(57)【要約】 【課題】 吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx脱離処理の実行時期を最適に制御する。 【解決手段】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気管１６に吸蔵還元型ＮＯx触媒１７を備えた内燃機関の排気浄化装置において、出ガスＳＯx濃度が上昇中か否か及び、入りガスＳＯx濃度と出ガスＳＯx濃度との比較値に基づいてＳＯx脱離処理を実行し、出ガスＳＯx濃度が下降中か否か及び、入りガスＳＯx濃度と出ガスＳＯx濃度との比較値に基づいてＳＯx脱離処理を終了する。【選択図】図７
2004301127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、
（ロ）前記ＮＯx吸収材に吸収されたＳＯxを脱離するときに排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制御する排気空燃比制御手段と、を備え、
前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度の変化傾向に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項２】
前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度が上昇中であって、前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項３】
前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度と前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度の濃度差に基づいて前記ＮＯx吸収材に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段を備え、このＳＯx蓄積量算出手段により算出されたＳＯx蓄積量が所定量以下のときには、前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を禁止することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項４】
前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度と前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度の濃度差に基づいて前記ＮＯx吸収材に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段を備え、このＳＯx蓄積量算出手段により算出されたＳＯx蓄積量の大きさに応じて、前記排気空燃比制御手段の空燃比制御条件を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項５】
前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度が下降中であって、前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項６】
前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度は、ＮＯx吸収材の上流の排気通路に設けたＳＯx濃度検出手段により検出することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 
【請求項７】
前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度は、内燃機関の運転状態から推定することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物（ＮＯx）を浄化することができる排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気ガスからＮＯxを浄化する排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯx触媒に代表されるＮＯx吸収材がある。ＮＯx吸収材は、流入排気ガスの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出するものであり、このＮＯx吸収材の一種である吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出しＮ2に還元する触媒である。
【０００３】
この吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に触媒あるいはＮＯx触媒ということもある）を希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の排気ガスが流れたときには排気ガス中のＮＯxが触媒に吸収され、ストイキ（理論空燃比）あるいはリッチ空燃比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたＮＯxがＮＯ2として放出され、さらに排気ガス中のＨＣやＣＯなどの還元成分によってＮ2に還元され、即ちＮＯxが浄化される。
【０００４】
ところで、一般に、内燃機関の燃料には硫黄分が含まれており、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃料中の硫黄分が燃焼してＳＯ2やＳＯ3などの硫黄酸化物（ＳＯx）が発生する。前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は、ＮＯxの吸収作用を行うのと同じメカニズムで排気ガス中のＳＯxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路にＮＯx触媒を配置すると、このＮＯx触媒にはＮＯxのみならずＳＯxも吸収される。 
【０００５】
ところが、前記ＮＯx触媒に吸収されたＳＯxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い傾向がある。ＮＯx触媒内のＳＯx蓄積量が増大すると、触媒のＮＯx吸収容量が減少するためＮＯx浄化率が低下する。これが所謂ＳＯx被毒である。吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx浄化能を長期に亘って高く維持するためには、ＮＯx触媒に対しＳＯx脱離処理を実行し、吸収されているＳＯxを脱離させる必要があり、このＳＯx脱離処理の実行時期が非常に重要になる。
【０００６】
ここで、ＳＯx脱離処理実行時期の決定方法の一つとして、ＮＯx触媒に所定量のＳＯxが蓄積されたときとする考え方がある。この場合、従来は、ＮＯx触媒に吸収されているＳＯx蓄積量を、車両の走行距離、あるいは、ＮＯx触媒の入口と出口のＮＯx濃度差、あるいは、ＮＯx触媒の入口と出口の温度差などに基づいて推定していた（例えば、特許文献１参照。）。つまり、従来は、ＳＯxに関する直接的なデータに基づいてＳＯx脱離処理実行時期を決定していたわけではなかった。 
【０００７】
そのため、ＮＯx触媒に吸収されているＳＯx蓄積量の把握が不十分で、ＳＯx脱離処理実行時期が不適切になる虞れがあった。
【特許文献１】特許第２７４５９８５号公報
【特許文献２】特開平１０−３１１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の出口の排気ガスにおけるＳＯx濃度の変化傾向に基づいてＳＯx脱離処理を管理することにより、長期に亘って吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx浄化能力を高く維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯx吸収材に吸収されたＳＯxを脱離するときに排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制御する排気空燃比制御手段と、を備え、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度の変化傾向に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動することを特徴とする。 
【００１０】
ここで、排気ガス中のＳＯxがＮＯx吸収材に吸収されている間は、ＮＯx吸収材の下流の排気ガスのＳＯx濃度は、ＮＯx吸収材の上流の排気ガスのＳＯx濃度よりも低くなっている。しかし、ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量が増大してＳＯx吸収容量が減少してくると、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度が、前記ＮＯx吸収材上流におけるＳＯx濃度に徐々に接近してくる。従って、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度が前記ＮＯx吸収材上流におけるＳＯx濃度にどの程度まで接近したかで、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積程度を把握することができる。
【００１１】
また、ＮＯx吸収材からＳＯxを脱離させるために排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制御すると、ＮＯx吸収材から脱離したＳＯxがＮＯx吸収材の下流に流れ出るため、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度は前記ＮＯx吸収材上流におけるＳＯx濃度よりも高くなり、前記ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量は経時的に減少していく。前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度は、上述の空燃比制御を開始してから所定時間でピークを迎え、その後は徐々に減少していく。 
【００１２】
そして、前記ＮＯx吸収材からＳＯxが脱離しなくなるとＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度と前記ＮＯx吸収材上流におけるＳＯx濃度が同等になり、このときに前記ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量が最小になる。従って、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度が前記ＮＯx吸収材上流におけるＳＯx濃度にどの程度まで接近したかで、ＮＯx吸収材のＳＯxの脱離程度を把握することができる。
【００１３】
そこで、本発明においては、上記したような前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度の変化傾向に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動することとした。そうすれば、ＳＯx蓄積量を算出せずに、前記ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積程度を精度良く把握できる。その結果、前記ＮＯx吸収材のＮＯx浄化能を長期に亘って高く維持することができる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記ＳＯx濃度検出手段により検出したＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度が上昇中であって、前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を開始するようにすることができる。ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量が飽和状態に近付くにしたがって、ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に近付いていくからであり、ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量を算出しなくても、ＳＯx被毒の進行状態を把握することができる。 
【００１５】
また、この場合、前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度と前記ＳＯx濃度検出手段で検出したＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度の濃度差に基づいて前記ＮＯx吸収材に吸収されているＳ
Ｏx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段を備え、このＳＯx蓄積量算出手段により算出されたＳＯx蓄積量が所定量以下のときには、前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を禁止するのが好ましい。ＮＯx吸収材のＳＯx蓄積量が少ない状態で排気空燃比制御手段を作動させても、ＮＯx吸収材からＳＯxを効率的に脱離することができず、還元剤が無駄になるからである。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を開始するようにした場合には、前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度と前記ＳＯx濃度検出手段で検出したＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度の濃度差に基づいて前記ＮＯx吸収材に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段を備え、このＳＯx蓄積量算出手段により算出されたＳＯx蓄積量の大きさに応じて、前記排気空燃比制御手段の空燃比制御条件を補正してもよい。ＳＯx蓄積量の大きさに応じて最適なＳＯx脱離条件があるからである。ここでいう空燃比制御条件とは、空燃比のリッチ度合やリッチ空燃比継続時間などである。 
【００１７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記ＳＯx濃度検出手段により検出したＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度が下降中であって、前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を終了するようにすることが可能である。ＮＯx吸収材からＳＯxが脱離しているとき、ＳＯxの脱離が完全に完了する前に排気空燃比をリッチからリーンに切り替えても、リーンに切り替わってからしばらくの期間はＮＯx吸収材からＳＯxが脱離するからである。これにより、ＳＯx脱離のための還元剤の使用量を減らすことができる。 
【００１８】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度は、ＮＯx吸収材の上流の排気通路に設けたＳＯx濃度検出手段により検出することもできるし、内燃機関の運転状態から推定することも可能である。ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度も考慮することにより、ＳＯx被毒の進行状態をより精度良く把握することができる。
【００１９】
なお、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したＮＯxを放出するＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯx吸収材の下流の排気通路に設けられ、排気ガスのＳＯx濃度を検出するＳＯx濃度検出手段と、（ハ）前記ＮＯx吸収材に吸収されたＳＯxを脱離するときに排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制御する排気空燃比制御手段と、を備え、前記ＳＯx濃度検出手段により検出されたＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動することもできる。 
【００２０】
こうすれば、ＳＯx濃度検出手段によってＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度を検出しているので、ＮＯx吸収材のＳＯx被毒の進行状態を的確に把握することができる。そして、ＳＯx濃度検出手段によって検出されたＳＯx濃度に基づいて排気空燃比制御手段を作動しているので、ＮＯx吸収材に対して最適なＳＯx脱離処理を実行することができる。 
【００２１】
本発明における希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。排気ガスの空燃比とは、機関吸気通路及びＮＯx吸収材よりも上流での排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比をいう。 
【００２２】
内燃機関がリーンバーンガソリンエンジンの場合には、排気空燃比制御手段は、燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御する手段により実行可能である。また、内燃機関がデ
ィーゼルエンジンの場合には、排気空燃比制御手段は、吸気行程または膨張行程または排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を制御する手段、あるいは、ＮＯx吸収材よりも上流の排気通路内に還元剤を供給制御する手段により実現可能である。
【００２３】
ＮＯx吸収材としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示することができる。吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯxを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出し、Ｎ2に還元する触媒である。この吸蔵還元型ＮＯx触媒は、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と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。 
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度と前記ＳＯx濃度検出手段で検出したＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度の濃度差に基づいて前記ＮＯx吸収材に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段を備え、このＳＯx蓄積量算出手段により算出されたＳＯx蓄積量が所定量に達したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を開始するようにすることができる。 
【００２５】
ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度よりも大きい場合、その濃度差分がＮＯx吸収材に吸収されると考えることができる。したがって、この濃度差に排気ガス量を乗ずればＮＯx吸収材に吸収されているＳＯx量（ＳＯx蓄積量）を算出することができる。 
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、（イ）希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設けられたＮＯx吸収材と、（ロ）前記ＮＯx吸収材に吸収されたＳＯxを脱離するときに排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制御する排気空燃比制御手段と、を備え、前記ＮＯx吸収材下流におけるＳＯx濃度の変化傾向に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動するようにしたことにより、ＮＯx吸収材のＳＯx被毒の進行状態を的確に把握することができ、ＮＯx吸収材に対して最適なＳＯx脱離処理を実行することができる。 
【００２７】
前記ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度が下降中であって、ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度がＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制御を終了するようにした場合には、ＳＯx脱離のための還元剤の使用量を減らすことができ、その結果、ＳＯx脱離処理に起因する燃費悪化を低減することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図１から図８の図面に基いて説明する。 
【００２９】
〔第１の実施の形態〕図１は本発明を希薄燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概略構成を示す図である。この図において、符号１は機関本体、符号２はピストン、符号３は燃焼室、符号４は点火栓、符号５は吸気弁、符号６は吸気ポート、符号７は排気弁、符号８は排気ポートを夫々示す。 
【００３０】
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が取り付けられている。サージタンク１０は吸気ダクト１２およびエアフロメータ２１を介してエアクリーナ１３に連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配置されている。 
【００３１】
一方、排気ポート８は排気マニホルド１５および排気管１６を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）１７を内蔵したケーシング１８に接続され、ケーシング１８は排気管１９を介して図示しないマフラーに接続されている。尚、以下の説明では、吸蔵還元型ＮＯx触媒１７をＮＯx触媒１７と略す。 
【００３２】
エンジンコントロール用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向バス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（セントラルプロセッサユニット）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を具備する。エアフロメータ２１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３８を介して入力ポート３５に入力される。 
【００３３】
ケーシング１８の上流の排気管１６には、ＮＯx触媒１７に流入する排気ガスのＳＯx濃度に比例した出力電圧を発生する入ガスＳＯxセンサ（ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度検出手段）２３が設けられ、ケーシング１８の下流の排気管１９には、ＮＯx触媒１７から流出する排気ガスのＳＯx濃度に比例した出力電圧を発生する出ガスＳＯxセンサ（ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度検出手段）２４が設けられている。これらＳＯxセンサ２３，２４の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入力される。 
【００３４】
ケーシング１８の下流の排気管１９内には排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ２５が取り付けられており、この温度センサ２５の出力電圧が対応する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す出力パルスを発生する回転数センサ２６が接続されている。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に接続されている。 
【００３５】
このガソリンエンジンでは、例えば次式に基づいて燃料噴射時間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ＲＯＭ３２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り、即ちリッチとなる。 
【００３６】
そして、この実施の形態のガソリンエンジンでは、機関低中負荷運転領域では補正係数Ｋの値が１．０よりも小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、高速の定速運転時では補正係数Ｋの値が１．０とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷運転領域では補正係数Ｋの値は１．０よりも大きな値とされてリッチ空燃比制御が行われるように設定してある。 
【００３７】
内燃機関では通常、低中負荷運転される頻度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において補正係数Ｋの値が１．０よりも小さくされて、リーン混合気が燃焼せしめられることになる。 
【００３８】
図３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。この図からわかるように、燃焼室３から排出される排気ガス中の未燃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。 
【００３９】
ケーシング１８内に収容されているＮＯx触媒（吸蔵還元型ＮＯx触媒）１７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と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。 
【００４０】
このＮＯx触媒１７を機関の排気通路に配置すると、ＮＯx触媒１７は、流入する排気ガスの空燃比（以下、排気空燃比ということもある）がリーンのときにはＮＯx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ＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通路およびＮＯx触媒１７より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）の比をいう。 
【００４１】
なお、ＮＯx触媒１７より上流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、ＮＯx触媒１７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ＮＯx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ＮＯxを放出することになる。 
【００４２】
ＮＯx触媒１７によるＮＯxの吸放出作用は図４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。以下、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。 
【００４３】
まず、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４（Ａ）に示されるように酸素Ｏ２ がＯ２−又はＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含まれるＮＯは、白金Ｐｔの表面上でＯ２−又はＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２ →２ＮＯ２）。 
【００４４】
次いで、生成されたＮＯ２の一部は、白金Ｐｔ上で酸化されつつＮＯx触媒１７内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ３−の形でＮＯx触媒１７内に拡散する。このようにしてＮＯxがＮＯx触媒１７内に吸収される。 
【００４５】
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、ＮＯx触媒１７のＮＯx 吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ２がＮＯx触媒１７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。 
【００４６】
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、ＮＯx触媒１７内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２またはＮＯの形でＮＯx触媒１７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、ＮＯx触媒１７からＮＯxが放出されることになる。図３に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればＮＯx触媒１７からＮＯxが放出されることとなる。 
【００４７】
一方、このとき、燃焼室３内に供給される混合気がストイキまたはリッチ空燃比になる
と、図３に示されるように機関からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２−又はＯ２−と反応して酸化せしめられる。 
【００４８】
また、排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比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ＮＯx触媒１７からＮＯ２またはＮＯが放出され、このＮＯ２またはＮＯは、図４（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元せしめられてＮ２となる。 
【００４９】
即ち、流入排気ガス中のＨＣ，ＣＯは、まず白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２−又はＯ２−とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２−又はＯ２−が消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残っていれば、このＨＣ，ＣＯによってＮＯx触媒１７から放出されたＮＯxおよび流入排気ガス中のＮＯxがＮ２に還元せしめられる。 
【００５０】
このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２またはＮＯが存在しなくなると、ＮＯx触媒１７から次から次へとＮＯ２またはＮＯが放出され、さらにＮ２に還元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比またはリッチにすると短時間の内にＮＯx触媒１７からＮＯxが放出されることになる。 
【００５１】
このように、排気空燃比がリーンになるとＮＯxがＮＯx触媒１７に吸収され、排気空燃比を理論空燃比あるいはリッチにするとＮＯxがＮＯx触媒１７から短時間のうちに放出され、Ｎ２に還元される。したがって、大気中へのＮＯxの排出を阻止することができる。 
【００５２】
ところで、この実施の形態では前述したように、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、また高負荷運転時等には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運転時には混合気がリーンとされるので、低中負荷運転時に排気ガス中のＮＯxがＮＯx触媒１７に吸収され、全負荷運転時及び高負荷運転時等にＮＯx触媒１７からＮＯxが放出され還元されることになる。しかしながら、全負荷運転あるいは高負荷運転等の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度が多くその運転時間が長ければ、ＮＯxの放出・還元が間に合わなくなり、ＮＯx触媒１７のＮＯxの吸収能力が飽和してＮＯxを吸収できなくなってしまう。 
【００５３】
そこで、この実施の形態では、リーン混合気の燃焼が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っているときには、比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるように混合気の空燃比を制御し、短周期的にＮＯxの放出・還元を行っている。このようにＮＯxの吸放出のために、排気空燃比（この実施の形態では混合気の空燃比）が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な理論空燃比またはリッチ空燃比（リッチスパイク）」を交互に繰り返されるように制御することを、リーン・リッチスパイク制御と称している。尚、この出願においては、リーン・リッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含まれるものとする。 
【００５４】
一方、燃料には硫黄（Ｓ）が含まれており、燃料中の硫黄が燃焼するとＳＯ２やＳＯ３などの硫黄酸化物（ＳＯx）が発生し、ＮＯx触媒１７は排気ガス中のこれらＳＯxも吸収する。ＮＯx触媒１７のＳＯx吸収メカニズムはＮＯx吸収メカニズムと同じであると考えられる。即ち、ＮＯx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を坦持させた場合を例にとって説明すると、前述したように、排気空燃比がリーンのときには、酸素Ｏ２がＯ２-又はＯ２-の形でＮＯx触媒１７の白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯx（例えばＳＯ２）は白金Ｐｔの表面上で酸化されてＳＯ３となる。 
【００５５】
その後、生成されたＳＯ３は、白金Ｐｔの表面で更に酸化されながらＮＯx触媒１７内
に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合し、硫酸イオンＳＯ４２-の形でＮＯx触媒１７内に拡散し硫酸塩ＢａＳＯ４を形成する。このＢａＳＯ４は結晶が粗大化し易く、比較的安定し易いため、一旦生成されると分解・脱離されにくい。そして、ＮＯx触媒１７中のＢａＳＯ４の生成量が増大するとＮＯx触媒１７の吸収に関与できるＢａＯの量が減少してＮＯxの吸収能力が低下してしまう。これが即ちＳＯx被毒である。したがって、ＮＯx触媒１７のＮＯx吸収能力を高く維持するためには、適宜のタイミングでＮＯx触媒１７に吸収されたＳＯxを脱離させるＳＯx脱離処理を実行する必要がある。 
【００５６】
ＮＯx触媒１７からＳＯxを脱離させるためには、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする必要があり、また、ＮＯx触媒１７の触媒床温が高いほど脱離し易いことがわかっている。 
【００５７】
そして、この実施の形態では、ＳＯx脱離処理のために排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にする場合も、燃料噴射弁１１から噴射される燃料量をＥＣＵ３０により制御して燃焼室３に供給される混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御することにより行う。よって、ＥＣＵ３０と燃料噴射弁１１は排気空燃比制御手段を構成する。 
【００５８】
図５は、ＮＯxの吸放出・還元処理のためにリーン・リッチスパイク制御を行っているときと、ＳＯx脱離処理のためにストイキまたはリッチ空燃比制御を行っているときにおける、排気空燃比、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量、ＮＯx触媒１７の上流及び下流のＳＯx濃度の経時変化の一例を示している。尚、この図において、ＮＯx吸放出・還元処理時の排気空燃比はリッチスパイクを省略してリーン表示しており、また、ＳＯx脱離処理時の排気空燃比におけるリッチ表示は理論空燃比を含む概念である。以下、図５を参照してＳＯx蓄積量及びＳＯx濃度の経時変化を説明する。 
【００５９】
（１）ｔ1〜ｔ2 
ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が少ないときにリーン空燃比の排気ガスがＮＯx触媒１７に流れると、排気ガス中のＳＯxがＮＯx触媒１７に吸収されるので、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量は経時的に増大していく。また、排気ガス中のＳＯxがＮＯx触媒１７に吸収されている間、ＮＯx触媒１７の下流の排気ガス（以下、触媒出ガスという）のＳＯx濃度は、ＮＯx触媒１７の上流の排気ガス（以下、触媒入ガスという）のＳＯx濃度よりも低い。
【００６０】
（２）ｔ2〜ｔ3 
ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が増大してＳＯx吸収容量が減少してくると、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度に徐々に接近してくる。これは、ＮＯx触媒１７で吸収されずにスルーパスするＳＯxが徐々に増大することを意味し、その結果、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量の増大度合が鈍ってくる。 
【００６１】
（３）ｔ3〜ｔ4 
ｔ3において、ＮＯx触媒１７からＳＯxを脱離させるために高温・リッチ空燃比制御（空燃比一定）を開始すると、ＮＯx触媒１７から脱離したＳＯxがＮＯx触媒１７の下流に流れ出るため、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも高くなり、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量は経時的に減少していく。触媒出ガスのＳＯx濃度は、高温・リッチ空燃比制御を開始してから所定時間でピークを迎え、その後は徐々に減少していく。 
【００６２】
（４）ｔ4〜ｔ5 
しかしながら、ｔ4において高温・リッチ空燃比制御を終了し、リーン・リッチスパイク制御に移行した後もしばらくの間は、ＮＯx触媒１７からＳＯxの脱離が続く。このよう
に高温・リッチ空燃比制御終了後もＳＯx脱離が続く理由は明らかでないが、この現象に再現性があることは多くの実験結果から明らかである。そして、ｔ5において、ＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離しなくなると触媒出ガスのＳＯx濃度と触媒入ガスのＳＯx濃度が同等になり、このときにＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が最小になる。 
【００６３】
（５）ｔ5〜ｔ6 
ｔ5を過ぎると、再び、ＮＯx触媒１７にＳＯxが吸収されるようになり、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも徐々に小さくなって、ｔ6において触媒出ガスのＳＯx濃度は平衡する。 
【００６４】
即ち、触媒出ガスのＳＯx濃度と触媒入ガスのＳＯx濃度が一致するＣ点は、ＳＯx脱離状態からＳＯx吸収状態への切り替わりポイントであり、ＮＯx触媒１７が排気ガス中のＳＯxを吸着しているときには、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも小さくなり、ＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離しているときには、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも大きくなる。 
【００６５】
そして、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも小さい期間（ｔ0〜ｔ3）において、そのＳＯx濃度差に排気ガス量を乗じるとＮＯx触媒１７に吸収されたＳＯx量が算出され、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度よりも大きい期間（ｔ3〜ｔ5）において、そのＳＯx濃度差に排気ガス量を乗じるとＮＯx触媒１７から脱離したＳＯx量が算出されることになる。 
【００６６】
そこで、この第１の実施の形態では、ｔ0からＮＯx触媒１７に吸収されるＳＯx量を算出し、これを積算することによりＳＯx蓄積量を算出し、算出されたＳＯx蓄積量が所定の上限値に達したときに、高温・リッチ空燃比制御を開始するようにした。そして、高温・リッチ空燃比制御を開始後は、ＮＯx触媒１７から脱離されるＳＯx量を算出し、これを前記ＳＯx蓄積量から順次減算していくことによりＳＯx脱離途中におけるＳＯx蓄積量を算出し、ＳＯx蓄積量が所定の下限値以下になったときに、高温・リッチ空燃比制御を終了するようにした。 
【００６７】
このようにすると、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量を正確に把握でき、ＳＯx脱離を最適な時期に開始することができ、リッチ空燃比の排気ガスの供給を最適な時期に終了することができる。その結果、ＮＯx触媒１７のＮＯx浄化能を長期に亘って高く維持することができるとともに、ＳＯx脱離に伴う燃費悪化を低減することができる。 
【００６８】
次に、図６を参照して、第１の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンを説明する。この制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、この制御ルーチンは一定時間毎にＣＰＵ３４によって実行される。 
【００６９】
＜ステップ１０１＞まず、ＥＣＵ３０は、ステップ１０１において、入ガスＳＯxセンサ２３で検出された触媒入ガスのＳＯx濃度（以下、入ガスＳＯx濃度と略称することもある）を読み込み、出ガスＳＯxセンサ２４で検出された触媒出ガスのＳＯx濃度（以下、出ガスＳＯx濃度と略称することもある）を読み込む。 
【００７０】
＜ステップ１０２＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２に進んで、入ガスＳＯx濃度が出ガスＳＯx濃度よりも大きいか否か判定する。ステップ１０２における肯定判定はＮＯx触媒１７がＳＯx吸収中であることを意味し、否定判定はＮＯx触媒１７がＳＯx脱離中であることを意味する。 
【００７１】
＜ステップ１０３＞ステップ１０２で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１０３に進み、ＳＯx蓄積量を加算する。詳述すると、ステップ１０１で読み込んだ入ガスＳＯx濃度から出ガスＳＯx濃度を減算してＳＯx濃度差を求め、一方、エアフロメータ２１で検出した現時点の吸入空気量を読み込みこれを排気ガス量として、本ルーチンを今回実行してから次回実行するまでの間にＮＯx触媒１７に吸収されるＳＯx量を算出し、この吸収ＳＯx量をＳＯxカウンタにおいて加算し、現時点のＳＯx蓄積量を求める。 
【００７２】
＜ステップ１０４＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０４に進み、ＳＯx蓄積量が予め設定した上限値を越えているか否か判定する。ステップ１０４で否定判定した場合には、まだ、ＳＯx脱離処理を実行すべき時期ではないので、リターンに進む。 
【００７３】
＜ステップ１０５＞ステップ１０４で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ１０５に進み、ＮＯx触媒１７からＳＯxを脱離するために排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するリッチ空燃比制御を開始する。尚、このリッチ空燃比制御が実行されている間、適宜の手段により、ＮＯx触媒１７に対する昇温制御が実行され、ＮＯx触媒１７の触媒床温はＳＯx脱離に最適な温度に制御される。 
【００７４】
＜ステップ１０６＞リッチ空燃比制御及び昇温制御の実行により、ＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離し、出ガスＳＯx濃度が入ガスＳＯx濃度よりも高くなるため、次回このルーチンを実行したときには、ステップ１０２において否定判定され、ＥＣＵ３０は、ステップ１０６に進み、ＳＯx蓄積量を減算する。 
【００７５】
詳述すると、ステップ１０１で読み込んだ出ガスＳＯx濃度から入ガスＳＯx濃度を減算してＳＯx濃度差を求め、一方、エアフロメータ２１で検出した現時点の吸入空気量を読み込みこれを排気ガス量として、本ルーチンを今回実行してから次回実行するまでの間にＮＯx触媒１７から脱離するＳＯx量を算出し、その脱離ＳＯx量をＳＯxカウンタにおいて減算し、現時点のＳＯx蓄積量を求める。 
【００７６】
＜ステップ１０７＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０７に進み、ＳＯx蓄積量が予め設定した下限値以下か否かを判定する。ステップ１０７で否定判定した場合には、ＮＯx触媒１７からＳＯxがまだ十分に脱離していない状態であるのでリターンに進み、リッチ空燃比制御及び昇温制御を続行する。 
【００７７】
＜ステップ１０８＞ステップ１０７で肯定判定した場合には、ＮＯx触媒１７からＳＯxが十分に脱離したので、ＥＣＵ３０は、ステップ１０８に進み、リッチ空燃比制御及び昇温制御を終了する。 
【００７８】
この第１の実施の形態において、ＥＣＵ３０による一連の信号処理のうちステップ１０３を実行する部分は、ＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）の上流と下流のＳＯx濃度差に基づいてＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段ということができる。 
【００７９】
〔第２の実施の形態〕前述の第１の実施の形態では、ＮＯx触媒１７の上流と下流のＳＯx濃度差からＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量を算出し、算出されたＳＯx蓄積量に基づいて、ＳＯx脱離処理のための高温・リッチ空燃比制御の開始時期及び終了時期を判定したが、第２の実施の形態では、ＳＯx蓄積量を算出せずに、ＮＯx触媒１７の下流のＳＯx濃度の変化傾向、具体的には、ＮＯx触媒１７の下流のＳＯx濃度が上昇中か、あるいは下降中かということと、ＮＯx触媒１７の上流と下流のＳＯx濃度の比較値に基づいて、高温・リッチ空燃比制御の開始時期及び終了時期を判定するようにした。 
【００８０】
前述したように、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が増大して飽和状態に近付くと、触媒出ガスのＳＯx濃度が触媒入ガスのＳＯx濃度に近付いてくる（図５においてｔ2〜ｔ3の間）。したがって、出ガスＳＯx濃度が入ガスＳＯx濃度にどの程度まで接近したかで、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積程度を把握することができる。そこで、この第２の実施の形態では、出ガスＳＯx濃度と入ガスＳＯx濃度の比が所定の比率（例えば、１：２）になったとき（図５においてＡ部）に、高温・リッチ空燃比制御を開始するようにした。 
【００８１】
また、ＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離しているとき、ＳＯxの脱離が完全に完了する前に排気空燃比をリッチからリーンに切り替えても、リーンに切り替わってからしばらくの期間はＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離している（図５においてｔ4〜ｔ5の間）。したがって、リッチ空燃比制御を実行しているときに、出ガスＳＯx濃度が入ガスＳＯx濃度に一致する前に、出ガスＳＯx濃度が入ガスＳＯx濃度に所定値まで接近したときを高温・リッチ空燃比制御の終了時期とすることができ、また、そうすることによって還元剤の使用量を減らすことができる。そこで、この第２の実施の形態では、出ガスＳＯx濃度と入ガスＳＯx濃度の比が所定の比率（例えば、２：１）になったとき（図５においてＢ部）に、高温・リッチ空燃比制御を終了するようにした。 
【００８２】
このようにすると、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積程度を精度良く把握でき、ＳＯx脱離を最適な時期に開始することができる。また、リッチ空燃比の排気ガスの供給を最適な時期に終了することができる。その結果、ＮＯx触媒１７のＮＯx浄化能を長期に亘って高く維持することができるとともに、ＳＯx脱離に伴う燃費悪化を低減することができる。 
【００８３】
次に、図７を参照して、第２の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンを説明する。この制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、この制御ルーチンは一定時間毎にＣＰＵ３４によって実行される。 
【００８４】
＜ステップ２０１＞まず、ＥＣＵ３０は、ステップ２０１において、入ガスＳＯxセンサ２３で検出された触媒入ガスのＳＯx濃度を読み込み、出ガスＳＯxセンサ２４で検出された触媒出ガスのＳＯx濃度を読み込む。 
【００８５】
＜ステップ２０２＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０２に進んで、入ガスＳＯx濃度が出ガスＳＯx濃度よりも大きいか否か判定する。ステップ２０２における肯定判定はＮＯx触媒１７がＳＯx吸収中であることを意味し、否定判定はＮＯx触媒１７がＳＯx脱離中であることを意味する。 
【００８６】
＜ステップ２０３＞ステップ２０２で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０３に進み、出ガスＳＯx濃度が上昇中か否か判定する。図５に示すように、ＮＯx触媒１７がＳＯx脱離状態からＳＯx吸収状態に切り替わった直後は出ガスＳＯx濃度が低下していき（ｔ0〜ｔ1）、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が飽和に近付くにしたがって出ガスＳＯx濃度は上昇していく（ｔ2〜ｔ3）。ステップ２０３ではＮＯx触媒１７がこのいずれの状態にあるかを判定する。ステップ２０３において否定判定した場合には、まだＳＯx脱離処理の開始時期ではないので、ＥＣＵ３０はリターンに進む。 
【００８７】
＜ステップ２０４＞ステップ２０３において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０４に進み、出ガスＳＯx濃度と入ガスＳＯx濃度の濃度比αを算出する。 α＝（出ガスＳＯx濃度）／（入ガスＳＯx濃度） 
【００８８】
＜ステップ２０５＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０５に進み、ステップ２０４で算出した濃度比αが上限値（例えば、０．５）よりも大きいか否かを判定する。ステップ２
０５で否定判定した場合には、まだ、ＳＯx脱離処理を実行すべき時期ではないので、ＥＣＵ３０はリターンに進む。 
【００８９】
＜ステップ２０６＞ステップ２０５で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６に進み、ＮＯx触媒１７からＳＯxを脱離するために排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するリッチ空燃比制御を開始する。尚、このリッチ空燃比制御が実行されている間、適宜の手段により、ＮＯx触媒１７に対する昇温制御が実行され、ＮＯx触媒１７の触媒床温はＳＯx脱離に最適な温度に制御される。 
【００９０】
＜ステップ２０７＞リッチ空燃比制御及び昇温制御の実行により、ＮＯx触媒１７からＳＯxが脱離し、出ガスＳＯx濃度が入ガスＳＯx濃度よりも高くなるため、次回このルーチンを実行したときには、ステップ２０２において否定判定され、ＥＣＵ３０は、ステップ２０７に進む。 
【００９１】
ステップ２０７において、ＥＣＵ３０は、出ガスＳＯx濃度が下降中か否か判定する。図５に示すように、リッチ空燃比制御開始からしばらくの間は出ガスＳＯx濃度が上昇していき、やがてピーク値を迎え、その後は出ガスＳＯx濃度が下降していく（ｔ3〜ｔ4）。ステップ２０７ではＮＯx触媒１７がこのいずれの状態にあるかを判定する。 
【００９２】
ステップ２０７において否定判定した場合には、まだリッチ空燃比制御を終了すべきではないので、ＥＣＵ３０はリターンに進み、リッチ空燃比制御及び昇温制御を続行する。
【００９３】
＜ステップ２０８＞ステップ２０７において肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２０８に進み、出ガスＳＯx濃度と入ガスＳＯx濃度の濃度比αを算出する。 α＝（出ガスＳＯx濃度）／（入ガスＳＯx濃度） 
【００９４】
＜ステップ２０９＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２０９に進み、ステップ２０８で算出した濃度比αが下限値（例えば、２）よりも小さいか否かを判定する。ステップ２０９で否定判定した場合には、まだ、リッチ空燃比制御を終了すべきではないので、ＥＣＵ３０はリターンに進み、リッチ空燃比制御及び昇温制御を続行する。 
【００９５】
＜ステップ２１０＞ステップ２０９で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ２１０に進み、ＳＯx脱離処理のためのリッチ空燃比制御及び昇温制御を終了する。 
【００９６】
〔第３の実施の形態〕前述の第２の実施の形態では、ＮＯx触媒１７の上流と下流のＳＯx濃度の濃度比に基づいて、高温・リッチ空燃比制御の開始時期及を判定しているが、ＮＯx触媒１７に流入する排気ガスのＳＯx濃度が低い場合には、前記ＳＯx濃度比が所定の条件を満たしてもＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量としては少ないこともある。このように、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が少ない状態で高温・リッチ空燃比制御を実行しても、ＮＯx触媒１７からＳＯxが効率的に脱離されず、還元剤が無駄に消費されてしまう。 
【００９７】
そこで、この第３の実施の形態では、ＮＯx触媒１７のＳＯx蓄積量が所定量に達していない場合には、ＳＯx脱離処理の実行を禁止し、ＳＯx蓄積量が所定量以上であり、且つ、ＮＯx触媒１７の上流と下流のＳＯx濃度比が所定の条件を満たした場合に限り、ＳＯx脱離処理を実行することとした。 
【００９８】
次に、図８を参照して、第３の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンを説明する。この制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に記憶されており、この制御ルーチンは一定時間毎にＣＰＵ３４によって実行さ
れる。 
【００９９】
＜ステップ３０１〜３０２＞ステップ３０１，３０２はそれぞれ第２の実施の形態におけるステップ２０１，２０２と同じであるので説明を省略する。 
【０１００】
ステップ３０２で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０３に進み、ＳＯx蓄積量を加算する。詳述すると、ステップ１０１で読み込んだ入ガスＳＯx濃度から出ガスＳＯx濃度を減算してＳＯx濃度差を求め、一方、エアフロメータ２１で検出した現時点の吸入空気量を読み込みこれを排気ガス量として、本ルーチンを今回実行してから次回実行するまでの間にＮＯx触媒１７に吸収されるＳＯx量を算出し、この吸収ＳＯx量をＳＯxカウンタにおいて加算し、現時点のＳＯx蓄積量を求める。 
【０１０１】
＜ステップ３０４＞次に、ＥＣＵ３０は、ステップ３０４に進み、ＳＯx蓄積量が予め設定したＳＯx脱離実行下限値を越えているか否か判定する。ステップ３０４で否定判定した場合には、まだ、ＳＯx脱離処理を実行すべき時期ではないので、リターンに進む。 
【０１０２】
＜ステップ３０５〜ステップ３１１＞ステップ３０４で肯定判定した場合には、ＥＣＵ３０は、ステップ３０５に進む。ステップ３０５からステップ３１１は第２の実施の形態におけるステップ２０４からステップ２１０と同じであるので説明を省略する。 
【０１０３】
尚、第２の実施の形態における制御ルーチンのステップ２０３に対応する処理が、第３の実施の形態の制御ルーチンにないのは、ステップ３０４においてＳＯx蓄積量がＳＯx脱離実行下限値以上である時には、出ガスＳＯx濃度が下降する期間（図５においてｔ0〜ｔ1）を既に過ぎているはずだからである。 
【０１０４】
＜ステップ３１２＞ＥＣＵ３０は、ステップ３１１においてリッチ空燃比制御及び昇温制御を終了した後、ステップ３１２に進み、ＳＯxカウンタをリセットして本ルーチンを終了する。 
【０１０５】
この第３の実施の形態において、ＥＣＵ３０による一連の信号処理のうちステップ３０３を実行する部分は、ＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）の上流と下流のＳＯx濃度差に基づいてＮＯx触媒（ＮＯx吸収材）に吸収されているＳＯx量を算出するＳＯx蓄積量算出手段ということができる。 
【０１０６】
〔他の実施の形態〕前述の第２、第３の実施の形態では、リッチ空燃比制御及び昇温制御の終了時期の判定を、出ガスＳＯx濃度と入ガスＳＯx濃度の比αが所定の条件（α＜２）を満たすか否かで行っているが、これに代えて、リッチ空燃比制御を開始してからの経過時間が所定の時間に達したか否かによって前記終了時期を判定してもよい。 
【０１０７】
また、上述のようにリッチ空燃比制御の終了時期を経過時間で判定する場合には、ＳＯx脱離処理開始前までのＳＯx蓄積量を算出し、そのＳＯx蓄積量の大きさに応じて、リッチ度合やリッチ空燃比継続時間等のＳＯx脱離処理条件（排気空燃比制御手段の空燃比制御条件）を補正して、ＳＯx脱離処理のためのリッチ空燃比制御を実行することも可能である。 
【０１０８】
前述の各実施の形態では、ＮＯx触媒１７の上流に入ガスＳＯxセンサ２３を設け、この入ガスＳＯxセンサ２３によりＮＯx触媒１７に流入する排気ガスのＳＯx濃度を検出しているが、ＮＯx触媒１７に流入する排気ガスのＳＯx濃度は燃料量と排気ガス量に依存するので、エンジン運転状態（燃料噴射量、空燃比、吸入空気量、エンジン回転数など）から推定することが可能である。したがって、入ガスＳＯxセンサ２３を設ける代わりに、エ
ンジン運転状態からＥＣＵ３０により触媒入ガスのＳＯx濃度を算出し、推定するようにしてもよい。 
【０１０９】
前述した各実施の形態では本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明したが、本発明をディーゼルエンジンに適用することができることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼がストイキよりもはるかにリーン域で行われるので、通常の機関運転状態ではＮＯx触媒１７に流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、ＮＯx及びＳＯxの吸収は行われるものの、ＮＯx及びＳＯxの放出が行われることは殆どない。 
【０１１０】
また、ガソリンエンジンの場合には、前述したように燃焼室３に供給する混合気をストイキあるいはリッチにすることにより排気空燃比をストイキあるいはリッチにし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、ＮＯx触媒１７に吸収されているＮＯxやＳＯxを放出させることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気をストイキあるいはリッチにすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用することはできない。 
【０１１１】
したがって、本発明をディーゼルエンジンに適用する場合、排気空燃比をストイキあるいはリッチにするためには、機関出力を得るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤（例えば燃料である軽油）を排気ガス中に供給する必要がある。排気ガスへの還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気行程において気筒内に燃料を副噴射することによっても可能であるし、あるいは、ＮＯx触媒１７の上流の排気通路内に還元剤を供給することによっても可能である。 
【０１１２】
尚、ディーゼルエンジンであっても排気再循環装置（所謂、ＥＧＲ装置）を備えている場合には、排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによって、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にすることが可能である。 
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図である。
【図３】機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図４】吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用を説明するための図である。
【図５】排気空燃比、ＮＯx触媒のＳＯx蓄積量、及び、ＮＯx触媒上流と下流のＳＯx濃度の経時変化を示す図である。
【図６】前記第１の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンである。
【図７】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第２の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンである。
【図８】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第３の実施の形態におけるＳＯx脱離制御実行ルーチンである。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・ エンジン本体（内燃機関） 
３・・・ 燃焼室 
４・・・ 点火栓 
１１・・ 燃料噴射弁（排気空燃比制御手段） 
１６・・ 排気管（排気通路） 
１７・・ 吸蔵還元型ＮＯx触媒（ＮＯx吸収材） 
１８・・ ケーシング 
１９・・ 排気管（排気通路） 
２３・・ 入ガスＳＯxセンサ（ＮＯx吸収材上流のＳＯx濃度検出手段） 
２４・・ 出ガスＳＯxセンサ（ＮＯx吸収材下流のＳＯx濃度検出手段） 
３０・・ ＥＣＵ（排気空燃比制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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