"内燃機関の排気通路内に配置され、卑金属を触媒担体に担持してなるNOx浄化触媒と、前記NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサと、前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御するための空燃比制御手段とを備え、前記NOx浄化触媒が所定の酸素被毒を受けた場合に、前記空燃比制御手段によって前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな第1の空燃比に制御し、次いで前記酸素センサの出力値に基づいて前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記第1の空燃比よりもリーンな第2の空燃比に切り換えるようにした、内燃機関の排気浄化装置。前記第1の空燃比から前記第2の空燃比への切り換えが、前記酸素センサの出力値の微分値が最大となったとき又はその後に実施されるようにした、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記卑金属がCu、Mn、Ni、Fe、Co、Mo、W、Zn、V及びMgからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記卑金属がCu又はNiである、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比である、請求項1~4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第1の空燃比が14.0以下であり、前記第2の空燃比が14.4以上である、請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第1の空燃比から前記第2の空燃比への切り換え後、前記第2の空燃比と前記第2の空燃比よりもリッチな第3の空燃比とを交互に切り換える切り換え制御を実施するようにした、請求項1~4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比が14.6以上15.0以下であり、前記第3の空燃比が14.4以下である、請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比が14.8以上である、請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換えが同じ時間間隔で交互に実施されるようにした、請求項7~9のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間が0.1秒以上1秒以下である、請求項10に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間が0.1秒以上0.5秒以下である、請求項11に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記酸素センサの出力値の変動幅が第1の値を超えた場合には、前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間を短くするようにした、請求項10~12のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間を短くすることにより、前記酸素センサの出力値の変動幅が前記第1の値より小さい第2の値以下に制御されるようにした、請求項13に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記酸素センサがジルコニア酸素センサであり、前記第1の値が0.05Vであり、前記第2の値が0.02Vである、請求項14に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記NOx浄化触媒に流入する排気ガス中の酸化性ガス由来の酸素量が前記NOx浄化触媒の許容酸素量以下になるように、前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間が設定される、請求項10~15のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の切り換え時間が所定の値に達した場合には、前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の平均A/F値が小さくなるように前記第2の空燃比と前記第3の空燃比が設定される、請求項10~16のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の平均A/F値が内燃機関の吸入空気量に基づいて算出され、前記平均A/F値に基づいて前記第2の空燃比と前記第3の空燃比の各値が設定されるようにした、請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記卑金属がCuであり、前記平均A/F値が以下の式平均A/F値=-0.00132Ga214.6式中、Gaは内燃機関の吸入空気量g/sであるによって算出される、請求項18に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記卑金属がNiであり、前記NOx浄化触媒がAuをさらに含み、前記平均A/F値が以下の式平均A/F値=-0.00065Ga214.55式中、Gaは内燃機関の吸入空気量g/sであるによって算出される、請求項18に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記平均A/F値が所定の値に達した場合には、前記切り換え制御を停止して、前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するようにした、請求項17~20のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記NOx浄化触媒の上流側排気通路内に配置され、Fe、Co、Ag、Zn及びMnからなる群より選択される少なくとも1種を触媒担体に担持してなる酸化触媒をさらに備えた、請求項1~21のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置され、HC及びCOを酸化浄化するための追加の酸化触媒と、前記NOx浄化触媒の下流側排気通路に設けられ、前記追加の酸化触媒上流の排気ガスに空気を導入するための空気導入手段とをさらに備えた、請求項1~22のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。前記追加の酸化触媒がAgを触媒担体に担持してなる触媒である、請求項23に記載の内燃機関の排気浄化装置。本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路内に配置され、卑金属を触媒担体に担持してなるNOx浄化触媒と、前記NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサと、前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御するための空燃比制御手段とを備え、前記NOx浄化触媒が所定の酸素被毒を受けた場合に、前記空燃比制御手段によって前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな第1の空燃比に制御し、次いで前記酸素センサの出力値に基づいて前記NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記第1の空燃比よりもリーンな第2の空燃比に切り換えるようにしたことを特徴としている。先に述べたとおり、卑金属は、白金族元素に比べて一般に酸化されやすく、それゆえ白金族元素に比べてより酸素被毒を受けやすいという問題がある。そして、触媒成分として卑金属を含むNOx浄化触媒のこのような酸素被毒に起因するNOx浄化性能の低下は、当該NOx浄化触媒上の卑金属がフューエルカット運転時のような極端な酸化性雰囲気にさらされた場合に特に顕著となる。一方で、卑金属におけるこのような酸素被毒を解消して当該卑金属を酸化した状態から活性の高いメタルの状態へ確実に再生するためには、排気ガスの空燃比を通常走行時のリッチ空燃比よりもさらにリッチな空燃比に制御することが必要となる。しかしながら、このようなより高いリッチ空燃比下におけるNOx浄化触媒の再生操作は、燃費の大幅な悪化を招くため一般に好ましくない。本発明者らは、卑金属を触媒担体に担持してなるNOx浄化触媒が、例えば、フューエルカット運転時のような極端な酸化性雰囲気にさらされて酸素被毒を受けた場合においても、当該NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサの出力値に基づいて当該NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を適切に制御することで、上記のような高いリッチ空燃比下におけるNOx浄化触媒の処理時間をより短くすることができ、したがってNOx浄化触媒の再生処理に伴う燃費の悪化を顕著に抑制することができることを見出した。より具体的には、本発明者らは、NOx浄化触媒の再生処理を開始する際には、通常走行時のリッチ空燃比よりもさらにリッチな空燃比が必要とされるものの、その後、酸素センサの出力値が所定の値に達した後、あるいは酸素センサの出力値の微分値が最大となったとき又はその後に、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を通常走行時の空燃比に戻した場合においても、通常走行時よりもリッチな空燃比のまま運転を継続した場合とほぼ同じ時間でNOx浄化触媒を再生することができることを見出した。一般的に行われるNOx浄化触媒の再生処理では、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を通常走行時よりもリッチな空燃比に切り換えて再生処理を開始した後、例えば、NOx浄化触媒の下流側排気通路内に取り付けられたNOxセンサ等の測定手段を用いてNOx浄化触媒のNOx浄化活性がモニタリングされる。次いで、そのNOx浄化活性が十分に回復したことを確認した後に、再生処理のためのリッチな空燃比を通常走行時の空燃比に戻して再生処理が終了する。これに対し、本発明における酸素センサの出力値又はその微分値に基づく排気ガスの空燃比の切り換え操作は、NOx浄化触媒のNOx浄化活性が十分に回復する前に行われるものであり、それにもかかわらず、リッチな空燃比のまま運転を継続した場合とほぼ同じ時間においてNOx浄化触媒を活性の高い状態へ確実に再生することができる。したがって、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、従来の方法に比べて、NOx浄化触媒の再生処理に伴う燃費の悪化を顕著に抑制することが可能である。なお、本発明によれば、NOx浄化触媒において触媒成分として含まれる卑金属としては、排気ガス中のNOxを還元浄化できるものであればよく、特に限定されないが、例えば、銅Cu、マンガンMn、ニッケルNi、鉄Fe、コバルトCo、モリブデンMo、タングステンW、亜鉛Zn、バナジウムV及びマグネシウムMgからなる群より選択される少なくとも1種の金属を使用することができ、好ましくは卑金属としてはCu又はNiを使用することができる。本発明において用いられるNOx浄化触媒では、上記の卑金属以外にも、任意選択で追加の触媒金属をさらに担持してもよい。このような追加の触媒金属としては、排ガス浄化用触媒の技術分野において一般に用いられる任意の触媒金属を使用することができ、上記のCu、Mn及びNi以外の任意の卑金属、さらには任意の貴金属を使用することができる。なお、貴金属としては、排ガス浄化用触媒において一般に用いられる白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh等を使用することができるものの、白金族元素を他の金属で代替するという観点で言えば、これらの金属以外の貴金属、例えばAu等を使用することが好ましい。また、上記の卑金属及び任意選択で追加の触媒金属が担持される触媒担体としては、特に限定されないが、一般に触媒担体として用いられる任意の金属酸化物を使用することができる。このような触媒担体としては、例えば、アルミナAl2O3、ジルコニアZrO2、セリアCeO2、セリア-ジルコニアCeO2-ZrO2、シリカSiO2、チタニアTiO2、酸化亜鉛ZnO、五酸化バナジウムV2O5、酸化コバルト、例えば、酸化コバルトII、酸化コバルトIII、酸化コバルトII,III、希土類酸化物及びそれらの組み合わせからなる群より選択される金属酸化物が挙げられる。以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置の好ましい実施態様についてより詳しく説明するが、以下の説明は、本発明の好ましい実施態様の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施態様に限定することを意図するものではない。図1は、本発明による排気浄化装置の一例を模式的に示した図である。図1を参照すると、内燃機関10の排気側は、排気通路11を介して触媒成分として卑金属を含むNOx浄化触媒12に連結され、さらに当該NOx浄化触媒12の出口部が排気通路13に連結されている。また、排気通路13にはNOx浄化触媒12から流出する排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ14が取り付けられている。ここで、酸素センサ14は、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するものであり、本発明においては、電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気ガスに接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを使用することができる。このジルコニア酸素センサは、理論空燃比約0.5V付近を境に、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるときには約0.8V以上の電圧を出力し、実際の空燃比が理論空燃比よりもリーン側にあるときには約0.2V以下の電圧を出力するものである。なお、この酸素センサ14は、電子制御ユニットECU15に電気的に接続されている。そして、NOx浄化触媒12を再生処理する際の排気ガスの空燃比の切り換えは、酸素センサ14からの出力値に基づいて電子制御ユニットECU15空燃比制御手段により実施することができる。本発明による排気浄化装置の第1の実施態様によれば、通常走行時は、ECU15によってNOx浄化触媒12に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比すなわちA/F=14.6よりもリッチな空燃比、例えばA/F=14.4に制御され、NOx浄化触媒12によって排気ガス中のNOxが還元浄化される。一方で、アクセルオフ時に行われるフューエルカット制御等の酸化性雰囲気下では、NOx浄化触媒12上の卑金属が酸素被毒を受けてNOx浄化触媒12のNOx浄化性能が低下する場合がある。そこで、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けてNOx浄化触媒12のNOx浄化性能が低下したと判断した場合には、ECU15によってNOx浄化触媒12に流入する排気ガスの空燃比を、先に記載したリッチな空燃比例えばA/F=14.4よりもさらにリッチな第1の空燃比例えばA/F=14.0に切り換えることでNOx浄化触媒12の再生処理が開始される。次いで、酸素センサ14の出力値に基づいて、例えば、酸素センサ14の出力値が所定の値、例えば0.8Vに達した後、あるいは酸素センサ14の出力値の微分値が最大となったとき又はその後に、NOx浄化触媒12に流入する排気ガスの空燃比を第1の空燃比例えばA/F=14.0よりもリーンな第2の空燃比例えばA/F=14.4に切り換えることで、NOx浄化触媒12の再生処理を継続しつつ、当該再生処理に伴う燃費の悪化を顕著に抑制することが可能である。図2は、本発明による排気浄化装置の第1の実施態様における触媒再生操作のフローチャートである。なお、この触媒再生操作は、電子制御ユニットECU15によって予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ルーチンとして行われる。図2を参照すると、まず初めにステップ100では、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けているか否かが判定される。ここで、本実施態様では、フューエルカットF/C制御が行われてNOx浄化触媒12が酸化性雰囲気にさらされている場合を当該NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けた状態と判断してステップ101に進む。一方で、フューエルカット制御が行われていない場合には、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けていないと判断してルーチンを終了する。次に、ステップ101では、フューエルカットの停止条件が成立しているか否かが判定され、フューエルカットの停止条件が成立している場合には、ステップ102に進んで触媒再生処理が開始される。なお、フューエルカットの停止条件としては、機関回転数が所定の回転数以下に低下した場合や、アクセルがオンされた場合等が挙げられる。次に、ステップ102において、NOx浄化触媒12に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比例えばA/F=14.0に制御して、NOx浄化触媒12上の卑金属を酸化した状態から活性の高いメタルの状態へ再生させるリッチ処理を行う。なお、このようなリッチ処理は、例えば、内燃機関本体の燃焼室内に燃料を噴射することによって行ってもよいし、あるいはNOx浄化触媒12上流側の排気通路11内に還元剤供給弁を取り付け、当該還元剤供給弁から還元剤又は燃料を供給することによって行ってもよい。次に、ステップ103において、酸素センサ14の出力値の微分値dO2/dtが最大値に達したか否かが判定され、dO2/dtが最大値に達した場合にはステップ104に進む。そして、ステップ104において、NOx浄化触媒12に流入する排気ガスの空燃比を通常走行時の空燃比例えばA/F=14.4に切り換えてルーチンを終了する。ここで、酸素センサ14の出力値の微分値dO2/dtが最大値に達した時点では、NOx浄化触媒12上の卑金属が酸化された状態からある程度還元された状態にあると考えられる。したがって、この時点においては、NOx浄化触媒12上の卑金属粒子の表面部分は酸化物の状態からメタルの状態に十分に還元されていると考えられる。何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、このような場合には、卑金属粒子の表面部分とバルク部分との酸素濃度の差を埋めるようにバルク部分に存在する酸素が卑金属粒子の表面に自然と引き寄せられるため、再生処理の開始当初と比較して卑金属粒子がより還元されやすい状態にあると考えられる。したがって、再生処理開始当初のより高いリッチ空燃比例えばA/F=14.0を、酸素センサ14の出力値の微分値が最大となったとき又はその後に、比較的穏やかな通常走行時のリッチ空燃比例えばA/F=14.4に切り換えたとしても、より高いリッチ空燃比のまま運転を継続した場合とほぼ同じ時間においてNOx浄化触媒12のNOx浄化活性を回復させることができると考えられる。なお、本発明の第1の実施態様では、理解を容易にするため、再生処理開始当初の空燃比すなわち第1の空燃比を14.0、その後の空燃比すなわち第2の空燃比を14.4としてNOx浄化触媒の再生操作を説明した。しかしながら、これら第1及び第2の空燃比としては、必ずしも上記の値には限定されず、任意の適切な値を選択することができる。例えば、本発明の第1の実施態様では、第1の空燃比としては、理論空燃比すなわちA/F=14.6よりもリッチであって、好ましくは14.0以下の空燃比が選択され、第2の空燃比としては、当該第1の空燃比よりもリーンな空燃比であって、好ましくは14.4以上14.6未満の空燃比が選択される。ここで、第1の空燃比が14.0超であると、卑金属の酸素被毒を短時間にすなわち効率的に解消できない場合がある。また、第2の空燃比が14.4未満であると、燃費の悪化における抑制効果が小さくかつHCによる活性点の被毒がされやすく、一方で、第2の空燃比が14.6以上であると、排気ガス中に含まれるNOxを十分に還元浄化することができない場合がある。なお、本実施態様では、フューエルカット制御が行われた場合に、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けたと判断し、その後、フューエルカット制御が停止された段階でNOx浄化触媒12の再生処理が開始されている。しかしながら、NOx浄化触媒12の酸素被毒の判断は、このような方法以外にも種々の方法によって行うことができる。例えば、NOxセンサ等の測定手段を使用した方法によってNOx浄化触媒12の酸素被毒状態を判断してもよい。具体的には、NOx浄化触媒12下流側の排気通路13内に当該NOx浄化触媒12から流出する排気ガス中のNOxを検出するためのNOxセンサを取り付け、当該NOxセンサによって検出される排気ガス中のNOx量に基づいてNOx浄化触媒12のNOx浄化率を算出する。そして、このNOx浄化率が所定の値Pを下回っているか否かを判定することにより、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けたか否かを判断することができる。すなわち、図2のフローチャートに基づいて言えば、ステップ100及び101においてNOx浄化率<PとなったときにNOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けたと判断してステップ102に進む。一方で、NOx浄化率≧Pの場合には、NOx浄化触媒12が所定の酸素被毒を受けていないと判断してリッチ処理は行わずにルーチンを終了する。なお、ステップ102以降の操作については、図2の場合と同様に進行させることができる。本発明において触媒成分として使用される卑金属は、先に述べたとおり、排気ガスの空燃比がリーン又はストイキであると排気ガス中に含まれるNOxを十分に還元浄化することができない場合がある。したがって、上で説明した本発明による排気浄化装置の第1の実施態様では、再生処理時だけでなく、通常走行時においても、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御して運転することが好ましい。しかしながら、このようなリッチ空燃比下においては、排気ガス中に含まれる炭化水素HC等によって卑金属の表面が覆われ、すなわち卑金属の表面がいわゆるHC被毒を受け、その結果としてNOx浄化触媒のNOx浄化性能が低下してしまう場合がある。そこで、このような場合においても、HC等による被毒を解消して排気ガス中のNOxを確実に還元浄化することができる本発明による排気浄化装置の第2の実施態様について、以下に具体的に説明する。図3は、本発明による排気浄化装置の第1及び第2の実施態様の制御方法を模式的に示した図である。図3aは、第1の実施態様の制御方法を示し、図3bは、第2の実施態様の制御方法を示している。まず、本発明の第1の実施態様に対応する図3aを参照すると、アクセルオフ時に行われるフューエルカット制御等の極端なリーン雰囲気下図中、左側の大きなピークでは、卑金属粒子1を触媒担体2に担持してなるNOx浄化触媒は酸素被毒を受け、すなわち卑金属粒子1の表面が酸素によって覆われてしまう。この場合には、排気ガス中に含まれるNOを確実に還元浄化することができない図3aiを参照。そこで、本発明の第1の実施態様では、NOx浄化触媒を通常走行時の空燃比例えばA/F=14.4よりもさらにリッチな空燃比すなわち第1の空燃比、例えばA/F=14.0に所定の時間だけさらし、その後、通常走行時の空燃比すなわち第2の空燃比、例えばA/F=14.4に戻すことで、燃費の悪化を抑制しつつ、卑金属粒子1を酸化した状態から活性の高いメタルの状態に還元する図3aiiを参照。Cu等の卑金属粒子1の還元は、例えば、排気ガス中に含まれるCO等によって以下の反応において進行する。CuOCO→CuCO2一方で、排気ガスの空燃比が14.4程度のリッチ雰囲気下では、排気ガス中にはCOに比べてHCが比較的多く含まれている。したがって、NOx浄化触媒の再生処理が完了した後も、このような空燃比下で運転を継続すると、卑金属粒子1の表面に排気ガス中のHCが付着し、その結果としてNOx浄化触媒のNOx浄化性能が低下してしまう場合がある図3aiiiを参照。次に、本発明の第2の実施態様に対応する図3bを参照すると、段階iiまでは本発明の第1の実施態様と同様に運転される。しかしながら、本発明の第2の実施態様では、段階iiにおいてNOx浄化触媒をよりリッチな空燃比すなわち第1の空燃比、例えばA/F=14.0に所定の時間だけさらした後は、本発明の第1の実施態様のように排気ガスの空燃比をA/F=14.4の定常運転に切り換えるのではなく、A/F=14.8の第2の空燃比とA/F=14.0の第3の空燃比とを短い時間間隔において、例えば1秒ごとに交互に切り換えて運転される。このようにすることで、理論空燃比よりもリッチなA/F=14.0の第3の空燃比においてNOx浄化触媒上の卑金属がHC被毒を受けた場合でも図3biiiを参照、理論空燃比よりもリーンなA/F=14.8の第2の空燃比に切り換えることで、このようなHC被毒を容易に解消することが可能である図3bivを参照。なお、本発明の第2の実施態様においても、理解を容易にするため、上記第2の空燃比を14.8、そして上記第3の空燃比を14.0としてNOx浄化触媒の再生操作を説明した。しかしながら、これら第2及び第3の空燃比としては、必ずしも上記の値には限定されず、任意の適切な値を選択することができる。例えば、本発明の第2の実施態様では、第2の空燃比としては、前記第1の空燃比よりもリーンな空燃比であって、好ましくは14.6以上15.0以下、より好ましくは14.8以上15.0以下の空燃比が選択され、第3の空燃比としては、理論空燃比すなわちA/F=14.6よりもリッチであって、好ましくは14.4以下又は14.0以下の空燃比が選択される。ここで、第2の空燃比が14.6未満であると、卑金属のHC被毒を十分に解消できない場合があり、一方で、第2の空燃比が15.0超であると、排気ガス中の酸素量が多くなりすぎて、卑金属のHC被毒は解消されるものの、逆に卑金属の酸素被毒が生じてしまう虞があるため好ましくない。また、第3の空燃比が14.4超であると、前記第2の空燃比によって起こりうる卑金属の酸素被毒を十分に解消できない場合がある。また、第2の空燃比と第3の空燃比の切り換えのタイミングについては、それぞれの空燃比の具体的な値や、HC被毒に起因するNOx浄化触媒の劣化度合等、種々のパラメータを考慮して適切に決定すればよい。例えば、常時は理論空燃比よりもリッチな第3の空燃比で運転し、そして間欠的に理論空燃比よりもリーンな第2の空燃比に切り換える、いわゆるリーンスパイクを発生させることで卑金属のHC被毒を解消するようにしてもよいし、あるいはまた、図3bに示すように短い時間間隔、例えば1秒ごとに第2の空燃比と第3の空燃比を交互に切り換えることで卑金属のHC被毒を解消するようにしてもよい。後者の方法によれば、前者の方法に比べてリッチ空燃比による合計の運転時間を短くすることができるので、燃費の悪化をより改善することが可能である。なお、上記の切り換え時間は、特には限定されず、一般的には0.1秒以上1秒以下、好ましくは0.1秒以上0.5秒以下の範囲内において適切に選択すればよい。このように、本発明による排気浄化装置の第2の実施態様によれば、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒成分として卑金属を含むNOx浄化触媒であって、酸素被毒を受けたNOx浄化触媒を容易に再生できるだけでなく、その後のリッチ空燃比による運転で生じうるNOx浄化触媒のHC被毒についても確実に抑制することができる。それゆえ、本発明による排気浄化装置の第2の実施態様によれば、NOx浄化触媒のNOx浄化活性をより長い期間にわたって高い状態のまま維持することが可能である。次に、本発明の第3の実施態様についてより詳しく説明する。先に説明した本発明の第2の実施態様では、上記のとおり、好ましくは理論空燃比よりもリーンな空燃比である第2の空燃比と、好ましくは理論空燃比よりもリッチな空燃比である第3の空燃比とを交互に切り換えることで、NOx浄化触媒のHC被毒を確実に抑制することが可能である。しかしながら、一方で、本発明の第2の実施態様では、NOx浄化触媒が理論空燃比よりもリーンな空燃比である第2の空燃比に一定時間ごとにさらされるために、場合によっては当該NOx浄化触媒上の卑金属が徐々に酸化されてしまうことがある。以下、理解を容易にするため、第2の空燃比をリーン空燃比例えばA/F=14.8、そして第3の空燃比をリッチ空燃比例えばA/F=14.0として説明する。例えば、内燃機関の負荷が低い運転状態のもとでは、当該内燃機関の吸入空気量Gag/sが少ないために、同様にNOx浄化触媒に流入する空気量も少なくなる。このような場合には、たとえNOx浄化触媒がリーン空燃比に一定時間ごとにさらされ、それによってNOx浄化触媒上の卑金属粒子の一部、特には卑金属粒子の表面又はその一部が酸化されたとしても、その後のリッチ空燃比によってこのような卑金属の酸素被毒を容易に解消することができる。具体的には、図4において示すとおり、低負荷運転時にはNOx浄化触媒に流入する空気の絶対量が少ないために、リーン空燃比においても卑金属粒子の表面又はその一部しか酸化されない図4b。したがって、その後のリッチ空燃比によって卑金属の酸化還元反応MO⇔M、M:卑金属がうまく機能し、すなわち卑金属の酸素吸放出作用がうまく機能して、酸化された卑金属を活性の高いメタルの状態に容易に再生することができる図4a。しかしながら、例えば、加速運転時のような内燃機関の負荷が高い運転状態のもとでは、当該内燃機関の吸入空気量Gag/sが多くなるために、同様にNOx浄化触媒に流入する空気量も多くなる。したがって、高負荷運転においては、低負荷運転の場合と比較して、特にリーン空燃比の際に卑金属の酸化がより進行してしまうと考えられる。また、高負荷運転以外の条件下、例えば、リーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え制御が比較的長い時間間隔において実施される条件下においても、比較的短い時間間隔における切り換え制御の場合と比較して、同様にリーン空燃比の際にNOx浄化触媒に流入する空気の絶対量が多くなるために、卑金属の酸化がより進行してしまう場合がある。そして、これらの場合には、その後のリッチ空燃比によっても、酸化された卑金属のすべてを十分にメタルの状態まで還元することができなくなる。その結果として、リーン空燃比とリッチ空燃比の切り換えが繰り返されるにつれて、卑金属の酸化が徐々に進行し、最終的に卑金属粒子の内部まで完全に酸化されてしまうと考えられる図4c。この場合には、もはや卑金属の酸素吸放出作用がほとんど機能しなくなるため、NOx浄化触媒のNOx浄化性能が大きく低下してしまうことになる。そして、このような卑金属の酸素被毒は、図2及びそれに関連して本明細書において説明した触媒再生操作を実施することによってしかもはや解消することができない。本発明の第3の実施態様によれば、本発明の第2の実施態様におけるリーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え制御に関連する上記の問題、特には高負荷運転時等におけるNOx浄化触媒の酸素被毒の問題を、当該NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサの出力値に基づいて、例えば、リーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え時間を短くすることにより解決することができる。したがって、本発明の第3の実施態様によれば、高負荷運転時においても特に図2等で示したような触媒再生操作を何ら実施することなく、NOx浄化触媒のNOx浄化性能を高い状態のまま維持することが可能である。具体的に説明すると、本発明の第2の実施態様における空燃比の切り換え制御では、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの雰囲気がリーン空燃比とリッチ空燃比の間で交互に変動する。しかしながら、NOx浄化触媒上の卑金属の酸素吸放出作用がうまく機能している場合には、このような雰囲気の変動は卑金属によってかなりの部分が吸収される。すなわち、リーン空燃比の際には、卑金属MがMOに酸化されることによって雰囲気中の酸素が吸収され、一方で、リッチ空燃比の際には、MOがMに還元されることによって雰囲気中に酸素が放出される。その結果として、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの雰囲気がリーン空燃比とリッチ空燃比の間で変動しても、当該NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサの出力値が大きく変動することはない。しかしながら、例えば、高負荷運転の際には、上記のとおり、NOx浄化触媒に流入する空気量が多くなるために、当該空気量がNOx浄化触媒上の卑金属によって吸放出可能な酸素量すなわちNOx浄化触媒の許容酸素量を超えることがある。このような場合には、卑金属の酸化が進行して卑金属の酸素吸放出作用が十分に機能しなくなり、それゆえ排気ガスの雰囲気の変動を卑金属によって吸収することができなくなる。その結果として、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの雰囲気の変動に応じて、当該NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサの出力値が大きく変動し、最終的にNOx浄化触媒のNOx浄化性能が低下してしまう。そこで、本発明の第3の実施態様では、酸素センサの出力値の変動幅が所定の値を超えた場合には、卑金属の酸素吸放出作用が機能しなくなった判断して、リーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え時間を短くするように制御される。このようにすることで、リーン空燃比の際にNOx浄化触媒に流入する空気の絶対量を少なくして卑金属の酸化を抑制しつつ、次のリッチ空燃比の際に酸化された卑金属をメタルの状態に還元することができる。したがって、本発明の第3の実施態様によれば、内燃機関の負荷が高い運転状態においても、NOx浄化触媒の低下したNOx浄化性能を確実に向上させることが可能である。切り換え時間の具体的な値は、例えば、吸入空気量Gaや燃料噴射量、あるいはNOx浄化触媒が配置されている位置等の種々の運転条件を考慮して適宜設定すればよい。特に限定されないが、例えば、NOx浄化触媒が内燃機関のエキゾーストマニホールド直後に配置されるスタートアップ触媒として使用される場合には、切り換え時間は、一般的に0.1~1秒の範囲内で設定することが好ましい。一方で、NOx浄化触媒がより下流側のアンダーフロア触媒として使用される場合には、切り換え時間は、一般的に0.2~1秒の範囲内で設定することが好ましい。というのも、より短い切り換え時間、例えば、0.1秒の切り換え時間において空燃比を14.8と14.0の間で変動させたとしても、アンダーフロア位置では内燃機関からの距離が遠いためにその変動が一部吸収されて変動幅が小さくなってしまう場合があるからである。さらに、本発明の第3の実施態様においては、空燃比の切り換え時間を短くする制御によって当該切り換え時間が所定の値、例えば、0.1秒又は0.2秒に達した場合には、リーン空燃比とリッチ空燃比の平均A/F値が小さくなるように当該リーン空燃比と当該リッチ空燃比を設定することが好ましい。例えば、切り換え時間が0.1秒NOx浄化触媒がスタートアップ触媒として使用される場合又は0.2秒NOx浄化触媒がアンダーフロア触媒として使用される場合よりも短くなると、卑金属の酸素被毒を解消するという本発明の効果が十分に得られない場合がある。そこで、本発明の第3の実施態様においては、切り換え時間がこれらの値に達した場合には、リーン空燃比A/F=14.8とリッチ空燃比A/F=14.0の平均A/F値A/F=14.4が小さくなるように、例えば、リーン空燃比が14.7、そしてリッチ空燃比が13.9に設定されるすなわち平均A/F値=14.3。リーン空燃比及びリッチ空燃比の値をそれぞれリッチ側に変更することで、リーン空燃比の際の卑金属の酸化を抑制しつつ、次のリッチ空燃比の際の卑金属の還元作用をさらに向上させることができる。このように、本発明の第3の実施態様によれば、内燃機関の様々な運転条件、特に内燃機関の負荷が高い運転条件においても、切り換え時間及び/又はリーン空燃比とリッチ空燃比の平均A/F値を適切に調整することで、NOx浄化触媒のNOx浄化活性を高い状態のまま維持することが可能である。本発明の第3の実施態様では、平均A/F値を小さくする操作は、燃費の悪化を抑制するという観点から、空燃比の切り換え時間を短くする制御によっても卑金属の酸素吸放出作用が回復しない場合に実施することが好ましい。図5は、本発明の第3の実施態様における切り換え制御を示すフローチャートである。なお、この制御は、例えば、図2のステップ103において、酸素センサの出力値の微分値dO2/dtが最大値に達した後に実施される。図5を参照すると、まず初めにステップ200では、切り換え時間t例えば1秒においてA/F=14.0⇔14.8の空燃比変動制御が開始される。なお、これらの値は必ずしも限定されず、例えばA/F=14.0⇔15.0の空燃比変動制御であってもよい。次に、ステップ201では、NOx浄化触媒上の卑金属の酸素吸放出作用が機能しているか否か、すなわちNOx浄化触媒が所定の酸素被毒を受けているか否かが判定される。ここで、本実施態様では、酸素センサの出力値の変動幅が0.05V以上になった場合を当該NOx浄化触媒が所定の酸素被毒を受けた状態と判断してステップ202に進む。なお、ステップ201の上記変動幅の値は、特には限定されず、一般的には約0.01~約0.2V又は約0.01~約0.1Vの範囲内で適切に選択すればよい。また、NOx浄化触媒の酸素被毒の判定についても、例えば、0.05V以上の変動幅が所定の時間、特には2秒以上、4秒以上又は10秒以上にわたって継続した場合を当該NOx浄化触媒が所定の酸素被毒を受けた状態と判断してもよい。次に、ステップ202では、空燃比の切り換え時間tが当初の1秒よりも短い時間に設定される。次に、ステップ203において、設定された切り換え時間tが0.1秒以上であるか否かが判定され、t≧0.1秒の場合にはステップ204に進む。そして、ステップ204において、設定された切り換え時間tによる空燃比変動制御が開始される。一方、ステップ203において、t<0.1秒の場合には、設定された切り換え時間tによる空燃比変動制御は行わずにステップ205に進む。そして、ステップ205において、リーン空燃比とリッチ空燃比の平均A/F値が当初の14.4よりも小さい値に設定され、すなわち、当該リーン空燃比と当該リッチ空燃比が当初の14.8と14.0よりもそれぞれリッチ側の値に設定される。次に、ステップ206において、NOx浄化触媒の酸素被毒が解消したか否かが判定される。ここで、本実施態様では、酸素センサの出力値の変動幅が0.02V以下になった場合を当該NOx浄化触媒の酸素被毒が解消した状態と判断してルーチンを終了する。一方、ステップ206において、酸素センサの出力値の変動幅が0.02Vよりも大きい場合には、NOx浄化触媒の酸素被毒が解消していないと判定され、ステップ202に戻り、NOx浄化触媒の酸素被毒が解消されるまで、切り換え時間tのさらなる短縮及び/又は平均A/F値のさらなる低減を実施する。なお、ステップ206の上記変動幅の値は、特には限定されず、一般的には約0.01~約0.2V又は約0.01~約0.1Vの範囲内で適切に選択すればよいが、好ましくはステップ201においてNOx浄化触媒の酸素被毒を判定した際の値よりも小さい値が選択される。また、本発明の第3の実施態様においては、例えば、切り換え時間tは、NOx浄化触媒上の卑金属によって吸放出可能な酸素量すなわちNOx浄化触媒の許容酸素量から算出することもできる。具体的には、まず、NO浄化触媒の卑金属担持量からNO浄化触媒中の卑金属の合計モル数Tmolが算出される。次いで、得られた卑金属の合計モル数Tmolと、さらにはNOx浄化触媒上の卑金属粒子の平均粒子半径Rnm及び当該卑金属の原子直径dnmとに基づいて、卑金属粒子の表面に存在する卑金属の合計モル数Smolを算出することができる。例えば、卑金属粒子の表面に存在する卑金属の合計モル数Smolは、以下の式を用いて算出することができる。なお、卑金属粒子の平均粒子半径Rは、当業者に公知の任意の方法によって測定することができ、例えば、粉末X線回折や電子顕微鏡等によって測定することができる。また、卑金属の原子直径dとしては文献値等の値を利用することができる。Smol=3T×d/R1卑金属による酸素の吸放出は、実際には卑金属粒子の表面に存在する卑金属によって行われる。したがって、上記式1によって得られた卑金属の合計モル数SからNOx浄化触媒の許容酸素量WXを算出することが可能である。例えば、卑金属としてCuが用いされる場合には、Cu1モルに対して酸素原子1モルが反応することができるので、許容酸素量WX=Sとなる。次に、卑金属の酸化に寄与しうる排気ガス中の酸化性ガスの濃度が算出され、得られた値に基づいて排気ガス中に含まれる酸化性ガス由来の酸素量Wが算出される。そして、リーン空燃比の際にNOx浄化触媒を通過する酸素量Wの積算値ΣWが上記の許容酸素量WX以下、すなわちΣW≦WXとなるようにリーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え時間tが決定される。卑金属の酸化に寄与しうる上記の酸化性ガスとしては、排気ガス中に存在するO2及びNOxを挙げることができる。排気ガス中のNOxは触媒表面においてNとOに解離吸着され、当該解離吸着されたOが卑金属の酸化に寄与しうる。なお、排気ガス中のO2濃度は、例えば、酸素センサ等を用いて検出することができ、その検出データに基づいてリーン空燃比の際にNOx浄化触媒を通過するO2量を算出することができる。あるいはまた、予め電子制御ユニットECUに内燃機関の運転状態に応じて当該内燃機関から単位時間当たり排出されるO2濃度をマップの形で記憶し、このマップを利用してO2量の算出を行う手法を採用してもよい。一方で、排気ガス中のNOx濃度は、例えば、NOxセンサ等を用いて検出することができ、その検出データに基づいてリーン空燃比の際にNOx浄化触媒を通過するNOx量を算出することができる。あるいはまた、O2量の算出の場合と同様に、予めECUに内燃機関の運転状態に応じて当該内燃機関から単位時間当たり排出されるNOx濃度をマップの形で記憶し、このマップを利用してNOx量の算出を行う手法を採用してもよい。図6は、本発明の第3の実施態様における切り換え時間tの設定操作を示すフローチャートである。図6を参照すると、まず初めにステップ300では、先に説明したように排気ガス中の酸素量Wが算出される。次に、ステップ301において、リーン空燃比の際にNOx浄化触媒を通過する酸素量Wの積算値ΣWがNOx浄化触媒の許容酸素量WX以下、すなわちΣW≦WXとなるようにリーン空燃比とリッチ空燃比の切り換え時間tが設定される。次に、ステップ302において、設定された切り換え時間tが0.1秒以上であるか否かが判定され、t≧0.1秒の場合には図2のステップ200に進む。そして、ステップ200において、設定された切り換え時間tによる空燃比変動制御が開始される。一方、ステップ302において、t<0.1秒の場合には、設定された切り換え時間tによる空燃比変動制御は行わずにステップ303に進む。そして、ステップ303において、リーン空燃比とリッチ空燃比の平均A/F値が当初の設定値、例えば14.4よりも小さい値に設定されてステップ300に戻る。さらに、本発明の第3の実施態様においては、例えば、リーン空燃比とリッチ空燃比の平均A/F値を、内燃機関の吸入空気量Gag/sに基づいて算出することができ、それによってリーン空燃比とリッチ空燃比の各値を設定することも可能である。なお、本明細書では、吸気に関するパラメータとして吸入空気量Gag/sが用いられるが、このようなパラメータとしては、吸入空気量以外にも、吸気圧力など、吸気に関する任意のパラメータを用いることができる。本願の出願人による研究で、所定のNOx浄化率、特には温度500°Cで約95以上のNOx浄化率を達成しうる平均A/F値と内燃機関の吸入空気量Gag/sとの間には、NOx浄化触媒に担持される金属の種類に応じて、一定の相関関係が得られることが見出された。具体的には、卑金属としてCuを担持したNOx浄化触媒では、以下の式、すなわち、平均A/F値=-0.00132Ga214.62を満たす平均A/F値を選択することで、NOx浄化触媒のNOx浄化性能を顕著に改善することが可能である。一方、卑金属としてNiを担持し、さらに追加の金属としてAuを担持したNOx浄化触媒では、以下の式、すなわち、平均A/F値=-0.00065Ga214.553を満たす平均A/F値を選択することで、NOx浄化触媒のNOx浄化性能を顕著に改善することが可能である。例えば、図5及び6で示した制御ルーチンにおいて平均A/F値を設定する際に、上記の式2及び3に基づいて平均A/F値を算出することで、より早くかつより確実にNOx浄化触媒のNOx浄化性能を回復させることが可能である。図5及び6で示した制御ルーチンにおいて平均A/F値がより低い値に設定されると、上記のとおり、NOx浄化触媒の酸素被毒を確実に解消することが可能である。しかしながら、平均A/F値がより低い値に設定された場合には、当然ながらリーン空燃比第2の空燃比とリッチ空燃比第3の空燃比の各値もそれぞれリッチ側の値に設定されることになる。例えば、第2の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比、特には14.5又は14.4等の値に設定されると、理論空燃比よりもリッチな第2の空燃比とそれよりもさらにリッチな第3の空燃比との間で切り換え制御が行われることになる。このようなリッチ空燃比下での制御では、本発明の第2の実施態様において説明したとおり、排気ガス中に含まれるHC等によって卑金属の表面が覆われ、すなわち卑金属の表面がいわゆるHC被毒を受け、その結果としてNOx浄化触媒のNOx浄化性能が低下してしまう場合がある。そこで、本発明の第3の実施態様においては、平均A/Fが所定の値、一般的には14.2又はそれよりも低い値に達した場合には、あるいはこのような値が所定の時間、特には30秒以上、1分以上、5分以上又は10分以上にわたって継続した場合には、第2の空燃比と第3の空燃比との間の切り換え制御を停止して、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に瞬間的に又は所定の時間にわたって制御することが好ましい。このような制御によってNOx浄化触媒のHC被毒を抑制又は解消して、NOx浄化触媒のNOx浄化性能を高い状態のまま維持することが可能である。上記の制御は、任意の適切な方法によって実施することができ、特に限定されないが、例えば、内燃機関への燃料噴射量を調節することによって実施してもよいし、又はフューエルカットによって実施してもよい。あるいはまた、上記の制御は、NOx浄化触媒の上流側排気通路に接続したポンプ等の空気導入手段を用いて当該NOx浄化触媒に空気を導入することによって実施してもよい。また、本発明の排気浄化装置の上記第1~第3の実施態様の変形態様として、例えば、NOx浄化触媒の上流側排気通路内に、鉄Fe、コバルトCo、銀Ag、亜鉛Zn及びマンガンMnからなる群より選択される少なくとも1種を触媒担体に担持してなる酸化触媒をさらに配置してもよい。とりわけ、Fe及びCoは、卑金属の中でもHCの酸化に対して比較的活性が高い。したがって、これらの卑金属を触媒成分として含む酸化触媒をNOx浄化触媒の上流側排気通路に配置することで、COに対してHCが優先的に酸化され、特にはHCを部分的に酸化してCOを生成させることができる。例えば、先に記載した本発明の第1の実施態様では、排気ガスの空燃比は、常時は、理論空燃比よりもリッチな空燃比に一般に制御される。しかしながら、このような雰囲気下においても、排気ガス中には酸素が含まれており、この酸素とFe及び/又はCoによってHCの部分酸化が進行してCOを生成させることができると考えられる。そして、上記の酸化触媒において生成したCOと、さらには当該酸化触媒において酸化されなかった排気ガス中のCOとが、下流側に配置されたNOx浄化触媒におけるNOx還元反応のための還元剤として作用し、以下のCO-NO反応:CONO→CO21/2N2が促進されると考えられる。したがって、NOx浄化触媒の上流側排気通路内にFe及び/又はCoを触媒成分として含む酸化触媒を配置することで、このような酸化触媒を配置しない場合と比較して、NOx浄化触媒におけるNOxの還元浄化を顕著に改善することが可能である。なお、上記の酸化触媒においてFe及び/又はCoを担持するための触媒担体としては、排ガス浄化用触媒の触媒担体として一般的に用いられる任意の金属酸化物、例えば、アルミナAl2O3、ジルコニアZrO2、セリアCeO2、セリア-ジルコニアCeO2-ZrO2、シリカSiO2、チタニアTiO2等を使用することができ、好ましくはアルミナAl2O3、ジルコニアZrO2、シリカSiO2、チタニアTiO2を使用することができる。また、排気ガス中に最終的に残存するHC及びCOを確実に酸化浄化するために、上記の酸化触媒に加えて、NOx浄化触媒の下流側排気通路内に追加の酸化触媒をさらに配置してもよい。このような追加の酸化触媒としては、排ガス浄化用触媒の技術分野において当業者に公知の任意の酸化触媒を使用することができる。例えば、このような追加の酸化触媒としては、白金PtやパラジウムPd等のいわゆる白金族元素を触媒担体に担持してなる従来公知の三元触媒を使用してもよい。しかしながら、白金族元素を他の金属で代替するという観点で言えば、このような三元触媒を使用する代わりに、例えば、銀Ag等の金属を触媒担体に担持してなる酸化触媒を使用することができる。とりわけ、Agは、HCやCOの酸化に対して活性が高く、それゆえこれを触媒担体に担持してなる追加の酸化触媒と、触媒成分として卑金属を含むNOx浄化触媒とを組み合わせて使用することで、排気ガス中の有害成分、すなわちHC、CO及びNOxを確実に酸化又は還元浄化することが可能である。なお、上記の追加の酸化触媒においてAg等の金属を担持するための触媒担体としては、排ガス浄化用触媒の触媒担体として一般的に用いられる任意の金属酸化物、例えば、アルミナAl2O3、ジルコニアZrO2、セリアCeO2、セリア-ジルコニアCeO2-ZrO2、シリカSiO2、チタニアTiO2等を使用することができる。一方で、例えば、本発明の第1の実施態様では、先に記載したとおり、NOx浄化触媒は、常時は、排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御した状態で使用される。しかしながら、Ag等の金属を触媒担体に担持してなる追加の酸化触媒は、このような雰囲気下では排気ガス中に含まれるHCやCOを十分に酸化浄化することができない場合がある。したがって、本発明の排気浄化装置においてAg等の金属を含む追加の酸化触媒を使用する場合には、当該追加の酸化触媒上流の排気ガスに、例えば、空気を導入して当該排気ガスの空燃比を理論空燃比ストイキ又はそれよりもリーンな空燃比に制御することが好ましい。図7は、上記の酸化触媒、NOx浄化触媒、及び追加の酸化触媒の組み合わせによる排気ガスの浄化の一例を模式的に示した図である。図7を参照すると、Cuを触媒担体に担持してなるNOx浄化触媒20の上流側にFeを触媒担体に担持してなる酸化触媒21が配置され、一方で、NOx浄化触媒20の下流側排気通路内にはAgを触媒担体に担持してなる追加の酸化触媒22がさらに配置されている。そして、NOx浄化触媒20の下流側排気通路に設けられたポンプ等の空気導入手段図示せずにより、追加の酸化触媒22上流の排気ガス中に空気を導入できるようにしている。図7についてより詳しく説明すると、常時は、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが酸化触媒21に流入し、そこで排気ガス中に含まれるO2と酸化触媒21上のFeによってHCが部分酸化されてCOが生成する。次いで、生成したCOとさらには酸化触媒21において酸化されなかった排気ガス中のCOとによってNOx浄化触媒20におけるCO-NO反応が促進され、排気ガス中のNOが確実に還元浄化される。最後に、追加の酸化触媒22上のAgと空気導入手段から導入された空気中のO2とによって排気ガス中に残存するHC及びCOが酸化浄化される。このような構成を採用することで、排ガス浄化用触媒の触媒成分として一般的に用いられる白金族元素を何ら使用することなく、排気ガス中の有害成分であるHC、CO及びNOxを確実に酸化又は還元浄化することができる。以下、本発明の排気浄化装置において使用されるNOx浄化触媒の再生処理について、実験結果に基づいてより詳細に説明する。[NOx浄化触媒の再生処理]本実験では、本発明の排気浄化装置において使用されるNOx浄化触媒について、当該NOx浄化触媒が酸素被毒を受けた場合の再生処理条件を以下のとおり検討した。なお、NOx浄化触媒としては、含浸法によって銅CuをアルミナAl2O3担体に担持したCu/Al2O3触媒を使用した。まず、上記のNOx浄化触媒がコートされたハニカム基材φ103mm×L155mmを実際のエンジン排気量:2400ccの排気系に装着し、当該エンジンを回転数1500回転で回してエンジンの出ガス温度すなわちNOx浄化触媒に流入する排気ガスの温度が550°Cとなるようにトルクを調整した。次いで、NOx浄化触媒が暖機されるまで空燃比A/F=14.6ストイキで制御し、その後、排気ガスの分析を開始した。排気ガスの分析においては、走行中のアクセルオフを模擬するためにフューエルカットF/Cを5秒間実施し、それによってNOx浄化触媒に酸素による被毒処理を施した。次いで、A/F=14.6において所定の時間にわたり排気ガスをサンプリングしてA/F=14.6ストイキのデータを取得した。なお、データとしては、NOx浄化触媒の入りガス及び出ガス中のNOx量と、NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサからの出力値とを得た。これらのデータを取得後、空燃比をA/F=14.4に切り換えて系を安定させた後、再びF/Cを5秒間実施してNOx浄化触媒に酸素による被毒処理を施した。次いで、A/F=14.4において所定の時間にわたり排気ガスをサンプリングしてA/F=14.4燃料リッチのデータを取得した。次に、同様の操作によってA/F=14.0燃料リッチの場合のデータを取得した。これらの結果を図8に示す。図8は、酸素被毒を受けた後の種々の空燃比におけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示すグラフである。図8a~cは、それぞれA/F=14.6ストイキ、A/F=14.4燃料リッチ及びA/F=14.0燃料リッチにおけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示している。図8a~cは、横軸に時間秒を示し、左側縦軸にNOx浄化触媒の入りガス及び出ガス中のNOx量ppmを示し、そして右側縦軸に酸素センサからの出力値Vを示している。なお、NOx浄化触媒の入りガス及び出ガスの各データは、図中においてそれぞれNOx-in及びNOx-outとして示されている。図8aを参照すると、A/F=14.6ストイキの雰囲気下では、NOx浄化触媒の出ガス中のNOx量は最大で1500ppmを超える高い値を示し、多少の振れは見られるものの、その値が時間の経過とともに減少することはなかった。なお、図8aでは、酸素センサからの出力電圧が約0.5V前後において大きく振れているが、これは理論空燃比を境にその出力電圧が急激に変化する酸素センサの特性に基づくものである。次に、図8bを参照すると、A/F=14.4燃料リッチの雰囲気下では、NOx浄化触媒の出ガス中のNOx量が時間の経過とともに減少する傾向が見られた。図8aと図8bの結果から、酸素被毒を受けたNOx浄化触媒は、理論空燃比よりもリッチな雰囲気にさらすことでそのNOx浄化活性を再生できることがわかる。一方で、酸素センサの出力電圧は、F/Cによる酸化性雰囲気からA/F=14.4の燃料リッチ雰囲気への切り換えに伴い、約0.05Vから増加し、ストイキに対応する約0.5Vを境に急激に変化して約0.9Vまで増加した。ここで、図8bにおいて、酸化性雰囲気から燃料リッチ雰囲気への切り換えに対する酸素センサからの応答に遅れが見られるのは、酸素センサがNOx浄化触媒の下流側に配置され、しかも当該NOx浄化触媒による触媒反応を受けた後の排気ガス中の酸素濃度を検出しているからであると考えられる。なお、図中、点線で囲まれたデータは、酸素センサからの出力値を微分した微分曲線を示すものである。次に、図8cを参照すると、A/F=14.0のより燃料リッチな雰囲気下では、横軸の値が約50秒の時点でNOx浄化触媒の出ガス中のNOx量がほぼゼロになっており、図8bにおけるA/F=14.4の場合と比較して、酸素被毒を受けた状態からより短い時間でNOx浄化触媒のNOx浄化活性を回復させることができた。[A/F段階制御の検討]次に、上記の実験で最も良い結果が得られたA/F=14.0の空燃比によるNOx浄化触媒の再生処理に関し、酸素センサの出力値に基づいてさらにA/F値を変化させた場合のNOx浄化活性について調べた。具体的には、図8cにおける酸素センサの出力値の微分曲線が極大値をとった時点、すなわち酸素センサの出力値の微分値が最大となった時点でA/F値を14.0から14.4に切り換え、その後のデータの挙動を観測した。その結果を図9に示す。図9は、酸素被毒を受けた後のNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示すグラフであり、図9aは空燃比を14.0から14.4に変化させた場合のデータを示し、図9bは図8cを拡大したものである。ここで、図9aと図9bのデータを比較すると明らかなように、酸素センサの出力値の微分値が最大となった時点でA/F値を14.0から14.4に切り換えても、A/F値を一定値14.0で処理した場合とほぼ同じ時間でNOx浄化触媒の出ガス中のNOx量がほぼゼロになっていることがわかる。このことは、再生処理の開始後、所定の時間だけよりリッチな空燃比において処理すれば、その後、NOx浄化触媒のNOx浄化活性が完全に回復する前に空燃比を比較的穏やかなリッチ空燃比に切り換えたとしても、よりリッチな空燃比のまま運転を継続した場合とほぼ同じ短い時間でNOx浄化触媒を再生できることを示すものである。図10は、空燃比A/Fの値と燃料消費との関係を示すグラフである。図10は、横軸にA/F値を示し、縦軸にストイキすなわちA/F=14.6を基準とした燃料消費の悪化度合を示している。例えば、図10のデータから、A/F=14.0では燃費が約3悪化するのに対し、A/F=14.4では燃費の悪化を約1に抑制できることがわかる。したがって、上記の実験結果のように、再生処理の途中のしかも早い段階において空燃比を14.0から14.4に切り換えることができるということは、再生処理に伴う燃費の悪化を抑制するという観点では非常に有効なことである。[スパイク制御の検討]次に、上で行った実験の再生処理における空燃比の切り換えをA/F=14.0からA/F=14.4一定ではなく、A/F=14.0とA/F=14.8で1秒ごとに交互に切り換えた場合の効果について調べた。その結果を図11に示す。なお、実験は、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの温度を550°Cではなく500°Cとしたこと以外は先の実験と同様にして、Cu/Al2O3からなるNOx浄化触媒をコートしたハニカム基材φ103mm×L155mmを実際のエンジン排気量:2400ccの排気系に装着して行った。図11は、酸素被毒を受けた後の種々の空燃比におけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示すグラフである。図11aは、酸素被毒を受けた後、A/F値を14.0に切り換え、次いで酸素センサの出力値の微分値が最大となった時点でA/F値を14.0と14.8で1秒ごとに交互に切り換えた場合のデータを示している。なお、比較のために、酸素被毒を受けた後、A/F値を一定値14.0及び一定値14.4に切り換えた場合のデータをそれぞれ図11b及び図11cに示している。また、図11dは、酸素被毒を受けた後、A/F値を14.0に切り換え、次いで酸素センサの出力値の微分値が最大となった時点でA/F値を14.4に切り換えた場合、すなわち、先の実験における図9aのデータに対応するものである。そして、図11eは、酸素被毒を受けた後、単にA/F値を14.0と14.8で1秒ごとに交互に切り換えた場合のデータを示している。まず、図11cを参照すると、比較的穏やかなリッチ空燃比であるA/F=14.4の雰囲気下では、時間の経過とともに一旦はNOx浄化触媒の出ガス中に含まれるNOx量が低下して酸素被毒が軽減された。しかしながら、そのNOx量がゼロには達していないことから、このような比較的穏やかなリッチ空燃比下では、酸素被毒が完全には解消されていないことがわかる。そして、その後は、出ガス中のNOx量が次第に増加する傾向が見られた。排気ガスの空燃比が14.4程度のリッチ雰囲気下では、排気ガス中にはCOに比べてHCが比較的多く含まれており、それゆえ、NOx浄化触媒のこのようなNOx浄化性能の低下は、NOx浄化触媒上のCuがHC被毒を受けたことに起因するものであると考えられる。一方で、図11b、d及びeを参照すると、酸素被毒を受けた後、空燃比をそれぞれ所定の値に切り換えることで、時間の経過とともにNOx浄化触媒の出ガス中に含まれるNOx量が一旦はほぼゼロに達して酸素被毒が完全に解消された。しかしながら、その後は、図11cの場合と同様に、出ガス中のNOx量が次第に増加する傾向が見られた。これに対し、空燃比を14.0と14.8とで1秒ごとに交互に切り換えるスパイク制御を行った図11aのデータでは、酸素被毒が解消した後のNOx量の増加がほとんど見られなかった。ここで、比較を容易にするため、図11a~dの各データからNOxの転化率を算出し、それらを1つの図にプロットし直したものを図12に示す。なお、図12中のa~dの記号は、図11のa~dにそれぞれ対応している。図12を参照すると、b~dのデータは時間の経過とともにNOx転化率が低下し、NOx浄化活性の低下が見られたが、スパイク制御を行ったaのデータは、スパイク制御を開始した後、約10分経過後においても約99のNOx転化率を維持することができた。[切り換え制御の検討]次に、上記の空燃比の切り換え制御A/F=14.0⇔14.8について、エンジンの吸入空気量Gag/s及び切り換え時間を変化させた場合の影響を調べた。実験は、先の実験と同様に、Cu/Al2O3からなるNOx浄化触媒をコートしたハニカム基材φ103mm×L155mmを実際のエンジン排気量:2400ccの排気系に装着して行った。具体的には、まず、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの温度が500°Cになるようにエンジンの回転数及びトルクを調整し、次いで、フューエルカットF/Cを5秒間実施することによってNOx浄化触媒に酸素による被毒処理を施した。その後、空燃比が14.0の排気ガスをNOx浄化触媒に導入して再生処理を施し、次いで、当該NOx浄化触媒の下流側排気通路内に配置された酸素センサの出力値の微分値が最大となった時点で空燃比の切り換え制御A/F=14.0⇔14.8を実施し、当該切り換え制御の際の吸入空気量及び切り換え時間の影響を調べた。その結果を図13及び14に示す。図13は、空燃比の切り換え時間が1秒である場合の種々の吸入空気量GaにおけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示すグラフであり、a~cはそれぞれGa=8g/s、Ga=14g/s及びGa=23g/sにおけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示している。エンジンの吸入空気量が比較的小さい低負荷運転Ga=8に相当する図13aのグラフを参照すると、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が14.0と14.8の間で大きく変動しているにもかかわらず、酸素センサの出力値がほぼ一定であることがわかる。このことは、NOx浄化触媒上のCuの酸素吸放出作用によって空燃比の変動が吸収されていることを示している。なお、図13aでは、酸素センサの出力値は0.8Vを超える値を示し、それゆえ理論空燃比A/F=14.6よりもリッチな空燃比を示している。これは、平均A/Fの値すなわちA/F=14.4に対応しているものと考えられる。また、図13aの結果から明らかなように、再生制御によって酸素被毒を解消した後は、切り換え制御の時間の経過とともにNOx浄化触媒の出ガス中のNOx量はほとんど増加しなかった。このことは、空燃比の切り換え制御によってCuの酸素被毒及びHC被毒が抑制されていることを示唆するものである。一方で、中程度の吸入空気量Ga=14において切り換え制御を実施した図13bを参照すると、切り換え制御の開始当初は酸素センサの出力値の変動幅は比較的小さいものであったが、時間の経過とともにその変動幅が大きくなっていることがわかる。また、酸素センサの出力値の変動幅が大きくなるにつれて、NOx浄化触媒の出ガス中のNOx量も増加した。このことは、図13bの条件下では、図13aの場合と比較してリーン空燃比の際にNOx浄化触媒に流入する空気の絶対量が多くなるために、リーン空燃比とリッチ空燃比の切り換えが繰り返されるにつれて、Cuの酸化が徐々に進行していることを意味するものと考えられる。これらとは対照的に、エンジンの吸入空気量が比較的大きい高負荷運転Ga=23に相当する図13cのグラフでは、切り換え制御を開始した後、比較的早い段階で酸素センサの出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比の値0.8V以上と理論空燃比よりもリーンな空燃比の値0.2V以下の間で大きく変動し、その結果、NOx浄化触媒の出ガス中のNOx量が非常に高い値を示した。図14は、空燃比の切り換え時間が0.5秒である場合の種々の吸入空気量GaにおけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示すグラフであり、a及びbはそれぞれGa=14g/s及びGa=23g/sにおけるNOx浄化触媒のNOx浄化活性を示している。中程度の吸入空気量Ga=14において切り換え制御を実施した図14aを参照すると、図13aの場合と同様に、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が14.0と14.8の間で大きく変動しているにもかかわらず、酸素センサの出力値がほぼ一定であり、切り換え制御の時間の経過とともにNOx浄化触媒の出ガス中のNOx量もほとんど増加しなかった。同じ吸入空気量に関する図13bの結果と比較すると、切り換え時間を1秒から0.5秒に変更することで、NOx浄化触媒のNOx浄化性能を顕著に改善することができた。一方で、エンジンの吸入空気量が比較的大きい高負荷運転Ga=23に相当する図14bのグラフを参照すると、同じ吸入空気量に関する図13cの結果と比較して、切り換え時間を1秒から0.5秒に変更することで、酸素センサの出力値の変動幅が小さくなり、NOx浄化触媒の出ガス中のNOx量も大きく低下した。しかしながら、これらの値は必ずしも十分なものでないため、さらに切り換え時間を短くするか又は平均A/F値を小さくすることが必要であると認められる。[切り換え時間の検討]次に、上記の空燃比の切り換え制御A/F=14.0⇔14.8について、種々の吸入空気量Gag/sに関する切り換え時間の影響を調べた。実験は、吸入空気量及び切り換え時間を種々の値に変更したこと以外は図13及び14に関する実験と同様にして、Cu/Al2O3からなるNOx浄化触媒をコートしたハニカム基材φ103mm×L155mmを実際のエンジン排気量:2400ccの排気系に装着して行った。その結果を図15に示す。図15は、種々の吸入空気量に関する切り換え時間とNOx浄化率との関係を示すグラフである。図15は、横軸に切り換え時間秒を示し、縦軸にNOx浄化率を示している。なお、本実験では、NOx浄化触媒のNOx浄化活性を同じ温度条件500°Cにおいて評価するために、吸入空気量Gag/sの値に応じて排気通路内におけるNOx浄化触媒の位置を変更した。具体的には、NOx浄化触媒を以下のように配置した。aGa=8:エンジンのエキゾーストマニホールド直後いわゆるスタートアップ触媒の位置bGa=14:エキゾーストマニホールドから100cmcGa=19:エキゾーストマニホールドから180cmいわゆるアンダーフロア触媒の位置dGa=24:エキゾーストマニホールドから260cm図15を参照すると、各吸入空気量に関して切り換え時間が短くなるほどNOx浄化率が向上したものの、切り換え時間が所定の値よりも短くなると逆にNOx浄化率が低下する傾向が見られた。また、スタートアップ触媒の位置にNOx浄化触媒を配置した場合Gaが8g/sのデータには、0.1秒の切り換え時間において高いNOx浄化率が達成されたのに対し、アンダーフロア触媒の位置にNOx浄化触媒を配置した場合Gaが19g/sのデータには、0.2秒又は0.3秒の切り換え時間においてより高いNOx浄化率が得られた。図16は、切り換え時間が0.1秒及び0.5秒の場合の図15のcアンダーフロア触媒の位置にNOx浄化触媒を配置した場合に関するA/F値の変動を示すグラフである。図16の縦軸は、空燃比A/Fセンサによって得られたA/F値を示しており、当該空燃比センサは、NOx浄化触媒上のCuの酸素吸放出作用の影響を回避するために当該NOx浄化触媒の上流側排気通路内に配置されている。図16から明らかなように、切り換え時間を0.5秒とした場合には、エンジンのエキゾーストマニホールドから離れたアンダーフロア位置においても、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が約14.1と約14.7の間で変動しており、それゆえ排気上流側での空燃比の変動14.0⇔14.8によく追従していることがわかる。これに対し、切り換え時間を0.1秒とした場合には、NOx浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が約14.3と約14.5の間でしか変動しなかった。これは、アンダーフロア位置ではエンジンからの距離が遠いために空燃比の変動が一部吸収されて変動幅が小さくなってしまうためと考えられる。図15及び16の結果から、NOx浄化触媒のNOx浄化活性に関し、空燃比の切り換え時間には、吸入空気量及びNOx浄化触媒の位置に応じた最適値の存在が示唆される。[平均A/F値の検討]次に、卑金属としてCu又はNiを含む各NOx浄化触媒について、種々の平均A/F値に関するNOx浄化活性を調べた。なお、Cuを含むNOx浄化触媒としては、従来の含浸法によってCuをAl2O3担体に担持したCu/Al2O3触媒を使用した。また、Niを含むNOx浄化触媒としては、Ni及びAuの各塩並びに保護剤としてのポリビニルピロリドンPDPを含有する溶液に還元剤として水素化ホウ素ナトリウムを加えて加熱することにより得られたNiとAuからなる粒子をCeO2-ZrO2担体に担持したNi-Au/CeO2-ZrO2触媒を使用した。実験は、吸入空気量及び平均A/F値を種々の値に変更したこと以外は図13に関する実験と同様にして、Cu/Al2O3からなる上記の各NOx浄化触媒をコートしたハニカム基材を実際のエンジンの排気系に装着して行った。その結果を図17及び18に示す。図17は、Cu/Al2O3触媒に関する吸入空気量Gaと平均A/F値との間の関係を示すグラフである。図17は、横軸に吸入空気量Gag/sを示し、縦軸に温度500°CでNOx浄化率95以上に達する平均A/F値を示している。図中、例えば、14.5の平均A/F値は、空燃比を14.1と14.9の間で変動させた場合の値を意味するものである。図17の結果から、Cu/Al2O3触媒について、吸入空気量Gaと温度500°CでNOx浄化率95以上に達する平均A/F値との間には、以下の相関関係が得られた。平均A/F値=-0.00132Ga214.6同様に、図18は、Ni-Au/CeO2-ZrO2触媒に関する吸入空気量Gaと平均A/F値との間の関係を示すグラフである。図18の結果から、Ni-Au/CeO2-ZrO2触媒について、吸入空気量Gaと温度500°CでNOx浄化率95以上に達する平均A/F値との間には、以下の相関関係が得られた。平均A/F値=-0.00065Ga214.55"