JP3508703B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、より詳しくは、排気中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）を効果的に浄化せしめる排気浄化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more specifically, to nitrogen oxide (N
The present invention relates to an exhaust gas purification device that effectively purifies Ox).

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関、特に酸
素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関で
は、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する技術とし
て、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒が配置
された排気浄化装置が知られている。吸蔵還元型ＮＯx
触媒は、触媒に流入する排気の空燃比が高いときは排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、排気の空燃比が低
く且つ還元剤が存在するときは吸収していた窒素酸化物
（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ₂）に還元せしめる触媒
である。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, particularly a lean burn type internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an oxygen-excessive state, an internal combustion engine is a technique for purifying nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas. 2. Description of the Related Art There is known an exhaust emission control device in which an NOx storage reduction catalyst is arranged in an exhaust passage. Storage reduction type NOx
The catalyst occludes nitrogen oxides (NOx) in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst is high, and absorbs the nitrogen oxides (NOx) which is absorbed when the air-fuel ratio of the exhaust is low and a reducing agent is present. It is a catalyst that reduces NOx) to nitrogen (N ₂ ) while releasing it.

【０００３】吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力には
限りがあるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の能力を有効に
利用するためには、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能
力が飽和する前に適当なタイミングで該吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び
還元させる必要がある。Since the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst is limited, it is necessary to utilize the capacity of the NOx storage reduction catalyst effectively before the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst becomes saturated. The storage reduction type NO at various timings
x Nitrogen oxides (NOx) absorbed by the catalyst must be released and reduced.

【０００４】これに対し、従来の排気浄化装置では、吸
蔵還元型ＮＯx触媒より上流の排気中に適当なタイミン
グで短周期的に還元剤たる燃料を添加することにより、
吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を一時的
に低下させつつ該吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給
し、以て吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸
化物（ＮＯx）を放出及び還元せしめる、いわゆるリッ
チスパイク制御が実行されている。On the other hand, in the conventional exhaust gas purification device, by adding the fuel as the reducing agent to the exhaust gas upstream of the NOx storage reduction catalyst at a proper timing in a short cycle,
The reducing agent is supplied to the storage reduction type NOx catalyst while temporarily reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage reduction type NOx catalyst, whereby the nitrogen oxides (NOx) absorbed in the storage reduction type NOx catalyst. The so-called rich spike control for releasing and reducing the is carried out.

【０００５】一方、上記したような排気浄化装置では、
吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を精度良く検出することも
重要である。このような要求に対し、従来では、吸蔵還
元型ＮＯx触媒に吸蔵される窒素酸化物（ＮＯx）を放出
浄化せしめるリッチスパイク制御時に、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒から流出する排気の空燃比を測定し、測定された
空燃比が理論空燃比近傍に維持されている時間に基づい
て吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する方法が提案さ
れている。On the other hand, in the exhaust gas purification device as described above,
It is also important to accurately detect the deterioration of the NOx storage reduction catalyst. In response to such a demand, conventionally, during the rich spike control for releasing and purifying the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst, the NOx storage reduction type is performed.
A method has been proposed in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the x catalyst is measured and the deterioration of the NOx storage reduction catalyst is determined based on the time during which the measured air-fuel ratio is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio.

【０００６】このような方法を実現する場合には、吸蔵
還元型ＮＯx触媒より下流の排気通路にＯ₂センサが配置
され、吸蔵還元型ＮＯx触媒より上流の排気通路に還元
剤たる燃料を添加する還元剤添加装置が配置されること
になる。そして、還元剤装置装置から排気中へ還元剤が
添加されているときのＯ₂センサの出力信号値が理論空
燃比近傍に維持されている時間に基づいて吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒の劣化状態が判定されることになる。In order to realize such a method, an O ₂ sensor is arranged in the exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst, and fuel as a reducing agent is added to the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst. A reducing agent addition device will be arranged. Then, based on the time during which the output signal value of the O ₂ sensor when the reducing agent is added to the exhaust gas from the reducing agent device is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio, the storage reduction type N
The deterioration state of the Ox catalyst will be determined.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸蔵還元型
ＮＯx触媒より上流の排気通路に直に還元剤を供給する
場合、触媒の下流に設けられたＯ₂センサの出力がリッ
チを示さない場合であっても、ＮＯxを還元・浄化する
ことができる。これは、排気ガス全体としてみればリー
ンであっても、局部的にリッチ空間が存在するためであ
る。従って、ＮＯxが浄化できる最小量の還元剤を排気
通路に添加することが望ましい。しかしながら、このよ
うな下流Ｏ₂センサの出力がリッチを示さない還元剤量
でのリッチスパイク制御では、前述したＯ₂センサの出
力信号が理論空燃比に維持されている時間に基づいて吸
蔵還元型ＮＯx触媒の劣化状態を検出することができな
い。また、仮に下流Ｏ₂センサの出力がリッチを示すリ
ッチスパイク制御を行ったとしても、排気の空燃比が理
論空燃比近傍に維持されている時間は極めて短く、正確
な劣化判断を困難にする。By the way, in the case where the reducing agent is directly supplied to the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst, the output of the O ₂ sensor provided downstream of the catalyst does not indicate rich. Even if there is, it can reduce and purify NOx. This is because even if the exhaust gas as a whole is lean, a rich space exists locally. Therefore, it is desirable to add the minimum amount of reducing agent capable of purifying NOx to the exhaust passage. However, in such rich spike control with the reducing agent amount in which the output of the downstream O ₂ sensor does not show rich, the storage reduction type is based on the time when the output signal of the O ₂ sensor described above is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. The deterioration state of the NOx catalyst cannot be detected. Further, even if the rich spike control in which the output of the downstream O ₂ sensor indicates rich is performed, the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio is extremely short, making it difficult to make an accurate deterioration determination.

【０００８】よって、本発明は以上の点を考慮しなされ
たもので、ＮＯx触媒の劣化状態をより確実に且つ精度
よく判定しうる内燃機関の排気浄化装置を提供すること
を課題とする。Therefore, the present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine, which can determine the deterioration state of the NOx catalyst more reliably and accurately.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明は、上
記した技術的課題を解決するために以下のような手段を
採用した。すなわち、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入排気の空
燃比が高いときは排気中の窒素酸化物を吸収するととも
に、流入排気の空燃比が低下したときは吸収していた窒
素酸化物を放出及び還元するＮＯx触媒と、前記ＮＯx触
媒に吸収された窒素酸化物を浄化すべく、前記ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させ
る吸放出制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入する排気の
空燃比を一時的に前記所定空燃比より低い空燃比まで低
下させる空燃比制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入する
排気の空燃比が前記空燃比制御手段により前記所定の空
燃比より低下させられた際に前記ＮＯx触媒から流出す
る排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃
比検出手段の検出値が基準となる空燃比より低い値を示
す時間に基づいて前記ＮＯx触媒の劣化を判定する劣化
判定手段と、を備えることを特徴としている。The invention according to the present application employs the following means in order to solve the above technical problems. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, absorbs nitrogen oxides in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is high, and lowers the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas. When this is done, the NOx catalyst that releases and reduces the absorbed nitrogen oxides and the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows into the NOx catalysts up to a predetermined air-fuel ratio in order to purify the nitrogen oxides absorbed by the NOx catalysts. The intake / release control means for reducing, the air-fuel ratio control means for temporarily reducing the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx catalyst to an air-fuel ratio lower than the predetermined air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx catalyst. sky and air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst when that is lowered than the predetermined air-fuel ratio by said air-fuel ratio control means, a detection value of the air-fuel ratio detecting means becomes a reference Based on the time indicating the value lower than the ratio is characterized by and a deterioration determining means for determining deterioration of the NOx catalyst.

【００１０】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ＮＯx触媒の劣化が判定されるときには、Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気の空燃比は、該ＮＯx触媒に吸収
されている窒素酸化物（ＮＯx）を放出させる場合に比
して低くされる。この場合、ＮＯx 触媒から流出する排
気の空燃比には、ＮＯx触媒が劣化していない場合とＮ
Ｏx触媒が劣化している場合とで明確な差が生じやすく
なるため、ＮＯx触媒の劣化を判定することが容易とな
る。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when it is judged that the NOx catalyst is deteriorated, N
The air-fuel ratio of the exhaust flowing into the Ox catalyst is made lower than that in the case where the nitrogen oxide (NOx) absorbed by the NOx catalyst is released. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst is N and when the NOx catalyst is not deteriorated.
Since a clear difference easily occurs when the Ox catalyst is deteriorated, it is easy to determine the deterioration of the NOx catalyst.

【００１１】なお、劣化判定時の基準となる基準空燃比
は、任意に設定可能であり、例えば、内燃機関の運転状
態に基づき適時設定変更される可変値であってもよい。
また、ＮＯx触媒の雰囲気温度に基づき適時設定変更さ
れる可変値であってもよい。さらには、予備実験等にて
定められた固定値であってもよい。The reference air-fuel ratio, which serves as a reference at the time of deterioration determination, can be arbitrarily set, and may be a variable value which is set and changed at appropriate times based on the operating state of the internal combustion engine.
Alternatively, it may be a variable value that is set and changed at appropriate times based on the ambient temperature of the NOx catalyst. Further, it may be a fixed value determined in a preliminary experiment or the like.

【００１２】本出願の発明に係る劣化判定手段では、前
記基準空燃比を理論空燃比として、前記空燃比検出手段
により検出される空燃比が理論空燃比より低い値を示す
時間と予め設定された所定時間とを比較し、空燃比検出
手段の検出値が理論空燃比より低い値を示す時間が前記
所定時間より短くなると、ＮＯx触媒が劣化していると
判定してもよい。すなわち、上記した空燃比制御手段に
おいてＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を低下せしめ
る際には、ＮＯx触媒より流れ出る排気の空燃比が確実
に理論空燃比以下に達するように空燃比を制御して、劣
化判定時における明確な基準を定め劣化を行い易くして
いる。In the deterioration determining means according to the invention of the present application, the reference air-fuel ratio is used as the stoichiometric air-fuel ratio, and the time when the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detecting means is lower than the theoretical air-fuel ratio is preset. It may be possible to determine that the NOx catalyst is deteriorated when the time when the detection value of the air-fuel ratio detection means is lower than the theoretical air-fuel ratio becomes shorter than the predetermined time by comparing with the predetermined time. That is, when lowering the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx catalyst in the above-mentioned air-fuel ratio control means, the air-fuel ratio is controlled so that the air-fuel ratio of the exhaust flowing out of the NOx catalyst surely reaches below the theoretical air-fuel ratio. In order to facilitate the deterioration, a clear standard is set for the deterioration judgment.

【００１３】なお、予め設定された所定期間とは、劣化
していない新規ＮＯx触媒を使用して、各種条件下にお
いて実施した予備実験に基づき設定される値であり、新
規ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を大幅に低下せし
めた際、該新規ＮＯx触媒より流れ出る排気の空燃比が
理論空燃比以下の値を示す期間である。The predetermined period set in advance is a value set based on preliminary experiments conducted under various conditions using a new NOx catalyst which has not deteriorated, and the exhaust gas flowing into the new NOx catalyst. Is a period during which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the new NOx catalyst shows a value equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio when the air-fuel ratio is greatly reduced.

【００１４】また、本発明に係る内燃機関がＮＯx触媒
より上流の排気中に還元剤を添加する還元剤添加手段を
備え、吸放出制御手段が還元剤添加手段から排気中へ所
定量の還元剤を添加させることによりＮＯx触媒に流入
する排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させるよう構
成されている場合には、空燃比制御手段は、還元剤添加
手段から排気中へ前記所定量以上の還元剤を添加させる
ことにより、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を所定
の空燃比より低下させるようにしてもよい。Further, the internal combustion engine according to the present invention is provided with a reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas upstream of the NOx catalyst, and the intake / release control means is provided with a predetermined amount of reducing agent from the reducing agent addition means into the exhaust gas. In the case where the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is reduced to a predetermined air-fuel ratio by adding the The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst may be lowered below a predetermined air-fuel ratio by adding a reducing agent.

【００１５】本発明に係る還元剤添加手段としては、Ｎ
Ｏx触媒が設けられる排気通路に直接還元剤を添加する
装置を例示することができる。本発明において、希薄燃
焼可能な内燃機関としては、リーンバーンガソリン機関
やディーゼル機関等を例示できる。また、本発明におい
て還元剤としては、軽油、ガソリン等の炭化水素ＨＣを
含むものを例示できる。The reducing agent adding means according to the present invention includes N
An example is a device that directly adds a reducing agent to an exhaust passage provided with an Ox catalyst. In the present invention, examples of the lean burn internal combustion engine include a lean burn gasoline engine and a diesel engine. In the present invention, examples of the reducing agent include those containing hydrocarbon HC such as light oil and gasoline.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。なお、以下に説明す
る実施の形態は、本出願に係る排気浄化装置を圧縮着火
式内燃機関、すなわちディーゼル機関に採用した例を示
している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example in which the exhaust emission control device according to the present application is applied to a compression ignition type internal combustion engine, that is, a diesel engine.

【００１７】＜ディーゼル機関の概要＞図１に示すよう
に機関本体１は、ピストン４を内包するシリンダブロッ
ク２と、シリンダブロック２の上部に設けられピストン
４との間に燃焼室５を形成するシリンダヘッド３と、シ
リンダヘッド３に設けられ燃焼室５内に燃料を噴射する
電気制御式燃料噴射弁６と、燃焼室５内に空気を供給す
るための吸気ポート８及び吸気弁７と、燃焼後の排気を
燃焼室５内より排出するための排気ポート１０及び排気
弁９と、を備える。<Outline of Diesel Engine> As shown in FIG. 1, the engine body 1 forms a combustion chamber 5 between a cylinder block 2 containing a piston 4 and a piston 4 provided above the cylinder block 2. A cylinder head 3; an electrically controlled fuel injection valve 6 provided in the cylinder head 3 for injecting fuel into the combustion chamber 5; an intake port 8 and an intake valve 7 for supplying air into the combustion chamber 5; An exhaust port 10 and an exhaust valve 9 for exhausting the later exhaust from the combustion chamber 5 are provided.

【００１８】また、吸気ポート８は吸気枝管１１を介し
てサージタンク１２に連結されており、サージタンク１
２は吸気ダクト１３を介してターボチャージャ１４のコ
ンプレッサ１５側に連結されている。また、吸気ダクト
１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロッ
トル弁１７が設けられている。さらに吸気ダクト１３の
周りには冷却装置１８が設けられ、吸気ダクト１３を流
れる吸入空気はこの冷却装置１８にて冷却される。な
お、冷却装置１８内には機関冷却水が導びかれ、この機
関冷却水によって吸入空気が冷却されている。The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via an intake branch pipe 11, and the surge tank 1
2 is connected to a compressor 15 side of a turbocharger 14 via an intake duct 13. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is provided in the intake duct 13. Further, a cooling device 18 is provided around the intake duct 13, and the intake air flowing through the intake duct 13 is cooled by the cooling device 18. The engine cooling water is introduced into the cooling device 18, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

【００１９】一方、排気ポート１０は排気枝管１９及び
排気管２０を介してターボチャージャ１４の排気タービ
ン２１側に連結される。そして、排気タービン２１の出
口は吸蔵還元型ＮＯx触媒５０（以下、単にＮＯx触媒と
称す）を内蔵したケーシング５１、また、酸化触媒５２
を内蔵したケーシング５３等にて構成される排気浄化装
置に連結される。なお、ＮＯx触媒５０及び酸化触媒５
２を備える排気浄化装置については、後に詳細に説明す
る。On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust turbine 21 side of the turbocharger 14 via an exhaust branch pipe 19 and an exhaust pipe 20. The outlet of the exhaust turbine 21 has a casing 51 containing a NOx storage reduction catalyst 50 (hereinafter, simply referred to as NOx catalyst), and an oxidation catalyst 52.
Is connected to an exhaust gas purification device including a casing 53 and the like. The NOx catalyst 50 and the oxidation catalyst 5
The exhaust emission control device provided with 2 will be described in detail later.

【００２０】排気枝管１９とサージタンク１２は、排気
ガス再循環通路２４（以下、ＥＧＲ通路と称す）を介し
て互いに連結されている。ＥＧＲ通路２４は、該ＥＧＲ
通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置
２６、及びＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスの流れ
を遮断する電気制御式ＥＧＲ制御弁２５を備えている。
なお、冷却装置２６には機関冷却水が導びかれ、ＥＧＲ
ガスはこの機関冷却水によって冷却されている。The exhaust branch pipe 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation passage 24 (hereinafter referred to as an EGR passage). The EGR passage 24 is
A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 for shutting off the flow of the EGR gas flowing in the EGR passage 24 are provided.
The engine cooling water is guided to the cooling device 26 and
The gas is cooled by this engine cooling water.

【００２１】シリンダヘッド３に設けられる電動式燃料
噴射弁６は、燃料供給管６ａを介してコモンレール２７
（蓄圧室）に連結されている。また、コモンレール２７
には燃料の吐出量を任意に調節可能な燃料ポンプ２８が
接続され、この燃料ポンプ２８を介して燃料タンク２８
ａの燃料がコモンレール２７に供給されている。また、
コモンレール２７に供給された燃料は燃料供給管６ａを
介して電動式燃料噴射弁６に供給されている。なお、燃
料ポンプ２８の吐出量の調節は、該コモンレール２７に
設けられ、コモンレール２７内の燃圧を検出する燃圧検
出センサ２９の出力信号に基づいて調節されている。The electric fuel injection valve 6 provided in the cylinder head 3 has a common rail 27 via a fuel supply pipe 6a.
It is connected to (accumulation chamber). Also, the common rail 27
A fuel pump 28 whose discharge amount of fuel can be arbitrarily adjusted is connected to the fuel tank 28, and the fuel tank 28 is connected via the fuel pump 28.
The fuel of a is supplied to the common rail 27. Also,
The fuel supplied to the common rail 27 is supplied to the electric fuel injection valve 6 via the fuel supply pipe 6a. The discharge amount of the fuel pump 28 is adjusted based on the output signal of the fuel pressure detection sensor 29 provided on the common rail 27 and detecting the fuel pressure in the common rail 27.

【００２２】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
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（中央制御装置）３
４、複数の入力ポート３５及び出力ポート３６と、を備
えている。The electronic control unit 30 comprises a digital computer, and a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Central Control Unit) 3 which are connected to each other by a bidirectional bus 31.
4, a plurality of input ports 35 and output ports 36.

【００２３】電子制御ユニット３０に設けられる入力ポ
ート３５には、上記した燃圧検出センサ２９、アクセス
ペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する
負荷センサ４１、及びクランクシャフト（図示せず）の
回転に応じたパルス信号を出力するクランク角センサ４
２など、各種センサが対応するＡ／Ｄ変換器３７を介し
て接続されている。そして、電子制御ユニット３０で
は、これら入力ポート３５に入力される各種センサから
の出力信号に基づいて、現在の機関運転状態を把握して
いる。An input port 35 provided in the electronic control unit 30 has a fuel pressure detection sensor 29, a load sensor 41 for generating an output voltage proportional to a depression amount L of the access pedal 40, and a crankshaft (not shown). Crank angle sensor 4 that outputs a pulse signal according to the rotation of the
Various sensors such as 2 are connected via the corresponding A / D converter 37. Then, the electronic control unit 30 grasps the current engine operating state based on the output signals from the various sensors input to the input ports 35.

【００２４】一方、出力ポート３６側には複数の駆動回
路３８が設けられ、上記した電動式燃料噴射弁６、スロ
ットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２
５、燃料ポンプ２８など、各種装置はそれぞれ対応する
駆動回路３８を介して電子制御ユニット３０に接続され
ている。そして、各装置は電子制御ユニット３０の指示
により適切に制御（駆動）される。On the other hand, a plurality of drive circuits 38 are provided on the output port 36 side, and the above-described electric fuel injection valve 6, throttle valve driving step motor 16 and EGR control valve 2 are provided.
5, various devices such as the fuel pump 28 are connected to the electronic control unit 30 via the corresponding drive circuits 38. Then, each device is appropriately controlled (driven) by an instruction from the electronic control unit 30.

【００２５】この電子制御ユニット３０で行われている
制御について述べると、例えば、燃焼室５内に適切量、
燃料を供給する燃料供給制御などを実行している。以
下、図３を参照して燃料供給制御について説明する。な
お、図３（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４
０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎと、の相対関係を示し
ている。また、各曲線は等トルク曲線を表しており、Ｔ
Ｑ＝０で示される曲線はトルクがゼロであることを示
す。また、残りの曲線はＴＱ＝ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝
ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。The control performed by the electronic control unit 30 will be described. For example, an appropriate amount in the combustion chamber 5,
The fuel supply control for supplying fuel is executed. Hereinafter, the fuel supply control will be described with reference to FIG. Note that FIG. 3A shows the required torque TQ and the accelerator pedal 4
The relative relationship between the depression amount L of 0 and the engine speed N is shown. In addition, each curve represents an equal torque curve, and T
The curve indicated by Q = 0 shows that the torque is zero. The remaining curves are TQ = a, TQ = b, TQ =
The required torque gradually increases in the order of c and TQ = d.

【００２６】要求トルクＴＱは図３（Ｂ）に示されるよ
うにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎか
らなる関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。本実施の形態では図３（Ｂ）に示すマップ
に基づいてアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ並びに機関
回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱまず初めに算出し、こ
の要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量を算出してい
る。そして、この算出された燃料噴射量に見合った燃料
を燃焼室５内に供給するように、電動式燃料噴射弁６の
制御及びコモンレール２７内の燃圧を制御している。The required torque TQ is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, as shown in FIG. 3B. In the present embodiment, the required torque TQ corresponding to the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N is first calculated based on the map shown in FIG. 3 (B), and the fuel injection amount is calculated based on this required torque TQ. Is calculated. Then, the control of the electric fuel injection valve 6 and the fuel pressure in the common rail 27 are controlled so as to supply the fuel corresponding to the calculated fuel injection amount into the combustion chamber 5.

【００２７】＜排気浄化装置の構成＞以下、上記したデ
ィーゼル機関１に設けられる排気浄化装置について述べ
る。排気浄化装置は、排気タービン２１の出口に接続さ
れた上流側排気管５４に接続され内部にＮＯx触媒５０
を内蔵するケーシング５１と、このケーシング５１の下
流側に接続され内部に酸化触媒５２を内蔵するケーシン
グ５３と、酸化触媒５２を収容するケーシング５３の下
流に接続された下流側排気管５４ａと、を有する。<Structure of Exhaust Gas Purification Device> The exhaust gas purification device provided in the diesel engine 1 will be described below. The exhaust purification system is connected to an upstream side exhaust pipe 54 connected to the outlet of the exhaust turbine 21 and is internally provided with the NOx catalyst 50.
A casing 51 that contains therein, a casing 53 that is connected to the downstream side of the casing 51 and that houses the oxidation catalyst 52 therein, and a downstream exhaust pipe 54a that is connected downstream of the casing 53 that houses the oxidation catalyst 52. Have.

【００２８】また、上流側排気管５４及び下流側排気管
５４ａには、各排気管内を流れる排気の空燃比を検出す
る空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）５５、５６を設けてい
る。また、ＮＯx触媒５０を内蔵するケーシング５１に
は該ケーシング５１内に内蔵されたＮＯx触媒５０の雰
囲気温度を検出するために触媒温度センサ５７を設けて
いる。さらに、このＮＯx触媒５０を収容するケーシン
グ５１に流入する排気中に還元剤たる燃料を添加する還
元剤添加装置６０を設けている。すなわち、燃焼室５に
対して還元剤添加装置６０、空燃比センサ５５、ＮＯx
触媒５０、酸化触媒５３、空燃比センサ５６の順に各構
成要素を直列に設けている。以下、各構成要素について
詳細に説明する。Further, the upstream side exhaust pipe 54 and the downstream side exhaust pipe 54a are provided with air-fuel ratio sensors (A / F sensors) 55 and 56 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in each exhaust pipe. Further, a casing 51 containing the NOx catalyst 50 is provided with a catalyst temperature sensor 57 for detecting the ambient temperature of the NOx catalyst 50 contained in the casing 51. Further, a reducing agent addition device 60 for adding a fuel as a reducing agent to the exhaust gas flowing into the casing 51 accommodating the NOx catalyst 50 is provided. That is, with respect to the combustion chamber 5, the reducing agent addition device 60, the air-fuel ratio sensor 55, the NOx
The catalyst 50, the oxidation catalyst 53, and the air-fuel ratio sensor 56 are arranged in series in this order. Hereinafter, each component will be described in detail.

【００２９】上流側排気管５４に接続されたケーシング
５５に収容されるＮＯx触媒５０は、上流側排気管５４
より流入する排気中のＮＯx（窒素酸化物）を主として
浄化せしめる機能を有する。本実施の形態では、ＮＯx
触媒５０として吸蔵還元型ＮＯx触媒５０を採用してい
る。The NOx catalyst 50 housed in the casing 55 connected to the upstream exhaust pipe 54 is
It has a function of mainly purifying NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas which flows in more. In this embodiment, NOx
An occlusion reduction type NOx catalyst 50 is adopted as the catalyst 50.

【００３０】吸蔵還元型ＮＯx触媒５０は、例えばアル
ミナＡｌ₂Ｏ₃を担体として、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
のような貴金属とを担持させてなり、このＮＯx触媒５
０に流入する排気の空燃比が所定の空燃比より高いとき
に排気中のＮＯxを吸蔵し、逆に、流入排気の空燃比が
所定の空燃比より低いときに吸蔵したＮＯxを放出して
窒素ガスＮ₂ に還元浄化せしめる機能を有する。なお、
この吸蔵還元型ＮＯx触媒５０におけるＮＯxの浄化メカ
ニズムについては、後に詳細に説明する。The occlusion reduction type NOx catalyst 50 uses, for example, alumina Al ₂ O ₃ as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, barium Ba, calcium Ca are used on the carrier. At least one selected from the group consisting of alkaline earths, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and platinum Pt
This NOx catalyst 5 is loaded with precious metals such as
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 0 is higher than the predetermined air-fuel ratio, NOx in the exhaust gas is stored, and conversely, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lower than the predetermined air-fuel ratio, the stored NOx is released to release nitrogen. It has a function of reducing and purifying the gas N ₂ . In addition,
The NOx purification mechanism in the NOx storage reduction catalyst 50 will be described in detail later.

【００３１】また、流入排気の空燃比とは、ＮＯx触媒
５０の上流に位置した排気通路、燃焼室、吸気通路に満
たされる空気量と、該排気通路、燃焼室、吸気通路に存
在する燃料成分（還元剤）との比を意味する。したがっ
てＮＯx触媒５０よりも上流の排気通路に燃料成分、還
元剤あるいは空気が供給されない限り、流入排気の空燃
比は燃焼室５内における混合気の空燃比に一致する。The air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas means the amount of air filled in the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage located upstream of the NOx catalyst 50, and the fuel components existing in the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage. (Reducing agent) means the ratio. Therefore, unless the fuel component, reducing agent or air is supplied to the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 50, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5.

【００３２】ＮＯx触媒５０を収容するケーシング５１
に設けられた触媒温度検出センサ５７は、該ケーシング
５１の略中央に取り付けられ、ＮＯx触媒５０の雰囲気
温度に対応した出力信号を出力する。また、その出力信
号は対応するＡ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニッ
ト３０に入力されている。A casing 51 containing the NOx catalyst 50
The catalyst temperature detecting sensor 57 provided at the center of the casing 51 is mounted at substantially the center of the casing 51 and outputs an output signal corresponding to the ambient temperature of the NOx catalyst 50. Further, the output signal is input to the electronic control unit 30 via the corresponding A / D converter 37.

【００３３】上流側排気管５４に取り付けられた空燃比
センサ５５は、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空燃比
に対応した出力信号を出力する。また、その出力信号は
対応するＡ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニット３
０に入力されている。The air-fuel ratio sensor 55 attached to the upstream side exhaust pipe 54 outputs an output signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx catalyst 50. Further, the output signal is transmitted via the corresponding A / D converter 37 to the electronic control unit 3
It is input to 0.

【００３４】還元剤添加装置６０は、ＮＯx触媒５０に
流入する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加するも
であり、噴孔が排気ポート１０内に臨むようシリンダヘ
ッド３に設けられ所定の燃圧が作用した際に開弁して排
気枝管１９に燃料を噴射する還元剤噴射ノズル６１と、
上記した燃料ポンプ２８により吐出された燃料を還元剤
噴射ノズル６１へ導く還元剤供給路６２と、この還元剤
供給路６２の途中に設けられ該還元剤供給通路６２内を
流れる燃料の流量を調整せしめる流量調整弁６３と、を
備えている。The reducing agent addition device 60 is for adding fuel (light oil) as a reducing agent into the exhaust flowing into the NOx catalyst 50, and is provided in the cylinder head 3 so that the injection hole faces the exhaust port 10 A reducing agent injection nozzle 61 that opens to inject fuel into the exhaust branch pipe 19 when the fuel pressure of
The reducing agent supply passage 62 for guiding the fuel discharged by the fuel pump 28 to the reducing agent injection nozzle 61, and the flow rate of the fuel flowing in the reducing agent supply passage 62 provided in the middle of the reducing agent supply passage 62 are adjusted. And a flow control valve 63 for controlling the flow rate.

【００３５】そして、流量調整弁６１が開弁されると同
時に、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤
供給路６２を経て還元剤噴射ノズル６１に流れ込み、還
元剤噴射ノズル６１に作用する燃圧が開弁圧以上に達す
ると、還元剤噴射ノズル６１が開弁して還元剤としての
燃料が排気枝管１９内に噴射される。At the same time when the flow rate adjusting valve 61 is opened, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 flows into the reducing agent injection nozzle 61 through the reducing agent supply passage 62 and acts on the reducing agent injection nozzle 61. When the fuel pressure to be reached reaches or exceeds the valve opening pressure, the reducing agent injection nozzle 61 is opened and fuel as the reducing agent is injected into the exhaust branch pipe 19.

【００３６】一方、排気枝管１９内に噴射された還元剤
は、燃焼室５から排出される排気と共に排気タービン２
１へ流入する。排気タービン２１へ流入した排気と還元
剤は、該排気タービン２１の回転によって均一に撹拌さ
れ、空燃比が低い排気としてＮＯx触媒５０が収容され
るケーシング５１に流入する。そして、ＮＯx触媒５０
に吸蔵されていたＮＯx触媒５０を放出して還元浄化せ
しめる。なお、還元剤の添加とＮＯxの浄化作用との間
における相関関係、並びに還元剤の添加時期について
は、後に詳細に説明する。On the other hand, the reducing agent injected into the exhaust branch pipe 19 is exhausted from the combustion chamber 5 and the exhaust turbine 2
Inflow to 1. The exhaust gas and the reducing agent that have flowed into the exhaust turbine 21 are uniformly agitated by the rotation of the exhaust turbine 21, and flow into the casing 51 that accommodates the NOx catalyst 50 as exhaust gas having a low air-fuel ratio. And the NOx catalyst 50
The NOx catalyst 50 stored in the exhaust gas is released and reduced and purified. The correlation between the addition of the reducing agent and the NOx purification action and the timing of adding the reducing agent will be described in detail later.

【００３７】また、流量調整弁６３が閉弁されて還元剤
噴射ノズル６１に対する燃料供給が停止されると、還元
剤噴射ノズル６１に作用していた燃圧が還元剤噴射ノズ
ル６１の開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射ノズ
ル６１が閉弁して排気枝管１９内への燃料添加は停止さ
れる。When the flow rate adjusting valve 63 is closed and the fuel supply to the reducing agent injection nozzle 61 is stopped, the fuel pressure acting on the reducing agent injection nozzle 61 is less than the valve opening pressure of the reducing agent injection nozzle 61. As a result, the reducing agent injection nozzle 61 is closed and the addition of fuel into the exhaust branch pipe 19 is stopped.

【００３８】なお、上記した還元剤噴射ノズル６１の取
り付け位置、及び還元剤噴射ノズル６１における還元剤
の噴射方向は、排気枝管１９に設けられたＥＧＲ通路２
４に該還元剤噴射ノズル６１より噴射された燃料が流入
しないように、且つ還元剤が排気枝管１９内に滞ること
なく排気タービン２１に達するように定められている。
また、還元剤噴射ノズル６１は、シリンダヘッド３に形
成された図示しないウォータージャケットを貫通、若し
くはウォータージャケットに近接して取り付けられてお
り、ウォータージャケットを流れる冷却水によって冷却
されるようになっている。The mounting position of the reducing agent injection nozzle 61 and the reducing agent injection direction in the reducing agent injection nozzle 61 are determined by the EGR passage 2 provided in the exhaust branch pipe 19.
It is defined that the fuel injected from the reducing agent injection nozzle 61 does not flow into the exhaust gas No. 4 and the reducing agent reaches the exhaust turbine 21 without remaining in the exhaust branch pipe 19.
Further, the reducing agent injection nozzle 61 penetrates a water jacket (not shown) formed in the cylinder head 3 or is attached in the vicinity of the water jacket, and is cooled by cooling water flowing through the water jacket. .

【００３９】ＮＯx触媒５０の下流に接続されたケーシ
ング５４に内蔵される酸化触媒５３は、機関本体１より
排出される排気中の炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを
主として浄化せしめる機能を有し、例えば、パラジウム
Ｐｂ及び白金Ｐｔ、又はパラジウムＰｂのみからなる貴
金属を、例えばアルミナＡｌ₂Ｏ₃あるいはコージライト
かなるを担体上に担持させてなる。そして、酸化触媒に
流入する排気中の炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯを無害
な炭酸ガスＣＯ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏに酸化せしめ浄化する
（ＨＣ＋ＣＯ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ ）。The oxidation catalyst 53 contained in the casing 54 connected downstream of the NOx catalyst 50 has a function of mainly purifying hydrocarbons HC and carbon monoxide CO in the exhaust gas discharged from the engine body 1, For example, palladium Pb and platinum Pt, or a noble metal consisting only of palladium Pb, is supported on a carrier, for example, alumina Al ₂ O ₃ or cordierite. Then, the hydrocarbons HC and carbon monoxide CO in the exhaust flowing into the oxidation catalyst are purified by oxidizing them into harmless carbon dioxide gas CO ₂ and water vapor H ₂ O (HC + CO + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O).

【００４０】下流側排気管５４ａに取り付けられる空燃
比センサ５６は、ＮＯx触媒５０及び酸化触媒５３を経
て下流側排気管５４ａに流入する排気の空燃比に対応し
て出力信号を出力する。また、その出力信号は対応する
Ａ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニット３０に入力
されている。The air-fuel ratio sensor 56 attached to the downstream side exhaust pipe 54a outputs an output signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream side exhaust pipe 54a via the NOx catalyst 50 and the oxidation catalyst 53. Further, the output signal is input to the electronic control unit 30 via the corresponding A / D converter 37.

【００４１】なお、以下の説明では、上流側排気管５４
に設けられる空燃比センサ５５を流入排気空燃比センサ
５５と称すこともある。また、下流側排気管５４ａに設
けられる空燃比センサ５６を流出排気空燃比センサ５６
と称することもある。さらに、ＮＯx触媒５０に流入す
る排気を流入排気と称するのに対して、ＮＯx触媒５０
及び酸化触媒５３を経て下流側排気管５４ａに流れ出る
排気を流出排気と称すこともある。In the following description, the upstream exhaust pipe 54
The air-fuel ratio sensor 55 provided in the above may be referred to as an inflow exhaust air-fuel ratio sensor 55. Further, the air-fuel ratio sensor 56 provided in the downstream exhaust pipe 54a is connected to the outflow exhaust air-fuel ratio sensor 56.
Sometimes called. Further, while the exhaust flowing into the NOx catalyst 50 is called inflow exhaust, the NOx catalyst 50
Exhaust gas that flows out to the downstream exhaust pipe 54a via the oxidation catalyst 53 may also be referred to as outflow exhaust gas.

【００４２】＜ＮＯxの浄化メカニズム＞続いて、排気
浄化装置に設けられる吸蔵還元型ＮＯx触媒について、
そのＮＯxの浄化メカニズムについて説明する。ＮＯx触
媒５０は、上記した流入排気の空燃比が所定の空燃比よ
りも高いときにその排気中のＮＯxを吸蔵し、逆に流入
排気の空燃比が所定の空燃比よりも低いときに吸蔵して
いるＮＯxを放出して窒素Ｎ₂に還元浄化せしめるＮＯx
の浄化作用を有している。<NOx Purifying Mechanism> Next, regarding the NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust gas purification device,
The NOx purification mechanism will be described. The NOx catalyst 50 stores NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is higher than a predetermined air-fuel ratio, and conversely when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lower than the predetermined air-fuel ratio. NOx that releases the existing NOx and reduces and purifies it to nitrogen N ₂
It has a purifying action.

【００４３】なお、ここで所定の空燃比とは、一般に理
論空燃比近傍に設定される値であるが、ＮＯx触媒５０
の組成を変えることにより多少の変更が可能である。本
実施の形態では、理論空燃比を所定の空燃比としてい
る。したがって、流入排気が理論空燃比より高くなるリ
ーン空燃比になるとＮＯxを吸蔵して、逆に流入排気が
理論空燃比以下となるリッチ空燃比になるとＮＯxを放
出して還元浄化する。The predetermined air-fuel ratio is a value which is generally set near the stoichiometric air-fuel ratio, but the NOx catalyst 50
Some changes can be made by changing the composition. In this embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio is set to a predetermined air-fuel ratio. Therefore, when the inflowing exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx is stored, and conversely, when the inflowing exhaust gas becomes a rich air-fuel ratio which becomes equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx is released to reduce and purify.

【００４４】このＮＯx触媒５０におけるＮＯxの還元浄
化作用は、図４に示す浄化メカニズムで行われていると
考えられている。なお、図４に示す浄化メカニズムは、
ＮＯx触媒５０の担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを
担持させた場合の例を示しているが、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。It is considered that the NOx reducing and purifying action of the NOx catalyst 50 is performed by the purifying mechanism shown in FIG. The purification mechanism shown in FIG.
Although an example in which platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier of the NOx catalyst 50 is shown, the same mechanism can be obtained by using other noble metal, alkali metal, alkaline earth or rare earth.

【００４５】まず、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空
燃比が理論空燃比より遙かに高いリーン空燃比では、図
４（Ａ）に示すようにその流入排気中の酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-
又はＯ^2-の形で担体に担持された白金Ｐｔの表面に付着
する。また、流入排気中に含まれる窒素酸化物ＮＯは、
担体上に担持された白金Ｐｔ上でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反応し
て二酸化窒素ＮＯ₂になる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。[0045] First, at high lean air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 is far from the stoichiometric air-fuel ratio, FIG. 4 oxygen O ₂ in the inflowing exhaust gas as shown in (A) is O ₂ ^-
Alternatively, it adheres to the surface of platinum Pt supported on the carrier in the form of O ^2- . Further, the nitrogen oxide NO contained in the inflowing exhaust gas is
The platinum Pt supported on the carrier reacts with O ₂ ⁻ or O ²⁻ to become nitrogen dioxide NO ₂ (2NO + O ₂ → 2NO ₂ ).

【００４６】次いで、白金Ｐｔの表面上で生成されたＮ
Ｏ₂は、さらに白金Ｐｔ上で酸化せしめられ、同担体上
に担持されたバリウムＢａと結合する。より厳密には流
入排気中の酸素Ｏ₂によって酸化された酸化バリウムＢ
ａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯx触媒
５０内に拡散する。Next, N formed on the surface of platinum Pt
O ₂ is further oxidized on platinum Pt and combines with barium Ba supported on the same carrier. More precisely, barium oxide B oxidized by oxygen O ₂ in the inflowing exhaust gas
While combining with aO, it diffuses in the NOx catalyst 50 in the form of nitrate ion NO ₃ ⁻ .

【００４７】また、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空
燃比が理論空燃比以下になるリッチ空燃比においては、
流入排気中に含まれる酸素Ｏ₂の数が減少するため、白
金Ｐｔの表面上にて生成される二酸化窒素ＮＯ₂の量も
減少する。また、ＮＯx触媒５０内では、逆方向の反応
が進みＮＯx触媒５０内に拡散していた硝酸イオンＮＯ₃
^- は二酸化窒素ＮＯ₂の形に変化する（ＮＯ₃ ^-→Ｎ
Ｏ₂）。そして、ついには二酸化窒素ＮＯ₂若しくは一酸
化窒素ＮＯの形でＮＯx触媒５０から排気中に放出され
る。Further, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 is exhausted.
At the rich air-fuel ratio where the fuel ratio becomes equal to or less than the theoretical air-fuel ratio,
Oxygen O contained in inflow exhaust₂White because the number of
Nitrogen dioxide NO produced on the surface of gold Pt₂The amount of
Decrease. Further, in the NOx catalyst 50, the reaction in the opposite direction
Nitrate ion NO diffused in the NOx catalyst 50₃
^- Is nitrogen dioxide NO₂Changes to the form of (NO₃ ^-→ N
O₂). And finally nitrogen dioxide NO₂Or monoacid
It is released from the NOx catalyst 50 into the exhaust in the form of nitrogenized NO.
It

【００４８】一方、リッチ空燃比において排気中に多く
含まれる炭化水素ＨＣ（燃料成分）、並びに一酸化炭素
ＣＯは酸素Ｏ₂との結合力が極めて高く、白金Ｐｔ上の
酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-と即座に結合して酸化せしめられ、水
蒸気Ｈ₂Ｏ並びに炭酸ガスＣＯ₂となって排気中に拡散す
る。On the other hand, the hydrocarbon HC (fuel component) and carbon monoxide CO, which are contained in the exhaust in a large amount at the rich air-fuel ratio, have a very high binding force with oxygen O _2, and oxygen O ₂ ⁻ or O on platinum Pt is present. ^2- is immediately combined with and oxidized to form steam H ₂ O and carbon dioxide CO ₂ and diffuse into the exhaust gas.

【００４９】また、この時、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭
素ＣＯの酸化にて白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-が使い
果たされたとしても、流入排気中に未燃の炭化水素ＨＣ
及び一酸化炭素ＣＯが残っていれば、ＮＯx触媒５０よ
り放出された二酸化窒素ＮＯ₂又は一酸化窒素ＮＯは、
その余分な未燃炭化水素ＨＣ、及び未燃一酸化炭素ＣＯ
と反応して還元せしめられ、無害な窒素Ｎ₂となり排気
中に拡散する（図４（Ｂ）参照）。At this time, even if oxygen O ₂ ⁻ or O ^{2 −} on platinum Pt is exhausted by the oxidation of hydrocarbons HC and carbon monoxide CO, unburned hydrocarbons in the inflow exhaust gas HC
If the carbon monoxide CO remains, the nitrogen dioxide NO ₂ or the nitric oxide NO released from the NOx catalyst 50 becomes
The extra unburned hydrocarbons HC and unburned carbon monoxide CO
Reacts with and is reduced to form harmless nitrogen N ₂ that diffuses into the exhaust gas (see FIG. 4B).

【００５０】このように吸蔵還元型ＮＯx触媒５０で
は、流入排気の空燃比がリーン空燃比になると該流入排
気中のＮＯxを吸蔵し、流入排気の空燃比がリッチ空燃
比になると該触媒５０内に吸蔵されていたＮＯxを短時
間のうちに放出して、窒素Ｎ₂に還元する。よって大気
中へのＮＯxの排出を阻止できる。As described above, in the NOx storage reduction catalyst 50, when the air-fuel ratio of the inflow exhaust becomes the lean air-fuel ratio, the NOx in the inflow exhaust is stored, and when the air-fuel ratio of the inflow exhaust becomes the rich air-fuel ratio, the inside of the catalyst 50 The NOx stored in the is released in a short time and reduced to nitrogen N ₂ . Therefore, it is possible to prevent the emission of NOx into the atmosphere.

【００５１】ところで、車輌等に搭載されるディーゼル
機関１では理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１３〜１４）よりも高
いリーン空燃比にて機関の運転がなされている。このた
め通常の機関運転状態ではＮＯx触媒５０に流入する排
気の空燃比は極めて高いリーン空燃比であり、機関本体
１より排出される排気中のＮＯxはＮＯx触媒５０に吸蔵
されて、ＮＯx触媒５０より放出されることはほとんど
ない。By the way, in the diesel engine 1 mounted on a vehicle or the like, the engine is operated at a lean air-fuel ratio higher than the theoretical air-fuel ratio (A / F = 13-14). Therefore, in a normal engine operating state, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 is an extremely high lean air-fuel ratio, and the NOx in the exhaust gas discharged from the engine body 1 is stored in the NOx catalyst 50 and the NOx catalyst 50 is stored. It is rarely released more.

【００５２】一方、ガソリンエンジンなど火花点火式機
関では、燃焼室５に供給する混合気を理論空燃比以下の
リッチ空燃比にすることによって、故意に流入排気中の
酸素濃度を低下せしめＮＯx触媒５０に吸蔵されている
ＮＯxを放出させることができる。しかしながら本実施
の形態に示すようなディーゼル機関１においては、燃焼
室に供給する混合気を理論空燃比以下のリッチ空燃比に
すると、その混合気の燃焼の際に煤などの微粒子を生成
してしまう。On the other hand, in a spark ignition type engine such as a gasoline engine, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 5 is made to have a rich air-fuel ratio equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio to intentionally reduce the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas and the NOx catalyst 50. It is possible to release the NOx stored in the. However, in the diesel engine 1 as shown in the present embodiment, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made to have a rich air-fuel ratio equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio, fine particles such as soot are generated during combustion of the air-fuel mixture. I will end up.

【００５３】したがって、ディーゼル機関では、ＮＯx
触媒５０のＮＯx吸蔵能力を飽和させないように、混合
気ではなくＮＯx触媒５０に流入する流入排気の空燃比
をリッチ空燃比として、適時、ＮＯx触媒５０に吸蔵さ
れているＮＯxを放出させる必要がある。そこで、本実
施の形態では上記したようにＮＯx触媒５０の上流側排
気通路５４に還元剤添加装置６０（吸放出制御手段）を
設けて対処している。すなわち、流入排気中に還元剤た
る燃料を添加することによってＮＯx触媒５０に流入す
る排気の空燃比を低下せしめ、ＮＯx触媒５０に吸蔵さ
れているＮＯxを放出、還元浄化させるようにしてい
る。以下の説明では、ＮＯx触媒５０よりＮＯxを故意に
放出せしめる制御をリッチスパイク制御、又はＮＯx触
媒の再生と称する。Therefore, in a diesel engine, NOx
In order not to saturate the NOx storage capacity of the catalyst 50, it is necessary to release the NOx stored in the NOx catalyst 50 in a timely manner by setting the air-fuel ratio of the inflow exhaust flowing into the NOx catalyst 50 instead of the air-fuel mixture as a rich air-fuel ratio. . Therefore, in this embodiment, as described above, the reducing agent addition device 60 (intake / release control means) is provided in the upstream exhaust passage 54 of the NOx catalyst 50 to cope with the problem. That is, by adding fuel as a reducing agent to the inflowing exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 is reduced, and the NOx stored in the NOx catalyst 50 is released and reduced and purified. In the following description, the control for intentionally releasing NOx from the NOx catalyst 50 is referred to as rich spike control or regeneration of the NOx catalyst.

【００５４】＜リッチスパイク制御＞このリッチスパイ
ク制御では、まず、還元剤たる燃料の添加条件が成立し
ているか否かを電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４にて
判別する。ここで、還元剤の添加条件としては、例え
ば、触媒温度センサ５７の出力信号がＮＯx触媒５０の
活性化温度に達しているか、また、ＮＯx触媒５０にお
けるＳＯx被毒などを回復すべくＮＯx触媒５０の昇温制
御が実行されていないか、車輌の走行距離数が予め設定
した走行距離数に達したか、あるいは車輌の運転時間が
予め設定した所定時間に達したか、などの条件を例示で
きる。<Rich Spike Control> In this rich spike control, first, the CPU 34 of the electronic control unit 30 determines whether or not the conditions for adding the reducing fuel are satisfied. Here, the reducing agent addition conditions include, for example, whether the output signal of the catalyst temperature sensor 57 has reached the activation temperature of the NOx catalyst 50, and the NOx catalyst 50 for recovering SOx poisoning in the NOx catalyst 50. Conditions such as whether the temperature rise control is not executed, whether the number of mileages of the vehicle has reached a preset number of mileages, or whether the operating time of the vehicle has reached a preset predetermined time can be exemplified. .

【００５５】そして、ＣＰＵ３４では上記した還元剤添
加条件が成立した際に、還元剤添加装置６０による流入
排気中への還元剤添加（燃料添加）を所定のタイミング
にて実施し、流入排気の空燃比が比較的短い周期でスパ
イク的にリッチ空燃比となるようにしている。そして、
ＮＯx触媒５０に吸蔵されたＮＯxを短周期的に放出して
ＮＯxを還元浄化している。Then, when the above-described reducing agent addition condition is satisfied, the CPU 34 performs the reducing agent addition (fuel addition) into the inflowing exhaust gas by the reducing agent adding device 60 at a predetermined timing to empty the inflowing exhaust gas. The rich air-fuel ratio is spiked in a relatively short cycle. And
The NOx stored in the NOx catalyst 50 is released in a short cycle to reduce and purify the NOx.

【００５６】その際、ＣＰＵ３４はＲＡＭ３３に記憶さ
れている機関回転数、負荷センサ４１の出力信号（アク
セル開度）、燃焼消費量等を読み出し、これら機関回転
数、機関負荷、及び燃料噴射量等をパラメータとして、
ＲＯＭ３２に予め準備された還元剤添加装置６０の制御
マップへアクセスし、還元剤添加装置６０における還元
剤の添加時期及び添加量を算出している。そして、ＣＰ
Ｕ３４では、前記還元剤の添加条件及び添加量に基づい
て、流量調節弁６３の開弁時間を調節して、還元剤噴射
ノズル６１より還元剤を添加するようにしている。At this time, the CPU 34 reads out the engine speed, the output signal (accelerator opening) of the load sensor 41, the combustion consumption amount, etc. stored in the RAM 33, and the engine speed, engine load, fuel injection amount, etc. As a parameter
The control map of the reducing agent addition device 60 prepared in advance is accessed in the ROM 32 to calculate the addition timing and the addition amount of the reducing agent in the reducing agent addition device 60. And CP
In U34, the opening time of the flow rate control valve 63 is adjusted based on the addition condition and the addition amount of the reducing agent, and the reducing agent is added from the reducing agent injection nozzle 61.

【００５７】そして、還元剤噴射ノズル６１から排気枝
管１９内へ噴射された還元剤は、排気枝管１９の上流側
から流れてきた排気と混ざり合ってリッチ空燃比の排気
を形成し、該リッチ空燃比の排気がＮＯx触媒５０に流
入することになる。このようにリッチ空燃比の排気をＮ
Ｏx触媒５０に流入させると、上記したようにＮＯx触媒
５０内に吸蔵されていたＮＯxが放出されて、さらに排
気中の還元剤と結合して窒素Ｎ₂に還元される。The reducing agent injected from the reducing agent injection nozzle 61 into the exhaust branch pipe 19 mixes with the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust branch pipe 19 to form exhaust gas with a rich air-fuel ratio. Exhaust gas having a rich air-fuel ratio will flow into the NOx catalyst 50. In this way, the rich air-fuel ratio exhaust is reduced to N
When flowing into the Ox catalyst 50, the NOx stored in the NOx catalyst 50 is released as described above, and is further combined with the reducing agent in the exhaust gas to be reduced to nitrogen N ₂ .

【００５８】ところで、上記したようにＮＯx触媒は長
期に亘り使用すると、ＮＯxの吸蔵能力が低下する。そ
して、ついにはＮＯxを吸蔵し得なくなることもある。
したがって、ＮＯx触媒を効果的に用いる場合には、Ｎ
Ｏxの吸蔵能力がどの程度低下したかを定期的に把握す
る必要がある。そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄
化装置では、以下に述べる方法でＮＯx触媒５０の劣化
判定を行っている。By the way, as described above, when the NOx catalyst is used for a long period of time, the NOx occlusion capacity is lowered. And finally, it may not be able to store NOx.
Therefore, in order to effectively use the NOx catalyst, N
It is necessary to periodically check how much the Ox storage capacity has decreased. Therefore, in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention, the deterioration determination of the NOx catalyst 50 is performed by the method described below.

【００５９】＜ＮＯx触媒の劣化判定方法＞まず始め
に、本出願に要旨に係るＮＯx触媒５０の劣化判定につ
いて、その基本的な判定の原理を述べる。ＮＯx触媒５
０は上記したように流入排気中の還元剤たる炭化水素Ｈ
Ｃ及び一酸化炭素ＣＯを消費して水蒸気Ｈ₂Ｏ及び炭酸
ガスＣＯ₂に酸化せしめる機能を有している。また同時
に、流入排気中に炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯが酸
化されずに残留している場合には、それら未燃の炭化水
素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを消費して該ＮＯx 触媒５０
に吸蔵されているＮＯxを窒素Ｎ₂に還元せしめる機能を
有している。<Method for Determining Degradation of NOx Catalyst> First, regarding the determination of deterioration of the NOx catalyst 50 according to the gist of the present application, the basic principle of the determination will be described. NOx catalyst 5
0 is the hydrocarbon H that is the reducing agent in the inflowing exhaust gas as described above.
It has a function of consuming C and carbon monoxide CO and oxidizing it to steam H ₂ O and carbon dioxide CO ₂ . At the same time, when the hydrocarbons HC and carbon monoxide CO remain in the inflow exhaust without being oxidized, the unburned hydrocarbons HC and carbon monoxide CO are consumed and the NOx catalyst 50 is consumed.
It has a function of reducing NOx stored in the atmosphere to nitrogen N ₂ .

【００６０】したがって、ＮＯx触媒５０を十分に再生
しうる量の還元剤を流入排気中に添加した場合には、Ｎ
Ｏx触媒５０に吸蔵されているＮＯxが完全に放出される
までＮＯx触媒５０内及びその周囲にて窒素ガスＮ₂、水
蒸気Ｈ₂Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂が生成され続け、図５（Ｃ）
に示すようにこれら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏ炭酸ガス
ＣＯ₂によってＮＯx触媒５０より流れ出る排気の酸素濃
度（空燃比）は一定期間に理論空燃比より十分に低い値
を示すことになる。即ち、Ｏ₂ストレージ効果を認識で
きる。Therefore, if a sufficient amount of reducing agent to regenerate the NOx catalyst 50 is added to the inflowing exhaust gas, N
Nitrogen gas N ₂ in the NOx catalyst 50 and at its periphery to the NOx stored in the Ox catalyst 50 is completely released, the water vapor H ₂ O, continues to be generated carbon dioxide CO _2, FIG. 5 (C)
As shown in, the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 50 due to the nitrogen gas N ₂ and the steam H ₂ O carbon dioxide gas CO ₂ shows a value sufficiently lower than the theoretical air-fuel ratio for a certain period. That is, the O ₂ storage effect can be recognized.

【００６１】ところで、これら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂
Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂を生成するにあたっては、ＮＯx触媒
５０に吸蔵されているＮＯx及び酸素Ｏ₂が必要となる。
従って、これら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏ、炭酸ガスＣ
Ｏ₂の生成によって流出排気の酸素濃度（空燃比）が低
下せしめられている期間Ｔ（以下、リッチ時間と称す）
を計測することにより、ＮＯx触媒５０に吸蔵可能なＮ
Ｏxの量、即ちＮＯx吸蔵能力を評価できる。より詳細に
は新品の新規ＮＯx触媒におけるリッチ時間Ｔ１と実際
の測定により算定されるリッチ時間Ｔ２とを比較するこ
とによりＮＯx触媒５０の劣化状態を判定することがで
きる。By the way, these nitrogen gas N ₂ and water vapor H ₂
To generate O and carbon dioxide gas CO ₂ , NOx and oxygen O ₂ stored in the NOx catalyst 50 are required.
Therefore, these nitrogen gas N ₂ , steam H ₂ O, carbon dioxide gas C
Period T during which the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the outflow exhaust is reduced by the generation of O ₂ (hereinafter referred to as rich time)
N can be stored in the NOx catalyst 50 by measuring
The amount of Ox, that is, the NOx storage capacity can be evaluated. More specifically, the deterioration state of the NOx catalyst 50 can be determined by comparing the rich time T1 of a new NOx catalyst which is new and the rich time T2 calculated by actual measurement.

【００６２】そこで、本出願に係る排気浄化装置では、
上記したリッチスパイク制御時においてリッチ時間Ｔ２
を計測し、このリッチ時間Ｔ２の長さに基づいたＮＯx
触媒５０の劣化判定を実施している。また、この劣化判
定時においては、ＮＯx触媒の下流にて検出される流出
排気の空燃比にＯ2ストレージ効果の影響が顕著に見ら
れるように通常のリッチスパイク制御における還元剤の
添加量よりも多い大量の還元剤を流入排気中に添加する
ようにしている。Therefore, in the exhaust gas purification device according to the present application,
During the rich spike control described above, the rich time T2
NOx based on the length of this rich time T2
The deterioration determination of the catalyst 50 is performed. Further, at the time of this deterioration determination, the amount of reducing agent added is larger than that in the normal rich spike control so that the air-fuel ratio of the outflow exhaust detected downstream of the NOx catalyst is significantly affected by the O2 storage effect. A large amount of reducing agent is added to the inflowing exhaust gas.

【００６３】また、上記したＯ₂ストレージ効果により
流出排気の空燃比が一時的に低下せしめられる時間の長
さは、ＮＯx触媒５０よりＮＯxが放出されている間、そ
の流出排気が理論空燃比近傍に維持されている時間に比
べて遥かに長くなる。このため理論空燃比近傍に流出排
気の空燃比が維持されている時間を測定してＮＯx触媒
５０の劣化状態を判定するよりも、上記したＯ₂ストレ
ージ効果を利用してＮＯx触媒５０の劣化状態を判定し
た方が精度よく且つより確実に劣化状態を判定しえる。The length of time during which the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas is temporarily reduced by the O ₂ storage effect is such that the outflowing exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio while NOx is being released from the NOx catalyst 50. It is much longer than the time maintained at. Therefore, rather than determining the deterioration state of the NOx catalyst 50 by measuring the time during which the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio, the deterioration state of the NOx catalyst 50 is utilized by utilizing the O ₂ storage effect described above. It is possible to determine the deterioration state with higher accuracy and more reliably by determining.

【００６４】なお、以下の説明においては、通常のリッ
チスパイク制御時に添加される還元剤の添加量を基本添
加量とし、劣化判定を兼ねるリッチスパイク制御時に添
加される還元剤の添加量を劣化判定添加量として区別す
る。また、劣化判定に伴う大量の還元剤添加動作を劣化
判定噴射と称することもある。以下、上記したＮＯx触
媒５０の劣化判定方法に基づきなされる劣化判定制御に
ついて、図６に示すフローチャートを参照し、本出願の
要旨となるＮＯx触媒の劣化判定について述べる。In the following description, the addition amount of the reducing agent added during the normal rich spike control is taken as the basic addition amount, and the addition amount of the reducing agent added during the rich spike control that also serves as the deterioration determination is determined as the deterioration determination. Distinguish as the amount added. Further, a large amount of reducing agent addition operation accompanying the deterioration determination may be referred to as deterioration determination injection. Hereinafter, the deterioration determination control performed based on the above-described deterioration determination method for the NOx catalyst 50 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【００６５】＜ＮＯx触媒の劣化判定制御＞図６は、Ｎ
Ｏx触媒５０の劣化判定に係る一連の流れを示すフロー
チャートである。なお、このフローチャートに示す劣化
判定処理ルーチンは、電子制御ユニット３０のＲＯＭ３
２に予め記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行さ
れるルーチンである。<NOx catalyst deterioration determination control> FIG.
It is a flow chart which shows a series of flows concerning judgment of deterioration of Ox catalyst 50. The deterioration determination processing routine shown in this flowchart is performed by the ROM 3 of the electronic control unit 30.
2 is a routine that is stored in advance and is repeatedly executed at predetermined time intervals.

【００６６】＜ステップ１０１＞まず始めに、ＮＯx触
媒５０の劣化判定を実行するに先立ち、劣化判定実行条
件を満たしているか否かを判別する（ステップ１０
１）。ここで、劣化判定実行条件として例示できる条件
を述べると、車輌の走行距離数が予め設定した走行距離
数に達したか、あるいは車輌の運転時間が予め設定した
所定時間に達したか、などを例示できるが、本実施の形
態では、機関本体１の運転状態が定常状態にあるか、ま
た、その定常状態が予め設定した規定時間継続している
か、さらにＮＯx触媒５０の雰囲気温度が活性化温度以
上に達しているか、などの各種条件を満たしたときにＮ
Ｏx触媒５０の劣化判定を実施するようにしている。<Step 101> First, before executing the deterioration judgment of the NOx catalyst 50, it is judged whether or not the deterioration judgment execution condition is satisfied (step 10).
1). Here, the conditions that can be exemplified as the deterioration determination execution conditions include, for example, whether the number of mileages of the vehicle has reached a preset number of mileages or whether the operating time of the vehicle has reached a preset predetermined time. As can be illustrated, in the present embodiment, the operating state of the engine body 1 is in a steady state, the steady state continues for a preset time, and the ambient temperature of the NOx catalyst 50 is the activation temperature. N is reached when various conditions such as above are met
The deterioration determination of the Ox catalyst 50 is performed.

【００６７】なお、機関本体１の定常状態とは、エンジ
ン負荷及びエンジン回転数等がほぼ一定な運転状態をい
い、アイドル運転状態も定常運転状態に含まれる。ま
た、機関本体１が定常運転状態にない場合には、流入排
気及び流出排気の何れにおいてもその空燃比は不安定で
あり、正しい劣化判定を行うことができない。また、Ｎ
Ｏx触媒５０の雰囲気温度が活性化温度に満たない時に
は、ＮＯx触媒５０の浄化作用が緩慢若しくは機能して
おらず、正しい劣化判定を行うことはできない。このよ
うに、ステップ１０１で否定判定を行った場合に、この
劣化判定処理ルーチンを一旦終了する。The steady state of the engine body 1 means an operating state in which the engine load, the engine speed, etc. are substantially constant, and the idle operating state is also included in the steady operating state. Further, when the engine body 1 is not in the steady operation state, the air-fuel ratio is unstable in both the inflow exhaust gas and the outflow exhaust gas, and the correct deterioration determination cannot be performed. Also, N
When the ambient temperature of the Ox catalyst 50 is lower than the activation temperature, the purification action of the NOx catalyst 50 is slow or is not functioning, and correct deterioration determination cannot be performed. In this way, when the negative determination is made in step 101, this deterioration determination processing routine is once ended.

【００６８】＜ステップ１０２＞一方、ステップ１０１
において肯定判定した場合には、ステップ１０２に進
み、上記した劣化判定方法に示すように劣化判定添加量
に見合う還元剤（燃料）を排気枝管１９内に噴射する
（空燃比制御手段）。ここで、劣化判定噴射時における
還元剤の添加量、すなわち劣化判定添加量は、通常リッ
チスパイク制御時の基本添加量に比べて数倍、若しくは
数十倍、数百倍程度である。<Step 102> On the other hand, step 101
If the affirmative determination is made in step 102, the process proceeds to step 102, and the reducing agent (fuel) matching the deterioration determination addition amount is injected into the exhaust branch pipe 19 as shown in the above-described deterioration determination method (air-fuel ratio control means). Here, the addition amount of the reducing agent at the time of deterioration determination injection, that is, the deterioration determination addition amount is several times, tens, or hundreds of times the basic addition amount at the time of normal rich spike control.

【００６９】なお、本実施の形態では、流出排気の空燃
比が確実に理論空燃比以下の値を示すように劣化判定添
加量を定めている。なお、劣化判定添加量は、各種条件
下にて行われた予備実験に基づき定められ、予備実験に
よって定められた劣化判定添加量は、触媒雰囲気温度及
び現在の機関負荷などをパラメータとして作成されたマ
ップの形で電子制御ユニット３０内のＲＯＭ３２に記録
されている。In this embodiment, the deterioration determination addition amount is set so that the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas certainly shows a value equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio. The deterioration determination addition amount was determined based on preliminary experiments conducted under various conditions, and the deterioration determination addition amount determined by the preliminary experiments was created by using the catalyst atmosphere temperature and the current engine load as parameters. It is recorded in the ROM 32 in the electronic control unit 30 in the form of a map.

【００７０】一方、劣化判定噴射時における還元剤の添
加量は大量である。従って、ＮＯx触媒５０内におい
て、流入排気中の炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの全
てを浄化しきれないこともある。そのため本実施の形態
ではＮＯx触媒５０の下流に酸化触媒５２を設け、ＮＯx
触媒５０を通過して流れ出た炭化水素ＨＣ及び一酸化炭
素ＣＯなどをこの酸化触媒５２によって無害な水蒸気Ｈ
₂Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂に酸化せしめ浄化するようにしてい
る。したがって、劣化判定時においてもＨＣエミッショ
ンが悪化することはない。On the other hand, the amount of reducing agent added at the time of injection for determining deterioration is large. Therefore, in the NOx catalyst 50, it may not be possible to completely purify all the hydrocarbons HC and carbon monoxide CO in the inflowing exhaust gas. Therefore, in the present embodiment, the oxidation catalyst 52 is provided downstream of the NOx catalyst 50, and the NOx
The hydrocarbons HC and carbon monoxide CO flowing out through the catalyst 50 are harmless by the oxidation catalyst 52.
₂ O and carbon dioxide gas CO ₂ are used for purification. Therefore, the HC emission does not deteriorate even when the deterioration is determined.

【００７１】＜ステップ１０３＞続いて、電子制御ユニ
ット３０ではステップ１０３に進み、劣化判定噴射を実
行してからの経過時間を計測すると共に、該経過時間が
予め設定した規定時間に達したか否かを判別する。ここ
で、予め定められた規定時間とは、前記還元剤噴射ノズ
ル６０から排気枝管１９内に噴射された還元剤が、排気
タービン２１及び上流側排気管５４を流下してＮＯx触
媒５０に流入し、且つＮＯx触媒５０のＮＯxを放出して
還元浄化するまでに要する時間である。なお、規定時間
は、各種条件下にて行われた予備実験に基づき定めら
れ、予備実験によって定められた劣化判定添加量は、現
在の機関回転数及び機関負荷などをパラメータとして作
成されたマップの形で電子制御ユニット３０内のＲＯＭ
３２に記録されている。<Step 103> Subsequently, the electronic control unit 30 proceeds to step 103 to measure the elapsed time from the execution of the deterioration determination injection and whether or not the elapsed time has reached a preset specified time. Determine whether. Here, the predetermined prescribed time means that the reducing agent injected from the reducing agent injection nozzle 60 into the exhaust branch pipe 19 flows down the exhaust turbine 21 and the upstream exhaust pipe 54 and flows into the NOx catalyst 50. In addition, it is the time required to release NOx from the NOx catalyst 50 and reduce and purify it. The specified time is determined based on preliminary experiments conducted under various conditions, and the deterioration determination addition amount determined by the preliminary experiments is based on the map created using the current engine speed and engine load as parameters. ROM in the electronic control unit 30
It is recorded in 32.

【００７２】そして、ステップ１０３が否定された場合
には、本劣化判定処理ルーチンを一旦終了する。なお、
ステップ１０３の実行中において機関本体１の運転状態
が定常状態から脱した場合においても、このステップ１
０３を否定して本劣化判定処理ルーチンを一旦終了す
る。したがって、この場合劣化判定噴射を一旦終了する
こととなり、本ステップ１０３において判定の基礎とな
る劣化判定噴射を実行してからの経過時間もリセットさ
れて「０」になる。When step 103 is denied, this deterioration determination processing routine is ended once. In addition,
Even when the operating state of the engine body 1 deviates from the steady state during the execution of step 103, this step 1
When 03 is denied, this deterioration determination processing routine is once ended. Therefore, in this case, the deterioration determination injection is once ended, and the elapsed time from the execution of the deterioration determination injection which is the basis of the determination in this step 103 is also reset to "0".

【００７３】＜ステップ１０４＞そして、ステップ１０
３において肯定判定がなされた場合には、ＮＯx触媒５
０より流れ出る流出排気の空燃比がＯ₂ストレージ効果
によってリッチ空燃比に維持されている時間を算出す
る。より具体的には、まず、流入排気空燃比センサ５５
にてＮＯx触媒５０に流入する排気の空燃比を測定する
と共に、流出排気空燃比センサ５６にてＮＯx触媒５０
より流れ出る排気の空燃比を測定する。続いて、空燃比
センサ５５，５６毎に検出される検出値に基づいて該検
出値がリッチ空燃比に維持されているリッチ時間を算出
すると共に、流入排気に対応するリッチ時間を流出排気
に対応するリッチ時間で割った商によってＮＯx触媒５
０の劣化判定に用いる比較値を求める。<Step 104> and Step 10
When the positive determination is made in 3, the NOx catalyst 5
The time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from 0 is maintained at the rich air-fuel ratio by the O ₂ storage effect is calculated. More specifically, first, the inflow exhaust air-fuel ratio sensor 55
The exhaust gas air-fuel ratio sensor 56 measures the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 at the NOx catalyst 50.
Measure the air-fuel ratio of the more flowing exhaust gas. Then, based on the detection value detected by each of the air-fuel ratio sensors 55, 56, the rich time during which the detection value is maintained at the rich air-fuel ratio is calculated, and the rich time corresponding to the inflow exhaust is corresponded to the outflow exhaust. NOx catalyst 5 by quotient divided by rich time
A comparison value used for the deterioration determination of 0 is obtained.

【００７４】ここで比較値について詳述すると、上記し
たように、ＮＯx触媒５０ではＮＯx吸蔵能力が高いほ
ど、ＮＯx触媒５０より流れ出る排気の空燃比がリッチ
空燃比に維持されている時間も長くなる。したがって、
流入排気に対応するリッチ時間を流出排気に対応するリ
ッチ時間で割った商を求めることによってＮＯx触媒５
０のＮＯx吸蔵能力を具体的に数値化することがきる。Here, the comparison value will be described in detail. As described above, the higher the NOx storage capacity of the NOx catalyst 50, the longer the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the NOx catalyst 50 is maintained at the rich air-fuel ratio. . Therefore,
The NOx catalyst 5 is obtained by dividing the rich time corresponding to the inflow exhaust by the rich time corresponding to the outflow exhaust.
It is possible to concretely quantify the NOx storage capacity of 0.

【００７５】＜ステップ１０５＞そして、ステップ１０
４で比較値が求められると、電子制御ユニット３０では
ステップ１０５に進みＮＯx触媒５０の劣化状態を判別
する。このステップ１０５では、先のステップ１０４で
実測値に基づき定められた比較値と、ＮＯx触媒５０の
劣化判定を行う際の指標となる劣化判定基準値とを照ら
し合わせて、比較値が基準値より負か否かを判別する
（劣化判定手段）。<Step 105> and Step 10
When the comparison value is obtained in 4, the electronic control unit 30 proceeds to step 105 and determines the deterioration state of the NOx catalyst 50. In this step 105, the comparison value is compared with the reference value by comparing the comparison value determined based on the actual measurement value in the previous step 104 with the deterioration determination reference value which is an index when performing the deterioration determination of the NOx catalyst 50. It is determined whether it is negative (deterioration determination means).

【００７６】このＮＯx触媒５０の劣化判定を行う際の
指標となる劣化判定基準値は、新規ＮＯx触媒５０を用
いて各種条件下にて行われた予備実験に基づき定められ
る値である。なお、劣化判定基準値は、エンジン負荷及
び触媒雰囲気温度などをパラメータとして作成されたマ
ップの形で電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２に記録さ
れている。したがって、このマップ上に展開される劣化
判定基準値と実測により得られた比較値とを照らし合わ
せることによって、ＮＯx触媒５０の劣化状態を正確に
判定できる。The deterioration determination reference value, which serves as an index when determining the deterioration of the NOx catalyst 50, is a value determined based on preliminary experiments carried out under various conditions using the new NOx catalyst 50. The deterioration determination reference value is recorded in the ROM 32 of the electronic control unit 30 in the form of a map created with the engine load and the catalyst atmosphere temperature as parameters. Therefore, the deterioration state of the NOx catalyst 50 can be accurately determined by comparing the deterioration determination reference value developed on this map with the comparison value obtained by actual measurement.

【００７７】そして、ステップ１０５において肯定判定
の場合には、電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４にてＮ
Ｏx触媒５０が劣化状態にあると認識する（ステップ１
０６）。また、否定判定の場合には、ＮＯx触媒が正常
に機能していると判断して本劣化判定処理ルーチンを終
了する。If a positive determination is made in step 105, the CPU 34 of the electronic control unit 30 makes an N
Recognize that the Ox catalyst 50 is in a deteriorated state (step 1
06). On the other hand, in the case of a negative determination, it is determined that the NOx catalyst is functioning normally, and this deterioration determination processing routine ends.

【００７８】このように、本出願に係る内燃機関の排気
浄化装置では、流出排気の空燃比がＯ₂ストレージ効果
の影響により一時的に低下せしめられる時間に基づいて
ＮＯx触媒の劣化判定を行っている。As described above, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present application, the deterioration determination of the NOx catalyst is performed based on the time during which the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas is temporarily reduced by the effect of the O ₂ storage effect. There is.

【００７９】〔他の実施の形態〕上記した実施の形態で
は、流出排気に対応するリッチ時間と流入排気に対応す
るリッチ時間との関係で比較値を算出し、その比較値に
基づいてＮＯx触媒５０の劣化判定を実施しているが、
本出願に係るＮＯx触媒の劣化判定は、流出排気に対応
するリッチ時間さえ算定できれば要をなす。[Other Embodiments] In the above-described embodiment, the comparison value is calculated based on the relationship between the rich time corresponding to the outflow exhaust and the rich time corresponding to the inflow exhaust, and the NOx catalyst is calculated based on the comparison value. Although the deterioration judgment of 50 is carried out,
Deterioration determination of the NOx catalyst according to the present application is essential as long as the rich time corresponding to the exhaust gas can be calculated.

【００８０】すなわち、上記した劣化判定処理ルーチン
において適用される比較値を、単に、流出排気に対応す
るリッチ時間で定義すると共に、劣化判定時の指標とな
る劣化判定基準値を時間単位で定義して、これら流出排
気に対応するリッチ時間と劣化判定基準値とを比較し
て、該リッチ時間が劣化判定基準値よりも短くなった時
に、ＮＯx触媒が劣化状態にあるとみなせる。That is, the comparison value applied in the above-described deterioration judgment processing routine is simply defined by the rich time corresponding to the outflowing exhaust gas, and the deterioration judgment reference value serving as an index at the time of deterioration judgment is defined in units of time. Then, the rich time corresponding to the outflowing exhaust gas is compared with the deterioration determination reference value, and when the rich time becomes shorter than the deterioration determination reference value, it can be considered that the NOx catalyst is in a deteriorated state.

【００８１】また、上記した実施の形態では、ＮＯx触
媒５０に流入する排気の空燃比を流入排気空燃比センサ
５５を用いて実測しているが、流入排気の空燃比は機関
本体１の運転状態から推定可能であるため、機関本体１
の運転状態と流入排気の空燃比とを対応づけしたマップ
を予め電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２に記憶させて
おき、このマップを参照して流入排気のリッチ時間を推
定してもよい。そして、推定されたリッチ時間に基づい
て上記劣化判定処理ルーチンをこなしてもよい。In the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 50 is measured by using the inflow exhaust air-fuel ratio sensor 55. However, the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is the operating state of the engine body 1. Since it can be estimated from the engine body 1
It is also possible to store in advance a map in which the operating state of (4) and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas are associated with each other in the ROM 32 of the electronic control unit 30, and to estimate the rich time of the inflowing exhaust gas by referring to this map. Then, the deterioration determination processing routine may be performed based on the estimated rich time.

【００８２】また、上記した実施の形態では、酸化触媒
５２の下流側に流出排気空燃比センサ５６を取り付けて
いるが、勿論、ＮＯx触媒５０の直後に流出排気空燃比
センサ５６を設けてもよい。さらに空燃比センサ５５，
５６に代わる酸素Ｏ₂センサなどによって空燃比を検出
してもよい。In the above-described embodiment, the outflow exhaust air-fuel ratio sensor 56 is mounted on the downstream side of the oxidation catalyst 52, but of course, the outflow exhaust air-fuel ratio sensor 56 may be provided immediately after the NOx catalyst 50. . Furthermore, the air-fuel ratio sensor 55,
The air-fuel ratio may be detected by an oxygen O ₂ sensor or the like instead of 56.

【００８３】また、上記した実施の形態では、圧縮着火
式内燃機関を例に挙げ説明を述べたが、本出願に係る内
燃機関の排気浄化装置はガソリンエンジンなど火花点火
式内燃機関においても、勿論、適用可能である。また、
内燃機関がガソリンエンジンの場合、内燃機関の燃焼室
に供給する混合気の空燃比をリッチ空燃比にして燃焼さ
せることによりＮＯx触媒に流入する流入排気の空燃比
をリッチ空燃比にして、ＮＯx触媒１０に還元剤として
の炭化水素ＨＣを供給できる。すなわち、還元剤供給手
段は、燃料噴射制御手段によって実現することもでき
る。Further, in the above-described embodiment, the description has been given by taking the compression ignition type internal combustion engine as an example. However, the exhaust gas purifying apparatus of the internal combustion engine according to the present application is of course applicable to a spark ignition type internal combustion engine such as a gasoline engine. , Applicable. Also,
When the internal combustion engine is a gasoline engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is made to be a rich air-fuel ratio and burned to make the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas flowing into the NOx catalyst a rich air-fuel ratio, making the NOx catalyst Hydrocarbon HC as a reducing agent can be supplied to 10. That is, the reducing agent supply means can also be realized by the fuel injection control means.

【００８４】また、上記した実施の形態において説明し
た吸蔵還元型ＮＯx触媒は、長期に渡り使用していると
排気中の硫黄酸化物ＳＯxによる被毒を受けてＮＯx浄化
率が低下する。このためＳＯx被毒がある程度進行した
際に該ＮＯx触媒をＳＯx被毒から回復すべく再生処理を
行う必要がある。この再生処理時には、ＮＯxを放出・
還元浄化せしめるリッチスパイク制御時に添加される基
本添加量よりも多い大量の還元剤をＮＯx触媒に供給す
る必要がある。したがって、本出願に係るＮＯx触媒の
劣化判定は、このＳＯx被毒の再生処理時においても実
施可能である。Further, when the NOx storage reduction catalyst described in the above-mentioned embodiment is used for a long period of time, it is poisoned by the sulfur oxide SOx in the exhaust gas and its NOx purification rate is lowered. Therefore, when SOx poisoning has progressed to some extent, it is necessary to perform a regeneration process to recover the NOx catalyst from SOx poisoning. NOx is released during this regeneration process.
It is necessary to supply a large amount of reducing agent to the NOx catalyst that is larger than the basic addition amount that is added during the rich spike control for reducing and purifying. Therefore, the deterioration determination of the NOx catalyst according to the present application can be performed even during the SOx poisoning regeneration process.

【００８５】上記した実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒を採用しているが、選択還元型ＮＯx触媒を採用し
た場合においても、吸蔵還元型ＮＯx触媒と同様の作用
・効果を奏される。なお、選択還元型ＮＯx触媒は流入
排気がリーン空燃比で、且つ炭化水素ＨＣの存在下でＮ
Ｏxを還元又は分解する機能を有する。In the above embodiment, the storage reduction type NO
Although the x-catalyst is adopted, even when the NOx catalyst of selective reduction type is adopted, the same action and effect as the NOx catalyst of occlusion reduction type are exhibited. It should be noted that the selective reduction type NOx catalyst has a lean air-fuel ratio in the inflowing exhaust gas and N
It has the function of reducing or decomposing Ox.

【００８６】[0086]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＮＯx触
媒の劣化判定時に、該ＮＯx触媒に流入する排気の空燃
比を大幅に低下せしめることにより、該ＮＯx触媒から
流出する排気の空燃比には、ＮＯx触媒が劣化している
場合とＮＯx触媒が劣化していない場合とで明確な差が
生じ易くなるため、精度の高い劣化判定を行うことが可
能となる。As described above, according to the present invention, when the deterioration of the NOx catalyst is judged, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is significantly reduced, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst is reduced. In this case, since a clear difference easily occurs between the case where the NOx catalyst is deteriorated and the case where the NOx catalyst is not deteriorated, it is possible to perform the deterioration determination with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を概略
的に示す概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図２】 図１に示す内燃機関の要部拡大図2 is an enlarged view of a main part of the internal combustion engine shown in FIG.

【図３】 機関の要求トルクを示す図FIG. 3 is a diagram showing a required torque of the engine.

【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FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx absorption / release action of the NOx storage reduction catalyst.

【図５】 還元剤添加時における空燃比の変化を説明す
るための図FIG. 5 is a diagram for explaining changes in the air-fuel ratio when a reducing agent is added.

【図６】 ＮＯx触媒の劣化判定に係る劣化判定処理ル
ーチンを示すフローチャート図FIG. 6 is a flowchart showing a deterioration determination processing routine relating to NOx catalyst deterioration determination.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ディーゼルエンジン（機関本体） ５ 燃焼室 ５４ 上流側排気管 ５４ａ 下流側排気管 ５０ 吸蔵還元型ＮＯx触媒（ＮＯx触媒） ５２ 酸化触媒 ５７ 触媒温度センサ ５５ 流入排気空燃比センサ ５６ 流出排気空燃比センサ ６０ 還元剤供給装置 ６１ 還元剤噴射ノズル 1 Diesel engine (engine body) 5 Combustion chamber 54 Upstream exhaust pipe 54a Downstream exhaust pipe 50 NOx storage reduction catalyst (NOx catalyst) 52 Oxidation catalyst 57 Catalyst temperature sensor 55 Inflow exhaust air-fuel ratio sensor 56 Outflow exhaust air-fuel ratio sensor 60 Reductant supply device 61 Reducing agent injection nozzle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｇ (56)参考文献 特開 平10−299460（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−232644（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200737（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−260949（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−62562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 45/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI F02D 45/00 368 F02D 45/00 368G (56) References JP-A-10-299460 (JP, A) JP-A-8-232644 (JP, A) JP-A-6-200737 (JP, A) JP-A-8-260949 (JP, A) JP-A-11-62562 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷⁾ , DB name) F01N 3/08-3/28 F02D 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられ、流入排
気の空燃比が高いときは排気中の窒素酸化物を吸収する
とともに、流入排気の空燃比が低下したときは吸収して
いた窒素酸化物を放出及び還元するＮＯx触媒と、前記
ＮＯx触媒に吸収された窒素酸化物を浄化すべく、前記
ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比まで
低下させる吸放出制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比を一時的に前記所定空燃比より低い空燃
比まで低下させる空燃比制御手段と、前記ＮＯx触媒に
流入する排気の空燃比が前記空燃比制御手段により前記
所定の空燃比より低下させられた際に前記ＮＯx触媒か
ら流出する排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段の検出値が基準となる空燃比より低
い値を示す時間に基づいて前記ＮＯx触媒の劣化を判定
する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。1. A nitrogen oxide provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, which absorbs nitrogen oxides in the exhaust when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is high, and absorbs nitrogen oxide when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases. A NOx catalyst for releasing and reducing substances; an intake / release control means for reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to a predetermined air-fuel ratio in order to purify the nitrogen oxides absorbed by the NOx catalyst; and air-fuel ratio control means for decreasing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to a lower air-fuel ratio than temporarily the predetermined air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the predetermined by the air-fuel ratio control means Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst when the air-fuel ratio is reduced below the air-fuel ratio,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: deterioration determination means for determining deterioration of the NOx catalyst based on a time when a detection value of the air-fuel ratio detection means is lower than a reference air-fuel ratio. 【請求項２】 前記基準空燃比は、理論空燃比であり、
前記劣化判定手段は、前記空燃比検出手段の検出値が理
論空燃比より低い値を示す時間が所定時間未満になると
前記ＮＯx触媒が劣化していると判定することを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. The reference air-fuel ratio is a stoichiometric air-fuel ratio,
The deterioration determining means determines that the NOx catalyst is deteriorated when the time when the detection value of the air-fuel ratio detecting means is lower than the theoretical air-fuel ratio is shorter than a predetermined time. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine as described. 【請求項３】 前記ＮＯx触媒より上流の排気中に還元剤
を添加する還元剤添加手段をさらに備え、前記吸放出制
御手段は、前記還元剤添加手段から排気中へ所定量の還
元剤を添加させることにより、前記ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させ、前記空燃
比制御手段は、前記還元剤添加手段から排気中へ前記所
定量以上の還元剤を添加させることにより、前記ＮＯx
触媒に流入する排気の空燃比を前記所定空燃比より低下
させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機
関の排気浄化装置。3. A reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas upstream of the NOx catalyst, wherein the intake / release control means adds a predetermined amount of the reducing agent from the reducing agent addition means to the exhaust gas. By doing so, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is reduced to a predetermined air-fuel ratio, and the air-fuel ratio control means adds the reducing agent in the exhaust gas from the reducing agent addition means to the predetermined amount or more. Therefore, the NOx
The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is made lower than the predetermined air-fuel ratio.