである。また，第２気筒群の気筒８４の後噴射量を大きめにしたのは，全ての気筒８１〜８４の排気ガスが窒素酸化物を浄化することなく第２触媒装置２２に流入するため，ＨＣを多めに投入し窒素酸化物の浄化率を高めんとするためである。
上記のように本例によれば，第１触媒装置２１が第１，第４の温度ゾーンにある場合にも，触媒装置の浄化を促進する制御が実施可能となる。その他については実施形態例１と同様である。
【００６８】
実施形態例４
本例は，図１２に示すように，実施形態例３において，第１気筒群に属する気筒の数を２つとし，第２気筒群に属する気筒の数を２つとしたもう一つの実施形態例である。
このようにすることにより，第１触媒装置２１が第１，第４温度ゾーンにある場合に，より広い温度範囲において，触媒装置２１または触媒装置２２による窒素酸化物の浄化作用を発揮することが可能となる。
【００６９】
即ち，第１温度ゾーンにある場合には，主燃料を第１気筒群の２つの気筒８１，８３に集中し，３つの気筒８１〜８３に集中した実施形態例３よりも第１触媒装置２１の昇温をより早めることができる。また，第４温度ゾーンにある場合にも，第２気筒群に属する２つの気筒８２，８４がエアーポンプの作用をすることになるから１つの気筒がエアーポンプの作用をした実施形態例３の場合よりも第２触媒装置２２の冷却が強められ，第１触媒装置２１のより広い温度範囲において第２触媒装置２２の浄化作用を維持することができる。その他については実施形態例３と同様である。
【００７０】
実施形態例５
本例は，図１３に示すように，実施形態例１においてエンジンの気筒８１〜８６及び電磁弁式インジェクタ１１〜１６の数を６とし，第１気筒群に属する気筒８１〜８５を５つとし，第２気筒群に属する気筒８６を１つとした例である。その他については実施形態例１と同様である。
【００７１】
なお，上記において，触媒装置２１，２２の数は２個に限定されるものではなく，３個以上としてもよい。
また，第１気筒群の気筒数を４つの気筒として第２気筒群の気筒の数を２気筒とすることもできる。
そして，３気筒エンジン，８気筒エンジンにおいても同様に各実施形態例の考え方を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置のシステム構成図。
【図２】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置の触媒温度と浄化率の関係を示す図。
【図３】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第１の温度ゾーン）。
【図４】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第２の温度ゾーン）。
【図５】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第３の温度ゾーン）。
【図６】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第４の温度ゾーン）。
【図７】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置の浄化特性（符号５６）を単純な制御を行った場合（符号５４，５５）と共に表示した図。
【図８】実施形態例１の窒素酸化物浄化装置の制御手順を示すフローチャート。
【図９】実施形態例２の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第２の温度ゾーン）。
【図１０】実施形態例３の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第１の温度ゾーン）。
【図１１】実施形態例３の窒素酸化物浄化装置における気筒毎の燃料噴射の波形を示す図（第４の温度ゾーン）。
【図１２】実施形態例４の窒素酸化物浄化装置のシステム構成図。
【図１３】実施形態例５の窒素酸化物浄化装置のシステム構成図。
【符号の説明】
１．．．窒素酸化物浄化装置，
１１〜１４．．．電磁弁式インジェクション（燃料噴射手段），
２１，２２．．．触媒装置，
２４〜２６．．．排気温度センサー，
４０．．．ＥＣＵ（燃料噴射制御手段），

Claims

気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，上記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と，排気通路に配置され窒素酸化物を還元浄化する複数の触媒装置と，上記触媒装置の温度を測定または推定する触媒温度判定手段と，少なくとも気筒の行程位置を検知することの出来る運転状態検知手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記触媒装置は，排気通路の上流側に配置された第１触媒装置と，この第１触媒装置の下流側に直列に配置された第２触媒装置とからなると共に，上記気筒は上記第１触媒装置の上流に接続された第１の気筒群と上記第１触媒装置と第２触媒装置との間の排気通路に接続された第２の気筒群とからなり，
上記燃料噴射制御手段は，上記触媒温度判定手段及び運転状況検知手段の出力信号を受け，圧縮上死点近傍における機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程または排気行程における炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して各気筒毎に発し，上記第１触媒装置又は上記第２触媒装置の温度に対応して各気筒または上記気筒群に対する上記後燃料噴射の量を，上記各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図れるだけの炭化水素供給量が，上記第１触媒装置および上記第２触媒装置の両触媒装置に供給されるように調整することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項１において，上記燃料噴射制御手段は，上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記第１の触媒装置の温度が低温の第１の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記第１の触媒装置の温度の上昇と共に上昇する第２の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記第１の触媒装置の温度の上昇と共に下降する第３の温度ゾーンと，
上記第１の触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記第１の触媒装置の温度が高温の第４の温度ゾーンとに温度ゾーンを区分し，
各温度ゾーン毎に各気筒または各気筒群に対する上記後燃料噴射量の大きさ及び配分比率を変化させることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項２において，上記燃料噴射制御手段は，上記第３の温度ゾーンにおいては，第１の気筒群に属する気筒に対して第２の温度ゾーンにおいて設定した後燃料噴射量よりも小さい後燃料噴射量を設定し，第２の気筒群に属する気筒に対しては第２の温度ゾーンにおいて設定した後燃料噴射量よりも大きい後燃料噴射量を設定することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，上記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と，排気通路に配置され窒素酸化物を還元浄化する複数の触媒装置と，上記触媒装置の温度を測定または推定する触媒温度判定手段と，少なくとも気筒の行程位置を検知することの出来る運転状態検知手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記触媒装置は，上流側から第１触媒装置，第２触媒装置，・・・，第Ｎ触媒装置の順序で排気通路に直列に配置されたＮ個の触媒装置からなり，
一方，全体の気筒は，単一または複数の気筒によって構成されるＮ個の気筒群からなると共に，第１の気筒群は上記第１触媒装置の上流に接続され，１を越える自然数Ｉにおける第Ｉ番目の気筒群は上記第（Ｉ−１）触媒装置と第Ｉ触媒装置との間の排気通路に接続されており，
上記燃料噴射制御手段は，上記触媒温度判定手段及び運転状況検知手段の出力信号を受け，圧縮上死点近傍における機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程または排気行程における炭化水素供給のための後燃料噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して各気筒毎に発し，上記Ｎ個の触媒装置の温度に対応して各気筒または上記気筒群に対する上記後燃料噴射の量を，上記各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図れるだけの炭化水素供給量が，上記第１触媒装置および上記第２触媒装置の両触媒装置に供給されるように調整することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項４において，上記燃料噴射制御手段は，上記各触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記触媒装置の温度が低温の第１の温度ゾーンと，
上記各触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記触媒装置の温度の上昇と共に上昇する第２の温度ゾーンと，
上記各触媒装置の窒素酸化物の浄化率が上記触媒装置の温度の上昇と共に下降する第３の温度ゾーンと，
上記各触媒装置の窒素酸化物の浄化率が極めて低いレベルで推移する上記触媒装置の温度が高温の第４の温度ゾーンとに温度ゾーンを区分し，
各温度ゾーン毎に各気筒または各気筒群に対する上記後燃料噴射量の大きさ及び配分比率を変化させることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項５において，上記燃料噴射制御手段は，上記第Ｉ番目の触媒装置の温度が上記第３の温度ゾーンにある場合においては，第Ｉ番目の気筒群に属する気筒に対して第２の温度ゾーンにおいて設定した後燃料噴射量よりも小さい後燃料噴射量を設定し，第（Ｉ＋１）番目以降の気筒群に属する気筒に対しては第２の温度ゾーンにおいて設定した後燃料噴射量よりも大きい後燃料噴射量を設定することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項１から請求項６のいずれか１項において，上記触媒装置の特性は，上流側に配置される触媒装置の窒素酸化物浄化可能温度範囲が，下流側に配置される触媒装置の窒素酸化物浄化可能温度範囲よりも低温であることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項１から請求項７のいずれか１項において，上記燃料噴射制御手段は，気筒群におけるトータルの後燃料噴射量を設定し，その気筒群における後燃料噴射をその気筒群内の一部の気筒に集中させて噴射させることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項１から請求項８のいずれか１項において，上記燃料噴射制御手段は，上記後燃料噴射量に加えて，更に気筒群毎に主燃料噴射の量を調整し，各触媒装置の過熱を抑制しつつ窒素酸化物の浄化率の最大化を図ることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項９において，上流側に位置する第Ｉ番目の触媒装置の温度が，請求項２または請求項５記載の上記第１の温度ゾーンにある場合においては，主燃料噴射を第Ｉ番目の気筒群に集中させて第Ｉ触媒装置の昇温を促進し，
請求項２または請求項５記載の上記第４の温度ゾーンにある場合においては，主燃料噴射を第Ｉ番目の気筒群に集中させて第（Ｉ＋１）番目以降の下流の触媒装置の冷却を促進することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
請求項９において，上記触媒装置は第１，第２触媒装置からなり，上記燃料噴射制御手段は，請求項２記載の上記第１の温度ゾーンにおいては，主燃料噴射を第１の気筒群に集中させて第１触媒装置の昇温を促進し，
請求項２記載の上記第４の温度ゾーンにおいては，主燃料噴射を第１の気筒群に集中させて第２触媒装置の冷却を促進することを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。