JP2010196496A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置で用いられるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能低下を抑制する。
【解決手段】排気浄化装置１０によれば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理を実行することによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が炭化水素（ＨＣ）によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量に応じてＨＣを除去するＨＣパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

近年、自動車などに搭載される内燃機関、特に、酸素過剰状態の混合気（所謂、理論空燃比よりも低燃料濃度であるリーン空燃比の混合気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を浄化する技術が望まれている。

このような要求に対し、内燃機関の排気系にＮＯ_Ｘ吸蔵材を配置する技術が提案されている。このＮＯ_Ｘ吸蔵材の１つとして、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を吸蔵還元するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を用いた排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１）。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のＮＯ_Ｘ吸蔵機能を有するＮＯ_Ｘ吸蔵材と、を保持した構成とされており、これらによって排気中のＮＯ_Ｘ吸蔵と、ＮＯ_Ｘ放出・浄化の２つの機能を発揮する。

このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒は、流入する排気の空燃比がリーン（理論空燃比よりも低燃料濃度）状態の場合には、排気中の一酸化窒素が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素となり、この二酸化窒素がＮＯ_Ｘ吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方で、排気の空燃比がリッチ状態（理論空燃比よりも高燃料濃度）の場合には、ＮＯ_Ｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯ_Ｘが放出されると共に、このＮＯ_Ｘは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される。

このため、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を用いた排気装置では、排気の空燃比がリーンであるときにＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯ_Ｘ吸蔵量が増加して所定量に到達すると、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を調整することで、排気の空燃比を短い周期でスパイク的（短時間）にリッチ状態にするリッチスパイクが実行されている。このリッチスパイク処理により、排気中には多量の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の未燃ガスが排出され、これらの未燃ガスが還元剤としてＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に作用することにより、吸蔵されていたＮＯ_Ｘが還元されて、再度ＮＯ_Ｘを吸蔵可能な状態となる。

特開２０００−１６１１０５号公報

しかし、アイドル時のような低回転低負荷時での内燃機関における成層燃焼あるいはリーン燃焼においては、内燃機関から排気される排気中に大量のＨＣが含まれる状態が生じ、このことによりＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒がＨＣにより被毒される場合がある。

詳細には、貴金属触媒の表面に高濃度のＨＣが接触することで貴金属触媒にＨＣ層が形成されると、排気中の酸素によりＨＣを酸化する触媒反応速度が低下して更にＨＣの蓄積を生じてＨＣ層が厚くなるという悪循環が発生すると考えられる。このため、排気の空燃比がリーン状態とされることで排気中に大量に酸素が存在していても、一端厚いＨＣ層が形成された状態にあると、酸化によるＨＣの除去が進まず、厚いＨＣ層が維持されると考えられる。

このように貴金属触媒の表面がＨＣ層によって覆われた状態では、上記リッチスパイクが実行されても、排気中に放出されたＮＯ_Ｘが、厚いＨＣ層により貴金属触媒に接触することが阻止されて、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能が悪化していることからＮＯ_Ｘ還元が十分に行なわれない場合があった。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、排気浄化装置で用いられるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能低下を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯ_ＸをＮ_２に還元するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒と、排気の空燃比を調整する調整手段と、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる回復手段と、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあるか否かを判別する被毒判別手段と、前記被毒判別手段によって前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が被毒状態にあると判別されたときに、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を被毒状態から回復させるように前記回復手段を制御した後に、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する制御手段と、を備えた排気浄化装置である。

回復手段は、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる。このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させる方法としては、排気の空燃比をリーン状態とし、該リーンの範囲内でＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気に燃料を噴射する方法や、該リーン状態下でＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を直接加熱する方法が挙げられる。

請求項１に記載の発明によれば、被毒判別手段によってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあると判別されたときに、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させるように回復手段を制御した後に、排気の空燃比をリッチにするように調整手段を制御する。
このため、炭化水素による被毒によってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能が低下する前に、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が被毒状態から回復され、ＮＯ_Ｘ還元性能の低下が抑制される。

回復手段が制御されることによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の炭化水素による被毒状態の回復処理がなされている最中にも、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量は増加する。そこで、請求項２に記載の発明は、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、前記制御手段は、前記回復手段を制御しているときに前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、該回復手段の制御を中断し、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する。この基準量としては、炭化水素による被毒状態のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒がＮＯ_Ｘを吸蔵可能な上限値を予め定めればよい。このため、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能の低下を抑制しつつ、且つ外気へのＮＯ_Ｘの排出が更に抑制される。

被毒判別手段によってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素により被毒された被毒状態にあると判別されたときに、この被毒状態と判別されたＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が、更なるＮＯ_Ｘ吸蔵を行なうことの困難な状態にある場合がある。そこで、請求項３に記載の発明では、前記制御手段は、前記回復手段を制御する前に前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が、前記基準量を超えているときに、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する。このため、外気へのＮＯ_Ｘの排出を抑制しつつ、且つＮＯ_Ｘ還元性能低下が抑制される。

本発明によれば、被毒判別手段によってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあると判別されたときに、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させるように回復手段を制御した後に、排気の空燃比をリッチにするように調整手段を制御するので、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ還元性能低下が抑制される。

本発明の実施の形態に係わる排気浄化装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係わる排気浄化装置のＣＰＵで実行されるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係わる排気浄化装置のＣＰＵで実行されるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理における、ＨＣパージ処理の一例を示すフローチャートである。 試験例における、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の硝酸塩に帰属されるピーク強度に対する、還元処理済のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の硝酸塩に帰属されるピーク強度の比と、還元温度と、の関係を示す線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態の排気浄化装置１０は、内燃機関１２を備えている。内燃機関１２としては、ガソリンリーンバーンエンジン、ディーゼルエンジン、ハイブリッド−リーンバーンエンジン、ハイブリッド−ディーゼルエンジン等が挙げられる。

この内燃機関１２には、内燃機関１２内における燃料により生じた排気ガスを外部へ排気する排気管１４が接続されている。この排気管１４の排気経路上には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が設けられている。

ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６は、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、該排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯ_Ｘを還元する触媒である。

詳細には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６は、酸化機能を持つ貴金属触媒（白金等）と、ＮＯ_Ｘ吸蔵機能を有するＮＯ_Ｘ吸蔵材と、を保持した構成とされており、排気中のＮＯ_Ｘ吸蔵とＮＯ_Ｘ還元の２つの機能を発揮する。このＮＯ_Ｘ吸蔵材としては、アルカリ土類金属やアルカリ金属等が挙げられる。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６は、流入する排気の空燃比がリーン（理論空燃比よりも低燃料濃度）状態の場合には、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）となり、この二酸化窒素がＮＯ_Ｘ吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方で、排気の空燃比がリッチ状態（理論空燃比よりも高燃料濃度）の場合には、ＮＯ_Ｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯ_Ｘが放出されると共に、このＮＯ_Ｘは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される。

なお、ここでいう排気の空燃比がリッチである状態（リッチ状態）とは、必ずしも内燃機関１２のシリンダ内でリッチ燃焼することのみを示すものではなく、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気ガス中に供給した空気量と燃料量（シリンダ内で燃焼した分も含めて）との比が理論空燃比に近い状態（ストイキ状態）か、または理論空燃比より燃料量が多いリッチの状態であることをいう。この燃料量には、排気管１４内に直接添加される燃料（本実施の形態では、後述する燃料噴射弁２０によって排気に添加される燃料）の量も含まれる。

排気の空燃比がリーンである状態（リーン状態）についても同様に、必ずしも内燃機関１２のシリンダ内でリーン燃焼することのみを示すものではなく、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気中の空気量と燃料量との比が理論空燃比より燃料量の少ないリーンの状態であることをいう。上記と同様に、この燃料量には、排気管１４内に直接添加される燃料の量も含まれる。

ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６としては、例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、極薄板ステンレスなどで形成されたモノリス触媒に、酸化アルミニウム、酸化チタン等の触媒コート層を設けて、この触媒コート層上に、白金、パラジウム等の触媒金属と、バリウム等のＮＯ_Ｘ吸蔵材を保持させた構成が挙げられる。このモノリス触媒の構造材の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積をもっており、排気ガスとの接触効率を高めている。

なお、本実施の形態では、排気管１４による排気ガスの排気経路上には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のみが設けられている場合を説明するが、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の排気ガスの排出方向上流側及び下流側の何れか一方または双方に、さらに、酸化触媒、三元触媒、及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）等を設けた構成であってもよい。

この排気管１４の排気経路上の、上記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６より排気方向上流側には、排気に燃料を添加する燃料噴射弁２０が設けられている。また、この排気管１４による排気ガスの排気経路の、上記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６より排気方向上流側で、且つ燃料噴射弁２０より該排気方向下流側には、排気成分から排気の空燃比を検出する空燃比センサ２２が設けられている。

また、この排気管１４による排気ガスの排気経路上の、上記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の設置箇所には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を測定するための床温検知センサ２４が設けられている。

内燃機関１２には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射バルブ１２Ａが設けられている。なお、燃料噴射バルブ１２Ａは、内燃機関１２の構造によって、燃焼室内に直接燃料を噴射する形態であってもよいし、混合ガスの燃焼室への流入経路に燃料を噴射する形態であってもよい。

また、排気浄化装置１０には、装置全体を制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）１８が設けられている。

上記燃料噴射バルブ１２Ａ、空燃比センサ２２、及び床温検知センサ２４は、ＥＣＵ１８に信号授受可能に接続されている。また、ＥＣＵ１８には、図示を省略するクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３４が信号授受可能に接続されている。なお、ＥＣＵ１８には、このようなセンサ以外にも、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが信号授受可能に接続されている。

なお、排気浄化装置１０には、図１に示す以外にも各種部品や各種センサ等が搭載されており、ＥＣＵ１８に適宜信号授受可能に接続されているが、図１では、本実施の形態に直接関係する部分の接続関係及び構成のみを示した。

このＥＣＵ１８は、ＣＰＵ（中央演算装置）１８Ａ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１８Ｄ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１８Ｃ、Ｉ／Ｏ（入出力制御回路）１８Ｅ、及びバックアップＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１８Ｂを双方向性バスで互いに接続した公知のマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭ１８Ｄには、後述するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチン等のアプリケーションプログラムが予め記憶されている。また、このＲＯＭ１８Ｄには、上記アプリケーションに加えて、各種の制御マップが記憶されている。制御マップとしては、たとえは、排気ＨＣ量推定マップ、浄化可能ＨＣ量推定マップ、排気ＮＯ_Ｘ量推定マップ等である。各マップの詳細については後述する。

ＲＡＭ１８Ｃは、各センサからの出力信号やＣＰＵ１８Ａの演算結果等を格納する。この演算結果としては、例えば、ＣＰＵ１８Ａにおける各処理時に導出されるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量や、ＨＣ被毒量等が挙げられる。これらのデータは、各センサから最新の信号が入力されて、ＣＰＵ１８Ａで新規にＮＯ_Ｘ吸蔵量やＨＣ被毒量等が導出される度に、最新のデータに書き換えられる（上書きされる）。
バックアップＲＡＭ１８Ｂは、内燃機関１２の運動停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。なお、上記ＲＡＭ１８Ｃに格納される各種演算結果は、バックアップＲＡＭ１８Ｂに随時記憶され、最新のデータに更新される。

ＣＰＵ１８Ａは、上記ＲＯＭ（図示省略）に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、内燃機関１２の燃料噴射制御や点火時期制御等の公知の基本制御の他に、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理を実行する。このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が炭化水素（ＨＣ）によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量に応じてＨＣを除去するＨＣパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。

以下、上記のように構成された排気浄化装置１０のＣＰＵ１８Ａで実行される、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理について説明する。図２及び図３は、本実施の形態に係る排気浄化装置１０のＣＰＵ１８Ａで行なわれるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。

なお、このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンは、内燃機関１２の全体の制御に組み込まれた制御であって、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。

ＣＰＵ１８Ａでは、通常の運転制御中に、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の浄化処理時間間隔として予め定められた所定の周期毎に図２に示すＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンを実行し、ステップ１００へ進む。

ステップ１００では、前回算出したＨＣ被毒量（以下、「前回算出ＨＣ被毒量」と称する）Ｑ_{ＨＣｎ−１}、及び前回算出したＮＯ_Ｘ吸蔵量（以下、「前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量」と称する）Ｑ_{ＮＯＸｎ−１}を、ＲＡＭ１８Ｃから読み取る。

この‘前回算出ＨＣ被毒量Ｑ_{ＨＣｎ−１}’とは、前回のＨＣ被毒量算出処理時に求められた、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＨＣによる被毒量を示している。また、この‘前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}’とは、前回のＮＯ_Ｘ吸蔵量算出処理時に求められたＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量を示している。

次のステップ１０２では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１０２処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを算出する。

このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１０２処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎは、例えば、下記式（１）から算出される。

Ｑ_ＨＣｎ＝Ｑ_{ＨＣｎ−１}＋ｑ_ＨＣ−ｆ（Ｔ） ・・・（１）

上記式（１）中、Ｑ_ＨＣｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１０２処理時のＨＣ被毒量を示している。Ｑ_{ＨＣｎ−１}は、前回算出ＨＣ被毒量を示している。ｑ_ＨＣは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気中に含まれるＨＣ量（以下、「排気ＨＣ量」と称する）を示している。ｆ（Ｔ）は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の底温ＴにおけるＨＣ浄化性能（以下、「浄化可能ＨＣ量」と称する）を示している。

式（１）中の前回算出ＨＣ被毒量Ｑ_{ＨＣｎ−１}には、上記ステップ１００で読み取った前回算出ＨＣ被毒量Ｑ_{ＨＣｎ−１}を用いる。

上記排気ＨＣ量ｑ_ＨＣは、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量、及びＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比をパラメータとして、これらのパラメータと、排気ＨＣ量ｑ_ＨＣとを対応づけた排気ＨＣ量推定マップをＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。
そして、ステップ１０２の処理時に、エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、及び燃料噴射バルブ１２Ａの各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量から、これらのパラメータの値に対応する排気ＨＣ量ｑ_ＨＣを示す情報を、この排気ＨＣ量推定マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、この排気ＨＣ量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＨＣ量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。

上記浄化可能ＨＣ量とは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の環境温度Ｔにおける浄化可能なＨＣ量を示している。この浄化可能ＨＣ量は、例えば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を示す温度情報と、該床温における浄化可能ＨＣ量を示す情報と、を対応づけた浄化可能ＨＣ量推定マップを予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１０２の処理時に、床温検知センサ２４から入力された温度情報に対応する、浄化可能ＨＣ量を示す情報を、この浄化可能ＨＣ量推定マップから読み取ることによって、浄化可能ＨＣ量を導出すればよい。

なお、浄化可能ＨＣ量の導出方法は、関数を用いた方法を採用してもよく、マップを用いて導出する方法に限られない。

また、本実施の形態では、浄化可能ＨＣ量の導出において、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を直接測定する床温検知センサ２４から入力された信号によって得る場合を説明した。しかし、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を得る方法としては、このような方法に限られない。例えば、排気管１４内の、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６より排気方向上流側、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の設けられた領域、及びＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６より排気方向下流側の何れか１箇所等に、排気管１４内の排気温を測定する温度センサを設けて、これらの温度センサによって測定された排気温から、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の床温を推定してもよい。

一方、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１０２処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎは、例えば、下記式（２）から算出される。

Ｑ_ＮＯｘｎ＝Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}＋ｑ_ＮＯｘ ・・・（２）

上記式（２）中、Ｑ_ＮＯｘｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１０２処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量を示している。Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}は、前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量を示している。ｑ_ＮＯｘは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気中に含まれるＮＯ_Ｘ量（以下、「排気ＮＯ_Ｘ量」と称する）を示している。

式（２）中の前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}には、上記ステップ１００で読み取った前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}を用いる。

上記排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘは、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射される燃料の噴射量、燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量、及びＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気の空燃比をパラメータとして、これらのパラメータと、排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘと、を対応づけた排気ＮＯ_Ｘ量推定マップをＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、ステップ１０６の処理時に、エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、燃料噴射バルブ１２Ａ、及び燃料噴射弁２０の各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量に対応する、排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘを示す情報を、該マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、該マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気ＮＯ_Ｘ量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いてもよい。例えば、排気中のＮＯ_Ｘ濃度を測定するＮＯ_Ｘセンサを、排気管１４のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６より排気方向上流側で且つ燃料噴射弁２０より排気方向下流側に設けた構成とし、該ＮＯ_Ｘセンサからの信号入力を読み取ることによって、排気ＮＯ_Ｘ量を求めても良い。

次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で算出したＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを、ＲＡＭ１８Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＨＣ被毒量及びＮＯ_Ｘ吸蔵量を示す情報を上書きすることによって、これらの情報を最新情報に書き換える。

次のステップ１０６では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６がＨＣ被毒された被毒状態に有るか否かを判別する。この「被毒状態」とは、排気の空燃比をリッチ状態にしても、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に形成されたＨＣ層（または吸着したＨＣ）によってＮＯ_Ｘ還元が阻止されてＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ還元性能が悪化した状態を示している。

このステップ１０６の判別は、上記ステップ１０４でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎが、予め定めた一定量Ｑ_{ＨＣ−ｒｑ}を超えているか否かを判別し、該一定量Ｑ_{ＨＣ−ｒｑ}を超えている場合に、ＨＣによる被毒状態にあると判別すればよい。

この一定量Ｑ_{ＨＣ−ｒｑ}とは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６においてＮＯ_Ｘ還元性能悪化の生じるＨＣ吸着量の閾値であり、ＨＣ吸着量がこの値を超えると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に吸着したＨＣによってＮＯ_Ｘ還元性能が悪化、すなわち被毒状態となる。この一定量は、予め測定してＲＯＭ１８Ｄに記憶しておけばよい。

上記ステップ１０６で肯定されると、ステップ１０８へ進む。
ステップ１０８では、該被毒状態にあるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が、該被毒状態において更なるＮＯ_Ｘ吸蔵を行なうことの困難な状態であるか否かを判別する。ステップ１０８の判断は、上記ステップ１０４でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘが、予め定めた基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}を超えたか否かを判別することによって判断される。

この基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}は、ＨＣ被毒状態にあるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵可能な上限値を示している。すなわち、被毒状態のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量がこの基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}を超えた状態であると、ＮＯ_Ｘ還元を行なうことは困難である。なお、この基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}は、予め測定してＲＯＭ１８Ｄに記憶しておけばよい。

ステップ１０８において否定されるとステップ１１０へ進み、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６をＨＣによる被毒状態から回復させるＨＣパージ処理を行なった後に、上記ステップ１００へ戻る。すなわち、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６がＨＣによる被毒状態にあり、且つＮＯ_Ｘ吸蔵を行なうことが可能な状態である場合には、ＨＣパージ処理が行なわれる。このＨＣパージ処理の詳細については後述する（図３）。

一方、上記ステップ１０８で肯定されると、ステップ１１２へ進み、ＮＯ_Ｘ還元処理が開始される。

このＮＯ_Ｘ還元処理とは、排気管１４からＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入される排気の空燃比を、短い周期でスパイク的に（短時間）リッチ状態（理論空燃比に近い状態または理論空燃比より燃料量が多い状態）にする制御である。

具体的には、例えば、燃料噴射バルブ１２Ａから短い周期でスパイク的に燃料を噴射させるべく、該燃料噴射バルブ１２Ａを制御することにより、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気の空燃比を一時的に所定の目標のリッチ空燃比とする。
すなわち、「ＮＯ_Ｘ還元処理を開始する」とは、本実施の形態では、この燃料噴射バルブ１２Ａからの間欠的な燃料噴射を開始することを示している。

なお、本実施の形態では、ＮＯ_Ｘ還元処理においては、燃料噴射バルブ１２Ａを制御する場合を説明するが、燃料噴射弁２０から排気管１４内に燃料を短い周期でスパイク的に間欠添加するように燃料噴射弁２０を制御することで、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気の空燃比を一時的に所定の目標のリッチ空燃比としてもよい。また、これらの燃料噴射バルブ１２Ａ及び燃料噴射弁２０の双方を制御してもよい。

ステップ１１２の処理によって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入される排気の空燃比が短い周期でリッチ状態とされ、これによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に吸蔵されていたＮＯ_Ｘ還元が開始されることとなる。詳細には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯ_Ｘ吸蔵材から硝酸塩が分解されてＮＯ_Ｘが放出されると共に、このＮＯ_Ｘは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される処理が開始されることとなる。

次のステップ１１３では、上記ステップ１１２でＮＯ_Ｘ還元処理を開始してから所定時間経過するまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ１１４へ進む。このステップ１１３における所定時間としては、例えば、ＮＯ_Ｘ還元処理によって間欠的に噴射される燃料の噴射回数や、噴射量、エンジンの回転数等に応じて予め任意の時間を定めればよい。

次のステップ１１４では、前回算出したＨＣ被毒量Ｑ_{ＨＣｎ−１}、及び前回算出したＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}を、ＲＡＭ１８Ｃから読み取る。このため、ステップ１１４では、上記ステップ１０２の処理、後述するステップ２０４の処理、または後述するステップ１１６の処理の内の、直近に処理されたステップで算出されたＨＣ被毒量及びＮＯ_Ｘ吸蔵量が読み取られることとなる。

次のステップ１１６では、該ステップ１１６の処理時における、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを算出する。

このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１１６処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎは、例えば、上記式（１）である（Ｑ_ＨＣｎ＝Ｑ_{ＨＣｎ−１}＋ｑ_ＨＣ−ｆ（Ｔ））から算出すればよい。

なお、本ステップ１１６の処理においては、式（１）中、Ｑ_ＨＣｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１１６処理時のＨＣ被毒量とすればよい。また、Ｑ_{ＨＣｎ−１}は、上記ステップ１１４で読み取った前回算出ＨＣ被毒量を用いればよい。

また、ｑ_ＨＣ及びｆ（Ｔ）としては、各々、ステップ１１６で算出した、排気ＨＣ量及び浄化可能ＨＣ量を用いればよい。

すなわち、ｑ_ＨＣ及びｆ（Ｔ）は、ステップ１１６の処理時に得られた各種パラメータ（エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、燃料噴射バルブ１２Ａ、及び燃料噴射弁２０の各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量）から、上記ステップ１０２で用いた推定方法を用いて上記排気ＨＣ量推定マップ及び上記浄化可能ＨＣ量推定マップから求めればよい。

また、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のステップ１１６処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎは、下記式（３）から算出すればよい。

Ｑ_ＮＯｘｎ＝Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}＋ｑ_ＮＯｘ−ｑ_{ＮＯｘ−ｒｅｄ} ・・・（３）

上記式（３）中、Ｑ_ＮＯｘｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ１１６処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量を示している。Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}は、前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量を示している。ｑ_ＮＯｘは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気中に含まれるＮＯ_Ｘ量（以下、「排気ＮＯ_Ｘ量」と称する）を示している。ｑ_{ＮＯｘ−ｒｅｄ}は、ＮＯ_Ｘ還元量を示している。

式（３）中の前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}には、上記ステップ１１４で読み取った前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}を用いる。

排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘは、ステップ１１６の処理時に得られた各種パラメータ（エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、燃料噴射バルブ１２Ａ、及び燃料噴射弁２０の各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量）を用いて、上記ステップ１０２で用いた排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘの推定方法を用いて、上記排気ＮＯ_Ｘ量推定マップから求めればよい。

式（３）中のＮＯ_Ｘ還元量ｑ_{ＮＯｘ−ｒｅｄ}は、上記ステップ１１２で開始されたＮＯ_Ｘ還元処理が上記ステップ１１３の所定時間行なわれることで、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６で還元されるＮＯ_Ｘの還元量を示している。

このＮＯ_Ｘ還元量ｑ_{ＮＯｘ−ｒｅｄ}は、例えば、ＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎを示す情報と、上記ステップ１１２のＮＯ_Ｘ還元処理が上記ステップ１１３で示した所定時間実行されることによってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６で還元される還元ＮＯ_Ｘ量を示す情報と、を対応づけた還元ＮＯ_Ｘ量推定マップを予めＲＯＭ１８Ｄに記憶しておく。そして、該ステップ１１６で求めたステップ１１６処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎに対応する還元ＮＯ_Ｘ量を示す情報を、上記還元ＮＯ_Ｘ量推定マップから読み取ることによって求めればよい。
なお、このＮＯ_Ｘ還元量の推定方法としては、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６について上記ステップ１１２のＮＯ_Ｘ還元処理が上記ステップ１１３で示した所定時間実行されることによって還元される還元ＮＯ_Ｘ量が求められれば良く、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。

次のステップ１１８では、上記ステップ１１６で算出したＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを、ＲＡＭ１８Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＨＣ被毒量及びＮＯ_Ｘ吸蔵量を示す情報を上書きして最新情報に書き換える。

次のステップ１２０では、ＮＯ_Ｘ還元処理を終了するか否かを判断する。ステップ１２０の判断は、上記ステップ１１８でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯ_Ｘ吸蔵量が、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯ_Ｘ還元終了の判断基準とする一定量（Ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｄ}）未満となっているか否かを判別し、該一定量未満であるときに肯定判断すればよい。

このステップ１２０で否定されて、ＮＯ_Ｘ還元処理を終了しないと判断した場合には、上記ステップ１１２へ戻り、上記ステップ１１８でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯ_Ｘ吸蔵量が、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯ_Ｘ還元終了とみなす上記一定量（Ｑ_{ＮＯｘ−ｅｎｄ}）未満となるまで、上記ステップ１１２〜ステップ１２０の処理を繰り返す。

一方、上記ステップ１２０で肯定されると、ステップ１２２へ進み、上記ステップ１１２で開始したＮＯ_Ｘ還元処理を終了した後に、上記ステップ１００へ戻る。

上記ステップ１０６で否定されると、ステップ１２４へ進む。ステップ１２４では、該被毒状態にないＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が、ＮＯ_Ｘ還元の必要な状態であるか否を判別する。ステップ１２４の判断は、上記ステップ１０４でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎが、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６における飽和吸蔵量（Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}）を超える値であるか否かを判別することによって判断すればよい。この飽和吸蔵量とは、ＨＣによる被毒状態にないＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が吸蔵可能なＮＯ_Ｘ吸蔵量の上限値である。なお、この飽和吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ２}は、上記ステップ１０８で説明した基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}より大きい値であることはいうまでもなく、予め測定してＲＯＭ１８Ｄに記憶しておけばよい。

ステップ１２４で否定されると、上記ステップ１００へ戻り、肯定されると、上記ステップ１１２へ進む。

次に、上記ステップ１１０で実行されるＨＣパージ処理について説明する。

図３に示すように、ＨＣパージ処理では、ステップ２００において、ＨＣパージ処理を開始する。

このＨＣパージ処理とは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６をＨＣによる被毒状態から回復させる処理である。

このＨＣによる被毒状態とは、上述のように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に高濃度のＨＣが接触することでＨＣ層が形成された状態を示し、排気の空燃比をリッチ状態にしてもＨＣ層によってＮＯ_Ｘ還元が阻止されてＮＯ_Ｘ還元性能が悪化した状態を示している。

ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６を、ＨＣによる被毒状態から回復させる方法としては、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気の空燃比をリーン状態に維持した状態で、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の雰囲気温度を４００℃以上の高温域まで昇温させる方法が挙げられる。この方法を用いれば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に吸着していたＨＣにおける、排気中の酸素との反応が進行し、これによって吸着していたＨＣが浄化（パージ）される。

本実施の形態では、ＣＰＵ１８Ａは、ステップ２００において、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入される排気に、燃料噴射弁２０から短い周期でスパイク的に燃料を添加させるべく該燃料噴射弁２０を制御することにより、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入される排気温を上昇させる。そして、この排気温を上昇させることによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の温度を上昇させる。なお、この燃料噴射弁２０からの燃料添加は、該燃料の添加された排気の空燃比がリーン状態の範囲内で行なわれるように調整される。

なお、本実施の形態では、ＨＣパージ処理では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へ流入される排気に燃料噴射弁２０から短い周期でスパイク的に燃料を添加することによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の温度を上昇させる方法を用いるが、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６を直接加熱する加熱装置を設けて、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の空燃日をリーン状態としたままで該加熱装置によってＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６を加熱する方法を用いても良い。

このように、ステップ２００の処理が実行されてＨＣパージ処理が開始されることによって、ＨＣのパージ処理が開始される。

次のステップ２０１では、上記ステップ２００でＨＣパージ処理を開始してから所定時間経過するまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ２０２へ進む。このステップ２０１における所定時間としては、例えば、ＨＣパージ処理によって燃料噴射弁２０から間欠的に添加される燃料の添加回数や、添加量、エンジンの回転数等に応じて予め任意の時間を定めればよい。

次のステップ２０２では、前回算出したＨＣ被毒量Ｑ_{ＨＣｎ−１}、及び前回算出したＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}を、ＲＡＭ１８Ｃから読み取る。このため、ステップ２０２では、前回のステップ２０２の処理、上記ステップ１０２の処理、または上記ステップ１１６の処理内の、直近に処理されたステップで算出されたＨＣ被毒量及びＮＯ_Ｘ吸蔵量が読み取られることとなる。

次のステップ２０４では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の、ステップ２０４処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを算出する。

このＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ２０４処理時のＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎは、例えば、上記式（１）である（Ｑ_ＨＣｎ＝Ｑ_{ＨＣｎ−１}＋ｑ_ＨＣ−ｆ（Ｔ））から算出すればよい。

なお、本ステップ２０４の処理においては、式（１）中、Ｑ_ＨＣｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ２０４処理時のＨＣ被毒量とすればよい。また、Ｑ_{ＨＣｎ−１}は、上記ステップ２０４で読み取った前回算出ＨＣ被毒量を用いればよい。

また、ｑ_ＨＣ及びｆ（Ｔ）としては、各々、ステップ２０４で算出した、排気ＨＣ量及び浄化可能ＨＣ量を用いればよい。

すなわち、ｑ_ＨＣ及びｆ（Ｔ）は、ステップ２０４の処理時に得られた各種パラメータ（エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、燃料噴射バルブ１２Ａ、及び燃料噴射弁２０の各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から添加された燃料の添加量）から、上記ステップ１０２で用いた推定方法を用いて上記排気ＨＣ量推定マップ及び上記浄化可能ＨＣ量推定マップから求めればよい。

また、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ２０４処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎは、例えば、上記式（２）である（Ｑ_ＮＯｘｎ＝Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}＋ｑ_ＮＯｘ）から算出すればよい。

なお、本ステップ２０４の処理においては、式（２）中、Ｑ_ＮＯｘｎは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６の該ステップ２０４処理時のＮＯ_Ｘ吸蔵量とすればよい。また、Ｑ_{ＮＯｘｎ−１}は、上記ステップ２０４で読み取った前回算出ＮＯ_Ｘ吸蔵量を用いればよい。

また、ｑ_ＮＯｘとしては、ステップ２０４で算出した、排気ＮＯ_Ｘ量を用いればよい。すなわち、この排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘは、該ステップ２０４の処理時に得られた各種パラメータ（エンジン回転数センサ３４、空燃比センサ２２、燃料噴射バルブ１２Ａ、及び燃料噴射弁２０の各々から入力されたエンジン回転数、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ１２Ａから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁２０から噴射された燃料の噴射量）を用いて、上記ステップ１０２で用いた排気ＮＯ_Ｘ量ｑ_ＮＯｘの推定方法を用いて、上記排気ＮＯ_Ｘ量推定マップから求めればよい。

次のステップ２０６では、上記ステップ２０４で算出したＨＣ被毒量Ｑ_ＨＣｎ及びＮＯ_Ｘ吸蔵量Ｑ_ＮＯｘｎを、ＲＡＭ１８Ｃに記憶する。このとき、ＲＡＭ１８Ｃに既に記憶されていたＨＣ被毒量及びＮＯ_Ｘ吸蔵量を示す情報を上書きすることによって、これらの情報を最新情報に書き換える。

ここで、このＨＣパージ処理実行中においても、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へのＮＯ_Ｘ吸蔵は進行する。
このため、次のステップ２０８では、ＨＣによる被毒状態にあるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が、該被毒状態において更なるＮＯ_Ｘ吸蔵を行なうことの困難な状態であるか否かを判断する。ステップ２０８の判断は、上記ステップ２０６でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＮＯ_Ｘ吸蔵量が、上記ステップ１０８の判断で用いた基準値Ｑ_{ＮＯｘ−ｒｑ１}を超えているか否かを判別することによって判断される。

ステップ２０８で肯定されると、ステップ２１０へ進み、上記ステップ２００で開始したＨＣパージ処理を中断した後に、上記ステップ１１２へ戻る。これによって、ＨＣパージ処理が中断されて、ＮＯ_Ｘ還元処理が開始される。

一方、上記ステップ２０８で否定されると、ステップ２１２へ進み、ＨＣパージ処理を終了するか否かを判断する。ステップ２１２の判断は、上記ステップ２０６でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＨＣ被毒量が、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＨＣパージ処理終了の判断基準とする所定量（Ｑ_{ＨＣ−ｅｎｄ}）未満となっているか否かを判別し、該所定量未満であるときに肯定判断すればよい。

このステップ２１２で否定されて、ＨＣパージ処理を終了しないと判断した場合には、上記ステップ２００へ戻り、上記ステップ２０６でＲＡＭ１８Ｃに記憶したＨＣ被毒量が、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＨＣパージ処理終了とみなす所定量（Ｑ_{ＨＣ−ｅｎｄ}）未満となるまで、上記ステップ２００〜ステップ２１２の処理を繰り返す。

一方、上記ステップ２１２で肯定されると、ステップ２１４へ進み、上記ステップ２００で開始したＨＣパージ処理を終了した後に、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態の排気浄化装置１０によれば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理を実行することによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が炭化水素（ＨＣ）によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量に応じてＨＣを除去するＨＣパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。

このため、ＨＣ被毒によってＮＯ_Ｘ還元性能が低下する前に、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６をＨＣによる被毒状態から回復されて、ＮＯ_Ｘ還元性能低下が抑制される。

また、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６がＨＣにより被毒された被毒状態であると判断したときに、この被毒状態にあるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が更なるＮＯ_Ｘ吸蔵を行なうことの困難な状態である場合には、ＮＯ_Ｘ還元処理を優先して実行した後に、ＨＣによる被毒状態から回復させるＨＣパージ処理を行なう。このため、外気へのＮＯ_Ｘの排出を抑制しつつ、且つＮＯ_Ｘ還元性能低下が抑制される。

また、ＨＣパージ処理中においてもＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６へのＮＯ_Ｘ吸蔵は進行することから、ＨＣパージ処理中にＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量が、ＨＣ被毒状態にあるＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵可能な上限値を超えていると判別したときには、ＨＣパージ処理を中断して、ＮＯ_Ｘ還元処理を優先して実行した後に、再度ＨＣパージ処理を行なう。
このため、ＮＯ_Ｘ還元性能低下を抑制しつつ、且つ、外気へのＮＯ_Ｘの排出が更に抑制される。

また、ＮＯ_Ｘ還元処理は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６がＨＣによる被毒状態にないときには、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量が、該未被毒状態のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６におけるＮＯ_Ｘ飽和吸蔵量を超えた場合にのみＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。このため、効率よくＮＯ_Ｘ還元処理が実行され、燃料消費量の抑制にもつながることとなる。

＜試験例＞
以下、本発明を試験例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の試験例に限定されるものではない。

（試験例１）
水２００ｍｌにＡｌ_２Ｏ_３粉末５０ｇ加えて撹拌した溶液中に、白金の担持量が２質量％となるように白金含有量を調整したジニトロジアミン白金硝酸溶液を加えて１時間撹拌した後に、１２０℃で１０時間加熱することで乾燥させた。更に５００℃で２時間焼成して粉末Ａを得た。
次に、上記粉末Ａ３０ｇに純水１２０ｍｌを加えて、ここに、粉末Ａ１２０ｇ当たりの吸蔵材担持量が０．３ｍｏｌになるように調整した酢酸リチウム投入して、１２０℃で２時間加熱することで蒸発凝固させた。更に５００℃で２時間焼成することで、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を調整した。

上記調整したＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を、４００℃の環境下で混合ガス（１０％Ｈ_２，９０％Ｎ_２）中において１５分間放置することによって前処理を行なった。そして、この前処理を行なったＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を、希釈ガス（１％ＮＯ，１０％Ｏ_２，８９％Ｎ_２）中にて６０分間放置することで、ＮＯ_Ｘ吸蔵した状態のＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒（ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａ）を調整した。

また、上記調整したＮＯ_Ｘ吸蔵したＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａを、希釈ガス（１％Ｃ_３Ｈ_６，１０％Ｏ_２，８９％Ｎ_２）中にて６０分間放置することで、ＨＣによる被毒状態とされたＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒（ＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂ）を調整した。

上記調整した、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａ、及びＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂの各々について、混合ガス（１０％Ｈ_２，９０％Ｎ_２）下において２００℃、３００℃、及び４００℃の環境下に各々１５分間放置することによって、ＮＯ_Ｘ還元処理を行ない、各々、還元処理済−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａ、及び還元処理済−ＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂとした。

上記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａ、還元処理済−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａ、及び還元処理済−ＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂの各々について、ＩＲ測定を行い、１５８０ｃｍ^−１付近の硝酸塩に帰属されるピーク強度を測定した。

図４には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａの硝酸塩に帰属されるピーク強度に対する、還元処理済−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａの硝酸塩に帰属されるピーク強度と、還元温度と、の関係を線図５０として示した。
また、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａの硝酸塩に帰属されるピーク強度に対する、還元処理済−ＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂの硝酸塩に帰属されるピーク強度と、還元温度と、の関係を線図５２として示した。

図４の線図５０に示されるように、還元処理済−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ａは、２００℃におけるＮＯ_Ｘ還元率は約９０％である。一方、線図５２に示されるように、還元処理済−ＨＣ被毒−ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒Ｂは、同じ２００℃におけるＮＯ_Ｘ還元率は約１５％程度であり、ＨＣ被毒によってＮＯ_Ｘ還元性能が著しく劣化していることが分かる。

本実施の形態の排気浄化装置１０によれば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒浄化処理を実行することによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６が炭化水素（ＨＣ）によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒１６のＮＯ_Ｘ吸蔵量に応じてＨＣを除去するＨＣパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするＮＯ_Ｘ還元処理を実行する。このため、本実施の形態の排気浄化装置１０によれば、ＨＣ被毒によるＮＯ_Ｘ還元性の低下が効果的に抑制されるといえる。

１０ 排気浄化装置
１２ 内燃機関
１２Ａ 燃料噴射バルブ
１４ 排気管
１６ ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒
１８ ＥＣＵ
１８Ａ ＣＰＵ
２０ 燃料噴射弁

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたＮＯ_ＸをＮ_２に還元するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒と、
   排気の空燃比を調整する調整手段と、
   前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる回復手段と、
   前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあるか否かを判別する被毒判別手段と、
   前記被毒判別手段によって前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒が被毒状態にあると判別されたときに、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を被毒状態から回復させるように前記回復手段を制御した後に、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する制御手段と、
   を備えた排気浄化装置。
2. 前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ_Ｘ吸蔵量を導出する導出手段を備え、
   前記制御手段は、前記回復手段を制御しているときに前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、該回復手段の制御を中断し、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記制御手段は、
   前記回復手段を制御する前に前記導出手段によって導出されたＮＯ_Ｘ吸蔵量が、前記基準量を超えているときに、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記基準量は、前記被毒状態の前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒がＮＯ_Ｘを吸蔵可能な上限値である請求項２または請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記回復手段は、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気に燃料を噴射する噴射手段であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の排気浄化装置。

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