JPH102219A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH102219A JP8248069A JP24806996A JPH102219A JP H102219 A JPH102219 A JP H102219A JP 8248069 A JP8248069 A JP 8248069A JP 24806996 A JP24806996 A JP 24806996A JP H102219 A JPH102219 A JP H102219A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気中のＮＯX を高効率で浄化する。 【解決手段】 リッチ空燃比で運転する気筒＃１とリー
ン空燃比で運転する気筒＃２、及び＃３、＃４とを備え
たリーンバーン内燃機関の、＃１気筒と＃２気筒との排
気を混合して形成したリッチ空燃比の排気を三元触媒５
に供給し、三元触媒で混合排気中のＮＯX をＮＨ3 に転
換する。このＮＨ3 を含む排気は＃３、＃４気筒からの
リーン空燃比排気と共通排気通路４で合流、混合し、排
気通路４下流の脱硝触媒９に流入する。脱硝触媒では排
気中のＮＨ3 によりリーン空燃比排気に含まれるＮＯX
が浄化される。＃２気筒はリーン空燃比燃焼であるた
め、＃２気筒の排気は多量のＮＯX を含んでいる。この
ため、混合排気はリッチ空燃比でありながらＮＨ3 の原
料としてのＮＯX を多量に含むようになり、三元触媒で
は、脱硝触媒でＮＯX を浄化するのに十分な量のＮＨ3
が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳細には、全体としてリーン空燃比で運
転されるリーンバーンエンジンからの排気中のＮＯX を
高い効率で浄化することが可能な排気浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】車両用等の内燃機関からの排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯX （ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ
等）の有害成分を浄化する排気浄化装置としては、三元
触媒を用いたものが従来から知られている。三元触媒
は、排気空燃比が理論空燃比の時にＨＣ、ＣＯ成分の酸
化とＮＯX 成分の還元とを同時に行い、これら三成分を
同時に浄化することができる。しかし、三元触媒のＮＯ
X 浄化能力は排気空燃比が理論空燃比以上（すなわちリ
ーン空燃比に）なると急激に低下する。このため、全体
として理論空燃比より高い空燃比で運転されるリーンバ
ーン内燃機関の排気中のＮＯX を三元触媒により浄化す
ることは従来困難であった。
【０００３】上記問題を解決するために、例えば特開平
４−３６５９２０号公報は脱硝反応を利用した内燃機関
の排気浄化装置を提案している。三元触媒は、排気空燃
比が理論空燃比より低いときに（すなわちリッチ空燃比
のときに）、排気中のＮＯXの一部をＮ2 に変換すると
ともに残りのＮＯX をＮＨ3 に変換するＮＨ3 生成作用
を行う。上記公報の装置は、ＮＯX のＮＨ3 への転換効
率の高い三元触媒を用いてＮＨ3 を発生させ、このＮＨ
3 と排気中のＮＯX とを反応させて脱硝反応によりＮ2
とＨ2 Ｏに浄化するようにしたものである。
【０００４】すなわち、上記公報の装置では、多気筒機
関の一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、他の気筒をリ
ーン空燃比で運転することにより、機関全体として平均
すると理論空燃比より高い（リーンな）空燃比での運転
を行なう。また、リッチ空燃比運転される気筒に接続さ
れた排気通路には、上記ＮＨ3 発生効率の高い三元触媒
が配置され、この三元触媒下流側でリーン空燃比気筒か
らの排気がリッチ空燃比気筒からの排気と合流するよう
にされている。
【０００５】リッチ空燃比気筒からの排気に含まれるＮ
ＯX 成分の一部は上記三元触媒によりＮＨ3 に転換され
るため、三元触媒下流側でのリッチ空燃比気筒からの排
気には比較的多量のＮＨ3 が含まれることになる。一
方、リーン空燃比気筒から排出される排気には比較的多
量のＮＯX が含まれる。上記特開平４−３６５９２０号
公報の装置は、上記ＮＨ3 を含む排気とＮＯXを含む排
気とを合流させ、ＮＯX とＮＨ3 とを反応させて脱硝反
応を生じさせることによりＮＨ3 とＮＯX とをＮ2 とＨ
2 Ｏとに転換するようにして、ＮＯX の浄化効率を向上
させたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３６５
９２０号公報の装置のようにリーン空燃比気筒から排出
されるＮＯX をＮＨ3 と反応させて浄化するためには、
リーン空燃比気筒から排出されるＮＯX 量の全量を浄化
できるだけのＮＨ3 が必要になる。例えば、内燃機関か
ら排出されるＮＯX 成分は、その殆どがＮＯ（一酸化窒
素）とＮＯ2 （二酸化窒素）からなるが、これらのＮ
Ｏ、ＮＯ2 成分はＮＨ3 成分と以下に示す脱硝反応を生
じ、Ｎ2 とＨ2 Ｏに転換される。
【０００７】 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ このため、上記公報の装置で排気中のＮＯX を完全に浄
化するためには、リーン空燃比気筒からの排気中のＮＯ
のモル数と同量、及びＮＯ2 のモル数の４／３倍のモル
数のＮＨ3 が必要となる。また、同様に排気中の他のＮ
ＯX 成分（Ｎ2Ｏ4 、Ｎ2 Ｏ等）を完全に浄化するため
には上記の量のＮＨ3 に加えて、それぞれＮ2 Ｏ4 、Ｎ
2 Ｏとそれぞれ等量比のモル数のＮＨ3 が必要となる。
ところが、排気中のＮＯX 量は気筒の運転空燃比が理論
空燃比よりリーン側（例えば空燃比で１６程度）のとき
に最も多くなり、理論空燃比以下では急激に少なくな
る。このため、上記公報のようにリッチ空燃比気筒から
の排気中のＮＯX の一部をＮＨ3 に転換するようにして
いると発生するＮＨ3 の量は比較的少なくなり、リーン
空燃比気筒からの排気中に含まれる比較的多量のＮＯX
を全量浄化することはできない。このため、上記特開平
４−３６５９２０号公報の装置では、三元触媒で生成さ
れるＮＨ3 量の不足のために排気中のＮＯX の一部が浄
化されずにそのまま大気に放出される問題が生じる。
【０００８】本発明は上記問題を解決し、リッチ空燃比
の排気中のＮＯX をＮＨ3 に転換し、このＮＨ3 を用い
て排気中のＮＯX を還元する際に、生成されるＮＨ3 の
量を増大することにより排気中のＮＯX の浄化率を向上
させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、ＮＨ3 生成
手段に供給される排気中のＮＯX 量を通常より増大する
ことにより、すなわちＮＨ3 の原料としてのＮＯX の量
を増大させることによりＮＨ3 生成手段により生成され
るＮＨ3 の量を増大し、十分な量のＮＨ3 をＮＯX 浄化
手段に供給する。また、本発明では、ＮＨ3 生成手段に
供給される排気中のＮＯX 量を増大させる手段として
は、（１）リッチ空燃比運転気筒からの排気にリーン空
燃比運転気筒からの排気を加え、全体としてリッチ空燃
比の、ＮＯ X を多く含む混合排気を形成し、この混合排
気をＮＯX 生成手段に提供する方法、及び（２）リッチ
空燃比運転気筒でのＮＯX の発生量そのものを増大させ
ることによりＮＯX 生成手段にＮＯX を多く含む排気を
供給する方法、を用いる。
【００１０】請求項１から請求項４に記載の発明は上記
（１）の方法によりＮＨ3 生成量を増大させる場合を、
請求項５から請求項９に記載の発明は上記（２）の方法
によりＮＨ3 生成量を増大させる場合を示している。な
お、上記（１）（２）の方法は、それぞれ単独でも、或
いは両方を同時に使用することが可能である。なお、請
求項１の「少なくとも一部の気筒をリッチ空燃比で運転
し、少なくとも一部の気筒をリーン空燃比で運転可能な
内燃機関」とは、一部の気筒がリッチ空燃比運転され、
一部の気筒が同時にリーン空燃比運転される運転状態が
存在する内燃機関を意味する。
【００１１】また、請求項５の「少なくとも一部の気筒
が、運転中の少なくとも所定の期間リッチ空燃比で運転
されるリーンバーン内燃機関」とは、一部の気筒がリッ
チ空燃比で運転される状態が存在するリーンバーン内燃
機関を意味し、特定の一部の気筒が常にリッチ空燃比
で運転され、他の気筒が常にリーン空燃比で運転され、
全部の気筒の空燃比の平均が理論空燃比より高い機関、
上記の機関において、リッチ空燃比運転される気筒
が全気筒間で（或いは特定の気筒群内で）順次切り換え
られ、ある期間の間には全部の気筒のそれぞれが（或い
は特定の気筒群内の各気筒それぞれが）必ずリッチ空燃
比運転される内燃機関、通常は全部の気筒がリーン空
燃比運転され、所定の期間のみ全部または一部の気筒が
リッチ空燃比運転され、リーン空燃比運転期間とリッチ
空燃比運転期間とを合わせた機関空燃比の時間平均が理
論空燃比より高い機関、の３つのタイプの機関を含むも
のとする。
【００１２】すなわち、請求項１に記載の発明によれ
ば、少なくとも一部の気筒をリッチ空燃比で運転し、少
なくとも一部の気筒をリーン空燃比で運転可能な内燃機
関の排気浄化装置であって、前記内燃機関の排気通路に
配置され、排気中のＮＯX とＮＨ3 とを反応させてＮＯ
X をＮ2 に還元するＮＯX 浄化手段と、流入する排気空
燃比がリッチのときに排気中に含まれるＮＯX の少なく
とも一部をＮＨ3 に転換するＮＨ3 生成手段と、前記内
燃機関のリッチ空燃比運転中の気筒からの排気に、前記
内燃機関のリーン空燃比運転中の気筒からの排気の一部
を加えて所定のリッチ空燃比の混合排気を形成し、該混
合排気を前記ＮＨ3 生成手段に供給する排気導入手段
と、前記ＮＨ3 生成手段通過後の前記混合排気を前記Ｎ
ＯX 浄化手段に供給するＮＨ3 供給手段と、を備えた内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１３】前述のように、リッチ空燃比運転中の気筒
ではリーン空燃比運転中の気筒に較べてＮＯX の発生量
は少なくなっている。このため、リッチ空燃比運転中の
気筒の排気をＮＨ3 生成手段に供給した場合には、原料
としてのＮＯX の量が少ないためにＮＨ3 の生成量も少
なくなる。一方、リーン空燃比の排気は比較的多量のＮ
ＯX を含むが、リーン空燃比の排気をそのままＮＨ3 生
成手段に供給しても排気中のＮＯX はＮＨ3 に転換され
ず、ＮＨ3 は生成しない。
【００１４】請求項１の発明では、リッチ空燃比気筒か
らの排気にリーン空燃比気筒からの排気の一部を加えて
全体としてリッチ空燃比の混合排気を形成する。この混
合排気は全体としてリッチ空燃比でありながらリーン気
筒で発生する比較的多量のＮＯX を含むため、当初から
混合排気の空燃比と同一のリッチ空燃比で気筒を運転し
た場合の排気より多くのＮＯX を含んでいる。従って、
上記混合排気をＮＨ3生成手段に供給することにより、
リッチ空燃比運転気筒からの排気のみをＮＨ3生成手段
に供給した場合より多くのＮＨ3 が生成される。このた
め、ＮＯX 浄化手段には十分な量のＮＨ3 が供給され、
排気中のＮＯX の浄化率が向上する。
【００１５】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１の排気浄化装置は、さらに、前記混合排気を形成
するリッチ空燃比運転中の気筒からの排気の空燃比と前
記リーン空燃比運転中の気筒からの排気の空燃比とを、
混合排気の空燃比が前記所定のリッチ空燃比になるよう
に制御する排気空燃比制御手段と、を備えている。すな
わち、請求項２の発明では、混合排気を形成するリッチ
空燃比気筒からの排気の空燃比とリーン空燃比気筒から
の排気の空燃比とがそれぞれ制御されるため、混合排気
の空燃比は正確に所定の空燃比に（例えば、ＮＨ3 生成
手段においてＮＨ3 生成率が最も大きくなる空燃比に）
制御される。
【００１６】更に、請求項３に記載の発明によれば、請
求項２の排気浄化装置において、前記内燃機関は、前記
リッチ空燃比運転する気筒を予め定めた条件に応じて順
次切り換えるリッチ気筒変更手段を備えている。すなわ
ち、請求項３の発明では、リッチ空燃比運転を行なう気
筒は特定の気筒群の中で、又は全気筒の中で順次切換え
られ、ある気筒が常にリッチ空燃比で運転されることが
ない。このため、特定の気筒にリッチ空燃比運転による
デポジット（カーボン）の堆積が集中することが防止さ
れる。
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
の排気浄化装置はさらに、前記機関運転状態に基づいて
前記ＮＯX 浄化手段に流入する排気中に含まれるＮＯX
の量を推定する推定手段と、該推定されたＮＯX 量に応
じて前記混合排気中に占める前記リーン空燃比運転気筒
からの排気の量を制御する排気導入量制御手段を備えて
いる。
【００１８】すなわち、請求項４の発明では混合排気を
形成するために付加するリーン空燃比運転気筒からの排
気の量はＮＯX 浄化手段に流入するＮＯX の量に応じて
制御される。これにより、機関運転状態の変化によりＮ
ＯX 浄化手段に流入するＮＯ X 量が変動した場合でも、
それに応じてＮＨ3 生成手段に流入する排気中のＮＯ X
量が増減され、ＮＯX 浄化手段で必要とされる量のＮＨ
3 がＮＨ3 生成手段で生成される。
【００１９】請求項５に記載の発明によれば、少なくと
も一部の気筒が、運転中の少なくとも所定の期間リッチ
空燃比で運転されるリーンバーン内燃機関の排気浄化装
置であって、機関排気通路に配置され、流入する排気の
空燃比がリッチのときに排気中のＮＯX の少なくとも一
部をアンモニアに転換するＮＨ3 生成手段と、該ＮＨ 3
生成手段下流側の排気通路に配置され、流入する排気中
のＮＨ3 とＮＯX とを反応させるＮＯX 浄化手段と、前
記少なくとも一部の気筒がリッチ空燃比で運転されると
きに、前記少なくとも一部の気筒から排出される排気中
のＮＯX 量を増加させるＮＯX 増加手段と、を備えた内
燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００２０】請求項５の発明では、ＮＯX 増加手段は、
気筒のリッチ空燃比運転時にはリッチ空燃比運転気筒か
らの排気中のＮＯX 量を増加させる。これにより、アン
モニア生成触媒に流入する、ＮＨ3 の原料としてのＮＯ
X 量が増大するため、アンモニア生成触媒でのＮＨ3 の
生成量が増大する。請求項６に記載の発明によれば、前
記ＮＯX 増加手段は、前記少なくとも一部の気筒がリッ
チ空燃比で運転されるときに、該少なくとも一部の気筒
の点火時期を最適点火時期に較べて進角させる点火時期
制御手段を備えた請求項５に記載の排気浄化装置が提供
される。
【００２１】請求項６の発明では、気筒のリッチ空燃比
運転時には、リッチ空燃比運転される気筒の点火時期は
該リッチ空燃比における最適点火時期（ＭＢＴ：MINIMU
M ADVANCE FOR BEST TORQUE ）より進角される。これに
より、気筒内燃焼最高温度と圧力とが上昇するため、気
筒でのＮＯX 発生量が増加する。請求項７に記載の発明
によれば、前記内燃機関は、機関排気ガスの一部を各気
筒に還流させるＥＧＲ手段を備え、前記ＮＯX 増加手段
は、前記少なくとも一部の気筒がリッチ空燃比で運転さ
れるときに、該少なくとも一部の気筒への排気ガスの循
環量を低減するＥＧＲ制御手段を備えた請求項５に記載
の排気浄化装置が提供される。
【００２２】請求項７の発明では、気筒のリッチ空燃比
運転時には、リッチ空燃比運転される気筒への排気ガス
循環量が低減される。これにより、気筒内燃焼最高温度
と圧力とが上昇するため、気筒でのＮＯX 発生量が増加
する。請求項８に記載の発明によれば、前記ＮＯX 増加
手段は、前記少なくとも一部の気筒の気筒の圧縮比を、
他の気筒の圧縮比より増大させる手段を備えた請求項５
に記載の排気浄化装置が提供される。
【００２３】請求項８の発明では、リッチ空燃比で運転
される気筒の圧縮比は他の気筒より増大される。これに
より、気筒内最高燃焼温度と圧力とが他の気筒より上昇
するため、気筒でのＮＯX 発生量が増加する。請求項９
に記載の発明によれば、前記内燃機関は機関各気筒を冷
却する冷却手段を備え、前記ＮＯX 増加手段は、更に前
記少なくとも一部の気筒に対する前記冷却手段の冷却能
力を増大する冷却制御手段を備えた請求項８に記載の排
気浄化装置。
【００２４】請求項９に記載の発明によれば、冷却制御
手段は圧縮比を増大させた気筒に対する冷却手段の冷却
能力を増大させる。これにより、圧縮比を増大させた気
筒の圧縮行程における混合気温度の上昇が抑制され、過
早着火やノッキングの発生が防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。以下の実施形態において、
図１から図１４に示したものは、リッチ空燃比気筒の排
気とリーン空燃比気筒の排気とを用いてリッチ空燃比の
混合排気を形成することによりＮＨ3 の原料としての排
気中のＮＯX を増大させる実施形態（すなわち、請求項
１から請求項４に対応する実施形態）を、図１５から図
２７に示したものは、リッチ空燃比気筒で発生するＮＯ
X 量そのものを増大させることによりＮＨ3 の原料とし
ての排気中のＮＯX を増大させる実施形態（すなわち、
請求項５から請求項９に対応する実施形態）を示してい
る。
【００２６】図１は、本発明を自動車用エンジンに適用
した場合の実施形態の概略構成を示す図である。図１に
おいて、１は自動車用多気筒内燃機関を示す。本実施形
態では、機関１は４気筒機関とされ、＃１から＃４の４
つの気筒を備えている。後述するように、本実施形態で
は＃１気筒は常にリッチ空燃比（例えば空気過剰率λ＝
０．８７程度）で運転され、＃２気筒は常にリーン空燃
比（例えばλ＝１．０３程度）で運転されている。ま
た、他の気筒（＃３と＃４気筒）は、＃２気筒よりさら
にリーンな（例えばλ＝１．３〜１．４程度）空燃比で
運転されている。
【００２７】図１において、＃１気筒（リッチ気筒）と
＃２気筒（リーン気筒）の排気ポートは、排気マニホル
ド１３２を介して共通の排気通路１４３に接続されてい
る。すなわち、本実施形態では排気マニホルド１３２及
び排気通路１４３は、請求項１の排気導入手段として機
能し、＃１気筒からのリッチ空燃比の排気に、＃２気筒
からのリーン空燃比排気を加えて、排気通路１４３内で
混合排気を形成するようにされている。
【００２８】また、本実施形態では他のリーン気筒（＃
３から＃４気筒）からの排気は、排気マニホルド１３１
を介して１つの排気通路１４１に集められる。図１に示
すように、本実施形態では、混合排気が流れる排気通路
１４３上には、ＮＯX 生成手段として機能する三元触媒
５が配置されている。また、三元触媒５下流側の排気通
路１４２は、リーン気筒＃３から＃４からの排気が流れ
る排気通路１４１と合流し、集合排気通路４を形成して
いる。本実施形態では、三元触媒５下流側の排気通路１
４２はＮＯX 浄化手段にＮＨ3 を供給する請求項１のＮ
Ｈ3 供給手段として機能する。
【００２９】さらに、本実施形態では、集合排気通路４
上には、ＮＯX 浄化手段として機能する脱硝触媒９が配
置されている。脱硝触媒９については後に詳述する。図
１において、２１は＃１から＃４の各気筒の吸気ポート
を共通の吸気通路２に接続する吸気マニホルドである。
吸気マニホルド２１の各気筒吸気ポート近傍には、後述
する制御回路３０からの燃料噴射信号に応じて各気筒吸
気ポートにそれぞれ加圧燃料を噴射する燃料噴射弁７１
から７４が配置されている。
【００３０】さらに、図１に６１から６４で示すのは、
それぞれ＃１から＃４の気筒に設けられた点火プラグで
ある。点火プラグ６１から６４は制御回路３０からの点
火信号に応じたタイミングでスパークを発生する。制御
回路３０は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ及び入出力
ポートを有するマイクロコンピュータとして構成され、
機関１の上記燃料噴射制御、点火時期制御等を行なう。
【００３１】本実施形態では、＃１気筒（リッチ気筒）
からのリッチ空燃比の排気に＃２気筒（リーン気筒）か
らのリーン空燃比の排気を混合して形成した混合排気を
三元触媒５に供給して混合排気中のＮＯX からＮＨ3 を
生成するとともに、このＮＨ 3 を脱硝触媒９に供給して
＃３と＃４気筒からの排気中に含まれるＮＯX を脱硝触
媒９にて還元する。
【００３２】次に、本実施形態で使用される三元触媒５
と脱硝触媒９について説明する。本実施形態では、三元
触媒５として、ハニカム状に成形したコージェライト等
の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーテ
ィングを形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウ
ムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させた
ものが用いられる。三元触媒５は理論空燃比（空気過剰
率λ＝１．０）でＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を高効率
で浄化する。ＨＣ、ＣＯの浄化率は排気の空気過剰率λ
が１より大きい（排気空燃比が理論空燃比よりリーン
側）の領域では理論空燃比における浄化率より高くな
り、逆にＮＯX の浄化率は排気の空気過剰率λが１より
小さい（排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側）の領域
で理論空燃比における浄化率より高くなる。
【００３３】また、λ＜１．０（リッチ）の領域では、
排気中のＮＯX （ＮＯ）は、 ２ＣＯ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 及び、 ２Ｈ2 ＋２ＮＯ→Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ の還元反応により一部がＮ2 に転換されるが、残りのＮ
Ｏは、 ５Ｈ2 ＋２ＮＯ→２ＮＨ3 ＋２Ｈ2 Ｏ の反応によりＮＨ3 に転換される。
【００３４】触媒成分としてロジウムＲｈを多く含む
程、上記ＮＯ→Ｎ2 の転換率は高くなり、それに応じて
ＮＯ→ＮＨ3 の転換率は低くなる。本実施例では、後述
するように三元触媒５で生成したＮＨ3 を用いて下流側
の脱硝触媒９で排気中のＮＯ2 を浄化するためできるだ
け三元触媒５で多くのＮＨ 3 を生成させる必要がある。
そこで、本実施形態の三元触媒５はロジウムＲｈの担持
量を少なくしてパラジウムＰｄ等の他の貴金属を多く配
合したものが使用される。
【００３５】図２は、三元触媒５のＮＯX の転換率（流
入する排気中のＮＯX のうち、Ｎ2またはＮＨ3 に転換
されるＮＯX 量の割合）とＮＨ3 の生成率（流入する排
気中のＮＯX のうちＮＨ3 に転換されるＮＯX 量の割
合）の排気空燃比による変化を示す図である。図２に示
すように、ＮＯX の転換率（図２実線）は排気空燃比が
理論空燃比（λ＝１．０）より大きくなると急激に減少
する。すなわち、排気空燃比がリーンの場合には、三元
触媒５に流入するＮＯX のうち、そのまま三元触媒５を
通過するＮＯX の割合が急激に増加するようになる。一
方、排気空燃比がリッチの場合にはＮＯX の転換率は上
昇し、排気の空気過剰率λが０．９５程度以下の領域で
はＮＯX の転換率は略１００％になる。すなわち、排気
の空気過剰率λが０．９５以下の領域では、流入する排
気中のＮＯX は略全部Ｎ2 またはＮＨ3 に転換され、三
元触媒５からは流出しない。また、ＮＨ3 の生成率（図
２点線）は、排気の空燃比が理論空燃比より高い（リー
ン）領域ではほぼ０となり、理論空燃比以下の領域では
排気の空気過剰率λが低下するとともに増大し、λ＝
０．９５以下の領域では略一定になる。すなわち、排気
空燃比がλ＝０．９５以下の領域では、流入する排気中
のＮＯX の略全量がＮ2 またはＮＨ3 に転換され、しか
もＮＨ3 の生成率が最大になる。
【００３６】次に、本実施形態の脱硝触媒９について説
明する。本実施形態では脱硝触媒９としては、コージェ
ライト等の担体上に形成したアルミナ等のウォッシュコ
ート層に、例えば、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、ヴァナジウム
Ｖ、チタンＴｉ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、コバルトＣ
ｏ、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジ
ウムＩｒ等の元素周期表第４周期または第 VIII 族に含
まれる遷移元素の中から選ばれた１つ以上の物質を触媒
成分として担持させたものが用いられる。
【００３７】この脱硝触媒は、担持した触媒成分により
定まる所定の温度範囲では、酸化雰囲気（λ＞１．０）
の排気中に含まれるＮＨ3 成分を略完全にＮ2 に転換、
浄化する機能を有する。すなわち、上記脱硝触媒９で
は、所定温度範囲の酸化雰囲気において触媒中でＮＨ3
の酸化反応 ４ＮＨ3 ＋７Ｏ2 →４ＮＯ2 ＋６Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ ＋６Ｈ2 Ｏ と同時に、 ８ＮＨ3 ＋６ＮＯ2 →１２Ｈ2 Ｏ＋７Ｎ2 ４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →６Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2 の脱硝反応が生じるようになる。
【００３８】このため、酸化反応で生成されたＮＯX が
排気中のＮＨ3 と反応し直ちに脱硝反応により分解され
る逐次反応が生じ、結果としてＮＨ3 の全量がＮ2 に転
換されるようになるのである。また、この最適温度範囲
では、流入する排気中にＮＨ3 とともにＮＯX が含まれ
ていると、ＮＨ3 とともにＮＯX が脱硝反応により浄化
されＮ2 に転換されるようになる。この場合、流入する
排気中のＮＨ3 の量は流入する排気中のＮＯXの全量を
脱硝反応により還元できる量以上であれば、余剰のＮＨ
3 は上記の酸化反応とそれに続く脱硝反応とによりＮ2
に転換されるため、脱硝触媒下流側に余剰のＮＨ3 が排
出されることはなく、排気中にＮＨ3 以外にＨＣ、ＣＯ
成分等が含まれる場合でも、排気の空気過剰率λが１よ
り大きければＨＣ、ＣＯ成分は脱硝触媒９上で酸化さ
れ、脱硝触媒９下流側には流出しない。
【００３９】上記所定温度範囲は、通常の三元触媒など
の使用温度領域に較べて比較的低温であり、例えば触媒
成分として白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等
を担持させた場合には約１００℃〜４００℃の範囲であ
る。（白金Ｐｔでは、１００℃から３００℃の範囲が更
に良好な温度範囲であり、１００℃から２５０℃の範囲
で特に良好な結果が得られる。またパラジウムＰｄ、ロ
ジウムＲｈの場合には１５０℃から４００℃が更に良好
な温度範囲であり、１５０℃から３００℃では特に良好
な結果が得られる。）また、クロムＣｒ、銅Ｃｕ、鉄Ｆ
ｅ等を担持させた場合には最適温度範囲は約１５０℃〜
６５０℃の範囲であり、１５０℃から５００℃の範囲で
は更に良好な結果が得られる。
【００４０】脱硝触媒９温度が上記温度範囲以上になる
と、脱硝触媒中ではＮＨ3 の酸化反応が支配的になり、
触媒下流側に排出されるＮＯX の割合が増大するように
なる。また、上記温度範囲以下では、ＮＨ3 の酸化反応
が低下するため流入する排気中のＮＨ3 のうち、触媒９
を通過してそのまま下流側に排出されるＮＨ3 の割合が
増大するようになる。
【００４１】図１の実施形態では、機関１の＃１気筒か
らのλ＝０．８７程度の排気と＃２気筒からのλ＝１．
０３程度の排気が混合され、排気通路１４３から三元触
媒５に流入する。このため、三元触媒５に流入する排気
の空気過剰率は、＃１気筒排気と＃２気筒排気との平均
のλ＝０．９５となる。このため、混合排気中のＮＯ X
は全量がＮ2 またはＮＨ3 に転換され、しかもＮＨ3 に
転換されるＮＯX の比率が最大となる。従って、三元触
媒５下流側の排気通路１４２を流れる排気は、ＮＯX を
含まず最大量のＮＨ3 を含むようになる。
【００４２】一方、＃３と＃４の気筒はリーン空燃比
（例えばλ＝１．３０〜１．４０程度）で運転されるた
め、これらの気筒から排気通路１４１に排出される排気
は、空気過剰率λが１より高く、かつ比較的多量のＮＯ
X を含んでいる。排気通路１４１と１４２からの排気
は、排気通路４に流入し、互いに混合する。本実施形態
では、リッチ空燃比気筒（＃１）とリーン空燃比気筒
（＃２から＃４）とを平均した機関全体としての運転空
燃比はリーン空燃比になるため、排気通路４での混合後
の排気の空気過剰率λは１より大きく（リーンに）な
る。
【００４３】従って、排気通路３上の脱硝触媒９には、
空気過剰率が１より大きく、ＮＯXとＮＨ3 との両方を
含んだ排気が流入することになる。また、本実施形態で
は、排気通路１４１から１４３及び集合排気通路４外壁
からの放熱により脱硝触媒９に流入する排気温度が前述
の所定温度範囲になるように脱硝触媒９上流側の排気通
路長さが設定されている（或いは、排気通路４外壁に適
宜な冷却手段（冷却フィン等）を設けるようにしても良
い）。このため、脱硝触媒９には、酸化雰囲気で前述の
所定温度範囲に調整された、ＮＯX とＮＨ3 との両方を
含む排気が流入することになり、脱硝触媒９上では、前
述したＮＨ3 の酸化反応とＮＯX の脱硝反応が同時に生
じ、ＮＨ3 とＮＯX との両方が同時に浄化される。ま
た、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ成分も脱硝触媒９上で
酸化されるため、脱硝触媒９下流側には流出しない。
【００４４】次に、本実施形態で＃１気筒からのリッチ
空燃比の排気（λ＝１．０３）と＃２気筒からのリーン
空燃比の排気（λ＝０．８７）とを混合し、λ＝０．９
５の混合排気とした上で三元触媒５に供給している理由
について図３を用いて説明する。図３は、排気中に含ま
れるＨＣ成分とＮＯX 成分の濃度の気筒の空気過剰率に
よる変化を示す図である。図３に示すように、排気中の
ＮＯX 濃度は空気過剰率λが小さい領域ではλの増加と
ともに増大し、λ＝１．１（リーン空燃比）付近で最大
となり、その後はλの増加とともに減少する。また、λ
の増加に対するＮＯX 濃度の増加率はλが０．８５付近
より小さい領域では小さく、λが増加するにつれて大き
くなり、λ＝１．０付近では急激に増加するようにな
る。すなわち、図３のＮＯX 成分濃度変化のカーブはλ
が１．０以下の領域では下に凸の形状となっている。
【００４５】一方、排気中のＨＣ成分濃度は、λが１．
０５付近より小さい領域ではλの増大とともに略一様に
減少し、図３のＨＣ成分濃度変化のカーブはλが１．０
５以下の領域では略直線に近い僅かに下に凸の形状とな
っている。図３においてＡで示したのは、気筒が空気過
剰率λ＝０．９５で運転されている場合の排気（この場
合は排気の空気過剰率も０．９５である）中のＮＯX 成
分濃度を、また、Ｂ、Ｃはそれぞれ気筒が空気過剰率λ
＝１．０３とλ＝０．８７で運転されている場合の排気
中のＮＯX 成分濃度を示している。なお、Ｂ、Ｃの場合
の排気の空気過剰率は、それぞれλ＝１．０３とλ＝
０．８７となる。ここで、図１の場合のようにλ＝１．
０３の気筒（図１、＃２気筒）の排気とλ＝０．８７の
気筒（図１、＃１気筒）の排気とを混合した混合排気中
のＮＯX 成分濃度と排気の空気過剰率とを考える。前述
のように、混合排気の空気過剰率λは１．０３と０．８
７との平均のλ＝０．９５となる。また、混合排気のＮ
ＯX 濃度は図３にＡ′で示すように、濃度ＢとＣとを平
均した値となる。図３から判るように、混合排気中のＮ
ＯX 濃度Ａ′は、図３のＮＯX 濃度カーブ上のλ＝１．
０３となる点（図３、Ｂ1 点）とλ＝０．８７となる点
（図３、Ｃ1 点）とを結ぶ直線がλ＝０．９５の線と交
差する点（図３、Ａ1 ′点）のＮＯX 濃度となる。
【００４６】図３から明らかなように、ＮＯX 濃度Ａ
（空気過剰率λ＝０．９５の気筒からの排気）よりＮＯ
X 濃度Ａ′（λ＝０．９５の混合排気）が大きくなって
いる。すなわち、図３から判るように、ＮＯX 成分濃度
カーブはλ＝０．９５付近の領域では下に凸の形状とな
っているため、λ＝０．８７の気筒の排気とλ＝１．０
３の気筒からの排気を混合したλ＝０．９５の混合排気
中のＮＯX 成分濃度Ａ′は、λ＝０．９５の燃焼を行な
う気筒からの排気中のＮＯX 成分濃度Ａより大きくな
る。このことは、＃１気筒と＃２気筒との両方を共にλ
＝０．９５で運転した場合に較べて、三元触媒５に流入
する排気の空燃比は同一（λ＝０．９５）であるにもか
かわらず、＃１気筒をλ＝１．０３、＃２気筒をλ＝
０．８７で運転した場合の方が排気中のＮＯX 成分濃度
が高くなることを意味している。一方、図２で説明した
ように、排気の空気過剰率λが同一であれば、三元触媒
５におけるＮＨ3 生成率は同一になる。このため、生成
するＮＨ3 の量は＃１気筒と＃２気筒との両方を共にλ
＝０．９５で運転した場合よりも＃１気筒をλ＝１．０
３、＃２気筒をλ＝０．８７で運転した場合の方が、Ｎ
Ｈ3 の原料となる排気中のＮＯX の量が多い分だけ多く
なることになる。本実施形態では、この点に着目してリ
ッチ空燃比運転中の気筒（＃１気筒）からの排気にリー
ン空燃比運転中の気筒（＃２気筒）からの排気を加えた
混合排気をＮＨ3 生成手段としての三元触媒５に供給す
ることにより、三元触媒５で生成されるＮＨ3 の量を増
大させるようにしたものである。
【００４７】このように、本実施形態によれば、ＮＨ3
生成手段に流入する排気中のＮＯX量を増大させる手段
として、リッチ空燃比運転中の気筒からの排気にリーン
空燃比運転中の気筒からの排気を加えた混合排気を形成
し、この混合排気をＮＨ3 生成手段としての三元触媒に
供給するようにしたことにより、ＮＨ3 発生量が増大す
るため、ＮＯX 浄化手段としての脱硝触媒９に十分なＮ
Ｈ3 が供給され、排気中のＮＯX を高効率で浄化するこ
とが可能となっている。
【００４８】なお、本実施形態では混合排気（λ＝０．
９５）を形成するためにリッチ空燃比排気（λ＝０．８
７）を供給する気筒の数とリーン空燃比排気（λ＝１．
０３）を供給する気筒の数とを１対１に設定している
が、この比率は混合後の排気の空気過剰率λが０．９５
となるものであれば１対１以外とすることも可能であ
る。例えば、λ＝０．８４で運転される１つの気筒から
の排気とλ＝１．００５で運転される２つの気筒からの
排気とを混合することによってもλ＝０．９５の混合排
気を形成することが可能となる。
【００４９】また、図３に示すようにＨＣ成分濃度は、
空気過剰率に対して略直線的に変化するため、本実施形
態では混合排気中のＨＣ濃度は、λ＝０．９５で運転さ
れる気筒からの排気中のＨＣ濃度と略同一になる。しか
し、例えば図１の＃１気筒をλ＝０．８９で運転し、＃
２気筒をλ＝１．０３で運転した場合を考えると、混合
排気の空燃比はλ＝０．９６となり、三元触媒５のＮＨ
3 生成率は上記実施形態の場合（λ＝０．９５）より僅
かに低下する。しかし、この場合には、＃１気筒の空気
過剰率（λ＝０．８９）が上記実施形態の場合（λ＝
０．８７）より大きいため＃１気筒でのＮＯX 発生量が
増大しており、混合排気中のＮＯX 濃度は上記実施形態
の場合より少し増大することになる。このため、ＮＨ3
生成率の低下とＮＯX 発生量の増大とが相殺して三元触
媒５におけるＮＨ3 発生量は上記実施形態の場合と略同
じになる。一方、図３から判るように＃１気筒ではＨＣ
の発生量は上記実施形態の場合より低下するため、混合
排気中のＨＣ量は全体として低下する。このため、＃１
気筒と＃２気筒との運転空燃比を適切に選択することに
より、通常より排気中のＮＯX 量を増大させながら排気
中のＨＣ量を低減することも可能となる。
【００５０】次に、本発明の請求項３に対応する実施形
態について説明する。図１の実施形態では、＃１気筒は
常ににリッチ空燃比（λ＝０．８７）で運転され、＃２
気筒は常にリーン空燃比（λ＝１．０３）で運転されて
いた。しかし、このように、常に特定の気筒（＃１）を
リッチ空燃比で運転していると、気筒内にリッチ空燃比
燃焼により生成されるカーボン等のデポジットが堆積が
生じる場合がある。そこで、本実施形態では、図１の機
関において、＃１気筒と＃２気筒とを交互にリッチ空燃
比運転に切換えてデポジット堆積が＃１気筒のみに集中
しないようにしている。
【００５１】図４は、リッチ空燃比運転気筒の切換制御
操作を示すフローチャートである。本ルーチンは制御回
路３０により一定時間毎に実行され、図１の＃１気筒と
＃２気筒との空燃比を制御し、常に適切な混合排気空燃
比を得るようにするとともに、一定時間毎に＃１気筒と
＃２気筒との運転空燃比をリッチ空燃比（λ＝０．８
７）とリーン空燃比（λ＝１．０３）とに切り換えてデ
ポジットが一方の気筒に集中して堆積することを防止し
ている。
【００５２】図１においてＦＲ１（ステップ４０１、４
０９、４１９）は＃１と＃２のいずれの気筒をリッチ空
燃比運転するかを表すフラグであり、ＦＲ１＝１は＃１
気筒のリッチ空燃比運転を、ＦＲ２は＃２気筒のリッチ
空燃比運転を、それぞれ表している。また、Ｃｔはルー
チン実行毎にカウントアップされる計時カウンタであ
り、ステップ４１１、４２１でフラグＦＲ１の値を変更
する毎にクリアされる。すなわち、カウンタＣｔはフラ
グＦＲ１の値が前回変更されてからの経過時間（すなわ
ち、＃１、＃２気筒の空燃比を切り換えてからの経過時
間）を表す。
【００５３】また、ＴＡＵ１、ＴＡＵ２はそれぞれ＃１
気筒と＃２気筒への燃料噴射量を表している。例えば、
ステップ４０１でＦＲ１＝１（＃１気筒をリッチ空燃比
運転）の場合、ステップ４０３で、＃１気筒への燃料噴
射量ＴＡＵ１及び＃２気筒への燃料噴射量ＴＡＵ２はそ
れぞれ、 ＴＡＵ１＝ＴＡＵＰ／λR ＴＡＵ２＝ＴＡＵＰ／λL0 として算出される。ここで、ＴＡＵＰは気筒内の燃焼空
燃比を理論空燃比とするために必要な燃料噴射量であ
り、機関負荷条件（例えば機関１回転当たりの吸入空気
量Ｑ／ＮＥ）に基づいて、（例えば定数Ｋを用いて、Ｔ
ＡＵＰ＝Ｋ×Ｑ／ＮＥとして）算出される。また、λR
はリッチ空燃比運転時の空気過剰率（本実施形態ではλ
R ＝０．８７）、λL0はリーン空燃比運転時の空気過剰
率（本実施形態ではλ＝１．０３）である。
【００５４】上記のように、ＴＡＵ１、ＴＡＵ２が設定
されると、別途実行される図示しない燃料噴射ルーチン
により、＃１気筒にはＴＡＵ１、＃２気筒にはＴＡＵ２
の燃料が噴射され、＃１気筒と＃２気筒の燃焼時の空気
過剰率はそれぞれ０．８７と１．０３に制御される。ま
た、ステップ４０１でＦＲ１≠１であった場合には、ス
テップ４１３でＴＡＵ１、ＴＡＵ２はそれぞれ ＴＡＵ１＝ＴＡＵＰ／λL0 ＴＡＵ２＝ＴＡＵＰ／λR に設定され、＃１気筒はリーン空燃比（λ＝１．０
３）、＃２気筒はリッチ空燃比（λ＝０．８７）の燃焼
を行なうようになる。
【００５５】本実施形態では、カウンタＣｔの値が所定
値Ｃｔ0 に到達する毎に、フラグＦＲ１の値を０と１と
の間で切換え（ステップ４０７、４０９及びステップ４
１１７、４１９）、同時にカウンタＣｔの値をクリアす
る（ステップ４１１、４２１）、これにより、一定時間
毎に＃１気筒と＃２気筒とが交互にリッチ空燃比で運転
されるようになり、リッチ運転によるデポジット堆積が
１つの気筒に集中することが防止される。なお、ステッ
プ４０７、４１７のカウンタの所定値Ｃｔ0 は、２０秒
程度に相当する値とされる。すなわち、本実施形態で
は、２０秒毎に＃１気筒と＃２気筒の空燃比の切換が実
行される。
【００５６】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。図５は、本発明の別の実施形態の構成を示す図で
ある。図５において、図１と同一の参照符号は同一の要
素を示している。図５の実施形態では、図１のリーン排
気通路１４１上にＮＯX 吸収剤７が配置されており、排
気通路４ではＮＯX 吸収剤７を通過したリーン空燃比気
筒（＃３から＃４）の排気と三元触媒５を通過した＃１
と＃２気筒の混合排気とが合流するようになっている点
が図１の実施形態と相違している。
【００５７】本実施形態のＮＯX 吸収剤７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 、リチウムＬi 、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の成分と、白金Ｐｔの
ような貴金属とを担持したものである。ＮＯX 吸収剤は
排気の空気過剰率λが１より大きい（リーンの）とき
に、排気中のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ
3 - の形で吸収する性質を有している。
【００５８】すなわち、担体上に白金Ｐｔ及びバリウム
Ｂａを担持させた場合を例にとって説明すると、流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空気過剰
率λが１より大きく（リーンに）なると）、これら酸素
が白金Ｐｔ上にＯ2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中
のＮＯは白金Ｐｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、ＮＯ
2 となる。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により生
成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤中
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ＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、λ
＞１．０の条件下では排気中のＮＯX がＮＯX 吸収剤７
内に吸収されるようになる。
【００５９】また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下
すると（すなわち、排気の空気過剰率λが１以下（リッ
チ）になると）、白金Ｐｔ上でのＮＯ2 生成量が減少す
るため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の形で吸収剤から放出される
ようになる。この場合、排気中にＮＨ3 、ＣＯ等の還元
成分やＨＣ、ＣＯ2 等の成分が存在すると白金Ｐｔ上で
これらの成分によりＮＯ2 が還元される。
【００６０】すなわち、ＮＯX 吸収剤７は流入する排気
がλ＞１．０の条件下では排気中のＮＯX を吸収し、流
入する排気がλ≦１．０の条件下では吸収したＮＯX を
放出、還元するＮＯX の吸放出作用を行う。次に図５の
実施形態の排気浄化作用について説明する。本実施形態
では、図１の実施形態と同様、＃１気筒をλ＝０．８７
で運転し、＃２気筒をλ＝１．０３で運転することによ
り混合排気中のＮＯX 量を増大して三元触媒５に供給す
ると同時に、λ＝１．３０〜１．４０で運転される＃
３、４気筒から排出されるリーン空燃比の排気中のＮＯ
X の大部分をＮＯX 吸収剤７を用いて浄化するようにし
ている。これにより、排気通路４で合流後の排気中に含
まれるＮＯX 量が減少するため脱硝触媒９でＮＨ3 の量
が不足することが防止される。
【００６１】すなわち、＃３から＃４の気筒からＮＯX
吸収剤７に流入する排気はλ＞１．０であり、かつＮＯ
X を比較的多く含んでいる。このため、ＮＯX 吸収剤７
は排気中のＮＯX を吸収し、ＮＯX 吸収剤７を通過する
排気中のＮＯX は大部分がＮＯX 吸収剤７により除去さ
れる。従って、排気通路４で合流後の排気にはＮＯX吸
収剤７で除去されなかった少量のＮＯX が含まれるのみ
になり、脱硝触媒９でＮＯX の浄化に必要とされるＮＨ
3 の量が低減される。
【００６２】なお、ＮＯX 吸収剤７が吸収したＮＯX で
飽和すると、排気中のＮＯX をそれ以上吸収できなくな
るため、ＮＯX 吸収剤７が飽和する前にＮＯX 吸収剤に
流入する排気の空燃比をリッチにしてＮＯX 吸収剤から
ＮＯX を放出させて還元浄化する必要がある。本実施形
態では、リーン空燃比気筒＃３から＃４を通常はリーン
空燃比で運転するが、ＮＯX 吸収剤７のＮＯX 吸収吸収
量が増大すると＃３、＃４気筒を短時間リッチ空燃比運
転し、ＮＯX 吸収剤７にリッチな排気を供給する。これ
により、ＮＯX 吸収剤７から吸収したＮＯX が放出さ
れ、ＮＯX 吸収剤７が吸収したＮＯX で飽和することが
防止される。（以下、このＮＯX 吸収剤からのＮＯX の
放出、還元浄化のためのリッチ空燃比運転をリッチスパ
イクと称する）。
【００６３】図６は、本実施形態の各気筒の運転空燃比
制御操作を示すフローチャートである。本ルーチンは制
御回路３０により一定クランク回転毎（例えばクランク
回転角３０°毎）に実行される。図６においてステップ
６０１では、機関１のクランク回転角ＣＡが読み込まれ
る。クランク回転角ＣＡはクランク軸近傍に配置された
クランク角センサ（図示せず）からのクランク回転角パ
ルス信号に基づいて、別途制御回路３０により実行され
る図示しないルーチンにより、算出される。
【００６４】ステップ６０３では読込んだクランク回転
角ＣＡから、現在いずれかの気筒が燃料噴射タイミング
にあるか否かが判定され、いずれの気筒も燃料噴射タイ
ミングにない場合には、そのままルーチンを終了する。
また、いずれかの気筒が現在燃料噴射タイミングにある
場合には、ステップ６０５からステップ６２１を実行し
て燃料噴射処理を行なう。
【００６５】すなわち、ステップ６０５では、現在燃料
噴射タイミングにある気筒がどれかを判別し、ステップ
６０７ではその気筒が＃１気筒か否か判別する。ステッ
プ６０７で、現在＃１気筒の燃料噴射タイミングであっ
た場合には、ステップ６０９で燃料噴射量ＴＡＵが、Ｔ
ＡＵ＝ＴＡＵＰ／λR として算出される。ここで、ＴＡ
ＵＰは図４と同様基本燃料噴射量、λR は＃１気筒の目
標空気過剰率（本実施形態ではλR ＝０．８７）であ
る。
【００６６】また、上記によりＴＡＵを算出後、ステッ
プ６２１では現在燃料噴射タイミングにある気筒（すな
わち＃１気筒）にＴＡＵに相当する量の燃料が噴射され
る。これにより、＃１気筒の空気過剰率は常にλ＝０．
８７に維持される。一方、ステップ６０７で現在燃料噴
射タイミングにある気筒が＃１気筒でない場合には、ス
テップ６１１に進み、現在燃料噴射タイミングにある気
筒が＃２気筒か否かを判定し、＃２気筒の燃料噴射タイ
ミングであった場合にはステップ６１３で燃料噴射量Ｔ
ＡＵは、ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ／λL0として算出される。こ
こで、λL0は＃２気筒の目標空気過剰率（λL0＝１．０
３）である。上記により燃料噴射量ＴＡＵを設定後、ス
テップ６２１では現在燃料噴射タイミングにある気筒
（＃２気筒）に対して燃料噴射が実行され、算出したＴ
ＡＵに相当する量の燃料が噴射される。これにより、＃
２気筒の空気過剰率は常にλ＝１．０３に維持され、＃
１気筒と＃２気筒の混合排気の空気過剰率はλ＝０．９
５に制御される。
【００６７】また、ステップ６１１で現在＃２気筒の燃
料噴射タイミングでなかった場合、すなわち現在＃３ま
たは＃４気筒の燃料噴射タイミングであった場合には、
ステップ６１５に進み、現在リッチスパイクの実行中か
否かが判定される。本実施形態では、制御回路３０は別
途実行される図示しないルーチンで前回リッチスパイク
実行からの機関１の運転時間（或いは前回リッチスパイ
ク実行からの機関累積回転数又は累積吸入空気量）を計
測して、運転時間（或いは、機関累積回転数又は累積吸
入空気量）が所定値に到達した場合には一定時間（例え
ば数秒程度）リッチスパイクを実行する。
【００６８】ステップ６１５で現在リッチスパイク実行
中であった場合には、ステップ６１７に進み、ＴＡＵの
値がＴＡＵ＝ＴＡＵＰ／λRRとして設定される。ここ
で、λ RRはリッチスパイク時の目標空気過剰率であり、
λRR＜１．０の一定値である。一方、現在リッチスパイ
ク実行中でない場合にはステップ６１９でＴＡＵの値は
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ／λL として設定される。λL は、リ
ーン運転時の＃３、＃４気筒の目標空気過剰率であり、
本実施形態ではλL ＝１．３０〜１．４０に設定されて
いる。これにより、ＮＯX 吸収剤７のＮＯX 吸収量が増
大すると、＃３、＃４気筒のリッチスパイク運転が実行
され、＃３、＃４気筒はリッチスパイク実行中リッチ空
燃比で運転されるため、ＮＯX 吸収剤７からＮＯX が放
出、還元浄化される。また、リッチスパイクが終了する
と＃３、＃４気筒はリーン空燃比で（λ＝λL ）運転さ
れ、＃３気筒と＃４気筒の排気中のＮＯX がＮＯX 吸収
剤７に吸収されるとともに、ＮＯX 吸収剤７に吸収され
なかったＮＯX は脱硝触媒９でＮＨ3 により還元され
る。
【００６９】なお、図５の実施形態において、ＮＯX 吸
収剤７上流側の排気通路１４１に三元触媒を設けること
により、リーン運転時のＮＯX の一部を還元するように
してＮＯX 吸収剤７に吸収されるＮＯX の量を低減する
ことも可能である。また、この場合、リッチスパイク時
には排気通路１４１上に設けた三元触媒によってもＮＨ
3 が発生するが、前述のようにＮＨ3 はＮＯX 吸収剤か
らのＮＯX の放出、還元を行なう還元剤として機能する
ため、ＮＯX 吸収剤の上流側に三元触媒を配置すること
によりＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出が促進されるよ
うになる。
【００７０】また、リッチスパイク実行時には、ＮＯX
吸収剤７から比較的多量のＮＯX が短時間で放出される
ため、ＮＯX 吸収剤７上で還元されなかったＮＯX が脱
硝触媒９に流入する。このＮＯX は脱硝触媒９上で、排
気通路１４２から流入する混合排気中のＮＨ3 により還
元されるが、短時間で多量のＮＯX が脱硝触媒９に流入
する場合を考慮して、脱硝触媒９上に後述するＮＨ3 吸
蔵成分を担持させるようにしても良い。
【００７１】次に、本発明の請求項４に対応する実施形
態について図７を用いて説明する。図７においても図１
と同じ参照符号は図１と同様な要素を示している。図７
の実施形態では、＃２気筒の排気が運転状態に応じて三
元触媒５側の排気通路１４３とリーン排気通路１４１と
のいずれかに選択的に導入されるようになっている点が
図１の実施形態と相違する。
【００７２】すなわち、図７の実施形態では、＃１気筒
の排気ポートは排気通路１４３に直接接続されており、
＃２気筒の排気ポートは排気通路１７１に接続されてい
る。また、＃２気筒の排気通路１７１は、リーン排気通
路１４１に接続される排気通路１７２と三元触媒５上流
側の排気通路１４３に接続される排気通路１７３とに分
岐しており、排気通路１７２と１７３との分岐点には切
換弁１７５が設けられている。切換弁１７５は、ソレノ
イドアクチュエータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形
式のアクチュエータ１７５ａを備えている。アクチュエ
ータ１７５ａは、制御回路３０からの駆動信号に応じて
作動し、排気通路１７１を排気通路１７２に連通する位
置と、排気通路１７１を排気通路１７３に連通する位置
とに切り換える。これにより、＃２気筒の三元触媒５へ
の供給をオン、オフすることが可能となるため、三元触
媒５に供給される排気中のＮＯX 量、すなわち三元触媒
５で生成されるＮＨ3 の量を運転状態に応じて変更する
ことが可能となる。また、本実施形態では、リーン排気
通路１４１上の、排気通路１７２合流部下流側には、機
関始動時等に排出されるＨＣ、ＣＯ成分を浄化するため
の三元触媒５１が設けられている。
【００７３】本実施形態では，機関の負荷状態に応じて
切換弁１７５の位置を切り換える。すなわち、機関が高
負荷高回転で運転されている場合には、機関のＮＯX 発
生量は比較的大きくなり、脱硝触媒９には比較的多量の
ＮＯX が流入するため、三元触媒５で多量のＮＨ3 を生
成する必要がある。一方、機関が低負荷低回転で運転さ
れている場合には、機関のＮＯX 発生量は比較的小さく
なり、三元触媒５では、それ程多くのＮＨ3 を生成する
必要はない。
【００７４】そこで、本実施形態では、機関の負荷状態
（すなわち、脱硝触媒９に流入する排気中のＮＯX 量）
に応じて＃２気筒の排気の三元触媒５への供給を停止し
て三元触媒５におけるＮＨ3 の発生量を制御している。
図８は、図７の実施形態における切換弁１７５の切換制
御に用いる負荷領域判定マップを示す。図８において、
縦軸は機関負荷（例えば機関１回転当たりの吸入空気量
Ｑ／ＮＥ）、横軸は機関回転数ＮＥを表している。
【００７５】図８に示すように、本実施形態では機関の
負荷領域は３段階に設定されている。すなわち、図８に
示すように、負荷領域１は機関が比較的低回転または低
負荷で運転される領域であり、この領域では機関のＮＯ
X 発生量は比較的少ない。また、負荷領域２は機関が負
荷領域１より高回転または高負荷で運転される領域であ
る。負荷領域２では、負荷領域１に較べて機関のＮＯX
発生量は多くなる。また、図８、負荷領域３は、機関が
負荷領域２より更に高回転または高負荷で運転される領
域であり、この負荷領域では機関出力を確保するため、
本実施形態では機関１の全気筒が理論空燃比で運転され
る。
【００７６】図９は、図７の実施形態の切換弁１７５の
切換制御操作を示すフローチャートである。本ルーチン
は制御回路３０により一定時間毎に実行される。図９に
おいてルーチンがスタートすると、ステップ９０１で
は、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／ＮＥと機関回転
数ＮＥとが算出され、ステップ９０３ではＱ／ＮＥとＮ
Ｅとに基づいて、現在機関が図８の負荷領域１で運転さ
れているか否かが判定される。ステップ９０３で現在の
機関が負荷領域１で運転されている場合には、ステップ
９０５で切換弁１７５が＃３、＃４気筒側に（図７にお
いて排気通路１７２側に排気を流す位置に）切り換えら
れ、ステップ９０７では、＃１気筒の燃料噴射量ＴＡＵ
１がＴＡＵＰ／０．９５に設定され、＃２から＃４気筒
の燃料噴射量ＴＡＵ２、ＴＡＵ３、ＴＡＵ４は全てＴＡ
ＵＰ／λL に設定される。これにより、＃１気筒は空気
過剰率０．９５で運転され、＃１気筒の排気のみが三元
触媒５に流入するため、三元触媒５でのＮＨ3 生成量は
減少する。
【００７７】また、この場合＃２気筒は＃３、＃４気筒
と同じ空気過剰率λL （λL ＝１．３０〜１．４０程
度）で運転されるため、機関の燃料消費量が低減され
る。一方、ステップ９０３で、機関が領域１で運転され
ていない場合には、ステップ９０９に進み、現在機関が
図８の負荷領域２で運転されているか否かが判定され、
現在負荷領域２での運転が行なわれている場合には、ス
テップ９１１で切換弁１７５が＃１気筒側に（図７にお
いて排気通路１７３側に排気を流す位置に）切り換えら
れる。また、ステップ９１３では、＃１気筒の燃料噴射
量ＴＡＵ１がＴＡＵＰ／λR に、＃２気筒の燃料噴射量
ＴＡＵ２がＴＡＵＰ／λL0に設定される。一方、＃３、
＃４気筒の燃料噴射量ＴＡＵ３、ＴＡＵ４はステップ９
０７と同様ＴＡＵＰ／λL に設定される。なお、前述の
ように、上記＃１気筒と＃２気筒の空気過剰率λR 、λ
L0は、混合後の排気の空気過剰率が０．９５になるよう
に設定され、例えばλR ＝０．８７、λL0＝１．０３と
される。これにより、＃２気筒からの排気は、排気通路
１４３に流入し、λ＝０．９５のＮＯX 成分を多く含む
混合排気を形成して三元触媒５に流入するため、三元触
媒５でのＮＨ3 生成量が増大する。
【００７８】一方ステップ９０９で現在機関が負荷領域
２で運転されていない場合、すなわち現在の負荷領域が
図８の領域３である場合には、＃１気筒から＃４気筒の
燃料噴射量ＴＡＵ１〜ＴＡＵ４は全てＴＡＵＰに設定さ
れる。これにより、機関１の全気筒が理論空燃比で運転
され、機関出力が確保されるとともに、各気筒からの理
論空燃比の排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分はそれ
ぞれの排気通路上の三元触媒５及び５１により浄化され
る。
【００７９】上述のように、本実施形態によれば機関の
運転状態から脱硝触媒９に流入するＮＯX 量を推定し、
このＮＯX 量に応じてＮＨ3 生成手段としての三元触媒
５への＃２気筒の排気供給ををオン／オフすることによ
り、高い排気浄化効率を維持しながら機関の燃料消費量
を低減することが可能となっている。図１０は、図７の
実施形態においてリーン側排気通路１４１上に三元触媒
５１に代えてＮＯX 吸収剤７を配置した実施形態を示し
ている。本実施形態においても、機関のリーン排気通路
１４１を通る排気中のＮＯX は、ＮＯX 吸収剤７に吸収
され、一時的にＮＯX 吸収剤７内に貯蔵される。また、
ＮＯX 吸収剤７のＮＯ X 吸収量が増大した場合には、図
６の実施形態と同様＃３、＃４気筒を所定のリッチ空燃
比（λ＝λRR）で運転するとともに、＃２気筒の排気と
＃１気筒の排気とによりλ＝０．９５の混合排気を形成
し、三元触媒５に供給することによりＮＨ3 を生成す
る。
【００８０】一方、本実施形態では、脱硝触媒９には、
ＮＨ3 吸蔵成分が添加されており、ＮＨ3 の吸放出作用
を行なう。図１０のように、ＮＯX 吸収剤７を排気通路
に配置してＮＯX の吸放出作用を行なわせる場合には、
リッチスパイク初期にＮＯX 吸収剤から比較的多量のＮ
Ｏ X が放出され、このＮＯX が浄化されずにＮＯX 吸収
剤７下流に流出する場合がある。本実施形態では、ＮＯ
X 吸収剤７下流側に配置された脱硝触媒９にＮＨ3吸蔵
作用を持たせ、通常運転時に三元触媒５で生成したＮＨ
3 のうち、ＮＯX の浄化に使用されなかった余剰のＮＨ
3 を脱硝触媒９に吸蔵させるようにしている。また、本
実施形態では脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量が常に吸蔵限界
（飽和）量近くになるように三元触媒５でのＮＨ3 生成
量を制御し、常に十分な量のＮＨ3 を脱硝触媒９に貯蔵
しておくことにより、上記リッチスパイク初期にＮＯX
吸収剤７から放出されるみ浄化のＮＯX を、脱硝触媒９
に吸蔵させたＮＨ3 により完全に浄化するようにしてい
る。
【００８１】上記ＮＨ3 の吸蔵作用を行なわせるため、
本実施形態では脱硝触媒９はＮＨ3吸蔵成分を添加され
ている。一般に、酸性無機成分（ゼオライト、シリカ
（ＳｉＯ2 ）、シリカアルミナ（ＳｉＯ2 ・Ａｌ
2 Ｏ3 ）、チタニア等のブレンステッド酸、及び銅Ｃ
ｕ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅ等の遷移金属
の酸化物等のルイス酸を含む）はＮＨ3 を吸着する性質
を有し、特に温度が比較的低い領域ではＮＨ3 を良く吸
着することが知られている。本実施形態では、脱硝触媒
９に上記の酸性無機成分を担持させるか、或いは上記酸
性無機成分を含む材料で多孔質を形成して脱硝触媒成分
の担体として使用するようにしている。これにより、流
入する排気の空気過剰率が低く脱硝触媒によりＮＨ3 が
浄化されない場合にはＮＨ3 が酸性無機成分に吸着され
る。また、流入する排気中のＮＨ3 濃度が低下すると酸
性無機成分に吸収されたＮＨ3 が放出されるため、リッ
チスパイク初期にＮＯX 吸収剤７から放出されるＮＯX
が脱硝触媒９から放出されたＮＨ3 により浄化されるよ
うになる。
【００８２】図１１、図１２は、脱硝触媒９に吸蔵され
るＮＨ3 の量を制御するための気筒空燃比切換制御操作
を示すフローチャートである。本ルーチンは、制御回路
３０により一定時間毎に実行される。図１１、図１２の
ルーチンでは、図９のルーチンと同様に機関負荷領域
毎、すなわち機関から脱硝触媒９に流入するＮＯX 量に
応じて＃２気筒からの排気の三元触媒５への供給を制御
し、脱硝触媒９に流入するＮＯX 量に応じて三元触媒５
でのＮＨ3 発生量を制御する操作を行なうとともに、さ
らに、脱硝触媒９に吸蔵されている余剰ＮＨ3 の量を推
定し、吸蔵ＮＨ3 量が飽和量限界付近になるように三元
触媒５でのＮＨ3 発生量を制御している。
【００８３】図１１でルーチンがスタートすると、ステ
ップ１１００では、現在リッチスパイク実行中か否かが
判定され、リッチスパイク実行中であった場合には、図
１２ステップ１１０２でリッチスパイク制御を実行した
後、本ルーチンはそのまま終了する。本実施形態におい
ても、図６の実施形態と同様、制御回路３０は別途実行
される図示しないルーチンで前回リッチスパイク実行か
らの機関１の運転時間（或いは前回リッチスパイク実行
からの機関累積回転数又は累積吸入空気量）を計測し
て、運転時間（或いは、機関累積回転数又は累積吸入空
気量）が所定値に到達した場合には一定時間（例えば数
秒程度）リッチスパイクを実行する。
【００８４】また、ステップ１１０２のリッチスパイク
制御では、図１０の切換弁１７５は排気通路１７３に＃
２気筒の排気を流す位置にセットされ、＃１気筒と＃２
気筒はそれぞれ空気過剰率λ＝０．８７とλ＝１．０３
とで運転され、λ＝０．９５のＮＯX を比較的多量に含
む混合排気が三元触媒５に流入する。また、＃３気筒と
＃４気筒はλ＝λRRのリッチ空燃比で運転され、ＮＯX
吸収剤７からのＮＯXの放出が行なわれる。
【００８５】また、ステップ１１００で現在リッチスパ
イク実行中でなかった場合には、ステップ１１０１、１
１０３、及びステップ１１２５で現在機関が運転される
負荷領域が判定される。ステップ１１０１、１１０３、
１１２５の負荷領域判定ステップは図９ステップ９０
１、９１３、９０９と同一であるので説明は省略する。
上記負荷領域判定ステップで、現在の負荷領域が判定さ
れると本実施形態では、制御回路３０は以下のように現
在の脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量に応じてＮＨ3吸蔵量制
御を実行する。
【００８６】ステップ１１０３で現在機関が負荷領域１
で運転されていた場合、すなわち脱硝触媒９に流入する
ＮＯX 量が比較的少ない場合には、ステップ１１０５と
ステップ１１０９で、現在の三元触媒５のＮＨ3 吸蔵量
ＩＮＨ3 がどの程度の量かを判定する。つまり、ステッ
プ１１０５ではＩＮＨ3 ≦０か否かを判定し、ＩＮＨ 3
≦０の場合、すなわち脱硝触媒９に全くＮＨ3 が吸蔵さ
れていないと判定された場合には、後述するステップ１
１２７以下を実行し、＃２気筒の排気を三元触媒５に導
入して三元触媒５におけるＮＨ3 生成量を増大させる操
作を行なう。なお、脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量ＩＮＨ3
の計算については後述する。
【００８７】また、ステップ１１０５でＩＮＨ3 ＞０で
あった場合には、ステップ１１０７で切換弁１７５を＃
２気筒からの排気を排気通路１７２側に流す位置にセッ
トし、つまり、三元触媒５には＃１気筒からの排気のみ
が供給されるようにしてからステップ１１０９で現在の
脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量が脱硝触媒９のＮＨ3 最大吸
蔵量（飽和量）ＩＦＵＬに到達しているか否かを判定す
る。
【００８８】ステップ１１０９で、現在の脱硝触媒９の
ＮＨ3 吸蔵量が飽和量ＩＦＵＬに到達している場合に
は、脱硝触媒９はこれ以上ＮＨ3 を吸収できないため、
ステップ１１１５に進み＃１気筒の燃料噴射ＴＡＵ１を
ＴＡＵＰ／λL にセットする。これにより、三元触媒５
にはリーン空燃比の排気が流入し、三元触媒５ではＮＨ
3 が生成されなくなり、余剰のＮＨ3 が大気に放出され
ることが防止される。
【００８９】また、ステップ１１１７で三元触媒５にお
けるＮＨ3 生成量ＡＮＨ3 の値を０にセットし、＃１気
筒のＮＯX 発生量ＡＮＯX を算出する。＃１気筒のＮＯ
X 発生量ＡＮＯX は、予め機関負荷、回転数及び＃１気
筒の空燃比を代えて機関１を運転し、実測した結果を機
関負荷、回転数と空燃比とを用いた数値マップの形で制
御回路３０のＲＯＭに格納してあり、ステップ１１１７
では、ステップ１１０１で検出した機関負荷と、＃１気
筒の空燃比とに基づいてＡＮＯX が算出される。また、
ステップ１１１９では、＃２気筒から＃４気筒の燃料噴
射ＴＡＵ２からＴＡＵ４が、ＴＡＵＰ／λL にセットさ
れ、ステップ１１２１ではこのときに脱硝触媒９に流入
する排気中のＮＯX 量ＢＮＯX が算出される。なお、Ｂ
ＮＯX はＡＮＯX と同様、＃２から＃４気筒のリーン空
燃比運転時のＮＯX 発生量を測定し、機関負荷、回転
数、空燃比を用いた数値マップとして制御回路３０のＲ
ＯＭに格納されている。
【００９０】ステップ１１２３では、上記により求めた
ＮＨ3 発生量ＡＮＨ3 、ＮＯX 発生量ＡＮＯX 、ＢＮＯ
X を用いて、現在の脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量ＩＮＨ3
が、ＩＮＨ3 ＝ＩＮＨ3 ＋ＡＮＨ3 −Ｋ×（ＡＮＯX ＋
ＢＮＯX ）として算出される。Ｋ×（ＡＮＯX ＋ＢＮＯ
X ）は、現在脱硝触媒９に流入しているＮＯX を浄化す
るのに必要なＮＨ3 の量を表している（Ｋは定数）。脱
硝触媒９に流入するＮＯX の量Ｋ×（ＡＮＯX ＋ＢＮＯ
X ）が脱硝触媒９に流入するＮＨ3 の量ＡＮＨ 3 より多
い場合には、脱硝触媒９に吸蔵されたＮＨ3 の一部が放
出されＮＯX が浄化されるため、脱硝触媒９に吸蔵され
たＮＨ3 の量はＫ×（ＡＮＯX ＋ＢＮＯ X ）−ＡＮＨ3
だけ減少する。また、脱硝触媒９に流入するＮＨ3 の量
ＡＮＨ3が流入するＮＯX の量Ｋ×（ＡＮＯX ＋ＢＮＯ
X ）より多い場合には、ＮＯX の浄化に使用されなかっ
た余剰のＮＨ3 は脱硝触媒９に吸蔵される。このため、
脱硝触媒９に吸蔵されたＮＨ3 の量はＡＮＨ3 −Ｋ×
（ＡＮＯX ＋ＢＮＯX ）だけ増加する。従って、現在の
脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量は、ＮＨ3 の生成量ＡＮＨ 3
からＫ×（ＡＮＯX ＋ＢＮＯX ）を引いた値、つまり、
生成したＮＨ3 量のうちＮＯX の浄化に使用されなかっ
た余剰分を積算することにより求められる。
【００９１】一方、ステップ１１０９で現在のＮＯX 吸
蔵量ＩＮＨ3 が飽和量ＩＦＵＬに到達していない場合
（すなわち、０＜ＩＮＨ3 ＜ＩＦＵＬの場合）には、ス
テップ１１１１で＃１気筒の燃料噴射ＴＡＵ１はＴＡＵ
Ｐ／０．９５にセットされ、＃１気筒はλ＝０．９５の
空燃比で運転される。また、ステップ１１１３では、三
元触媒５でのＮＨ3 生成量が予め制御回路３０のＲＯＭ
に格納した数値マップから算出され、＃１気筒のＮＯX
生成量ＡＮＯX の値は０にセットされ、図１２ステップ
１１１９から１１２３で脱硝触媒９のＮＨ3 吸蔵量ＩＮ
Ｈ3 が算出される。（なお、ステップ１１１７でＡＮＨ
3 ＝０とされるのは、全気筒がリーン空燃比運転される
場合には、三元触媒５ではＮＨ3 が生成されないためで
あり、ステップ１１１３でＡＮＯX ＝０とされるのは、
＃１気筒がλ＝０．９５で運転される場合には、＃１気
筒で発生したＮＯX は全量がＮ2 とＮＨ3 とに転換され
てしまい、脱硝触媒９には到達しないためである。） また、ステップ１１２５で現在負荷領域２で機関が運転
されている場合には、現在脱硝触媒９に流入するＮＯX
量が増大しているため、ステップ１１２７では切換弁１
７５が＃２気筒の排気を排気通路１７３側に流す位置に
切り換えられ、＃２気筒の排気が三元触媒５に供給され
る。
【００９２】次いで、ステップ１１２９では現在の脱硝
触媒９のＮＨ3 吸蔵量ＩＮＨ3 が飽和量ＩＦＵＬに到達
しているか否かが判定され、飽和量ＩＦＵＬに到達して
いる場合には、ステップ１１３５、１１３９（図１２）
で全気筒＃１から＃４がリーン空燃比（λ＝λL ）で運
転され、三元触媒５でのＮＨ3 の生成が停止される。ま
た、ステップ１１２９でＩＮＨ3 ＜ＩＦＵＬであった場
合には、＃１気筒と＃２気筒の運転空燃比をそれぞれλ
R とλL0とに設定し（ステップ１１３１）、＃３気筒と
＃４気筒の運転空燃比をλL に設定する。これにより、
＃１気筒と＃２気筒からの排気は、λ＝０．９５のＮＯ
X を多く含む混合排気を形成し、三元触媒５でのＮＨ3
生成量が増大する。
【００９３】また、ステップ１１３３、１１３７、１１
４１及び１１４３では、それぞれの場合に応じて脱硝触
媒９のＮＨ3 吸蔵量ＩＮＨ3 が算出される。なお、ステ
ップ１１２５で現在機関が負荷領域３で運転されている
と判断された場合には、＃１から＃４の全気筒が理論空
燃比で運転される点（ＴＡＵ１〜ＴＡＵ４＝ＴＡＵＰ）
は図９の実施形態と同様である（図１２、ステップ１１
４５）。
【００９４】上述のように、本実施形態によれば脱硝触
媒９にＮＨ3 の吸蔵能力を持たせるとともに、常に脱硝
触媒９が飽和限界に近い量のＮＨ3 を吸蔵するように、
機関ＮＯX 発生量に応じてＮＨ3 の生成量を制御したこ
とにより、ＮＯX 吸収剤７の再生初期等に一時的に多量
のＮＯX が脱硝触媒９に流入したような場合でも、ＮＯ
X の大気への放出を防止することができる。
【００９５】次に、図１３を用いて本発明の別の実施形
態について説明する。図１３において、前述の各実施形
態と同一の参照符号は前述の各実施形態と同様の要素を
示している。本実施形態では、前述の各実施形態と異な
り、＃１から＃４の全気筒は共通の排気マニホルド１３
３を介して共通の排気通路４に接続されており、排気通
路４上には、上流側から三元触媒５、ＮＯX 吸収剤７、
脱硝触媒９がこの順に配置されている。本実施形態で
は、通常運転時は＃１から＃４の全気筒がリーン空燃比
（例えばλ＝λL 、λL ＝１．３０〜１．４０程度）で
運転される。このとき各気筒で発生したＮＯX は、三元
触媒５を通過してＮＯX 吸収剤７に吸収される。また、
本実施形態においてもＮＯX 吸収剤７のＮＯX 吸収量が
増大すると、ＮＯX 吸収剤７に流入する排気の空燃比を
短時間リッチ空燃比にしてＮＯX 吸収剤７から吸収した
ＮＯX を放出させ、還元浄化するリッチスパイク操作を
行なう。本実施形態では、リッチスパイク時には、例え
ば＃２気筒と＃３気筒とをλ＝０．８７のリッチ空燃比
で運転し、＃１気筒と＃４気筒とをλ＝１．０３程度の
リーン空燃比で運転する。これにより、三元触媒５に
は、＃２、＃３気筒のリッチ空燃比の排気と＃１、＃４
気筒のリーン空燃比の排気とにより形成されたλ＝０．
９５のリッチ空燃比の混合排気が流入することになり、
三元触媒５でＮＨ3 が生成される。前述したように、Ｎ
Ｈ3 は還元性が強く強力な還元剤として機能するため、
三元触媒５により生成したＮＨ3 をＮＯX 吸収剤７に供
給することにより、短時間でＮＯX 吸収剤７からのＮＯ
X の放出と還元浄化とを完了することが可能となる。ま
た、本実施形態ではＮＯX 吸収剤７下流側の脱硝触媒９
には、図１０の実施形態と同様にＮＨ3 吸蔵成分が担持
されている。このため、本実施形態では、リッチスパイ
ク時にＮＯX の浄化に使用されずにＮＯX 吸収剤７下流
側に流出する余剰ＮＨ3 は脱硝触媒９に吸蔵され、大気
に放出されることがない。また、リッチスパイク終了後
に全気筒のリーン空燃比運転が実行されるようになる
と、排気中の一部のＮＯX はＮＯX 吸収剤７に吸収され
ず、僅かな量のＮＯX がＮＯX 吸収剤７下流側に流出す
るようになるが、このＮＯX は脱硝触媒９上で脱硝触媒
９に吸蔵されたＮＨ3 により還元される。このため、本
実施形態によれば、リーンバーン内燃機関の排気中のＮ
ＯX を高い効率で浄化することが可能となる。
【００９６】図１４は、本実施形態における各気筒の運
転空燃比制御を示すフローチャートである。本ルーチン
は、制御回路３０により一定時間毎に実行される。図１
４においてルーチンがスタートすると、ステップ１５０
１では現在リッチスパイク実行中か否かが判定される。
本実施形態においても、制御回路３０は別途実行される
図示しないルーチンで前回リッチスパイク実行からの機
関１の運転時間（或いは前回リッチスパイク実行からの
機関累積回転数又は累積吸入空気量）を計測して、運転
時間（或いは、機関累積回転数又は累積吸入空気量）が
所定値に到達した場合には一定時間（例えば数秒程度）
リッチスパイクを実行するのは図６の実施形態と同様で
ある。
【００９７】ステップ１５０１で現在リッチスパイク実
行中でなかった場合には、ルーチンはステップ１５０３
に進み、＃１から＃４の各気筒の燃料噴射量ＴＡＵ１か
らＴＡＵ４をＴＡＵＰ／λL （但しλL ＝１．３０〜
１．４０程度）に設定する。これにより、別途制御回路
３０により実行される図示しない燃料噴射ルーチンによ
り、＃１から＃４の全気筒の運転空燃比がリーンに制御
される。また、この時に各気筒で発生したＮＯX は、そ
の大部分がＮＯX 吸収剤７に吸収され、ＮＯX 吸収剤７
に吸収されずに下流側に流出した僅かな量のＮＯX は、
脱硝触媒９に吸蔵されたＮＨ3 により浄化される。
【００９８】一方、ステップ１５０１で現在リッチスパ
イク実行中であった場合には、ステップ１５０５が実行
される。ステップ１５０５では、＃２気筒と＃３気筒の
燃料噴射量ＴＡＵ２、ＴＡＵ３がＴＡＵＰ／λR （但し
λR ＝０．８７）に設定され、＃１気筒と＃４気筒の燃
料噴射量ＴＡＵ１とＴＡＵ４はＴＡＵＰ／λL0に設定さ
れる。これにより、三元触媒５にはλ＝０．９５の混合
排気が流入し三元触媒５で比較的多量のＮＨ3 が生成さ
れるようになる。また、三元触媒５下流側のＮＯX 吸収
剤７に流入する排気はリッチ空燃比（λ＝０．９５）で
あり、かつ多量のＮＨ3 を含むことになるため、ＮＯX
吸収剤７では吸収したＮＯX が放出され、排気中のＮＨ
3 とＨＣ、ＣＯ成分とにより還元浄化される。
【００９９】なお、本実施形態において、リッチスパイ
ク時に＃２、＃３気筒をリッチ空燃比で運転し、＃１、
＃４気筒をリーン空燃比で運転しているのは、本実施形
態の機関の添加気筒順序が＃１−＃３−＃４−＃２であ
ることを考慮したためである。すなわち、本実施形態で
はリッチ気筒とリーン気筒とを交互に点火することによ
り、リッチ空燃比排気（λ＝０．８７）とリーン空燃比
排気（λ＝１．０３）とを均一に混合し、λ＝０．９５
の均一な混合排気を三元触媒５に供給するようにしたも
のである。従って、リッチ気筒とリーン気筒とは、点火
気筒順序が異なれば、点火順序に応じてできるだけ均一
な混合排気が得られるように設定することが好ましい。
【０１００】上述のように、図１から図１４の実施形態
では、リーン空燃比で運転される気筒の排気の一部をリ
ッチ空燃比で運転される気筒の排気に加えてリッチ空燃
比の混合排気を形成し、この混合排気をＮＨ3 生成手段
としての三元触媒に供給するようにしたことにより、多
量のＮＨ3 を生成することが可能となる。このため、Ｎ
Ｈ3 と排気中のＮＯX とを反応させてＮＯX を浄化する
際にＮＨ3 の量が不足することがなく、高い効率でＮＯ
X を浄化することが可能となっている。
【０１０１】次に、図１５から図２７を用いて、本発明
の上述の図１から図１４とは異なる実施形態について説
明する。図１から図１４の実施形態では、リッチ空燃比
で運転される気筒の排気とリーン空燃比で運転される気
筒の排気とを混合することにより、混合排気中のＮＯX
量を増大させ、ＮＨ3 生成手段に供給するＮＨ3 の原料
としてのＮＯX 量を増大していたが、以下の各実施形態
では、リッチ気筒で運転される気筒でのＮＯX 発生量そ
のものを増大させることにより、ＮＨ3 生成手段に供給
するＮＯX 量を増大させている点が図１から図１４の実
施形態と相違している。
【０１０２】図１５から図１８はリッチ空燃比で運転さ
れる気筒でのＮＯX 発生量を増大させる手段を備えた、
本発明の請求項５から請求項９に対応する実施形態の概
略構成を示す図である。図１５、図１６は機関の特定の
気筒を常にリッチ空燃比で運転し、他の気筒をリーン空
燃比で運転するリーンバーンエンジン（以下、このよう
にリッチ空燃比運転気筒を固定する機関をリッチ気筒固
定機関と称する）に本発明を適用した場合の実施形態
を、図１７、図１８は機関の一部の気筒をリッチ空燃比
で運転し、他の気筒をリーン空燃比運転するが、リッチ
空燃比運転を行なう気筒を固定せずに時間とともにリッ
チ空燃比運転を行なう気筒を順次変更するリーンバーン
エンジン（以下、このようにリッチ気筒を順次変更する
機関を「リッチ気筒可変機関」と称する。）に本発明を
適用した場合の実施形態を、それぞれ示している。
【０１０３】なお、図１５から図１８の各実施形態にお
いて、前述の図１、図５、図７、図１０、図１３の各実
施形態と同一の参照符号は前述の実施形態におけるもの
と同様の要素を表しており、図１５から図１８の各実施
形態で使用される三元触媒５、脱硝触媒９についても、
前述の各実施形態のものと同様である。まず、図１５に
ついて説明する。図１５において、１は多気筒機関を示
す。本実施形態では、機関１は４気筒機関とされ、＃１
から＃４の４つの気筒を備えている。後述するように、
本実施形態では＃１気筒は常時リッチ空燃比（例えば、
空気過剰率λで０．９５程度）で運転され、＃２から＃
４気筒は常にリーン空燃比（例えばλ＝１．３０〜１．
４０程度）で運転される。
【０１０４】図１５において、リーン空燃比気筒＃２か
ら＃４の各排気ポートは排気マニホルド１３１を介して
リーン排気通路１４１に接続され、リッチ空燃比気筒＃
１の排気ポートはリッチ排気通路１４２に接続されてい
る。また、リッチ排気通路１４２上にはアンモニア生成
手段としての三元触媒５が配置されている。更に、リー
ン排気通路１４１とリッチ排気通路１４２とは三元触媒
５下流側で共通の排気通路４に合流し、この共通排気通
路４上にはＮＯX 浄化手段としての脱硝触媒９が配置さ
れている。
【０１０５】図１５において、２１は＃１から＃４の各
気筒の吸気ポートを共通の吸気通路２に接続する吸気マ
ニホルドである。吸気マニホルド２１の各気筒吸気ポー
ト近傍には燃料噴射弁７１から７４が配置され、後述す
る制御回路３０からの燃料噴射信号に応じて各気筒吸気
ポートにそれぞれ加圧燃料を噴射するようにされてい
る。
【０１０６】また、図１５において、その全体を８で示
すのは排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置である。本実施形
態では、ＥＧＲ装置８は脱硝触媒９下流側の排気通路に
接続されたＥＧＲ通路８１を有している。ＥＧＲ通路８
１は、電磁弁８１２から８１４を介して吸気マニホルド
２１の＃２から＃４気筒の各吸気ポートに接続される各
枝管に接続されている。本実施形態では、電磁弁８１２
から８１４は、後述するように制御回路３０からの駆動
信号に応じてそれぞれ＃２から＃４の気筒の吸気行程中
に開弁し、＃２から＃４の気筒吸気ポートに排気ガスを
供給する。すなわち、本実施形態では、リーン空燃比気
筒＃２から＃４には、排気通路４の脱硝触媒９下流側の
排気通路から機関１の排気を再循環させることが可能な
構成とされている。
【０１０７】さらに、図１５に６１から６４で示すの
は、それぞれ＃１から＃４の気筒に設けられた点火プラ
グである。点火プラグ６１から６４は制御回路３０から
の点火信号に応じたタイミングでスパークを発生する。
図１５の実施形態では、機関１の＃１気筒をリッチ空燃
比で運転し、＃２から＃４の気筒をリーン空燃比で運転
する。このため、＃１気筒からは空気過剰率が１より小
さい排気が排出され、排気通路１４２上に配置された三
元触媒５に流入する。従って、＃１気筒からの排気中の
ＮＯX の一部が前述した反応によりＮＨ 3 に転換され、
残りのＮＯX はＮ2 に還元される。
【０１０８】一方、＃２から＃４の気筒はリーン空燃比
運転されるため、これらの気筒から排気通路１４１に排
出される排気は、空気過剰率λが１より高く、かつ比較
的多量のＮＯX を含んでいる。排気通路１４１と１４２
からの排気は、排気通路４に流入し、互いに混合する。
本実施形態では、リッチ空燃比気筒（＃１）とリーン空
燃比気筒（＃２から＃４）とを平均した機関全体として
の運転空燃比はリーン空燃比になるようにリッチ空燃比
気筒とリーン空燃比気筒との空燃比が設定されている。
このため、排気通路４での混合後の排気の空気過剰率λ
は１より大きく（リーンに）なる。
【０１０９】従って、排気通路４上の脱硝触媒９には、
空気過剰率が１より大きく、ＮＯXとＮＨ3 との両方を
含んだ排気が流入することになる。また、本実施形態に
おいても、図１の実施形態と同様に排気通路４外壁から
の放熱により脱硝触媒９に流入する排気温度が前述の所
定温度範囲になるように脱硝触媒９上流側の排気通路長
さが設定されている（或いは、排気通路４外壁に適宜な
冷却手段（冷却フィン等）を設けるようにしても良
い）。このため、脱硝触媒９には、酸化雰囲気で前述の
所定温度範囲に調整された、ＮＯX とＮＨ3 との両方を
含む排気が流入することになる。このため、脱硝触媒９
上では、ＮＨ3 の酸化反応とＮＯX の脱硝反応が同時に
生じ、ＮＨ3 とＮＯX との両方が同時に浄化される。ま
た、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ成分も脱硝触媒９上で
酸化されるため、脱硝触媒９下流側には流出しない。
【０１１０】ところで、脱硝触媒９において流入する排
気中のＮＯX の全量を浄化するためには、前述したよう
に流入する排気中にＮＯX 浄化に必要とされる十分な量
のＮＨ3 が含まれている必要がある。しかし、通常三元
触媒５で生成されるＮＨ3 の量は、リーン空燃比気筒の
排気に含まれるＮＯX 量に較べて少ないため、脱硝触媒
９ではＮＨ3 の不足のために排気中のＮＯX の全量を浄
化出来ない恐れがある。そこで、本発明では、後述する
手段により、三元触媒５で生成されるＮＨ3 の量を増大
させ、脱硝触媒９でリーン空燃比気筒から排出されるＮ
ＯX の全量を浄化可能としている。三元触媒５で生成さ
れるＮＨ3 の量を増大させる手段については、後に詳述
する。
【０１１１】図１６は、本発明を図１５と同じリッチ気
筒固定機関に適用する場合の別の実施形態の構成を示す
図である。図１６において、図１５と同一の参照符号は
同一の要素を示している。図１６の実施形態では、図１
５のリーン排気通路１４１上にＮＯX 吸収剤７が配置さ
れており、排気通路４ではＮＯX 吸収剤７を通過したリ
ーン空燃比気筒（＃２から＃４）の排気と三元触媒５を
通過したリッチ空燃比気筒（＃１）からの排気とが合流
するようになっている点が図１５の実施形態と相違して
いる。なお、本実施形態のＮＯX 吸収剤７についても、
図５、図１０、図１３に使用されているものと同一のも
のが使用される。
【０１１２】次に図１６の実施形態の排気浄化作用につ
いて説明する。本実施形態では、図１５の実施形態と同
様、後述する手段により＃１気筒で発生するＮＯX 量を
増大し、ＮＨ3 の原料としてのＮＯX を多量に含む排気
を三元触媒５に供給することにより三元触媒５で生成さ
れるＮＨ3 量を増大する。また、本実施形態では、リー
ン空燃比気筒（＃２から＃４）から排出されるＮＯX の
大部分をＮＯX 吸収剤７に吸収し、ＮＯX 吸収剤７で大
部分のＮＯX を浄化するようにしている。これにより、
合流後の排気中に含まれるＮＯX 量が減少するため脱硝
触媒９でＮＨ3の量が不足することが防止される。
【０１１３】すなわち、＃２から＃４の気筒からＮＯX
吸収剤７に流入する排気はλ＞１．０であり、かつＮＯ
X を比較的多く含んでいる。このため、ＮＯX 吸収剤７
は排気中のＮＯX を吸収し、ＮＯX 吸収剤７を通過する
排気中のＮＯX は大部分がＮＯX 吸収剤７により除去さ
れる。従って、排気通路４で合流後の排気にはＮＯX吸
収剤７で除去されなかった少量のＮＯX が含まれるのみ
になり、脱硝触媒９でＮＯX の浄化に必要とされるＮＨ
3 の量が低減される。
【０１１４】なお、ＮＯX 吸収剤７が吸収したＮＯX で
飽和すると、排気中のＮＯX をそれ以上吸収できなくな
るため、本実施形態においても＃２から＃４気筒は定期
的にリッチスパイク運転を行ない、ＮＯX 吸収剤７から
ＮＯX を放出させる。本実施形態のリッチスパイク運転
については後述する。図１７は図１５、図１６とは異な
り、機関１運転中にリッチ空燃比運転を行なう気筒を順
次切り換えるリッチ気筒可変機関に本発明を適用する実
施形態の構成を示す図である。
【０１１５】本実施形態においては、機関１の気筒＃１
から＃４は全て共通の排気マニホルド１３３を介して排
気通路４に接続され、排気通路４上に三元触媒５と脱硝
触媒９とが配置されている点、及び、電磁弁８１２から
８１４に加えて、ＥＧＲ通路８１を＃１気筒の吸気ポー
トに接続する電磁弁８１１が設けられている点が図１５
の実施形態と相違している。
【０１１６】本実施形態では、機関１の一部の気筒が所
定の期間リッチ空燃比運転され、しかもリッチ空燃比運
転される気筒は固定されておらず、順次切り替わるよう
になっている。図１９は、例えば同時にリッチ空燃比運
転を行なう気筒の数を２つとした場合の図１７の機関の
各気筒の運転空燃比の切換を説明するタイミング図であ
る。図１９において横軸は時間を示し、斜線で示した期
間は各気筒がリッチ空燃比運転される期間を示してい
る。図１９に示すように、本実施形態では、例えば時間
ｔ1 からｔ2 までの期間は＃１、＃２気筒がリッチ空燃
比運転され、＃３、＃４気筒がリーン空燃比運転され
る。また、それに続くｔ2 からｔ3 の期間では全気筒が
リーン空燃比運転され、次のｔ3 からｔ4 の期間では、
＃２、＃３気筒がリッチ空燃比運転され＃１、＃４気筒
がリーン空燃比運転される。さらに、その後の期間ｔ4
からｔ5 では再び全気筒がリーン空燃比運転され、次に
リッチ空燃比運転が行なわれる期間ｔ5 からｔ6 では＃
３、＃４気筒がリッチ空燃比運転され、＃２、＃１気筒
がリーン空燃比運転される。すなわち、本実施形態では
全気筒がリーン空燃比運転される期間（ｔ2 からｔ3 、
ｔ4 からｔ5 ）と一部の気筒がリッチ空燃比運転される
期間（ｔ1 からｔ2 、ｔ3 からｔ4 、ｔ5 からｔ 6 ）と
が交互に繰り返され、しかもリッチ空燃比運転される期
間ではリッチ空燃比運転される気筒の組合せが毎回異な
るように設定される。更に、本実施形態においては、上
記一部の気筒がリッチ空燃比運転される期間では機関空
燃比が平均してリッチ空燃比になるようにリッチ気筒と
リーン気筒との空燃比が設定される。これにより、排気
通路４に流入する排気の空気過剰率λは、λ≦１．０と
なる期間（ｔ1 からｔ2 、ｔ3 からｔ4 、ｔ5 から
ｔ6 ）とλ＞１．０となる期間（ｔ2 からｔ3 、ｔ4 か
らｔ5 ）とが交互に繰り返されるようになる。
【０１１７】このため、三元触媒５には、λ≦１．０の
排気と、λ＞１．０の排気とが交互に流入し、λ≦１．
０の排気が流入する期間では三元触媒５により排気中の
ＮＯ X の一部がＮＨ3 に転換される。また、λ＞１．０
の排気が三元触媒５に流入する期間では、排気中のＮＯ
X の一部が三元触媒５で還元されずに下流側に流出す
る。
【０１１８】この結果、三元触媒５下流側の脱硝触媒９
には、λ≦１．０でＮＨ3 を含む排気とλ＞１．０で少
量のＮＯX を含む排気とが交互に流入することになる。
本実施形態では、脱硝触媒９はλ≦１．０の期間に流入
した排気中のＮＨ3 を一時的に吸蔵し、このＮＨ3 を用
いてλ＞１．０の期間に流入する排気中のＮＯ X を浄化
する。
【０１１９】上記ＮＨ3 の吸蔵作用を行なわせるため、
本実施形態においても脱硝触媒９には、図１０で説明し
たＮＨ3 吸蔵成分が担持されている。これにより、流入
する排気の空気過剰率が低く脱硝触媒によりＮＨ3 が浄
化されない場合にはＮＨ3 が酸性無機成分に吸着され
る。また、流入する排気中のＮＨ3 濃度が低下すると酸
性無機成分に吸収されたＮＨ3 が放出されるため、リー
ン空燃比運転期間中には放出されたＮＨ3 により排気中
のＮＯX が浄化されるようになる。
【０１２０】本実施形態においても、リーン空燃比運転
期間中に脱硝触媒９に流入する排気中のＮＯX の全量を
浄化するのに十分な量のＮＨ3 をリッチ空燃比運転期間
中に脱硝触媒９に供給しておく必要がある。このため、
リッチ空燃比運転期間中に三元触媒５により生成される
ＮＨ3 の量を増大させる処理が行なわれる。この処理に
ついては後に詳述する。
【０１２１】図１８は図１７と同じリッチ気筒可変機関
に本発明を適用した場合の図１７とは別の実施形態の構
成を示している。図１８の実施形態では、図１７の実施
形態の三元触媒５と脱硝触媒９との間の排気通路４上に
図１６のものと同じＮＯX 吸収剤７が配置されている点
のみが相違している。本実施形態の排気浄化作用は以下
のように行なわれる。
【０１２２】機関１のリッチ空燃比運転期間では、三元
触媒５では排気中のＮＯX の一部がＮＨ3 に転換され、
三元触媒５下流のＮＯX 吸収剤７にはλ≦１．０でＮＨ
3 とＨＣ、ＣＯ成分を含む排気が流入する。これによ
り、ＮＯX 吸収剤７からは吸収したＮＯX が放出され、
排気中のＮＨ3 、ＨＣ、ＣＯ成分により還元浄化され
る。また、このときＮＯX の還元に使用されなかった余
剰のＮＨ3 成分は、ＮＯX吸収剤７を通過して下流の脱
硝触媒９のＮＨ3 吸蔵成分に吸着される。
【０１２３】機関１のリーン空燃比運転期間では、排気
はλ＞１．０となるため、三元触媒５ではＮＨ3 は生成
されず、同時に三元触媒５でのＮＯX の浄化率が低下す
るため排気中のＮＯX はその一部が三元触媒５を通過し
てＮＯX 吸収剤７に吸収される。また、ＮＯX 吸収剤７
でも吸収されずに下流側に流出した少量のＮＯX は脱硝
触媒９に流入する。一方、排気中のＮＨ3 濃度の低下に
より脱硝触媒９の吸蔵成分からは吸収したＮＨ3 が放出
されるため、脱硝触媒９に流入する排気中のＮＯX は放
出されたＮＨ3 により浄化される。
【０１２４】このように、図１８の実施形態ではＮＯX
吸収剤からのＮＯX の放出、還元浄化と、脱硝触媒９に
おけるＮＨ3 の放出とＮＯX の浄化とを交互に行なうこ
とにより、機関１から排出されるＮＯX の全量を浄化す
る。本実施形態においても、三元触媒５で生成されるＮ
Ｈ3 の量は排気中のＮＯX を浄化するのに十分な量であ
る必要がある。このため、本実施形態においても三元触
媒５におけるＮＨ3 の生成量を増大させる処理が行なわ
れる。
【０１２５】次に、上述の各実施形態における三元触媒
５でのＮＨ3 生成量の増大処理について説明する。前述
の図２で説明したように、三元触媒５におけるＮＨ3 の
生成率は排気の空気過剰率λが０．９５以下のときに最
大となる。また、気筒からの排気に含まれるＮＯX 量は
図３で説明したように運転空燃比がλ＝１．０以下では
λが小さくなる程（空燃比がリッチになるほど）減少す
る。従って、図１５から図１８の実施形態のように混合
排気を用いずにリッチ空燃比気筒からの排気を直接三元
触媒に供給する場合には、気筒の運転空気過剰率λを
０．９５付近にした場合に三元触媒で最大の量のＮＨ3
を生成することができる。
【０１２６】上述の実施形態では、機関１の各気筒の空
燃比は燃焼時の空気過剰率λが０．９５付近の排気が三
元触媒５に流入するように設定される。すなわち、図１
５、図１６の実施形態では、リッチ空燃比運転される気
筒（＃１気筒）の空燃比が０．９５近傍になるように＃
１気筒の燃料噴射量が制御され、図１７、図１８の実施
形態では、リッチ空燃比運転期間中にリッチ空燃比気筒
からの排気とリーン空燃比気筒からの排気とが混合後に
λ≒０．９５になるようにリッチ空燃比気筒とリーン空
燃比気筒への燃料噴射量が設定される。
【０１２７】一方、ＮＨ3 の生成効率が同一であれば、
三元触媒で生成されるＮＨ3 の量は流入する排気中のＮ
ＯX 濃度が高い程大きくなる。このため、三元触媒で生
成されるＮＨ3 量を増大させるためには、排気の燃焼時
の空気過剰率を０．９５近傍に調節する以外に、三元触
媒に流入する排気中のＮＯX 濃度を増大させること、す
なわち気筒でのＮＯX 生成量を増大させることが必要と
なる。
【０１２８】気筒の運転空燃比一定の条件下で（例えば
λ＝０．９５に固定したままで）、気筒におけるＮＯX
生成量を増大させる手段としては以下のものが考えられ
る。 (1)気筒の点火時期を進角させる。 (2)気筒圧縮比を増大させる。 (3)気筒に供給するＥＧＲガス量を低減する。
【０１２９】(4)燃焼によりＮＯX を発生する物質を気
筒に供給する。 以下それぞれの手段について説明する。 (1)気筒の点火時期の進角 点火時期を進角させることにより、気筒内の最高燃焼温
度が上昇するため気筒内でのＮＯX の生成が促進され
る。図２０は気筒の点火時期と発生トルク及び発生ＮＯ
X 量との関係を説明する図である。図２０に示すよう
に、一般に気筒の発生トルクは点火時期が比較的遅い領
域では、点火時期の進角とともに増加して、略平坦な最
大トルク領域に到達する。また、この領域よりさらに点
火時期を進角すると逆に点火時期の進角とともに発生ト
ルクが減少するようになる。図２０に示すように発生ト
ルクが最大になる点火時期領域の中央部付近（この領域
を、MINIMUM ADVANCE FOR BEST TORQUE:ＭＢＴと称す
る）では、他の条件（空燃比、スロットル開度、圧縮比
回転数等）が同一であれば機関出力が最大となるため、
通常の機関では各気筒の点火時期はＭＢＴ近傍に設定さ
れる。なお、ＭＢＴは空燃比が低い程遅角側に移行す
る。
【０１３０】一方、図２０に示すようにＮＯX 発生量は
点火時期が進角するにつれて略一様に増大する。このた
め、リッチ空燃比気筒の点火時期をＭＢＴより進角させ
ることにより気筒のＮＯX 発生量を増大させることが可
能となる。 (2)気筒圧縮比の増大 気筒圧縮比を増大すると、最高燃焼圧力、温度がともに
上昇するため、気筒内でのＮＯX の生成が促進される。
図２０点線は、図２０実線に対して気筒圧縮比を増大し
た場合の発生トルクとＮＯX 生成量とを示している。図
２０に示すように、気筒の圧縮比を増大させることによ
り、ＭＢＴでの発生トルクとＮＯX 生成量はともに増大
する。このため、例えば図１５、図１６の実施形態でリ
ッチ空燃比運転を行なう気筒が固定されているような場
合には、予めリッチ気筒の圧縮比を他の気筒の圧縮比に
較べて高く設定することにより、リッチ気筒でのＮＯX
生成量を増大させる事ができる。また、リッチ気筒可変
機関においては、各気筒に圧縮比可変機構（例えば、気
筒燃焼室に連通するサブシリンダと、サブシリンダ内を
摺動しサブシリンダ内容積を可変とするプランジャとを
設け、プランジャの位置を変えることにより燃焼室全体
の容積を可変とする機構等）を設け、リッチ空燃比運転
する気筒のみ圧縮比を増大させるようにすることにより
リッチ気筒でのＮＯX 生成量を増大させることができ
る。また、図２０から判るように気筒の圧縮比を増大さ
せると最適点火時期（ＭＢＴ）は遅角側に移行する。こ
のため、例えばリッチ気筒と他の気筒との点火時期を同
一に設定するとともにリッチ気筒のみの圧縮比を高く設
定することにより、リッチ気筒では圧縮比の増加により
ＭＢＴが遅角側に移行するため相対的に点火時期を進角
させたのと同一の効果が得られ、圧縮比の増大の効果に
加えて点火時期の進角によるＮＯX 発生量の増大を同時
に得る事ができる。
【０１３１】なお、圧縮比を増大するとノッキングが発
生し易くなるため、これを防止するために圧縮比を増大
したリッチ空燃比気筒の冷却効率を向上させ、燃焼室壁
温の過度の上昇を抑制するようにすればリッチ空燃比気
筒の圧縮比を高く設定し、ＮＯX 生成量を大きく増大さ
せることが可能となる。リッチ空燃比気筒の冷却効率を
向上させる手段としては、例えばラジエータを通過する
温風がリッチ気筒に当たらないようにラジエータを配置
し、走行風を直接リッチ空燃比気筒に当てるようにした
り、或いはラジエータで冷却された、温度の低い冷却水
が機関の冷却水循環経路の最初に圧縮比を増大した気筒
に供給されるように冷却水循環経路を設定すること等が
可能である。
【０１３２】(3)ＥＧＲ量の低減 排気ガス再循環（ＥＧＲ）を実行すると、気筒内に燃焼
に寄与しない不活性ガス（排気ガス）が導入されるた
め、気筒内最高燃焼温度が低下する。このため、ＥＧＲ
は一般的に機関のＮＯX 発生量低減の手段として用いら
れている。従って、ＥＧＲを行なう機関ではリッチ空燃
比運転を行なう気筒のみＥＧＲの供給量を低減（または
供給を停止）することにより相対的にリッチ気筒でのＮ
ＯX 生成量を増大させることができる。例えば、図１
５、図１６に示したリッチ気筒固定機関では、図１５、
図１６に８１２から８１４で示したように、ＥＧＲ通路
８１とリーン気筒のみを接続する電磁弁を設け、リッチ
気筒の吸気ポートとＥＧＲ通路８１とを接続しないこと
により、リッチ気筒のみＥＧＲガスを供給しないように
することができる。また、リッチ気筒可変機関（図１
７、図１８）においてリッチ気筒のみＥＧＲガスの供給
を停止する手段については後に説明する。
【０１３３】(4)ＮＯX 生成物質の供給 例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン等の
芳香族に属する物質は燃焼により比較的多量のＮＯX を
生成することが知られている。このため、リッチ空燃比
運転を行なう気筒に噴射する燃料にこれらの物質を添加
することによりリッチ気筒でのＮＯX 生成量を増大させ
ることが可能である。この場合、リッチ気筒固定機関で
は、リッチ気筒とリーン気筒との燃料系統を別にして、
リッチ気筒にのみ上記物質を添加した燃料を供給するよ
うにすればよい。また、リッチ気筒可変機関では、燃料
噴射弁を各気筒に２つ配置し、一方からは通常の燃料
を、他方からは上記物質を添加した燃料を噴射するよう
にして、各気筒をリッチ空燃比運転する場合とリーン空
燃比運転する場合とで、供給する燃料を切り換えるよう
にすれば良い。
【０１３４】本発明では、上記に説明した手段の１つま
たは２つ以上を用いてリッチ空燃比気筒でのＮＯX 生成
量を増大させている。以下、図１５から図１８の実施形
態においてリッチ気筒のＮＯX 生成量を増大させる場合
について、点火時期の進角、及びＥＧＲ量の低減を行な
う場合をそれぞれ例にとって具体的に説明する。
【０１３５】図２１、図２２は図１の実施形態における
燃料噴射量と点火時期との設定ルーチンを示すフローチ
ャートである。本ルーチンは、制御回路３０により一定
時間毎（例えばクランク回転角３０°毎）に実行され
る。図２１においてステップ８０１では、機関１のクラ
ンク回転角ＣＡが読み込まれる。クランク回転角ＣＡは
クランク軸近傍に配置されたクランク角センサ（図示せ
ず）からのクランク回転角パルス信号に基づいて、別途
制御回路３０により実行される図示しないルーチンによ
り、算出される。
【０１３６】ステップ８０３では読込んだクランク回転
角ＣＡから、現在いずれかの気筒が燃料噴射タイミング
にあるか否かが判定され、いずれの気筒も燃料噴射タイ
ミングにない場合には、図２２、ステップ８１５以下の
点火時期の設定を行なう。また、いずれかの気筒が現在
燃料噴射タイミングにある場合には、ステップ８０５か
らステップ８１３を実行して燃料噴射処理を行なう。
【０１３７】すなわち、ステップ８０５では、現在燃料
噴射タイミングにある気筒がどれかを判別し、ステップ
８０７ではその気筒がリッチ空燃比運転を行なっている
気筒か否か（図１５の例では＃１気筒か否か）を判別す
る。ステップ８０７で、現在リッチ気筒の燃料噴射タイ
ミングであった場合には、ステップ８０９で燃料噴射量
ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ／λR として算出される。
ここで、ＴＡＵＰは、図４で説明したように、気筒に供
給される混合気の空燃比を理論空燃比（λ＝１．０）と
するのに必要な燃料噴射量（基本燃料噴射量）であり、
別途制御回路３０により実行される図示しないルーチン
により、例えば、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ
Ｅと定数Ｋとを用いて、ＴＡＵＰ＝（Ｑ／ＮＥ）×Ｋと
して算出される）。また、λR はリッチ気筒の目標空気
過剰率（本実施形態ではλR ＝０．９５）である。
【０１３８】一方、ステップ８０７で現在燃料噴射タイ
ミングにある気筒がリッチ気筒でない場合、すなわち現
在燃料噴射タイミングにある気筒がリーン気筒であった
場合には、ステップ８１１で燃料噴射量ＴＡＵは、ＴＡ
Ｕ＝ＴＡＵＰ／λL として算出される。ここで、λL は
リーン気筒の目標空気過剰率（λL ＞１．０）である。
上記により燃料噴射量ＴＡＵを設定後、ステップ８１３
では現在燃料噴射タイミングにある気筒に対して燃料噴
射が実行され、算出したＴＡＵに相当する量の燃料が噴
射される。これにより、リッチ気筒とリーン気筒の空燃
比がそれぞれ目標空燃比に設定される。
【０１３９】次いで、図２２、ステップ８１５から８２
９ではリッチ気筒とリーン気筒の点火時期が設定され
る。すなわち、ステップ８１５では、ステップ８０１で
読み込んだクランク回転角ＣＡから、現在点火回路にい
ずれかの気筒の点火時期をセットすべきタイミングか否
かが判定され、いずれの気筒の点火時期設定タイミング
にもない場合には、本ルーチンは直ちに終了する。ま
た、いずれかの気筒の点火時期設定タイミングにある場
合にはステップ８１７に進み、点火時期を設定すべき気
筒がどの気筒かを判別するとともに、ステップ８１９で
は、ステップ８１７で判別した気筒がリッチ気筒（図１
５の例では＃１気筒）であるか否かが判定される。ステ
ップ８１９で、現在リッチ気筒の点火時期設定タイミン
グである場合には、ステップ８２１でリッチ空燃比にお
ける最適点火時期ＡＣＡＬR が算出される。最適点火時
期ＡＣＬＡR は、リッチ気筒の目標空燃比（λR ）と現
在の機関負荷条件（Ｑ／ＮＥ）とに基づいて、予め制御
回路３０に記憶された関係に基づいて算出される値であ
り、前述のＭＢＴに相当する。
【０１４０】ステップ８２３では、上記により算出した
最適点火時期ＡＣＡＬR に対して、予め定めた一定量α
だけ進角した値（ＡＣＡＬR ＋α）が、実際の点火時期
設定値ＡＯＰとして設定される。また、ステップ８１９
で現在リッチ気筒の点火時期設定タイミングでなかった
場合には、ステップ８２５でリーン気筒の最適点火時期
ＡＣＡＬL が算出され、ステップ８２７では、この最適
点火時期ＡＣＡＬL の値がそのまま点火時期設定値ＡＯ
Ｐとして設定される。
【０１４１】また、ステップ８２９では、上記により設
定された点火時期ＡＯＰが点火回路にセットされる。こ
れにより、設定した点火時期になると点火回路は該当す
る気筒の点火プラグにスパークを発生させ、気筒の点火
を行なう。上述のように、本実施形態ではリーン気筒の
点火時期はＭＢＴ（ＡＣＡＬL ）に設定されるのに対し
て、リッチ気筒では点火時期はＭＢＴ（ＡＣＡＬR ）よ
り進角される。このため、本実施形態では前述したよう
にリッチ気筒でのＮＯX 発生量が増大する。
【０１４２】図２３、図２４は、図１６の実施形態にお
ける燃料噴射量と点火時期との設定ルーチンを示すフロ
ーチャートである。図１６の実施形態では、リッチ気筒
固定機関が使用されているが、リーン気筒の排気通路に
ＮＯX 吸収剤が配置されているため、リーン気筒を定期
的にリッチ空燃比で短時間運転（リッチスパイク）する
必要がある。本実施形態では、リッチ気筒及びリーン気
筒のリーン空燃比運転時の点火時期と燃料噴射量とは図
１５の実施形態と同様に制御されるが、リーン気筒のリ
ッチスパイク実行時にはリーン気筒をリッチ空燃比で運
転すると同時に、点火時期をＭＢＴより大幅に進角する
操作を行なう。リーン気筒のリッチスパイク時には、気
筒の運転空燃比のリッチ化に伴って急激にリーン気筒の
出力トルクが増大する。このため、リッチスパイク時に
は機関全体の出力トルクが急増してトルク変動により機
関の運転性が悪化する場合がある。一方、図２０で説明
したように、点火時期をＭＢＴより大幅に進角させると
機関出力トルクは低下する。本実施形態では、リーン気
筒のリッチスパイク実行時に点火時期をＭＢＴに対して
大幅に進角させることによりリーン気筒の出力トルクを
低下させて機関全体としての出力トルク変動を抑制する
ようにしている。
【０１４３】図２３、図２４のフローチャートにおい
て、ステップ１００１から１００９、及び１０１５から
１０２３は、それぞれ図２１、図２２のステップ８０１
から８０９、及び８１５から８２３と同一の操作であ
る。このため、ここでは、図２１、図２２と相違する操
作（図２３、ステップ１０１０から１０１２、及び図２
４、ステップ１０２４から１０２８）についてのみ説明
する。図２３の燃料噴射量設定では、ステップ１００７
で現在リーン気筒の燃料噴射タイミングであった場合に
は、次にステップ１０１０で現在リッチスパイクの実行
中か否かが判定される。本実施形態では、制御回路１０
は別途実行される図示しないルーチンで前回リッチスパ
イク実行からの機関１の運転時間（或いは前回リッチス
パイク実行からの機関累積回転数又は累積吸入空気量）
を計測して、運転時間（或いは、機関累積回転数又は累
積吸入空気量）が所定値に到達した場合にはリッチスパ
イクを実行する。
【０１４４】ステップ１０１０で現在リッチスパイク実
行中であった場合には、ステップ１０１１に進み、ＴＡ
Ｕの値がＴＡＵ＝ＴＡＵＰ／λRRとして設定される。こ
こで、λRRはリッチスパイク時の目標空気過剰率であ
り、λRR＜１．０の一定値である。一方、現在リッチス
パイク実行中でない場合にはステップ１０１２でＴＡＵ
の値は図２１、ステップ８１１と同様に、ＴＡＵ＝ＴＡ
ＵＰ／λL として設定される。これにより、リッチスパ
イク実行時には、リーン気筒の空燃比はリッチ空燃比に
設定される。
【０１４５】また、図２４の点火時期設定では、ステッ
プ１０１９で現在リーン気筒の点火時期設定タイミング
であった場合には、同様にステップ１０２４で現在リッ
チスパイク実行中か否かが判定され、リッチスパイク実
行中であった場合にはステップ１０２５で前述の目標空
気過剰率λRRと現在の機関負荷状態とに応じて最適点火
時期ＡＣＡＬRRが算出される。また、ステップ１０２６
では実際の点火時期設定値ＡＯＰは上記最適点火時期Ａ
ＣＡＬRRより大幅に進角した値、ＡＯＰ＝ＡＣＡＬRR＋
βとして設定される。一方、ステップ１０２４で現在リ
ッチスパイク実行中でなかった場合には、ステップ１０
２７、１０２９で点火時期の設定値ＡＯＰは図２２、ス
テップ８２５、８２７と同様にＡＣＡＬL に設定され
る。
【０１４６】図２３、図２４のルーチンにより、本実施
形態ではリッチ気筒の点火時期がＭＢＴより進角した値
に設定されるとともに、リーン気筒では定期的にリッチ
スパイクが実行され、ＮＯX 吸収剤７からのＮＯX の放
出と還元浄化とが行なわれる。また、リッチスパイク時
にはリーン気筒の点火時期はＭＢＴより大幅に進角され
るため、リッチスパイク時の機関出力変動が抑制され
る。
【０１４７】図２５、図２６は図１７、図１８（リッチ
気筒可変機関）における燃料噴射量と点火時期との設定
ルーチンを示す。本実施形態ではリッチ気筒は固定され
ておらず、図１９に示したように時間とともに変化する
ため、燃料噴射量、点火時期は図１９に応じてリッチ気
筒を切り換えるようにされている。図２５、図２６のル
ーチンは、図２１、図２２のルーチンに対してステップ
１２０６とステップ１２１８とが付加されている点のみ
が相違している。すなわち、図２５では、ステップ１２
０５で現在燃料噴射タイミングにある気筒を判別した後
に、図１９のタイミング図に基づいて、現在リッチ空燃
比運転をすべき気筒がどの気筒かを判別する。また、ス
テップ１２０７では、現在燃料噴射タイミングにある気
筒が、ステップ１２０７で判別されたリッチ気筒か否か
を判定し、リッチ気筒である場合にはステップ１２０９
に、リーン気筒である場合にはステップ１２１１に進
む。また、図２６では、ステップ１２１８でリッチ運転
をすべき気筒を図１９に基づいて判別し、ステップ１２
１９では現在点火時期を設定すべき気筒がリッチ気筒で
あるか否かを判定するようにしている。これにより、リ
ッチ気筒可変機関においても、リッチ気筒のみの点火時
期をＭＢＴより進角させることが可能となる。
【０１４８】次に、ＥＧＲ量の低減によりリッチ気筒の
ＮＯX 生成量を増大する場合について説明する。前述し
たように、図１５、図１６の実施形態のようにリッチ気
筒固定機関の場合には、ＥＧＲ通路８１をリッチ気筒の
吸気枝管に接続せず、リーン気筒のみに接続（図１５、
図１６、電磁弁８１２、８１３、８１４）することによ
り、予めリッチ気筒にはＥＧＲガスが供給されないよう
にすることが可能である。
【０１４９】そこで、ここでは図１７、図１８のリッチ
気筒可変機関においてリッチ気筒のみのＥＧＲガス量を
低減（停止）する場合についての説明する。図２７にお
いてルーチンがスタートすると、ステップ１４０１では
機関１のクランク角ＣＡが読みこまれ、ステップ１４０
３では、機関負荷条件に応じてＥＧＲガス供給量（電磁
弁８１１から８１４の開度に相当）が算出される。ま
た、ステップ１４０５では、ステップ１４０１で読み込
んだクランク角ＣＡに基づいて、現在どの気筒が吸気行
程にあるかが判定される。また、ステップ１４０７で
は、図２５、図２６のステップ１２０６、１２１８と同
様、図１９のタイミング図からリッチ空燃比運転すべき
気筒がどの気筒であるかが判定され、ステップ１４０９
では、現在吸気行程にある気筒がステップ１４０７で判
定されたリッチ空燃比運転される気筒か否かが判定され
る。
【０１５０】ステップ１４０９で、現在吸気行程にある
気筒がリッチ空燃比運転中の気筒であった場合には、ス
テップ１４１１に進み、その気筒の吸気枝管とＥＧＲ通
路８１とを接続する電磁弁（図１７、図１８、８１１か
ら８１４）を閉弁する。これにより、リッチ気筒の吸気
行程ではＥＧＲガスが吸気ポートに供給されない。ま
た、ステップ１４０９で、現在吸気行程にある気筒がリ
ッチ空燃比運転を行なう気筒でない場合には、ステップ
１４１３に進み、その気筒の電磁弁をステップ１４０３
で設定された開度まで開弁する。これにより、リーン気
筒にはＥＧＲガスが供給される。
【０１５１】図２７のルーチンを実行することにより、
図１７、図１８のようなリッチ気筒可変機関において
も、リッチ空燃比運転される気筒へのＥＧＲガス供給の
みを停止することができるため、リッチ気筒でのＮＯX
生成量が増大する。なお、図１５から図１８に示した実
施形態では、何れもＥＧＲ通路８１は脱硝触媒９の下流
側の排気通路に接続され、脱硝触媒９を通過した後の排
気を吸気通路に還流させているが、ＥＧＲ通路８１の排
気通路接続部は脱硝触媒９下流側に限定されるわけでは
なく、脱硝触媒９上流側の排気通路、或いは排気マニホ
ルド（図１５、１３１）等に接続するようにしても良
い。また、上記実施形態では、ＮＯX 生成量を増大させ
る場合にはリッチ空燃比運転気筒へのＥＧＲガス供給を
停止しているが、ＥＧＲガス供給を完全に停止せずに供
給量を低減するようにしてもＮＯX 生成量増大の効果を
得ることができる。また、ＥＧＲガスとして吸気系に還
流される排気中にＮＯX が多く含まれると、気筒内での
ＮＯX 生成量が減少するため、この場合には、図１５か
ら図１８に示したように、ＥＧＲ通路８１を脱硝触媒９
下流側の排気通路に接続して、ＮＯX 含有量の少ない脱
硝触媒９下流側の排気を吸気系に還流させることが好ま
しい。
【０１５２】以上、本発明のいくつかの実施形態につい
て説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、図１から図２７に示した実施形態で
使用する脱硝触媒９に代えて、酸化雰囲気下で排気中の
ＮＯX を選択的に還元浄化するＮＯX 選択還元触媒を用
いることも可能である。ＮＯX 選択還元触媒としては、
例えばゼオライトＺＳＭ−５にＦｅ、Ｃｕ等の金属をイ
オン交換して担持させたもの、或いはモルデナイト等の
ゼオライトに白金Ｐｔ等の貴金属を担持させたものが使
用される。このＮＯX 選択還元触媒は、排気中のＮ
Ｈ3 、ＨＣ、ＣＯ成分等をゼオライトの多孔質細孔内に
吸着し、このＮＨ3 、ＨＣ、ＣＯ成分により酸化雰囲気
下でも排気中のＮＯX 成分を選択的に還元浄化すること
が可能なＮＯX の選択還元作用を有する。
【０１５３】このようなＮＯX 選択還元触媒を図１から
図２７の実施形態の脱硝触媒９に代えて排気通路に配置
することによっても、三元触媒５で発生するＮＨ3 を用
いて排気中のＮＯX を還元浄化することが可能となる。
【０１５４】
【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の排気中のＮ
ＯX をＮＨ3 に転換し、このＮＨ3 を用いて排気中のＮ
ＯX を還元浄化する場合に、ＮＨ3 の原料としてのＮＯ
X 量を増大することができるため、これらのＮＯX の転
換により生成されるＮＨ3 の量も増大する。このため、
ＮＨ3 を用いたＮＯX の還元浄化の際に十分な量のＮＨ
3 を供給し、排気中のＮＯX を高い効率で浄化すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を示
す略示図である。
【図２】三元触媒のＮＨ3 生成効率とＮＯX の転換率と
の空気過剰率による変化を説明する図である。
【図３】気筒でのＮＯX とＨＣとの生成量と燃焼空気過
剰率による変化を説明する図である。
【図４】気筒運転空燃比の切換制御ルーチンを説明する
フローチャートである。
【図５】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を示
す略示図である。
【図６】気筒運転空燃比の切換制御ルーチンを説明する
フローチャートである。
【図７】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を示
す略示図である。
【図８】図７の実施形態における機関負荷領域の設定マ
ップを示す図である。
【図９】負荷領域に応じた気筒運転空燃比切換制御ルー
チンを説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１１】負荷領域と脱硝触媒のＮＨ3 吸蔵量とに応じ
た気筒運転空燃比切換制御ルーチンを説明するフローチ
ャートの一部である。
【図１２】負荷領域と脱硝触媒のＮＨ3 吸蔵量とに応じ
た気筒運転空燃比切換制御ルーチンを説明するフローチ
ャートの一部である。
【図１３】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１４】図１３の実施形態の気筒運転空燃比切換制御
ルーチンを説明するフローチャートである。
【図１５】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１６】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１７】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１８】本発明の排気浄化装置の一実施形態の構成を
示す略示図である。
【図１９】図１７、図１８の実施形態の気筒空燃比の切
換を説明するタイミング図である。
【図２０】点火時期、圧縮比とＮＯX 生成量との関係を
説明する図である。
【図２１】図１５の実施形態における点火時期設定ルー
チンを説明するフローチャートの一部である。
【図２２】図１５の実施形態における点火時期設定ルー
チンを説明するフローチャートの一部である。
【図２３】図１６の実施形態における点火時期設定ルー
チンを説明するフローチャートの一部である。
【図２４】図１６の実施形態における点火時期設定ルー
チンを説明するフローチャートの一部である。
【図２５】図１７、図１８の実施形態における点火時期
設定ルーチンを説明するフローチャートの一部である。
【図２６】図１７、図１８の実施形態における点火時期
設定ルーチンを説明するフローチャートの一部である。
【図２７】図１７、図１８の実施形態におけるＥＧＲ制
御ルーチンを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…リーンバーン内燃機関 ５…三元触媒 ７…ＮＯX 吸収剤 ８…ＥＧＲ装置 ９…脱硝触媒 ３０…制御回路 ６１、６２、６３、６４…点火プラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 75/10 Ｆ０２Ｂ 75/10 Ａ 75/18 75/18 Ｆ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｈ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｅ ３０１Ｎ ３０１Ｔ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｃ ３０１Ｋ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ (72)発明者 竹内 公一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 比呂志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 不破 直秀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一部の気筒をリッチ空燃比で
    運転し、少なくとも一部の気筒をリーン空燃比で運転可
    能な内燃機関の排気浄化装置であって、 前記内燃機関の排気通路に配置され、排気中のＮＯX と
    ＮＨ3 とを反応させてＮＯX をＮ2 に還元するＮＯX 浄
    化手段と、 流入する排気空燃比がリッチのときに排気中に含まれる
    ＮＯX の少なくとも一部をＮＨ3 に転換するＮＨ3 生成
    手段と、 前記内燃機関のリッチ空燃比運転中の気筒からの排気
    に、前記内燃機関のリーン空燃比運転中の気筒からの排
    気の一部を加えて所定のリッチ空燃比の混合排気を形成
    し、該混合排気を前記ＮＨ3 生成手段に供給する排気導
    入手段と、 前記ＮＨ3 生成手段通過後の前記混合排気を前記ＮＯX
    浄化手段に供給するＮＨ3 供給手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 さらに、前記混合排気を形成するリッチ
    空燃比運転中の気筒からの排気の空燃比と前記リーン空
    燃比運転中の気筒からの排気の空燃比とを、混合排気の
    空燃比が前記所定のリッチ空燃比になるように制御する
    排気空燃比制御手段と、を備えた請求項１に記載の排気
    浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記内燃機関は、前記リッチ空燃比運転
    する気筒を予め定めた条件に応じて順次切り換えるリッ
    チ気筒変更手段を備えた請求項２に記載の排気浄化装
    置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記機関運転状態に基づいて前
    記ＮＯX 浄化手段に流入する排気中に含まれるＮＯX の
    量を推定する推定手段と、該推定されたＮＯ X 量に応じ
    て前記混合排気中に占める前記リーン空燃比運転気筒か
    らの排気の量を制御する排気導入量制御手段を備えた請
    求項１に記載の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも一部の気筒が、運転中の少な
    くとも所定の期間リッチ空燃比で運転されるリーンバー
    ン内燃機関の排気浄化装置であって、 機関排気通路に配置され、前記少なくとも一部の気筒か
    ら流入するリッチ空燃比の排気中のＮＯX の少なくとも
    一部をアンモニアに転換するＮＨ3 生成手段と、 該ＮＨ3 生成手段下流側の排気通路に配置され、流入す
    る排気中のＮＨ3 とＮＯX とを反応させてＮＯX をＮ2
    に還元するＮＯX 浄化手段と、 前記少なくとも一部の気筒がリッチ空燃比で運転される
    ときに、前記少なくとも一部の気筒から排出される排気
    中のＮＯX 量を増加させるＮＯX 増加手段と、 を備えた排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 前記ＮＯX 増加手段は、前記少なくとも
    一部の気筒がリッチ空燃比で運転されるときに、該少な
    くとも一部の気筒の点火時期を最適点火時期に較べて進
    角させる点火時期制御手段を備えた請求項５に記載の排
    気浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記内燃機関は、機関排気ガスの一部を
    各気筒に還流させるＥＧＲ手段を備え、前記ＮＯX 増加
    手段は、前記少なくとも一部の気筒がリッチ空燃比で運
    転されるときに、該少なくとも一部の気筒への排気ガス
    の循環量を低減するＥＧＲ制御手段を備えた請求項５に
    記載の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】 前記ＮＯX 増加手段は、前記少なくとも
    一部の気筒の圧縮比を、他の気筒の圧縮比より増大させ
    る手段を備えた請求項５に記載の排気浄化装置。
  9. 【請求項９】 前記内燃機関は機関各気筒を冷却する冷
    却手段を備え、前記ＮＯX 増加手段は、更に前記少なく
    とも一部の気筒に対する前記冷却手段の冷却能力を増大
    する冷却制御手段を備えた請求項８に記載の排気浄化装
    置。
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