JPH06229232A

JPH06229232A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH06229232A
Application number: JP1560293A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takeshima; 伸一竹島; Toshiaki Tanaka; 俊明田中; Satoru Iguchi; 哲井口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-08-16
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605571B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＮＯ_x吸収剤のイオウ被害を防止しつつＳＯ
_XがＮＯ_x吸収剤に吸収されるのを阻止する。【構成】流入する排気ガスの空燃比がリーンであると
きにＮＯ_xを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度を
低下させると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸収剤１
９を機関排気通路内に配置する。流入する排気ガスの空
燃比がリーンであるときにＳＯ_Xを吸収し、流入する排
気ガスの空燃比がリッチになると吸収したＳＯ_Xを放出
するＳＯ_X吸収剤１８をＮＯ_x吸収剤１９上流の機関排
気通路内に配置する。ＳＯ_X吸収剤１８からＳＯ_Xを放
出すると共にＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xを放出すべき
ときにはＳＯ_X吸収剤１８およびＮＯ_x吸収剤１９に流
入する排気ガスの空燃比をまず初めに第１のリッチ度合
までリッチにし、次いで第１のリッチ度合よりも小さな
第２のリッチ度合でもってリッチ状態に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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】リーン混合気を燃焼せしめるようにした
内燃機関において、流入排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはＮＯ_xを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸収剤を機関
排気通路内に配置し、リーン混合気を燃焼せしめた際に
発生するＮＯ_xをＮＯ_x吸収剤により吸収し、ＮＯ_x吸
収剤のＮＯ_x吸収能力が飽和する前にＮＯ_x吸収剤への
流入排気ガスの空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_x吸
収剤からＮＯ_xを放出させると共に放出されたＮＯ_xを
還元するようにした内燃機関が本出願人により既に提案
されている。

【０００３】ところが燃料および機関の潤滑油内にはイ
オウが含まれているので排気ガス中にはＳＯ_Xが含まれ
ており、従ってこの内燃機関ではこのＳＯ_XもＮＯ_xと
共にＮＯ_x吸収剤に吸収される。しかしながらこのＳＯ
_XはＮＯ_x吸収剤への流入排気ガスの空燃比をリッチに
してもＮＯ_x吸収剤から放出されず、従ってＮＯ_x吸収
剤内のＳＯ_Xの量は次第に増大することになる。ところ
がＮＯ_x吸収剤内のＳＯ_Xの量が増大するとＮＯ_x吸収
剤が吸収しうるＮＯ_xの量が次第に低下し、ついにはＮ
Ｏ_x吸収剤がＮＯ_xをほとんど吸収できなくなってしま
う。そこでＮＯ _x吸収剤上流の機関排気通路内にイオウ
捕獲装置を設け、このイオウ捕獲装置によって排気ガス
中に含まれるＳＯ_Xを捕獲するようにした内燃機関が本
出願人により既に提案されている（特願平４−２０８０
９０号参照）。この内燃機関では機関から排出されたＳ
Ｏ_Xがイオウ捕獲装置により捕獲されるのでＮＯ_x吸収
剤にはＮＯ_xのみが吸収されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの内燃
機関ではイオウ捕獲装置により捕獲されたＳＯ_Xはイオ
ウ捕獲装置に流入する排気ガスの空燃比をリッチにして
もイオウ捕獲装置から放出されることなくイオウ捕獲装
置内に捕獲され続ける。従ってイオウ捕獲装置によるＳ
Ｏ_X捕獲量は次第に増大し、イオウ捕獲装置のＳＯ_X捕
獲能力が飽和するとＳＯ_Xがイオウ捕獲装置を素通りし
てしまうためにＳＯ_XがＮＯ_x吸収剤に吸収されてＮＯ
_x吸収剤内に次第に蓄積するという問題が生ずる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記問題
点を解決するために、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンであるときにＮＯ_xを吸収し、流入する排気ガス中の
酸素濃度を低下させると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ
_x吸収剤を機関排気通路内に配置すると共に、流入する
排気ガスの空燃比がリーンであるときにＳＯ_Xを吸収
し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収し
たＳＯ_Xを放出するＳＯ_X吸収剤をＮＯ_x吸収剤上流の
機関排気通路内に配置してリーン混合気が燃焼せしめら
れているときには機関排気通路内に排出された排気ガス
中のＳＯ_XをＳＯ_X吸収剤に吸収すると共に排気ガス中
のＮＯ_xをＮＯ_x吸収剤に吸収し、ＳＯ_X吸収剤からＳ
Ｏ_Xを放出すると共にＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xを放出す
べきときにはＳＯ_X吸収剤およびＮＯ_x吸収剤に流入す
る排気ガスの空燃比をまず初めに予め定められた第１の
リッチ度合までリッチにし、次いでこの第１のリッチ度
合よりも小さな第２のリッチ度合でもってリッチ状態に
維持するようにしている。

【０００６】

【作用】リーン混合気が燃焼せしめられたときには排気
ガス中のＳＯ_XがＳＯ_X吸収剤に吸収されるのでＳＯ_X
吸収剤の下流に配置されたＮＯ_x吸収剤にはＮＯ_xのみ
が吸収される。一方、ＳＯ_X吸収剤およびＮＯ_x吸収剤
に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされるとＳＯ_X
吸収剤からＳＯ_Xが放出され、ＮＯ_x吸収剤からＮＯ_x
が放出される。このときＳＯ_X吸収剤から放出されたＳ
Ｏ_XはＮＯ_x吸収剤に流入し、このときＮＯ_x吸収剤に
ＮＯ_xが残存しているとＳＯ_XがＮＯ_xと反応してＮＯ
_x吸収剤に吸収されてしまう。しかしながらＮＯ_x吸収
剤からのＮＯ_x放出速度はＳＯ_X吸収剤からのＳＯ_X放
出速度に比べてかなり早く、しかもリッチの度合を大き
くするほどＮＯ_xの放出速度が早くなる。従って上述の
ように初期のリッチの度合、即ち第１のリッチ度合を大
きくするとこの間に大部分のＮＯ_xはＮＯ_x吸収剤から
放出され、従ってその後ＳＯ_XがＮＯ_x吸収剤に流入し
てもＳＯ_XがＮＯ_x吸収剤に吸収されることがない。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２はピス
トン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気
ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート６は対応する枝管９を介してサージタンク１０に
連結され、各枝管９には夫々吸気ポート６内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁１１が取付けられる。サージタ
ンク１０は吸気ダクト１２およびエアフローメータ１３
を介してエアクリーナ１４に連結され、吸気ダクト１２
内にはスロットル弁１５が配置される。一方、排気ポー
ト８は排気マニホルド１６および排気管１７を介してＳ
Ｏ_X吸収剤１８およびＮＯ_x吸収剤１９を内蔵したケー
シング２０に接続される。ＳＯ_X吸収剤１８はＮＯ_x吸
収剤１９の上流に配置されており、図１に示す実施例で
はＳＯ _X吸収剤１８およびＮＯ_x吸収剤１９が例えばア
ルミナからなる一つのモノリス型担体を用いて一体的に
形成されている。

【０００８】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ
３３ａ、入力ポート３５および出力ポート３６を具備す
る。エアフローメータ１３は吸入空気量に比例した出力
電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３７を介して
入力ポート３５に入力される。ＳＯ_X吸収剤１８上流の
排気管１７内には排気ガス温に比例した出力電圧を発生
する温度センサ２１が配置され、この温度センサ２１の
出力電圧はＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入
力される。また、入力ポート３５には機関回転数を表わ
す出力パルスを発生する回転数センサ２２が接続され
る。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３９を介
して夫々点火栓４および燃料噴射弁１１に接続される。

【０００９】図１に示す内燃機関では例えば次式に基い
て燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。ＴＡＵ＝ＴＰ・ＫここでＴＰは基本燃料噴射時間を示しており、Ｋは補正
係数を示している。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするの
に必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射
時間ＴＰは予め実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ
（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの
関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。補正係数Ｋは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
てＫ＝１．０であれば機関シリンダ内に供給される混合
気は理論空燃比となる。これに対してＫ＜１．０になれ
ば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空
燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、Ｋ＞１．０
になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は
理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッチとなる。

【００１０】この補正係数Ｋは機関の運転状態に応じて
制御され、図３はこの補正係数Ｋの制御の一実施例を示
している。図３に示す実施例では暖機運転中は機関冷却
水温が高くなるにつれて補正係数Ｋが徐々に低下せしめ
られ、暖機が完了すると補正係数Ｋは１．０よりも小さ
い一定値に、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比がリーンに維持される。次いで加速運転が行われ
れば補正係数Ｋは例えば１．０とされ、即ち機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比とされ、
全負荷運転が行われれば補正係数Ｋは１．０よりも大き
くされる、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比はリッチにされる。図３からわかるように図３に示
される実施例では暖機運転時、加速運転時および全負荷
運転時を除けば機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は一定のリーン空燃比に維持されており、従って大
部分の機関運転領域においてリーン混合気が燃焼せしめ
られることになる。

【００１１】図４は燃焼室３から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図４から
わかるように燃焼室３から排出される排気ガス中の未然
ＨＣ，ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空
燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出され
る排気ガス中の酸素Ｏ₂の濃度は燃焼室３内に供給され
る混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。

【００１２】ケーシング２０内に収容されているＮＯ_x
吸収剤１９は例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのよ
うな貴金属とが担持されている。なお、このＮＯ_x吸収
剤１９にはリチウムＬｉを添加することが好ましい。機
関吸気通路およびＮＯ_x吸収剤１９上流の排気通路内に
供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ_x吸
収剤１９への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯ
_x吸収剤１９は流入排気ガスの空燃比がリーンのときに
はＮＯ_xを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
ると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ_xの吸放出作用を行
う。なお、ＮＯ_x吸収剤１９上流の排気通路内に燃料
（炭化水素）或いは空気が供給されない場合には流入排
気ガスの空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃
比に一致し、従ってこの場合にはＮＯ_x吸収剤１９は燃
焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンのときに
はＮＯ_xを吸収し、燃焼室３内に供給される混合気中の
酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_xを放出することに
なる。

【００１３】上述のＮＯ_x吸収剤１９を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯ_x吸収剤１９は実際にＮＯ_xの吸
放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図５に示すようなメカニズムで行われている
ものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上
に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例に
とって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ
土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００１４】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図５
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-又はＯ
^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガ
ス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反応
し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。次いで
生成されたＮＯ₂の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸
収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら
図５（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で
吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_xがＮＯ_x吸
収剤１９内に吸収される。

【００１５】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ₂が生成され、吸収剤のＮＯ_x吸収能
力が飽和しない限りＮＯ₂が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ₃ ^-が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ₂の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^-がＮＯ₂の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xが放出されることにな
る。図４に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従っ
て流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入
排気ガスの空燃比がリーンであってもＮＯ_x吸収剤１９
からＮＯ _xが放出されることになる。

【００１６】一方、このとき燃焼室３内に供給される混
合気がリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチに
なると図４に示されるように機関からは多量の未然Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出され、これら未然ＨＣ，ＣＯは白金Ｐｔ
上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-と反応して酸化せしめられる。
また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気
ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からＮ
Ｏ₂が放出され、このＮＯ₂は図５（Ｂ）に示されるよ
うに未然ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。この
ようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂が存在しなくなる
と吸収剤から次から次へとＮＯ₂が放出される。従って
流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちに
ＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xが放出されることになる。

【００１７】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず初めに未然ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ₂ ^-又
はＯ^2-とただちに反応して酸化せしめられ、ついで白金
Ｐｔ上のＯ₂ ^-又はＯ^2-が消費されてもまだ未然ＨＣ，
ＣＯが残っていればこの未然ＨＣ，ＣＯによって吸収剤
から放出されたＮＯ_xおよび機関から排出されたＮＯ _x
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにＮＯ_x吸収剤１９に吸収さ
れているＮＯ_xが放出され、しかもこの放出されたＮＯ
_xが還元されるために大気中にＮＯ_xが排出されるのを
阻止することができることになる。また、ＮＯ_x吸収剤
１９は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比にしてもＮＯ_x吸収剤１９から放出
されたＮＯ_xが還元せしめられる。しかしながら流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯ_x吸収
剤１９からＮＯ_xが徐々にしか放出されないためにＮＯ
_x吸収剤１９に吸収されている全ＮＯ_xを放出させるに
は若干長い時間を要する。

【００１８】ところで前述したように流入排気ガスの空
燃比のリーンの度合を低くすればたとえ流入排気ガスの
空燃比がリーンであってもＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_x
が放出される。従ってＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xを放
出させるには流入排気ガス中の酸素濃度を低下させれば
よいことになる。ただし、ＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ _x
が放出されても流入排気ガスの空燃比がリーンであると
ＮＯ_x吸収剤１９においてＮＯ_xが還元されず、従って
この場合にはＮＯ_x吸収剤１９の下流にＮＯ_xを還元し
うる触媒を設けるか、或いはＮＯ_x吸収剤１９の下流に
還元剤を供給する必要がある。むろんこのようにＮＯ_x
吸収剤１９の下流においてＮＯ_xを還元することは可能
であるがそれよりもむしろＮＯ_x吸収剤１９においてＮ
Ｏ_xを還元する方が好ましい。従って本発明による実施
例ではＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ _xを放出すべきときに
は流入排気ガスの空燃比が理論空燃比或いはリッチにさ
れ、それによってＮＯ_x吸収剤１９から放出されたＮＯ
_xをＮＯ_x吸収剤１９において還元するようにしてい
る。

【００１９】図３に示されるように本発明による実施例
では暖機運転時および全負荷運転時には燃焼室３内に供
給される混合気がリッチにされ、また加速運転時には混
合気が理論空燃比とされるがそれ以外の大部分の運転領
域ではリーン混合気が燃焼室３内において燃焼せしめら
れる。この場合、燃焼室３内において燃焼せしめられる
混合気の空燃比はほぼ１８．０以上であって図１に示さ
れる実施例では空燃比が２０から２４程度のリーン混合
気が燃焼せしめられる。空燃比が１８．０以上になると
三元触媒がたとえリーン空燃比の下で還元性を有してい
たとしてもＮＯ _xを十分に還元することができず、従っ
てこのようなリーン空燃比の下でＮＯ_xを還元するため
に三元触媒を用いることはできない。また、空燃比が１
８．０以上であってもＮＯ_xを還元しうる触媒としてＣ
ｕ−ゼオライト触媒があるがこのＣｕ−ゼオライト触媒
は耐熱性に欠けるためにこのＣｕ−ゼオライト触媒を用
いることは実際問題として好ましくない。従って結局、
空燃比が１８．０以上のときにＮＯ_xを浄化するには本
発明において使用されているＮＯ_x吸収剤１９を用いる
以外には道がないことになる。

【００２０】ところで本発明による実施例では上述した
ように全負荷運転時には燃焼室３内に供給される混合気
がリッチとされ、また加速運転時には混合気が理論空燃
比とされるので全負荷運転時および加速運転時にＮＯ_x
吸収剤１９からＮＯ_xが放出されることになる。しかし
ながらこのような全負荷運転或いは加速運転が行われる
頻度が少なければ全負荷運転時および加速運転時にのみ
ＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xが放出されたとしてもリー
ン混合気が燃焼せしめられている間にＮＯ_x吸収剤１９
によるＮＯ_xの吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮ
Ｏ_x吸収剤１９によりＮＯ_xを吸収できなくなってしま
う。従ってリーン混合気が継続して燃焼せしめられてい
るときには流入排気ガスの空燃比を周期的にリッチにす
るか、或いは流入排気ガスの空燃比を周期的に理論空燃
比にしてＮＯ_x吸収剤１９から周期的にＮＯ_xを放出さ
せる必要がある。

【００２１】ところで排気ガス中にはＳＯ_Xが含まれて
おり、ＮＯ_x吸収剤１９にはＮＯ_xばかりでなくＳＯ_X
も吸収される。このＮＯ_x吸収剤１９へのＳＯ_Xの吸収
メカニズムはＮＯ_xの吸収メカニズムと同じであると考
えられる。即ち、ＮＯ_xの吸収メカニズムを説明したと
きと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持
させた場合を例にとって説明すると、前述したように流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂がＯ₂
^-又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入
排気ガス中のＳＯ₂は白金Ｐｔの表面でＯ₂ ^-又はＯ^2-
と反応してＳＯ₃となる。次いで生成されたＳＯ₃の一
部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤内に吸収され
て酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ
₄ ^2-の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ
₄を生成する。

【００２２】しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄は安定
していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比をリッチ
にしても硫酸塩ＢａＳＯ₄は分解されずにそのまま残
る。従ってＮＯ_x吸収剤１９内には時間が経過するにつ
れて硫酸塩ＢａＳＯ₄が増大することになり、斯くして
時間が経過するにつれてＮＯ_x吸収剤１９が吸収しうる
ＮＯ_x量が低下することになる。

【００２３】そこで本発明による実施例ではＮＯ_x吸収
剤１９にＳＯ_Xが流入しないように流入する排気ガスの
空燃比がリーンであるときにＳＯ_Xを吸収し、流入する
排気ガスの空燃比がリッチになると吸収したＳＯ_Xを放
出するＳＯ_X吸収剤１８をＮＯ_x吸収剤１９の上流に配
置している。このＳＯ_X吸収剤１８はＳＯ_X吸収剤１８
に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＳＯ_X
と共にＮＯ_xも吸収するがＳＯ_X吸収剤１８に流入する
排気ガスの空燃比をリッチにすると吸収したＮＯ_xばか
りでなく吸収したＳＯ_Xも放出する。

【００２４】上述したようにＮＯ_x吸収剤１９ではＳＯ
_Xが吸収されると安定した硫酸塩ＢａＳＯ₄が形成さ
れ、その結果ＮＯ_x吸収剤１９に流入する排気ガスの空
燃比をリッチにしてもＳＯ_XがＮＯ_x吸収剤１９から放
出されなくなる。従ってＳＯ_X吸収剤１８に流入する排
気ガスの空燃比をリッチにしたときにＳＯ_X吸収剤１８
からＳＯ_Xが放出されるようにするためには吸収したＳ
Ｏ_Xが硫酸イオンＳＯ₄ ² ^-の形で吸収剤内に存在するよ
うにするか、或いは硫酸塩ＢａＳＯ₄が生成されたとし
ても硫酸塩ＢａＳＯ₄が安定しない状態で吸収剤内に存
在するようにすることが必要となる。これを可能とする
ＳＯ_X吸収剤１８としてはアルミナからなる担体上に鉄
Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケルＮｉ、錫Ｓｎ、チタンＴ
ｉのような遷移金属およびリチウムＬｉから選ばれた少
くとも一つを担持した吸収剤を用いることができる。こ
の場合、アルミナからなる担体上にリチウムＬｉを担持
させた吸収剤が最も好ましいことが判明している。

【００２５】このＳＯ_X吸収剤１８ではＳＯ_X吸収剤１
８に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガ
ス中に含まれるＳＯ₂が吸収剤の表面で酸化されつつ硫
酸イオンＳＯ₄ ^2-の形で吸収剤内に吸収され、次いで吸
収剤内に拡散される。この場合、ＳＯ_X吸収剤１８の担
体上に白金Ｐｔを担持させておくとＳＯ₂がＳＯ₃ ^2-の
形で白金Ｐｔ上にくっつきやすくなり、斯くしてＳＯ₂
は硫酸イオンＳＯ₄ ^2-の形で吸収剤内に吸収されやすく
なる。従ってＳＯ₂の吸収を促進するためにはＳＯ_X吸
収剤１８の担体上に白金Ｐｔを担持させることが好まし
い。上述したようにＳＯ_X吸収剤１８に流入する排気ガ
スの空燃比がリーンになるとＳＯ_XがＳＯ_X吸収剤１８
に吸収され、従ってＳＯ_X吸収剤１８の下流に設けられ
たＮＯ_x吸収剤１９にはＮＯ_xのみが吸収されることに
なる。

【００２６】一方、前述したようにＳＯ_X吸収剤１８に
吸収されたＳＯ_Xは硫酸イオンＳＯ ₄ ^2-の形で吸収剤内
に拡散しているか、或いは不安定な状態で硫酸塩ＢａＳ
Ｏ₄となっている。従ってＳＯ_X吸収剤１８に流入する
排気ガスの空燃比がリッチになるとＳＯ_X吸収剤１８に
吸収されているＳＯ_XがＳＯ_X吸収剤１８から放出され
ることになる。このとき同時にＮＯ_x吸収剤１９からＮ
Ｏ_xが放出される。

【００２７】ところで前述したようにＮＯ_x吸収剤１９
では白金Ｐｔ表面上のＮＯ₂が存在しなくなると反応が
ただちに（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）の方向に進み、吸収剤か
らＮＯ_xがただちに放出される。ＮＯ_x吸収剤１９に流
入する排気ガスの空燃比をリッチにすると白金Ｐｔ表面
上のＮＯ₂は未然ＨＣ，ＣＯによってただちに還元せし
められるので白金Ｐｔ表面上のＮＯ₂はただちに消滅
し、斯くして図６に示されるようにＮＯ_xは短時間のう
ちにＮＯ_x吸収剤１９から放出されることになる。即
ち、ＮＯ_x吸収剤１９のＮＯ_x放出速度はかなり速いこ
とになる。

【００２８】これに対してＳＯ_X吸収剤１８に吸収され
ているＳＯ_XはＮＯ_x吸収剤１９に吸収されているＮＯ
_xと比べて安定しているために分解しずらく、このＳＯ
_Xの分解はＳＯ_X吸収剤１８に流入する排気ガスの空燃
比をリッチにしなければ生じない。即ち、ＳＯ_X吸収剤
１８に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＳＯ
_X吸収剤１８内のＳＯ_Xが分解して吸収剤から放出して
くる。この分解速度はかなり遅く、斯くして図６に示さ
れるようにＳＯ_X吸収剤１８への流入排気ガスの空燃比
をリッチにしてもＳＯ_Xの放出が完了するまでＮＯ_xに
比べて長時間を要することになる。即ち、ＳＯ_Xの放出
速度はＮＯ_xの放出速度に比べてかなり遅いことにな
る。

【００２９】一方、ＳＯ_X吸収剤１８内に吸収されてい
るＳＯ_Xの分解作用はＳＯ_X吸収剤１８の温度に依存し
ており、ＳＯ_X吸収剤１８の温度が低くなるほど分解し
ずらくなる。従ってＳＯ_X吸収剤１８の温度が低くなる
ほどＳＯ_X吸収剤１８に流入する排気ガスの空燃比をリ
ッチにしないとＳＯ_Xが分解せず、斯くしてＳＯ_X吸収
剤１８からＳＯ_Xが放出しないことになる。図７はＳＯ
_X吸収剤１８がＳＯ_Xを放出しうる流入排気ガスの空燃
比Ａ／ＦとＳＯ_X吸収剤１８の温度Ｔとの関係を示して
いる。図７からＳＯ_Xを放出させるためにはＳＯ_X吸収
剤１８の温度Ｔが低くなるほどＳＯ_X吸収剤１８への流
入排気ガスの空燃比をリッチにしなければならないこと
がわかる。

【００３０】本発明による実施例ではＮＯ_xおよびＳＯ
_Xを放出するために燃焼室３内に供給される混合気が周
期的にリッチにされ、図８はこのように混合気がリッチ
にされるタイミングを示している。なお、図８において
ＰはＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xを放出させるタイミン
グを示しており、ＱはＳＯ_X吸収剤１８からＳＯ_Xを放
出させるタイミングを示している。図８からわかるよう
にＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xを放出するために混合気
をリッチにする周期はかなり短かく、数分に１回の割合
で混合気がリッチにされる。一方、排気ガス中に含まれ
るＳＯ_Xの量はＮＯ_xの量に比べてはるかに少ないため
にＳＯ_X吸収剤１８がＳＯ_Xで飽和するまでにはかなり
の時間がかかる。従ってＳＯ_X吸収剤１８からＳＯ_Xを
放出するために混合気をリッチにする周期はかなり長
く、例えば数時間に１回の割合で混合気がリッチにされ
る。

【００３１】ところで図６に示されるように燃焼室３内
に供給される混合気の空燃比をリッチにしたときにＮＯ
_xは短時間のうちのＮＯ_x吸収剤１９から放出されるが
ＳＯ _X吸収剤１８からＳＯ_Xが放出されるまでにはかな
りの時間を要する。従ってＳＯ_Xを放出するために混合
気がリッチにされ続ける時間はＮＯ_xを放出するために
混合気がリッチにされ続ける時間よりもかなり長い。例
えばＮＯ_xを放出するときには混合気が数秒程度リッチ
にされるのに対してＳＯ_Xを放出するときには混合気が
数分程度リッチにされる。このようにＳＯ_Xを放出する
ときには長時間に亘って混合気がリッチにされるが上述
したようにＳＯ_Xの放出のために混合気がリッチにされ
る周期は長いのでこれによって燃料消費量が大巾に増大
することはない。

【００３２】図９はＮＯ_xを放出させるときの（図８の
Ｐ）混合気のリッチ制御を示している。なお、Ｋｔは基
本燃料噴射時間ＴＰに対する補正係数を示している。図
９に示されるようにＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ_xを放出
すべきときには補正係数ＫｔをＫＫ（＞１．０）まで増
大せしめることによって燃焼室３内に供給される混合気
の空燃比がリッチとされ、次いでＣ₁時間だけこのリッ
チ状態に維持される。次いで補正係数Ｋｔが徐々に減少
せしめられ、次いで補正係数Ｋｔが１．０に、即ち燃焼
室３内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に維持
される。次いでリッチ制御が開始されてからＣ₂時間経
過すると再び補正係数Ｋｔが１．０よりも小さくされて
再びリーン混合気の燃焼が開始される。

【００３３】燃焼室３内に供給される混合気の空燃比が
リッチ（Ｋｔ＝ＫＫ）になるとＮＯ _x吸収剤１９に吸収
されている大部分のＮＯ_xが急激に放出される。補正係
数ＫＫの値および時間Ｃ₁はこのとき白金Ｐｔ上のＯ₂
^-又はＯ^2-を消費しかつ全ＮＯ_xを還元させるのに必要
な量の未然ＨＣ，ＣＯが発生するように定められてい
る。この場合、排気ガス温が高くなってＮＯ_x吸収剤１
９の温度が高くなるほどＮＯ_x吸収剤１９から放出され
るＮＯ_xの量が増大する。従って図１０（Ａ）に示され
るように補正係数ＫＫの値は排気ガス温Ｔが高くなるほ
ど大きくされ、図１０（Ｂ）に示されるように時間Ｃ₁
は排気ガス温Ｔが高くなるほど短かくされる。なお、図
１０（Ａ）に示す補正係数ＫＫと排気ガス温Ｔとの関係
および図１０（Ｂ）に示す時間Ｃ₁と排気ガス温Ｔとの
関係は予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

【００３４】一方、前述したように燃焼室３内に供給さ
れる混合気の空燃比がリッチ（Ｋｔ＝ＫＫ）になるとＮ
Ｏ_x吸収剤１９に吸収されている大部分のＮＯ_xが急激
に放出され、その後は空燃比をリッチにしておいてもＮ
Ｏ_x吸収剤１９からは少しずつしかＮＯ_xが放出されな
い。従って空燃比をリッチにし続けると未然ＨＣ，ＣＯ
が大気に放出されることになる。そこで図９に示される
ように空燃比をリッチ（Ｋｔ＝ＫＫ）にした後は少しず
つリッチの度合を小さくし、次いで空燃比を理論空燃比
（Ｋｔ＝１．０）に維持してＮＯ_x吸収剤１８から少し
ずつ放出されるＮＯ_xを順次還元せしめるようにしてい
る。

【００３５】なお、空燃比をリッチにしたときにＮＯ_x
吸収剤１９から放出されるＮＯ_xの量が多いほどその後
ＮＯ_x吸収剤１９から放出されるＮＯ_xの量が少なくな
り、従ってＮＯ_x吸収剤１９がＮＯ_xを放出し終えるま
での時間が短かくなる。前述したように排気ガス温Ｔが
高くなるほど空燃比をリッチにしたときにＮＯ_x吸収剤
１９から放出されるＮＯ_xの量が多くなり、従って図１
０（Ｃ）に示されるように空燃比をリッチにしてから再
びリーンに戻すまでの時間Ｃ₂は排気ガス温Ｔが高くな
るほど短かくされる。なお、図１０（Ｃ）に示す時間Ｃ
₂と排気ガス温Ｔとの関係は予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。

【００３６】このようにＫＫ，Ｃ₁およびＣ₂は排気ガ
ス温Ｔに応じて制御され、排気ガス温Ｔが高いときには
補正係数Ｋｔは図９の実線で示すパターンで変化し、排
気ガス温Ｔが低いときには図９の破線で示すパターンで
変化する。なお、この場合、混合気がリッチとなってい
る時間が短かいためにＳＯ_X吸収剤１８からはほとんど
ＳＯ_Xが放出されず、実質的にＮＯ_x吸収剤１９からの
ＮＯ_x放出作用のみが行われる。

【００３７】図１１はＳＯ_Xを放出させるときの（図８
のＱ）混合気のリッチ制御を示している。図１１に示さ
れるようにＳＯ_X吸収剤１８からＳＯ_Xを放出すべきと
きにも補正係数ＫｔをＫＫ（＞１．０）まで増大せしめ
ることによって燃焼室３内に供給される混合気の空燃比
がリッチとされ、次いでＣ₁時間だけこのリッチ状態に
維持される。次いで補正係数Ｋｔが徐々に減少せしめら
れ、次いで補正係数ＫｔがＫｏ（＞１．０）に、即ち燃
焼室３内に供給される混合気の空燃比がリッチに維持さ
れ続ける。即ち、ＳＯ_Xを放出すべきときにはまず初め
に第１のリッチ度合（Ｋｔ＝ＫＫ）まで混合気が大巾に
リッチにされ、その後はこの第１のリッチ度合（Ｋｔ＝
ＫＫ）よりも小さな第２のリッチ度合（Ｋｔ＝Ｋｏ）に
維持される。次いでリッチ制御が開始されてからＣ₂時
間経過すると再び補正係数Ｋｔが１．０よりも小さくさ
れて再びリーン混合気の燃焼が開始される。なお、ＳＯ
_Xを放出するときの時間Ｃ₂は図９に示すＮＯ_x放出時
の時間Ｃ₂に比べてかなり長く、例えば３分から１０分
間程度である。

【００３８】前述したようにＳＯ_X吸収剤１８からのＳ
Ｏ_X放出速度はかなり遅く、混合気の空燃比を大巾にリ
ッチにしてもそれに比例してＳＯ_X放出速度が速くなる
わけではない。即ち、混合気の空燃比を大巾にリッチに
することはいたずらに燃料消費量を増大させるだけであ
る。従ってＳＯ_Xを放出すべきときにはＮＯ_xを良好に
放出しうる最低のリッチ度合に混合気の空燃比が維持さ
れ、この最低のリッチ度合が図１１においてＫｏで示さ
れている。従って補正係数ＫｔをＫｏに維持しておけば
ＳＯ_XはＳＯ_X吸収剤１８から良好に放出されることに
なる。それにもかかわらずにＳＯ_Xを放出すべきときに
はまず初めに混合気が大巾にリッチ（Ｋｔ＝ＫＫ）にさ
れる。次にその理由について説明する。

【００３９】ＳＯ_Xを放出すべきときに補正係数Ｋｔを
Ｋｏに維持するとＳＯ_X吸収剤１８から徐々にＳＯ₂が
放出される。このとき同時にＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ
₂が放出されるがリッチの度合が小さいためにＮＯ_x吸
収剤１９からもＮＯ₂が徐々に放出される。ところがこ
のようにＮＯ_x吸収剤１９からＮＯ₂が徐々に放出され
ているときにＳＯ_X吸収剤１８から放出されたＳＯ₂が
ＮＯ_x吸収剤１９内に流入するとＮＯ₂とＳＯ₂とが反
応し（ＳＯ₂＋ＮＯ₂→ＳＯ₃＋ＮＯ）、斯くして生成
されたＳＯ₃がＳＯ₄ ^-の形でＮＯ_x吸収剤１９に吸収
されてしまうことになる。このような反応はＮＯ₂が存
在しない限り生じず、従ってＮＯ_x吸収剤１９内にＳＯ
₂が吸収されるのを阻止するためにはＳＯ_X吸収剤１８
からＳＯ ₂が放出されているときにはＮＯ_x吸収剤１９
からＮＯ₂が放出されないようにする必要がある。その
ために図１１に示されるようにＳＯ_Xを放出すべきとき
にはまず初めに混合気の空燃比が大巾にリッチ（Ｋｔ＝
ＫＫ）にされる。

【００４０】即ち混合気を大巾にリッチ（Ｋｔ＝ＫＫ）
にするとＮＯ_x吸収剤１９から大部分のＮＯ₂が一気に
放出され、その後はＮＯ_x吸収剤１９からほとんどＮＯ
₂が放出されない。従ってその後補正係数ＫｔがＫｏに
維持されているときにＳＯ_X吸収剤１８から放出された
ＳＯ₂がＮＯ₂と反応することがなく、斯くしてＳＯ ₂
がＮＯ_x吸収剤１９に吸収される危険性がなくなる。

【００４１】前述したように混合気の空燃比がリッチ
（Ｋｔ＝ＫＫ）になるとＮＯ_x吸収剤１９に吸収されて
いる大部分のＮＯ_xが急激に放出され、このとき排気ガ
ス温が高く、従ってＮＯ_x吸収剤１９の温度が高いほど
ＮＯ_x吸収剤１９から放出されるＮＯ_xの量が増大す
る。従って図１２（Ａ）に示されるように補正係数ＫＫ
の値は排気ガス温Ｔが高くなるほど大きくされ、時間Ｃ
₁は排気ガス温Ｔが高くなるほど短かくされる。なお、
図１２（Ａ）に示す補正係数ＫＫと排気ガス温Ｔとの関
係および図１２（Ｂ）に示される時間Ｃ₁と排気ガス温
Ｔとの関係は予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

【００４２】一方、混合気の空燃比が大巾にリッチ（Ｋ
ｔ＝ＫＫ）にされた後は比較的小さなリッチの度合（Ｋ
ｔ＝Ｋｏ）に維持され、このときＳＯ_X吸収剤１８から
ＳＯ _Xが放出され続ける。このとき図７に示されるよう
にＳＯ_X吸収剤１８の温度、即ち排気ガス温Ｔが高くな
るほど混合気の空燃比Ａ／Ｆを低くしてもＳＯ_Xを放出
させ続けることができる。従って本発明による実施例で
は排気ガス温Ｔが高くなるほど混合気の空燃比Ａ／Ｆが
小さくされる。即ち、排気ガス温Ｔが高いときには図１
１において実線で示されるようにＫｏの値が比較的小さ
くされ、排気ガス温Ｔが低いときには図１１において破
線で示されるようにＫｏの値が比較的大きくされる。図
１２（Ｃ）はこのＫｏの値と排気ガス温Ｔとの関係を示
しており、この関係は予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。

【００４３】なお混合気の空燃比をリッチ（Ｋｔ＝Ｋ
ｏ）に維持しているときにＳＯ_X吸収剤１８から放出さ
れるＳＯ_Xの量が多いほどＳＯ_X吸収剤１８がＳＯ_Xを
放出し終えるまでの時間が短かくなる。前述したように
排気ガス温Ｔが高くなるほどＳＯ_Xの分解速度が速くな
ってＳＯ_Xの放出速度が速くなり、従って図１２（Ｄ）
に示されるように空燃比をリッチにしてから再びリーン
に戻すまでの時間Ｃ₂は排気ガス温Ｔが高くなるほど短
かくされる。なお、図１２（Ｄ）に示す時間Ｃ₂と排気
ガス温Ｔとの関係は予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。

【００４４】図１０および図１２に示されるように各値
ＫＫ，Ｃ₁，Ｋｏ，Ｃ₂は排気ガス温Ｔの関数であり、
本発明による実施例ではこの排気ガス温Ｔは温度センサ
２１により検出される。このように排気ガス温Ｔは直接
検出することもできるが吸入空気量Ｑと機関回転数Ｎか
ら推定することもできる。この場合には排気ガス温Ｔと
吸入空気量Ｑ、機関回転数Ｎとの関係を予め実験により
求めておき、この関係を図１３に示すようなマップの形
で予めＲＯＭ３２内に記憶しておいてこのマップから排
気ガス温Ｔを算出すればよい。

【００４５】次に図１４から図１６を参照して本発明に
よるＮＯ_xおよびＳＯ_Xの吸放出制御の一実施例につい
て説明する。図１４および図１５はリッチ制御時の補正
係数ＫＫの算出ルーチンを示しており、このルーチンは
一定時間毎の割込みによって実行される。図１４および
図１５を参照するとまず初めにステップ５０において補
正係数Ｋが１．０よりも小さいか否か、即ちリーン混合
気が燃焼せしめられているか否かが判別される。Ｋ＜
１．０のとき、即ちリーン混合気が燃焼せしめられてい
るときにはステップ５１に進んでＮＯ_x吸収剤１９に吸
収されているＮＯ_x量Ｗｎが算出される。即ち、燃焼室
３から排出されるＮＯ_x量は吸入空気量Ｑが多くなるほ
ど増大し、機関負荷Ｑ／Ｎが高くなるほど増大するので
ＮＯ_x吸収剤１９に吸収されているＮＯ_x量ＷｎはＷｎ
とｋ₁・Ｑ・Ｑ／Ｎ（ｋ₁は定数）との和によって表わ
されることになる。

【００４６】次いでステップ５２ではＳＯ_X吸収剤１８
に吸収されているＳＯ_X量Ｗｓが算出される。即ち、燃
焼室３から排出されるＳＯ_X量は吸入空気量Ｑが多くな
るほど増大するのでＳＯ_X吸収剤１８に吸収されている
ＳＯ_X量ＷｎはＷｎとｋ₂・Ｑ（ｋ₂は定数）との和に
よって表わされることになる。このＳＯ_X量Ｗｓはバッ
クアップＲＡＭ３３ａ内に記憶される。次いでステップ
５３ではＳＯ_Xを放出すべきことを示すＳＯ_X放出フラ
グがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_X放出
フラグがセットされていないときにはステップ５４に進
んでＮＯ_xを放出すべきことを示すＮＯ_x放出フラグが
セットされているか否かが判別される。ＮＯ_x放出フラ
グがセットされていないときにはステップ５５に進む。

【００４７】ステップ５５ではＳＯ_X吸収剤１８に吸収
されているＳＯ_X量Ｗが予め定められた設定量Ｗｓｏよ
りも大きいか否かが判別される。この設定量Ｗｓｏは例
えばＳＯ_X吸収剤１８が吸収しうる最大ＳＯ_X量の３０
パーセント程度である。Ｗｓ≦Ｗｓｏのときはステップ
６１に進む。ステップ６１ではＮＯ_x吸収剤１９に吸収
されているＮＯ_x量Ｗｎが予め定められた設定量Ｗｎｏ
よりも大きいか否かが判別される。この設定量Ｗｎｏは
例えばＮＯ_x吸収剤１９が吸収しうる最大ＮＯ _x量の３
０パーセント程度である。Ｗｎ≦Ｗｎｏのときは処理サ
イクルを完了する。

【００４８】一方、ステップ５５においてＷｓ＞Ｗｓｏ
であると判別されたときにはステップ５６に進んでＳＯ
_X放出フラグがセットされる。次いでステップ５７では
図１２（Ａ）に示す関係から補正係数ＫＫが算出され、
次いでステップ５８では図１２（Ｂ）に示す関係から時
間Ｃ₁が算出される。次いでステップ５９では図１２
（Ｃ）に示す関係から補正係数Ｋｏが算出され、次いで
ステップ６０では図１２（Ｄ）に示す関係から時間Ｃ₂
が算出される。次いで処理サイクルを完了する。なお、
ＳＯ_X放出フラグがセットされ、各値ＫＫ，Ｃ₁，Ｋ
ｏ，Ｃ₂が算出されると後述するように混合気がリッチ
にされる。

【００４９】一方、ステップ６１においてＷｎ＞Ｗｎｏ
であると判別されたときにはステップ６２に進んでＮＯ
_X放出フラグがセットされる。次いでステップ６３では
図１０（Ａ）に示す関係から補正係数ＫＫが算出され、
次いでステップ６４では図１０（Ｂ）に示す関係から時
間Ｃ₁が算出される。次いでステップ６５では補正係数
Ｋｏが１．０とされ、次いでステップ６６では図１０
（Ｃ）に示す関係から時間Ｃ₂が算出される。次いで処
理サイクルを完了する。なお、ＮＯ_X放出フラグがセッ
トされ、各値ＫＫ，Ｃ₁，Ｋｏ，Ｃ₂が算出されると後
述するように混合気がリッチにされる。

【００５０】ＳＯ_X放出フラグ又はＮＯ_x放出フラグが
セットされるとステップ５３又はステップ５４からステ
ップ６７に進んでカウント値Ｃが１だけインクリメント
される。次いでステップ６８ではカウント値Ｃが時間Ｃ
₁よりも小さいか否かが判別される。Ｃ＜Ｃ₁のときは
処理サイクルを完了し、従って時間Ｃ₁の間は補正係数
がＫＫのまま維持される。次いでＣ≧Ｃ₁になるとステ
ップ６９に進んでカウント値Ｃが時間Ｃ₂よりも小さい
か否かが判別される。Ｃ＜Ｃ₂のときにはステップ７０
に進んで補正係数ＫＫから一定値αが減算される。従っ
て補正係数ＫＫの値は徐々に小さくなる。

【００５１】次いでステップ７１では補正係数ＫＫがＫ
ｏよりも小さくなったか否かが判別される。ＫＫ＞Ｋｏ
のときは処理サイクルを完了し、ＫＫ≦Ｋｏになるとス
テップ７２に進んでＫＫがＫｏとされる。従ってＫＫ＝
Ｋｏとなった後はＳＯ_X放出時であれば補正係数がＫｏ
（＞１．０）に維持され、ＮＯ_x放出時であれば補正係
数が１．０に維持される。

【００５２】次いでステップ６９においてＣ≧Ｃ₂にな
ったと判断されたときはステップ７３に進んでＳＯ_X放
出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ
_X放出フラグがセットされているときにはステップ７４
に進んでＳＯ_X放出フラグがリセットされる。ＳＯ_X放
出フラグがリセットされると後述するように再びリーン
混合気の燃焼が開始される。次いでステップ７５ではＳ
Ｏ_X吸収剤１８に吸収されているＳＯ_X量Ｗｓが零とさ
れ、次いでステップ７７においてＮＯ_x吸収剤１９に吸
収されているＮＯ_x量Ｗｎが零とされる。次いでカウン
ト値Ｃが零とされる。

【００５３】一方、ステップ７３においてＳＯ_X放出フ
ラグがセットされていないと判断されたときにはステッ
プ７６に進んでＮＯ_X放出フラグがリセットされる。Ｎ
Ｏ_X放出フラグがリセットされると後述するように再び
リーン混合気の燃焼が開始される。次いでステップ７７
においてＮＯ_x吸収剤１９に吸収されているＮＯ_x量Ｗ
ｎが零とされる。次いでカウント値Ｃが零とされる。

【００５４】一方、ステップ５０においてＫ≧１．０と
判断されたとき、即ち機関シリンダ内に供給されている
混合気の空燃比が理論空燃比又はリッチのときにはステ
ップ７９に進んでＫ≧１．０の状態が一定時間ｔ₁、例
えば１０秒間継続したか否かが判別される。Ｋ≧１．０
の状態が一定時間ｔ₁継続しなかったときには処理サイ
クルを完了し、Ｋ≧１．０の状態が一定時間ｔ₁継続し
たときにはステップ８０に進んでＷｎが零とされる。即
ち、機関シリンダ内に供給される混合気が理論空燃比又
はリッチとされている時間が１０秒程度継続すればＮＯ
_x吸収剤１９に吸収されている大部分のＮＯ_xは放出し
たものと考えられ、従ってこの場合にはステップ８０に
おいてＷｎが零とされる。

【００５５】次いでステップ８１ではＫ＞１．０の状態
が一定時間ｔ₂（ｔ₂＞ｔ₁）、例えば１０分間継続し
たか否かが判別される。Ｋ＞１．０の状態が一定時間ｔ
₂継続しなかったときには処理サイクルを完了し、Ｋ＞
１．０の状態が一定時間ｔ₂継続したときにはステップ
８２に進んでＷｓが零とされる。即ち、機関シリンダ内
に供給される混合気がリッチとされている時間が１０分
程度継続すればＳＯ_X吸収剤１８に吸収されている大部
分のＳＯ_Xが放出したものと考えられ、従ってこの場合
にはステップ８２においてＷｓが零とされる。

【００５６】図１６は燃料噴射時間ＴＡＵの算出ルーチ
ンを示しており、このルーチンは繰返し実行される。図
１６を参照するとまず初めにステップ９０において補正
係数Ｋが算出される。この補正係数Ｋはリーン混合気を
燃焼すべき運転状態のときには例えば０．６とされる。
またこの補正係数Ｋは機関暖機運転時には機関冷却水温
の関数となっており、Ｋ≧１．０の範囲で機関冷却水温
が高くなるほど小さくされる。また、加速運転時にはこ
の補正係数は１．０とされ、全負荷運転時にはこの補正
係数Ｋは１．０よりも大きな値とされる。

【００５７】次いでステップ９１では補正係数Ｋが１．
０よりも小さいか否かが判別される。Ｋ≧１．０のとき
はステップ９５に進んでＫがＫｔとされる。これに対し
てＫ＜１．０のときにはステップ９２に進んでＳＯ_X放
出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ
_X放出フラグがセットされていないときにはステップ９
３に進んでＮＯ_x放出フラグがセットされているか否か
が判別される。ＮＯ_x放出フラグがセットされていない
ときにはステップ９５に進む。次いでステップ９６では
図２に示すマップから基本燃料噴射時間ＴＰが算出さ
れ、次いでステップ９７では燃料噴射時間ＴＡＵ（＝Ｔ
Ｐ・Ｋｔ）が算出される。従ってＫ≧１．０のとき、又
はＫ＜１．０であってもＳＯ_X放出フラグおよびＮＯ_x
放出フラグが共にセットされていないときには混合気の
空燃比は補正係数Ｋに応じた空燃比とされる。

【００５８】一方、ＳＯ_X放出フラグ又はＮＯ_x放出フ
ラグがセットされるとステップ９２又はステップ９３か
らステップ９４に進んでＫｔが図１４および図１５に示
すルーチンで算出されたＫＫとされる。次いでステップ
９６を経てステップ９７で燃料噴射時間ＴＡＵが算出さ
れる。従ってこのときには混合気の空燃比は強制的にリ
ッチにされる。

【００５９】図１７に別の実施例を示す。この実施例に
おいて図１に示す実施例と同一の構成要素は同一の符号
で示す。図１７に示されるようにこの実施例では排気マ
ニホルド１６がＳＯ_X吸収剤４０を内蔵したケーシング
４１入口部に連結され、ケーシング４０出口部は排気管
４２を介してＮＯ_x吸収剤４３を内蔵したケーシング４
４の入口部に連結される。この実施例においても燃焼室
３内においてリーン混合気が燃焼せしめられているとき
にはＳＯ_X吸収剤４０にＳＯ_Xが吸収されると共にＮＯ
_x吸収剤４３にＮＯ_xが吸収される。一方、燃焼室３内
に供給される混合気がリッチにされるとＳＯ_X吸収剤４
０からＳＯ_Xが放出され、ＮＯ_x吸収剤４３からＮＯ_x
が放出される。

【００６０】

【発明の効果】ＮＯ_x吸収剤を長時間使用してもＮＯ_x
吸収剤の高いＮＯ_x吸収能力を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。

【図３】補正係数Ｋの変化を示す図である。

【図４】機関から排出される排気ガス中の未然ＨＣ，Ｃ
Ｏおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。

【図５】ＮＯ_xの吸放出作用を説明するための図であ
る。

【図６】ＳＯ_XおよびＮＯ_xの放出率を示す図である。

【図７】ＳＯ_Xの放出特性を示す図である。

【図８】ＳＯ_XおよびＮＯ_xの放出タイミングを示す図
である。

【図９】ＮＯ_x放出時のリッチ制御を示す図である。

【図１０】各種パラメータと排気ガス温との関係を示す
図である。

【図１１】ＳＯ_X放出時のリッチ制御を示す図である。

【図１２】各種パラメータと排気ガス温との関係を示す
図である。

【図１３】排気ガス温のマップを示す図である。

【図１４】補正係数ＫＫを算出するためのフローチャー
トである。

【図１５】補正係数を算出するためのフローチャートで
ある。

【図１６】燃料噴射時間ＴＡＵを算出するためのフロー
チャートである。

【図１７】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。

【符号の説明】

１６…排気マニホルド１８，４０…ＳＯ_X吸収剤１９，４３…ＮＯ_x吸収剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
るときにＮＯ_xを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃
度を低下させると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸収
剤を機関排気通路内に配置すると共に、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンであるときにＳＯ_Xを吸収し、流入
する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収したＳＯ_X
を放出するＳＯ_X吸収剤をＮＯ_x吸収剤上流の機関排気
通路内に配置してリーン混合気が燃焼せしめられている
ときには機関排気通路内に排出された排気ガス中のＳＯ
_XをＳＯ_X吸収剤に吸収すると共に排気ガス中のＮＯ_x
をＮＯ_x吸収剤に吸収し、ＳＯ_X吸収剤からＳＯ_Xを放
出すると共にＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xを放出すべきとき
にはＳＯ_X吸収剤およびＮＯ_x吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比をまず初めに予め定められた第１のリッチ度
合までリッチにし、次いでこの第１のリッチ度合よりも
小さな第２のリッチ度合でもってリッチ状態に維持する
ようにした内燃機関の排気浄化装置。