JP2010285900A - 排気浄化触媒を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒の温度をより正確に検出すること。
【解決手段】排気通路５０に排気浄化触媒５２を備える。排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する上流側排気空燃比検出手段５３と、排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側排気空燃比検出手段５４とを具備する。下流側空燃比検出手段が排気浄化触媒から流出する排気ガス中の成分濃度を検出することによって排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比が検出される。排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに上流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比と下流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比との差がリッチ空燃比差として算出される。リッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。
【選択図】図１

Description

本発明は排気浄化触媒を備えた内燃機関に関する。

特許文献１には内燃機関の排気浄化装置が開示されている。ここに開示されている排気浄化装置は内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒下流の排気通路に配置された空燃比センサとを有する。この空燃比センサはそこに流入する排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する。

ところで排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであると排気浄化触媒において排気ガス中の一酸化炭素と水分とが反応して水素が発生するいわゆる水性反応が生じることが知られている。このことは特許文献１にも記載されている。そして特許文献１に記載されているタイプの空燃比センサは排気ガス中の水素濃度が高いほど実際の空燃比よりもリッチな空燃比を示す出力値を出力してしまう。そこで特許文献１に記載の発明では排気浄化触媒において発生する水素の量に応じて空燃比センサの出力値を補正するようにしている。

ここで特許文献１に記載の発明では排気浄化触媒において発生する水素の量の算出に排気浄化触媒の温度を利用している。そして特許文献１に記載の発明では排気浄化触媒の温度を燃料噴射弁から噴射される燃料の量および内燃機関の回転数といった内燃機関の運転状態に基づいて推定したり、排気浄化触媒に取り付けられた温度センサによって検出したりしている。

特開２０００−００８９２０号公報 特開２００１−３５５５０３号公報 特開２００７−１０７３９７号公報 特開２００３−１４８２０７号公報

特許文献１に記載されているように排気浄化触媒を備えた内燃機関では排気浄化触媒の温度が内燃機関の運転の制御に利用される。ここで特許文献１に記載されているように燃料噴射弁から噴射される燃料の量と内燃機関の回転数とに基づいて排気浄化触媒の温度を推定する場合、燃料噴射弁から噴射される燃料の量および内燃機関の回転数といった２つのパラメータを利用することからこれら２つのパラメータのいずれか一方でも正確に検出されなければ最終的に推定される排気浄化触媒の温度は実際の温度に対応していないことになる。一方、特許文献１に記載されているように排気浄化触媒に取り付けられた温度センサによって排気浄化触媒の温度を検出する場合、温度センサは排気浄化触媒の一部の領域の温度を検出することになるが排気浄化触媒の温度は領域毎にバラツキがあり、温度センサによって検出される温度が排気浄化触媒の実際の温度を代表しているとは必ずしも言えない。いずれにしても特許文献１に記載されているように推定され或いは検出される排気浄化触媒の温度は必ずしも排気浄化触媒の実際の温度を示しているとは言えない。

そこで本発明の目的は排気浄化触媒の温度をより正確に検出することにある。

１番目の発明によれば、排気通路に排気浄化触媒を備えた内燃機関において、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する上流側排気空燃比検出手段と、前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側排気空燃比検出手段とを具備し、前記下流側空燃比検出手段が前記排気浄化触媒から流出する排気ガス中の成分濃度を検出することによって該排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比が検出され、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記上流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比と前記下流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比との差がリッチ空燃比差として算出され、該リッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記排気浄化触媒に流入する排気浄触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに算出されるリッチ空燃比差に基づいて該リッチ空燃比差の変化率がリッチ空燃比差変化率として算出され、該リッチ空燃比差変化率に基づいて排気浄化触媒の温度を算出することによってリッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差変化率とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに算出されるリッチ空燃比差に基づいて該リッチ空燃比差の変化率がリッチ空燃比差変化率として算出され、該リッチ空燃比差変化率と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差変化率と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

６番目の発明によれば、１番目の発明において、前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。

７番目の発明によれば、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、前記排気浄化触媒が排気ガス中のパティキュレートを捕捉することができ、該排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの量が予め定められた量を超えたときには該排気浄化触媒の温度がパティキュレートを燃焼処理可能な温度まで上昇せしめられ、該排気浄化触媒の温度が前記リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいてパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持される。

８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記排気浄化触媒の温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒に燃料を供給する触媒温度上昇制御と、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給する触媒温度低下制御とが交互に行われ、該触媒温度低下制御の終了直前または終了時のリッチ空燃比差から次の触媒温度低下制御の開始直後または開始時のリッチ空燃比差を差し引いた値がリッチ空燃比差低下量として算出され、該リッチ空燃比差低下量が零よりも小さいときには前記触媒温度上昇制御中に前記排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられる。

９番目の発明によれば、７または８番目の発明において、前記排気浄化触媒の温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度近傍に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒に燃料を供給する触媒温度上昇制御と理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給する触媒温度低下制御とが交互に行われ、該触媒温度低下制御の開始直後または開始時のリッチ空燃比差から当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時のリッチ空燃比差を差し引いた値がリッチ空燃比差上昇量として算出され、該リッチ空燃比差上昇量が零よりも大きいときには前記触媒温度上昇制御中に前記排気浄化触媒に供給する燃料の量が減少せしめられる。

１０番目の発明によれば、１〜９番目の発明のいずれか１つにおいて、前記排気浄化触媒が排気ガス中のＳＯｘを吸収することができ、該排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘが予め定められた量を超えたときには該排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度まで上昇せしめられ、該排気浄化触媒の温度が前記リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいてＳＯｘを排気浄化触媒から放出可能な温度に維持される。

１１番目の発明によれば、１０番目の発明において、前記排気浄化触媒の温度をＳＯｘを該排気浄化触媒から放出可能な温度に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒の温度を上昇させ且つ該排気浄化触媒内を還元雰囲気にする量の燃料を該排気浄化触媒に供給する触媒温度上昇リッチ空燃比制御と、理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒の温度を低下させ且つ該排気浄化触媒内を還元雰囲気にする量の燃料を該排気浄化触媒に供給する触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われ、これら触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われている間において予め定められた期間に亘って前記リッチ空燃比差が積算され、該リッチ空燃比差の積算値が予め定められた値よりも大きいときには前記触媒温度上昇リッチ空燃比制御および触媒温度低下リッチ空燃比制御の少なくとも一方において排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられる。

１番目の発明によれば、排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を利用して算出されるリッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。ここで排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比は排気浄化触媒内における温度のバラツキの有無に無関係なパラメータである。したがってこれによれば排気浄化触媒内において温度のバラツキがあったとしても排気浄化触媒の温度を正確に検出することができる。

３番目の発明によれば、排気浄化触媒の温度に関連するリッチ空燃比差変化率と排気浄化触媒の温度の上昇または下降との２つのパラメータに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。したがってこれによれば排気浄化触媒の温度をより正確に検出することができる。

４番目の発明によれば、排気浄化触媒の温度に関連するリッチ空燃比差とリッチ空燃比差変化率との２つのパラメータに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。したがってこれによれば排気浄化触媒の温度をより正確に検出することができる。

５番目の発明によれば、排気浄化触媒の温度に関連するリッチ空燃比差とリッチ空燃比差変化率と排気浄化触媒の温度の上昇または下降との３つのパラメータに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。したがってこれによれば排気浄化触媒の温度をより正確に検出することができる。

６番目の発明によれば、排気浄化触媒の温度に関連するリッチ空燃比差と排気浄化触媒の温度の上昇または下降との２つのパラメータに基づいて排気浄化触媒の温度が算出される。したがってこれによれば排気浄化触媒の温度をより正確に検出することができる。

７番目の発明によれば、リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいて排気浄化触媒の温度がパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持される。ここで算出される排気浄化触媒の温度は排気浄化触媒内において温度のバラツキがあったとしても正確に検出される温度である。したがって本発明によれば排気浄化触媒の温度を正確にパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持することができる。

８番目の発明によれば、リッチ空燃比差低下量に基づいて触媒温度上昇制御中に排気浄化触媒に供給する燃料の量が制御される。ここでリッチ空燃比差低下量はパティキュレートを燃焼処理可能な温度に対する排気浄化触媒の温度の制御精度を反映するパラメータであり、このリッチ空燃比差低下量が零よりも小さいことは排気浄化触媒の温度がパティキュレートを燃焼処理可能な温度よりも低いことを意味する。この場合、本発明によれば排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられ、これによれば排気浄化触媒における燃料の燃焼による発熱量が増大し、排気浄化触媒の温度がより上昇せしめられる。このため本発明によれば排気浄化触媒の温度をより正確にパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持することができる。

９番目の発明によれば、リッチ空燃比差上昇量に基づいて触媒温度上昇制御中に排気浄化触媒に供給する燃料の量が制御される。ここでリッチ空燃比差上昇量はパティキュレートを燃焼処理可能な温度に対する排気浄化触媒の温度の制御精度を反映するパラメータであり、このリッチ空燃比差上昇量が零よりも大きいことは排気浄化触媒の温度がパティキュレートを燃焼処理可能な温度よりも高いことを意味する。この場合、本発明によれば排気浄化触媒に供給する燃料の量が減少せしめられ、これによれば排気浄化触媒における燃料の燃焼による発熱量が減少し、排気浄化触媒の温度の上昇が抑制される。このため本発明によれば排気浄化触媒の温度をより正確にパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持することができる。

１０番目の発明によれば、リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいて排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持される。ここで算出される排気浄化触媒の温度は排気浄化触媒内において温度のバラツキがあったとしても正確に検出される温度である。したがって本発明によれば排気浄化触媒の温度を正確に該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持することができる。

１１番目の発明によれば、リッチ空燃比差の積算値に基づいて触媒温度上昇リッチ空燃比制御および触媒温度低下リッチ空燃比制御の少なくとも一方において排気浄化触媒に供給する燃料の量が制御される。ここでリッチ空燃比差の積算値は排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に対する排気浄化触媒の温度の制御精度を反映するパラメータであり、このリッチ空燃比差の積算値が予め定められた値よりも大きいことは排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度よりも低いことを意味する。この場合、本発明によれば排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられ、これによれば排気浄化触媒における燃料の燃焼による発熱量が増大し、排気浄化触媒の温度がより上昇せしめられる。このため本発明によれば排気浄化触媒の温度をより正確に該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略図である。 （Ａ）は排気浄化触媒の縦断面を示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った排気浄化触媒の横断面を示した図である。 排気浄化触媒の触媒担体の表面部分の断面を示した図である。 排気空燃比センサの出力特性を示した図である。 排気浄化触媒において水素が生成されたときの下流側排気空燃比センサの出力特性を説明するための図である。 排気浄化触媒の温度Ｔと排気浄化触媒において生成される水素の量Ｈとの関係を示した図である。 下流側排気空燃比センサの出力電圧と上流側排気空燃比センサとの差ΔＶと排気浄化触媒において生成される水素の量Ｈとの関係を規定したマップを示した図である。 機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌと排気浄化触媒の温度領域Ｒとの関係を規定したマップを示した図である。 排気浄化触媒の温度領域Ｒと排気浄化触媒において生成される水素の量Ｈと排気浄化触媒の温度Ｔとの関係を規定するマップを示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒の温度の算出を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒の温度の算出を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒からのＳＯｘの放出を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。 本発明の実施形態に従った排気浄化触媒からのＳＯｘの放出を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に示されている内燃機関は本発明が適用される内燃機関であって圧縮自着火式の内燃機関である。なお図１に示されている内燃機関は複数の燃焼室、すなわち複数の気筒を備えた多気筒内燃機関であり、図１には特定の１つの気筒のみの構成が示されているが残りの気筒もこれと同じ構成を備えている。また以下では本発明が圧縮自着火式の内燃機関に適用された場合を例にとって本発明の実施形態を説明するが本発明は例えば燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射型の火花点火式の内燃機関や吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート内噴射型火花点火式の内燃機関にも適用可能である。

図１に示されている内燃機関１０はシリンダブロック、シリンダブロックロワケース、およびオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、該シリンダブロック部２０上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気を供給するための吸気通路４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気通路５０とを具備する。

シリンダブロック部２０はシリンダヘッド２１と、ピストン２２と、コンロッド２３と、クランクシャフト２４とを有する。ピストン２２はシリンダ２１内で往復動し、このピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これによってクランクシャフト２４が回転せしめられる。またシリンダ２１の内壁面とピストン２２の上壁面とシリンダヘッド部３０の下壁面とによって燃焼室２５が形成されている。

シリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する吸気ポート３１と、該吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２と、該吸気弁３２を駆動する吸気弁駆動機構３２ａと、燃焼室２５に連通する排気ポート３３と、該排気ポート３３を開閉する排気弁３４と、該排気弁３４を駆動する排気弁駆動機構３４ａと、燃料を燃焼室２５内に噴射する燃料噴射弁３７と、該燃料噴射弁３７に燃料を高圧で供給する蓄圧室３７ａと、該蓄圧室３７ａに燃料を圧送する燃料ポンプ３７ｂとを有する。吸気弁駆動機構３２ａおよび排気弁駆動機構３４ａは駆動回路３８に接続されている。

吸気通路４０は吸気ポート３１に接続された吸気枝管４１と、該吸気枝管４１に接続されたサージタンク４２と、該サージタンク４２に接続された吸気ダクト４３とを有する。吸気ダクト４３にはその上流端から順にエアフィルタ４４と、スロットル弁４８とが配置されている。スロットル弁４８は吸気ダクト４３に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動用アクチュエータ４８ａによって駆動される。

排気通路５０は排気ポート３３に接続された排気枝管４９と、該排気枝管４９に接続された排気管５１とを有する。排気管５１には排気ガス中の成分を浄化する排気浄化触媒５２が配置されている。排気浄化触媒５２上流の排気管５１には排気浄化触媒５２に流入する排気ガスの空燃比を検出する上流側排気空燃比センサ５３が配置され、排気浄化触媒５２下流の排気管５１には排気浄化触媒５２から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側排気空燃比センサ５４が配置されている。

なお本実施形態において排気ガスの空燃比とは燃焼室２５に供給される燃料の量に対する吸気通路４０を介して燃焼室２５に供給される空気の量の比を意味する。しかしながら例えば排気浄化触媒５２上流の排気通路５０に燃料（すなわち炭化水素）を供給したり空気を供給したりするようになっている場合、排気ガスの空燃比とは燃焼室２５に供給される燃料と排気浄化触媒５２上流の排気通路５０に供給される燃料とのトータルの量に対する吸気通路４０を介して燃焼室２５に供給される空気と排気浄化触媒５２上流の排気通路５０に供給される空気とのトータルの量の比を意味する。

さらに内燃機関１０は吸気ダクト４３内を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ６１と、クランクシャフト２４の回転位相、すなわちクランク角度を検出するクランクポジションセンサ６２と、燃焼室２５内の圧力を検出する筒内圧センサ６３と、アクセルペダル６５の踏込量を検出するアクセル開度センサ６４と、電気制御装置（ＥＣＵ）７０とを具備する。クランクポジションセンサ６２はクランクシャフト２４が１°回転する毎に幅狭のパルスを出力すると共にクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを出力する。クランクポジションセンサ６２が出力するパルスに基づいて内燃機関の回転数（以下「機関回転数」という）を算出可能である。

電気制御装置（ＥＣＵ）７０はマイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７１と、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３と、バックアップＲＡＭ７４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース７５とを有する。上流側排気空燃比センサ５３、下流側排気空燃比センサ５４、エアフローメータ６１、クランクポジションセンサ６２、筒内圧センサ６３、およびアクセル開度センサ６４はインターフェース７５に接続されている。

図２に示されているように排気浄化触媒５２はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５５、５６を有する。これら排気流通路は下流端が栓５７によって閉塞された排気ガス流入通路５５と、上流端が栓５８によって閉塞された排気ガス流出通路５６とによって構成されている。なお図２（Ｂ）においてハッチングを付した部分は栓５８を示している。すなわち排気ガス流入通路５５および排気ガス流出通路５６は薄肉の隔壁５９を介して交互に配置されている。言い換えると排気ガス流入通路５５および排気ガス流出通路５６は各排気ガス流入通路５５が４つの排気ガス流出通路５６によって包囲され、各排気ガス流出通路５６が４つの排気ガス流入通路５５によって包囲されるように配置されている。

また排気浄化触媒５２は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路５５に流入した排気ガスは図２（Ｂ）において矢印で示されているように周囲の隔壁５９内を通って隣接する排気ガス流出通路５６に流出する。また排気浄化触媒５２の各排気ガス流入通路５５および各排気ガス流出通路５６の周壁面、すなわち各隔壁５９の両側表面および隔壁５９内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる触媒担体８０が担持されており、図３はこの触媒担体８０の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されているように触媒担体８０の表面上には貴金属触媒８１が分散して担持されており、さらに触媒担体８０の表面上にはＮＯｘ吸収剤６０の層が形成されている。

上述したように排気ガスは排気浄化触媒５２の排気ガス流入通路５５内に流入し、該排気ガス流入通路５５内を流れ、隔壁５９を通って排気ガス流出通路５６に流出し、該排気ガス流出通路５６内を流れ、排気浄化触媒５２から流出する。そして排気ガスが排気浄化触媒５２内を流れている間に排気ガス中の微粒子、すなわちパティキュレートは隔壁５９の両側表面上および隔壁５９内の細孔内壁面上に捕捉される。

このように排気浄化触媒５２は排気ガス中のパティキュレートを捕捉する機能を備えていることから排気浄化触媒５２はパティキュレートフィルタであるとも言える。

また本実施形態では貴金属触媒８１として白金（Ｐｔ）が用いられており、ＮＯｘ吸収剤６０を構成する成分としては例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。

ＮＯｘ吸収剤６０は排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき（すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高いとき）にはＮＯｘを吸収し、排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチであるとき（すなわち排気ガス中の酸素濃度が低いとき）には吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。すなわちＮＯｘ吸収剤６０を構成する成分としてバリウム（Ｂａ）を用いた場合を例にとって説明すると排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときときには排気ガス中に含まれるＮＯは図３（Ａ）に示されているように白金（Ｐｔ）８１上において酸化されてＮＯ_２となり、次いでＮＯｘ吸収剤６０内に吸収されて酸化バリウム（ＢａＯ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ_３ ⁻）の形でＮＯｘ吸収剤６０内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤６０内に吸収される。そして排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金の表面でＮＯ_２が生成され、ＮＯｘ吸収剤６０のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２がＮＯｘ吸収剤６０内に吸収されて硝酸イオンが生成される。

一方、図３（Ｂ）に示されているように排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチになると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くしてＮＯｘ吸収剤６０内の硝酸イオンがＮＯ_２の形でＮＯｘ吸収剤６０から放出される。放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃炭化水素や一酸化炭素によって還元される。

このように排気浄化触媒５２は排気ガス中のＮＯｘを還元することによって浄化する機能を備えていることから排気浄化触媒５２はＮＯｘ浄化触媒であるとも言える。

ところで本実施形態では排気浄化触媒５２の温度を様々な目的に応じて所望の温度に制御する。この具体的な排気浄化触媒の温度の制御については後述するがこのように排気浄化触媒５２の温度を所望の温度に制御するためには排気浄化触媒５２の温度を正確に把握する必要がある。本実施形態では下流側排気空燃比センサの出力に基づいて排気浄化触媒の温度を検出する。次にこの本実施形態に従った排気浄化触媒の温度の検出方法について説明する。

図４は排気空燃比センサ５３、５４の出力特性を示した図である。図４に示されているように排気空燃比センサは排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには１．０Ｖに近い一定の電圧を出力する。一方、排気空燃比センサは排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには０Ｖに近い一定の電圧を出力する。そして排気空燃比が理論空燃比よりもリッチからリーンに移行する領域では排気空燃比センサの出力電圧が急激に変化し、排気空燃比が理論空燃比となるところで略０．５Ｖの電圧を出力する。したがってこの排気空燃比センサによればそれが出力する電圧が１．０Ｖに近い一定値であるのか或いは０Ｖに近い一定値であるのかによって排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるのか或いはリーンであるのかを判別することができる。

ところで排気空燃比センサが図４に示されているように電圧を出力する理由は以下の通りである。すなわち排気空燃比センサはジルコニア固体電解質層を有し、該ジルコニア固体電解質層の両面に電極が設けられている。そしてジルコニア固体電解質層の一方の表面は大気に晒され、他方の表面は排気ガスに晒されるようになっている。そしてジルコニア固体電解質層はその両側のガス中の酸素濃度が異なると酸素濃度が高い側のガス中の酸素をイオン化し、該酸素イオンをジルコニア電解質層を通して酸素濃度が低い側のガス中に放出する。ここでジルコニア固体電解質層によって酸素をイオン化されるときに酸素はジルコニア固体電解質層から電子を受け取り、このイオン化された酸素はジルコニア固体電解質層を通って酸素濃度の低い側のガス中に放出されるときに電子を放出する。このためジルコニア固体電解質層の両側に設けられた電極間に電圧が発生する。この電圧が排気空燃比センサが出力する電圧である。基本的には排気空燃比センサは斯くして排気ガス中の酸素濃度に応じた値の電圧、すなわち排気空燃比に応じた値の電圧を出力する。したがって排気空燃比センサが出力する電圧は排気ガス中の酸素濃度にリニアに対応する電圧である。しかしながら上述したように排気空燃比センサの出力電圧は排気空燃比が理論空燃比となるところを境に急激に変化する。これは以下の理由から生じる現象である。すなわちジルコニア電解質層の表面のうち排気ガスに晒される側の表面上には白金がコーティングされている。この白金は還元雰囲気において還元反応を促進する触媒作用を有する。したがって排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには排気空燃比センサに到来する排気ガスは還元雰囲気にあるのでこのときには排気ガス中の酸素が白金の触媒作用によって還元され、排気ガス中の酸素濃度が低下する。このため排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに比べて排気空燃比センサの出力電圧がステップ的に大きくなるのである。

ところで排気ガスが還元雰囲気にあるとき、すなわち排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには排気浄化触媒５２内において排気ガス中の一酸化炭素と水分とが反応して水素が発生するいわゆる水性反応が行われることが知られている。したがってこの水性反応が排気浄化触媒において行われたときには排気浄化触媒下流の下流側排気空燃比センサ５４には水性反応が排気浄化触媒において行われなかったときに比べて水素濃度の高い排気ガスが到来することになる。そして下流側排気空燃比センサに到来した排気ガス中の水素は該下流側排気空燃比センサのジルコニア固体電解質層の表面上にコーティングされた白金の還元作用によって酸素を還元する。ここで水素の拡散速度は一酸化炭素の拡散速度よりも速い。したがって水素は一酸化炭素に比べて速く下流側排気空燃比センサのジルコニア固体電解質層に到達する。したがって水素は一酸化炭素に比べて速く酸素を還元することになる。このときには排気ガス中の水素濃度が低いときに比べて排気ガス中の酸素濃度が速く低下する。このため酸素濃度が高い大気側からジルコニア固体電解質層を通って排気ガス側に放出される酸素イオンの量が多くなり、その結果、図５の鎖線で示されているように下流側排気空燃比センサの出力電圧は排気ガス中の酸素濃度が低いときに比べて高くなる。そして排気浄化触媒において水素が生成されたときの下流側排気空燃比センサの出力電圧と排気浄化触媒において水素が生成されなかったときの下流側排気空燃比センサの出力電圧との差（以下「出力電圧差」という）ΔＶは排気浄化触媒において生成された水素の量に比例する。ここで上流側排気空燃比センサ５３に到来する排気ガスは排気浄化触媒を通る前の排気ガスである。したがって排気浄化触媒において水素が生成されなかったときの下流側排気空燃比センサの出力電圧は上流側排気空燃比センサの出力電圧に等しいはずである。したがって上記出力電圧差ΔＶは下流側排気空燃比センサの出力電圧と上流側排気空燃比センサの出力電圧との差に相当する。

一方、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに排気浄化触媒５２において生成される水素の量は排気浄化触媒の温度（以下「触媒温度」ともいう）に応じて図６に示されているようになることが本願の発明者の研究によって判明した。すなわち触媒温度が温度Ｔ１（以下「第１温度Ｔ１」という）よりも低い温度領域Ａにあるときには触媒温度に係わらず排気浄化触媒において生成される水素の量（以下「水素生成量」という）は零または零に近い値（以下「下限値」という）Ｈｌである。また触媒温度が温度領域Ａよりも高い第１温度Ｔ１と温度Ｔ２（以下「第２温度」という）との間の温度領域Ｂ１にあるときには触媒温度が高くなるにつれて水素生成量は下限値Ｈｌから上限値Ｈｈまで多くなる。また触媒温度が温度領域Ｂ１よりも高い第２温度Ｔ２と温度Ｔ３（以下「第３温度Ｔ３」という）との間の温度領域Ｂ２にあるときには触媒温度に係わらず水素生成量は上限値Ｈｈである。また触媒温度が温度領域Ｂ２よりも高い第３温度Ｔ３と温度Ｔ４（以下「第４温度Ｔ４」という）との間の温度領域Ｂ３にあるときには触媒温度が高くなるにつれて水素生成量は上限値Ｈｈから下限値Ｈｌまで少なくなる。そして触媒温度が温度領域Ｂ３よりも高い第４温度Ｔ４よりも高い温度領域Ｃにあるときには触媒温度に係わらず水素生成量は下限値Ｈ１である。このように排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときの触媒温度と水素生成量との間に図６に示されているような関係があることから水素生成量が判れば触媒温度も判ることになる。ここで上記出力電圧差、すなわち下流側排気空燃比センサの出力電圧と上流側排気空燃比センサの出力電圧との差は水素生成量に比例する。そこで本実施形態では排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときの上記出力電圧差と水素生成量との間の関係を予め実験等によって求めて図７に示されているような出力電圧差ΔＶの関数のマップの形で水素生成量Ｐｈを内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。そして内燃機関の運転中、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには上記出力電圧差ΔＶに基づいて図７のマップから水素生成量Ｐｈを算出する。

一方、本実施形態では内燃機関の運転状態、具体的には機関回転数と機関負荷と触媒温度領域との関係を予め実験等によって求めて図８に示されているような機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で触媒温度領域Ｒを内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。すなわち触媒温度は内燃機関の運転状態（以下「機関運転状態」という）に応じて異なり、機関運転状態からどの温度領域にあるか或る程度推定可能である。そこで本実施形態では機関運転状態を代表する機関回転数と機関負荷とをパラメータとして触媒温度領域を規定するマップを予め実験等によって求めて内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。そしてここでの触媒温度領域は図６に示されている触媒温度領域Ｒ１〜Ｒ４である。すなわち図６に示されている温度領域Ａ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃのうち隣接する２つの温度領域をそれぞれ含む４つの触媒温度領域Ｒ１〜Ｒ４である。ここで触媒温度領域Ｒ１は温度領域Ａと温度領域Ｂ１とを含む領域（以下「第１触媒温度領域」という）であり、触媒温度領域Ｒ２は温度領域Ｂ１と温度領域Ｂ２とを含む領域（以下「第２触媒温度領域」という）であり、触媒温度領域Ｒ３は温度領域Ｂ２と温度領域Ｂ３とを含む領域（以下「第３触媒温度領域」という）であり、触媒温度領域Ｒ４は温度領域Ｂ３と温度領域Ｃとを含む領域（以下「第４触媒温度領域」という）である。

そして内燃機関の運転中、機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて図８のマップから触媒温度領域Ｒを求める。さらに触媒温度領域と水素生成量と触媒温度との関係を予め実験等によって求めて図９に示されているような触媒温度領域Ｒと水素生成量Ｈとの関数のマップの形で触媒温度Ｔを内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。そして内燃機関の運転中、触媒温度領域Ｒと水素生成量Ｈとに基づいて図９のマップから触媒温度Ｔを求める。

これによれば触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１であると推定されたときであって且つ水素生成量が下限値Ｈｌであるときには触媒温度として第１温度Ｔ１よりも低い温度を表す値が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度は算出されず、触媒温度が第１温度Ｔ１よりも低い温度であることを表す値が算出される。一方、触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒであると推定されたときであって且つ水素生成量が下限値Ｈｌよりも多いときには触媒温度として水素生成量に応じた第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２までの間の温度が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度が算出される。

また触媒温度領域が第２触媒温度領域Ｒ２であると推定されたときであって且つ水素生成量が上限値Ｈｈよりも少ないときには触媒温度として水素生成量に応じた第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２までの間の温度が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度が算出される。一方、触媒温度領域が第２触媒温度Ｒ２であると推定されたときであって且つ水素生成量が上限値Ｈｈであるときには触媒温度として第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３までの間の温度を表す値が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度は算出されず、触媒温度が第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３までの間の温度であることを表す値が算出される。

また触媒温度領域が第３触媒温度領域Ｒ３であると推定されたときであって且つ水素生成量が上限値Ｈｈであるときには触媒温度として第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３までの間の温度を表す値が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度は算出されず、触媒温度が第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３までの間の温度であることを表す値が算出される。一方、触媒温度領域が第３触媒温度領域Ｒ３であると推定されたときであって且つ水素生成量が上限値Ｈｈよりも少ないときには触媒温度として水素生成量に応じた第３温度Ｔ３から第４温度Ｔ４までの間の温度が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度が算出される。

また触媒温度領域が第４触媒温度領域Ｒ４であると推定されたときであって且つ水素生成量が下限値Ｈｌよりも多いときには水素生成量に応じた第３温度Ｔ３から第４温度Ｔ４までの間の温度が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度が算出される。一方、触媒温度領域が第４触媒温度領域Ｒ４であると推定されたときであって且つ水素生成量が下限値Ｈｌであるときには第４温度Ｔ４よりも高い温度を表す値が算出される。すなわちこのときには特定の触媒温度は算出されず、触媒温度が第４温度Ｔ４よりも高い温度であることを表す値が算出される。

なおこの実施形態では出力電圧差に基づいて算出される水素生成量を１つのパラメータとして利用して触媒温度を算出しているが出力電圧差自体を１つのパラメータとして利用して触媒温度を算出するようにしてもよい。さらに出力電圧差は下流側排気空燃比センサの出力電圧と上流側排気空燃比センサの出力電圧との差であり、各排気空燃比センサの出力電圧は排気ガスの空燃比に対応するものである。したがってこのことを考慮すれば上述した実施形態は排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差に基づいて排気浄化触媒の温度を算出するものとも言える。

ところで上述した実施形態では機関回転数と機関負荷とに基づいて触媒温度が第１触媒温度領域Ｒ１〜第４触媒温度領域Ｒ４のいずれの領域にあるかを判定し、ここで判定された触媒温度領域に基づいて触媒温度を算出するようにしている。しかしながらこれに代えて或いはこれに適宜組み合わせて以下のようにして触媒温度を算出するようにしてもよい。

すなわち機関運転状態に基づいて触媒温度が上昇傾向にあるか或いは下降傾向にあるかを判断することができる。ここで触媒温度が温度領域Ａにあるときには触媒温度が上昇傾向にあっても下降傾向にあっても水素生成量の変化率は零または略零である。また触媒温度が温度領域Ｃにあるときにも触媒温度が上昇傾向にあっても下降傾向にあっても水素生成量の変化率は零または略零である。そこで触媒温度が上昇傾向または下降傾向にあると判断された場合に触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１であると推定されたときであって且つ水素生成量の変化率が零または略零であるときには触媒温度が温度領域Ａにあることになるので触媒温度として第１温度Ｔ１よりも低い温度を表す値が算出されるようにする。

また触媒温度が温度領域Ｂ１にあるときに触媒温度が上昇傾向にあるときには水素生成量の変化率は正の値をとる。一方、触媒温度が温度領域Ｂ１にあるときに触媒温度が下降傾向にあるときには水素生成量の変化率は負の値をとる。そこで触媒温度が上昇傾向にあると判断された場合に水素生成量の変化率が正の値であるときには触媒温度が温度領域Ｂ１にあることになるので触媒温度として水素生成量に応じた第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２までの間の温度が算出されるようにする。一方、触媒温度が下降傾向にあると判断された場合に水素生成量の変化率が負の値であるときにも触媒温度が温度領域Ｂ１にあることになるので触媒温度として水素生成量に応じた第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２までの間の温度が算出されるようにする。なおこれらの場合、触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１から第４触媒温度領域Ｒ４のいずれの領域にあるかの情報がなくても触媒温度が温度領域Ｂ１にあることを特定することができるので触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１から第４触媒温度領域Ｒ４のいずれの領域にあるかを判定する必要はない。

また触媒温度が温度領域Ｂ２にあるときには触媒温度が上昇傾向にあっても下降傾向にあっても水素生成量の変化率は零または略零である。そこで触媒温度が上昇傾向または下降傾向にあると判断された場合に触媒温度領域が第２触媒温度領域Ｒ２または第３触媒温度領域Ｒ３であると推定されたときであって且つ水素生成量の変化率が零または略零であるときには触媒温度が温度領域Ｂ２にあることになるので触媒温度として第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３までの温度を表す値が算出されるようにする。

また触媒温度が温度領域Ｂ３にあるときに触媒温度が上昇傾向にあるときには水素生成量の変化率は負の値をとる。一方、触媒温度が温度領域Ｂ３にあるときに触媒温度が下降傾向にあるときには水素生成量の変化率は正の値をとる。そこで触媒温度が上昇傾向にあると判断された場合に水素生成量の変化率が負の値であるときには触媒温度が温度領域Ｂ３にあることになるので触媒温度として水素生成量に応じた第３温度Ｔ３から第４温度Ｔ４までの間の温度が算出されるようにする。一方、触媒温度が下降傾向にあると判断された場合に水素生成量の変化率が正の値であるときにも触媒温度が温度領域Ｂ３にあることになるので触媒温度として水素生成量に応じた第３温度Ｔ３から第４温度Ｔ４までの間の温度が算出されるようにする。なおこれらの場合、触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１から第４触媒温度領域Ｒ４のいずれの領域にあるかの情報がなくても触媒温度が温度領域Ｂ３にあることを特定することができるので触媒温度領域が第１触媒温度領域Ｒ１から第４触媒温度領域Ｒ４のいずれの領域にあるかを判定する必要はない。

また触媒温度が温度領域Ｃにあるときには触媒温度が上昇傾向にあっても下降傾向にあっても水素生成量の変化率は零または略零である。そこで触媒温度が上昇傾向または下降傾向にあると判断された場合に触媒温度領域が第４触媒温度領域Ｒ４であると推定されたときであって且つ水素生成量の変化率が零または略零であるときには触媒温度が温度領域Ｃにあることになるので触媒温度として第４温度Ｔ４よりも高い温度を表す値が算出されるようにする。

なおこの実施形態では出力電圧差に基づいて算出される水素生成量を１つのパラメータとして利用して触媒温度を算出しているが出力電圧差自体を１つのパラメータとして利用して触媒温度を算出するようにしてもよい。さらに出力電圧差は下流側排気空燃比センサの出力電圧と上流側排気空燃比センサの出力電圧との差であり、各排気空燃比センサの出力電圧は排気ガスの空燃比に対応するものである。したがってこのことを考慮すれば上述した第２実施形態は排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差の変化率と排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかとに基づいて排気浄化触媒の温度を算出するものとも言える。

また第２実施形態では排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを利用して排気浄化触媒の温度が温度領域Ｂ２にあるか温度領域Ｂ４にあるかを判定して排気浄化触媒の温度を算出するようにしているが排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを利用しなくても排気浄化触媒の温度が温度領域Ｂ２にあるか温度領域Ｂ４にあるかを判定することができるのであればこれを利用しなくてもよい。したがってこのことを考慮すれば上述した実施形態は広くは排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差の変化率に基づいて排気浄化触媒の温度を算出するものとも言える。

もちろん上述した実施形態において排気浄化触媒の温度を算出するときに排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを利用してもよい。例えば、水素生成量が下限値Ｈｌと上限値Ｈｈとの間の量である場合、該水素生成量に対応する触媒温度は温度領域Ｂ１内の温度と温度領域Ｂ３内の温度との２つの温度のいずれかの温度である。ここで触媒温度が上昇傾向にあるときに水素生成量の変化率が零よりも大きい正の値であれば触媒温度は温度領域Ｂ１内の温度であり、水素生成量の変化率が零よりも小さい負の値であれば触媒温度は温度領域Ｂ３内の温度である。すなわち水素生成量の変化率に基づいて触媒温度が温度領域Ｂ１内の温度であるか温度領域Ｂ３内の温度であるかを判定することができる。このように上述した実施形態において排気浄化触媒の温度を算出するときに排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを利用することができる。そしてこの場合、上述した実施形態は排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差と排気浄化触媒の温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかとに基づいて排気浄化触媒の温度を算出するものと言える。

また上述した実施形態において触媒温度が温度領域Ａまたは温度領域Ｃにあるときには排気浄化触媒において生成される水素が殆どないことからこのときの水素生成量を零とみなすこともできる。すなわち触媒温度が温度領域Ａまたは温度領域Ｃにあるときに算出される水素生成量を誤差とみなすことができる。そこで上述した実施形態において触媒温度が温度領域Ａまたは温度領域Ｃにあるときに算出される水素生成量を基準水素生成量として内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させ、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに算出される水素生成量から上記基準水素生成量を差し引いた値を最終的な水素生成量としてもよい。これによれば上流側排気空燃比センサまたは下流側排気空燃比センサに空燃比の検出誤差があったとしてもこの空燃比の検出誤差を相殺することができる。

次に上述した実施形態に従った触媒温度の算出を実行するフローチャートの一例を図１０および図１１を参照して説明する。図１０のルーチンが開始されると始めにステップ１０１において排気空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここでＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときにはルーチンはステップ１０２に進む。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときにはルーチンはそのまま終了する。

ステップ１０２では上流側排気空燃比センサの出力電圧Ｖｕが読み込まれる。次いでステップ１０３において下流側排気空燃比センサの出力電圧Ｖｄが読み込まれる。次いでステップ１０４において上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との出力電圧差（ΔＶ＝Ｖｄ−Ｖｕ）が算出される。次いでステップ１０５においてステップ１０４において算出された出力電圧差ΔＶに対応する水素生成量Ｈが算出される。次いでステップ１０６において機関回転数ＮＥが読み込まれる。次いでステップ１０７において機関負荷Ｌが読み込まれる。次いでステップ１０８において触媒温度が属すると推定される触媒温度領域Ｒが算出される。

次いで図１１のステップ１０９においてステップ１０８において推定された触媒温度領域Ｒが第１触媒温度領域Ｒ１である（Ｒ＝Ｒ１）か否かが判別される。ここでＲ＝Ｒ１であると判別されたときにはルーチンはステップ１１０に進んでステップ１０５において算出された水素生成量Ｈに基づいて触媒温度Ｔが算出され、ルーチンが終了する。ここでは水素生成量Ｈが上記下限値Ｈｌであるときには上記第１温度Ｔ１よりも低い温度を表す値Ｔが算出され、水素生成量が上記下限値Ｈｌよりも多いときには水素生成量Ｈに応じた触媒温度Ｔが算出される。一方、Ｒ≠Ｒ１であると判別されたときにはルーチンはステップ１１１に進む。

ステップ１１１ではステップ１０８において推定された触媒温度領域Ｒが第２触媒温度領域Ｒ２である（Ｒ＝Ｒ２）か否かが判別される。ここでＲ＝Ｒ２であると判別されたときにはルーチンはステップ１１２に進んでステップ１０５において算出された水素生成量Ｈに基づいて触媒温度Ｔが算出され、ルーチンが終了する。ここでは水素生成量Ｈが上記上限値Ｈｈよりも少ないときには水素生成量Ｈに応じた触媒温度Ｔが算出され、水素生成量Ｈが上記上限値Ｈｈであるときには上記第２温度Ｔ２から上記第３温度Ｔ３までの間の温度を表す値Ｔが算出される。一方、Ｒ≠Ｒ２であると判別されたときにはルーチンはステップ１１３に進む。

ステップ１１３ではステップ１０８において推定された触媒温度領域Ｒが第３触媒温度領域Ｒ３である（Ｒ＝Ｒ３）か否かが判別される。ここでＲ＝Ｒ３であると判別されたときにはルーチンはステップ１１４に進んでステップ１０５において算出された水素生成量Ｈに基づいて触媒温度Ｔが算出され、ルーチンが終了する。ここでは水素生成量Ｈが上記上限値Ｈｈであるときには上記第２温度Ｔ２から上記第３温度Ｔ３までの間の温度を表す値Ｔが算出され、水素生成量Ｈが上記上限値Ｈｈよりも少ないときには水素生成量Ｈに応じた温度Ｔが算出される。一方、Ｒ≠Ｒ３であると判別されたときにはルーチンはステップ１１５に進む。

ステップ１１５ではステップ１０５において算出された水素生成量Ｈに基づいて触媒温度Ｔが算出され、ルーチンが終了する。ここでは水素生成量Ｈが上記下限値Ｈｌよりも多いときには水素生成量に応じた温度Ｔが算出され、水素生成量Ｈが上記下限値Ｈｌであるときには上記第４温度Ｔ４よりも高い温度を表す値Ｔが算出される。

次に上述した実施形態（以下「第１実施形態」ともいう）に従った排気浄化触媒の温度の算出を利用した内燃機関の運転状態の制御について説明する。上述したように排気浄化触媒５２は排気ガス中のパティキュレートを捕捉する。したがって排気浄化触媒に捕捉されたパティキュレートを何ら処理しなければ排気浄化触媒内の捕捉されているパティキュレートの量が徐々に多くなり、やがては排気浄化触媒がパティキュレートを捕捉することができなくなる。一方、排気浄化触媒の温度（触媒温度）を或る一定の温度よりも高くすれば排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートは燃焼によって処理される。しかしながら触媒温度を過剰に高くすると排気浄化触媒が熱によって劣化してしまう。すなわち排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理するときには触媒温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度近傍に維持することが好ましい。そこで本実施形態では排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理するときには以下のようにして触媒温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度近傍に維持する。

すなわち本願の発明者の研究から排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理ために最適な排気浄化触媒５２の温度（触媒温度）は図６の温度領域Ｂ３内の温度であることが判明した。したがって本実施形態では排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理するときには触媒温度をこの温度領域Ｂ３内の温度に維持する。すなわち内燃機関の運転中、通常、触媒温度は図６の温度領域Ａにある。ここで排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理すべきであると判断されたときには理論空燃比よりもリーンな空燃比（以下単に「リーン空燃比」という）または理論空燃比の排気ガスが燃焼室２５から排出されるように燃焼室に吸入される空気の量と燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量とを制御しつつ排気行程中に燃料噴射弁から予め定められた量の燃料を噴射させる制御（以下「触媒温度上昇制御」という）を行う。これによれば排気浄化触媒には燃料と比較的多くの量の酸素とを含んだ排気ガスが供給され、この排気ガス中の燃料が排気浄化触媒において燃焼することによって触媒温度が上昇される。

さらに触媒温度上昇制御が行われている間に予め定められた時間間隔でもって理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下単に「リッチ空燃比」という）の排気ガスが燃焼室２５から排出されるように燃焼室に吸入される空気の量と燃料噴射弁から噴射させる燃料の量とを制御する。これによれば上流側排気空燃比センサ５３および下流側排気空燃比センサ５４にリッチ空燃比の排気ガスが到来することになるので上述した第１実施形態に従ってこのときの出力電圧差（上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差）に基づいて触媒温度を算出することができる。そこで本実施形態では触媒温度上昇制御が行われている間に予め定められた時間間隔でもってリッチ空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させ、このときの出力電圧差に基づいて上述した第１実施形態に従って触媒温度を算出する。

そして斯くして算出される触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後は以下のように内燃機関の運転を制御する。すなわち触媒温度が温度領域Ｂ３に到達した後も触媒温度上昇制御を行い続けていると触媒温度が徐々に上昇し、やがて温度領域Ｂ３を外れて高い温度になってしまう。ここで触媒温度が温度領域Ｂ３にあるときに排気浄化触媒５２にリッチ空燃比の排気ガスが供給されると触媒温度が低下することが判っている。そこで触媒温度が温度領域Ｂ３に到達した後はリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを燃焼室２５から排出させつつ排気行程中に燃料噴射弁３７から予め定められた量の燃料を噴射して触媒温度を上昇させる触媒温度上昇制御と、リッチ空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させて触媒温度を低下させる触媒温度低下制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行う。これによれば触媒温度が温度領域Ｂ３内において上昇と低下とを繰り返すことになり、その結果、触媒温度が温度領域Ｂ３内に維持されることになる。

さらに触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後に触媒温度上昇制御を行うときに排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる量を以下のように制御することによって触媒温度を温度領域Ｂ３に確実に維持する。すなわち上述したように触媒温度が温度領域Ｂ３に到達した後は触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行う。ここで触媒温度上昇制御において触媒温度が上昇せずに逆に低下してしまうと当該触媒温度上昇制御中に触媒温度が温度領域Ｂ３を外れて低い温度になってしまうか或いは当該触媒温度上昇制御の直後に行われる触媒温度低下制御において触媒温度が温度領域Ｂ３から外れて低い温度になってしまう可能性がある。したがってこの場合には触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を増大し、排気浄化触媒５２に供給される燃料の量を増大し、排気浄化触媒における燃焼量を増大し、触媒温度が十分に上昇するようにすべきである。ここで触媒温度上昇制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内において低下してしまった場合、当該触媒温度上昇制御の直前に行われた触媒温度低下制御（この制御中は燃焼室２５からリッチ空燃比の排気ガスが排出される）の終了直前または終了時の出力電力差よりも当該触媒温度上昇制御の直後に行われる触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差のほうが大きくなる。したがって触媒温度上昇制御の直前に行われた触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差よりも当該触媒温度上昇制御の直後に行われる触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差のほうが大きいことをもって当該触媒温度上昇制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内において低下してしまったと判断することができる。

そこで本実施形態では触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後に触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行うときには先に行われた触媒温度低下制御（この制御中は燃焼室２５からリッチ空燃比の排気ガスが排出される）の終了直前または終了時の出力電圧差から次に行われる触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差を差し引いた値を出力電圧差上昇量ΔＵとして算出する。ここで出力電圧差上昇量ΔＵが零よりも小さい負の値であるときには上記２つの触媒温度低下制御の間に行われた触媒温度上昇制御において触媒温度が低下してしまったことになるのでこのときには触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を多くする。これによれば触媒温度上昇制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内においてより確実に上昇せしめられ、その結果、触媒温度がより確実に温度領域Ｂ３内に維持される。

なお上述したように触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を制御するのに代えて或いはこれに加えて以下のように触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を制御するようにしてもよい。すなわち上述したように触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後は触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行う。ここで触媒温度低下制御において触媒温度が低下せずに逆に上昇してしまうと当該触媒温度低下制御中に触媒温度が温度領域Ｂ３を外れて高い温度になってしまうか或いは当該触媒温度低下制御の直後に行われる触媒温度上昇制御において触媒温度が温度領域Ｂ３から外れて高い温度になってしまう可能性がある。したがって触媒温度低下制御において触媒温度が上昇してしまうときには触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を減少し、排気浄化触媒５２に供給される燃料の量を減少し、排気浄化触媒における燃焼量を減少すべきである。ここで触媒温度低下制御において触媒温度が上昇してしまった場合、当該触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差よりも当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差のほうが小さくなる。したがって触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差よりも当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差のほうが小さいことをもって当該触媒温度低下制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内において上昇してしまったと判断することができる。

そこで触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後に触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行うときには触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差から当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差を差し引いた値を出力電圧差低下量ΔＤとして算出する。ここで出力電圧差低下量ΔＤが零よりも大きい正の値であるときには当該触媒温度低下制御において触媒温度が上昇してしまったことになるのでこのときには触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を少なくする。これによれば触媒温度低下制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内においてより確実に低下せしめられ、その結果、触媒温度がより確実に温度領域Ｂ３内に維持される。

なお上述したように出力電圧差低下量ΔＤが零よりも大きい正の値であるときに触媒温度上昇制御における排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を少なくする代わりに触媒温度低下制御を２回以上連続して行うようにしてもよい。これによれば触媒温度低下制御が行われる期間が長くなることから触媒温度低下制御において触媒温度が温度領域Ｂ３内においてより確実に低下せしめられ、その結果、触媒温度がより確実に温度領域Ｂ３内に維持される。

なお触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後に触媒温度低下制御を行っているときにはリッチ空燃比の排気ガスが上流側排気空燃比センサ５３および下流側排気空燃比センサ５４に到来することになるので出力電圧差（上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差）に基づいて触媒温度を算出することができる。そこで上述した実施形態において触媒温度低下制御を予め定められた時間間隔毎に行う代わりに触媒温度低下制御を行っている間に触媒温度を算出し、この算出された触媒温度が温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３に到達するまで触媒温度低下制御を行い、触媒温度が下限温度Ｔ３に到達したときに触媒温度上昇制御を行うようにしてもよい。

さらに上述した実施形態において触媒温度が図６の温度領域Ｂ３に到達した後に予め定められた時間間隔毎に触媒温度上昇制御を行う代わりに触媒温度上昇制御を行っている間に間欠的に短い期間だけリッチ空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させてこのときに出力電圧差（上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差）に基づいて触媒温度を算出し、この算出された触媒温度が温度領域Ｂ３の上限温度Ｔ４に到達するまで触媒温度上昇制御を行い、触媒温度が上限温度Ｔ４に到達したときに触媒温度低下制御を行うようにしてもよい。

なお上述した実施形態では先の触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差と次の触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差とに基づいて、或いは、触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差と当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差とに基づいて触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を制御することによって触媒温度を排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持している。したがって上述した実施形態は広くは出力電圧差、すなわち上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差に基づいて排気浄化触媒の温度を該排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持するものとも言える。また各排気空燃比センサの出力電圧は排気ガスの空燃比に対応するものである。したがってこのことを考慮すれば上述した実施形態は広くは上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差に基づいて排気浄化触媒の温度を該排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持するものとも言える。

次に上述した実施形態（以下「第２実施形態」ともいう）に従った排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理を実行するフローチャートの一例を図１２および図１３を参照して説明する。図１２のルーチンが開始されると始めにステップ２０１において排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの量Ａｐが予め定められた量Ａｐｔｈよりも多い（Ａｐ＞Ａｐｔｈ）か否か、すなわち排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理する必要があるか否かが判別される。ここでＡｐ＞Ａｐｔｈであると判別されたときには排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理する必要があると判断されたことになるのでルーチンはステップ２０２以降に進んで排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理が行われる。一方、Ａｐ≦Ａｐｔｈであると判別されたときには排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートを燃焼処理する必要がないと判断されたことになるのでルーチンはそのまま終了する。

ステップ２０２では触媒温度が図６の温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３を超えてから経過した時間ｔｐが予め定められた時間ｔｐｔｈよりも短い（ｔｐ＜ｔｐｔｈ）か否か、すなわち排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理が開始されてから該パティキュレートが十分に燃焼処理されるだけの時間が経過したか否かが判別される。ここでｔｐ＜ｔｐｔｈであると判別されたときにはパティキュレートの燃焼処理が開始されてからパティキュレートが十分に燃焼処理されるだけの時間が経過していないと判断されたことになるのでルーチンはステップ２０３以降に進んで排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの燃焼処理が継続される。一方、ｔｐ≧ｔｐｔｈであると判別されたときにはパティキュレートの燃焼処理が開始されてからパティキュレートが十分に燃焼処理されるだけの時間が経過したと判断されたことになるのでルーチンはステップ２０８に進んで触媒温度が温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３に到達したことを示すフラグＦ３がリセットされ（Ｆ３←０）、ルーチンが終了する。

ステップ２０３では触媒温度Ｔが図６の温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３よりも高い（Ｔ＞Ｔ３）か否か、すなわち触媒温度が温度領域Ｂ３に到達しているか否かが判別される。ここでＴ＞Ｔ３であると判別されたときにはルーチンはステップ２０４に進んで触媒温度が温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３に到達したことを示すフラグＦ３がセットされ（Ｆ３←１）、次いでルーチンは図１３のステップ２０９以降に進んで触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とが予め定められた時間間隔でもって交互に行われる。一方、Ｔ≦Ｔ３であると判別されたときにはルーチンはステップ２０５に進む。

ステップ２０５では触媒温度が温度領域Ｂ３の下限温度Ｔ３の下限温度Ｔ３に到達したことを示すフラグＦ３がリセットされている（Ｆ３＝０）か否かが判別される。ここでＦ３＝０であると判別されたときにはルーチンはステップ２０６に進んで触媒温度上昇制御が実行され、次いでステップ２０７において触媒温度上昇制御が行われていることを示すフラグＦｕがセットされ（Ｆｕ←１）、ルーチンが終了する。一方、Ｆ３≠０である、すなわちＦ３＝１であると判別されたときにはルーチンは図１３のステップ２０９以降に進んで触媒温度上昇制御と触媒温度低下制御とが予め定められた時間間隔でもって交互に行われる。

図１３のステップ２０９では触媒温度上昇制御が行われていることを示すフラグＦｕがセットされている（Ｆｕ＝１）か否かが判別される。ここでＦｕ＝１であると判別されたときにはルーチンはステップ２１０に進んで触媒温度低下制御が触媒温度上昇制御に切り替わってから経過した時間（以下「切替後経過時間」という）ｔが予め定められた時間ｔｔｈよりも短い（ｔ＜ｔｔｈ）か否かが判別される。ここでｔ＜ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ２１１に進んで切替後経過時間ｔがインクリメントされ（ｔ←ｔ＋１）、ルーチンはステップ２１２に進む。一方、ｔ≧ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ２１７に進んで切替後経過時間ｔがリセットされ（ｔ←０）、ルーチンはステップ２２０に進む。

ステップ２１２では触媒温度上昇制御が実行され或いは既に触媒温度上昇制御が実行されているときには触媒温度上昇制御の実行が継続され、次いでステップ２１３において触媒温度上昇制御が行われていることを示すフラグＦｕがセットされ（Ｆｕ←１）、ルーチンが終了する。

ステップ２０９において触媒温度上昇制御が行われていることを示すフラグＦｕがリセットされている（Ｆｕ≠１、すなわちＦｕ＝０）であると判別されたときにはルーチンはステップ２１８に進んで切替後経過時間ｔが予め定められた時間ｔｔｈよりも短い（ｔ＜ｔｔｈ）か否かが判別される。ここでｔ＜ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ２１９に進んで切替後経過時間ｔがインクリメントされ（ｔ←ｔ＋１）、ルーチンはステップ２２０に進む。一方、ｔ≧ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ２１４に進んで切替後経過時間ｔがリセットされ（ｔ←０）、ルーチンはステップ２１５に進む。

ステップ２１５では先の触媒温度低下制御の終了直前または終了時の出力電圧差から今回の触媒温度低下制御の開始直後または開始時の出力電圧差を差し引いた値、すなわち出力電圧差上昇量ΔＵが零よりも小さい（ΔＵ＜０）か否かが判別される。ここでΔＵ＜０であると判別されたときにはルーチンはステップ２１６に進んでこれから実行される触媒温度上昇制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量ＴＡＵを予め定められた量ｋだけ増大させ（ＴＡＵ←ＴＡＵ＋ｋ）、ルーチンは上述したステップ２１２に進む。一方、ΔＵ≧０であると判別されたときにはそのまま上述したステップ２１２に進む。

ステップ２２０では触媒温度低下制御が実行され或いは既に触媒温度低下制御が実行されているときには触媒温度低下制御の実行が継続され、次いでステップ２２１において触媒温度上昇制御が実行されていることを示すフラグＦｕがリセットされ（Ｆｕ←０）、ルーチンが終了する。

ところで排気ガス中には硫黄酸化物（ＳＯｘ）、すなわちＳＯ_２が含まれており、このＳＯ_２が排気浄化触媒５２に流入するとこのＳＯ_２はＮＯｘ吸収剤６０の白金（Ｐｔ）において酸化されてＳＯ_３となる。次いでこのＳＯ_３はＮＯｘ吸収剤内に吸収されて酸化バリウム（ＢａＯ）と結合しながら硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）の形でＮＯｘ吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩（ＢａＳＯ_４）を生成する。この硫酸塩は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単に理論空燃比よりもリッチにしただけでは分解されずにそのまま残る。したがってＮＯｘ吸収剤内には時間が経過するにつれて硫酸塩が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯｘ吸収剤が吸収しうるＮＯｘの量が低下することになる。一方、排気浄化触媒の温度、すなわちＮＯｘ吸収剤の温度を６００℃以上の温度まで上昇させた状態でフィルタ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にするとＮＯｘ吸収剤からＳＯｘが放出される。しかしながら排気浄化触媒の温度を過剰に高くすると排気浄化触媒が熱によって劣化してしまう。すなわちＳＯｘから排気浄化触媒を放出させるときには排気浄化触媒の温度をＳＯｘを放出可能な温度（すなわち約６００℃）近傍に維持することが好ましい。そこで本実施形態では排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させるときには以下のようにして排気浄化触媒の温度をＳＯｘを放出可能な温度近傍に維持する。

すなわち本願の発明者の研究から排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させるために最適な排気浄化触媒５２の温度（触媒温度）は図６の温度領域Ｃ内の温度であって温度領域Ｂ３に近い温度、すなわち温度領域Ｂ３と温度領域Ｃとの境界をなす第４温度Ｔ４であることが判明した。したがって本実施形態では排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させるときには触媒温度を第４温度Ｔ４に維持する。すなわち内燃機関の運転中、通常、触媒温度は図６の温度領域Ａにある。ここで排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させるべきであると判断されたときにはリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスが燃焼室２５から排出されるように燃焼室に吸入される空気の量と燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量とを制御しつつ排気行程中に燃料噴射弁から予め定められた量の燃料を噴射させる制御（以下「触媒温度上昇制御」という）を行う。これによれば排気浄化触媒には燃料と比較的多くの量の空気とを含んだ排気ガスが供給され、この排気ガス中の燃料が排気浄化触媒において燃焼することによって触媒温度が上昇される。

さらに触媒温度上昇制御が行われている間に予め定められた時間間隔でもってリッチ空燃比の排気ガスが燃焼室２５から排出されるように燃焼室に吸入される空気の量と燃料噴射弁から噴射させる燃料の量とを制御する。これによれば上流側排気空燃比センサ５３および下流側排気空燃比センサ５４にリッチ空燃比の排気ガスが到来することになるので上述した第１実施形態に従ってこのときの出力電圧差（上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差）に基づいて触媒温度を算出することができる。そこで本実施形態では触媒温度上昇制御が行われている間に予め定められた時間間隔でもってリッチ空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させ、このときの出力電圧差に基づいて上述した第１実施形態に従って触媒温度を算出する。

そして斯くして算出される触媒温度が図６の温度領域Ｃに到達した後は以下のように内燃機関の運転を制御する。すなわち触媒温度が温度領域Ｃに到達した後も触媒温度上昇制御を行い続けていると触媒温度が徐々に上昇し、第４温度Ｔ４を外れて高い温度になってしまうし、排気浄化触媒５２に供給される排気ガスの空燃比がリッチ空燃比でなければ排気浄化触媒からＳＯｘを放出させることができない。そこでリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを燃焼室２５から排出させると共に触媒温度を上昇させ且つ排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるのに十分な量の燃料を排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射する制御（以下「触媒温度上昇リッチ空燃比制御」という）と、リーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させると共に触媒温度を低下させ且つ排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるのに十分な量の燃料を排気行程中に燃料噴射弁から噴射する制御（以下「触媒温度低下リッチ空燃比制御」という）とを予め定められた時間間隔でもって交互に行う。これによれば触媒温度が第４温度Ｔ４近傍で上昇と低下とを繰り返すことになり、その結果、触媒温度が第４温度Ｔ４に維持されることになる。

さらに触媒温度が図６の温度領域Ｃに到達した後に触媒温度上昇リッチ空燃比制御または触媒温度低下リッチ空燃比制御を行うときに排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を以下のように制御することによって触媒温度を第４温度Ｔ４に確実に維持する。すなわち上述したように触媒温度が温度領域Ｃに到達した後は触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とを予め定められた時間間隔でもって交互に行う。ここで触媒温度上昇リッチ空燃比制御において触媒温度が十分に上昇せず或いは触媒温度低下リッチ空燃比制御において触媒温度が過剰に低下してしまうと触媒温度が第４温度Ｔ４を越えて低い温度になってしまう可能性がある。したがってこの場合には触媒温度上昇リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を増大し、排気浄化触媒５２に供給される燃料の量を増大し、排気浄化触媒における燃焼量を増大し、触媒温度が十分に上昇するようにするか、或いは、触媒温度低下リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を増大し、排気浄化触媒に供給される燃料の量を増大し、排気浄化触媒における燃焼量を増大し、触媒温度が過剰に低下しないようにするべきである。ここで触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とを交互に行っている間において触媒温度が温度領域Ｃにあれば出力電圧差（上流側排気空燃比センサ５３の出力電圧と下流側排気空燃比センサ５４の出力電圧との差）は零または略零である。一方、触媒温度が温度領域Ｂ３にあれば触媒温度が低くなるほど出力電圧差は大きくなる。したがって触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに触媒温度が温度領域Ｂ３と温度領域Ｃとの境界をなす第４温度Ｔ４に維持されていれば或る期間における出力電圧差の積算値は零または極めて小さい値となる。一方、触媒温度が第４温度Ｔ４よりも低くなっている期間が長ければ或る期間における出力電圧差の積算値は比較的大きい値となる。したがって触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに或る期間における出力電圧差の積算値が比較的大きい値であることをもって触媒温度が第４温度Ｔ４よりも低い温度になってしまったと判断することができる。

そこで本実施形態では触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに触媒温度が第４温度Ｔ４に維持されていた場合の予め定められた期間における出力電圧差の積算値を基準出力電圧差として予め実験等によって求めて内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。そして内燃機関の運転中、触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに予め定められた期間における出力電圧差の積算値を算出し、該出力電圧差の積算値が上記基準出力電圧差積算値よりも大きいときには触媒温度上昇リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ増大させるか或いは基準出力電圧差積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ増大させるか、または、触媒温度低下リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ増大させるか或いは基準出力電圧差積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ増大させる。これによれば触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われている間において触媒温度がより確実に第４温度Ｔ４に維持されることになる。

なお上述した出力電圧差の積算値に基づいた触媒温度の制御の実施形態は触媒温度を図６の温度領域Ｂ３の高温側の温度に維持する場合にも利用可能である。すなわち触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに触媒温度が温度領域Ｂ３の高温側の温度に維持されていた場合の予め定められた期間における出力電圧差の積算値を基準出力電圧差として予め実験等によって求めて内燃機関のＥＣＵ７０に記憶させておく。そして内燃機関の運転中、触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われているときに予め定められた期間における出力電圧差の積算値を算出し、該出力電圧差の積算値が上記基準出力電圧差積算値よりも大きいときには触媒温度が温度領域Ｂ３の低温側の温度に維持されているものと判断し、触媒温度上昇リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁３７から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ増大させるか或いは基準出力電圧差積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ増大させるか、または、触媒温度低下リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ増大させるか或いは基準出力電圧差積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ増大させる。一方、出力電圧差の積算値が上記基準出力電圧差積算値よりも小さいときには触媒温度が温度領域Ｃに維持されているものと判断し、触媒温度上昇リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ減少させるか或いは基準出力電圧差積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ減少させるか、または、触媒温度低下リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を予め定められた量だけ減少させるか或いは基準出力電圧積算値からの出力電圧差の積算値の偏差が大きいほど大きい量だけ減少させる。

もちろんこの実施形態は触媒温度を図６の温度領域Ｂ３の低温側の温度に維持する場合、触媒温度を図６の温度領域Ｂ２内のいずれかの温度に維持する場合、および、触媒温度を図６の温度領域Ｂ１内のいずれかの温度に維持する場合にも同様に利用可能である。

なお上述した実施形態では出力電圧差の積算値に基づいて触媒温度上昇リッチ空燃比制御または触媒温度低下リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を制御することによって触媒温度を排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持している。したがって上述した実施形態は広くは出力電圧差、すなわち上流側排気空燃比センサの出力電圧と下流側排気空燃比センサの出力電圧との差に基づいて排気浄化触媒の温度を該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持するものとも言える。また各排気空燃比センサの出力電圧は排気ガスの空燃比に対応するものである。したがってこのことを考慮すれば上述した実施形態は広くは上流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比と下流側排気空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比との差に基づいて排気浄化触媒の温度を該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度に維持するものとも言える。

次に上述した実施形態（以下「第４実施形態」ともいう）に従った排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘの放出を実行するフローチャートの一例を図１４および図１５を参照して説明する。図１４のルーチンが開始されると始めにステップ３０１において排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘの量Ａｓが予め定められた量Ａｓｔｈよりも多い（Ａｓ＞Ａｓｔｈ）か否かが判別され、すなわち排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる必要があるか否かが判別される。ここでＡｓ＞Ａｓｔｈであると判別されたときには排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる必要があると判断されたことになるのでルーチンはステップ３０２以降に進んでＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる処理が行われる。一方、Ａｓ≦Ａｓｔｈであると判別されたときにはＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる必要がないと判断されたことになるのでルーチンはそのまま終了する。

ステップ３０２では触媒温度が図６の温度領域Ｃの下限温度Ｔ４を超えてから経過した時間ｔｓが予め定められた時間ｔｓｔｈよりも短い（ｔｓ＜ｔｓｔｈ）か否か、すなわちＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる処理が開始されてからＳＯｘが十分に排気浄化触媒から放出されるだけの時間が経過したか否かが判別される。ここでｔｓ＜ｔｓｔｈであると判別されたときにはＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる処理が開始されてからＳＯｘが十分に排気浄化触媒から放出されるだけの時間が経過していないと判断されたことになるのでルーチンはステップ３０３以降に進んでＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる処理が継続される。一方、ｔｓ≧ｔｓｔｈであると排気浄化触媒ＳＯｘを排気浄化触媒から放出させる処理が開始されてからＳＯｘが十分に排気浄化触媒から放出されるだけの時間が経過したと判断されたことになるのでルーチンはステップ３０７に進んで触媒温度が温度領域Ｃの下限温度Ｔ４に到達したことを示すフラグＦ４がリセットされ、ルーチンが終了する。

ステップ３０３では触媒温度Ｔが図６の温度領域Ｃの下限温度Ｔ４よりも高い（Ｔ＞Ｔ４）か否か、すなわち触媒温度が温度領域Ｃに到達しているか否かが判別される。ここでＴ＞Ｔ４であると判別されたときにはルーチンはステップ３０４に進んで触媒温度が温度領域Ｃの下限温度Ｔ４に到達したことを示すフラグＦ４がセットされ（Ｆ４←１）、次いでルーチンは図１５のステップ３０９以降に進んで触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが予め定められた時間間隔でもって交互に行われる。一方、Ｔ＞Ｔ４であると判別されたときにはルーチンはステップ３０５に進む。

ステップ３０５では触媒温度が温度領域Ｃの下限温度Ｔ４に到達したことを示すフラグＦ４がリセットされている（Ｆ４＝０）か否かが判別される。ここでＦ４＝０であると判別されたときにはルーチンはステップ３０６に進んで触媒温度上昇制御が実行され、ルーチンが終了する。

図１５のステップ３０９では触媒温度上昇リッチ空燃比制御が行われていることを示すフラグＦｕｒがセットされている（Ｆｕｒ＝１）か否かが判別される。ここでＦｕｒ＝１であると判別されたときにはルーチンはステップ３１０に進んで触媒温度低下リッチ空燃比制御が触媒温度上昇リッチ空燃比制御に切り替わってから経過した時間（以下「切替後経過時間」という）ｔが予め定められた時間ｔｔｈよりも短い（ｔ＜ｔｔｈ）か否かが判別される。ここでｔ＜ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ３１１に進んで切替後経過時間ｔがインクリメントされ（ｔ←ｔ＋１）、ルーチンはステップ３１２に進む。一方、ｔ≧ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ３１８に進んで切替後経過時間ｔがリセットされ（ｔ←０）、ルーチンはステップ３２０に進む。

ステップ３１２では触媒温度上昇リッチ空燃比制御が実行され或いは既に触媒温度上昇リッチ空燃比制御が実行されているときには触媒温度上昇リッチ空燃比制御の実行が継続され、次いでステップ３１３において触媒温度上昇リッチ空燃比制御が行われていることを示すフラグＦｕｒがセットされ（Ｆｕｒ←１）、ルーチンが終了する。

ステップ３０９において触媒温度上昇リッチ空燃比制御が行われていることを示すフラグＦｕｒがリセットされている（Ｆｕｒ≠１、すなわちＦｕｒ＝０）であると判別されたときにはルーチンはステップ３１９に進んで切替後経過時間ｔが予め定められた時間ｔｔｈよりも短い（ｔ＜ｔｔｈ）か否かが判別される。ここでｔ＜ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ３２０に進んで切替後経過時間ｔがインクリメントされ（ｔ←ｔ＋１）、ルーチンはステップ３２１に進む。一方、ｔ≧ｔｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ３１４に進んで切替後経過時間ｔがリセットされ（ｔ←０）、ルーチンはステップ３１５に進む。

ステップ３１５では先の触媒温度低下リッチ空燃比制御中にステップ３２３において算出される出力電圧差の積算値ΣＲが予め定められた値、すなわち上述した基準出力電圧差積算値ΣＲｔｈよりも大きい（ΣＲ＞ΣＲｔｈ）か否かが判別される。ここでΣＲ＞ΣＲｔｈであると判別されたときにはルーチンはステップ３１６に進んでこれから実行される触媒温度上昇リッチ空燃比制御において排気行程中に燃料噴射弁から噴射させる燃料の量ＴＡＵを予め定められた量ｋだけ増大させ（ＴＡＵ←ＴＡＵ＋ｋ）、次いでステップ３１７において出力電圧差の積算値ΣＲがリセットされ（ΣＲ←０）、ルーチンは上述したステップ３１２に進む。一方、ΣＲ≦ΣＲｔｈであると判別されたときにはルーチンはそのままステップ３１７に進んで出力電圧差の積算値ΣＲがリセットされ（ΣＲ←０）、ルーチンは上述したステップ３１２に進む。

ステップ３２１では触媒温度低下リッチ空燃比制御が実行され或いは既に触媒温度低下リッチ空燃比制御が実行されているときには触媒温度低下リッチ空燃比制御の実行が継続され、次いでステップ３２２において触媒温度上昇リッチ空燃比制御が実行されていることを示すフラグＦｕｒがリセットされ（Ｆｕｒ←０）、次いでステップ３２３において出力電圧差の積算値ΣＲが算出され、ルーチンが終了する。

なお上述した実施形態において排気浄化触媒の温度を上昇させるときにはリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させると共に排気行程中に燃料噴射弁から予め定められた量の燃料を噴射させ、斯くして排気浄化触媒に燃料を含んだリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを供給している。しかしながらこれに代えて或いはこれに加えて排気浄化触媒上流の排気通路に燃料（すなわち炭化水素）を噴射する手段を配置し、排気浄化触媒の温度を上昇させるときにリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを燃焼室から排出させると共に排気浄化触媒上流の排気通路に燃料（すなわち炭化水素）を噴射させ、斯くして排気浄化触媒に燃料を含んだリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを供給するようにしてもよい。このことを考慮すれば上述した実施形態は広くは排気浄化触媒の温度を上昇させるときにはリーン空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒に燃料を供給するものとも言える。

１０…内燃機関、２５…燃焼室、３７…燃料噴射弁、５０…排気通路、５２…排気浄化触媒、５３…上流側排気空燃比センサ、５４…下流側排気空燃比センサ、７０…ＥＣＵ

Claims (11)

1. 排気通路に排気浄化触媒を備えた内燃機関において、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する上流側排気空燃比検出手段と、前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側排気空燃比検出手段とを具備し、前記下流側空燃比検出手段が前記排気浄化触媒から流出する排気ガス中の成分濃度を検出することによって該排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比が検出され、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記上流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比と前記下流側排気空燃比検出手段によって検出される排気ガスの空燃比との差がリッチ空燃比差として算出され、該リッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする内燃機関。
2. 前記排気浄化触媒に流入する排気浄触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに算出されるリッチ空燃比差に基づいて該リッチ空燃比差の変化率がリッチ空燃比差変化率として算出され、該リッチ空燃比差変化率に基づいて排気浄化触媒の温度を算出することによってリッチ空燃比差に基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差変化率とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに算出されるリッチ空燃比差に基づいて該リッチ空燃比差の変化率がリッチ空燃比差変化率として算出され、該リッチ空燃比差変化率と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差変化率と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記排気浄化触媒に流入する排気浄化触媒の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに前記排気浄化触媒の温度が変化しているか否かが推定され、前記排気浄化触媒の温度が変化していると推定されるときには該排気浄化触媒の温度が上昇しているか下降しているかが判別され、該排気浄化触媒の温度の上昇または下降と前記リッチ空燃比差とに基づいて排気浄化触媒の温度が算出されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
7. 前記排気浄化触媒が排気ガス中のパティキュレートを捕捉することができ、該排気浄化触媒に捕捉されているパティキュレートの量が予め定められた量を超えたときには該排気浄化触媒の温度がパティキュレートを燃焼処理可能な温度まで上昇せしめられ、該排気浄化触媒の温度が前記リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいてパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関。
8. 前記排気浄化触媒の温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒に燃料を供給する触媒温度上昇制御と、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給する触媒温度低下制御とが交互に行われ、該触媒温度低下制御の終了直前または終了時のリッチ空燃比差から次の触媒温度低下制御の開始直後または開始時のリッチ空燃比差を差し引いた値がリッチ空燃比差低下量として算出され、該リッチ空燃比差低下量が零よりも小さいときには前記触媒温度上昇制御中に前記排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
9. 前記排気浄化触媒の温度をパティキュレートを燃焼処理可能な温度近傍に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒に燃料を供給する触媒温度上昇制御と理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給する触媒温度低下制御とが交互に行われ、該触媒温度低下制御の開始直後または開始時のリッチ空燃比差から当該触媒温度低下制御の終了直前または終了時のリッチ空燃比差を差し引いた値がリッチ空燃比差上昇量として算出され、該リッチ空燃比差上昇量が零よりも大きいときには前記触媒温度上昇制御中に前記排気浄化触媒に供給する燃料の量が減少せしめられることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関。
10. 前記排気浄化触媒が排気ガス中のＳＯｘを吸収することができ、該排気浄化触媒に吸収されているＳＯｘが予め定められた量を超えたときには該排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒からＳＯｘを放出可能な温度まで上昇せしめられ、該排気浄化触媒の温度が前記リッチ空燃比差に基づいて算出される排気浄化触媒の温度に基づいてＳＯｘを排気浄化触媒から放出可能な温度に維持されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関。
11. 前記排気浄化触媒の温度をＳＯｘを該排気浄化触媒から放出可能な温度に維持するときには理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒の温度を上昇させ且つ該排気浄化触媒内を還元雰囲気にする量の燃料を該排気浄化触媒に供給する触媒温度上昇リッチ空燃比制御と、理論空燃比よりもリーンな空燃比または理論空燃比の排気ガスを排気浄化触媒に供給すると共に該排気浄化触媒の温度を低下させ且つ該排気浄化触媒内を還元雰囲気にする量の燃料を該排気浄化触媒に供給する触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われ、これら触媒温度上昇リッチ空燃比制御と触媒温度低下リッチ空燃比制御とが交互に行われている間において予め定められた期間に亘って前記リッチ空燃比差が積算され、該リッチ空燃比差の積算値が予め定められた値よりも大きいときには前記触媒温度上昇リッチ空燃比制御および触媒温度低下リッチ空燃比制御の少なくとも一方において排気浄化触媒に供給する燃料の量が増大せしめられることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。

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