JP2001303937A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2001303937A
JP2001303937A JP2000275725A JP2000275725A JP2001303937A JP 2001303937 A JP2001303937 A JP 2001303937A JP 2000275725 A JP2000275725 A JP 2000275725A JP 2000275725 A JP2000275725 A JP 2000275725A JP 2001303937 A JP2001303937 A JP 2001303937A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the degree of thermal deterioration of a storage and reduction type NOx catalyst. SOLUTION: This exhaust emission control device for an internal combustion engine having the storage and reduction type NOx catalyst 17 in an exhaust pipe 16 for the lean-combustible internal combustion engine comprises an incoming gas SOx sensor 23 provided at the upstream side of the NOx catalyst 17 and an outgoing gas SOx sensor 24 and an air/fuel ratio sensor 27 at the downstream side. SOx poisoning recovery treatment is executed to the NOx catalyst 17, and right after almost complete poisoning recovery, saturated NOx release treatment is executed to the NOx catalyst 17 and a change-to-rich time is measured and compared with a change-to-rich time for a new NOx catalyst 17 for judging the degree of thermal deterioration in accordance with the comparison value. Otherwise, the NOx clean-up rate of the NOx catalyst is measured for judging the degree of thermal deterioration. When the degree of thermal deterioration exceeds a preset level, thermal deterioration inhibiting means is operated for inhibiting further thermal deterioration.

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、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物(NO
x)を浄化することができる排気浄化装置に係り、特に
NOx触媒の熱劣化を検出することができるものに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing nitrogen oxides (NO) from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
The present invention relates to an exhaust purification device capable of purifying x), and more particularly to an exhaust purification device capable of detecting thermal deterioration of a NOx catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからNOxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒がある。吸蔵還元型NOx触媒(以
下、単に触媒あるいはNOx触媒ということもある)
は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即ち、酸素過剰雰
囲気下)のときにNOxを吸収し、流入排気ガスの酸素
濃度が低下したときに吸収したNOxを放出しN2に還元
する触媒である。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion, there is an occlusion reduction type NOx catalyst. Storage reduction type NOx catalyst (hereinafter sometimes simply referred to as catalyst or NOx catalyst)
The air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean (i.e., excess oxygen atmosphere) with a catalyst absorbs NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced to N 2 release NOx absorbed when reduced is there.

【0003】NOx触媒の構造、およびNOx浄化のメカ
ニズムについて簡単に説明すると、NOx触媒は、アル
ミナなどの担体上に、白金(Pt)などの触媒物質とバ
リウム(Ba)などのNOx吸蔵剤を坦持してなり(以
下の説明では、PtとBaが坦持されてなるNOx触媒
の例で説明する)、NOx触媒にリーン空燃比の排気ガ
スが流入すると、排気ガス中のNOxはPtの表面で酸
化されてNO2になり、このNO2がBa内に吸収されて
BaOと結合し、硝酸イオンNO3ーの形で吸収される。
このNOxの吸収はBaとPtとの界面において行われ
る。一方、NOx触媒にストイキ(理論空燃比)または
リッチ空燃比の排気ガスが流入して酸素濃度が低下する
と、NOx触媒に吸収されていたNO3ーがNO2あるいは
NOの形で放出され、さらに排気ガス中のHCやCOと
反応してN2に還元せしめられる。
[0003] The structure of the NOx catalyst and the mechanism of NOx purification will be briefly described. In the NOx catalyst, a catalytic substance such as platinum (Pt) and a NOx occluding agent such as barium (Ba) are supported on a carrier such as alumina. When the exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows into the NOx catalyst, the NOx in the exhaust gas is reduced to the surface of Pt. in is oxidized becomes NO 2, the NO 2 is absorbed in the Ba combined with BaO, it is absorbed in the form of nitrate ions NO 3 over.
This absorption of NOx is performed at the interface between Ba and Pt. On the other hand, when exhaust gas having a stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio) or rich air-fuel ratio flows into the NOx catalyst and the oxygen concentration decreases, NO 3 − absorbed by the NOx catalyst is released in the form of NO 2 or NO. It reacts with HC and CO in the exhaust gas and is reduced to N 2 .

【0004】したがって、このNOx触媒を希薄燃焼可
能な内燃機関の排気通路に配置し、リーン空燃比の排気
ガスと、ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスを交互
に流すと、排気ガス中のNOxを浄化することができ
る。
Therefore, when this NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and the exhaust gas having a lean air-fuel ratio and the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio are alternately flowed, NOx in the exhaust gas is reduced. Can be purified.

【0005】このNOx触媒を排気ガス浄化に長期に使
用していると、このNOx触媒は経時劣化し、図5に示
すようにNOx浄化能力が低下していくことが知られて
いる。この劣化は(a)燃料中の硫黄と(b)熱に原因
があると考えられており、燃料中の硫黄に起因する劣化
を硫黄被毒劣化といい、熱に起因する劣化を熱劣化とい
って区別することもある。なお、硫黄被毒劣化はS被毒
劣化あるいはSOx被毒劣化と表現することもあるが、
以下の説明ではSOx被毒劣化という表現で統一する。
When this NOx catalyst is used for a long time for purifying exhaust gas, it is known that this NOx catalyst deteriorates with time and the NOx purifying ability decreases as shown in FIG. This deterioration is considered to be caused by (a) sulfur in the fuel and (b) heat. The deterioration caused by the sulfur in the fuel is called sulfur poisoning deterioration, and the deterioration caused by the heat is called thermal deterioration. Sometimes they are distinguished. In addition, sulfur poisoning deterioration may be expressed as S poisoning deterioration or SOx poisoning deterioration,
In the following description, the term “SOx poisoning degradation” will be used as the standard.

【0006】SOx被毒劣化について説明すると、一般
に、内燃機関の燃料には硫黄分が含まれており、内燃機
関で燃料を燃焼すると、燃料中の硫黄分が燃焼してSO
2やSO3などの硫黄酸化物(SOx)が発生する。前記
吸蔵還元型NOx触媒は、NOxの吸収作用を行うのと同
じメカニズムで排気ガス中のSOxの吸収を行うので、
内燃機関の排気通路にNOx触媒を配置すると、このN
Ox触媒にはNOxのみならずSOxも吸収される。
Explaining the SOx poisoning deterioration, generally, the fuel of the internal combustion engine contains sulfur, and when the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur in the fuel burns and the SOx is deteriorated.
Sulfur oxides, such as 2 or SO 3 (SOx) are generated. Since the storage reduction type NOx catalyst absorbs SOx in exhaust gas by the same mechanism as that of absorbing NOx,
When a NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, this N
The Ox catalyst absorbs not only NOx but also SOx.

【0007】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い傾向があ
る。NOx触媒に硫酸塩が蓄積されることをSOx被毒と
いい、SOx被毒が進行してNOx触媒内のSOx蓄積量
が増大すると、触媒のNOx吸収容量が減少するためN
Ox浄化率が低下する。これがSOx被毒劣化である。
However, the sulfur absorbed by the NOx catalyst
Ox forms stable sulfate over time,
It is difficult to be decomposed and released, and tends to accumulate in the catalyst. The accumulation of sulfate in the NOx catalyst is referred to as SOx poisoning. When SOx poisoning progresses and the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst increases, the NOx absorption capacity of the catalyst decreases.
Ox purification rate decreases. This is SOx poisoning deterioration.

【0008】熱劣化について説明すると、前述したよう
に、NOx触媒におけるNOxの吸収はPt(触媒物質)
とBa(NOx吸収剤)との界面において行われるが、
Ptは熱によってシンタリングを起こし、成長して粒径
が大きくなることが知られている。車両用内燃機関から
排出される排気ガスの浄化においては、NOx触媒に加
わる熱負荷が大きく、Ptのシンタリングを避けること
はできない。このようにPtがシンタリングを起こす
と、PtとBaの接触面積が少なくなり、即ち、Ptと
Baの界面が少なくなる。その結果、NOx触媒のNOx
吸収能力が低下し、NOx浄化能力が低下する。これが
熱劣化である。
[0008] The thermal degradation will be described. As described above, the NOx absorption in the NOx catalyst is determined by Pt (catalytic substance).
And at the interface between Ba and the NOx absorbent,
It is known that Pt causes sintering by heat and grows to increase the particle size. In purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine for a vehicle, the heat load applied to the NOx catalyst is large, and sintering of Pt cannot be avoided. When Pt causes sintering, the contact area between Pt and Ba decreases, that is, the interface between Pt and Ba decreases. As a result, the NOx of the NOx catalyst
The absorption capacity decreases, and the NOx purification ability decreases. This is thermal degradation.

【0009】図12は、触媒物質のシンタリング(触媒
物質の粒径成長)がNOx浄化性能に与える影響を示し
ており、触媒物質のシンタリングが進んでいないとき
(即ち、粒径が小さいとき)にはNOx浄化性能が高
く、シンタリングが進むにしたがって(即ち、粒径が大
きくなるにしたがって)NOx浄化性能が低下する。
FIG. 12 shows the effect of sintering of the catalytic substance (growth of the particle size of the catalytic substance) on the NOx purification performance. When the sintering of the catalytic substance is not progressing (that is, when the particle diameter is small) ), The NOx purification performance is high, and as the sintering proceeds (that is, as the particle size increases), the NOx purification performance decreases.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記SOx
被毒劣化については、特許番号第2745985号の特
許公報等に開示されているように、所定の回復処理を施
すことによって、NOx触媒に吸収されているSOxを放
出させSO2に還元することができるので、NOx触媒を
SOx被毒から回復させることが可能である。
By the way, the SOx
The poisoning deterioration, as disclosed in Japanese Patent Publication of Patent No. 2745985, by performing a predetermined recovery processing, be reduced to SO 2 to release SOx absorbed in the NOx catalyst As a result, the NOx catalyst can be recovered from SOx poisoning.

【0011】これに対して、一度シンタリングを起こし
たPtをシンタリングする前の状態に戻すことは不可能
であり、したがって、NOx触媒を熱劣化から回復させ
ることは不可能である。そのため、NOx触媒を管理す
る上で、NOx触媒の熱劣化の度合い(熱劣化レベル)
を検出することは重要な意味がある。
On the other hand, it is impossible to return Pt that has once sintered to the state before sintering, and therefore it is impossible to recover the NOx catalyst from thermal deterioration. Therefore, in managing the NOx catalyst, the degree of thermal degradation of the NOx catalyst (thermal degradation level)
Detecting is important.

【0012】しかしながら、現在のところ熱劣化度合い
を検出する技術は確立されておらず、熱劣化の度合いを
検出する技術の開発が切望されている。本発明はこのよ
うな従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
本発明が解決しようとする課題は、吸蔵還元型NOx触
媒の熱劣化度合いの検出技術を確立することにより、内
燃機関の排気浄化技術の向上を図ることにある。
However, a technique for detecting the degree of thermal deterioration has not been established at present, and there is a strong demand for the development of a technique for detecting the degree of thermal deterioration. The present invention has been made in view of such problems of the conventional technology,
An object of the present invention is to improve the exhaust gas purification technology of an internal combustion engine by establishing a technology for detecting the degree of thermal deterioration of an NOx storage reduction catalyst.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。第1の発明にかか
る内燃機関の排気浄化装置は、(イ)希薄燃焼可能な内
燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃
比がリーンのときにNOxを吸収し流入する排気ガスの
酸素濃度が低いときに吸収したNOxを放出しN2に還元
する吸蔵還元型NOx触媒と、(ロ)前記吸蔵還元型N
Ox触媒からSOxを放出させるSOx被毒回復処理を実
行する時期か否かを判定する被毒回復実行時期判定手段
と、(ハ)前記被毒回復実行時期判定手段により実行時
期であると判定されたときに、前記吸蔵還元型NOx触
媒に堆積しているSOxのほぼ全量を放出せしめて該吸
蔵還元型NOx触媒をSOx 被毒から回復させる被毒回
復手段と、(ニ)前記吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵
能力を検出する吸蔵能力検出手段と、(ホ)前記被毒回
復手段によりSOx被毒回復処理を実行した後に前記吸
蔵能力検出手段によって検出された前記吸蔵還元型NO
x触媒のNOx吸蔵能力と基準となるNOx吸蔵能力とを
比較し、その比較値に基づいて該吸蔵還元型NOx触媒
の熱劣化度合いを判定する熱劣化判定手段と、を備える
ことを特徴とする。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention is provided with (a) an exhaust gas which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion and absorbs NOx when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio. a NOx storage reduction catalyst having an oxygen concentration of NOx absorbed by the release reduced to N 2 when low, (ii) the storage-reduction type N
Poisoning recovery execution timing determining means for determining whether or not it is time to execute SOx poisoning recovery processing for releasing SOx from the Ox catalyst; and (c) determining that the poisoning recovery execution timing determining means is an execution time. And poisoning recovery means for releasing almost all of the SOx deposited on the NOx storage reduction catalyst and recovering the NOx storage reduction catalyst from SOx poisoning; and (d) the NOx storage reduction catalyst. A storage capacity detection means for detecting the NOx storage capacity of the catalyst, and (e) the storage reduction type NO detected by the storage capacity detection means after executing the SOx poisoning recovery processing by the poisoning recovery means.
thermal degradation determining means for comparing the NOx storage capacity of the x-catalyst with a reference NOx storage capacity and determining the degree of thermal degradation of the NOx storage-reduction catalyst based on the comparison value. .

【0014】この内燃機関の排気浄化装置では、被毒回
復実行時期判定手段が、吸蔵還元型NOx触媒に対して
SOx被毒回復処理を実行すべき時期であると判定する
と、被毒回復手段が、吸蔵還元型NOx触媒に対するS
Ox被毒回復処理を実行し、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵
されているSOxをほぼ完全に放出する。そして、SOx
被毒回復処理の完了直後に、吸蔵能力検出手段は吸蔵還
元型NOx触媒のNOx吸蔵能力を検出する。この後、熱
劣化判定手段が、吸蔵能力検出手段によって検出された
NOx吸蔵能力と基準となるNOx吸蔵能力とを比較し、
その比較値に基づいて吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化度
合いを判定する。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, when the poisoning recovery execution timing determining means determines that it is time to execute the SOx poisoning recovery process on the NOx storage reduction catalyst, the poisoning recovery means determines the time. , S for the NOx storage reduction catalyst
An Ox poisoning recovery process is executed to release almost completely the SOx stored in the NOx storage reduction catalyst. And SOx
Immediately after the completion of the poisoning recovery processing, the storage capacity detecting means detects the NOx storage capacity of the storage-reduction NOx catalyst. Thereafter, the thermal deterioration determination means compares the NOx storage capacity detected by the storage capacity detection means with the reference NOx storage capacity,
The degree of thermal deterioration of the NOx storage reduction catalyst is determined based on the comparison value.

【0015】熱劣化度合いの判定原理は次の通りであ
る。吸蔵還元型NOx触媒の劣化には、燃料中の硫黄に
起因するSOx被毒劣化と、熱に起因する熱劣化がある
が、SOx被毒劣化は所定の被毒回復処理を実行すれば
回復することができるのに対して、熱劣化は一旦生じて
しまうと回復することができない。したがって、SOx
被毒回復処理を実行してもなお性能回復不能な部分は熱
劣化によるものとみなすことができる。これが本発明に
おける熱劣化度合い判定の原理である。
The principle of judging the degree of thermal deterioration is as follows. Deterioration of the NOx storage reduction catalyst includes SOx poisoning deterioration caused by sulfur in the fuel and thermal deterioration caused by heat. The SOx poisoning deterioration is recovered by executing a predetermined poisoning recovery process. On the other hand, thermal degradation cannot be recovered once it has occurred. Therefore, SOx
The part whose performance cannot be recovered even after executing the poisoning recovery process can be considered to be due to thermal degradation. This is the principle of determining the degree of thermal deterioration in the present invention.

【0016】第1の発明にかかる内燃機関の排気浄化装
置において、前記熱劣化判定手段が基準とするNOx吸
蔵能力は、SOx被毒劣化および熱劣化のいずれも受け
ていない新品の吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵能力と
することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the NOx storage capacity based on the thermal deterioration determining means is a new NOx storage-reduction type NOx which has not received any of SOx poisoning deterioration and heat deterioration. It can be the NOx storage capacity of the catalyst.

【0017】前記熱劣化判定手段が、前記吸蔵能力検出
手段によって検出された前記吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox吸蔵能力と基準となるNOx吸蔵能力とを比較して求
める比較値は、両者の差としてもよいし、一方を他方で
除した商としてもよい。
The thermal deterioration determining means detects the N of the storage reduction type NOx catalyst detected by the storage capacity detecting means.
The comparison value obtained by comparing the Ox storage capacity with the reference NOx storage capacity may be a difference between the two or a quotient obtained by dividing one by the other.

【0018】また第2の発明にかかる内燃機関の排気浄
化装置は、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に
設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに
NOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いとき
に吸収したNOxを放出しN2に還元する吸蔵還元型NO
x触媒と、(ロ)前記吸蔵還元型NOx触媒からSOxを
放出させるSOx被毒回復処理を実行する時期か否かを
判定する被毒回復実行時期判定手段と、(ハ)前記被毒
回復実行時期判定手段により実行時期であると判定され
たときに、前記吸蔵還元型NOx触媒に堆積しているS
Oxのほぼ全量を放出せしめて該吸蔵還元型NOx触媒を
SOx 被毒から回復させる被毒回復手段と、(ニ)前記
吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率を測定する浄化率測
定手段と、(ホ)前記被毒回復手段によりSOx被毒回
復処理を実行した後に前記浄化率測定によって測定され
た前記吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率基準となるN
Ox浄化率を比較し、その比較値に基づいて該吸蔵還元
型NOx触媒の熱劣化度合いを判定する熱劣化判定手段
と、を備えることを特徴とする
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second invention is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine capable of lean combustion, and absorbs NOx when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio. the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas to release the absorbed NOx when lower reduced to N 2 storage reduction NO
x catalyst, (b) poisoning recovery execution timing determining means for determining whether or not it is time to execute SOx poisoning recovery processing for releasing SOx from the NOx storage reduction catalyst, and (c) performing the poisoning recovery execution When it is determined by the timing determination means that it is the execution time, the S accumulated on the NOx storage reduction catalyst is determined.
Poisoning recovery means for releasing almost the entire amount of Ox to recover the NOx storage reduction catalyst from SOx poisoning; (d) purification rate measuring means for measuring the NOx purification rate of the NOx storage reduction catalyst; E) N which is the NOx purification rate reference of the NOx storage reduction catalyst measured by the purification rate measurement after executing the SOx poisoning recovery process by the poisoning recovery means.
Thermal degradation determining means for comparing the Ox purification rates and determining the degree of thermal degradation of the NOx storage reduction catalyst based on the comparison value.

【0019】第2の発明では、前記NOx浄化率測定手
段は、NOx触媒に流入する排気ガス中のNOx量と、N
Ox触媒の下流に設置したNOx検出手段による排気ガス
中のNOx量に基づいてNOx浄化率を測定することがで
きる。第2の発明の内燃機関の排気浄化装置では、被毒
回復実行時期判定手段が、吸蔵還元型NOx触媒に対し
てSOx被毒回復処理を実行すべき時期であると判定す
ると、被毒回復手段が、吸蔵還元型NOx触媒に対する
SOx被毒回復処理を実行し、吸蔵還元型NOx触媒に吸
蔵されているSOxをほぼ完全に放出する。そして、S
Ox被毒回復処理の完了直後に、浄化率測定手段は吸蔵
還元型NOx触媒のNOx浄化率を測定する。この後、熱
劣化判定手段が、浄化率測定手段によって測定されたN
Ox浄化率と基準となるNOx浄化率とを比較し、その比
較値に基づいて吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化度合いを
判定する。
In the second aspect of the present invention, the NOx purification rate measuring means includes the NOx amount in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst,
The NOx purification rate can be measured based on the amount of NOx in the exhaust gas by the NOx detection means provided downstream of the Ox catalyst. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second invention, when the poisoning recovery execution timing determining means determines that it is time to execute the SOx poisoning recovery process on the NOx storage reduction catalyst, the poisoning recovery means Performs the SOx poisoning recovery process on the NOx storage reduction catalyst, and almost completely releases the SOx stored in the NOx storage reduction catalyst. And S
Immediately after the completion of the Ox poisoning recovery process, the purification rate measuring means measures the NOx purification rate of the NOx storage reduction catalyst. Thereafter, the thermal deterioration determining means determines the N measured by the purification rate measuring means.
The Ox purification rate is compared with a reference NOx purification rate, and the degree of thermal deterioration of the NOx storage reduction catalyst is determined based on the comparison value.

【0020】熱劣化度合いの判定原理は次の通りであ
る。吸蔵還元型NOx触媒の劣化には、燃料中の硫黄に
起因するSOx被毒劣化と、熱に起因する熱劣化がある
が、SOx被毒劣化は所定の被毒回復処理を実行すれば
回復することができるのに対して、熱劣化は一旦生じて
しまうと回復することができない。したがって、SOx
被毒回復処理を実行してもなお性能回復不能な部分は熱
劣化によるものとみなすことができる。これが本発明に
おける熱劣化度合い判定の原理である。
The principle of judging the degree of thermal deterioration is as follows. Deterioration of the NOx storage reduction catalyst includes SOx poisoning deterioration caused by sulfur in the fuel and thermal deterioration caused by heat. The SOx poisoning deterioration is recovered by executing a predetermined poisoning recovery process. On the other hand, thermal degradation cannot be recovered once it has occurred. Therefore, SOx
The part whose performance cannot be recovered even after executing the poisoning recovery process can be considered to be due to thermal degradation. This is the principle of determining the degree of thermal deterioration in the present invention.

【0021】第2の発明にかかる内燃機関の排気浄化装
置において、前記熱劣化判定手段が基準とするNOx浄
化率は、SOx被毒劣化および熱劣化のいずれも受けて
いない新品の吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率とする
ことができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention, the NOx purification rate which the thermal deterioration determining means uses as a reference is a new NOx storage-reduction type NOx which has not undergone any of SOx poisoning deterioration and heat deterioration. It can be the NOx purification rate of the catalyst.

【0022】前記熱劣化判定手段が、前記浄化率測定手
段によって測定された前記吸蔵還元型NOx触媒のNOx
浄化率と基準となるNOx浄化率とを比較して求める比
較値は、両者の差としてもよいし、一方を他方で除した
商としてもよい。
The thermal deterioration determining means determines the NOx of the NOx storage-reduction catalyst measured by the purification rate measuring means.
The comparison value obtained by comparing the purification rate with the reference NOx purification rate may be a difference between the two, or a quotient obtained by dividing one by the other.

【0023】第1及び第2の発明(以下、本発明)にお
ける希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射式
のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジン
を例示することができる。排気ガスの空燃比とは、機関
吸気通路及び吸蔵還元型NOx触媒よりも上流での排気
通路内に供給された空気及び燃料(炭化水素)の比をい
う。
As the internal combustion engine capable of lean combustion in the first and second inventions (hereinafter, the present invention), a direct-injection lean-burn gasoline engine and a diesel engine can be exemplified. The air-fuel ratio of the exhaust gas refers to the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage and the NOx storage reduction catalyst.

【0024】内燃機関がリーンバーンガソリンエンジン
の場合には、排気空燃比制御手段は、燃焼室に供給され
る混合気の空燃比を制御することにより排気ガスの空燃
比を制御することができる。また、内燃機関がディーゼ
ルエンジンの場合には、吸気行程または膨張行程または
排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射により、あるい
は、吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に還
元剤を供給することにより排気ガスの空燃比を制御する
ことができる。
When the internal combustion engine is a lean burn gasoline engine, the exhaust air-fuel ratio control means can control the air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. When the internal combustion engine is a diesel engine, the reducing agent is supplied by a so-called sub-injection that injects fuel in an intake stroke, an expansion stroke, or an exhaust stroke, or into an exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst. This makes it possible to control the air-fuel ratio of the exhaust gas.

【0025】吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、流入する
排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放
出し、N2に還元する触媒である。この吸蔵還元型NOx
触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例え
ばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウ
ムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウ
ムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリ
ウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、
白金Ptのような貴金属とが担持されてなる。
The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and reduces it to N 2 . It is a catalyst. This storage reduction type NOx
The catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y. At least one selected from rare earths,
A noble metal such as platinum Pt is carried.

【0026】また前記吸蔵能力検出手段は、吸蔵還元型
NOx触媒のNOx吸蔵状態を飽和状態にした後、該吸蔵
還元型NOx触媒へ流入する排気ガスの空燃比をリーン
からリッチに切り替えてリッチに維持し、この空燃比の
切り替えから該吸蔵還元型NOx触媒の出口の排気ガス
の空燃比がリッチになるまでの所要時間をNOx吸蔵能
力のバロメータとして検出することができる。
The storage capacity detecting means switches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst from lean to rich after the NOx storage state of the storage reduction type NOx catalyst is saturated. The required time from the switching of the air-fuel ratio to the richness of the exhaust gas at the outlet of the NOx storage reduction catalyst can be detected as a barometer of the NOx storage capacity.

【0027】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記被毒回復実行時期判定手段は、前記吸蔵能
力検出手段によって検出された吸蔵還元型NOx触媒の
NOx吸蔵能力が所定の下限値を下回ったときにSOx被
毒回復処理の実行時期であると判定することができる。
この場合には、例えば、一定の燃料消費量毎あるいは一
定の走行距離毎に吸蔵能力検出手段によって吸蔵還元型
NOx触媒のNOx吸蔵能力を検出するのが好ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the poisoning recovery execution timing determining means determines that the NOx storage capacity of the storage reduction type NOx catalyst detected by the storage capacity detection means is lower than a predetermined lower limit. Then, it can be determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.
In this case, for example, it is preferable to detect the NOx storage capacity of the storage-reduction type NOx catalyst by the storage capacity detection means at every constant fuel consumption or at every certain traveling distance.

【0028】また前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する
排気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手
段を備え、前記被毒回復実行時期判定手段は、前記入ガ
スSOx濃度検出手段により検出されたSOx濃度と前記
内燃機関の吸入空気量に基づいて算出された吸蔵還元型
NOx触媒に流入するSOx量が所定量を越えたときに、
SOx被毒回復処理の実行時期であると判定することが
できる。
Further, there is provided an incoming gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, and the poisoning recovery execution timing judging means is detected by the incoming gas SOx concentration detecting means. When the SOx amount flowing into the NOx storage reduction catalyst calculated based on the SOx concentration and the intake air amount of the internal combustion engine exceeds a predetermined amount,
It can be determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.

【0029】さらに前記吸蔵還元型NOx触媒に流入す
る排気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出
手段を備え、前記被毒回復実行時期判定手段は、前記入
ガスSOx濃度検出手段により検出されたSOx濃度から
推定した前記内燃機関の燃料の硫黄濃度と燃料消費量ま
たは走行距離に基づいて算出された吸蔵還元型NOx触
媒に流入するSOx量が所定量を越えたときに、SOx被
毒回復処理の実行時期であると判定することができる。
このようにすると、硫黄濃度が異なる燃料を使用した場
合にも、熱劣化度合いを判定することができる。
Further, there is provided an incoming gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the storage reduction type NOx catalyst, and the poisoning recovery execution timing judging means is detected by the incoming gas SOx concentration detecting means. When the SOx amount flowing into the NOx storage reduction catalyst calculated based on the sulfur concentration of the fuel of the internal combustion engine estimated from the SOx concentration and the fuel consumption or the traveling distance exceeds a predetermined amount, the SOx poisoning recovery is performed. It can be determined that it is time to execute the process.
In this manner, even when fuels having different sulfur concentrations are used, the degree of thermal deterioration can be determined.

【0030】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいては、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気ガ
スのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手段と、
該吸蔵還元型NOx触媒から流出する排気ガスのSOx濃
度を検出する出ガスSOx濃度検出手段とを備え、前記
被毒回復実行時期判定手段は、前記入ガスSOx濃度検
出手段により検出されたSOx濃度と前記出ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度との濃度差と前
記内燃機関の吸入空気量あるいは排気ガス量に基づいて
推定されるSOx吸蔵量が所定量を越えたときに、SOx
被毒回復処理の実行時期であると判定することができ
る。吸蔵還元型NOx触媒の上流のSOx濃度が吸蔵還元
型NOx触媒の下流のSOx濃度よりも大きい場合、その
濃度差分が吸蔵還元型NOx触媒に吸収されると考える
ことができるからである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, input gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst;
Output gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of the exhaust gas flowing out of the storage reduction type NOx catalyst, wherein the poisoning recovery execution timing judging means comprises an SOx concentration detected by the incoming gas SOx concentration detecting means. When the SOx storage amount estimated based on the concentration difference between the SOx concentration detected by the output gas SOx concentration detection means and the intake air amount or the exhaust gas amount of the internal combustion engine exceeds a predetermined amount, the SOx
It can be determined that it is time to execute the poisoning recovery process. If the SOx concentration upstream of the NOx storage reduction catalyst is higher than the SOx concentration downstream of the NOx storage reduction catalyst, the difference in concentration can be considered to be absorbed by the NOx storage reduction catalyst.

【0031】前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気
ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手段
と、該吸蔵還元型NOx触媒から流出する排気ガスのS
Ox濃度を検出する出ガスSOx濃度検出手段とを備え、
前記被毒回復実行時期判定手段は、前記出ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度が前記入ガスS
Ox濃度検出手段により検出されたSOx濃度に対して所
定レベルまで接近したときに、SOx被毒回復処理の実
行時期であると判定することができる。吸蔵還元型NO
x触媒のSOx蓄積量が飽和状態に近付くにしたがって、
吸蔵還元型NOx触媒の下流のSOx濃度が吸蔵還元型N
Ox触媒の上流のSOx濃度に近付いていくからである。
An incoming gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, and an S gas concentration of the exhaust gas flowing out of the NOx storage reduction catalyst.
Output gas SOx concentration detecting means for detecting the Ox concentration,
The poisoning recovery execution timing determining means determines that the SOx concentration detected by the output gas SOx concentration detecting means is equal to the input gas Sx concentration.
When the SOx concentration detected by the Ox concentration detecting means approaches a predetermined level, it is possible to determine that it is time to execute the SOx poisoning recovery process. Storage reduction type NO
As the accumulated amount of SOx in the x catalyst approaches a saturated state,
The SOx concentration downstream of the NOx storage reduction catalyst is
This is because the SOx concentration approaches the upstream of the Ox catalyst.

【0032】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記入ガスSOx濃度検出手段と出ガスSOx濃
度検出手段とを備えた場合には、前記吸蔵還元型NOx
触媒に吸蔵されたと推定されるSOx吸蔵量から、前記
被毒回復手段によりSOx 被毒回復処理を実行している
ときの前記出ガスSOx濃度検出手段により検出された
SOx濃度と前記入ガスSOx濃度検出手段により検出さ
れたSOx濃度との濃度差と前記内燃機関の吸入空気量
あるいは排気ガス量に基づいて推定される放出SOx量
を減算して、吸蔵還元型NOx触媒に残存するSOx量を
推定し、このSOx残存量が所定量まで減少したとき
に、前記被毒回復手段によるSOx 被毒回復処理を終了
することができる。吸蔵還元型NOx触媒の下流のSOx
濃度が吸蔵還元型NOx触媒の上流のSOx濃度よりも大
きい場合、その濃度差分が吸蔵還元型NOx触媒から放
出したSOxである考えることができ、これと吸入空気
量あるいは排気ガス量に基づいて放出SOx量を算出推
定することができるからである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the input gas SOx concentration detecting means and the output gas SOx concentration detecting means are provided, the storage reduction type NOx
From the SOx occlusion amount estimated to be occluded by the catalyst, the SOx concentration detected by the outgassing SOx concentration detecting means and the incoming gas SOx concentration when the SOx poisoning recovery processing is executed by the poisoning recovery means. The SOx amount remaining in the NOx storage reduction catalyst is estimated by subtracting the concentration difference between the SOx concentration detected by the detection means and the released SOx amount estimated based on the intake air amount or the exhaust gas amount of the internal combustion engine. When the remaining SOx amount decreases to a predetermined amount, the SOx poisoning recovery processing by the poisoning recovery means can be terminated. SOx downstream of the NOx storage reduction catalyst
If the concentration is higher than the SOx concentration upstream of the NOx storage reduction catalyst, the difference in concentration can be considered to be the SOx released from the NOx storage reduction catalyst, and released based on this and the amount of intake air or exhaust gas. This is because the SOx amount can be calculated and estimated.

【0033】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいては、前記吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化を抑制す
る熱劣化抑制手段を備え、この熱劣化抑制手段は、前記
熱劣化判定手段により判定された熱劣化度合いが所定レ
ベル以下のときには作動されず、前記所定レベルを超え
たときに作動されるようにすることができる。これによ
り、それ以上に熱劣化が進行するのを抑制することがで
き、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵能力の低下を抑制
することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, there is provided a heat deterioration suppressing means for suppressing the heat deterioration of the NOx storage reduction catalyst, and the heat deterioration suppressing means is judged by the heat deterioration judging means. When the degree of thermal deterioration is lower than a predetermined level, the operation is not performed, and when the degree exceeds the predetermined level, the operation is performed. Thereby, the thermal degradation can be prevented from progressing further, and the decrease in the NOx storage capacity of the storage reduction type NOx catalyst can be suppressed.

【0034】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記熱劣化抑制手段は、内燃機関の高温運転域
でのフューエルカットを禁止するフューエルカット禁止
制御とすることができる。高温運転域でフューエルカッ
トを行うと、高温の吸蔵還元型NOx触媒が高温状態に
あるときに酸素濃度の高い排気ガスを流すことになり、
熱劣化の原因である触媒物質のシンタリングを促進させ
てしまう。高温運転域でのフューエルカットを禁止すれ
ば、これを防止することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the thermal degradation suppressing means may be a fuel cut prohibition control for prohibiting a fuel cut in a high temperature operation range of the internal combustion engine. When the fuel cut is performed in the high temperature operation range, when the high temperature occlusion reduction type NOx catalyst is in a high temperature state, exhaust gas with high oxygen concentration flows,
This promotes sintering of the catalyst substance, which causes thermal degradation. Prohibiting fuel cut in the high temperature operation range can prevent this.

【0035】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記熱劣化抑制手段は、内燃機関の高温運転域
におけるリーン運転領域を減少するリーン運転領域減少
制御とすることができる。高温運転域におけるリーン運
転領域を減少させることにより、高温運転域で酸素濃度
の高い排気ガスが吸蔵還元型NOx触媒に流れるのを減
少させることができ、その結果、吸蔵還元型NOx触媒
の熱劣化を抑制することができる。さらに前記熱劣化抑
制手段は、熱劣化の度合いに応じてNOx触媒に流入す
るリッチまたはストイキの排気ガス量を増大させ、また
は/及びリッチまたはストイキの排気ガスをNOx触媒
に流入させる周期を短くするリッチスパイク制御とする
ことができる。このようにして熱劣化の程度に応じてN
Oxの放出、還元をさせるための還元剤の量を多くし
て、吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化による作用低下をを
抑制することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the thermal deterioration suppressing means may be a lean operation region reduction control for reducing a lean operation region in a high temperature operation region of the internal combustion engine. By reducing the lean operation region in the high-temperature operation region, it is possible to reduce the flow of the exhaust gas having a high oxygen concentration in the high-temperature operation region to the NOx storage reduction catalyst, and as a result, the thermal deterioration of the NOx storage reduction catalyst is reduced. Can be suppressed. Further, the thermal degradation suppressing means increases the amount of rich or stoichiometric exhaust gas flowing into the NOx catalyst according to the degree of thermal degradation, and / or shortens the cycle of flowing rich or stoichiometric exhaust gas into the NOx catalyst. Rich spike control can be performed. Thus, depending on the degree of thermal degradation, N
By increasing the amount of the reducing agent for releasing and reducing Ox, it is possible to suppress a decrease in the action of the NOx storage reduction catalyst due to thermal deterioration.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図11の図面に基い
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0037】〔第1の実施の形態〕図1は本発明を希薄
燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概
略構成を示す図である。この図において、符号1は機関
本体、符号2はピストン、符号3は燃焼室、符号4は点
火栓、符号5は吸気弁、符号6は吸気ポート、符号7は
排気弁、符号8は排気ポートを夫々示す。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration in a case where the present invention is applied to a gasoline engine for a vehicle capable of lean combustion. In this figure, reference numeral 1 denotes an engine body, reference numeral 2 denotes a piston, reference numeral 3 denotes a combustion chamber, reference numeral 4 denotes a spark plug, reference numeral 5 denotes an intake valve, reference numeral 6 denotes an intake port, reference numeral 7 denotes an exhaust valve, reference numeral 8 denotes an exhaust port. Are shown respectively.

【0038】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ21を介してエアクリーナ13に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁14が配置さ
れている。
The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and each branch pipe 9 is provided with a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 13 via an intake duct 12 and an air flow meter 21, and a throttle valve 14 is arranged in the intake duct 12.

【0039】一方、排気ポート8は排気マニホルド15
および排気管16を介して吸蔵還元型NOx触媒17
(以下の説明では、NOx触媒と略す場合もある)を内
蔵したケーシング18に接続され、ケーシング18は排
気管19を介して図示しないマフラーに接続されてい
る。
On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 15.
And the NOx storage reduction catalyst 17 via the exhaust pipe 16
(In the following description, it may be abbreviated as NOx catalyst.) The casing 18 is connected to a built-in casing 18, and the casing 18 is connected to a muffler (not shown) via an exhaust pipe 19.

【0040】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双
方向バス31によって相互に接続されたROM(リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(セントラルプロセッサユニット)3
4、入力ポート35、出力ポート36を具備する。エア
フロメータ21は吸入空気量に比例した出力電圧を発生
し、この出力電圧がAD変換器38を介して入力ポート
35に入力される。
An electronic control unit (ECU) 30 for engine control is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33 and a CPU (Central Processor) by a bidirectional bus 31. Unit) 3
4, an input port 35 and an output port 36 are provided. The air flow meter 21 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and the output voltage is input to an input port 35 via an AD converter 38.

【0041】ケーシング18の上流の排気管16には、
NOx触媒17に流入する排気ガス(以下、これを入ガ
スという)のSOx濃度に比例した出力電圧を発生する
入ガスSOxセンサ(入ガスSOx濃度検出手段)23が
設けられている。一方、ケーシング18の下流の排気管
19には、NOx触媒17から流出する排気ガス(以
下、これを出ガスという)のSOx濃度に比例した出力
電圧を発生する出ガスSOxセンサ(出ガスSOx濃度検
出手段)24と、出ガスの温度に比例した出力電圧を発
生する温度センサ25と、出ガスの空燃比を表す出力電
圧を発生する空燃比センサ27とが取り付けられてい
る。これらSOxセンサ23,24、温度センサ25、
空燃比センサ27の出力電圧はそれぞれ対応するAD変
換器38を介して入力ポート35に入力される。
The exhaust pipe 16 upstream of the casing 18 has:
An incoming gas SOx sensor (incoming gas SOx concentration detecting means) 23 that generates an output voltage proportional to the SOx concentration of exhaust gas (hereinafter, referred to as incoming gas) flowing into the NOx catalyst 17 is provided. On the other hand, an exhaust pipe 19 downstream of the casing 18 has an output gas SOx sensor (output gas SOx concentration) that generates an output voltage proportional to the SOx concentration of the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst 17 (hereinafter referred to as output gas). (Detection means) 24, a temperature sensor 25 for generating an output voltage proportional to the temperature of the output gas, and an air-fuel ratio sensor 27 for generating an output voltage indicating the air-fuel ratio of the output gas. These SOx sensors 23 and 24, temperature sensor 25,
The output voltage of the air-fuel ratio sensor 27 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 38.

【0042】また、入力ポート35には機関回転数を表
す出力パルスを発生する回転数センサ26が接続されて
いる。出力ポート36は対応する駆動回路39を介して
夫々点火栓4および燃料噴射弁11に接続されている。
The input port 35 is connected to a rotation speed sensor 26 for generating an output pulse indicating the engine rotation speed. The output ports 36 are connected to the ignition plug 4 and the fuel injection valve 11 via corresponding drive circuits 39, respectively.

【0043】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=TP・K ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として図2に示すようなマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
て、K=1.0であれば機関シリンダ内に供給される混
合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0にな
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論
空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、K>1.
0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチとなる。
In this gasoline engine, the fuel injection time TAU is calculated based on, for example, the following equation. TAU = TP · K Here, TP indicates a basic fuel injection time, and K indicates a correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder to the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained in advance by an experiment,
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, the ROM 3 is previously stored in the form of a map as shown in FIG.
2 is stored. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder. If K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, if K <1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, lean, and K> 1.
When it becomes 0, the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes rich.

【0044】そして、この実施の形態のガソリンエンジ
ンでは、機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が
1.0よりも小さい値とされてリーン空燃比制御が行わ
れ、機関高負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転
時、加速時、高速の定速運転時では補正係数Kの値が
1.0とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷運転
領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値とされ
てリッチ空燃比制御が行われるように設定してある。
In the gasoline engine according to this embodiment, the lean air-fuel ratio control is performed in the low engine load operation region and the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0 in the low engine operation region. During warm-up operation, acceleration, and high-speed constant-speed operation at the time of engine start, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and stoichiometric control is performed. The value is set to a value larger than 1.0 to perform the rich air-fuel ratio control.

【0045】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。
In the internal combustion engine, normally, the low-medium load operation is most frequently performed. Therefore, during most of the operation period, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0, and the lean mixture is burned. become.

【0046】図3は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 3 schematically shows the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the concentration of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes richer. The concentration of oxygen O 2 in the discharged exhaust gas increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.

【0047】ケーシング18内に収容されているNOx
触媒(吸蔵還元型NOx触媒)17は、例えばアルミナ
を担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウ
ムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ
金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ
土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類か
ら選ばれた少なくとも一つと、白金Ptのような貴金属
とが担持されてなる。
NOx contained in casing 18
The catalyst (storage-reduction type NOx catalyst) 17 uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, and an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca. , Lanthanum La, at least one selected from rare earths such as yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt.

【0048】このNOx触媒17を機関の排気通路に配
置すると、NOx触媒17は、流入する排気ガスの空燃
比(以下、排気空燃比ということもある)がリーンのと
きにはNOxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作用を
行う。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通路およびN
Ox触媒17より上流の排気通路内に供給された空気お
よび燃料(炭化水素)の比をいう。
When the NOx catalyst 17 is disposed in the exhaust passage of the engine, the NOx catalyst 17 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter also referred to as the exhaust air-fuel ratio) is lean, and the NOx catalyst 17 When the oxygen concentration in the gas decreases, the NOx absorption / release operation is performed to release the absorbed NOx. Here, the exhaust air-fuel ratio refers to the engine intake passage and N
The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the Ox catalyst 17.

【0049】なお、NOx触媒17より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒1
7は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出する
ことになる。
When no fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3. Therefore, in this case, the NOx catalyst 1
Numeral 7 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the mixture supplied to the combustion chamber 3 is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the mixture supplied to the combustion chamber 3 decreases. .

【0050】NOx触媒17によるNOxの吸放出作用は
図4に示すようなメカニズムで行われているものと考え
られる。以下、このメカニズムについて担体上に白金P
tおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとって説
明するが、他の貴金属,アルカリ金属,アルカリ土類,
希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
It is considered that the NOx absorption / release operation of the NOx catalyst 17 is performed by the mechanism shown in FIG. In the following, this mechanism will be described by using platinum P
The case where t and barium Ba are supported will be described as an example, but other noble metals, alkali metals, alkaline earths,
The same mechanism is obtained even when rare earth elements are used.

【0051】まず、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図4
(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含ま
れるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
First, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases.
As shown in (A), oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− . On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).

【0052】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつBa内に吸収されて酸化バリウム
BaOと結合しながら、図4(A)に示されるように硝
酸イオンNO3 -の形でBa内に拡散する。このようにし
てNOxがNOx触媒17内に吸収される。
[0052] Then, part of the produced NO 2 while being oxidized on the platinum Pt and absorbed into the Ba bonding with the barium oxide BaO, nitrate ions NO 3 as shown in FIG. 4 (A) - diffuses into the Ba in the form of. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 17.

【0053】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2が生成され、NOx触媒17のNOx
吸収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒17内に
吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt,
As long as the absorption capacity is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 17 and nitrate ions NO 3 are generated.

【0054】これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向
(NO3 -→NO2)に進み、Ba内の硝酸イオンNO3 -
がNO2またはNOの形でBaから放出される。即ち、
流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、NOx触媒1
7からNOxが放出されることになる。図3に示される
ように、流入排気ガスのリーンの度合いが低くなれば流
入排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気
ガスのリーンの度合いを低くすればNOx触媒17から
NOxが放出されることとなる。
On the other hand, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and the NO 2 generation amount decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 → NO 2 ), and the nitrate ion NO 3 − in Ba.
Is released from Ba in the form of NO 2 or NO. That is,
When the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the NOx catalyst 1
7 will release NOx. As shown in FIG. 3, if the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. Therefore, if the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, NOx is released from the NOx catalyst 17. The Rukoto.

【0055】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチ空燃比になると、図3に
示されるように機関からは多量の未燃HC,COが排出
され、これら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -
又はO2-と反応して酸化せしめられる。
On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 reaches a stoichiometric or rich air-fuel ratio, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the engine as shown in FIG. retardant HC, CO is oxygen on the platinum Pt O 2 -
Or, it is oxidized by reacting with O 2− .

【0056】また、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比になると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低
下するためにNOx触媒17からNO2またはNOが放出
され、このNO2またはNOは、図4(B)に示される
ように未燃HC、COと反応して還元せしめられてN2
となる。
When the exhaust air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is extremely reduced, so that NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 17, and this NO 2 or NO As shown in FIG. 4 (B), it reacts with unburned HC and CO to be reduced to N 2
Becomes

【0057】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒17から放出されたNOxお
よび流入排気ガス中のNOxがN2に還元せしめられる。
[0057] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after consumption, this H
C, NOx in the released NOx and the inflow exhaust gas is made to reduction to N 2 from the NOx catalyst 17 by the CO.

【0058】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒17から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチにすると短時間の内にNOx触媒17から
NOxが放出されることになる。
In this way, NO 2 is deposited on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 17 one after another, and is further reduced to N 2 . Therefore, when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NOx is released from the NOx catalyst 17 within a short time.

【0059】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒17に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチにするとNOxがNOx触媒17から
短時間のうちに放出され、N2に還元される。したがっ
て、大気中へのNOxの排出を阻止することができる。
[0059] Thus, NOx when the exhaust air-fuel ratio becomes lean is absorbed in the NOx catalyst 17, NOx when the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich is released in a short time from the NOx catalyst 17, N 2 Is reduced to Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.

【0060】ところで、この実施の形態では前述したよ
うに、全負荷運転時には燃焼室3内に供給される混合気
がリッチとされ、また高負荷運転時等には混合気が理論
空燃比とされ、低中負荷運転時には混合気がリーンとさ
れるので、低中負荷運転時に排気ガス中のNOxがNOx
触媒17に吸収され、全負荷運転時及び高負荷運転時等
にNOx触媒17からNOxが放出され還元されることに
なる。しかしながら、全負荷運転あるいは高負荷運転等
の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度が多くその運転時
間が長ければ、NOxの放出・還元が間に合わなくな
り、NOx触媒17のNOxの吸収能力が飽和してNOx
を吸収できなくなってしまう。
As described above, in this embodiment, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is made rich during full load operation, and the mixture is made stoichiometric during high load operation. During low-medium load operation, the air-fuel mixture becomes lean, so that NOx in the exhaust gas becomes NOx during low-medium load operation.
The NOx is absorbed by the catalyst 17, and is released and reduced from the NOx catalyst 17 during full load operation and high load operation. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low, and the frequency of low / medium load operation is high and the operation time is long, the release and reduction of NOx cannot be made in time, and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 17 becomes saturated. NOx
Can not be absorbed.

【0061】そこで、この実施の形態では、リーン混合
気の燃焼が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っ
ているときには、比較的に短い周期でスパイク的(短時
間)にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるよ
うに混合気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出
・還元を行っている。このようにNOxの吸放出のため
に、排気空燃比(この実施の形態では混合気の空燃比)
が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な理論
空燃比またはリッチ空燃比(リッチスパイク)」を交互
に繰り返されるように制御することを、リーン・リッチ
スパイク制御と称している。尚、この出願においては、
リーン・リッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含ま
れるものとする。
Therefore, in this embodiment, when the lean air-fuel mixture is being burned, that is, when the medium-low load operation is being performed, the stoichiometric or rich stoichiometric or rich operation is performed in a relatively short cycle. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel mixture is burned, and NOx is released and reduced in a short cycle. As described above, the exhaust air-fuel ratio (in this embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture) is used to absorb and release NOx.
Is alternately repeated in a relatively short cycle with "lean" and "spike-like stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio (rich spike)" is referred to as lean-rich spike control. In this application,
The lean-rich spike control is included in the lean air-fuel ratio control.

【0062】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒17は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒17のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒17の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。
On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when the sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO2 and SO3 are generated, and the NOx catalyst 17 removes these SOx in the exhaust gas. Also absorbs. It is considered that the SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 17 is the same as the NOx absorption mechanism. That is, assuming that platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier in the same manner as when the NOx absorption mechanism is described, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is lean, oxygen O 2 is reduced. O 2 - or O 2-
The SOx (for example, SO 2 ) in the inflowing exhaust gas becomes platinum Pt in the form of
Is oxidized to SO 3 on the surface.

【0063】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらBa内に吸収されて酸化バリ
ウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-の形でBa内
に拡散し硫酸塩BaSO4を形成する。このBaSO4
結晶が粗大化し易く、比較的安定し易いため、一旦生成
されると分解・放出されにくい。そして、NOx触媒1
7中のBaSO4の生成量が増大するとNOx触媒17の
吸収に関与できるBaOの量が減少してNOxの吸収能
力が低下してしまう。これが即ちSOx被毒である。し
たがって、NOx触媒17のNOx吸収能力を高く維持す
るためには、適宜のタイミングでNOx触媒17に吸収
されたSOxを放出させるためのSOx被毒回復処理を実
行する必要がある。
Thereafter, the generated SO 3 is further oxidized on the surface of the platinum Pt, absorbed in Ba and combined with barium oxide BaO, and diffused into Ba in the form of sulfate ion SO 4 2− to form sulfate. BaSO 4 is formed. Since this BaSO 4 crystal tends to be coarse and relatively stable, once generated, it is difficult to decompose and release it. And NOx catalyst 1
BaO in amounts reduced to NOx absorption capacity of which can participate in the absorption of the NOx catalyst 17 when the amount of BaSO 4 is increased in 7 is lowered. This is SOx poisoning. Therefore, in order to maintain the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 17 high, it is necessary to execute the SOx poisoning recovery process for releasing the SOx absorbed by the NOx catalyst 17 at an appropriate timing.

【0064】NOx触媒17からSOxを放出させるため
には、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリ
ッチ空燃比にする必要があり、また、NOx触媒17の
触媒温度が高いほど放出し易いことがわかっている。そ
こで、SOx被毒回復処理は、NOx触媒17の触媒温度
をSOxが放出され易い所定の高温(以下、これをSOx
放出温度という)にし、理論空燃比またはリッチ空燃比
の排気ガスをNOx触媒17に流すことにより実行す
る。
In order to release SOx from the NOx catalyst 17, it is necessary to set the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio. I know that. Therefore, in the SOx poisoning recovery process, the catalyst temperature of the NOx catalyst 17 is set to a predetermined high temperature at which SOx is easily released (hereinafter referred to as SOx poisoning).
This is performed by flowing exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio to the NOx catalyst 17.

【0065】そして、この実施の形態では、SOx被毒
回復処理のために排気ガスの空燃比を理論空燃比または
リッチ空燃比にする場合も、燃料噴射弁11から噴射さ
れる燃料量をECU30により制御して燃焼室3に供給
される混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比
に制御することにより行う。よって、ECU30と燃料
噴射弁11は被毒回復手段の一部を構成する。
In this embodiment, even when the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio for the SOx poisoning recovery process, the ECU 30 controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11 by the ECU 30. The control is performed by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio. Therefore, the ECU 30 and the fuel injection valve 11 constitute a part of the poisoning recovery means.

【0066】次に、この実施の形態における排気浄化装
置のNOx触媒17の熱劣化度合い検出方法について説
明する。図5は、NOx触媒17のSOx被毒が所定レベ
ルに達するたびに、NOx触媒17に吸蔵されていたS
Oxが完全に放出されるまでSOx被毒回復処理を実行
し、そのSOx被毒回復直後のNOx触媒17のNOx浄
化性能を測定した一実験結果をグラフにしたものであ
る。NOx触媒17のNOx浄化性能は、SOx被毒回復
処理を実行する毎に低下している。
Next, a method for detecting the degree of thermal deterioration of the NOx catalyst 17 of the exhaust emission control device according to this embodiment will be described. FIG. 5 shows that each time the SOx poisoning of the NOx catalyst 17 reaches a predetermined level, the S
FIG. 9 is a graph showing one experimental result obtained by executing a SOx poisoning recovery process until Ox is completely released and measuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 17 immediately after the SOx poisoning recovery. The NOx purification performance of the NOx catalyst 17 decreases every time the SOx poisoning recovery process is executed.

【0067】前述したように、NOx触媒17のSOx被
毒劣化はSOx被毒回復処理を実行することにより回復
可能であるが、NOx触媒17の熱劣化については被毒
回復が不可能であることから、SOx被毒回復処理直後
の性能回復部分はSOx被毒に起因した性能低下という
ことができ、性能回復不能部分は熱劣化に起因する性能
低下ということができる。
As described above, the SOx poisoning deterioration of the NOx catalyst 17 can be recovered by executing the SOx poisoning recovery process, but the poisoning recovery cannot be performed for the thermal deterioration of the NOx catalyst 17. Thus, the performance recovery portion immediately after the SOx poisoning recovery process can be said to be performance degradation due to SOx poisoning, and the performance nonrecoverable portion can be performance degradation due to thermal degradation.

【0068】したがって、NOx触媒17の新品時のN
Ox吸蔵能力と、SOx被毒回復処理直後のNOx触媒1
7のNOx吸蔵能力を検出することができれば、これら
のNOx吸蔵能力の差から熱劣化の度合いを検知するこ
とができる。
Therefore, when the NOx catalyst 17 is new,
Ox storage capacity and NOx catalyst 1 immediately after SOx poisoning recovery processing
7, the degree of thermal degradation can be detected from the difference between these NOx storage capacities.

【0069】この実施の形態では、次のようにしてNO
x吸蔵能力を検出する。まず、NOx触媒17にリーン空
燃比の排気ガスを流し続けてNOx触媒17のNOx吸蔵
能力を飽和させ、これ以上NOxを吸蔵できない状態に
する。次に、NOx触媒17に流入する排気ガス、すな
わち入ガスの空燃比をリーンからリッチに切り替え、リ
ッチ空燃比の排気ガスをNOx触媒17に流し続けて、
NOx触媒17に吸蔵されていたNOxの全量を放出・還
元させる。このとき、入ガスの空燃比をリーンからリッ
チに切り替えても、NOx触媒17の出口の排気ガス、
すなわち出ガスの空燃比は直ぐにはリッチに切り替わら
ず、しばらくの間は理論空燃比近傍になる。これは、N
Ox触媒17に吸蔵されていたNOxの還元に入ガス中の
HCやCOが還元剤として消費されるためである。そし
て、NOx触媒17に吸蔵されていたNOxの総てが放出
・還元されて、入ガス中のHCやCOが還元剤として消
費されなくなったときに、出ガスの空燃比がリッチに変
わる。
In this embodiment, NO
x Detect storage capacity. First, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio is kept flowing through the NOx catalyst 17 to saturate the NOx storage capacity of the NOx catalyst 17 so that the NOx storage can no longer be performed. Next, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17, that is, the air-fuel ratio of the incoming gas is switched from lean to rich, and the exhaust gas having a rich air-fuel ratio is continuously flown to the NOx catalyst 17,
The total amount of NOx stored in the NOx catalyst 17 is released and reduced. At this time, even if the air-fuel ratio of the incoming gas is switched from lean to rich, the exhaust gas at the outlet of the NOx catalyst 17
That is, the air-fuel ratio of the output gas does not switch to rich immediately, but stays near the stoichiometric air-fuel ratio for a while. This is N
This is because HC and CO in the input gas are consumed as a reducing agent in the reduction of NOx stored in the Ox catalyst 17. Then, when all of the NOx stored in the NOx catalyst 17 is released and reduced, and the HC or CO in the incoming gas is no longer consumed as a reducing agent, the air-fuel ratio of the outgoing gas changes to rich.

【0070】したがって、このようにNOx触媒17の
NOx吸蔵能力を飽和させた後にNOxの放出・還元処理
(以下、この処理のことを飽和NOx放出処理という)
を実行し、そのときの出ガスの空燃比を空燃比センサ2
7で検出し、飽和NOx放出処理を開始してから出ガス
の空燃比が理論空燃比を保持する時間、換言すれば出ガ
スの空燃比が理論空燃比からリッチに切り替わるまでの
時間を計測すれば、その所要時間(以下、この所要時間
をリッチ切り替わり時間という)はNOx触媒17のN
Ox吸蔵能力を表すバロメータになり、すなわちNOx触
媒17の浄化性能のバロメータになる。
Therefore, after the NOx storage capacity of the NOx catalyst 17 is saturated as described above, the NOx releasing / reducing process (hereinafter, this process is referred to as a saturated NOx releasing process).
Is executed, and the air-fuel ratio of the output gas at that time is measured by the air-fuel ratio
7, the time from the start of the saturated NOx release process to the time when the air-fuel ratio of the output gas maintains the stoichiometric air-fuel ratio, in other words, the time until the air-fuel ratio of the output gas switches from the stoichiometric air-fuel ratio to rich For example, the required time (hereinafter, this required time is referred to as the rich switching time)
It becomes a barometer representing the Ox storage capacity, that is, a barometer of the purification performance of the NOx catalyst 17.

【0071】図6は、飽和NOx放出処理時における入
ガスの空燃比と出ガスの空燃比の時間的変化の一例を示
しており、新品のNOx触媒17ではリッチ切り替わり
時間がt1であるのに対して、熱劣化がある程度進行し
たNOx触媒17のリッチ切り替わり時間はt1よりも短
いt2になる。
FIG. 6 shows an example of a temporal change in the air-fuel ratio of the incoming gas and the air-fuel ratio of the outgoing gas during the saturated NOx releasing process. In the case of the new NOx catalyst 17, the rich switching time is t1. On the other hand, the rich switching time of the NOx catalyst 17 in which the thermal deterioration has progressed to some extent becomes t2 shorter than t1.

【0072】また、この実施の形態では、NOx触媒1
7に対してSOx被毒回復処理を実行する時期の判定に
も、リッチ切り替わり時間を用いて判定する。詳述する
と、この実施の形態の排気浄化装置では、例えば一定の
走行距離毎あるいは一定の燃料消費量毎などの適宜のタ
イミングでNOx触媒17に対して飽和NOx放出処理を
実行し、そのときのリッチ切り替わり時間を計測する。
そして、計測されたリッチ切り替わり時間が図6に示す
所定時間t3よりも短くなったときは、NOx触媒17の
NOx浄化性能が所定レベルまで低下したものとみなす
ことができるので、このときをSOx被毒回復処理を実
行すべき時期であると判定する。
In this embodiment, the NOx catalyst 1
7 is also determined using the rich switching time when the SOx poisoning recovery process is executed. More specifically, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the saturated NOx releasing process is performed on the NOx catalyst 17 at an appropriate timing, for example, at a constant traveling distance or at a constant fuel consumption. Measure the rich switching time.
When the measured rich switching time becomes shorter than the predetermined time t3 shown in FIG. 6, it can be considered that the NOx purification performance of the NOx catalyst 17 has decreased to the predetermined level. It is determined that it is time to execute the poison recovery process.

【0073】さらに、この実施の形態の排気浄化装置で
は、SOx被毒回復処理の完了後に飽和NOx放出処理を
実行してリッチ切り替わり時間を計測し、計測されたリ
ッチ切り替わり時間t2と新品のNOx触媒17のリッチ
切り替わり時間t1との差を算出し、その差が所定時間
t4よりも長くなったときには、NOx触媒17の熱劣化
が所定の度合いまで進んだと判断して、熱劣化を抑制す
べく熱劣化抑制手段を作動する。なお、新品のNOx触
媒17のリッチ切り替わり時間t1は予め実験的に求め
てECU30のROM32に記憶しておき、また、熱劣
化抑制手段を作動させるべきと判定するときの閾値t4
も予め設定してECU30のROMに記憶しておく。
Further, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, after the completion of the SOx poisoning recovery process, the saturated NOx release process is executed to measure the rich switching time, and the measured rich switching time t2 and the new NOx catalyst 17 and the rich switching time t1 is calculated, and when the difference is longer than a predetermined time t4, it is determined that the thermal deterioration of the NOx catalyst 17 has advanced to a predetermined degree, and in order to suppress the thermal deterioration. Activate the thermal deterioration suppressing means. The rich switching time t1 of the new NOx catalyst 17 is experimentally obtained in advance and stored in the ROM 32 of the ECU 30, and the threshold value t4 when it is determined that the thermal deterioration suppressing means should be operated.
Are also set in advance and stored in the ROM of the ECU 30.

【0074】次に、熱劣化の抑制方法について説明する
と、たとえば、一般にエンジンでは減速運転になったと
きにはフューエルカットを実行しているが、熱劣化が所
定度合いまで進行したときには、エンジンが高温運転域
にあるときに減速運転となったときにはフューエルカッ
トを禁止することにより熱劣化を抑制することができ
る。これは、エンジンが高温運転域にあるとNOx触媒
17も高温状態になっており、このときにフューエルカ
ットを行うと酸素濃度が高い排気ガスがNOx触媒17
に流入することになる。NOx触媒17における触媒物
質(Pt)のシンタリングは、触媒温度が同じ場合、酸
素濃度が高いほどシンタリングの進行速度が速いことが
知られている。したがって、高温運転域の減速時にフュ
ーエルカットを行うと、触媒温度が高温のときに酸素濃
度の高い排気ガスが流れることとなってシンタリングを
促進させてしまう。そこで、高温運転域にあるときに減
速運転になったときにはフューエルカットを禁止すれ
ば、NOx触媒17のシンタリングを抑制し熱劣化を抑
制することができる。この場合、高温運転域でのフュー
エルカットを禁止するフューエルカット禁止制御が熱劣
化抑制手段を構成する。
Next, a method for suppressing thermal deterioration will be described. For example, in general, when the engine is in a deceleration operation, the fuel cut is executed. Therefore, when the deceleration operation is performed, the fuel deterioration can be suppressed by prohibiting the fuel cut. This is because the NOx catalyst 17 is also in a high temperature state when the engine is in the high temperature operation range, and when the fuel cut is performed at this time, the exhaust gas having a high oxygen concentration becomes NOx catalyst 17
Will flow into It is known that the sintering speed of the sintering of the catalyst substance (Pt) in the NOx catalyst 17 is faster as the oxygen concentration is higher when the catalyst temperature is the same. Therefore, if fuel cut is performed during deceleration in the high-temperature operation range, exhaust gas having a high oxygen concentration flows when the catalyst temperature is high, and sintering is promoted. Therefore, if the fuel cut is prohibited during the deceleration operation in the high-temperature operation range, the sintering of the NOx catalyst 17 can be suppressed, and the thermal deterioration can be suppressed. In this case, the fuel cut prohibition control for prohibiting the fuel cut in the high temperature operation range constitutes the thermal deterioration suppressing means.

【0075】また、別の熱劣化の抑制方法としては、熱
劣化が所定度合いまで進行したときには、それ以前(す
なわち、熱劣化が前記所定度合いまで進行していないと
き)よりも、エンジンの高温運転域におけるリーン運転
領域を減少せしめる方法がある。これも、前述と同じ理
由であり、NOx触媒17の触媒温度が高いときには入
ガスの酸素濃度を低くした方がNOx触媒17の熱劣化
を抑制することができるからである。具体的な制御方法
としては、熱劣化が所定度合いまで進行する以前に高温
運転域で且つリーン運転領域であった領域の一部または
全部を、熱劣化が所定度合いまで進行したとき以降はス
トイキ(理論空燃比)運転領域に変更する。この場合、
高温運転域におけるリーン運転領域を減少するリーン運
転領域減少制御が熱劣化抑制手段を構成する。
As another method for suppressing thermal deterioration, when the thermal deterioration has progressed to a predetermined degree, the engine has been operated at a higher temperature than before (ie, when the thermal deterioration has not progressed to the predetermined degree). There is a method of reducing the lean operation area in the region. This is also the same reason as described above, because when the catalyst temperature of the NOx catalyst 17 is high, lowering the oxygen concentration of the incoming gas can suppress thermal deterioration of the NOx catalyst 17. As a specific control method, a part or all of the region that was in the high-temperature operation region and the lean operation region before the thermal deterioration progressed to the predetermined degree is changed to a stoichiometric ( Change to stoichiometric air-fuel ratio) operation range. in this case,
The lean operation region reduction control for reducing the lean operation region in the high temperature operation region constitutes the thermal deterioration suppressing means.

【0076】次に、図7を参照して、この実施の形態に
おけるNOx触媒17の熱劣化判定処理ルーチンを説明
する。この制御ルーチンを構成する各ステップからなる
フローチャートはECU30のROM32に記憶されて
おり、この制御ルーチンは一定時間毎にCPU34によ
って実行される。
Next, referring to FIG. 7, a routine for determining the thermal deterioration of the NOx catalyst 17 in this embodiment will be described. A flowchart comprising the steps constituting this control routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and this control routine is executed by the CPU 34 at regular intervals.

【0077】<ステップ101>まず、ECU100
は、ステップ101において、NOx触媒17に対して
SOx被毒回復処理を実行すべき時期か否か判定する。
前述したように、この実施の形態では、SOx被毒回復
処理実行時期か否かの判定は、所定期間毎に飽和NOx
放出処理を行い、そのときに計測したリッチ切り替わり
時間が閾値t3よりも小さくなったときをSOx被毒回復
処理を実行すべき時期であると判定する。ステップ10
1で否定判定した場合には、ECU30は、本ルーチン
の実行を一旦終了する。
<Step 101> First, the ECU 100
Determines in step 101 whether it is time to execute the SOx poisoning recovery process on the NOx catalyst 17.
As described above, in this embodiment, the determination as to whether or not it is time to execute the SOx poisoning recovery process is performed every predetermined period.
The release process is performed, and when the rich switching time measured at that time becomes smaller than the threshold value t3, it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process. Step 10
If a negative determination is made in step 1, the ECU 30 once ends the execution of this routine.

【0078】<ステップ102>ステップ101で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ102に進
み、SOx被毒回復処理を実行する。SOx被毒回復処理
は、NOx触媒17がSOx放出温度に達していない場合
には、所定の昇温処理を実行してNOx触媒17の触媒
温度をSOx放出温度以上にし、且つ、NOx触媒17の
入ガスの空燃比をストイキよりも若干リッチにすること
により行う。
<Step 102> If an affirmative determination is made in step 101, the ECU 30 proceeds to step 102 and executes SOx poisoning recovery processing. In the SOx poisoning recovery process, when the NOx catalyst 17 has not reached the SOx release temperature, a predetermined temperature raising process is executed to make the catalyst temperature of the NOx catalyst 17 equal to or higher than the SOx release temperature, and This is performed by making the air-fuel ratio of the incoming gas slightly richer than the stoichiometric ratio.

【0079】<ステップ103>次に、ECU30は、
ステップ103に進み、SOx被毒回復処理が完了した
か否か判定する。ここで、SOx被毒回復処理は、NOx
触媒17に吸収されていたSOxをほぼ完全に放出する
まで実行する。SOx被毒回復処理の完了の判定につい
ては後述する。ステップ103で否定判定した場合に
は、ECU30は、ステップ102に戻り、SOx被毒
回復処理の実行を続行する。
<Step 103> Next, the ECU 30
Proceeding to step 103, it is determined whether the SOx poisoning recovery process has been completed. Here, the SOx poisoning recovery processing is performed by NOx
The process is performed until SOx absorbed in the catalyst 17 is almost completely released. The determination of the completion of the SOx poisoning recovery process will be described later. If a negative determination is made in step 103, the ECU 30 returns to step 102 and continues to execute the SOx poisoning recovery process.

【0080】<ステップ104,105>ステップ10
3で肯定判定した場合には、ECU30は、ステップ1
04に進み、飽和NOx放出処理を実行し、さらに、ス
テップ105に進み、リッチ切り替わり時間tを計測す
る。
<Steps 104 and 105> Step 10
If an affirmative determination is made in step 3, the ECU 30 proceeds to step 1
In step 04, the saturated NOx releasing process is executed. In step 105, the rich switching time t is measured.

【0081】<ステップ106>次に、ECU30は、
ステップ106に進み、予めECU30のROM32に
記憶されている新品のNOx触媒17のリッチ切り替わ
り時間t1と、ステップ105で計測したリッチ切り替
わり時間tとの差を算出する。すなわち、現時点のNO
x触媒17の熱劣化度合いを算出する。
<Step 106> Next, the ECU 30
Proceeding to step 106, the difference between the rich switching time t1 of the new NOx catalyst 17 previously stored in the ROM 32 of the ECU 30 and the rich switching time t measured in step 105 is calculated. That is, the current NO
x The degree of thermal deterioration of the catalyst 17 is calculated.

【0082】<ステップ107>次に、ECU30は、
ステップ107に進み、ステップ106で算出したリッ
チ切り替わり時間の差(熱劣化度合い)が予め設定した
閾値t4以上か否か判定する。ステップ107で否定判
定した場合には、ECU30は、本ルーチンの実行を一
旦終了する。
<Step 107> Next, the ECU 30
Proceeding to step 107, it is determined whether or not the difference (the degree of thermal degradation) of the rich switching time calculated in step 106 is equal to or greater than a preset threshold value t4. If a negative determination is made in step 107, the ECU 30 once ends the execution of this routine.

【0083】<ステップ108>ステップ107で肯定
判定した場合には、NOx触媒17の熱劣化度合いが所
定レベルまで達したと判定して、ECU30は、ステッ
プ108に進み熱劣化抑制手段を作動して、本ルーチン
の実行を一旦終了する。熱劣化抑制手段の作動により、
すなわち、前述した高温運転域におけるフューエルカッ
ト禁止制御の実行、あるいは、高温運転域におけるリー
ン運転領域減少制御の実行により、以後のNOx触媒1
7の熱劣化の進行が抑制される。
<Step 108> If an affirmative determination is made in step 107, the ECU 30 determines that the degree of thermal deterioration of the NOx catalyst 17 has reached a predetermined level, and the ECU 30 proceeds to step 108 to operate the thermal deterioration suppressing means. Then, the execution of this routine is temporarily ended. By the operation of the thermal deterioration suppression means,
That is, the execution of the fuel cut prohibition control in the high-temperature operation range or the execution of the lean operation region reduction control in the high-temperature operation range causes the NOx catalyst 1
The progress of thermal deterioration of 7 is suppressed.

【0084】なお、この実施の形態においては、熱劣化
判定処理ルーチンのうちECU30がステップ101を
実行することにより本発明における被毒回復実行時期判
定手段が実現され、また、ECU30がステップ102
を実行することにより本発明における被毒回復手段が実
現され、また、ECU30がステップ104およびステ
ップ105を実行することにより本発明における吸蔵能
力検出手段が実現され、また、ECU30がステップ1
06およびステップ107を実行することにより本発明
における熱劣化判定手段が実現される。
In this embodiment, when the ECU 30 executes step 101 in the heat deterioration determination processing routine, the poisoning recovery execution timing determining means of the present invention is realized.
, The poisoning recovery means of the present invention is realized, and the ECU 30 executes steps 104 and 105 to realize the occlusion capacity detecting means of the present invention.
By performing step 06 and step 107, the thermal deterioration determination means of the present invention is realized.

【0085】次に、この実施の形態におけるSOx被毒
回復処理について図8を参照して説明する。図8は、こ
の実施の形態におけるSOx被毒回復処理時のNOx触媒
17の入ガスの空燃比と、入ガスSOxセンサ23で検
出された入ガスのSOx濃度と、出ガスSOxセンサ24
で検出された出ガスのSOx濃度の経時変化を示した図
である。なお、SOx被毒回復処理実行期間中、NOx触
媒17の触媒温度はSOx放出温度以上になっているも
のとする。
Next, the SOx poisoning recovery process in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the air-fuel ratio of the gas entering the NOx catalyst 17 during the SOx poisoning recovery processing in this embodiment, the SOx concentration of the gas entering detected by the gas entering SOx sensor 23, and the gas exiting SOx sensor 24.
FIG. 5 is a diagram showing a change with time of the SOx concentration of the outgas detected at the step (a). It is assumed that the catalyst temperature of the NOx catalyst 17 is equal to or higher than the SOx release temperature during the execution period of the SOx poisoning recovery process.

【0086】まず、SOx被毒回復処理実行指令により
入ガスの空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に変更
し、さらに入ガスの空燃比のリッチ度を漸次増大してい
く。そして、出ガスSOxセンサ24で検出された出ガ
スSOx濃度が入ガスSOxセンサ23で検出された入ガ
スSOx濃度に一致したとき、入ガスの空燃比を一致し
たときのリッチ空燃比で一定に保持する。出ガスSOx
濃度が入ガスSOx濃度に一致した後は、実質的にNOx
触媒17からSOxが放出されるため、出ガスSOx濃度
の方が入ガスSOx濃度よりも大きくなり、所定濃度で
出ガスSOx濃度がほぼ一定となる。さらにその後、N
Ox触媒17からのSOxの放出が続くと、NOx触媒1
7からのSOx放出量が減少するため、出ガスSOx濃度
が低下していき、NOx触媒17に残留するSOxがなく
なると、出ガスSOx濃度は入ガスSOx濃度よりも低く
なっていく。したがって、出ガスSOx濃度が入ガスS
Ox濃度よりも所定値だけ低くなるまでSOx被毒回復処
理を続行すれば、NOx触媒17をSOx被毒からほぼ完
全に回復させたとみなすことができる。この実施の形態
では、出ガスSOx濃度が図8において被毒回復完了レ
ベル以下になるまでSOx被毒回復処理を続行すること
にした。
First, the air-fuel ratio of the incoming gas is changed from the lean air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio in accordance with the SOx poisoning recovery processing execution command, and the richness of the air-fuel ratio of the incoming gas is gradually increased. When the output gas SOx concentration detected by the output gas SOx sensor 24 matches the input gas SOx concentration detected by the input gas SOx sensor 23, the air-fuel ratio of the input gas becomes constant at the rich air-fuel ratio when the air-fuel ratio matches. Hold. Outgassing SOx
After the concentration matches the incoming gas SOx concentration, the NOx
Since SOx is released from the catalyst 17, the output gas SOx concentration is higher than the input gas SOx concentration, and the output gas SOx concentration becomes substantially constant at a predetermined concentration. And then N
When the release of SOx from the Ox catalyst 17 continues, the NOx catalyst 1
Since the SOx release amount from the NOx catalyst 7 decreases, the output gas SOx concentration decreases, and when there is no SOx remaining in the NOx catalyst 17, the output gas SOx concentration becomes lower than the input gas SOx concentration. Therefore, the outgoing gas SOx concentration is
If the SOx poisoning recovery process is continued until the concentration becomes lower than the Ox concentration by a predetermined value, it can be considered that the NOx catalyst 17 has been almost completely recovered from SOx poisoning. In this embodiment, the SOx poisoning recovery process is continued until the outgassing SOx concentration becomes equal to or lower than the poisoning recovery completion level in FIG.

【0087】[第2の実施の形態]この実施の形態で
は、排気浄化装置のNOx触媒17の熱劣化度合いを、
NOx触媒のNOx浄化率の変化に基づいて検出する場合
について説明する。図13はこの実施の形態における排
気浄化装置の概略図であり、機関本体40には4個の気
筒41が設けられ、各気筒41に接続される吸気ポート
には燃料噴射弁42が取り付けられている。吸気マニホ
ールド43は、吸気ダクト44を介してエアクリーナ4
5に連結されている。 また吸気ダクト44内には、ス
ロットル弁46が設けられている。
[Second Embodiment] In this embodiment, the degree of thermal deterioration of the NOx catalyst 17 of the exhaust emission control device is
A case where detection is performed based on a change in the NOx purification rate of the NOx catalyst will be described. FIG. 13 is a schematic diagram of an exhaust gas purification apparatus according to this embodiment. An engine body 40 is provided with four cylinders 41, and a fuel injection valve 42 is attached to an intake port connected to each cylinder 41. I have. The intake manifold 43 is connected to the air cleaner 4 via an intake duct 44.
5. A throttle valve 46 is provided in the intake duct 44.

【0088】一方、排気マニホールド47及び排気管4
8を介して、吸蔵還元型NOx触媒50を内蔵したケー
シング49に接続され、ケーシング49は排気管51を
介して図示しないマフラーに接続されている。その他の
ECU30、NOx触媒17等の構成については、第1
の実施の形態における排気浄化装置と同様であるので、
同一の符号を付して説明を省略する。
On the other hand, the exhaust manifold 47 and the exhaust pipe 4
The casing 49 is connected to a muffler (not shown) via an exhaust pipe 51 via an exhaust pipe 51. Other configurations of the ECU 30, the NOx catalyst 17, etc.
Since it is the same as the exhaust gas purification device in the embodiment of the present invention,
The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0089】ケーシング49の下流には、NOx触媒1
7から流出する出ガスのNOx濃度に比例した出力電圧
を発生する出ガスNOxセンサ50が設けられ、この出
力電圧はECU30の入力ポート35に入力される。図
14は、NOx触媒17によるNOx浄化率の一例を示す
図である。ここで入NOxとは、NOx触媒17に流入す
る排気ガス中の単位時間あたりのNOx濃度を示し、出
NOxとは、NOx触媒17から流出する排気ガス中の単
位時間あたりのNOx濃度を示す。ここではNOx触媒1
7から排出される排気ガス中の単位時間あたりのNOx
濃度が閾値Xに到達すると、排気ガスをストイキまたは
リッチにしてNOx触媒17に吸蔵されているNOxを放
出、還元させてNOx触媒17のNOx吸蔵能力を回復さ
せる。しかし排気ガスがリーンの状態での運転が継続し
て排気ガス中のNOxがNOx触媒17に吸蔵されると、
再び飽和状態に達して、出NOxの濃度がが閾値Xに達す
る。そこで再びリッチスパイクを実行することでNOx
を放出、還元する。
Downstream of the casing 49, the NOx catalyst 1
An outgassing NOx sensor 50 is provided which generates an output voltage proportional to the NOx concentration of the outgassing gas flowing out of the ECU 7, and this output voltage is input to an input port 35 of the ECU 30. FIG. 14 is a diagram showing an example of the NOx purification rate by the NOx catalyst 17. Here, the incoming NOx indicates the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 per unit time, and the outgoing NOx indicates the NOx concentration in the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst 17 per unit time. Here, the NOx catalyst 1
NOx per unit time in exhaust gas discharged from 7
When the concentration reaches the threshold value X, the exhaust gas is made stoichiometric or rich to release and reduce the NOx stored in the NOx catalyst 17, thereby restoring the NOx storage capacity of the NOx catalyst 17. However, when the operation in a state where the exhaust gas is lean continues and NOx in the exhaust gas is occluded in the NOx catalyst 17,
The saturation state is reached again, and the concentration of the output NOx reaches the threshold value X. Then, a rich spike is executed again to reduce NOx
Release and reduce.

【0090】しかしこれを繰り返すと、第1の実施の形
態において詳説したように、NOx触媒17のSOx被毒
が所定レベルに達するので、SOx被毒回復処理を実行
することになる。そしてNOx触媒17のSOx被毒はS
Ox被毒回復処理を実行することで回復可能であるが、
NOx触媒17の熱劣化は回復することができないの
で、SOx被毒回復処理直後の性能回復不能部分は、熱
劣化に起因する性能低下であるとすることができる。
However, when this is repeated, as described in detail in the first embodiment, the SOx poisoning of the NOx catalyst 17 reaches a predetermined level, so that the SOx poisoning recovery processing is executed. The SOx poisoning of the NOx catalyst 17 is S
It can be recovered by executing the Ox poisoning recovery process,
Since the thermal deterioration of the NOx catalyst 17 cannot be recovered, the part where the performance cannot be recovered immediately after the SOx poisoning recovery processing can be regarded as a performance reduction due to the thermal deterioration.

【0091】したがってNOx触媒17の新品時のNOx
浄化率と、そのSOx被毒回復処理直後のNOx浄化率と
を測定し、これを比較すればそのNOx浄化性能の差か
ら熱劣化の度合いを知ることができる。ここでNOx浄
化率とは、NOx触媒に流入する排気ガス中のNOx量
(入NOx量)と、NOx触媒の下流に設置したNOx検
出手段による排気ガス中のNOx量(出NOx量)に基づ
いて求められる。このとき前記入NOxの量は、NOx触
媒17の上流の排気通路にNOxセンサを取り付けるこ
とで、その出力値から単位時間あたりのNOx濃度と排
気ガス量の積算値から算出することができる。また入N
Oxの量は次のような方法によっても求められる。
Therefore, when the NOx catalyst 17 is new, the NOx
By measuring the purification rate and the NOx purification rate immediately after the SOx poisoning recovery processing, and comparing these, the degree of thermal degradation can be known from the difference in the NOx purification performance. Here, the NOx purification rate is based on the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst (the amount of incoming NOx) and the amount of NOx in the exhaust gas (the amount of outgoing NOx) by the NOx detection means installed downstream of the NOx catalyst. Required. At this time, the amount of incoming NOx can be calculated from the output value thereof by integrating the NOx concentration per unit time and the exhaust gas amount by attaching a NOx sensor to the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17. Also enter N
The amount of Ox can also be determined by the following method.

【0092】すなわち、リーン混合気が燃焼していると
きは機関負荷が高くなるほど単位時間あたり機関から排
出されるNOx量が増大し、また機関回転数が高くなる
ほど単位時間あたりの機関から排出されるNOx量が増
大する。したがって単位時間あたりのNOx量は機関負
荷と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷はサ
ージタンク内の絶対圧によって代表することができるの
で、単位時間あたりの出NOxの量NOXAは、サージ
タンク内の絶対圧PMと機関回転数Nの関数となる。よ
ってこの実施の形態では、単位時間あたりのNOx量を
絶対圧PM及び機関回転数Nの関数として予め実験によ
り求め、これを図16に示すようなマップの形でECU
30のRAM内に記憶しておく。
That is, when the lean air-fuel mixture is burning, the NOx amount discharged from the engine per unit time increases as the engine load increases, and the engine discharges per unit time as the engine speed increases. The NOx amount increases. Therefore, the NOx amount per unit time is a function of the engine load and the engine speed. In this case, since the engine load can be represented by the absolute pressure in the surge tank, the amount NOXA of output NOx per unit time is a function of the absolute pressure PM in the surge tank and the engine speed N. Therefore, in this embodiment, the NOx amount per unit time is previously obtained by an experiment as a function of the absolute pressure PM and the engine speed N, and this is obtained in the form of a map as shown in FIG.
30 is stored in the RAM.

【0093】一方、NOx触媒17の下流の排気通路に
NOxセンサを取り付けることで、その出力値から単位
時間あたりのNOx濃度が検出されるので、出NOxの量
は、このNOx濃度と排気ガス量の積算値に基づいて算
出することができる。このようにして、NOx触媒17
のNOx浄化率を測定し、これを初期の新品の場合の浄
化率または必要浄化率と比較することで、SOx被毒再
生の時期を判断することができる。
On the other hand, by installing a NOx sensor in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst 17, the NOx concentration per unit time is detected from the output value, so the amount of NOx output is determined by the NOx concentration and the exhaust gas amount. Can be calculated based on the integrated value of. Thus, the NOx catalyst 17
By measuring the NOx purification rate and comparing it with the purification rate in the case of an initial new product or the required purification rate, it is possible to determine the timing of SOx poisoning regeneration.

【0094】また、NOx触媒17の新品時のNOx浄化
率と、SOx被毒回復処理直後のNOx触媒17のNOx
浄化率を検出し、これらを比較することができれば、そ
れらの浄化率の差からNOx触媒17の熱劣化の度合い
を検知することができる。なお、新品のNOx触媒17
のNOx浄化率及び必要浄化率は、予め実験的に求めて
ECU30のROM32に記憶しておき、また、熱劣化
抑制手段を作動させるべきと判定するときの必要浄化率
も予め設定してECU30のROMに記憶しておく。
The NOx purification rate of the NOx catalyst 17 when it is new and the NOx of the NOx catalyst 17 immediately after the SOx poisoning recovery process are performed.
If the purification rates can be detected and compared, the degree of thermal deterioration of the NOx catalyst 17 can be detected from the difference between the purification rates. The new NOx catalyst 17
The NOx purification rate and the required purification rate are experimentally obtained in advance and stored in the ROM 32 of the ECU 30, and the required purification rate when it is determined that the thermal degradation suppressing means should be activated is also set in advance by the ECU 30. It is stored in the ROM.

【0095】この実施の形態では、以下のようにしてN
Ox浄化性能を検出する。まず、NOx触媒17にリーン
空燃比の排気ガスを流し続けてNOx触媒17のNOx吸
蔵能力を飽和させ、これ以上NOxを吸蔵できない状態
にする。このとき、NOx触媒の浄化性能を温度ウイン
ドウを考慮して測定する。
In this embodiment, N
Ox purification performance is detected. First, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio is kept flowing through the NOx catalyst 17 to saturate the NOx storage capacity of the NOx catalyst 17 so that the NOx storage can no longer be performed. At this time, the purification performance of the NOx catalyst is measured in consideration of the temperature window.

【0096】次に、NOx触媒17に流入する排気ガ
ス、すなわち入ガスの空燃比をリーンからリッチに切り
替え、リッチ空燃比の排気ガスをNOx触媒17に流し
続けて、NOx触媒17に吸蔵されていたNOxの全量を
放出・還元させる。このとき、入ガスの空燃比をリーン
からリッチに切り替えても、NOx触媒17の出口の排
気ガス、すなわち出ガスの空燃比は直ぐにはリッチに切
り替わらず、しばらくの間は理論空燃比近傍になる。こ
れは、NOx触媒17に吸蔵されていたNOxの還元に入
ガス中のHCやCOが還元剤として消費されるためであ
る。そして、NOx触媒17に吸蔵されていたNOxの総
てが放出、還元されて、入ガス中のHCやCOが還元剤
として消費されなくなったときに、出ガスの空燃比がリ
ッチに変わる。
Next, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17, that is, the input gas, is switched from lean to rich, and the exhaust gas having the rich air-fuel ratio continues to flow through the NOx catalyst 17, and is stored in the NOx catalyst 17. The total amount of NOx released is released and reduced. At this time, even if the air-fuel ratio of the input gas is switched from lean to rich, the exhaust gas at the outlet of the NOx catalyst 17, that is, the air-fuel ratio of the output gas does not immediately switch to the rich, but stays near the stoichiometric air-fuel ratio for a while. . This is because HC and CO in the gas input are consumed as a reducing agent in the reduction of NOx stored in the NOx catalyst 17. Then, when all of the NOx stored in the NOx catalyst 17 is released and reduced, and the HC or CO in the incoming gas is not consumed as a reducing agent, the air-fuel ratio of the outgoing gas changes to rich.

【0097】また、この実施の形態では、NOx触媒1
7に対してSOx被毒回復処理を実行する時期の判定に
は、NOx浄化率が所定値以下になったか否かにより判
断する。詳述すると、この実施の形態の排気浄化装置で
は、例えば一定の走行距離毎あるいは一定の燃料消費量
毎などの適宜のタイミングでNOx触媒17に対して飽
和NOx放出処理を実行し、そのときのNOx浄化率を測
定する。この測定は出側NOxセンサ50により、各負
荷、温度条件でのNOx触媒の浄化性能を把握しする。
In this embodiment, the NOx catalyst 1
The determination of the time at which the SOx poisoning recovery process is to be performed on the fuel cell 7 is based on whether or not the NOx purification rate has fallen below a predetermined value. More specifically, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the saturated NOx releasing process is performed on the NOx catalyst 17 at an appropriate timing, for example, at a constant traveling distance or at a constant fuel consumption. The NOx purification rate is measured. In this measurement, the NOx sensor 50 grasps the purification performance of the NOx catalyst under each load and temperature condition.

【0098】そして、測定されたNOx浄化率が図14
に示す閾値xよりも低下したときは、NOx触媒17のN
Ox浄化性能が所定レベルまで低下したものとみなす。
またこのときをSOx被毒回復処理を実行すべき時期で
あると判定する。
FIG. 14 shows the measured NOx purification rate.
Is lower than the threshold value x shown in FIG.
It is assumed that the Ox purification performance has dropped to a predetermined level.
Also, it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.

【0099】SOx被毒回復処理が完了したらNOx浄化
率を測定し、NOx触媒の性能が回復したか否かを判断
する。これは図15に示すように、NOx浄化率が、所
定温度(例えば、300℃〜420℃程度)の範囲にお
いて、必要浄化率を上回ったか否かにより判断する。図
15では、がNOx触媒が新品時であるときのNOx浄
化率を示し、はSOx被毒時のNOx浄化率を示す。
の状態ではSOx被毒回復が必要な状態であり、はS
Ox被毒回復後の浄化率を示している。
When the SOx poisoning recovery processing is completed, the NOx purification rate is measured, and it is determined whether or not the performance of the NOx catalyst has recovered. This is determined based on whether or not the NOx purification rate exceeds the required purification rate in a predetermined temperature range (for example, about 300 ° C. to 420 ° C.), as shown in FIG. In FIG. 15, indicates the NOx purification rate when the NOx catalyst is new, and indicates the NOx purification rate when SOx is poisoned.
Is a state where SOx poisoning recovery is required,
It shows the purification rate after recovery from Ox poisoning.

【0100】必要浄化率が確保されない場合は、次に、
NOx触媒の熱劣化の度合いに応じたリッチスパイクを
実行する。これは内燃機関においてリーン混合気の燃焼
が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っていると
きには、比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にス
トイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるように混合
気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出・還元を
行っているが、性能低下の回復が不十分であれば、リッ
チスパイクを増加させる。これはリッチスパイクの量の
増大、またはリッチスパイクの回数の増大、すなわちリ
ッチスパイクの周期の短縮化の両方があり、いずれか一
方、または両方を、熱劣化の度合いに比例するようにし
て実行する。
If the required purification rate is not secured,
A rich spike is executed according to the degree of thermal deterioration of the NOx catalyst. This is because when the lean mixture is being burned in the internal combustion engine, that is, when the medium-low load operation is being performed, the stoichiometric or rich mixture is burned in a spike-like manner (short time) in a relatively short cycle. Although the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that NOx is released and reduced in a short cycle, the rich spike is increased if the recovery from the performance deterioration is insufficient. This includes both an increase in the amount of rich spikes and an increase in the number of rich spikes, that is, a shortening of the period of rich spikes, and either one or both are executed in proportion to the degree of thermal deterioration. .

【0101】次に、この実施の形態の排気浄化装置で
は、前記リッチスパイク制御を実施した後、NOx浄化
率を測定し、その浄化率が所定レベル以下のときは、N
Ox触媒17の熱劣化が性能回復が不可能な程度まで進
んだと判断して、熱劣化を抑制すべく熱劣化抑制手段を
作動する。すなわちこのような制御を実施しても十分な
NOx浄化率が確保できない場合である。
Next, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, after performing the rich spike control, the NOx purifying rate is measured.
When it is determined that the thermal deterioration of the Ox catalyst 17 has advanced to such an extent that the performance cannot be recovered, the thermal deterioration suppressing means is operated to suppress the thermal deterioration. That is, there is a case where a sufficient NOx purification rate cannot be secured even if such control is performed.

【0102】先ず、性能不足の温度領域でのリーン運転
を禁止する。これは熱劣化が所定度合いまで進行してい
ないときよりも、リーン運転領域を減少させて、NOx
触媒17の入ガス酸素濃度を低くすることでNOx触媒
17の熱劣化を抑制するものである。具体的には図15
に示すように、NOx触媒の性能が必要浄化率以下にな
る温度領域(回復しても戻らない領域)において、リー
ン運転を禁止してこの領域をストイキ運転領域に変更す
るものである。
First, the lean operation in the temperature range where the performance is insufficient is prohibited. This reduces the lean operating range and reduces NOx compared to when thermal degradation has not progressed to a predetermined degree.
The thermal deterioration of the NOx catalyst 17 is suppressed by lowering the concentration of the gaseous oxygen of the catalyst 17. Specifically, FIG.
As shown in (2), in the temperature range where the performance of the NOx catalyst is equal to or lower than the required purification rate (the range in which the NOx catalyst does not return even after recovery), the lean operation is prohibited and this range is changed to the stoichiometric operation range.

【0103】次に、これとは別の熱劣化の抑制方法とし
て、または前記と併せて実行する熱劣化の抑制方法とし
て、第1の実施の形態において説明したように、エンジ
ンが高温運転域にあるときに減速運転となったときで
も、フューエルカットを禁止することにより熱劣化を抑
制する。また熱劣化の抑制方法として、熱劣化が所定度
合いまで進行していないときよりも、エンジンの高温運
転域におけるリーン運転領域を減少させる方法を採用す
る。これは上述した性能不足の温度領域でのリーン運転
の禁止の範囲と重複するが、所定温度以上の高温運転領
域では全てリーン運転を禁止するものである。
Next, as another method for suppressing thermal deterioration, or as a method for suppressing thermal deterioration performed in conjunction with the above, as described in the first embodiment, the engine is operated in a high-temperature operating range. Even when deceleration operation is performed at one time, thermal degradation is suppressed by prohibiting fuel cut. As a method of suppressing thermal deterioration, a method of reducing the lean operating region in the high-temperature operating region of the engine compared to when the thermal deterioration has not progressed to a predetermined degree is adopted. This overlaps the above-described range of the lean operation prohibition in the temperature region where the performance is insufficient, but prohibits the lean operation in the high temperature operation region above a predetermined temperature.

【0104】以下、図17を参照して、この実施の形態
におけるNOx触媒17の熱劣化判定処理ルーチンを説
明する。この制御ルーチンを構成する各ステップからな
るフローチャートはECU30のROM32に記憶され
ており、この制御ルーチンは一定時間毎にCPU34に
よって実行される。
The routine for determining the thermal deterioration of the NOx catalyst 17 in this embodiment will be described below with reference to FIG. A flowchart comprising the steps constituting this control routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and this control routine is executed by the CPU 34 at regular intervals.

【0105】<ステップ201>まず、ECU100
は、ステップ201において、NOx触媒17に対して
SOx被毒回復処理を実行すべき時期か否か判定する。
SOx被毒回復処理実行時期か否かの判定は、所定期間
毎に飽和NOx放出処理を行い、放出処理の完了後にN
Ox浄化率を測定する。これは出側のNOxセンサ50の
出力値に基づいて算出する。この値が必要浄化率よりも
低くなったときをSOx被毒回復処理を実行すべき時期
であると判定する。ステップ201で否定判定した場合
には、ECU30は、本ルーチンの実行を一旦終了す
る。
<Step 201> First, the ECU 100
Determines whether it is time to execute the SOx poisoning recovery process on the NOx catalyst 17 in step 201.
It is determined whether or not it is time to execute the SOx poisoning recovery process by performing a saturated NOx release process every predetermined period, and after completion of the release process, N
The Ox purification rate is measured. This is calculated based on the output value of the output NOx sensor 50. When this value becomes lower than the required purification rate, it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process. If a negative determination is made in step 201, the ECU 30 once ends the execution of this routine.

【0106】<ステップ202>ステップ201で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ202に進
み、SOx被毒回復処理を実行する。SOx被毒回復処理
は、NOx触媒17がSOx放出温度に達していない場合
には、所定の昇温処理を実行してNOx触媒17の触媒
温度をSOx放出温度以上にし、且つ、NOx触媒17の
入ガスの空燃比をストイキよりも若干リッチにすること
により行う。
<Step 202> If an affirmative determination is made in step 201, the ECU 30 proceeds to step 202 and executes SOx poisoning recovery processing. In the SOx poisoning recovery process, when the NOx catalyst 17 has not reached the SOx release temperature, a predetermined temperature raising process is executed to make the catalyst temperature of the NOx catalyst 17 equal to or higher than the SOx release temperature, and This is performed by making the air-fuel ratio of the incoming gas slightly richer than the stoichiometric ratio.

【0107】<ステップ203>次に、ECU30は、
ステップ203に進み、SOx被毒回復処理が完了した
か否か判定する。ここで、SOx被毒回復処理は、NOx
触媒17に吸収されていたSOxをほぼ完全に放出する
まで実行する。ステップ203で否定判定した場合に
は、ECU30は、ステップ202に戻り、SOx被毒
回復処理の実行を続行する。
<Step 203> Next, the ECU 30
Proceeding to step 203, it is determined whether the SOx poisoning recovery processing has been completed. Here, the SOx poisoning recovery processing is performed by NOx
The process is performed until SOx absorbed in the catalyst 17 is almost completely released. If a negative determination is made in step 203, the ECU 30 returns to step 202 and continues to execute the SOx poisoning recovery process.

【0108】<ステップ204>ステップ203で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ204に進
み、飽和NOx放出処理を実行し、さらに、ステップ2
05に進み、NOx浄化率を測定する。
<Step 204> If an affirmative determination is made in step 203, the ECU 30 proceeds to step 204, executes a saturated NOx releasing process, and further executes step 2
Proceeding to 05, the NOx purification rate is measured.

【0109】<ステップ205>次に、ECU30は、
ステップ205に進み、NOx触媒17のNOx浄化率を
測定する。
<Step 205> Next, the ECU 30
Proceeding to step 205, the NOx purification rate of the NOx catalyst 17 is measured.

【0110】<ステップ206>ステップ206に進
み、ECU30は、ステップ206で測定したNOx浄
化率が予め設定した必要浄化率以上となり、NOx触媒
機能が回復したか否かを判定する。ステップ206で肯
定判定した場合には、ECU30は、本ルーチンの実行
を一旦終了する。
<Step 206> In step 206, the ECU 30 determines whether or not the NOx purification rate measured in step 206 is equal to or higher than the preset required purification rate, and the NOx catalyst function has been restored. If an affirmative determination is made in step 206, the ECU 30 once ends the execution of this routine.

【0111】<ステップ207>ステップ206で否定
判定した場合には、リッチスパイク制御を実行して、N
Ox触媒17の性能を試みる。
<Step 207> If a negative determination is made in step 206, rich spike control is executed and N
The performance of the Ox catalyst 17 is tried.

【0112】<ステップ208>ステップ207で実行
されたリッチスパイク制御によって、NOx触媒のNOx
浄化率が回復したか否かを判断する。これは所定の温度
範囲におけるNOx浄化率が必要浄化率よりも低いか否
かによって判断される。浄化率が必要浄化率以上であれ
ばECU30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
<Step 208> By the rich spike control executed in step 207, the NOx of the NOx catalyst
It is determined whether or not the purification rate has recovered. This is determined based on whether the NOx purification rate in the predetermined temperature range is lower than the required purification rate. If the purification rate is equal to or greater than the required purification rate, the ECU 30 once ends the execution of this routine.

【0113】<ステップ209>ステップ208におい
てNOx浄化率が必要浄化率以下であれば、性能が不足
する温度領域におけるリーン運転を禁止する。NOx浄
化率が必要浄化率以下でるときは、性能回復は不可能と
され、熱劣化が大きいものと判断される。
<Step 209> If the NOx purification rate is equal to or less than the required purification rate in step 208, the lean operation in the temperature region where the performance is insufficient is prohibited. When the NOx purification rate is equal to or lower than the required purification rate, performance recovery is not possible, and it is determined that thermal degradation is large.

【0114】<ステップ210>さらに他の熱劣化抑制
制御を実施する。これは高温運転領域でのリーン運転領
域の減少及び高温運転域でのフェールカット禁止の制御
である。これにより以後のNOx触媒17の熱劣化の進
行が抑制される。
<Step 210> Another thermal deterioration suppression control is performed. This is a control for reducing the lean operation region in the high temperature operation region and for inhibiting the fail cut in the high temperature operation region. As a result, the progress of thermal degradation of the NOx catalyst 17 is suppressed.

【0115】なお、この実施の形態においては、熱劣化
判定処理ルーチンのうちECU30がステップ201を
実行することにより第2の発明における被毒回復実行時
期判定手段が実現され、また、ECU30がステップ2
02を実行することにより被毒回復手段が実現され、ま
た、ECU30がステップ204およびステップ205
を実行することによりNOx浄化率測定手段が実現され
る。
In this embodiment, the poisoning recovery execution timing determining means in the second invention is realized by the ECU 30 executing step 201 in the thermal deterioration determination processing routine.
02, the poisoning recovery means is realized, and the ECU 30 executes steps 204 and 205
, A NOx purification rate measuring means is realized.

【0116】また、この実施の形態においてリッチスパ
イク制御によってNOx浄化率が確保されない場合、N
Ox触媒17の熱劣化が大きいと判断して、触媒の交換
を促すようにすることができる。
In this embodiment, if the NOx purification rate is not ensured by the rich spike control, N
By determining that the thermal deterioration of the Ox catalyst 17 is large, it is possible to prompt the exchange of the catalyst.

【0117】〔他の実施の形態〕SOx被毒回復処理実
行完了の判定は、SOx被毒回復処理実行時間が予め設
定した所定時間を超えたか否かで判定することができ
る。この場合には、NOx触媒17に吸蔵されたSOxを
ほぼ完全に放出するために必要な被毒回復処理時間を予
め実験的に求め、これをECU30のROM32に記憶
させておく。
[Other Embodiments] The completion of the execution of the SOx poisoning recovery process can be determined by whether or not the execution time of the SOx poisoning recovery process has exceeded a predetermined time set in advance. In this case, the poisoning recovery processing time required to almost completely release the SOx stored in the NOx catalyst 17 is experimentally obtained in advance, and this is stored in the ROM 32 of the ECU 30.

【0118】SOx被毒回復処理実行時期か否かの判定
は、NOx触媒17を通過する硫黄量が所定量(以下、
許容硫黄量という)を越えたときがSOx被毒回復処理
実行時期であると判定してもよい。
It is determined whether or not it is time to execute the SOx poisoning recovery process by determining whether the amount of sulfur passing through the NOx catalyst 17 is a predetermined amount (hereinafter, referred to as “the amount of sulfur”).
(Referred to as “allowable sulfur amount”) may be determined to be the time to execute the SOx poisoning recovery process.

【0119】その場合、入ガスSOxセンサ23で検出
された入ガスのSOx濃度から燃料中の硫黄濃度を推定
し、この燃料中の推定硫黄濃度に基づいて前記許容硫黄
量に対応する燃料消費量あるいは走行距離を算出して、
その燃料消費量あるいは走行距離に達したときをSOx
被毒回復処理実行時期であると判定することができる。
さらに、この場合には、燃料中の推定硫黄濃度を運転席
前のパネル等に表示して、SOx被毒回復処理の頻度が
おおよそ判別できるようにしてもよい。
In this case, the sulfur concentration in the fuel is estimated from the SOx concentration of the incoming gas detected by the incoming gas SOx sensor 23, and the fuel consumption corresponding to the allowable sulfur amount is estimated based on the estimated sulfur concentration in the fuel. Or calculate the mileage,
When the fuel consumption or mileage is reached, SOx
It can be determined that it is time to execute the poisoning recovery process.
Further, in this case, the estimated sulfur concentration in the fuel may be displayed on a panel or the like in front of the driver's seat so that the frequency of the SOx poisoning recovery process can be roughly determined.

【0120】あるいは、入ガスSOxセンサ23で検出
された入ガスのSOx濃度とエンジンの吸入空気量に基
づいて、NOx触媒17に流入するSOx量を算出し、そ
の積算値が所定量を越えたときを、SOx被毒回復処理
実行時期であると判定することができる。
Alternatively, the amount of SOx flowing into the NOx catalyst 17 is calculated based on the SOx concentration of the incoming gas detected by the incoming gas SOx sensor 23 and the amount of intake air of the engine, and the integrated value exceeds a predetermined amount. It can be determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.

【0121】このようにNOx触媒17を通過する硫黄
量が許容硫黄量を越えたときをSOx被毒回復処理実行
時期であると判定し、且つ、前述の如くSOx被毒回復
処理実行完了の判定をSOx被毒回復処理実行時間で行
う場合には、出ガスSOxセンサ24を省略することが
できる。
Thus, when the amount of sulfur passing through the NOx catalyst 17 exceeds the allowable amount of sulfur, it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process, and as described above, the completion of the execution of the SOx poisoning recovery process is determined. Is performed in the SOx poisoning recovery processing execution time, the outgassing SOx sensor 24 can be omitted.

【0122】また、SOx被毒回復処理実行時期か否か
の判定は、NOx触媒17に吸蔵されたSOx量を推定
し、この推定吸蔵SOx量が所定量を越えたときがSOx
被毒回復処理実行時期であると判定してもよい。なお、
吸蔵SOx量の推定は、図9に示すように、入ガスSOx
センサ23で検出された入ガスのSOx濃度と出ガスS
Oxセンサ24で検出された出ガスのSOx濃度の濃度差
分がNOx触媒17に吸蔵されるものとして、このSOx
濃度差(入ガスSOx濃度−出ガスSOx濃度)とエンジ
ンの吸入空気量に基づいて算出することができる。そし
て、このようにして算出推定した吸蔵SOx量をSOx堆
積カウンタで積算して、SOx堆積カウンタのカウント
値が所定値を越えたときをSOx被毒回復処理実行時期
であると判定することができる。
The determination as to whether or not it is time to execute the SOx poisoning recovery process is performed by estimating the amount of SOx stored in the NOx catalyst 17. When the estimated stored SOx amount exceeds a predetermined amount, the SOx is determined.
It may be determined that it is time to execute the poisoning recovery process. In addition,
As shown in FIG. 9, the estimation of the stored SOx amount
SOx concentration of outgoing gas detected by sensor 23 and outgoing gas S
Assuming that the concentration difference of the SOx concentration of the output gas detected by the Ox sensor 24 is stored in the NOx catalyst 17, this SOx
It can be calculated based on the concentration difference (incoming gas SOx concentration-outgoing gas SOx concentration) and the intake air amount of the engine. Then, the amount of occluded SOx calculated and estimated in this manner is integrated by the SOx accumulation counter, and when the count value of the SOx accumulation counter exceeds a predetermined value, it can be determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process. .

【0123】また、このようにSOx堆積カウンタを備
えた場合には、SOx被毒回復処理の完了の判定を次の
ようにすることもできる。SOx被毒回復処理実行期間
中であって出ガスSOx濃度が入ガスSOx濃度より大き
い期間においては、出ガスSOx濃度と入ガスSOx濃度
の濃度差分がNOx触媒17から放出されるSOxである
と推定することができるので、このSOx濃度差(出ガ
スSOx濃度−入ガスSOx濃度)とエンジンの吸入空気
量に基づいてNOx触媒17から放出されたSOx量を算
出し、算出推定したSOx放出量を前記SOx堆積カウン
タで減算し、図10に示すようにSOx堆積カウンタの
カウント値が所定値(被毒回復完了レベル)まで低下し
たときに、SOx被毒回復処理が完了したものとしてS
Ox被毒回復処理の実行を終了することができる。
When the SOx deposition counter is provided, the completion of the SOx poisoning recovery process can be determined as follows. During the period of executing the SOx poisoning recovery process and in a period in which the output gas SOx concentration is higher than the input gas SOx concentration, the difference in concentration between the output gas SOx concentration and the input gas SOx concentration is the SOx released from the NOx catalyst 17. Since it can be estimated, the SOx amount released from the NOx catalyst 17 is calculated based on this SOx concentration difference (output gas SOx concentration−input gas SOx concentration) and the intake air amount of the engine, and the calculated and estimated SOx release amount Is subtracted by the SOx accumulation counter, and when the count value of the SOx accumulation counter decreases to a predetermined value (poisoning recovery completion level) as shown in FIG. 10, it is determined that the SOx poisoning recovery processing is completed.
The execution of the Ox poisoning recovery process can be ended.

【0124】さらに、SOx被毒回復処理実行時期か否
かの判定は、出ガスのSOx濃度が入ガスのSOx濃度に
所定レベルまで接近したときをSOx被毒回復処理実行
時期であると判定してもよい。図11に示すように、N
Ox触媒17の出ガスのSOx濃度は、SOx被毒が進行
するにしたがって入ガスのSOx濃度に接近してくる。
したがって、出ガスのSOx濃度の入ガスのSOx濃度へ
の接近の程度は、SOx被毒の度合いに対応していると
言うことができる。そこで、予め出ガスのSOx濃度が
どの程度まで入ガスのSOx濃度に接近したときにSOx
被毒回復処理を実行するかを設定しておき、出ガスSO
xセンサ24で検出された出ガスのSOx濃度が前記設定
したSOx濃度を超えたときをSOx被毒回復処理実行時
期であると判定することができる。
Further, it is determined whether or not it is time to execute the SOx poisoning recovery process when it is determined that the time when the SOx concentration of the output gas approaches the SOx concentration of the incoming gas to a predetermined level is the time to execute the SOx poisoning recovery process. You may. As shown in FIG.
The SOx concentration of the output gas of the Ox catalyst 17 approaches the SOx concentration of the input gas as the SOx poisoning progresses.
Therefore, it can be said that the degree of approach of the SOx concentration of the outgoing gas to the SOx concentration of the incoming gas corresponds to the degree of SOx poisoning. Therefore, when the SOx concentration of the outgoing gas approaches the SOx concentration of the incoming gas beforehand,
It is set whether to execute the poisoning recovery process, and the outgassing SO
When the SOx concentration of the output gas detected by the x sensor 24 exceeds the set SOx concentration, it can be determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.

【0125】前述の各実施の形態では、NOx触媒17
の上流に入ガスSOxセンサ23を設け、この入ガスS
Oxセンサ23によりNOx触媒17に流入する排気ガス
のSOx濃度を検出しているが、NOx触媒17に流入す
る排気ガスのSOx濃度は燃料中の硫黄濃度と燃料量と
排気ガス量に依存するので、燃料中の硫黄濃度が既知で
ある場合には、エンジン運転状態(燃料噴射量、空燃
比、吸入空気量、エンジン回転数など)から推定するこ
とが可能である。したがって、その場合には、入ガスS
Oxセンサ23を設ける代わりに、エンジン運転状態か
らECU30により触媒入ガスのSOx濃度を算出し、
推定するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the NOx catalyst 17
The incoming gas SOx sensor 23 is provided upstream of
Although the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is detected by the Ox sensor 23, the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 depends on the sulfur concentration in the fuel, the fuel amount, and the exhaust gas amount. If the sulfur concentration in the fuel is known, it can be estimated from the operating state of the engine (fuel injection amount, air-fuel ratio, intake air amount, engine speed, etc.). Therefore, in that case, the incoming gas S
Instead of providing the Ox sensor 23, the ECU 30 calculates the SOx concentration of the gas entering the catalyst from the engine operating state,
It may be estimated.

【0126】前述した実施の形態では本発明をガソリン
エンジンに適用した例で説明したが、本発明をディーゼ
ルエンジンに適用することができることは勿論である。
ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼がストイ
キよりもはるかにリーン域で行われるので、通常の機関
運転状態ではNOx触媒17に流入する排気ガスの空燃
比は非常にリーンであり、NOx及びSOxの吸収は行わ
れるものの、NOx及びSOxの放出が行われることは殆
どない。
In the embodiment described above, an example in which the present invention is applied to a gasoline engine has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a diesel engine.
In the case of a diesel engine, the combustion in the combustion chamber is performed in a much leaner region than the stoichiometric region, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is very lean under a normal engine operating condition, and NOx and Although SOx is absorbed, NOx and SOx are hardly released.

【0127】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気をストイキあるい
はリッチにすることにより排気空燃比をストイキあるい
はリッチにし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、N
Ox触媒17に吸収されているNOxやSOxを放出させ
ることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃
焼室に供給する混合気をストイキあるいはリッチにする
と燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用するこ
とはできない。
In the case of a gasoline engine, as described above, the air-fuel ratio supplied to the combustion chamber 3 is made stoichiometric or rich, thereby making the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich, and reducing the oxygen concentration in the exhaust gas. And N
Although NOx and SOx absorbed in the Ox catalyst 17 can be released, in the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made stoichiometric or rich, soot is generated during combustion. And cannot be adopted.

【0128】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、排気空燃比をストイキあるいはリッチ
にするためには、機関出力を得るために燃料を燃焼する
のとは別に、還元剤(例えば燃料である軽油)を排気ガ
ス中に供給する必要がある。排気ガスへの還元剤の供給
は、吸気行程や膨張行程や排気行程において気筒内に燃
料を副噴射することによっても可能であるし、あるい
は、NOx触媒17の上流の排気通路内に還元剤を供給
することによっても可能である。
Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to make the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich, separately from burning fuel to obtain engine output, a reducing agent (for example, fuel) is used. (Light oil) must be supplied to the exhaust gas. The supply of the reducing agent to the exhaust gas can be performed by sub-injecting the fuel into the cylinder during the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or the reducing agent can be supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17. It is also possible by supplying.

【0129】尚、ディーゼルエンジンであっても排気再
循環装置(所謂、EGR装置)を備えている場合には、
排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによっ
て、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比
にすることが可能である。
When a diesel engine is provided with an exhaust gas recirculation device (so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio.

【0130】[0130]

【発明の効果】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置
によれば、吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化度合いを判定
する熱劣化判定手段を備えることにより、吸蔵還元型N
Ox触媒の熱劣化度合いを判定することができる。した
がってNOx浄化性能が低下してこれが回復できないも
のであることを知ることができ、触媒の交換等によって
排気ガス中のNOxが浄化されなくなる状況を回避でき
る。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the storage reduction type Nx catalyst is provided by determining the degree of thermal deterioration of the storage reduction type NOx catalyst.
The degree of thermal deterioration of the Ox catalyst can be determined. Therefore, it is possible to know that the NOx purification performance is reduced and cannot be recovered, and it is possible to avoid a situation in which NOx in the exhaust gas is not purified due to replacement of the catalyst or the like.

【0131】また本発明にかかる内燃機関の排気浄化装
置は、前記吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化を抑制する熱
劣化抑制手段を備え、この熱劣化抑制手段は、前記熱劣
化判定手段により判定された熱劣化度合いが所定レベル
以下のときには作動せず、前記所定レベルを超えたとき
に作動するようにした場合には、吸蔵還元型NOx触媒
の熱劣化度合いが前記所定レベルに達した以後の熱劣化
の進行を抑制することができる。
Further, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a heat deterioration suppressing means for suppressing the heat deterioration of the NOx storage reduction catalyst, and the heat deterioration suppressing means is judged by the heat deterioration judging means. When the degree of thermal deterioration does not operate when the degree of thermal deterioration is equal to or lower than the predetermined level, and when the degree of heat deterioration exceeds the predetermined level, the degree of heat deterioration of the NOx storage reduction catalyst reaches the predetermined level. The progress of deterioration can be suppressed.

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

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態の概略構成図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic structure figure of an embodiment.

【図2】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a map of a basic fuel injection time.

【図3】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
FIG. 3 Unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen.

【図4】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a NOx storage reduction catalyst.

【図5】 吸蔵還元型NOx触媒の劣化の進み具合を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the progress of deterioration of the NOx storage reduction catalyst.

【図6】 前記第1の実施の形態における飽和NOx放
出処理時の出ガスの空燃比の経時変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of the air-fuel ratio of the output gas during the saturated NOx releasing process in the first embodiment.

【図7】 前記第1の実施の形態における熱劣化判定処
理ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a thermal deterioration determination processing routine according to the first embodiment.

【図8】 前記第1の実施の形態におけるSOx被毒回
復処理時の入ガスの空燃比と出ガスのSOx濃度の経時
変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the change over time of the air-fuel ratio of the incoming gas and the SOx concentration of the outgoing gas during the SOx poisoning recovery process in the first embodiment.

【図9】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置にお
けるSOx被毒回復処理の実行時期を判定する方法を説
明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for determining the execution timing of the SOx poisoning recovery process in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図10】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おけるSOx被毒回復処理の完了を判定する方法を説明
する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of determining the completion of the SOx poisoning recovery process in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図11】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おけるSOx被毒回復処理の実行時期を判定する方法を
説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a method for determining the execution timing of the SOx poisoning recovery process in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図12】 触媒物質のシンタリングと吸蔵還元型NO
x触媒のNOx浄化性能との関係を示す図である。
FIG. 12 Sintering of catalyst material and storage reduction type NO
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the x catalyst and the NOx purification performance.

【図13】 第2の実施の形態にかかる内燃機関の排気
浄化装置の概略図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a second embodiment.

【図14】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おけるNOx浄化率の変化を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a change in the NOx purification rate in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図15】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置に
おける吸蔵還元型NOx触媒のSOx被毒回復処理を説明
するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a SOx poisoning recovery process for the NOx storage reduction catalyst in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

【図16】 入NOx量の決定に使用する数値テーブル
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a numerical value table used for determining an input NOx amount.

【図17】 前記第1の実施の形態における熱劣化判定
処理ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart illustrating a thermal deterioration determination processing routine according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、40 エンジン本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11、42 燃料噴射弁(被毒回復手段) 16、48 排気管(排気通路) 17 吸蔵還元型NOx触媒 18、49 ケーシング 19、51 排気管(排気通路) 21、45 エアフロメータ 23 入ガスSOxセンサ(入ガスSOx濃度検出手段) 24 出ガスSOxセンサ(出ガスSOx濃度検出手段) 25 温度センサ 27 空燃比センサ 30 ECU 50 出ガスNOxセンサ(出ガスNOx濃度検出手段) 1, 40 Engine body (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 4 Spark plug 11, 42 Fuel injection valve (poisoning recovery means) 16, 48 Exhaust pipe (exhaust passage) 17 Storage-reduction NOx catalyst 18, 49 Casing 19, 51 Exhaust Pipe (exhaust passage) 21, 45 Air flow meter 23 Inlet gas SOx sensor (inlet gas SOx concentration detecting means) 24 Outlet gas SOx sensor (outlet gas SOx concentration detecting means) 25 Temperature sensor 27 Air-fuel ratio sensor 30 ECU 50 Outlet gas NOx sensor (Outgoing gas NOx concentration detection means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/04 305 F02D 41/12 330K 41/12 330 45/00 314Z 45/00 314 B01D 53/36 101B 101A Fターム(参考) 3G084 AA04 BA11 BA13 BA16 DA10 DA19 DA22 EA03 EA08 EA11 EB08 EB12 EB16 FA07 FA26 FA27 FA28 FA33 3G091 AA12 AA17 AA23 AB06 BA11 BA33 CB02 DA07 DA10 DB10 DC01 DC03 EA01 EA05 EA07 EA33 FA05 FB10 FC01 GB03Z GB06Z HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 HA15 JA15 JA25 JA33 KA16 LB02 LC01 MA01 MA11 MA24 NA08 NC04 ND02 NE06 PA01Z PA11Z PD08Z PD09Z PE01Z 4D048 AA06 AB07 BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X BC01 BD02 CD06 DA01 DA02 DA03 DA05 DA08 DA20 EA04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/04 305 F02D 41/12 330K 41/12 330 45/00 314Z 45/00 314 B01D 53/36 101B 101A F-term (reference) 3G084 AA04 BA11 BA13 BA16 DA10 DA19 DA22 EA03 EA08 EA11 EB08 EB12 EB16 FA07 FA26 FA27 FA28 FA33 3G091 AA12 AA17 AA23 AB06 BA11 BA33 CB02 DA07 DA10 DB10 DC01 DC03 EA01 GB05 EA01 GB03 3G301 HA01 HA15 JA15 JA25 JA33 KA16 LB02 LC01 MA01 MA11 MA24 NA08 NC04 ND02 NE06 PA01Z PA11Z PD08Z PD09Z PE01Z 4D048 AA06 AB07 BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X BC01 BD02 CD06 DA01 DA02 DA03 DA04 DA08 DA20 EA

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したNOxを放出しN2に還元する吸蔵還元型
NOx触媒と、(ロ)前記吸蔵還元型NOx触媒からSO
xを放出させるSOx被毒回復処理を実行する時期か否か
を判定する被毒回復実行時期判定手段と、(ハ)前記被
毒回復実行時期判定手段により実行時期であると判定さ
れたときに、前記吸蔵還元型NOx触媒に堆積している
SOxのほぼ全量を放出せしめて該吸蔵還元型NOx触媒
をSOx 被毒から回復させる被毒回復手段と、(ニ)前
記吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵能力を検出する吸蔵
能力検出手段と、(ホ)前記被毒回復手段によりSOx
被毒回復処理を実行した後に前記吸蔵能力検出手段によ
って検出された前記吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵能
力と基準となるNOx吸蔵能力とを比較し、その比較値
に基づいて該吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化度合いを判
定する熱劣化判定手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
(1) The exhaust gas is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion and absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. a NOx storage reduction catalyst that reduces the NOx to release N 2, SO from (ii) the storage-reduction type NOx catalyst
(c) when the poisoning recovery execution timing determining means determines that it is time to execute the SOx poisoning recovery processing for releasing x. Poisoning recovery means for releasing substantially all of the SOx deposited on the NOx storage reduction catalyst to recover the NOx storage reduction catalyst from SOx poisoning; and (d) NOx of the NOx storage reduction catalyst. A storage capacity detecting means for detecting storage capacity; and
After executing the poisoning recovery process, the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst detected by the storage capacity detection means is compared with a reference NOx storage capacity, and based on the comparison value, the NOx storage reduction type NOx catalyst is used. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a thermal degradation determining unit that determines a degree of thermal degradation of a catalyst.
【請求項2】 前記吸蔵能力検出手段は、吸蔵還元型N
Ox触媒のNOx吸蔵状態を飽和状態にした後、該吸蔵還
元型NOx触媒へ流入する排気ガスの空燃比をリーンか
らリッチに切り替えてリッチに維持し、この空燃比の切
り替えから該吸蔵還元型NOx触媒の出口の排気ガスの
空燃比がリッチになるまでの所要時間をNOx吸蔵能力
のバロメータと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 storage capacity detecting means according to claim 1, wherein said storage capacity detecting means comprises a storage reduction type N
After the NOx storage state of the Ox catalyst is saturated, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage-reduction NOx catalyst is switched from lean to rich to maintain the rich state. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the time required until the air-fuel ratio of the exhaust gas at the outlet of the catalyst becomes rich is set as a barometer of the NOx storage capacity.
【請求項3】 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記
吸蔵能力検出手段によって検出された吸蔵還元型NOx
触媒のNOx吸蔵能力が所定の下限値を下回ったときに
SOx被毒回復処理の実行時期であると判定することを
特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄
化装置。
3. The storage-reduction-type NOx detected by the storage capacity detecting means.
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process when the NOx storage capacity of the catalyst falls below a predetermined lower limit.
【請求項4】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したNOxを放出しN2に還元する吸蔵還元型
NOx触媒と、(ロ)前記吸蔵還元型NOx触媒からSO
xを放出させるSOx被毒回復処理を実行する時期か否か
を判定する被毒回復実行時期判定手段と、(ハ)前記被
毒回復実行時期判定手段により実行時期であると判定さ
れたときに、前記吸蔵還元型NOx触媒に堆積している
SOxのほぼ全量を放出せしめて該吸蔵還元型NOx触媒
をSOx 被毒から回復させる被毒回復手段と、(ニ)前
記吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率を測定する浄化率
測定手段と、(ホ)前記被毒回復手段によりSOx被毒
回復処理を実行した後に前記浄化率測定によって測定さ
れた前記吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率基準となる
NOx浄化率を比較し、その比較値に基づいて該吸蔵還
元型NOx触媒の熱劣化度合いを判定する熱劣化判定手
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。
4. An exhaust gas passage provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, which absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. a NOx storage reduction catalyst that reduces the NOx to release N 2, SO from (ii) the storage-reduction type NOx catalyst
(c) when the poisoning recovery execution timing determining means determines that it is time to execute the SOx poisoning recovery processing for releasing x. Poisoning recovery means for releasing substantially all of the SOx deposited on the NOx storage reduction catalyst to recover the NOx storage reduction catalyst from SOx poisoning; and (d) NOx of the NOx storage reduction catalyst. A purification rate measuring means for measuring a purification rate, and (e) a NOx purification rate standard for the NOx storage reduction catalyst measured by the purification rate measurement after the SOx poisoning recovery processing is executed by the poisoning recovery means. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a thermal deterioration determining unit that compares the NOx purification rates and determines the degree of thermal degradation of the NOx storage reduction catalyst based on the comparison value.
【請求項5】 前記NOx浄化率測定手段は、NOx触媒
に流入する排気ガス中のNOx量と、NOx触媒の下流に
設置したNOx検出手段による排気ガス中のNOx量に基
づいてNOx浄化率を測定することを特徴とする請求項
3または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. The NOx purification rate measuring means determines the NOx purification rate based on the NOx amount in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and the NOx amount in the exhaust gas by the NOx detection means installed downstream of the NOx catalyst. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the measurement is performed.
【請求項6】 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記
浄化率測定手段によって測定された吸蔵還元型NOx触
媒のNOx浄化率が所定の下限値を下回ったときにSOx
被毒回復処理の実行時期であると判定することを特徴と
する請求項3または4に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
6. The poisoning recovery execution time determining means determines when the NOx purification rate of the NOx storage reduction catalyst measured by the purification rate measuring means falls below a predetermined lower limit.
5. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein it is determined that it is time to execute the poisoning recovery process.
【請求項7】 前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排
気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手段
を備え、 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記入ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度と前記内燃機関
の吸入空気量に基づいて算出された吸蔵還元型NOx触
媒に流入するSOx量が所定量を越えたときに、SOx被
毒回復処理の実行時期であると判定することを特徴とす
る請求項1から6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄
化装置。
7. An in-gas SOx concentration detecting means for detecting an SOx concentration of exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, wherein the poisoning recovery execution timing judging means is detected by the in-gas SOx concentration detecting means. When the SOx amount flowing into the NOx storage reduction catalyst calculated based on the detected SOx concentration and the intake air amount of the internal combustion engine exceeds a predetermined amount, it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein:
【請求項8】 前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排
気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手段
を備え、 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記入ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度から推定した前
記内燃機関の燃料の硫黄濃度と燃料消費量または走行距
離に基づいて算出された吸蔵還元型NOx触媒に流入す
るSOx量が所定量を越えたときに、SOx被毒回復処理
の実行時期であると判定することを特徴とする請求項1
から6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. An incoming gas SOx concentration detecting means for detecting an SOx concentration of exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, wherein the poisoning recovery execution timing judging means detects by the incoming gas SOx concentration detecting means. When the SOx amount flowing into the NOx storage reduction catalyst calculated based on the sulfur concentration of the fuel of the internal combustion engine estimated from the detected SOx concentration and the fuel consumption or the traveling distance exceeds a predetermined amount, SOx poisoning occurs. 2. The method according to claim 1, wherein it is determined that it is time to execute a recovery process.
7. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.
【請求項9】 前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排
気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手段
と、該吸蔵還元型NOx触媒から流出する排気ガスのS
Ox濃度を検出する出ガスSOx濃度検出手段とを備え、 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記入ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度と前記出ガスS
Ox濃度検出手段により検出されたSOx濃度との濃度差
と前記内燃機関の吸入空気量あるいは排気ガス量に基づ
いて推定されるSOx吸蔵量が所定量を越えたときに、
SOx被毒回復処理の実行時期であると判定することを
特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の内燃機関
の排気浄化装置。
9. An incoming gas SOx concentration detecting means for detecting an SOx concentration of exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, and an exhaust gas SOx concentration detecting means for detecting the SOx concentration of exhaust gas flowing out of the NOx storage reduction catalyst.
An outgassing SOx concentration detecting means for detecting an Ox concentration, wherein the poisoning recovery execution timing judging means comprises: an SOx concentration detected by the incoming gas SOx concentration detecting means;
When the SOx storage amount estimated based on the concentration difference between the SOx concentration detected by the Ox concentration detection means and the intake air amount or the exhaust gas amount of the internal combustion engine exceeds a predetermined amount,
7. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process.
【請求項10】 前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する
排気ガスのSOx濃度を検出する入ガスSOx濃度検出手
段と、該吸蔵還元型NOx触媒から流出する排気ガスの
SOx濃度を検出する出ガスSOx濃度検出手段とを備
え、 前記被毒回復実行時期判定手段は、前記出ガスSOx濃
度検出手段により検出されたSOx濃度が前記入ガスS
Ox濃度検出手段により検出されたSOx濃度に対して所
定レベルまで接近したときに、SOx被毒回復処理の実
行時期であると判定することを特徴とする請求項1から
6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. An incoming gas SOx concentration detecting means for detecting an SOx concentration of exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, and an outgassing SOx detecting an SOx concentration of exhaust gas flowing out of the NOx storage reduction catalyst. Concentration detection means, wherein the poisoning recovery execution timing determination means determines that the SOx concentration detected by the output gas SOx concentration detection means is equal to the input gas Sx concentration.
7. The method according to claim 1, wherein it is determined that it is time to execute the SOx poisoning recovery process when the SOx concentration detected by the Ox concentration detecting means approaches a predetermined level. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【請求項11】 前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵され
たと推定されるSOx吸蔵量から、前記被毒回復手段に
よりSOx 被毒回復処理を実行しているときの前記出ガ
スSOx濃度検出手段により検出されたSOx濃度と前記
入ガスSOx濃度検出手段により検出されたSOx濃度と
の濃度差と前記内燃機関の吸入空気量あるいは排気ガス
量に基づいて推定される放出SOx量を減算して、吸蔵
還元型NOx触媒に残存するSOx量を推定し、このSO
x残存量が所定量まで減少したときに、前記被毒回復手
段によるSOx 被毒回復処理を終了することを特徴とす
る請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. The outgassing SOx concentration detecting means during execution of the SOx poisoning recovery processing by the poisoning recovery means from a SOx storage amount estimated to be stored in the storage reduction type NOx catalyst. The difference between the detected SOx concentration and the SOx concentration detected by the incoming gas SOx concentration detecting means is subtracted from the amount of released SOx estimated based on the intake air amount or the exhaust gas amount of the internal combustion engine, and the storage reduction is performed. The amount of SOx remaining in the type NOx catalyst is estimated, and this SOx
10. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 9, wherein the SOx poisoning recovery processing by the poisoning recovery means is terminated when the x remaining amount decreases to a predetermined amount.
【請求項12】 前記吸蔵還元型NOx触媒の熱劣化を
抑制する熱劣化抑制手段を備え、この熱劣化抑制手段
は、前記熱劣化判定手段により判定された熱劣化度合い
が所定レベル以下のときには作動されず、前記所定レベ
ルを超えたときに作動されることを特徴とする請求項1
から6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
12. A heat deterioration suppressing means for suppressing heat deterioration of the NOx storage reduction catalyst, wherein the heat deterioration suppressing means operates when a degree of heat deterioration determined by the heat deterioration determining means is equal to or lower than a predetermined level. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the operation is performed when the predetermined level is exceeded.
7. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.
【請求項13】 前記熱劣化抑制手段は、内燃機関の高
温運転域でのフューエルカットを禁止するフューエルカ
ット禁止制御であることを特徴とする請求項12に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
13. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 12, wherein said thermal deterioration suppressing means is a fuel cut prohibition control for prohibiting a fuel cut in a high temperature operation range of the internal combustion engine.
【請求項14】 前記熱劣化抑制手段は、内燃機関の高
温運転域におけるリーン運転領域を減少するリーン運転
領域減少制御であることを特徴とする請求項12に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
14. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 12, wherein said thermal deterioration suppressing means is a lean operation region reduction control for reducing a lean operation region in a high temperature operation region of the internal combustion engine.
【請求項15】 前記熱劣化抑制手段は、熱劣化の度合
いに応じてNOx触媒に流入させるリッチまたはストイ
キの排気ガス量を増大させ、または/ 及びリッチまた
はストイキの排気ガスをNOx触媒に流入させる周期を
短くすることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関
の排気浄化装置。
15. The thermal deterioration suppressing means increases the amount of rich or stoichiometric exhaust gas flowing into the NOx catalyst according to the degree of thermal deterioration, and / or causes the rich or stoichiometric exhaust gas to flow into the NOx catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 12, wherein the cycle is shortened.
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