JP2008128101A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ吸収剤が破損するのを阻止しつつ大気中の酸素密度ないし標高にかかわらずＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収容量を確保する。
【解決手段】ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７を機関排気通路内に配置する。排気管２１から分岐して互いに並列的に延びた後に合流する一対の排気分岐管２２ａ，２２ｂを形成し、排気ガス中に含まれるＳＯｘを一時的に捕獲するためのＳＯｘトラップ触媒３３を第１の排気分岐管２２ａ内に配置する。第１の排気分岐管内及び第２の排気分岐管内を流通する排気ガス量を第１の流量制御弁３８ａ及び第２の流量制御弁３８ｂにより制御する。大気中の酸素密度を代表する大気圧を検出し、大気圧があらかじめ定められた設定圧よりも高いときには排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒を迂回してＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入するようにし、大気圧が設定圧よりも低いときには排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒を通過した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すると共にＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加装置を配置し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出させるべきときには燃料添加装置から燃料を添加してＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにした内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、排気ガス中の酸素濃度が低下され、それによってＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘが放出され還元される。

ところで燃料及び潤滑油内にはイオウが含まれており、したがって排気ガス中にはＳＯｘが含まれている。このＳＯｘはＮＯｘと共にＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。ところがこのＳＯｘは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯｘ吸蔵触媒から放出されず、したがってＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるＮＯｘ量が次第に減少してしまう。一方、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を例えば６００℃のＳＯｘ放出温度以上まで昇温し維持しながらＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からＳＯｘが放出される。

そこで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に吸蔵されたＳＯｘ量が許容値を越えたときには、ＮＯｘ吸蔵還元触媒をＳＯｘ放出温度以上まで昇温し維持しながらＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯｘ吸蔵還元触媒からＳＯｘを放出させるようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。このようにＮＯｘ吸蔵還元触媒からＳＯｘが放出されるとＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵容量が増大される。

特開２００３−１５５９２５号公報

ところで、標高ないし高度が高くなると大気中の酸素密度が低くなる。このため、車両が標高の高い高地を走行する場合には標高の低い平地を走行する場合に比べて、燃焼が不安定になるおそれがある。この場合、排気ガス再循環ガス量を減量補正すれば燃焼安定性を確保することができる。

ところが、再循環排気ガス量が減量補正されると減量補正されない場合に比べて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比がより大きくすなわちリーンになるので、このときＮＯｘ吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り換えるために添加燃料量を増量補正する必要がある。また、再循環排気ガス量が減量補正されると減量補正されない場合に比べて排気ガスの温度が低下するので、このときＮＯｘ吸蔵還元触媒をＳＯｘ放出温度以上まで昇温するために添加燃料量を増量補正する必要がある。すなわち、車両が高地を走行している場合にＮＯｘ吸蔵還元触媒からＳＯｘを放出させるためにはＮＯｘ吸蔵還元触媒に多量の添加燃料を供給する必要があるのである。しかしながら、このような多量の添加燃料が大きなリーン空燃比のもとでＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給されると、この多量の添加燃料がＮＯｘ吸蔵還元触媒で一気に酸化ないし燃焼してＮＯｘ吸蔵還元触媒が過熱され、その結果ＮＯｘ吸蔵還元触媒が溶損するおそれがある。

なお、上述の特許文献１は機関高負荷運転時にＳＯｘ放出作用を行うとＮＯｘ吸蔵還元触媒が過熱されるおそれがあることを開示するに過ぎず、車両が高地を走行する場合については何ら考慮していない。

本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤から吸収されたＳＯｘを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用を禁止するようにしている。

また、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にＮＯｘ吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるＳＯｘを一時的に捕獲するためのＳＯｘトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときには排気ガスのほぼ全量が一方の排気分岐通路内を流通するようにしている。

また、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にＮＯｘ吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるＳＯｘを一時的に捕獲するためのＳＯｘトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、該大気中の酸素密度が低いときには該大気中の酸素密度が高いときに比べて一方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量が他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量よりも多くなるようにしている。

ＮＯｘ吸収剤が破損するのを阻止しつつ大気中の酸素密度ないし標高にかかわらずＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収容量を確保することができる。

図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。

図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気後処理装置２０に連結される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１４内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。

排気後処理装置２０は排気タービン７ｂの出口に連結された排気管２１を具備し、この排気管２１は互いに並列的に延びる第１の排気分岐管２２ａ及び第２の排気分岐管２２ｂを介して排気管２３に連結される。排気管２３は触媒コンバータ２４を介して排気管２５に連結される。触媒コンバータ２４内には第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６及び第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７が直列配置される。また、排気管２３には燃料添加弁２８が取り付けられる。この燃料添加弁２８にはコモンレール１６から燃料が供給され、燃料添加弁２８から排気管２３内に燃料が添加される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。更に、第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６と第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７間の触媒コンバータ２４には第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ２９が取り付けられ、排気管２５には第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７から流出した排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ３０及び空燃比センサ３１が取り付けられる。温度センサ２９で検出される排気ガスの温度は第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６の温度を表しており、温度センサ３０で検出される排気ガスの温度は第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７の温度を表している。

第１の排気分岐管２２ａ内には触媒コンバータ３２が配置され、この触媒コンバータ３２内にはＳＯｘトラップ触媒３３が収容されている。これに対し、第２の排気分岐管２２ｂ内にはＳＯｘトラップ触媒は配置されない。ＳＯｘトラップ触媒３３下流の第１の排気分岐管２２ａ内にはＳＯｘトラップ触媒３３から流出した排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ３４及び空燃比センサ３５が取り付けられる。温度センサ３４で検出される排気ガスの温度はＳＯｘトラップ触媒３３の温度を表している。一方、ＳＯｘトラップ触媒３３上流の第１の排気分岐通路２２ａには燃料添加弁３６が取り付けられる。この燃料添加弁３６にはコモンレール１６から燃料が供給され、燃料添加弁３６から第１の排気分岐通路２２ａ内に燃料が添加される。第１の排気分岐管２２ａ内及び第２の排気分岐管２２ｂ内には更に、それぞれ対応する駆動装置３７ａ，３７ｂによって駆動される第１の流量制御弁３８ａ及び第２の流量制御弁３８ｂがそれぞれ配置される。

本発明による実施例では更に、大気中又は吸入空気中の酸素密度（大気単位体積当りに含まれる酸素分子個数）を検出するための酸素密度センサが設けられる。大気中の酸素密度は大気圧によって代表されるので、本発明による実施例では酸素密度センサを大気圧センサ３９から構成している。なお、大気中の酸素密度は車両が位置する場所の高度ないし標高によっても代表されるので、酸素密度センサを高度計から構成し、車両が位置する場所の高度を検出するようにしてもよい。あるいは、車両が位置する場所の高度をナビゲーションシステムの地図情報に基づいて求めるようにすることもできる。

電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。エアフローメータ８、温度センサ２９，３０，３４、及び空燃比センサ３１，３５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９には要求トルクＴＱを表すアクセルペダル４９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５１が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、燃料添加弁２８，３６、及び流量制御弁駆動装置３７ａ，３７ｂに接続される。

ＥＧＲ制御弁１３の制御について簡単に説明しておく。本発明による実施例では基本開度ＤＥＧＲＢを補正係数ＫＰａでもって補正することにより目標開度ＤＥＧＲＴが算出され（ＤＥＧＲＴ＝ＤＥＧＲＢ・ＫＰａ）、ＥＧＲ制御弁１３の実際の開度がこの目標開度ＤＥＧＲＴに一致するようにＥＧＲ制御弁１３が制御される。ここで、基本開度ＤＥＧＲＢは、大気圧Ｐａが基準大気圧ＰａＳのときに実際のＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量に一致させしたがって燃焼室２内に実際に送り込まれる酸素量を目標酸素量に一致させるのに必要なＥＧＲ制御弁１３の開度である。基本開度ＤＥＧＲＢは機関運転状態例えば機関回転数Ｎｅ及び要求トルクＴＱに基づき定められており、例えば図２（Ａ）に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ４２内に記憶されている。ところで上述したように大気中の酸素密度は高度又は大気圧に応じて変動し、したがって燃焼室２内に送り込まれる酸素量も高度に応じて変動する。そこで本発明による実施例では、大気圧Ｐａに応じて定まる補正係数ＫＰａでもって基本開度ＤＥＧＲＢを補正するようにしている。この補正係数ＫＰａは図２（Ｂ）に示されるように基準大気圧ＰａＳに対する大気圧Ｐａの比Ｐａ／ＰａＳが１．０のときに１．０となり、比Ｐａ／ＰａＳが１．０よりも小さくなると１．０よりも小さくなる。したがって、大気圧Ｐａが基準大気圧ＰａＳよりも低くなるとＥＧＲガス量が減量補正され、大気圧Ｐａが基準大気圧ＰａＳよりも高くなるとＥＧＲガス量が増量補正されることとなる。ここで、基準大気圧ＰａＳは例えば約１０１パスカル（１気圧）に設定することができる。

第１の流量制御弁３８ａ及び第２の流量制御弁３８ｂは第１の排気分岐管２２ａ及び第２の排気分岐管２２ｂ内をそれぞれ流通する排気ガス量を制御するためのものである。機関から排出された排気ガス全量に対する第１の排気分岐管２２ａ内を流通する排気ガス量の割合を流量比ＲＱＥＸ１と称すると、本発明による実施例では図３に示されるように大気圧Ｐａがあらかじめ定められた設定圧ＰａＸよりも高くしたがって大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときには流量比ＲＱＥＸ１がほぼゼロになるように第１の流量制御弁３８ａの開度及び第２の流量制御弁３８ｂの開度が制御され、これに対し大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くしたがって大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときには流量比ＲＱＥＸ１がほぼ１になるように第１の流量制御弁３８ａの開度及び第２の流量制御弁３８ｂの開度が制御される。

すなわち、例えば車両が平地に位置するときのように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときには、図１に実線で示されるように第１の排気制御弁３７ａが閉弁され第２の排気制御弁３７ｂが開弁される。その結果、機関から排出された排気ガスのほぼ全量が第２の排気分岐管２２ｂ内を流通しすなわちＳＯｘトラップ触媒３３内を迂回し、次いで第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内及び第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７内に流入する。これに対し、車両が高地に位置するときのように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときには、図１に破線で示されるように第１の排気制御弁３７ａが開弁され第２の排気制御弁３７ｂが閉弁される。その結果、機関から排出された排気ガスのほぼ全量が第１の排気分岐管２２ａ内を流通しすなわちＳＯｘトラップ触媒３３内を通過し、次いで第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６内及び第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７内に流入する。

また、第２の流量制御弁３８ｂを開弁しつつ第１の流量制御弁３８ａを全開と全閉間の中間開度にすると、流量比ＲＱＥＸ１をゼロと１の中間値にすることができる。この場合、排気ガスの一部が第１の排気分岐管２２ａ内を流通してＳＯｘトラップ触媒３３内を通過し、残りの排気ガスが第２の排気分岐管２２ｂ内を流通してＳＯｘトラップ触媒３３を迂回する。

本発明による実施例では第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６は例えば図４に示されるようなハニカム構造をなすモノリス触媒６０に担持されており、このモノリス触媒６０は薄肉の隔壁６１により互いに分離されてモノリス触媒６０の軸線方向にまっすぐに延びる複数個の排気ガス流通路６２を具備する。各隔壁６１の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図５はこの触媒担体６３の表面部分の断面を図解的に示している。図５に示されるようにこの触媒担体６３の表面上には貴金属触媒６４が分散して担持されており、触媒担体６３の表面上には更にＮＯｘ吸収剤６５の層が形成されている。

一方、第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７例えばパティキュレートフィルタに担持される。図６（Ａ）及び（Ｂ）はパティキュレートフィルタ７０の構造を示している。なお、図６（Ａ）はパティキュレートフィルタ７０の正面図を示しており、図６（Ｂ）はパティキュレートフィルタ７０の側面断面図を示している。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ７０はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１，７２を具備する。これら排気流通路は下流端が栓７３により閉塞された排気ガス流入通路７１と、上流端が栓７４により閉塞された排気ガス流出通路７２とにより構成される。なお、図６（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓７４を示している。したがって排気ガス流入通路７１及び排気ガス流出通路７２は薄肉の隔壁７５を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１及び排気ガス流出通路７２は各排気ガス流入通路７１が４つの排気ガス流出通路７２によって包囲され、各排気ガス流出通路７２が４つの排気ガス流入通路７１によって包囲されるように配置される。パティキュレートフィルタ７０は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路７１，７２内に流入した排気ガスは図６（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁７５内を通って隣接する排気ガス流出通路７１，７２内に流出する。本発明による実施例では各排気ガス流入通路７１及び各排気ガス流出通路７２の周壁面、すなわち各隔壁７５の両側表面上及び隔壁７５内の細孔内壁面上に触媒担体６３が担持されており、この触媒担体６３の表面上に貴金属触媒６４が分散して担持されており、触媒担体６３の表面上にＮＯｘ吸収剤６５の層が形成されている。

本発明による実施例では貴金属触媒６４として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤６５を構成する成分としては例えばカリウム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なくとも一つが用いられている。

機関吸気通路、燃焼室２及びＮＯｘ吸収剤６５上流の排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤６５は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。

すなわち、ＮＯｘ吸収剤６５を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図５（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ６４上において酸化されてＮＯ_２となり、次いでＮＯｘ吸収剤６５内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形でＮＯｘ吸収剤６５内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６５内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ６４の表面でＮＯ_２が生成され、ＮＯｘ吸収剤６５のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２がＮＯｘ吸収剤６５内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻が生成される。

これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして図５（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤６５内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形でＮＯｘ吸収剤６５から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。

なお、第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６をパティキュレートフィルタに担持することもできるし、第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７をモノリス触媒に担持することもできる。あるいは、第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６及び第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７の一方を省略することもできる。

図１に示される内燃機関ではリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われ、したがって排気ガスの空燃比はリーンであるのでこのとき排気ガス中のＮＯｘは第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒２６及び第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２７内すなわちＮＯｘ吸収剤６５内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にこれらＮＯｘ吸収剤６５のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤６５によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６５の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁２８から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤６５からＮＯｘを放出させるようにしている。

ところで排気ガス中にはＳＯｘすなわちＳＯ_２が含まれており、車両が例えば平地にある場合には排気ガスは第２の排気分岐管２２ｂを介してＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７内に流入する。ところが、ＳＯ_２がＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７に流入するとこのＳＯ_２は白金Ｐｔ６４において酸化されてＳＯ_３となる。次いでこのＳＯ_３はＮＯｘ吸収剤６５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ＮＯｘ吸収剤６５内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。しかしながらＮＯｘ吸収剤６５が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ_４は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯｘ吸収剤６５内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ_４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ＮＯｘ吸収剤６５が吸収しうるＮＯｘ量が低下することになる。

ところが、ＮＯｘ吸収剤６５の温度をＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ放出温度（例えば６００℃以上）まで上昇させた状態でＮＯｘ吸収剤６５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするＳＯｘ放出作用を行うとＮＯｘ吸収剤６５からＳＯｘが放出される。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６５に吸収されたＳＯｘ量がその許容上限ＮＵＬを越えたときにＳＯｘ放出作用を行い、ＮＯｘ吸収剤６５からＳＯｘを放出させるようにしている。

すなわち、本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが許容上限ＮＵＬを越える毎にＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われる。一方、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ放出作用では例えばＮＯｘ吸収剤６５に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながらＮＯｘ吸収剤６５の温度がＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ放出温度まで上昇され、次いで燃料添加弁２８から燃料を添加することによってＮＯｘ吸収剤６５内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに切り換えられる。ＮＯｘ吸収剤６５を昇温する方法としては、例えば燃料添加弁２８から燃料を添加しこの燃料をＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７で燃焼させる方法や、ＮＯｘ吸収剤６５内に流入する排気ガスを昇温させる方法がある。

ところが、図２を参照して上述したように、大気圧Ｐａが低いときにはＥＧＲガス量が減量補正される。その結果、ＮＯｘ吸収剤６５に流入する排気ガスの空燃比が大きくリーンになり、また、ＮＯｘ吸収剤６５に流入する排気ガスの温度が低下する。このため、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用を行うために多量の燃料を燃料添加弁２８から添加する必要がある。しかしながら、このような多量の添加燃料が大きなリーン空燃比のもとでＮＯｘ吸収剤６５に供給されると、この多量の添加燃料がＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７で一気に燃焼してＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７が過熱されるおそれがある。

そこで本発明による実施例では、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くしたがって大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときには、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用を禁止するようにしている。その結果、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７がＳＯｘ放出作用によって過熱されるのを阻止することができる。

しかしながら、本発明による実施例では大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くても高くても、排気ガスの全量がＮＯｘ吸収剤６５に送り込まれるので、この排気ガス中にＳＯｘが含まれているとＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量が次第に増加し、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われなければＮＯｘ吸収剤６５がＳＯｘで飽和してしまう。

そこで本発明による実施例では、ＮＯｘ吸収剤６５上流の第１の排気分岐管２２ａ内にＳＯｘトラップ触媒３３を配置し、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときには排気ガスのほぼ全量をＳＯｘトラップ触媒３３に導いて排気ガス中のＳＯｘをＳＯｘトラップ触媒３３により捕獲し、それによってＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７にＳＯｘが流入しないようにしている。次にこのＳＯｘトラップ触媒３３について説明する。

ＳＯｘトラップ触媒３３は例えばハニカム構造をなすモノリス触媒に担持されており、このモノリス触媒は薄肉の隔壁により互いに分離されてモノリス触媒の軸線方向にまっすぐに延びる複数個の排気ガス流通路を具備する。各隔壁の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図７はこの触媒担体８０の表面部分の断面を図解的に示している。図７に示されるように触媒担体８０の表面上にはコート層８１が形成されており、このコート層８１の表面上には貴金属触媒８２が分散して担持されている。

本発明による実施例では貴金属触媒８２として白金が用いられており、コート層８１を構成する成分としては例えばカリウム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なくとも一つが用いられている。すなわち、ＳＯｘトラップ触媒３３のコート層８１は強塩基性を呈している。

排気ガス中に含まれるＳＯｘ、すなわちＳＯ_２は図７に示されるように白金Ｐｔ８２において酸化され、次いでコート層８１内に捕獲される。すなわち、ＳＯ_２は硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形でコート層８１内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにコート層８１は強塩基性を呈しており、したがって図７に示されるように排気ガス中に含まれるＳＯ_２の一部は直接コート層８１内に捕獲される。

このように、本発明による実施例では大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときに排気ガス中のＳＯｘがＮＯｘ吸収剤６５内にほとんど流入せず、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘがほとんど増大しない。したがって、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときにＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが許容上限ＮＵＬを越えることがなく、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用は行われない。すなわち、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが許容上限ＮＵＬを越えるのは大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときに限られ、したがってＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われるのは大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときに限られるということになる。

大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低い限りＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘは次第に増大し、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲容量が次第に低下する。ＳＯｘトラップ触媒３３の温度をＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ放出温度以上に維持しながらＳＯｘトラップ触媒３３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするＳＯｘ放出作用を行えば、ＳＯｘトラップ触媒３３から捕獲したＳＯｘを放出させることができる。しかしながら、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときにＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ放出作用を行うと。ＮＯｘ吸収剤６５の場合と同様に、ＳＯｘトラップ触媒３３が過熱されるおそれがある。

そこで本発明による実施例では、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときにはＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を禁止し、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときにＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うようにしている。すなわち、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘがその許容上限ＳＵＬを越えても大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低い限りＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用は行われず、次いで大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くなるとＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が行われる。このようにすると、ＳＯｘトラップ触媒３３がＳＯｘ放出作用により過熱されるのを阻止できる。

ところが、本発明による実施例では大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときに第１の排気分岐管２２ａ内すなわちＳＯｘトラップ触媒３３内に排気ガスがほとんど流れないようになっており、このときＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うために燃料添加弁３６から燃料を添加してもこの添加燃料はＳＯｘトラップ触媒３３内に十分に拡散せず、ＳＯｘトラップ触媒３３からＳＯｘを十分に放出させることができない。そこで本発明による実施例では、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うべきときには、流量比ＲＱＥＸ１が目標値、例えばわずかばかりの一定値ｒになるように第１の流量制御弁３８ａ及び第２の流量制御弁３８ｂの開度をそれぞれ制御した上で、燃料添加弁３６から燃料を添加するようにしている。このようにすると、ＳＯｘトラップ触媒３３内を流通する排気ガスでもって添加燃料をＳＯｘトラップ触媒３３全体に拡散させることができる。また、ＳＯｘトラップ触媒３３内を流通する排気ガスがわずかばかりの量であるので、ＳＯｘトラップ触媒３３をＳＯｘ放出温度まで昇温し又はＳＯｘトラップ触媒３３に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り換えるのに必要な添加燃料量を低減することができる。なお、流量比ＲＱＥＸ１をわずかばかりの一定値ｒにするために、例えば第２の流量制御弁３８ｂを開弁しつつ第１の流量制御弁３８ｂをわずかばかりの開度に制御することができる。

一方、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときには上述したように、排気ガスのほぼ全量が第２の排気分岐管２２ｂ内を流通してＮＯｘ吸収剤６５内に流入し、したがって排気ガス中のＳＯｘはＳＯｘトラップ触媒３３を迂回してＮＯｘ吸収剤６５内に吸収される。すなわち、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときにＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘがほとんど増大せず、その後に大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くなったときのためにＳＯｘトラップ触媒のＳＯｘ捕獲容量を確保しておくことができる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は大気圧Ｐａが変化した場合のＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘ及びＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘの変化を表している。図８（Ａ）に示される例では、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときには流量比ＲＱＥＸ１がゼロにされるので排気ガス中のＳＯｘはＳＯｘトラップ触媒３３を迂回してＮＯｘ吸収剤６５に流入し、したがってＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが少しずつ増大し、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘはほぼ一定に維持される。次いで、Ｘで示されるように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くなると流量比ＲＱＥＸ１が１にされるので排気ガス中のＳＯｘはＳＯｘトラップ触媒３３に捕獲され、したがってＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘはほぼ一定に維持され、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘは少しずつ増大する。次いでＹで示されるように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高くなると、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが再び増大し、次いでＺで示されるように許容上限ＮＵＬを越えるとＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われ、ＳＯｘ吸収量ＮＯｘがゼロに戻される。

一方、図８（Ｂ）に示される例でも大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときにはＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが少しずつ増大し、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘはほぼ一定に維持される。次いで、Ｘで示されるように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低くなると、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘはほぼ一定に維持され、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘは少しずつ増大する。次いでＷで示されるようにＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘが許容上限ＳＵＬを越えてもＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用は行われず、ＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘは増大し続ける。次いでＹで示されるように大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高くなると、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が行われ、ＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘがゼロに戻され保持される。次いでＶで示されるようにＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が完了するとＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われ、ＳＯｘ吸収量ＮＯｘがゼロに戻される。

このように、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが許容上限ＮＵＬを越えていなくてもＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われるのは次の理由による。すなわち、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が行われているときにＮＯｘ吸収剤６５内には、排気ガスの大部分が第２の排気分岐管２２ｂを介して流入し、ＳＯｘトラップ触媒３３から排出した排気ガスも流入する。この場合、ＮＯｘ吸収剤６５に流入する排気ガスの平均空燃比はリーンになっていると、ＳＯｘトラップ触媒３３から放出された多量のＳＯｘがＮＯｘ吸収剤６５に吸収され、ＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが急激に増大する場合がある。そこで本発明による実施例では、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が完了した後にＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用を行うようにしている。

したがって本発明による実施例では、大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときにはＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用及びＳＯｘトラップ触媒からのＳＯｘ放出作用を禁止し、大気中の酸素密度が設定密度よりも高いときにＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用及びＳＯｘトラップ触媒からのＳＯｘ放出作用を許容しているということになる。

図９に本発明による実施例の流量比制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図９を参照するとまず初めにステップ１００では大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いか否かが判別される。Ｐａ≧ＰａＸのときには次いでステップ１０１に進み、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うべきか否かが判別される。ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うべきでないときには次いでステップ１０２に進み、流量比ＲＱＥＸ１がゼロにされる。したがって、この場合には排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒３３を迂回してＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７内に流入する。これに対し、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うべきときにはステップ１０１からステップ１０３に進み、流量比ＲＱＥＸ１が小さな一定値ｒにされる。したがって、この場合にはわずかばかりの量の排気ガスがＳＯｘトラップ触媒３３内に流入し、残りの大部分の排気ガスはＳＯｘトラップ触媒３３を迂回する。一方、Ｐａ＜ＰａＸのときにはステップ１００からステップ１０４に進み、流量比ＲＱＥＸ１が１にされる。したがって、この場合には排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒３３を通過した後にＮＯｘ吸蔵還元触媒２６，２７内に流入する。

図１０に本発明による実施例のＳＯｘ放出制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図１０を参照するとまず初めにステップ１２０では大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いか否かが判別される。Ｐａ≧ＰａＸのときには次いでステップ１２１に進み、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘが許容上限ＳＵＬを越えているか否かが判別される。ＳＳＯｘ≦ＳＵＬのときには次いでステップ１２２に進み、ＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが算出される。Ｐａ≧ＰａＸであって排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒３３を迂回するときには例えば燃料噴射弁３から噴射された燃料量の積算値はＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘを表しており、本発明による実施例ではＰａ≧ＰａＸであるときの燃料噴射量積算値を算出することによりＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが算出される。続くステップ１２３ではＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘが許容上限ＮＵＬを越えたか否かが判別される。ＮＳＯｘ≦ＮＵＬのときには処理サイクルを終了し、ＮＳＯｘ＞ＮＵＬのときには次いでステップ１２４に進み、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われる。続くステップ１２５ではＮＯｘ吸収剤６５のＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘがゼロに戻される。

これに対し、ＳＳＯｘ＞ＳＵＬのときにはステップ１２１からステップ１２６に進み、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用が行われる。続くステップ１２７ではＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘがゼロに戻される。次いでステップ１２４及び１２５に進み、ＮＯｘ吸収剤６５からのＳＯｘ放出作用が行われ、ＳＯｘ吸収量ＮＳＯｘがゼロに戻される。

一方、Ｐａ＜ＰａＸのときにはステップ１２０からステップ１２８に進み、ＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘが算出される。Ｐａ＜ＰａＸであって排気ガスのほぼ全量がＳＯｘトラップ触媒３３内に流入されるときには例えば燃料噴射弁３から噴射された燃料量の積算値はＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘを表しており、本発明による実施例ではＰａ＜ＰａＸであるときの燃料噴射量積算値を算出することによりＳＯｘトラップ触媒３３のＳＯｘ捕獲量ＳＳＯｘが算出される。

図１１は流量比ＲＱＥＸ１の別の実施例を示している。図１１に示される例では、大気圧Ｐａが低くなるにつれて流量比ＲＱＥＸ１が大きくされる。したがって、大気圧Ｐａが低くなるにつれてＳＯｘトラップ触媒３３内に流入する排気ガス量が増大され、ＳＯｘトラップ触媒３３を迂回する排気ガス量が減少される。

図１２は排気後処理装置２０の別の実施例を示している。図１２に示される例では第１の排気分岐管２２ａ及び第２の排気分岐管２２ｂの例えば上流側の合流部に単一の流量制御弁９０が設けられる。なお、流量制御弁９０を第１の排気分岐管２２ａ及び第２の排気分岐管２２ｂの下流側の合流部に設けることもできる。大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも高いときには流量制御弁９０は図１２に実線で示される位置に制御される。流量制御弁９０がこの位置に制御されると、排気ガスのほぼ全量が第２の排気分岐管２２ｂ内に流入し、したがって流量比ＲＱＥＸ１はほぼゼロとなる。これに対し、大気圧Ｐａが設定圧ＰａＸよりも低いときには流量制御弁９０は図１２に破線で示される位置に制御される。流量制御弁９０がこの位置に制御されると、排気ガスのほぼ全量が第１の排気分岐管２２ａ内に流入し、したがって流量比ＲＱＥＸ１はほぼ１となる。更に、ＳＯｘトラップ触媒３３からのＳＯｘ放出作用を行うべきときには流量制御弁９０は図１２に一点鎖線で示される中間位置に制御される。流量制御弁９０がこの位置に制御されると、わずかばかりの量の排気ガスが第１の排気分岐管２２ａ内に流入し、残りの大部分の排気ガスが第２の排気分岐管２２ｂ内に流入し、流量比ＲＱＥＸ１がわずかばかりの一定値ｒになる。

圧縮着火式内燃機関の全体図である。 （Ａ）ＥＧＲ制御弁の基本開度ＤＥＧＲＢのマップを示す図、及び（Ｂ）補正係数ＫＰａのマップを示す図である。 流量比ＲＱＥＸ１のマップを示す図である。 第１のＮＯｘ吸蔵還元触媒の側面断面図である。 ＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。 第２のＮＯｘ吸蔵還元触媒の正面図及び側面断面図である。 ＳＯｘトラップ触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。 ＮＯｘ吸収剤のＳＯｘ吸収量及びＳＯｘトラップ触媒のＳＯｘ捕獲量の変化を示すタイムチャートである。 流量比制御を行うためのフローチャートである。 ＳＯｘ放出制御を行うためのフローチャートである。 流量比ＲＱＥＸ１のマップの別の実施例を示す図である。 排気後処理装置の別の実施例を示す図である。

符号の説明

５ 排気マニホルド
２０ 排気後処理装置
２１，２３ 排気管
２２ａ 第１の排気分岐管
２２ｂ 第２の排気分岐管
２６，２７ ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２８，３６ 燃料添加弁
３３ ＳＯｘトラップ触媒
６５ ＮＯｘ吸収剤

Claims (10)

1. 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤から吸収されたＳＯｘを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用を禁止するようにした排気浄化装置。
2. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用を許容するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にＮＯｘ吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるＳＯｘを一時的に捕獲するためのＳＯｘトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときには排気ガスのほぼ全量が一方の排気分岐通路内を流通するようにした排気浄化装置。
4. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときには排気ガスのほぼ全量が他方の排気分岐通路内を流通するようにした請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯｘ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ているＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、ＮＯｘ吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にＮＯｘ吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるＳＯｘを一時的に捕獲するためのＳＯｘトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、該大気中の酸素密度が低いときには該大気中の酸素密度が高いときに比べて一方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量が他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量よりも多くなるようにした排気浄化装置。
6. ＮＯｘ吸収剤から吸収されたＳＯｘを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用を禁止するようにした請求項３から５までの一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにＮＯｘ吸収剤からのＳＯｘ放出作用を許容するようにした請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. ＳＯｘトラップ触媒から捕獲されたＳＯｘを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはＳＯｘトラップ触媒からのＳＯｘ放出作用を禁止するようにした請求項３から５までの一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにＳＯｘトラップ触媒からのＳＯｘ放出作用を許容するようにした請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. ＳＯｘトラップ触媒から捕獲されたＳＯｘを放出すべきときには排気ガスが目標量だけ一方の排気分岐通路内を流通するようにした請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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