JP4366950B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の気筒を有し、これら気筒を２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続し、これら排気通路を下流側において共通の排気通路に集合させた内燃機関において、共通の排気通路に排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を浄化するＮＯX触媒を配置した排気浄化装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示されている排気浄化装置では、一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスを排出させることによって、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとをＮＯX触媒に供給し、これにより、ＮＯX触媒の温度を上昇させるようにしている。すなわち、特許文献１に記載のＮＯX触媒は酸化作用を有しており、このＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが供給されると、リッチ空燃比の排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）がリーン空燃比の排気ガス中の酸素によって酸化され、このＨＣの酸化によって発生する熱によってＮＯX触媒の温度を上昇させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許３０３０４１２号公報
【特許文献２】
特開平６−１０１４６３号公報
【特許文献３】
実開平４−１１２０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、特許文献１に開示されているように、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路を共通の排気通路に集合させた構成の内燃機関を車両に搭載した場合、ＮＯX触媒を配置する空間を確保する場所として、共通の排気通路は適していない。すなわち、特許文献１に開示されている排気浄化装置は車両への搭載性があまり良くない。
【０００６】
もちろん、特許文献１に開示されている排気浄化装置において、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路それぞれにＮＯX触媒を配置すれば、車両への排気浄化装置の搭載性は良くなるが、これでは、一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスを排出させたとしても、ＮＯX触媒の温度を上昇させることはできない。
【０００７】
より一般的に言うと、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材を配置すると、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたとしても、この要求を満たすことができない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続し、これら排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材を配置した内燃機関の排気浄化装置において、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに、この要求をより確実に満たすことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに上記連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ上記連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
２番目の発明では、１番目の発明において、上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定成分を酸化し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
３番目の発明では、１番目の発明において、上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度を上昇させることが要求されたときに一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスが排出され且つ他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスが排出されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御すると共に、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入するように上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
４番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に捕捉されている窒素酸化物を還元浄化することが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
５番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが上記連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
６番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に該連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
【００１０】
７番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
８番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
９番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、上記連通路下流の所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するのに加えて上記連通路内を流れる排気ガスの流量をも制御することによって上記所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給する。
１０番目の発明では、９番目の発明において、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する。
１１番目の発明では、９番目の発明において、上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の１つの実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示しており、この内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関である。以下、この圧縮着火式の内燃機関を前提にして、本発明の実施形態を説明するが、矛盾の生じない範囲で、火花点火式の内燃機関に本発明を適用することもできる。
【００１２】
図１において、１は機関本体、♯１は第１気筒、♯２は第２気筒、♯３は第３気筒、♯４は第４気筒、Ｉ１〜Ｉ４はそれぞれ第１気筒♯１〜第４気筒♯４内に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。各燃料噴射弁から噴射される燃料の量（以下、燃料噴射量とも称す）は、機関回転数と要求トルクとに応じて決定され、概して、機関回転数が高くなるほど多くなり、要求トルクが大きくなるほど多くなる。本実施形態では、通常、燃料噴射量は、この燃料噴射量に対する各気筒に吸入される空気の量の比（いわゆる空燃比）が理論空燃比よりも大きくなるような量となっている。
【００１３】
なお、本明細書において、空燃比がリーンであるとは、空燃比が理論空燃比よりも大きいことを意味し、空燃比がリッチであるとは、空燃比が理論空燃比よりも小さいことを意味する。
【００１４】
また、各気筒には、吸気枝管２を介して吸気管３が接続されている。吸気管３には、エアクリーナ４が配置されている。エアクリーナ４の下流の吸気管３内には、吸気管３の流路面積を調整することによって各気筒に流入する空気の量を制御するためのスロットル弁５が配置されている。スロットル弁５には、このスロットル弁５を駆動するためのステップモータ６が接続されている。
【００１５】
スロットル弁５の開度を制御することによって各気筒内に吸入される空気の量（以下、吸気量とも称す）が制御され、スロットル弁５の開度が大きくなるほど吸気量が多くなる。吸気量は燃料噴射弁から噴射される燃料の量（燃料噴射量）や内燃機関に要求される出力、すなわち、要求トルクや機関回転数に応じて決定される。本実施形態では、吸気量Ｇａを図４に示したような機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、機関回転数Ｎと要求トルクＴとに基づいて図４に示したようなマップから目標とする吸気量Ｇａを求め、この目標とする吸気量Ｇａが達成されるようにスロットル弁５の開度が制御される。
【００１６】
一方、各気筒には、それぞれ、排気枝管Ｅ１〜Ｅ４が接続されている。第１気筒♯１に接続されている排気枝管（以下、第１排気枝管とも称す）Ｅ１と第４気筒♯４に接続されている排気枝管（以下、第４排気枝管とも称す）Ｅ４とは合流して共通の排気管（以下、第１排気管とも称す）Ｇ１に接続されている。一方、第２気筒♯２に接続されている排気枝管（以下、第２排気枝管とも称す）Ｅ２と第３気筒♯３に接続されている排気枝管（以下、第３排気枝管とも称す）Ｅ３とは合流して共通の排気管（以下、第２排気管とも称す）Ｇ２に接続されている。
【００１７】
第１排気枝管Ｅ１と第４排気枝管Ｅ４と第１排気管Ｇ１とを総称して排気通路と称し、第２排気枝管Ｅ２と第３排気枝管Ｅ３と第２排気管Ｇ２とを総称して排気通路と称すると、本実施形態では、機関本体１は複数の気筒♯１〜♯４を有し、これら気筒が２つの気筒群にグループ分けされて、第１気筒♯１と第４気筒♯４とが１つの気筒群（以下、第１気筒群とも称す）とされ、第２気筒♯２と第３気筒♯３とがもう１つの気筒群（以下、第２気筒群とも称す）とされ、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されているとも言える。
【００１８】
また、第１排気管Ｇ１と第２排気管Ｇ２とは、連通路（または、連通管）７を介して互いに連通されている。
【００１９】
また、連通路７上流の第１排気管Ｇ１内には、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を浄化するいわゆるＮＯX触媒（以下、第１ＮＯX触媒とも称す）Ｎ１が配置されている。この第１ＮＯX触媒の作用を詳細に説明すると、第１ＮＯX触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＮＯXを捕捉し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチになると捕捉しているＮＯXを還元浄化する。
【００２０】
第１ＮＯX触媒Ｎ１は、図２に示したように、ハニカム構造の担体３０を具備する。担体３０内には、隔壁３１によって複数の排気ガス流路３２，３３が形成されている。隣り合う排気ガス流路３２，３３のうち一方の排気ガス流路３２は、担体３０の一方の端面において、栓３４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路３３は、担体３０の他方の端面において、栓３５によって閉塞されている。
【００２１】
担体３０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁３１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図２の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路３２から隔壁３１を通過して排気ガス流路３３内に流入することができる。
【００２２】
隔壁３１の両壁面上、および、隔壁３１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、白金（Ｐｔ）のような貴金属触媒と、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが担持されている。
【００２３】
一方、連通路７上流の第２排気管Ｇ２内にも、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、第１ＮＯX触媒Ｎ１と同じ構造と機能とを有するＮＯX触媒（以下、第２ＮＯX触媒とも称す）Ｎ２が配置されている。
【００２４】
本実施形態では、通常、内燃機関からリーン空燃比の排気ガスが排出されるので、第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出されたＮＯXは、第１ＮＯX触媒Ｎ１に捕捉され、第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出されたＮＯXは、第２ＮＯX触媒Ｎ２に捕捉される。
【００２５】
なお、第１ＮＯX触媒Ｎ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第１気筒♯１（または第４気筒♯４）に供給された燃料の量と、第１ＮＯX触媒上流において第１気筒（または第４気筒）から排出された排気ガスに供給された燃料の量との合計の量に対する、第１気筒（または第４気筒）に供給された空気の量と、第１ＮＯX触媒上流において第１気筒（または第４気筒）から排出された排気ガスに供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００２６】
本実施形態では、第１ＮＯX触媒Ｎ１上流において第１気筒♯１（または第４気筒♯４）から排出された排気ガスには燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第１ＮＯX触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁Ｉ１（または燃料噴射弁Ｉ４）から第１気筒（または第４気筒）内に噴射された燃料の量に対する第１気筒（または第４気筒）に吸入された空気の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００２７】
同様に、第２ＮＯX触媒Ｎ２に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第２気筒♯２（または第３気筒♯３）に供給された燃料の量と、第２ＮＯX触媒上流において第２気筒（または第３気筒）から排出された排気ガスに供給された燃料の量との合計の量に対する、第２気筒（または第３気筒）に供給された空気の量と、第２ＮＯX触媒上流において第２気筒（または第３気筒）から排出された排気ガスに供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００２８】
本実施形態では、第２ＮＯX触媒Ｎ２上流において第２気筒♯２（または第３気筒♯３）から排出された排気ガスには燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第２ＮＯX触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁Ｉ２（または燃料噴射弁Ｉ３）から第２気筒（または第３気筒）内に噴射された燃料の量に対する第２気筒（または第３気筒）に吸入された空気の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００２９】
さらに、連通路７下流の第１排気管Ｇ１内には、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、酸化機能を有する触媒（以下、第１酸化触媒とも称す）Ｏ１が配置されている。この第１酸化触媒の作用を詳細に説明すると、第１酸化触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定の成分を酸化除去する。
【００３０】
第１酸化触媒Ｏ１は、図３に示したように、ハニカム構造の担体４０を具備する。担体４０内には、隔壁４１によって複数の排気ガス流路４２，４３が形成されている。隣り合う排気ガス流路４２，４３のうち一方の排気ガス流路４２は、担体の一方の端面において、栓４４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路４３は、担体の他方の端面において、栓４５によって閉塞されている。
【００３１】
担体４０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁４１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図３の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路４２から隔壁４１を通過して排気ガス流路４３内に流入することができる。
【００３２】
隔壁４１の両壁面上、および、隔壁４１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、白金（Ｐｔ）のような貴金属触媒が担持されている。
【００３３】
一方、連通路７下流の第２排気管Ｇ２内にも、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、第１酸化触媒Ｏ１と同じ構造と酸化機能とを有する触媒（以下、第２酸化触媒とも称す）Ｏ２が配置されている。
【００３４】
なお、第１酸化触媒Ｏ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された燃料の量との合計の量に対する、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００３５】
本実施形態では、第１酸化触媒Ｏ１に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２下流において燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第１酸化触媒Ｏ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量との合計の量に対する、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量との合計の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００３６】
また、第２酸化触媒Ｏ２に関して用いられる排気ガスの空燃比についても同様である。すなわち、第２酸化触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された燃料の量との合計の量に対する、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００３７】
本実施形態では、第２酸化触媒Ｏ２に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒Ｎ２，Ｎ１下流において燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第２酸化触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量との合計の量に対する、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量との合計の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００３８】
また、第１排気管Ｇ１と第２排気管Ｇ２とは、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２下流において、合流せずにそのまま独立した２つの排気管として延在していてもよいし、合流して共通の１つの排気管に接続されていてもよい。
【００３９】
また、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から吸気管３に排気ガスを導入し、結果的に、内燃機関から排出された排気ガスを再び内燃機関（すなわち、各気筒）に循環させるための通路（以下、ＥＧＲ通路と称す）８が、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から吸気管３まで延びる。ＥＧＲ通路８には、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９が配置されている。また、ＥＧＲ通路８には、吸気管３に導入される排気ガスの流量、すなわち、再び内燃機関に循環される排気ガスの流量（以下、ＥＧＲガス流量とも称す）を制御するための弁（以下、ＥＧＲ制御弁と称す）１０が配置されている。
【００４０】
ＥＧＲ通路８を介して吸気管３に導入される排気ガスの流量（ＥＧＲガス流量）は、ＥＧＲ制御弁１０の開度とスロットル弁５の開度との兼ね合いで決まり、スロットル弁５の開度が一定であれば、ＥＧＲ制御弁１０の開度が大きくなるほど、ＥＧＲガス流量は多くなり、ＥＧＲ制御弁１０の開度が一定であれば、スロットル弁５の開度が小さくなるほど、ＥＧＲガス流量は多くなる。
【００４１】
このようにＥＧＲ通路８を介して内燃機関に排気ガスが導入されると、排気ガス中に含まれている不活性ガスの作用によって気筒内における燃焼温度が低下し、気筒内でのＮＯXの発生が抑制される。したがって、気筒内でのＮＯXの発生量をできるだけ少なくするためには、各気筒内に導入される排気ガスの量（以下、ＥＧＲガス量とも称す）が多いほうがよいが、ＥＧＲガス量が多くなると、各気筒内に導入される空気の量が相対的に少なくなって内燃機関が必要な出力を出力できなくなることがあるので、ＥＧＲガス量は機関回転数と要求トルクとに応じて内燃機関に必要な出力が出力されるように決定される。
【００４２】
本実施形態では、各気筒内に吸入されるガス量（すなわち、各気筒内に吸入される空気の量と排気ガスの量との総量）に対する各気筒内に吸入される排気ガスの量の比（以下、ＥＧＲ率とも称す）Ｒｅｇｒを、図５に示したような機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、機関回転数Ｎと要求トルクＴとに基づいて図５に示したようなマップから目標とするＥＧＲ率Ｒｅｇｒを求め、この目標とするＥＧＲ率Ｒｅｇｒが達成されるようにＥＧＲ制御弁１０の開度が制御される。
【００４３】
また、図１において、２０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ２０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２４と、入力ポート２５と、出力ポート２６とを具備する。
【００４４】
燃料噴射弁Ｉ１〜Ｉ４、ステップモータ６、および、ＥＧＲ制御弁１０は、それぞれ対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの動作はＥＣＵ２０によって制御される。
【００４５】
また、図１において、１１は内燃機関のクランクシャフト（図示せず）の位相角度を検出するためのクランク角センサであり、このクランク角センサ１１からの出力は入力ポート２５に入力され、本実施形態では、このクランク角センサ１１からの出力に基づいて、機関回転数が算出される。
【００４６】
また、図１において、１２はアクセルペダルであり、このアクセルペダル１２はアクセルペダル１２の踏込量に応じた出力を出力する負荷センサ１３に接続されている。負荷センサ１３は対応するＡＤ変換器を介して入力ポート２５に接続され、ＥＣＵ２０はこの負荷センサ１３の出力に基づいて内燃機関に要求される負荷（トルク）を算出する。したがって、負荷センサ１３は内燃機関に要求される負荷（トルク）を検出するためのセンサであるとも言える。
【００４７】
ところで、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯXをも捕捉してしまい、この場合、ＳＯXを捕捉した分だけＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯX量が少なくなってしまう。内燃機関から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させなければ、ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量は徐々に多くなり、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯX量が徐々に少なくなってしまう。
【００４８】
したがって、これを回避するためには、各ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯX量が許容量を超えたときに、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させる必要がある。
【００４９】
例えば、各気筒から排出される排気ガスの温度を高くしたり、あるいは、両ＮＯX触媒にて排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を燃焼させたりすることによって、両ＮＯX触媒の温度をＳＯXを放出可能な温度にまで上昇させつつ、両ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすれば、両ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。
【００５０】
ところが、このようにしてＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２からＳＯXを放出させると、ＮＯX触媒においてＳＯXの還元が進行して硫化水素（Ｈ2Ｓ）が発生することがある。この硫化水素は浄化されるべき物質であり、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２の酸化作用が働けば酸化触媒においてＳＯXと水（Ｈ2Ｏ）とに分解されて浄化されるのであるが、ＮＯX触媒から硫化水素が放出されている間、すなわち、上述したようにしてＮＯX触媒からＳＯXが放出されている間、酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比はリッチであって、酸化触媒内は還元雰囲気となっているので、結局のところ、ＮＯX触媒から放出された硫化水素は酸化触媒ではほとんど酸化除去されない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒からＳＯXを放出する処理（以下、ＳＯX放出処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。ここで、例えば、第１ＮＯX触媒Ｎ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ第１ＮＯX触媒の温度がＳＯXを放出可能な温度（以下、ＳＯX放出温度とも称す）にまで上昇するように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。また、第１ＮＯX触媒の温度は、第１気筒群から排出される排気ガスの温度自体を高めることによって、あるいは、第１気筒群から排出される排気ガス中のＨＣを第１ＮＯX触媒にて燃焼させることによって、高められる。
【００５２】
そして、これと同時に、残りのＮＯX触媒、すなわち、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１酸化触媒Ｏ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を第１酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００５３】
一方、本実施形態のＳＯX放出処理において、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒として第２ＮＯX触媒Ｎ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ第２ＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。また、第２ＮＯX触媒の温度は、第２気筒群から排出される排気ガスの温度自体を高めることによって、あるいは、第２気筒群から排出される排気ガス中のＨＣを第２ＮＯX触媒にて燃焼させることによって、高められる。
【００５４】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２酸化触媒Ｏ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２酸化触媒Ｏ２に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を第２酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を決定する際には、例えば、各ＮＯX触媒から流出したときの排気ガスのリッチ度合またはリーン度合や、連通路７を介してリッチ空燃比の排気ガスに混ざるリーン空燃比の排気ガスの量、言い換えれば、連通路７内を通るリーン空燃比の排気ガスの流量などが考慮される。
【００５６】
また、上述では、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、という表現を用いているが、上述した実施形態では、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを積極的に制御する手段は設けられておらず、排気ガスは、もっぱら、その脈動の影響で連通路７内を流れ、一方の排気通路から他方の排気通路に流入することになる。すなわち、上述したＳＯX放出処理中における連通路７内の排気ガスの流れを詳細に検討してみると、ＳＯX放出処理の実行中において各気筒群から排出される排気ガスの流量が略等しいとすれば、連通路７内を排気ガスが行き交っていると考えられる。したがって、実際には、連通路７を介してリッチ空燃比の排気ガスに混ざるリーン空燃比の排気ガスの量はさほど多くないと考えられるので、上述した実施形態では、この点を考慮して、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比、特に、リーン空燃比の排気ガスのリーン度合を決定する。
【００５７】
また、上述した実施形態では、排気ガスの脈動の影響で連通路７内を流れるので、排気ガスが連通路７内を流れやすいように、連通路７の構成や長さを決定すると好ましい。
【００５８】
また、上述した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定成分を酸化し、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態と捉えられる。
【００５９】
このように発明を捉えると、連通路上流の排気浄化材は、上述したＮＯX触媒に限られず、少なくとも、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するがその温度が特定の温度（すなわち、硫黄成分が放出可能な温度）に達し且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出するものであればよく、こうした観点では、連通路上流の排気浄化材は、例えば、排気ガス中のＳＯXを捕捉することをその主な目的とするいわゆるＳトラップ材（これもやはり、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯxを捕捉するがその温度がＳＯx放出温度に達し且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉しているＳＯxを放出する機能を有し、ＳＯxが放出されるときに硫化水素が生成される）でもよく、あるいは、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（詳細は後述するが、これは、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯxを捕捉してしまうがその温度がＳＯx放出温度となり且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉しているＳＯxを放出する機能を有し、ＳＯxを放出するときに硫化水素が生成される）でもよい。
【００６０】
ここで、Ｓトラップ材が捕捉可能なＳＯxの量には限界があるので、連通路上流の排気浄化材としてＳトラップ材が採用された場合には、Ｓトラップ材が捕捉しているトータルのＳＯxの量が捕捉可能な限界値に達したとき或いは達する前に、Ｓトラップ材からＳＯxを放出させる必要があり、この必要が生じたときが連通路上流の所定の１つの排気浄化材（Ｓトラップ材）から硫黄成分を放出させることが要求されたときに相当する。
【００６１】
一方、後述するパティキュレートフィルタに捕捉されているトータルのＳＯxの量が多くなると、その分だけ、連続的に酸化可能な微粒子の量が少なくなってしまうので、連通路上流の排気浄化材として後述するパティキュレートフィルタが採用された場合には、このパティキュレートフィルタに捕捉されているトータルのＳＯxの量が許容量を超えたときに、このパティキュレートフィルタからＳＯxを放出させる必要があり、この必要が生じたときが連通路上流の所定の１つの排気浄化材（後述するパティキュレートフィルタ）から硫黄成分を放出させることが要求されたときに相当する。
【００６２】
また、上述したように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述した酸化触媒に限られず、少なくとも、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると上記特定の成分を酸化除去する機能を有するものであればよく、こうした観点では、連通路下流の排気浄化材は、例えば、上述したＮＯX触媒（上述したＮＯX触媒は酸化機能を有する）でもよく、あるいは、一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）とＮＯXとを高い浄化率で同時に浄化可能な三元触媒でもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態は、より広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【００６４】
また、上述した実施形態は、さらに広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状（例えば、空燃比や温度）の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【００６５】
このように発明を捉えると、連通路上流には必ずしも排気浄化材が配置されていなければならないのではなく、連通路上流に排気浄化材がなくてもよい。また、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述した酸化触媒に限られず、特定の作用を行うものであって特定の条件が成立したときに該特定の作用を行わせる必要が生じるものであればよい。
【００６６】
次に、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯX量の算出方法について説明する。各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＳＯXの量は、機関回転数と機関負荷との関数として表すことができる。そこで、上述した実施形態では、図６に示したように単位時間当たりに各気筒から排出されるＳＯX量ＳＯXを機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから単位時間当たりに各気筒から排出されるＳＯX量ＳＯXを算出し、こうして算出されたＳＯX量ＳＯXを積算することによって各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量を算出する。
【００６７】
ところで、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２が捕捉可能なＮＯXの量には限界があり、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXの量（以下、ＮＯX捕捉量とも称す）がＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量の限界値（以下、最大ＮＯX捕捉量とも称す）に達してしまうと、新たにＮＯX触媒に流入したＮＯXはＮＯX触媒では捕捉されず、ＮＯX触媒から下流へとＮＯXが流出してしまう。
【００６８】
したがって、これを回避するためには、各ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２のＮＯX捕捉量がその最大ＮＯX捕捉量に達したとき、あるいは、最大ＮＯX捕捉量に達する前に、ＮＯX触媒にてＮＯXを還元浄化する必要がある。
【００６９】
ここで、各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＮＯXの量は機関回転数と機関負荷との関数として表すことができる。そこで、上述した実施形態では、図７に示したように単位時間当たりに排出されるＮＯX量ＮＯXを機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから単位時間当たりに各気筒から排出されるＮＯX量ＮＯXを算出し、こうして算出されたＮＯX量ＮＯXを積算することによって各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯX量を算出する。そして、上述した実施形態では、こうして算出されたトータルのＮＯX量が許容量を超えたときに、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXを還元浄化すべきであると判断し、ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXを還元浄化するようにしている。
【００７０】
なお、上述にて、連通路下流の排気浄化材として上述したＮＯX触媒を採用可能であると説明したが、この場合、上述した実施形態におけるＳＯX放出処理とは若干異なる処理を行う必要があるので、以下、この処理について説明する。
【００７１】
上述したＳＯX放出処理によれば、連通路７上流のＮＯX触媒（以下、上流側ＮＯX触媒とも称す）の一方からはリッチ空燃比の排気ガスが流出し、他方の上流側ＮＯX触媒からはリーン空燃比の排気ガスが流出し、連通路７下流のＮＯX触媒（以下、下流側ＮＯX触媒とも称す）にはリーン空燃比の排気ガスが流入するように、各気筒から排出される排気ガスの空燃比と連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きとが制御される。
【００７２】
ところが、上述したように、ＮＯX触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯXを捕捉してしまうので、上述したＳＯX放出処理をそのまま実行すると、下流側ＮＯX触媒がＳＯXを捕捉してしまい、下流側ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量が少なくなってしまう。もちろん、下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすれば、この下流側ＮＯX触媒にＳＯXが捕捉されることはほとんどないが、これでは、下流側ＮＯX触媒内部が還元雰囲気となるので、上流側ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を下流側ＮＯX触媒にて酸化除去することができなくなってしまう。
【００７３】
ここで、下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比を僅かばかりリーンとすれば、下流側ＮＯX触媒内部が酸化雰囲気となって硫化水素が酸化除去されると共に、下流側ＮＯX触媒にはほとんどＳＯXは捕捉されないことが分かっている。
【００７４】
そこで、連通路７下流の排気浄化材がＮＯX触媒である場合には、以下のようなＳＯX放出処理を実行する。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべき上流側ＮＯX触媒としていずれか一方の上流側ＮＯX触媒を選択する。そして、選択された上流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択された上流側ＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するように対応する気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これは上述した実施形態の制御と同じである。
【００７５】
そして、これと同時に、他方の上流側ＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択された上流側ＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って下流側ＮＯX触媒に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの平均空燃比が僅かばかりリーンとなるように他方の上流側ＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。この場合、他方の上流側ＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。これによれば、下流側ＮＯX触媒にＳＯXをほとんど捕捉させることなく、選択された上流側ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を下流側ＮＯX触媒にて酸化浄化することができる。
【００７６】
ところで、上述した実施形態では、内燃機関は４つの気筒を有し、これら気筒を２つずつの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されているが、図８に示したように、内燃機関が６つの気筒♯１〜♯６を有し、これら気筒を３つずつの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されている場合にも、上述した発明は適用可能である。
【００７７】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、図９に示したように、図１に示した構成において、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２の代わりに、第１排気管Ｇ１内には、排気ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタ（以下、第１フィルタとも称す）Ｐ１が配置され、第２排気管Ｇ２内には、排気ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタ（以下、第２フィルタとも称す）Ｐ２が配置されている。
【００７８】
また、第１フィルタＰ１上流の第１排気管Ｇ１には、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、上流側第１圧力センサとも称す）１４ａが配置され、第１フィルタ下流の第１排気管Ｇ１にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、下流側第１圧力センサとも称す）１５ａが配置されている。一方、第２フィルタＰ２上流の第２排気管Ｇ２にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、上流側第２圧力センサとも称す）１４ｂが配置され、第２フィルタ下流の第２排気管Ｇ２にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、下流側第２圧力センサとも称す）１５ｂが配置されている。
【００７９】
これら圧力センサ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂはそれぞれ対応するＡＤ変換器Ａ／Ｄを介して入力ポート２６に接続され、これら圧力センサの出力は入力ポート２６に入力される。上流側第１圧力センサ１４ａの出力と下流側第１圧力センサ１５ａの出力とに基づいて、第１フィルタＰ１上流の排気ガスの圧力と第１フィルタ下流の排気ガスの圧力との差が算出される。この圧力差は第１フィルタに起因する圧力損失に相当する。一方、上流側第２圧力センサ１４ｂの出力と下流側第２圧力センサ１５ａの出力とに基づいて、第２フィルタＰ２上流の排気ガスの圧力と第２フィルタ下流の排気ガスの圧力との差が算出される。この圧力差は第２フィルタに起因する圧力損失に相当する。
【００８０】
第１フィルタＰ１は、図１０に示したように、ハニカム構造の担体５０を具備する。担体５０内には、隔壁５１によって複数の排気ガス流路５２，５３が形成されている。隣り合う排気ガス流路５２，５３のうち一方の排気ガス流路５２は、担体の一方の端面において、栓５４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路５３は、担体の他方の端面において、栓５５によって閉塞されている。
【００８１】
担体５０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁５１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図１０の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路５２から隔壁５１を通過して排気ガス流路５３内に流入することができる。
【００８２】
ところで、各気筒から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＮＯXの量は徐々に多くなるが、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量には限界があるので、このＮＯX捕捉量がＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量の限界値（最大ＮＯX捕捉量）に達したとき或いは達する前に、ＮＯX触媒にてＮＯXを還元浄化する必要がある。ここで、ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給すれば、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXは還元浄化されることが分かっている。
【００８３】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒においてＮＯXを還元浄化する処理（以下、ＮＯX還元浄化処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯX量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＮＯXを還元浄化すべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。ここで、例えば、第１ＮＯX触媒Ｎ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。こうして、本実施形態によれば、第１ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００８４】
そして、これと同時に、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１フィルタＰ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第１フィルタには、主にリッチ空燃比の排気ガスによってＨＣおよびＣＯがもたらされると共に、主にリーン空燃比の排気ガスによってＯ2がもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第１フィルタにおいて発熱反応し、第１フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第１フィルタの温度が微粒子が比較的速く酸化する温度、すなわち、微粒子が燃焼する温度（以下、微粒子燃焼温度とも称す）に達するまで継続する。これにより、第１フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる
【００８５】
一方、ＮＯX還元浄化処理を施すＮＯX触媒として、第２ＮＯX触媒Ｎ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００８６】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２フィルタＰ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第２フィルタには、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第２フィルタにおいて発熱反応し、第２フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第２フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第２フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、リーンとされる。
【００８７】
このように、本実施形態によれば、所定のＮＯX触媒におけるＮＯXの還元浄化が行われるのに合わせて、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を比較的少なく保っておくことができる。また、この場合、連通路上流に配置されているＮＯX触媒では、発熱反応はさほど多くなく、したがって、これらＮＯX触媒の温度が過剰に高くなることはほとんどない。
【００８８】
ところで、上述したように、各気筒から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯXの量は徐々に多くなり、その分だけ、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量が少なくなってしまうので、ＮＯX触媒が捕捉しているトータルのＳＯXの量が許容量に達したとき或いは達する前に、ＮＯX触媒からＳＯXを放出する必要がある。
【００８９】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させる処理（ＳＯX放出処理）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度に達するように上記選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９０】
そして、これと同時に、他方のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って所定のフィルタに流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに所定のフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように他方のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、所定のフィルタには、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが所定のフィルタにおいて発熱反応し、所定のフィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を所定のフィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、所定のフィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、他方のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、所定のＮＯX触媒からのＳＯXの放出が行われるのに合わせて、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を比較的少ない状態に保っておくことができる。
【００９２】
また、図９を参照して以上説明した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態であると捉えられる。
【００９３】
ところで、フィルタＰ１，Ｐ２が捕捉可能な微粒子の量には限界があり、フィルタに捕捉されている微粒子の量（以下、微粒子捕捉量とも称す）が一定の量を超えると、フィルタに起因する圧力損失が許容値を超えてしまう。
【００９４】
したがって、これを回避するためには、各フィルタＰ１，Ｐ２の微粒子捕捉量がその許容限界値に達したとき、あるいは、許容限界値に達する前に、フィルタにて微粒子を除去する必要がある。ここで、フィルタの温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させ且つフィルタ内部を酸化雰囲気にすれば、フィルタに捕捉されている微粒子は燃焼除去される。
【００９５】
そこで、本実施形態において、以下のように、フィルタにおいて微粒子を燃焼除去する処理（以下、微粒子燃焼除去処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各フィルタに捕捉されているトータルの微粒子量が許容量を超えているか否かを判別することによって、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとしていずれか一方のフィルタを選択する。ここで、例えば、第１フィルタＰ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒Ｎ１に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９６】
そして、これと同時に、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１フィルタＰ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第１フィルタＰ１には、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第１フィルタにおいて発熱反応し、第１フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第１フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第１フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９７】
一方、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして第２フィルタＰ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒Ｎ２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９８】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２フィルタＰ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第２フィルタＰ２には、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第２フィルタにおいて発熱反応し、第２フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第２フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第２フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９９】
このように、本実施形態によれば、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるのに合わせて、所定のＮＯX触媒におけるＮＯXの還元浄化が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯXの量を比較的少ない状態に保っておくことができる。
【０１００】
なお、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして、第１フィルタＰ１が選択された場合には第１ＮＯX触媒Ｎ１にリッチ空燃比の排気ガスを供給する代わりに、第１ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給しつつ第１ＮＯX触媒の温度をＳＯX放出温度にまで上昇させ、第２フィルタＰ２が選択された場合には第２ＮＯX触媒Ｎ２にリッチ空燃比の排気ガスを供給する代わりに、第２ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給しつつ第２ＮＯX触媒の温度をＳＯX放出温度にまで上昇させるようにしてもよい。これによれば、所定のＮＯX触媒からのＳＯXの放出と所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去とが同時に行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。
【０１０１】
また、本実施形態では、フィルタ上流と下流に配置された圧力センサ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂによって検出される圧力の差が許容値よりも大きくなったときに、フィルタに起因する圧力損失が許容値よりも大きく、したがって、フィルタに捕捉されている微粒子の量が許容量よりも多いと判断し、そのフィルタを微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして選択する。
【０１０２】
また、単位時間当たりに各気筒から排出される微粒子の量は機関回転数と機関負荷との関数で表すことができる。したがって、上述した実施形態において、圧力センサの出力を利用して微粒子を燃焼除去する処理を施すフィルタを選択する代わりに、単位時間当たりに各気筒から排出される微粒子の量を図１１に示したような機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから各気筒から排出される微粒子の量を算出し、これら算出された微粒子の量のうち第１気筒群から排出される微粒子の量を積算することによって第１フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を算出し、第２気筒群から排出される微粒子の量を積算することによって第２フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を算出し、こうして算出されたトータルの微粒子の量が許容量を超えたほうのフィルタを、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして選択するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態において、微粒子を燃焼除去するためにフィルタにリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとを供給したときに、このフィルタにおけるＨＣおよびＣＯとＯ2との発熱反応を促進するために、各フィルタに、例えば、白金などの貴金属触媒を担持してもよい。
【０１０４】
また、上述した実施形態において、フィルタの代わりに、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（詳細は後述する）を採用してもよい。
【０１０５】
なお、図９を参照して説明した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度を上昇させることが要求されたときに一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスが排出され且つ他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスが排出されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御すると共に、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入するように上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するという発明の実施の形態であると捉えられる。
【０１０６】
そして、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述したフィルタに限られず、特定の条件が成立したときにその温度を上昇することが要求されるものであればよい。
【０１０７】
また、図９を参照して説明した実施形態は、より広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【０１０８】
そして、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述したフィルタに限られず、所定の性状（例えば、空燃比や温度）の排気ガスを供給する必要が生じるものであればよい。
【０１０９】
次に、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（以下、単に、フィルタと称す）について、図１２および図１３を参照して説明する。
【０１１０】
図１２に示したフィルタは、ハニカム構造の担体６０を具備する。担体６０内には、隔壁６１によって複数の排気ガス流路６２，６３が形成されている。隣り合う排気ガス流路６２，６３のうち一方の排気ガス流路６２は、担体６０の一方の端面において、栓６４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路６３は、担体６０の他方の端面において、栓６５によって閉塞されている。
【０１１１】
担体６０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁６１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図１２の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路６２から隔壁６１を通過して排気ガス流路６３内に流入することができる。
【０１１２】
隔壁６１の両壁面上、および、隔壁６１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担持されている。
【０１１３】
貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用いられる。一方、活性酸素生成剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
【０１１４】
活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存在すると酸素を吸収によって保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で解放することによって活性酸素を生成する。次に、活性酸素生成剤の活性酸素生成作用について、担体上に白金およびカリウムを担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な活性酸素生成作用が行われる。
【０１１５】
圧縮着火式の内燃機関から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、フィルタに流入する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧縮着火式の内燃機関の気筒内ではＮＯが発生する。したがって、排気ガス中にはＮＯが含まれている。このため過剰酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタの排気ガス流路６２内に流入することになる。
【０１１６】
図１３（Ａ）および（Ｂ）は、隔壁６１上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお、図１３（Ａ）および（Ｂ）において、６５は白金の粒子を示し、６６はカリウムを含んでいる活性酸素生成剤を示している。
【０１１７】
排気ガスがフィルタの排気ガス流路６２内に流入すると、図１３（Ａ）に示したように、排気ガス中の酸素（Ｏ2）がＯ2 -またはＯ2-の形で白金の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ2 -またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる。斯くして生成されたＮＯ2の一部は、白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６６内に吸収によって保持され、図１３（Ａ）に示したように、カリウム（Ｋ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ3 -）の形で活性酸素生成剤６６内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸カリウム（ＫＮＯ3）の形で活性酸素生成剤６６内に吸収によって保持される。
【０１１８】
ここで、気筒内においては主にカーボン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスが排気ガス流路６２内を流れているとき、あるいは、隔壁６１の細孔内を通過するときに、図１３（Ｂ）において６７で示したように、活性酸素生成剤６６の表面上に接触して付着する。
【０１１９】
このように微粒子６７が活性酸素生成剤６６の表面上に付着すると、微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、活性酸素生成剤６６の周囲の酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤６６内との間で濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤６６内の酸素が微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤６６内に形成されている硝酸カリウム（ＫＮＯ3）がカリウム（Ｋ）と酸素（Ｏ）とＮＯとに分解され、酸素（Ｏ）が微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤６６から外部に放出される。
【０１２０】
ここで、微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、したがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。こうして活性酸素生成剤６６は活性酸素を生成する。なお、外部に放出されたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６６内に保持される。
【０１２１】
活性酸素生成剤６６によって生成される活性酸素はそこに付着した微粒子を酸化除去するために消費される。すなわち、フィルタに捕集された微粒子は活性酸素生成剤６６によって生成される活性酸素によって酸化除去される。このように、フィルタに捕集されている微粒子は、反応性の高い活性酸素によって、輝炎を発することなく酸化除去される。このように輝炎を発することのない酸化によって微粒子を除去すれば、フィルタの温度が過剰に高くなることがなく、したがって、フィルタが熱劣化することがない。
【０１２２】
さらに、微粒子を酸化除去するために利用される活性酸素は反応性が高いので、フィルタの温度が比較的低くても、微粒子は酸化除去される。すなわち、圧縮点火式内燃機関から排出される排気ガスの温度が比較的低く、このため、フィルタの温度も比較的低いことが多いが、このフィルタでは、フィルタの温度を上昇させるための特別な処理を実行しなくても、フィルタに捕集された微粒子は酸化除去され続ける。
【０１２３】
なお、活性酸素生成剤６６は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯXを硝酸イオンの形で保持することによって結果的に酸素を保持する。すなわち、活性酸素生成剤６６は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯXを吸収によって保持する。一方、活性酸素生成剤６６は周囲の酸素濃度が低下すると硝酸イオンの形で保持されているＮＯXを解放することによって活性酸素を生成する。すなわち、活性酸素生成剤６６は周囲の酸素濃度が低下するとＮＯXを解放する。したがって、活性酸素生成剤６６はＮＯX保持剤としても機能する。
【０１２４】
ここで、活性酸素生成剤６６周りの酸素濃度が低下する場合とは、上述したように、周囲の雰囲気はリーン雰囲気であるが活性酸素生成剤６６に微粒子が付着した場合の他に、フィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合がある。
【０１２５】
周囲の雰囲気はリッチ雰囲気であるが活性酸素生成剤６６に微粒子が付着することで活性酸素生成剤６６周りの酸素濃度が低下した場合に解放されたＮＯXは、上述したように、再び活性酸素生成剤６６に吸収によって保持される。一方、フィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合に解放されたＮＯXは、白金の作用によって排気ガス中の炭化水素で還元浄化される。云い換えれば、内燃機関からリッチ空燃比の排気ガスが排出されるように内燃機関の運転を制御すれば、活性酸素生成剤６６に保持されているＮＯXを還元浄化することができる。したがって、このフィルタは、活性酸素生成剤６６と白金とからなるＮＯX触媒を具備するとも言える。
【０１２６】
また、このように活性酸素生成剤６６はＮＯXをも保持するのであるが、ＮＯXを保持するメカニズムと同じメカニズムでＳＯXをも保持する。活性酸素生成剤６６は、上述したように、ＮＯXを解放（放出）することによって活性酸素を生成するが、ＳＯXを解放（放出）することによっても活性酸素を生成する。しかしながら、ＳＯXはＮＯXよりも解放されづらく、また、ＳＯXが保持されている分だけ活性酸素生成剤６６が保持可能なＮＯXの量は少なくなってしまう。したがって、できるだけ活性酸素を生成しやすくするためには、活性酸素生成剤６６が保持可能なＮＯXの量をできるだけ多い状態に維持する必要がある。すなわち、できるだけ活性酸素を生成しやすくするためには、活性酸素生成剤６６に保持（捕捉）されているトータルのＳＯXの量が許容量に達したときに保持（捕捉）されているＳＯXを活性酸素生成剤６６から放出させる必要がある。
【０１２７】
したがって、上述した実施形態において、連通路上流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合にも、このフィルタに捕捉されているトータルのＳＯXの量が許容量に達したときにはこのフィルタからＳＯXを放出させる必要が生じるのである。なお、この場合においても、このフィルタに流入する排気ガスの空燃比をリッチとし且つこのフィルタの温度をＳＯX放出温度にまで上昇させれば、フィルタからＳＯXが放出される。
【０１２８】
さらに、このフィルタは、比較的短時間のうちに微粒子を連続的に酸化除去することができるので、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量が単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量を超えない限り、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量は比較的少ない状態に保たれている。しかしながら、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量が単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量を超えてしまい、この状態が長く継続すると、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が多くなり、このフィルタに起因する圧力損失が大きくなってしまう。したがって、できるだけこのフィルタに起因する圧力損失を小さい状態に維持しておくためには、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が許容量に達したときに、フィルタに捕捉されている微粒子を燃焼除去する必要がある。
【０１２９】
したがって、上述した実施形態において、連通路上流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合にも、このフィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が許容量に達したときにはこのフィルタに捕捉されている微粒子を燃焼除去させる必要が生じるのである。なお、この場合においても、このフィルタに流入する排気ガスの空燃比をリーンとし且つこのフィルタの温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させれば、フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。ただし、このフィルタに関する微粒子燃焼温度は、一般的には、図１０を参照して説明したフィルタに関する微粒子燃焼温度よりも低い。
【０１３０】
また、このフィルタにおいては、その温度が高いほど単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量が多くなる。したがって、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量がそのときにフィルタが単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子の量よりも多くなったときに、フィルタの温度を上昇させれば、酸化除去されずにフィルタに堆積している微粒子の量を少ない状態に保つことができる。
【０１３１】
したがって、上述した実施形態において、連通路下流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量がそのときにフィルタが単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子の量よりも多くなったときにフィルタの温度を上昇させる必要が生じることになる。
【０１３２】
ところで、上述した実施形態において、ＳＯX放出処理、ＮＯX還元浄化処理、または、微粒子燃焼除去処理を行うときに、連通路を介して一方の排気管から他方の排気管へと排気ガスを積極的に流すようにはしていないが、以下で説明する実施形態では、連通路を介して一方の排気管から他方の排気管へと排気ガスを積極的に流すようにしている。この実施形態について、図１４を参照して説明する。
【０１３３】
図１４に示した実施形態は、概ね、図１に示した実施形態と同じであるが、本実施形態では、各気筒に、それぞれ、吸気枝管ＩＮ１〜ＩＮ４が接続されている。第１気筒♯１に接続されている吸気枝管（以下、第１吸気枝管とも称す）ＩＮ１と第４気筒♯４に接続されている吸気枝管（以下、第４吸気枝管とも称す）ＩＮ４とは上流側にて共通の吸気管（以下、第１吸気管とも称す）Ａ１に接続されている。一方、第２気筒♯２に接続されている吸気枝管（以下、第２吸気枝管とも称す）ＩＮ２と第３気筒♯３に接続されている吸気枝管（以下、第３吸気枝管とも称す）ＩＮ３とは上流側にて共通の吸気管（以下、第２吸気管とも称す）Ａ２に接続されている。さらに、第１吸気管Ａ１と第２吸気管Ａ２とは上流側にて共通の吸気管３に接続されている。
【０１３４】
第１吸気管Ａ１内には、スロットル弁（以下、第１スロットル弁とも称す）５ａが配置され、第２吸気管Ａ２内には、スロットル弁（以下、第２スロットル弁とも称す）５ｂが配置されている。各スロットル弁５ａ、５ｂには、これらスロットル弁を駆動するためのステップモータ６ａ、６ｂがそれぞれ接続されている。これらステップモータ６ａ、６ｂは対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの作動はＥＣＵ２０によって制御される。
【０１３５】
本実施形態によれば、スロットル弁が第１吸気管および第２吸気管それぞれ別個に配置されているので、第１気筒♯１および第４気筒♯４に吸入される空気の量と、第２気筒♯２および第３気筒♯３に吸入される空気の量とを独立して制御することができる。言い換えれば、本実施形態によれば、気筒群毎に吸入される空気の量を独立して制御することができる。
【０１３６】
また、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から第１吸気管Ａ１までＥＧＲ通路（以下、第１ＥＧＲ通路とも称す）８ａが延び、この第１ＥＧＲ通路８ａには、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９ａと、第１吸気管Ａ１に導入される排気ガスの流量を制御するためのＥＧＲ制御弁１０ａとが配置されている。一方、第２酸化触媒Ｏ２下流の第２排気管Ｇ２から第２吸気管Ａ２までＥＧＲ通路（以下、第２ＥＧＲ通路とも称す）８ｂが延び、この第２ＥＧＲ通路８ｂには、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９ｂと、第２吸気管Ａ２に導入される排気ガスの流量を制御するためのＥＧＲ制御弁１０ｂとが配置されている。
【０１３７】
本実施形態では、以下のように、ＳＯX放出処理を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するようにこの選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【０１３８】
そして、これと同時に、別のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒（詳細には、選択されたＮＯX触媒が配置されている排気管と同じ排気管内に配置されている酸化触媒であり、以下、単に、選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒と称す）に流入するように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの量が上記選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの量よりも相対的に多くなるように各スロットル弁５ａ、５ｂの開度およびＥＧＲ制御弁１０ａ、１０ｂの開度の少なくとも一方を制御しつつ（すなわち、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ）、このときに上記酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【０１３９】
これによれば、スロットル弁の開度およびＥＧＲ制御弁の開度の少なくとも一方を制御することによって、一方の排気管から他方の排気管へ連通路を介して流入する排気ガスの量（流量）を広い範囲で制御可能であるので、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができる。
【０１４０】
すなわち、図１や図９を参照して説明した実施形態では、ＳＯX放出処理中またはＮＯX還元浄化処理中または微粒子燃焼除去処理中において、連通路を介して一方の排気通路から他方の排気通路に排気ガスを流入させるのは排気ガス自体の脈動であるので、一方の排気通路から他方の排気通路に流れ込む排気ガスの量、すなわち、連通路内を流れる排気ガスの量（流量）は、比較的少ない。ところが、連通路内を流れる排気ガスの量（流量）を広い範囲で制御できるほうが、連通路下流の他方の排気通路内に配置されている排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比を広い範囲で制御することができる。すなわち、図１や図９を参照して説明した実施形態では、連通路下流の他方の排気通路内に配置されている排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が比較的狭い。
【０１４１】
したがって、本実施形態によれば、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができるのである。
【０１４２】
なお、図１４を参照して以上説明した実施形態は、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するという発明の実施の形態であり、この発明は図１および図９を参照して説明した実施形態において連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する目的で利用可能な発明である。
【０１４３】
次に、図１５を参照してさらに別の実施形態について説明する。図１５に示した実施形態は、概ね、図１に示した実施形態と同じであるが、本実施形態では、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１内に、この第１排気管Ｇ１の流路面積を調整するための弁（以下、第１流路面積調整弁と称す）１６ａが配置されている。第１流路面積調整弁１０ａには、この第１流路面積調整弁を駆動するためのステップモータ１７ａが接続されている。一方、第２酸化触媒Ｏ２下流の第２排気管Ｇ２内に、この第２排気管Ｇ２の流路面積を調整するための弁（以下、第２流路面積調整弁と称す）１６ｂが配置されている。第２流路面積調整弁１６ｂには、この第２流路面積調整弁を駆動するためのステップモータ１７ｂが接続されている。ステップモータ１７ａ、１７ｂはそれぞれ対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの作動はＥＣＵ２０によって制御される。
【０１４４】
流路面積調整弁１６ａ、１６ｂの開度を制御することによって酸化触媒Ｏ１，Ｏ２下流における流路抵抗が制御され、流路面積調整弁の開度が小さくなるほど流路抵抗は大きくなる。例えば、第１流路面積調整弁１６ａの開度を最大値に維持した状態で、第２流路面積調整弁１６ｂの開度を最大値よりも小さくすると、第２排気管Ｇ２における流路抵抗は第１排気管Ｇ１における流路抵抗よりも大きくなる。この場合、各気筒群から排出される排気ガスの量が等しいとしても、第２気筒群から排出された排気ガスは、連通路７を介して、第１排気管Ｇ１に流入する。もちろん、これとは逆に、第２流路面積調整弁１６ｂの開度を最大値に維持した状態で、第１流路面積調整弁１６ａの開度を最大値よりも小さくすると、第１気筒群から排出された排気ガスは、連通路７を介して、第２排気管Ｇ２に流入する。すなわち、各酸化触媒下流における流路抵抗を相対的に異ならせることによって、連通路を介して一方の排気通路から他方の排気通路へ排気ガスが流れ込みやすくなる。
【０１４５】
本実施形態では、以下のように、ＳＯX放出処理を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するようにこの選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【０１４６】
そして、これと同時に、別のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入するように少なくとも一方の流路面積調整弁１６ａ、１６ｂの開度を制御しつつ（すなわち、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ）このときに上記酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【０１４７】
これによれば、図１４を参照して説明した実施形態と同様に、少なくとも一方の流路面積調整弁の開度を制御することによって、一方の排気管から他方の排気管へ連通路を介して流入する排気ガスの量を広い範囲で制御可能であるので、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができる。
【０１４８】
なお、図１５を参照して以上説明した実施形態は、連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御するという発明の実施の形態であり、この発明は図１および図９および図１４を参照して説明した実施形態において連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する目的で利用可能である。
【０１４９】
また、上述した全ての実施形態では、連通路上流の所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときには、この所定の排気浄化材が配置されている排気通路にもう一方の排気通路から排気ガスが流入するように連通路内を流れる排気ガスの流れの向きが制御されているが、広く捉えれば、これとは逆に、所定の排気浄化材が配置されている排気通路からもう一方の排気通路に排気ガスが流入するように連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するようにしてもよい。この場合、連通路上流の所定の排気浄化材と連通路下流の所定の排気浄化材とは互いに異なる排気通路に配置されている排気浄化材となる。
【０１５０】
また、上述した全ての実施形態において、連通路下流の排気浄化材下流それぞれに排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、これら空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比に基づいて、連通路下流の所定の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比が要求されている空燃比となるように、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御するようにしてもよい。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の排気浄化材に各気筒群から排出された排気ガスを流入させることができるので、所定の性状の排気ガスを所定の排気浄化材に供給することが要求されたときに、この要求をより確実に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図２】ＮＯX触媒の構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はＮＯX触媒の端面図であり、（Ｂ）はＮＯX触媒の縦断面図である。
【図３】酸化触媒の構成を詳細に示す図であり、（Ａ）は酸化触媒の端面図であり、（Ｂ）は酸化触媒の縦断面図である。
【図４】目標吸気量を求めるためのマップを示す図である。
【図５】目標ＥＧＲ率を求めるためのマップを示す図である。
【図６】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＳＯXの量を算出するためのマップを示す図である。
【図７】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＮＯXの量を算出するためのマップを示す図である。
【図８】本発明を適用可能な内燃機関を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図１０】パティキュレートフィルタの構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。
【図１１】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれる微粒子の量を算出するためのマップを示す図である。
【図１２】パティキュレートフィルタの構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。
【図１３】図１２に示したパティキュレートフィルタの微粒子酸化除去作用を説明するための図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
７…連通路
Ｅ１〜Ｅ４…排気枝管
Ｇ１，Ｇ２…排気管
Ｏ１，Ｏ２…酸化触媒
Ｎ１，Ｎ２…ＮＯX触媒
Ｐ１，Ｐ２…パティキュレートフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の気筒を有し、これら気筒を２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続し、これら排気通路を下流側において共通の排気通路に集合させた内燃機関において、共通の排気通路に排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を浄化するＮＯX触媒を配置した排気浄化装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示されている排気浄化装置では、一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスを排出させることによって、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとをＮＯX触媒に供給し、これにより、ＮＯX触媒の温度を上昇させるようにしている。すなわち、特許文献１に記載のＮＯX触媒は酸化作用を有しており、このＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが供給されると、リッチ空燃比の排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）がリーン空燃比の排気ガス中の酸素によって酸化され、このＨＣの酸化によって発生する熱によってＮＯX触媒の温度を上昇させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許３０３０４１２号公報
【特許文献２】
特開平６−１０１４６３号公報
【特許文献３】
実開平４−１１２０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、特許文献１に開示されているように、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路を共通の排気通路に集合させた構成の内燃機関を車両に搭載した場合、ＮＯX触媒を配置する空間を確保する場所として、共通の排気通路は適していない。すなわち、特許文献１に開示されている排気浄化装置は車両への搭載性があまり良くない。
【０００６】
もちろん、特許文献１に開示されている排気浄化装置において、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路それぞれにＮＯX触媒を配置すれば、車両への排気浄化装置の搭載性は良くなるが、これでは、一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスを排出させたとしても、ＮＯX触媒の温度を上昇させることはできない。
【０００７】
より一般的に言うと、各気筒群それぞれに独立して接続された排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材を配置すると、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたとしても、この要求を満たすことができない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続し、これら排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材を配置した内燃機関の排気浄化装置において、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに、この要求をより確実に満たすことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに上記連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ上記連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
２番目の発明では、１番目の発明において、上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定成分を酸化し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
３番目の発明では、１番目の発明において、上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度を上昇させることが要求されたときに一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスが排出され且つ他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスが排出されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御すると共に、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入するように上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
４番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に捕捉されている窒素酸化物を還元浄化することが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
５番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが上記連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
６番目の発明では、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に該連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する。
【００１０】
７番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
８番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する。
９番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、上記連通路下流の所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するのに加えて上記連通路内を流れる排気ガスの流量をも制御することによって上記所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給する。
１０番目の発明では、９番目の発明において、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する。
１１番目の発明では、９番目の発明において、上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の１つの実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示しており、この内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関である。以下、この圧縮着火式の内燃機関を前提にして、本発明の実施形態を説明するが、矛盾の生じない範囲で、火花点火式の内燃機関に本発明を適用することもできる。
【００１２】
図１において、１は機関本体、♯１は第１気筒、♯２は第２気筒、♯３は第３気筒、♯４は第４気筒、Ｉ１〜Ｉ４はそれぞれ第１気筒♯１〜第４気筒♯４内に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。各燃料噴射弁から噴射される燃料の量（以下、燃料噴射量とも称す）は、機関回転数と要求トルクとに応じて決定され、概して、機関回転数が高くなるほど多くなり、要求トルクが大きくなるほど多くなる。本実施形態では、通常、燃料噴射量は、この燃料噴射量に対する各気筒に吸入される空気の量の比（いわゆる空燃比）が理論空燃比よりも大きくなるような量となっている。
【００１３】
なお、本明細書において、空燃比がリーンであるとは、空燃比が理論空燃比よりも大きいことを意味し、空燃比がリッチであるとは、空燃比が理論空燃比よりも小さいことを意味する。
【００１４】
また、各気筒には、吸気枝管２を介して吸気管３が接続されている。吸気管３には、エアクリーナ４が配置されている。エアクリーナ４の下流の吸気管３内には、吸気管３の流路面積を調整することによって各気筒に流入する空気の量を制御するためのスロットル弁５が配置されている。スロットル弁５には、このスロットル弁５を駆動するためのステップモータ６が接続されている。
【００１５】
スロットル弁５の開度を制御することによって各気筒内に吸入される空気の量（以下、吸気量とも称す）が制御され、スロットル弁５の開度が大きくなるほど吸気量が多くなる。吸気量は燃料噴射弁から噴射される燃料の量（燃料噴射量）や内燃機関に要求される出力、すなわち、要求トルクや機関回転数に応じて決定される。本実施形態では、吸気量Ｇａを図４に示したような機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、機関回転数Ｎと要求トルクＴとに基づいて図４に示したようなマップから目標とする吸気量Ｇａを求め、この目標とする吸気量Ｇａが達成されるようにスロットル弁５の開度が制御される。
【００１６】
一方、各気筒には、それぞれ、排気枝管Ｅ１〜Ｅ４が接続されている。第１気筒♯１に接続されている排気枝管（以下、第１排気枝管とも称す）Ｅ１と第４気筒♯４に接続されている排気枝管（以下、第４排気枝管とも称す）Ｅ４とは合流して共通の排気管（以下、第１排気管とも称す）Ｇ１に接続されている。一方、第２気筒♯２に接続されている排気枝管（以下、第２排気枝管とも称す）Ｅ２と第３気筒♯３に接続されている排気枝管（以下、第３排気枝管とも称す）Ｅ３とは合流して共通の排気管（以下、第２排気管とも称す）Ｇ２に接続されている。
【００１７】
第１排気枝管Ｅ１と第４排気枝管Ｅ４と第１排気管Ｇ１とを総称して排気通路と称し、第２排気枝管Ｅ２と第３排気枝管Ｅ３と第２排気管Ｇ２とを総称して排気通路と称すると、本実施形態では、機関本体１は複数の気筒♯１〜♯４を有し、これら気筒が２つの気筒群にグループ分けされて、第１気筒♯１と第４気筒♯４とが１つの気筒群（以下、第１気筒群とも称す）とされ、第２気筒♯２と第３気筒♯３とがもう１つの気筒群（以下、第２気筒群とも称す）とされ、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されているとも言える。
【００１８】
また、第１排気管Ｇ１と第２排気管Ｇ２とは、連通路（または、連通管）７を介して互いに連通されている。
【００１９】
また、連通路７上流の第１排気管Ｇ１内には、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）を浄化するいわゆるＮＯX触媒（以下、第１ＮＯX触媒とも称す）Ｎ１が配置されている。この第１ＮＯX触媒の作用を詳細に説明すると、第１ＮＯX触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＮＯXを捕捉し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチになると捕捉しているＮＯXを還元浄化する。
【００２０】
第１ＮＯX触媒Ｎ１は、図２に示したように、ハニカム構造の担体３０を具備する。担体３０内には、隔壁３１によって複数の排気ガス流路３２，３３が形成されている。隣り合う排気ガス流路３２，３３のうち一方の排気ガス流路３２は、担体３０の一方の端面において、栓３４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路３３は、担体３０の他方の端面において、栓３５によって閉塞されている。
【００２１】
担体３０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁３１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図２の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路３２から隔壁３１を通過して排気ガス流路３３内に流入することができる。
【００２２】
隔壁３１の両壁面上、および、隔壁３１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、白金（Ｐｔ）のような貴金属触媒と、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが担持されている。
【００２３】
一方、連通路７上流の第２排気管Ｇ２内にも、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、第１ＮＯX触媒Ｎ１と同じ構造と機能とを有するＮＯX触媒（以下、第２ＮＯX触媒とも称す）Ｎ２が配置されている。
【００２４】
本実施形態では、通常、内燃機関からリーン空燃比の排気ガスが排出されるので、第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出されたＮＯXは、第１ＮＯX触媒Ｎ１に捕捉され、第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出されたＮＯXは、第２ＮＯX触媒Ｎ２に捕捉される。
【００２５】
なお、第１ＮＯX触媒Ｎ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第１気筒♯１（または第４気筒♯４）に供給された燃料の量と、第１ＮＯX触媒上流において第１気筒（または第４気筒）から排出された排気ガスに供給された燃料の量との合計の量に対する、第１気筒（または第４気筒）に供給された空気の量と、第１ＮＯX触媒上流において第１気筒（または第４気筒）から排出された排気ガスに供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００２６】
本実施形態では、第１ＮＯX触媒Ｎ１上流において第１気筒♯１（または第４気筒♯４）から排出された排気ガスには燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第１ＮＯX触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁Ｉ１（または燃料噴射弁Ｉ４）から第１気筒（または第４気筒）内に噴射された燃料の量に対する第１気筒（または第４気筒）に吸入された空気の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００２７】
同様に、第２ＮＯX触媒Ｎ２に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第２気筒♯２（または第３気筒♯３）に供給された燃料の量と、第２ＮＯX触媒上流において第２気筒（または第３気筒）から排出された排気ガスに供給された燃料の量との合計の量に対する、第２気筒（または第３気筒）に供給された空気の量と、第２ＮＯX触媒上流において第２気筒（または第３気筒）から排出された排気ガスに供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００２８】
本実施形態では、第２ＮＯX触媒Ｎ２上流において第２気筒♯２（または第３気筒♯３）から排出された排気ガスには燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第２ＮＯX触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、燃料噴射弁Ｉ２（または燃料噴射弁Ｉ３）から第２気筒（または第３気筒）内に噴射された燃料の量に対する第２気筒（または第３気筒）に吸入された空気の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００２９】
さらに、連通路７下流の第１排気管Ｇ１内には、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、酸化機能を有する触媒（以下、第１酸化触媒とも称す）Ｏ１が配置されている。この第１酸化触媒の作用を詳細に説明すると、第１酸化触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定の成分を酸化除去する。
【００３０】
第１酸化触媒Ｏ１は、図３に示したように、ハニカム構造の担体４０を具備する。担体４０内には、隔壁４１によって複数の排気ガス流路４２，４３が形成されている。隣り合う排気ガス流路４２，４３のうち一方の排気ガス流路４２は、担体の一方の端面において、栓４４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路４３は、担体の他方の端面において、栓４５によって閉塞されている。
【００３１】
担体４０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁４１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図３の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路４２から隔壁４１を通過して排気ガス流路４３内に流入することができる。
【００３２】
隔壁４１の両壁面上、および、隔壁４１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、白金（Ｐｔ）のような貴金属触媒が担持されている。
【００３３】
一方、連通路７下流の第２排気管Ｇ２内にも、排気ガスを浄化するための排気浄化材として、第１酸化触媒Ｏ１と同じ構造と酸化機能とを有する触媒（以下、第２酸化触媒とも称す）Ｏ２が配置されている。
【００３４】
なお、第１酸化触媒Ｏ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、一般的に言うと、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された燃料の量との合計の量に対する、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００３５】
本実施形態では、第１酸化触媒Ｏ１に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２下流において燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第１酸化触媒Ｏ１に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量との合計の量に対する、第１ＮＯX触媒から流出して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第１酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量との合計の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００３６】
また、第２酸化触媒Ｏ２に関して用いられる排気ガスの空燃比についても同様である。すなわち、第２酸化触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第２酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された燃料の量との合計の量に対する、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第２酸化触媒に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒下流において供給された空気の量との合計の量の比を意味する。
【００３７】
本実施形態では、第２酸化触媒Ｏ２に流入する排気ガスに両ＮＯX触媒Ｎ２，Ｎ１下流において燃料も空気も供給されないので、本実施形態の説明において第２酸化触媒に関して用いられる排気ガスの空燃比とは、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった燃料の量との合計の量に対する、第２ＮＯX触媒から流出して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量と、第１ＮＯX触媒から流出して連通路７を介して第２酸化触媒に流入する排気ガスに関してその排気ガスの空燃比の決定要因となった空気の量との合計の量の比を意味する。後述する実施形態における排気ガスの空燃比も同様に定義される。
【００３８】
また、第１排気管Ｇ１と第２排気管Ｇ２とは、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２下流において、合流せずにそのまま独立した２つの排気管として延在していてもよいし、合流して共通の１つの排気管に接続されていてもよい。
【００３９】
また、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から吸気管３に排気ガスを導入し、結果的に、内燃機関から排出された排気ガスを再び内燃機関（すなわち、各気筒）に循環させるための通路（以下、ＥＧＲ通路と称す）８が、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から吸気管３まで延びる。ＥＧＲ通路８には、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９が配置されている。また、ＥＧＲ通路８には、吸気管３に導入される排気ガスの流量、すなわち、再び内燃機関に循環される排気ガスの流量（以下、ＥＧＲガス流量とも称す）を制御するための弁（以下、ＥＧＲ制御弁と称す）１０が配置されている。
【００４０】
ＥＧＲ通路８を介して吸気管３に導入される排気ガスの流量（ＥＧＲガス流量）は、ＥＧＲ制御弁１０の開度とスロットル弁５の開度との兼ね合いで決まり、スロットル弁５の開度が一定であれば、ＥＧＲ制御弁１０の開度が大きくなるほど、ＥＧＲガス流量は多くなり、ＥＧＲ制御弁１０の開度が一定であれば、スロットル弁５の開度が小さくなるほど、ＥＧＲガス流量は多くなる。
【００４１】
このようにＥＧＲ通路８を介して内燃機関に排気ガスが導入されると、排気ガス中に含まれている不活性ガスの作用によって気筒内における燃焼温度が低下し、気筒内でのＮＯXの発生が抑制される。したがって、気筒内でのＮＯXの発生量をできるだけ少なくするためには、各気筒内に導入される排気ガスの量（以下、ＥＧＲガス量とも称す）が多いほうがよいが、ＥＧＲガス量が多くなると、各気筒内に導入される空気の量が相対的に少なくなって内燃機関が必要な出力を出力できなくなることがあるので、ＥＧＲガス量は機関回転数と要求トルクとに応じて内燃機関に必要な出力が出力されるように決定される。
【００４２】
本実施形態では、各気筒内に吸入されるガス量（すなわち、各気筒内に吸入される空気の量と排気ガスの量との総量）に対する各気筒内に吸入される排気ガスの量の比（以下、ＥＧＲ率とも称す）Ｒｅｇｒを、図５に示したような機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、機関回転数Ｎと要求トルクＴとに基づいて図５に示したようなマップから目標とするＥＧＲ率Ｒｅｇｒを求め、この目標とするＥＧＲ率Ｒｅｇｒが達成されるようにＥＧＲ制御弁１０の開度が制御される。
【００４３】
また、図１において、２０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ２０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２４と、入力ポート２５と、出力ポート２６とを具備する。
【００４４】
燃料噴射弁Ｉ１〜Ｉ４、ステップモータ６、および、ＥＧＲ制御弁１０は、それぞれ対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの動作はＥＣＵ２０によって制御される。
【００４５】
また、図１において、１１は内燃機関のクランクシャフト（図示せず）の位相角度を検出するためのクランク角センサであり、このクランク角センサ１１からの出力は入力ポート２５に入力され、本実施形態では、このクランク角センサ１１からの出力に基づいて、機関回転数が算出される。
【００４６】
また、図１において、１２はアクセルペダルであり、このアクセルペダル１２はアクセルペダル１２の踏込量に応じた出力を出力する負荷センサ１３に接続されている。負荷センサ１３は対応するＡＤ変換器を介して入力ポート２５に接続され、ＥＣＵ２０はこの負荷センサ１３の出力に基づいて内燃機関に要求される負荷（トルク）を算出する。したがって、負荷センサ１３は内燃機関に要求される負荷（トルク）を検出するためのセンサであるとも言える。
【００４７】
ところで、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯXをも捕捉してしまい、この場合、ＳＯXを捕捉した分だけＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯX量が少なくなってしまう。内燃機関から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させなければ、ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量は徐々に多くなり、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯX量が徐々に少なくなってしまう。
【００４８】
したがって、これを回避するためには、各ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯX量が許容量を超えたときに、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させる必要がある。
【００４９】
例えば、各気筒から排出される排気ガスの温度を高くしたり、あるいは、両ＮＯX触媒にて排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を燃焼させたりすることによって、両ＮＯX触媒の温度をＳＯXを放出可能な温度にまで上昇させつつ、両ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすれば、両ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。
【００５０】
ところが、このようにしてＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２からＳＯXを放出させると、ＮＯX触媒においてＳＯXの還元が進行して硫化水素（Ｈ2Ｓ）が発生することがある。この硫化水素は浄化されるべき物質であり、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２の酸化作用が働けば酸化触媒においてＳＯXと水（Ｈ2Ｏ）とに分解されて浄化されるのであるが、ＮＯX触媒から硫化水素が放出されている間、すなわち、上述したようにしてＮＯX触媒からＳＯXが放出されている間、酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比はリッチであって、酸化触媒内は還元雰囲気となっているので、結局のところ、ＮＯX触媒から放出された硫化水素は酸化触媒ではほとんど酸化除去されない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒からＳＯXを放出する処理（以下、ＳＯX放出処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。ここで、例えば、第１ＮＯX触媒Ｎ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ第１ＮＯX触媒の温度がＳＯXを放出可能な温度（以下、ＳＯX放出温度とも称す）にまで上昇するように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。また、第１ＮＯX触媒の温度は、第１気筒群から排出される排気ガスの温度自体を高めることによって、あるいは、第１気筒群から排出される排気ガス中のＨＣを第１ＮＯX触媒にて燃焼させることによって、高められる。
【００５２】
そして、これと同時に、残りのＮＯX触媒、すなわち、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１酸化触媒Ｏ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を第１酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００５３】
一方、本実施形態のＳＯX放出処理において、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒として第２ＮＯX触媒Ｎ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ第２ＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。また、第２ＮＯX触媒の温度は、第２気筒群から排出される排気ガスの温度自体を高めることによって、あるいは、第２気筒群から排出される排気ガス中のＨＣを第２ＮＯX触媒にて燃焼させることによって、高められる。
【００５４】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２酸化触媒Ｏ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２酸化触媒Ｏ２に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を第２酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を決定する際には、例えば、各ＮＯX触媒から流出したときの排気ガスのリッチ度合またはリーン度合や、連通路７を介してリッチ空燃比の排気ガスに混ざるリーン空燃比の排気ガスの量、言い換えれば、連通路７内を通るリーン空燃比の排気ガスの流量などが考慮される。
【００５６】
また、上述では、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、という表現を用いているが、上述した実施形態では、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを積極的に制御する手段は設けられておらず、排気ガスは、もっぱら、その脈動の影響で連通路７内を流れ、一方の排気通路から他方の排気通路に流入することになる。すなわち、上述したＳＯX放出処理中における連通路７内の排気ガスの流れを詳細に検討してみると、ＳＯX放出処理の実行中において各気筒群から排出される排気ガスの流量が略等しいとすれば、連通路７内を排気ガスが行き交っていると考えられる。したがって、実際には、連通路７を介してリッチ空燃比の排気ガスに混ざるリーン空燃比の排気ガスの量はさほど多くないと考えられるので、上述した実施形態では、この点を考慮して、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比、特に、リーン空燃比の排気ガスのリーン度合を決定する。
【００５７】
また、上述した実施形態では、排気ガスの脈動の影響で連通路７内を流れるので、排気ガスが連通路７内を流れやすいように、連通路７の構成や長さを決定すると好ましい。
【００５８】
また、上述した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定成分を酸化し、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態と捉えられる。
【００５９】
このように発明を捉えると、連通路上流の排気浄化材は、上述したＮＯX触媒に限られず、少なくとも、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するがその温度が特定の温度（すなわち、硫黄成分が放出可能な温度）に達し且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出するものであればよく、こうした観点では、連通路上流の排気浄化材は、例えば、排気ガス中のＳＯXを捕捉することをその主な目的とするいわゆるＳトラップ材（これもやはり、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯxを捕捉するがその温度がＳＯx放出温度に達し且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉しているＳＯxを放出する機能を有し、ＳＯxが放出されるときに硫化水素が生成される）でもよく、あるいは、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（詳細は後述するが、これは、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯxを捕捉してしまうがその温度がＳＯx放出温度となり且つそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉しているＳＯxを放出する機能を有し、ＳＯxを放出するときに硫化水素が生成される）でもよい。
【００６０】
ここで、Ｓトラップ材が捕捉可能なＳＯxの量には限界があるので、連通路上流の排気浄化材としてＳトラップ材が採用された場合には、Ｓトラップ材が捕捉しているトータルのＳＯxの量が捕捉可能な限界値に達したとき或いは達する前に、Ｓトラップ材からＳＯxを放出させる必要があり、この必要が生じたときが連通路上流の所定の１つの排気浄化材（Ｓトラップ材）から硫黄成分を放出させることが要求されたときに相当する。
【００６１】
一方、後述するパティキュレートフィルタに捕捉されているトータルのＳＯxの量が多くなると、その分だけ、連続的に酸化可能な微粒子の量が少なくなってしまうので、連通路上流の排気浄化材として後述するパティキュレートフィルタが採用された場合には、このパティキュレートフィルタに捕捉されているトータルのＳＯxの量が許容量を超えたときに、このパティキュレートフィルタからＳＯxを放出させる必要があり、この必要が生じたときが連通路上流の所定の１つの排気浄化材（後述するパティキュレートフィルタ）から硫黄成分を放出させることが要求されたときに相当する。
【００６２】
また、上述したように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述した酸化触媒に限られず、少なくとも、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると上記特定の成分を酸化除去する機能を有するものであればよく、こうした観点では、連通路下流の排気浄化材は、例えば、上述したＮＯX触媒（上述したＮＯX触媒は酸化機能を有する）でもよく、あるいは、一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）とＮＯXとを高い浄化率で同時に浄化可能な三元触媒でもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態は、より広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【００６４】
また、上述した実施形態は、さらに広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状（例えば、空燃比や温度）の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【００６５】
このように発明を捉えると、連通路上流には必ずしも排気浄化材が配置されていなければならないのではなく、連通路上流に排気浄化材がなくてもよい。また、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述した酸化触媒に限られず、特定の作用を行うものであって特定の条件が成立したときに該特定の作用を行わせる必要が生じるものであればよい。
【００６６】
次に、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯX量の算出方法について説明する。各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＳＯXの量は、機関回転数と機関負荷との関数として表すことができる。そこで、上述した実施形態では、図６に示したように単位時間当たりに各気筒から排出されるＳＯX量ＳＯXを機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから単位時間当たりに各気筒から排出されるＳＯX量ＳＯXを算出し、こうして算出されたＳＯX量ＳＯXを積算することによって各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量を算出する。
【００６７】
ところで、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２が捕捉可能なＮＯXの量には限界があり、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXの量（以下、ＮＯX捕捉量とも称す）がＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量の限界値（以下、最大ＮＯX捕捉量とも称す）に達してしまうと、新たにＮＯX触媒に流入したＮＯXはＮＯX触媒では捕捉されず、ＮＯX触媒から下流へとＮＯXが流出してしまう。
【００６８】
したがって、これを回避するためには、各ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２のＮＯX捕捉量がその最大ＮＯX捕捉量に達したとき、あるいは、最大ＮＯX捕捉量に達する前に、ＮＯX触媒にてＮＯXを還元浄化する必要がある。
【００６９】
ここで、各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＮＯXの量は機関回転数と機関負荷との関数として表すことができる。そこで、上述した実施形態では、図７に示したように単位時間当たりに排出されるＮＯX量ＮＯXを機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数としてマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから単位時間当たりに各気筒から排出されるＮＯX量ＮＯXを算出し、こうして算出されたＮＯX量ＮＯXを積算することによって各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯX量を算出する。そして、上述した実施形態では、こうして算出されたトータルのＮＯX量が許容量を超えたときに、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXを還元浄化すべきであると判断し、ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXを還元浄化するようにしている。
【００７０】
なお、上述にて、連通路下流の排気浄化材として上述したＮＯX触媒を採用可能であると説明したが、この場合、上述した実施形態におけるＳＯX放出処理とは若干異なる処理を行う必要があるので、以下、この処理について説明する。
【００７１】
上述したＳＯX放出処理によれば、連通路７上流のＮＯX触媒（以下、上流側ＮＯX触媒とも称す）の一方からはリッチ空燃比の排気ガスが流出し、他方の上流側ＮＯX触媒からはリーン空燃比の排気ガスが流出し、連通路７下流のＮＯX触媒（以下、下流側ＮＯX触媒とも称す）にはリーン空燃比の排気ガスが流入するように、各気筒から排出される排気ガスの空燃比と連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きとが制御される。
【００７２】
ところが、上述したように、ＮＯX触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中のＳＯXを捕捉してしまうので、上述したＳＯX放出処理をそのまま実行すると、下流側ＮＯX触媒がＳＯXを捕捉してしまい、下流側ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量が少なくなってしまう。もちろん、下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすれば、この下流側ＮＯX触媒にＳＯXが捕捉されることはほとんどないが、これでは、下流側ＮＯX触媒内部が還元雰囲気となるので、上流側ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を下流側ＮＯX触媒にて酸化除去することができなくなってしまう。
【００７３】
ここで、下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比を僅かばかりリーンとすれば、下流側ＮＯX触媒内部が酸化雰囲気となって硫化水素が酸化除去されると共に、下流側ＮＯX触媒にはほとんどＳＯXは捕捉されないことが分かっている。
【００７４】
そこで、連通路７下流の排気浄化材がＮＯX触媒である場合には、以下のようなＳＯX放出処理を実行する。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべき上流側ＮＯX触媒としていずれか一方の上流側ＮＯX触媒を選択する。そして、選択された上流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択された上流側ＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するように対応する気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これは上述した実施形態の制御と同じである。
【００７５】
そして、これと同時に、他方の上流側ＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択された上流側ＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って下流側ＮＯX触媒に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに下流側ＮＯX触媒に流入する排気ガスの平均空燃比が僅かばかりリーンとなるように他方の上流側ＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。この場合、他方の上流側ＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。これによれば、下流側ＮＯX触媒にＳＯXをほとんど捕捉させることなく、選択された上流側ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を下流側ＮＯX触媒にて酸化浄化することができる。
【００７６】
ところで、上述した実施形態では、内燃機関は４つの気筒を有し、これら気筒を２つずつの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されているが、図８に示したように、内燃機関が６つの気筒♯１〜♯６を有し、これら気筒を３つずつの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路が接続されている場合にも、上述した発明は適用可能である。
【００７７】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、図９に示したように、図１に示した構成において、酸化触媒Ｏ１，Ｏ２の代わりに、第１排気管Ｇ１内には、排気ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタ（以下、第１フィルタとも称す）Ｐ１が配置され、第２排気管Ｇ２内には、排気ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタ（以下、第２フィルタとも称す）Ｐ２が配置されている。
【００７８】
また、第１フィルタＰ１上流の第１排気管Ｇ１には、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、上流側第１圧力センサとも称す）１４ａが配置され、第１フィルタ下流の第１排気管Ｇ１にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、下流側第１圧力センサとも称す）１５ａが配置されている。一方、第２フィルタＰ２上流の第２排気管Ｇ２にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、上流側第２圧力センサとも称す）１４ｂが配置され、第２フィルタ下流の第２排気管Ｇ２にも、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ（以下、下流側第２圧力センサとも称す）１５ｂが配置されている。
【００７９】
これら圧力センサ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂはそれぞれ対応するＡＤ変換器Ａ／Ｄを介して入力ポート２６に接続され、これら圧力センサの出力は入力ポート２６に入力される。上流側第１圧力センサ１４ａの出力と下流側第１圧力センサ１５ａの出力とに基づいて、第１フィルタＰ１上流の排気ガスの圧力と第１フィルタ下流の排気ガスの圧力との差が算出される。この圧力差は第１フィルタに起因する圧力損失に相当する。一方、上流側第２圧力センサ１４ｂの出力と下流側第２圧力センサ１５ａの出力とに基づいて、第２フィルタＰ２上流の排気ガスの圧力と第２フィルタ下流の排気ガスの圧力との差が算出される。この圧力差は第２フィルタに起因する圧力損失に相当する。
【００８０】
第１フィルタＰ１は、図１０に示したように、ハニカム構造の担体５０を具備する。担体５０内には、隔壁５１によって複数の排気ガス流路５２，５３が形成されている。隣り合う排気ガス流路５２，５３のうち一方の排気ガス流路５２は、担体の一方の端面において、栓５４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路５３は、担体の他方の端面において、栓５５によって閉塞されている。
【００８１】
担体５０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁５１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図１０の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路５２から隔壁５１を通過して排気ガス流路５３内に流入することができる。
【００８２】
ところで、各気筒から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＮＯXの量は徐々に多くなるが、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量には限界があるので、このＮＯX捕捉量がＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量の限界値（最大ＮＯX捕捉量）に達したとき或いは達する前に、ＮＯX触媒にてＮＯXを還元浄化する必要がある。ここで、ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給すれば、ＮＯX触媒に捕捉されているＮＯXは還元浄化されることが分かっている。
【００８３】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒においてＮＯXを還元浄化する処理（以下、ＮＯX還元浄化処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯX量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＮＯXを還元浄化すべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。ここで、例えば、第１ＮＯX触媒Ｎ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第１気筒群（第１気筒♯１および第４気筒♯４）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。こうして、本実施形態によれば、第１ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００８４】
そして、これと同時に、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１フィルタＰ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群（第２気筒♯２および第３気筒♯３）から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第１フィルタには、主にリッチ空燃比の排気ガスによってＨＣおよびＣＯがもたらされると共に、主にリーン空燃比の排気ガスによってＯ2がもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第１フィルタにおいて発熱反応し、第１フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第１フィルタの温度が微粒子が比較的速く酸化する温度、すなわち、微粒子が燃焼する温度（以下、微粒子燃焼温度とも称す）に達するまで継続する。これにより、第１フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる
【００８５】
一方、ＮＯX還元浄化処理を施すＮＯX触媒として、第２ＮＯX触媒Ｎ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００８６】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２フィルタＰ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第２フィルタには、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第２フィルタにおいて発熱反応し、第２フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第２フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第２フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、リーンとされる。
【００８７】
このように、本実施形態によれば、所定のＮＯX触媒におけるＮＯXの還元浄化が行われるのに合わせて、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を比較的少なく保っておくことができる。また、この場合、連通路上流に配置されているＮＯX触媒では、発熱反応はさほど多くなく、したがって、これらＮＯX触媒の温度が過剰に高くなることはほとんどない。
【００８８】
ところで、上述したように、各気筒から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、ＮＯX触媒Ｎ１，Ｎ２に捕捉されているトータルのＳＯXの量は徐々に多くなり、その分だけ、ＮＯX触媒が捕捉可能なＮＯXの量が少なくなってしまうので、ＮＯX触媒が捕捉しているトータルのＳＯXの量が許容量に達したとき或いは達する前に、ＮＯX触媒からＳＯXを放出する必要がある。
【００８９】
そこで、本実施形態では、以下のように、ＮＯX触媒からＳＯXを放出させる処理（ＳＯX放出処理）を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＳＯX量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度に達するように上記選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９０】
そして、これと同時に、他方のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って所定のフィルタに流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに所定のフィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように他方のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、所定のフィルタには、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが所定のフィルタにおいて発熱反応し、所定のフィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を所定のフィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、所定のフィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、他方のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、所定のＮＯX触媒からのＳＯXの放出が行われるのに合わせて、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を比較的少ない状態に保っておくことができる。
【００９２】
また、図９を参照して以上説明した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態であると捉えられる。
【００９３】
ところで、フィルタＰ１，Ｐ２が捕捉可能な微粒子の量には限界があり、フィルタに捕捉されている微粒子の量（以下、微粒子捕捉量とも称す）が一定の量を超えると、フィルタに起因する圧力損失が許容値を超えてしまう。
【００９４】
したがって、これを回避するためには、各フィルタＰ１，Ｐ２の微粒子捕捉量がその許容限界値に達したとき、あるいは、許容限界値に達する前に、フィルタにて微粒子を除去する必要がある。ここで、フィルタの温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させ且つフィルタ内部を酸化雰囲気にすれば、フィルタに捕捉されている微粒子は燃焼除去される。
【００９５】
そこで、本実施形態において、以下のように、フィルタにおいて微粒子を燃焼除去する処理（以下、微粒子燃焼除去処理とも称す）を行う。すなわち、始めに、各フィルタに捕捉されているトータルの微粒子量が許容量を超えているか否かを判別することによって、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとしていずれか一方のフィルタを選択する。ここで、例えば、第１フィルタＰ１が選択された場合には、第１ＮＯX触媒Ｎ１に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第１ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９６】
そして、これと同時に、第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出した排気ガスが第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第１フィルタＰ１に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第１フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第１フィルタＰ１には、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第１フィルタにおいて発熱反応し、第１フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第１フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第１フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９７】
一方、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして第２フィルタＰ２が選択された場合には、第２ＮＯX触媒Ｎ２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、第２ＮＯX触媒にてＮＯXが還元浄化される。なお、この場合、第２気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【００９８】
そして、これと同時に、第１ＮＯX触媒Ｎ１から流出した排気ガスが第２ＮＯX触媒Ｎ２から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って第２フィルタＰ２に流入するように連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ、このときに第２フィルタに流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これによれば、第２フィルタＰ２には、ＨＣおよびＣＯとＯ2とがもたらされ、これらＨＣおよびＣＯとＯ2とが第２フィルタにおいて発熱反応し、第２フィルタの温度が上昇する。そして、こうした発熱反応を第２フィルタの温度が微粒子燃焼温度に達するまで継続する。これにより、第２フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。なお、この場合、第１気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【００９９】
このように、本実施形態によれば、所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去が行われるのに合わせて、所定のＮＯX触媒におけるＮＯXの還元浄化が行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。また、ＮＯX触媒に捕捉されているトータルのＮＯXの量を比較的少ない状態に保っておくことができる。
【０１００】
なお、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして、第１フィルタＰ１が選択された場合には第１ＮＯX触媒Ｎ１にリッチ空燃比の排気ガスを供給する代わりに、第１ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給しつつ第１ＮＯX触媒の温度をＳＯX放出温度にまで上昇させ、第２フィルタＰ２が選択された場合には第２ＮＯX触媒Ｎ２にリッチ空燃比の排気ガスを供給する代わりに、第２ＮＯX触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給しつつ第２ＮＯX触媒の温度をＳＯX放出温度にまで上昇させるようにしてもよい。これによれば、所定のＮＯX触媒からのＳＯXの放出と所定のフィルタにおける微粒子の燃焼除去とが同時に行われるので、排気浄化装置全体としての排気浄化効率が良いと言える。
【０１０１】
また、本実施形態では、フィルタ上流と下流に配置された圧力センサ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂによって検出される圧力の差が許容値よりも大きくなったときに、フィルタに起因する圧力損失が許容値よりも大きく、したがって、フィルタに捕捉されている微粒子の量が許容量よりも多いと判断し、そのフィルタを微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして選択する。
【０１０２】
また、単位時間当たりに各気筒から排出される微粒子の量は機関回転数と機関負荷との関数で表すことができる。したがって、上述した実施形態において、圧力センサの出力を利用して微粒子を燃焼除去する処理を施すフィルタを選択する代わりに、単位時間当たりに各気筒から排出される微粒子の量を図１１に示したような機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で予め求めて記憶しておき、このマップに基づいて機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとから各気筒から排出される微粒子の量を算出し、これら算出された微粒子の量のうち第１気筒群から排出される微粒子の量を積算することによって第１フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を算出し、第２気筒群から排出される微粒子の量を積算することによって第２フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量を算出し、こうして算出されたトータルの微粒子の量が許容量を超えたほうのフィルタを、微粒子を燃焼除去すべきフィルタとして選択するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態において、微粒子を燃焼除去するためにフィルタにリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとを供給したときに、このフィルタにおけるＨＣおよびＣＯとＯ2との発熱反応を促進するために、各フィルタに、例えば、白金などの貴金属触媒を担持してもよい。
【０１０４】
また、上述した実施形態において、フィルタの代わりに、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（詳細は後述する）を採用してもよい。
【０１０５】
なお、図９を参照して説明した実施形態は、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度を上昇させることが要求されたときに一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスが排出され且つ他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスが排出されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御すると共に、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入するように上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するという発明の実施の形態であると捉えられる。
【０１０６】
そして、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述したフィルタに限られず、特定の条件が成立したときにその温度を上昇することが要求されるものであればよい。
【０１０７】
また、図９を参照して説明した実施形態は、より広く捉えると、複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するという発明の実施の形態でもある。
【０１０８】
そして、このように発明を捉えると、連通路下流の排気浄化材は、上述したフィルタに限られず、所定の性状（例えば、空燃比や温度）の排気ガスを供給する必要が生じるものであればよい。
【０１０９】
次に、排気ガス中の微粒子を捕捉すると共に捕捉した微粒子を比較的短時間（数分から数十分）のうちに連続的に酸化除去可能なパティキュレートフィルタ（以下、単に、フィルタと称す）について、図１２および図１３を参照して説明する。
【０１１０】
図１２に示したフィルタは、ハニカム構造の担体６０を具備する。担体６０内には、隔壁６１によって複数の排気ガス流路６２，６３が形成されている。隣り合う排気ガス流路６２，６３のうち一方の排気ガス流路６２は、担体６０の一方の端面において、栓６４によって閉塞されており、他方の排気ガス流路６３は、担体６０の他方の端面において、栓６５によって閉塞されている。
【０１１１】
担体６０はコージェライト等の多孔質材料からなるので、隔壁６１内には多数の細孔があり、排気ガスは、図１２の矢印で示したように、この細孔を通ることによって排気ガス流路６２から隔壁６１を通過して排気ガス流路６３内に流入することができる。
【０１１２】
隔壁６１の両壁面上、および、隔壁６１の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担持されている。
【０１１３】
貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用いられる。一方、活性酸素生成剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
【０１１４】
活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存在すると酸素を吸収によって保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で解放することによって活性酸素を生成する。次に、活性酸素生成剤の活性酸素生成作用について、担体上に白金およびカリウムを担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な活性酸素生成作用が行われる。
【０１１５】
圧縮着火式の内燃機関から排出される排気ガスの空燃比は、通常、リーンであるので、フィルタに流入する排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧縮着火式の内燃機関の気筒内ではＮＯが発生する。したがって、排気ガス中にはＮＯが含まれている。このため過剰酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタの排気ガス流路６２内に流入することになる。
【０１１６】
図１３（Ａ）および（Ｂ）は、隔壁６１上に形成された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。なお、図１３（Ａ）および（Ｂ）において、６５は白金の粒子を示し、６６はカリウムを含んでいる活性酸素生成剤を示している。
【０１１７】
排気ガスがフィルタの排気ガス流路６２内に流入すると、図１３（Ａ）に示したように、排気ガス中の酸素（Ｏ2）がＯ2 -またはＯ2-の形で白金の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ2 -またはＯ2-と反応し、ＮＯ2となる。斯くして生成されたＮＯ2の一部は、白金上で酸化されつつ活性酸素生成剤６６内に吸収によって保持され、図１３（Ａ）に示したように、カリウム（Ｋ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ3 -）の形で活性酸素生成剤６６内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸カリウム（ＫＮＯ3）の形で活性酸素生成剤６６内に吸収によって保持される。
【０１１８】
ここで、気筒内においては主にカーボン（Ｃ）からなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれているこれら微粒子は排気ガスが排気ガス流路６２内を流れているとき、あるいは、隔壁６１の細孔内を通過するときに、図１３（Ｂ）において６７で示したように、活性酸素生成剤６６の表面上に接触して付着する。
【０１１９】
このように微粒子６７が活性酸素生成剤６６の表面上に付着すると、微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、活性酸素生成剤６６の周囲の酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤６６内との間で濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤６６内の酸素が微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤６６内に形成されている硝酸カリウム（ＫＮＯ3）がカリウム（Ｋ）と酸素（Ｏ）とＮＯとに分解され、酸素（Ｏ）が微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤６６から外部に放出される。
【０１２０】
ここで、微粒子６７と活性酸素生成剤６６との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、したがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。こうして活性酸素生成剤６６は活性酸素を生成する。なお、外部に放出されたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６６内に保持される。
【０１２１】
活性酸素生成剤６６によって生成される活性酸素はそこに付着した微粒子を酸化除去するために消費される。すなわち、フィルタに捕集された微粒子は活性酸素生成剤６６によって生成される活性酸素によって酸化除去される。このように、フィルタに捕集されている微粒子は、反応性の高い活性酸素によって、輝炎を発することなく酸化除去される。このように輝炎を発することのない酸化によって微粒子を除去すれば、フィルタの温度が過剰に高くなることがなく、したがって、フィルタが熱劣化することがない。
【０１２２】
さらに、微粒子を酸化除去するために利用される活性酸素は反応性が高いので、フィルタの温度が比較的低くても、微粒子は酸化除去される。すなわち、圧縮点火式内燃機関から排出される排気ガスの温度が比較的低く、このため、フィルタの温度も比較的低いことが多いが、このフィルタでは、フィルタの温度を上昇させるための特別な処理を実行しなくても、フィルタに捕集された微粒子は酸化除去され続ける。
【０１２３】
なお、活性酸素生成剤６６は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯXを硝酸イオンの形で保持することによって結果的に酸素を保持する。すなわち、活性酸素生成剤６６は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯXを吸収によって保持する。一方、活性酸素生成剤６６は周囲の酸素濃度が低下すると硝酸イオンの形で保持されているＮＯXを解放することによって活性酸素を生成する。すなわち、活性酸素生成剤６６は周囲の酸素濃度が低下するとＮＯXを解放する。したがって、活性酸素生成剤６６はＮＯX保持剤としても機能する。
【０１２４】
ここで、活性酸素生成剤６６周りの酸素濃度が低下する場合とは、上述したように、周囲の雰囲気はリーン雰囲気であるが活性酸素生成剤６６に微粒子が付着した場合の他に、フィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合がある。
【０１２５】
周囲の雰囲気はリッチ雰囲気であるが活性酸素生成剤６６に微粒子が付着することで活性酸素生成剤６６周りの酸素濃度が低下した場合に解放されたＮＯXは、上述したように、再び活性酸素生成剤６６に吸収によって保持される。一方、フィルタに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気となった場合に解放されたＮＯXは、白金の作用によって排気ガス中の炭化水素で還元浄化される。云い換えれば、内燃機関からリッチ空燃比の排気ガスが排出されるように内燃機関の運転を制御すれば、活性酸素生成剤６６に保持されているＮＯXを還元浄化することができる。したがって、このフィルタは、活性酸素生成剤６６と白金とからなるＮＯX触媒を具備するとも言える。
【０１２６】
また、このように活性酸素生成剤６６はＮＯXをも保持するのであるが、ＮＯXを保持するメカニズムと同じメカニズムでＳＯXをも保持する。活性酸素生成剤６６は、上述したように、ＮＯXを解放（放出）することによって活性酸素を生成するが、ＳＯXを解放（放出）することによっても活性酸素を生成する。しかしながら、ＳＯXはＮＯXよりも解放されづらく、また、ＳＯXが保持されている分だけ活性酸素生成剤６６が保持可能なＮＯXの量は少なくなってしまう。したがって、できるだけ活性酸素を生成しやすくするためには、活性酸素生成剤６６が保持可能なＮＯXの量をできるだけ多い状態に維持する必要がある。すなわち、できるだけ活性酸素を生成しやすくするためには、活性酸素生成剤６６に保持（捕捉）されているトータルのＳＯXの量が許容量に達したときに保持（捕捉）されているＳＯXを活性酸素生成剤６６から放出させる必要がある。
【０１２７】
したがって、上述した実施形態において、連通路上流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合にも、このフィルタに捕捉されているトータルのＳＯXの量が許容量に達したときにはこのフィルタからＳＯXを放出させる必要が生じるのである。なお、この場合においても、このフィルタに流入する排気ガスの空燃比をリッチとし且つこのフィルタの温度をＳＯX放出温度にまで上昇させれば、フィルタからＳＯXが放出される。
【０１２８】
さらに、このフィルタは、比較的短時間のうちに微粒子を連続的に酸化除去することができるので、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量が単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量を超えない限り、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量は比較的少ない状態に保たれている。しかしながら、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量が単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量を超えてしまい、この状態が長く継続すると、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が多くなり、このフィルタに起因する圧力損失が大きくなってしまう。したがって、できるだけこのフィルタに起因する圧力損失を小さい状態に維持しておくためには、フィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が許容量に達したときに、フィルタに捕捉されている微粒子を燃焼除去する必要がある。
【０１２９】
したがって、上述した実施形態において、連通路上流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合にも、このフィルタに捕捉されているトータルの微粒子の量が許容量に達したときにはこのフィルタに捕捉されている微粒子を燃焼除去させる必要が生じるのである。なお、この場合においても、このフィルタに流入する排気ガスの空燃比をリーンとし且つこのフィルタの温度を微粒子燃焼温度にまで上昇させれば、フィルタに捕捉されている微粒子が燃焼除去される。ただし、このフィルタに関する微粒子燃焼温度は、一般的には、図１０を参照して説明したフィルタに関する微粒子燃焼温度よりも低い。
【０１３０】
また、このフィルタにおいては、その温度が高いほど単位時間当たりにフィルタが酸化除去可能な微粒子の量が多くなる。したがって、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量がそのときにフィルタが単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子の量よりも多くなったときに、フィルタの温度を上昇させれば、酸化除去されずにフィルタに堆積している微粒子の量を少ない状態に保つことができる。
【０１３１】
したがって、上述した実施形態において、連通路下流の排気浄化材としてこのフィルタを採用した場合、単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子の量がそのときにフィルタが単位時間当たりに酸化除去可能な微粒子の量よりも多くなったときにフィルタの温度を上昇させる必要が生じることになる。
【０１３２】
ところで、上述した実施形態において、ＳＯX放出処理、ＮＯX還元浄化処理、または、微粒子燃焼除去処理を行うときに、連通路を介して一方の排気管から他方の排気管へと排気ガスを積極的に流すようにはしていないが、以下で説明する実施形態では、連通路を介して一方の排気管から他方の排気管へと排気ガスを積極的に流すようにしている。この実施形態について、図１４を参照して説明する。
【０１３３】
図１４に示した実施形態は、概ね、図１に示した実施形態と同じであるが、本実施形態では、各気筒に、それぞれ、吸気枝管ＩＮ１〜ＩＮ４が接続されている。第１気筒♯１に接続されている吸気枝管（以下、第１吸気枝管とも称す）ＩＮ１と第４気筒♯４に接続されている吸気枝管（以下、第４吸気枝管とも称す）ＩＮ４とは上流側にて共通の吸気管（以下、第１吸気管とも称す）Ａ１に接続されている。一方、第２気筒♯２に接続されている吸気枝管（以下、第２吸気枝管とも称す）ＩＮ２と第３気筒♯３に接続されている吸気枝管（以下、第３吸気枝管とも称す）ＩＮ３とは上流側にて共通の吸気管（以下、第２吸気管とも称す）Ａ２に接続されている。さらに、第１吸気管Ａ１と第２吸気管Ａ２とは上流側にて共通の吸気管３に接続されている。
【０１３４】
第１吸気管Ａ１内には、スロットル弁（以下、第１スロットル弁とも称す）５ａが配置され、第２吸気管Ａ２内には、スロットル弁（以下、第２スロットル弁とも称す）５ｂが配置されている。各スロットル弁５ａ、５ｂには、これらスロットル弁を駆動するためのステップモータ６ａ、６ｂがそれぞれ接続されている。これらステップモータ６ａ、６ｂは対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの作動はＥＣＵ２０によって制御される。
【０１３５】
本実施形態によれば、スロットル弁が第１吸気管および第２吸気管それぞれ別個に配置されているので、第１気筒♯１および第４気筒♯４に吸入される空気の量と、第２気筒♯２および第３気筒♯３に吸入される空気の量とを独立して制御することができる。言い換えれば、本実施形態によれば、気筒群毎に吸入される空気の量を独立して制御することができる。
【０１３６】
また、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１から第１吸気管Ａ１までＥＧＲ通路（以下、第１ＥＧＲ通路とも称す）８ａが延び、この第１ＥＧＲ通路８ａには、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９ａと、第１吸気管Ａ１に導入される排気ガスの流量を制御するためのＥＧＲ制御弁１０ａとが配置されている。一方、第２酸化触媒Ｏ２下流の第２排気管Ｇ２から第２吸気管Ａ２までＥＧＲ通路（以下、第２ＥＧＲ通路とも称す）８ｂが延び、この第２ＥＧＲ通路８ｂには、その中を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ９ｂと、第２吸気管Ａ２に導入される排気ガスの流量を制御するためのＥＧＲ制御弁１０ｂとが配置されている。
【０１３７】
本実施形態では、以下のように、ＳＯX放出処理を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するようにこの選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【０１３８】
そして、これと同時に、別のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒（詳細には、選択されたＮＯX触媒が配置されている排気管と同じ排気管内に配置されている酸化触媒であり、以下、単に、選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒と称す）に流入するように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの量が上記選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの量よりも相対的に多くなるように各スロットル弁５ａ、５ｂの開度およびＥＧＲ制御弁１０ａ、１０ｂの開度の少なくとも一方を制御しつつ（すなわち、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ）、このときに上記酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【０１３９】
これによれば、スロットル弁の開度およびＥＧＲ制御弁の開度の少なくとも一方を制御することによって、一方の排気管から他方の排気管へ連通路を介して流入する排気ガスの量（流量）を広い範囲で制御可能であるので、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができる。
【０１４０】
すなわち、図１や図９を参照して説明した実施形態では、ＳＯX放出処理中またはＮＯX還元浄化処理中または微粒子燃焼除去処理中において、連通路を介して一方の排気通路から他方の排気通路に排気ガスを流入させるのは排気ガス自体の脈動であるので、一方の排気通路から他方の排気通路に流れ込む排気ガスの量、すなわち、連通路内を流れる排気ガスの量（流量）は、比較的少ない。ところが、連通路内を流れる排気ガスの量（流量）を広い範囲で制御できるほうが、連通路下流の他方の排気通路内に配置されている排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比を広い範囲で制御することができる。すなわち、図１や図９を参照して説明した実施形態では、連通路下流の他方の排気通路内に配置されている排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が比較的狭い。
【０１４１】
したがって、本実施形態によれば、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができるのである。
【０１４２】
なお、図１４を参照して以上説明した実施形態は、少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するという発明の実施の形態であり、この発明は図１および図９を参照して説明した実施形態において連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する目的で利用可能な発明である。
【０１４３】
次に、図１５を参照してさらに別の実施形態について説明する。図１５に示した実施形態は、概ね、図１に示した実施形態と同じであるが、本実施形態では、第１酸化触媒Ｏ１下流の第１排気管Ｇ１内に、この第１排気管Ｇ１の流路面積を調整するための弁（以下、第１流路面積調整弁と称す）１６ａが配置されている。第１流路面積調整弁１０ａには、この第１流路面積調整弁を駆動するためのステップモータ１７ａが接続されている。一方、第２酸化触媒Ｏ２下流の第２排気管Ｇ２内に、この第２排気管Ｇ２の流路面積を調整するための弁（以下、第２流路面積調整弁と称す）１６ｂが配置されている。第２流路面積調整弁１６ｂには、この第２流路面積調整弁を駆動するためのステップモータ１７ｂが接続されている。ステップモータ１７ａ、１７ｂはそれぞれ対応する駆動回路Ｄを介して出力ポート２６に接続され、これらの作動はＥＣＵ２０によって制御される。
【０１４４】
流路面積調整弁１６ａ、１６ｂの開度を制御することによって酸化触媒Ｏ１，Ｏ２下流における流路抵抗が制御され、流路面積調整弁の開度が小さくなるほど流路抵抗は大きくなる。例えば、第１流路面積調整弁１６ａの開度を最大値に維持した状態で、第２流路面積調整弁１６ｂの開度を最大値よりも小さくすると、第２排気管Ｇ２における流路抵抗は第１排気管Ｇ１における流路抵抗よりも大きくなる。この場合、各気筒群から排出される排気ガスの量が等しいとしても、第２気筒群から排出された排気ガスは、連通路７を介して、第１排気管Ｇ１に流入する。もちろん、これとは逆に、第２流路面積調整弁１６ｂの開度を最大値に維持した状態で、第１流路面積調整弁１６ａの開度を最大値よりも小さくすると、第１気筒群から排出された排気ガスは、連通路７を介して、第２排気管Ｇ２に流入する。すなわち、各酸化触媒下流における流路抵抗を相対的に異ならせることによって、連通路を介して一方の排気通路から他方の排気通路へ排気ガスが流れ込みやすくなる。
【０１４５】
本実施形態では、以下のように、ＳＯX放出処理を行う。すなわち、始めに、各ＮＯX触媒に捕捉されているＳＯXの量が許容量を超えているか否かを判別することによって、ＳＯXを放出させるべきＮＯX触媒としていずれか一方のＮＯX触媒を選択する。そして、選択されたＮＯX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つこの選択されたＮＯX触媒の温度がＳＯX放出温度にまで上昇するようにこの選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、選択されたＮＯX触媒からＳＯXが放出される。なお、この場合、選択されたＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リッチとされる。
【０１４６】
そして、これと同時に、別のＮＯX触媒から流出した排気ガスが上記選択されたＮＯX触媒から流出したリッチ空燃比の排気ガスと混ざるように連通路７を通って上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入するように少なくとも一方の流路面積調整弁１６ａ、１６ｂの開度を制御しつつ（すなわち、連通路７内を流れる排気ガスの流れの向きを制御しつつ）このときに上記酸化触媒に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御する。これにより、ＮＯX触媒からのＳＯXの放出に伴って生成された硫化水素を酸化触媒にて酸化浄化することができる。なお、この場合、上記別のＮＯX触媒上流の気筒群から排出される排気ガスの空燃比は、一般的には、リーンとされる。
【０１４７】
これによれば、図１４を参照して説明した実施形態と同様に、少なくとも一方の流路面積調整弁の開度を制御することによって、一方の排気管から他方の排気管へ連通路を介して流入する排気ガスの量を広い範囲で制御可能であるので、上記選択されたＮＯX触媒下流の酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比の制御範囲が広くなり、したがって、より確実に、酸化触媒に所望の空燃比の排気ガスを供給することができる。
【０１４８】
なお、図１５を参照して以上説明した実施形態は、連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御するという発明の実施の形態であり、この発明は図１および図９および図１４を参照して説明した実施形態において連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する目的で利用可能である。
【０１４９】
また、上述した全ての実施形態では、連通路上流の所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときには、この所定の排気浄化材が配置されている排気通路にもう一方の排気通路から排気ガスが流入するように連通路内を流れる排気ガスの流れの向きが制御されているが、広く捉えれば、これとは逆に、所定の排気浄化材が配置されている排気通路からもう一方の排気通路に排気ガスが流入するように連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御するようにしてもよい。この場合、連通路上流の所定の排気浄化材と連通路下流の所定の排気浄化材とは互いに異なる排気通路に配置されている排気浄化材となる。
【０１５０】
また、上述した全ての実施形態において、連通路下流の排気浄化材下流それぞれに排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、これら空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比に基づいて、連通路下流の所定の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比が要求されている空燃比となるように、各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御するようにしてもよい。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の排気浄化材に各気筒群から排出された排気ガスを流入させることができるので、所定の性状の排気ガスを所定の排気浄化材に供給することが要求されたときに、この要求をより確実に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図２】ＮＯX触媒の構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はＮＯX触媒の端面図であり、（Ｂ）はＮＯX触媒の縦断面図である。
【図３】酸化触媒の構成を詳細に示す図であり、（Ａ）は酸化触媒の端面図であり、（Ｂ）は酸化触媒の縦断面図である。
【図４】目標吸気量を求めるためのマップを示す図である。
【図５】目標ＥＧＲ率を求めるためのマップを示す図である。
【図６】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＳＯXの量を算出するためのマップを示す図である。
【図７】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれるＮＯXの量を算出するためのマップを示す図である。
【図８】本発明を適用可能な内燃機関を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図１０】パティキュレートフィルタの構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。
【図１１】単位時間当たりに各気筒から排出される排気ガス中に含まれる微粒子の量を算出するためのマップを示す図である。
【図１２】パティキュレートフィルタの構成を詳細に示す図であり、（Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。
【図１３】図１２に示したパティキュレートフィルタの微粒子酸化除去作用を説明するための図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
７…連通路
Ｅ１〜Ｅ４…排気枝管
Ｇ１，Ｇ２…排気管
Ｏ１，Ｏ２…酸化触媒
Ｎ１，Ｎ２…ＮＯX触媒
Ｐ１，Ｐ２…パティキュレートフィルタ
Claims (11)
- 複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、
上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、
上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが所定の性状であると所定の作用を行い、上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスが上記所定の性状とは異なる別の所定の性状であると上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用が行われるのに伴って生成される成分を浄化する作用を行い、上記連通路上流の排気浄化材の上記所定の作用を行わせることが要求されたときに上記連通路上流の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給され且つ上記連通路下流の排気浄化材に上記別の所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する、ことを特徴とする排気浄化装置。 - 上記連通路下流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の特定成分を酸化し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
- 上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度を上昇させることが要求されたときに一方の気筒群からリッチ空燃比の排気ガスが排出され且つ他方の気筒群からリーン空燃比の排気ガスが排出されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比を制御すると共に、これらリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入するように上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
- 複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、
上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、
上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に捕捉されている窒素酸化物を還元浄化することが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する、ことを特徴とする排気浄化装置。 - 複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、
上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、
上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが上記連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出し、上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材から硫黄成分を放出させることが要求されたときに該所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する、ことを特徴とする排気浄化装置。 - 複数の気筒を有し、これら気筒を少なくとも２つの気筒群にグループ分けし、各気筒群それぞれに独立した排気通路を接続した内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、各排気通路それぞれに排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、各排気浄化材上流の排気通路同士が連通路によって連通され、所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに該所定の排気浄化材に上記所定の性状の排気ガスが供給されるように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、
上記連通路上流の各排気通路内にも排気ガスを浄化する排気浄化材が配置され、
上記連通路下流の排気浄化材が排気ガス中の微粒子を捕捉し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の窒素酸化物を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している窒素酸化物を還元浄化する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると共に該連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御し、上記連通路上流の排気浄化材がそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の硫黄成分を捕捉するが該連通路上流の排気浄化材の温度が特定の温度に達し且つ該排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると捕捉している硫黄成分を放出する場合においては上記連通路下流の所定の排気浄化材に捕捉されている微粒子を燃焼除去することが要求されたときに上記連通路上流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり且つ該所定の１つの排気浄化材の温度が上記特定の温度に達すると共に上記連通路下流の所定の１つの排気浄化材に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンとなり且つ該連通路下流の所定の１つの排気浄化材の温度が微粒子が酸化される温度に達するように各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御する、ことを特徴とする排気浄化装置。 - 少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気浄化装置。
- 上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きを制御する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気浄化装置。
- 上記連通路下流の所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給することが要求されたときに各気筒群から排出される排気ガスの空燃比と上記連通路内を流れる排気ガスの流れの向きとを制御するのに加えて上記連通路内を流れる排気ガスの流量をも制御することによって上記所定の排気浄化材に所定の性状の排気ガスを供給する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気浄化装置。
- 少なくとも一方の気筒群に吸入されるガス量を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する、ことを特徴とする請求項９に記載の排気浄化装置。
- 上記連通路下流の少なくとも１つの排気浄化材下流の排気通路に該排気通路の流路面積を調整する流路面積調整弁が配置され、該流路面積調整弁の開度を制御することによって上記連通路内を流れる排気ガスの流量を制御する、ことを特徴とする請求項９に記載の排気浄化装置。
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