JP3508703B2

JP3508703B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3508703B2
Application number: JP2000223059A
Authority: JP
Inventors: 泰生原田; 忍石山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP2002038929A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、より詳しくは、排気中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）を効果的に浄化せしめる排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関、特に酸
素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関で
は、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する技術とし
て、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒が配置
された排気浄化装置が知られている。吸蔵還元型ＮＯx
触媒は、触媒に流入する排気の空燃比が高いときは排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、排気の空燃比が低
く且つ還元剤が存在するときは吸収していた窒素酸化物
（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ₂）に還元せしめる触媒
である。

【０００３】吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力には
限りがあるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の能力を有効に
利用するためには、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収能
力が飽和する前に適当なタイミングで該吸蔵還元型ＮＯ
x触媒に吸収されている窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び
還元させる必要がある。

【０００４】これに対し、従来の排気浄化装置では、吸
蔵還元型ＮＯx触媒より上流の排気中に適当なタイミン
グで短周期的に還元剤たる燃料を添加することにより、
吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を一時的
に低下させつつ該吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給
し、以て吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸収されていた窒素酸
化物（ＮＯx）を放出及び還元せしめる、いわゆるリッ
チスパイク制御が実行されている。

【０００５】一方、上記したような排気浄化装置では、
吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を精度良く検出することも
重要である。このような要求に対し、従来では、吸蔵還
元型ＮＯx触媒に吸蔵される窒素酸化物（ＮＯx）を放出
浄化せしめるリッチスパイク制御時に、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒から流出する排気の空燃比を測定し、測定された
空燃比が理論空燃比近傍に維持されている時間に基づい
て吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する方法が提案さ
れている。

【０００６】このような方法を実現する場合には、吸蔵
還元型ＮＯx触媒より下流の排気通路にＯ₂センサが配置
され、吸蔵還元型ＮＯx触媒より上流の排気通路に還元
剤たる燃料を添加する還元剤添加装置が配置されること
になる。そして、還元剤装置装置から排気中へ還元剤が
添加されているときのＯ₂センサの出力信号値が理論空
燃比近傍に維持されている時間に基づいて吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒の劣化状態が判定されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸蔵還元型
ＮＯx触媒より上流の排気通路に直に還元剤を供給する
場合、触媒の下流に設けられたＯ₂センサの出力がリッ
チを示さない場合であっても、ＮＯxを還元・浄化する
ことができる。これは、排気ガス全体としてみればリー
ンであっても、局部的にリッチ空間が存在するためであ
る。従って、ＮＯxが浄化できる最小量の還元剤を排気
通路に添加することが望ましい。しかしながら、このよ
うな下流Ｏ₂センサの出力がリッチを示さない還元剤量
でのリッチスパイク制御では、前述したＯ₂センサの出
力信号が理論空燃比に維持されている時間に基づいて吸
蔵還元型ＮＯx触媒の劣化状態を検出することができな
い。また、仮に下流Ｏ₂センサの出力がリッチを示すリ
ッチスパイク制御を行ったとしても、排気の空燃比が理
論空燃比近傍に維持されている時間は極めて短く、正確
な劣化判断を困難にする。

【０００８】よって、本発明は以上の点を考慮しなされ
たもので、ＮＯx触媒の劣化状態をより確実に且つ精度
よく判定しうる内燃機関の排気浄化装置を提供すること
を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明は、上
記した技術的課題を解決するために以下のような手段を
採用した。すなわち、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入排気の空
燃比が高いときは排気中の窒素酸化物を吸収するととも
に、流入排気の空燃比が低下したときは吸収していた窒
素酸化物を放出及び還元するＮＯx触媒と、前記ＮＯx触
媒に吸収された窒素酸化物を浄化すべく、前記ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させ
る吸放出制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入する排気の
空燃比を一時的に前記所定空燃比より低い空燃比まで低
下させる空燃比制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入する
排気の空燃比が前記空燃比制御手段により前記所定の空
燃比より低下させられた際に前記ＮＯx触媒から流出す
る排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃
比検出手段の検出値が基準となる空燃比より低い値を示
す時間に基づいて前記ＮＯx触媒の劣化を判定する劣化
判定手段と、を備えることを特徴としている。

【００１０】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ＮＯx触媒の劣化が判定されるときには、Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気の空燃比は、該ＮＯx触媒に吸収
されている窒素酸化物（ＮＯx）を放出させる場合に比
して低くされる。この場合、ＮＯx 触媒から流出する排
気の空燃比には、ＮＯx触媒が劣化していない場合とＮ
Ｏx触媒が劣化している場合とで明確な差が生じやすく
なるため、ＮＯx触媒の劣化を判定することが容易とな
る。

【００１１】なお、劣化判定時の基準となる基準空燃比
は、任意に設定可能であり、例えば、内燃機関の運転状
態に基づき適時設定変更される可変値であってもよい。
また、ＮＯx触媒の雰囲気温度に基づき適時設定変更さ
れる可変値であってもよい。さらには、予備実験等にて
定められた固定値であってもよい。

【００１２】本出願の発明に係る劣化判定手段では、前
記基準空燃比を理論空燃比として、前記空燃比検出手段
により検出される空燃比が理論空燃比より低い値を示す
時間と予め設定された所定時間とを比較し、空燃比検出
手段の検出値が理論空燃比より低い値を示す時間が前記
所定時間より短くなると、ＮＯx触媒が劣化していると
判定してもよい。すなわち、上記した空燃比制御手段に
おいてＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を低下せしめ
る際には、ＮＯx触媒より流れ出る排気の空燃比が確実
に理論空燃比以下に達するように空燃比を制御して、劣
化判定時における明確な基準を定め劣化を行い易くして
いる。

【００１３】なお、予め設定された所定期間とは、劣化
していない新規ＮＯx触媒を使用して、各種条件下にお
いて実施した予備実験に基づき設定される値であり、新
規ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を大幅に低下せし
めた際、該新規ＮＯx触媒より流れ出る排気の空燃比が
理論空燃比以下の値を示す期間である。

【００１４】また、本発明に係る内燃機関がＮＯx触媒
より上流の排気中に還元剤を添加する還元剤添加手段を
備え、吸放出制御手段が還元剤添加手段から排気中へ所
定量の還元剤を添加させることによりＮＯx触媒に流入
する排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させるよう構
成されている場合には、空燃比制御手段は、還元剤添加
手段から排気中へ前記所定量以上の還元剤を添加させる
ことにより、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を所定
の空燃比より低下させるようにしてもよい。

【００１５】本発明に係る還元剤添加手段としては、Ｎ
Ｏx触媒が設けられる排気通路に直接還元剤を添加する
装置を例示することができる。本発明において、希薄燃
焼可能な内燃機関としては、リーンバーンガソリン機関
やディーゼル機関等を例示できる。また、本発明におい
て還元剤としては、軽油、ガソリン等の炭化水素ＨＣを
含むものを例示できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。なお、以下に説明す
る実施の形態は、本出願に係る排気浄化装置を圧縮着火
式内燃機関、すなわちディーゼル機関に採用した例を示
している。

【００１７】＜ディーゼル機関の概要＞図１に示すよう
に機関本体１は、ピストン４を内包するシリンダブロッ
ク２と、シリンダブロック２の上部に設けられピストン
４との間に燃焼室５を形成するシリンダヘッド３と、シ
リンダヘッド３に設けられ燃焼室５内に燃料を噴射する
電気制御式燃料噴射弁６と、燃焼室５内に空気を供給す
るための吸気ポート８及び吸気弁７と、燃焼後の排気を
燃焼室５内より排出するための排気ポート１０及び排気
弁９と、を備える。

【００１８】また、吸気ポート８は吸気枝管１１を介し
てサージタンク１２に連結されており、サージタンク１
２は吸気ダクト１３を介してターボチャージャ１４のコ
ンプレッサ１５側に連結されている。また、吸気ダクト
１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロッ
トル弁１７が設けられている。さらに吸気ダクト１３の
周りには冷却装置１８が設けられ、吸気ダクト１３を流
れる吸入空気はこの冷却装置１８にて冷却される。な
お、冷却装置１８内には機関冷却水が導びかれ、この機
関冷却水によって吸入空気が冷却されている。

【００１９】一方、排気ポート１０は排気枝管１９及び
排気管２０を介してターボチャージャ１４の排気タービ
ン２１側に連結される。そして、排気タービン２１の出
口は吸蔵還元型ＮＯx触媒５０（以下、単にＮＯx触媒と
称す）を内蔵したケーシング５１、また、酸化触媒５２
を内蔵したケーシング５３等にて構成される排気浄化装
置に連結される。なお、ＮＯx触媒５０及び酸化触媒５
２を備える排気浄化装置については、後に詳細に説明す
る。

【００２０】排気枝管１９とサージタンク１２は、排気
ガス再循環通路２４（以下、ＥＧＲ通路と称す）を介し
て互いに連結されている。ＥＧＲ通路２４は、該ＥＧＲ
通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置
２６、及びＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスの流れ
を遮断する電気制御式ＥＧＲ制御弁２５を備えている。
なお、冷却装置２６には機関冷却水が導びかれ、ＥＧＲ
ガスはこの機関冷却水によって冷却されている。

【００２１】シリンダヘッド３に設けられる電動式燃料
噴射弁６は、燃料供給管６ａを介してコモンレール２７
（蓄圧室）に連結されている。また、コモンレール２７
には燃料の吐出量を任意に調節可能な燃料ポンプ２８が
接続され、この燃料ポンプ２８を介して燃料タンク２８
ａの燃料がコモンレール２７に供給されている。また、
コモンレール２７に供給された燃料は燃料供給管６ａを
介して電動式燃料噴射弁６に供給されている。なお、燃
料ポンプ２８の吐出量の調節は、該コモンレール２７に
設けられ、コモンレール２７内の燃圧を検出する燃圧検
出センサ２９の出力信号に基づいて調節されている。

【００２２】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（中央制御装置）３
４、複数の入力ポート３５及び出力ポート３６と、を備
えている。

【００２３】電子制御ユニット３０に設けられる入力ポ
ート３５には、上記した燃圧検出センサ２９、アクセス
ペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する
負荷センサ４１、及びクランクシャフト（図示せず）の
回転に応じたパルス信号を出力するクランク角センサ４
２など、各種センサが対応するＡ／Ｄ変換器３７を介し
て接続されている。そして、電子制御ユニット３０で
は、これら入力ポート３５に入力される各種センサから
の出力信号に基づいて、現在の機関運転状態を把握して
いる。

【００２４】一方、出力ポート３６側には複数の駆動回
路３８が設けられ、上記した電動式燃料噴射弁６、スロ
ットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２
５、燃料ポンプ２８など、各種装置はそれぞれ対応する
駆動回路３８を介して電子制御ユニット３０に接続され
ている。そして、各装置は電子制御ユニット３０の指示
により適切に制御（駆動）される。

【００２５】この電子制御ユニット３０で行われている
制御について述べると、例えば、燃焼室５内に適切量、
燃料を供給する燃料供給制御などを実行している。以
下、図３を参照して燃料供給制御について説明する。な
お、図３（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４
０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎと、の相対関係を示し
ている。また、各曲線は等トルク曲線を表しており、Ｔ
Ｑ＝０で示される曲線はトルクがゼロであることを示
す。また、残りの曲線はＴＱ＝ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝
ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。

【００２６】要求トルクＴＱは図３（Ｂ）に示されるよ
うにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎか
らなる関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。本実施の形態では図３（Ｂ）に示すマップ
に基づいてアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ並びに機関
回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱまず初めに算出し、こ
の要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量を算出してい
る。そして、この算出された燃料噴射量に見合った燃料
を燃焼室５内に供給するように、電動式燃料噴射弁６の
制御及びコモンレール２７内の燃圧を制御している。

【００２７】＜排気浄化装置の構成＞以下、上記したデ
ィーゼル機関１に設けられる排気浄化装置について述べ
る。排気浄化装置は、排気タービン２１の出口に接続さ
れた上流側排気管５４に接続され内部にＮＯx触媒５０
を内蔵するケーシング５１と、このケーシング５１の下
流側に接続され内部に酸化触媒５２を内蔵するケーシン
グ５３と、酸化触媒５２を収容するケーシング５３の下
流に接続された下流側排気管５４ａと、を有する。

【００２８】また、上流側排気管５４及び下流側排気管
５４ａには、各排気管内を流れる排気の空燃比を検出す
る空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）５５、５６を設けてい
る。また、ＮＯx触媒５０を内蔵するケーシング５１に
は該ケーシング５１内に内蔵されたＮＯx触媒５０の雰
囲気温度を検出するために触媒温度センサ５７を設けて
いる。さらに、このＮＯx触媒５０を収容するケーシン
グ５１に流入する排気中に還元剤たる燃料を添加する還
元剤添加装置６０を設けている。すなわち、燃焼室５に
対して還元剤添加装置６０、空燃比センサ５５、ＮＯx
触媒５０、酸化触媒５３、空燃比センサ５６の順に各構
成要素を直列に設けている。以下、各構成要素について
詳細に説明する。

【００２９】上流側排気管５４に接続されたケーシング
５５に収容されるＮＯx触媒５０は、上流側排気管５４
より流入する排気中のＮＯx（窒素酸化物）を主として
浄化せしめる機能を有する。本実施の形態では、ＮＯx
触媒５０として吸蔵還元型ＮＯx触媒５０を採用してい
る。

【００３０】吸蔵還元型ＮＯx触媒５０は、例えばアル
ミナＡｌ₂Ｏ₃を担体として、この担体上に例えばカリウ
ムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓの
ようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａの
ようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹの
ような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とを担持させてなり、このＮＯx触媒５
０に流入する排気の空燃比が所定の空燃比より高いとき
に排気中のＮＯxを吸蔵し、逆に、流入排気の空燃比が
所定の空燃比より低いときに吸蔵したＮＯxを放出して
窒素ガスＮ₂に還元浄化せしめる機能を有する。なお、
この吸蔵還元型ＮＯx触媒５０におけるＮＯxの浄化メカ
ニズムについては、後に詳細に説明する。

【００３１】また、流入排気の空燃比とは、ＮＯx触媒
５０の上流に位置した排気通路、燃焼室、吸気通路に満
たされる空気量と、該排気通路、燃焼室、吸気通路に存
在する燃料成分（還元剤）との比を意味する。したがっ
てＮＯx触媒５０よりも上流の排気通路に燃料成分、還
元剤あるいは空気が供給されない限り、流入排気の空燃
比は燃焼室５内における混合気の空燃比に一致する。

【００３２】ＮＯx触媒５０を収容するケーシング５１
に設けられた触媒温度検出センサ５７は、該ケーシング
５１の略中央に取り付けられ、ＮＯx触媒５０の雰囲気
温度に対応した出力信号を出力する。また、その出力信
号は対応するＡ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニッ
ト３０に入力されている。

【００３３】上流側排気管５４に取り付けられた空燃比
センサ５５は、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空燃比
に対応した出力信号を出力する。また、その出力信号は
対応するＡ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニット３
０に入力されている。

【００３４】還元剤添加装置６０は、ＮＯx触媒５０に
流入する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加するも
であり、噴孔が排気ポート１０内に臨むようシリンダヘ
ッド３に設けられ所定の燃圧が作用した際に開弁して排
気枝管１９に燃料を噴射する還元剤噴射ノズル６１と、
上記した燃料ポンプ２８により吐出された燃料を還元剤
噴射ノズル６１へ導く還元剤供給路６２と、この還元剤
供給路６２の途中に設けられ該還元剤供給通路６２内を
流れる燃料の流量を調整せしめる流量調整弁６３と、を
備えている。

【００３５】そして、流量調整弁６１が開弁されると同
時に、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤
供給路６２を経て還元剤噴射ノズル６１に流れ込み、還
元剤噴射ノズル６１に作用する燃圧が開弁圧以上に達す
ると、還元剤噴射ノズル６１が開弁して還元剤としての
燃料が排気枝管１９内に噴射される。

【００３６】一方、排気枝管１９内に噴射された還元剤
は、燃焼室５から排出される排気と共に排気タービン２
１へ流入する。排気タービン２１へ流入した排気と還元
剤は、該排気タービン２１の回転によって均一に撹拌さ
れ、空燃比が低い排気としてＮＯx触媒５０が収容され
るケーシング５１に流入する。そして、ＮＯx触媒５０
に吸蔵されていたＮＯx触媒５０を放出して還元浄化せ
しめる。なお、還元剤の添加とＮＯxの浄化作用との間
における相関関係、並びに還元剤の添加時期について
は、後に詳細に説明する。

【００３７】また、流量調整弁６３が閉弁されて還元剤
噴射ノズル６１に対する燃料供給が停止されると、還元
剤噴射ノズル６１に作用していた燃圧が還元剤噴射ノズ
ル６１の開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射ノズ
ル６１が閉弁して排気枝管１９内への燃料添加は停止さ
れる。

【００３８】なお、上記した還元剤噴射ノズル６１の取
り付け位置、及び還元剤噴射ノズル６１における還元剤
の噴射方向は、排気枝管１９に設けられたＥＧＲ通路２
４に該還元剤噴射ノズル６１より噴射された燃料が流入
しないように、且つ還元剤が排気枝管１９内に滞ること
なく排気タービン２１に達するように定められている。
また、還元剤噴射ノズル６１は、シリンダヘッド３に形
成された図示しないウォータージャケットを貫通、若し
くはウォータージャケットに近接して取り付けられてお
り、ウォータージャケットを流れる冷却水によって冷却
されるようになっている。

【００３９】ＮＯx触媒５０の下流に接続されたケーシ
ング５４に内蔵される酸化触媒５３は、機関本体１より
排出される排気中の炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを
主として浄化せしめる機能を有し、例えば、パラジウム
Ｐｂ及び白金Ｐｔ、又はパラジウムＰｂのみからなる貴
金属を、例えばアルミナＡｌ₂Ｏ₃あるいはコージライト
かなるを担体上に担持させてなる。そして、酸化触媒に
流入する排気中の炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯを無害
な炭酸ガスＣＯ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏに酸化せしめ浄化する
（ＨＣ＋ＣＯ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ）。

【００４０】下流側排気管５４ａに取り付けられる空燃
比センサ５６は、ＮＯx触媒５０及び酸化触媒５３を経
て下流側排気管５４ａに流入する排気の空燃比に対応し
て出力信号を出力する。また、その出力信号は対応する
Ａ／Ｄ変換器３７を介して電子制御ユニット３０に入力
されている。

【００４１】なお、以下の説明では、上流側排気管５４
に設けられる空燃比センサ５５を流入排気空燃比センサ
５５と称すこともある。また、下流側排気管５４ａに設
けられる空燃比センサ５６を流出排気空燃比センサ５６
と称することもある。さらに、ＮＯx触媒５０に流入す
る排気を流入排気と称するのに対して、ＮＯx触媒５０
及び酸化触媒５３を経て下流側排気管５４ａに流れ出る
排気を流出排気と称すこともある。

【００４２】＜ＮＯxの浄化メカニズム＞続いて、排気
浄化装置に設けられる吸蔵還元型ＮＯx触媒について、
そのＮＯxの浄化メカニズムについて説明する。ＮＯx触
媒５０は、上記した流入排気の空燃比が所定の空燃比よ
りも高いときにその排気中のＮＯxを吸蔵し、逆に流入
排気の空燃比が所定の空燃比よりも低いときに吸蔵して
いるＮＯxを放出して窒素Ｎ₂に還元浄化せしめるＮＯx
の浄化作用を有している。

【００４３】なお、ここで所定の空燃比とは、一般に理
論空燃比近傍に設定される値であるが、ＮＯx触媒５０
の組成を変えることにより多少の変更が可能である。本
実施の形態では、理論空燃比を所定の空燃比としてい
る。したがって、流入排気が理論空燃比より高くなるリ
ーン空燃比になるとＮＯxを吸蔵して、逆に流入排気が
理論空燃比以下となるリッチ空燃比になるとＮＯxを放
出して還元浄化する。

【００４４】このＮＯx触媒５０におけるＮＯxの還元浄
化作用は、図４に示す浄化メカニズムで行われていると
考えられている。なお、図４に示す浄化メカニズムは、
ＮＯx触媒５０の担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを
担持させた場合の例を示しているが、他の貴金属、アル
カリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカ
ニズムとなる。

【００４５】まず、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空
燃比が理論空燃比より遙かに高いリーン空燃比では、図
４（Ａ）に示すようにその流入排気中の酸素Ｏ₂がＯ₂ ^-
又はＯ^2-の形で担体に担持された白金Ｐｔの表面に付着
する。また、流入排気中に含まれる窒素酸化物ＮＯは、
担体上に担持された白金Ｐｔ上でＯ₂ ^-又はＯ^2-と反応し
て二酸化窒素ＮＯ₂になる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。

【００４６】次いで、白金Ｐｔの表面上で生成されたＮ
Ｏ₂は、さらに白金Ｐｔ上で酸化せしめられ、同担体上
に担持されたバリウムＢａと結合する。より厳密には流
入排気中の酸素Ｏ₂によって酸化された酸化バリウムＢ
ａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯx触媒
５０内に拡散する。

【００４７】また、ＮＯx触媒５０に流入する排気の空
燃比が理論空燃比以下になるリッチ空燃比においては、
流入排気中に含まれる酸素Ｏ₂の数が減少するため、白
金Ｐｔの表面上にて生成される二酸化窒素ＮＯ₂の量も
減少する。また、ＮＯx触媒５０内では、逆方向の反応
が進みＮＯx触媒５０内に拡散していた硝酸イオンＮＯ₃
^- は二酸化窒素ＮＯ₂の形に変化する（ＮＯ₃ ^-→Ｎ
Ｏ₂）。そして、ついには二酸化窒素ＮＯ₂若しくは一酸
化窒素ＮＯの形でＮＯx触媒５０から排気中に放出され
る。

【００４８】一方、リッチ空燃比において排気中に多く
含まれる炭化水素ＨＣ（燃料成分）、並びに一酸化炭素
ＣＯは酸素Ｏ₂との結合力が極めて高く、白金Ｐｔ上の
酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-と即座に結合して酸化せしめられ、水
蒸気Ｈ₂Ｏ並びに炭酸ガスＣＯ₂となって排気中に拡散す
る。

【００４９】また、この時、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭
素ＣＯの酸化にて白金Ｐｔ上の酸素Ｏ₂ ^-又はＯ^2-が使い
果たされたとしても、流入排気中に未燃の炭化水素ＨＣ
及び一酸化炭素ＣＯが残っていれば、ＮＯx触媒５０よ
り放出された二酸化窒素ＮＯ₂又は一酸化窒素ＮＯは、
その余分な未燃炭化水素ＨＣ、及び未燃一酸化炭素ＣＯ
と反応して還元せしめられ、無害な窒素Ｎ₂となり排気
中に拡散する（図４（Ｂ）参照）。

【００５０】このように吸蔵還元型ＮＯx触媒５０で
は、流入排気の空燃比がリーン空燃比になると該流入排
気中のＮＯxを吸蔵し、流入排気の空燃比がリッチ空燃
比になると該触媒５０内に吸蔵されていたＮＯxを短時
間のうちに放出して、窒素Ｎ₂に還元する。よって大気
中へのＮＯxの排出を阻止できる。

【００５１】ところで、車輌等に搭載されるディーゼル
機関１では理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１３〜１４）よりも高
いリーン空燃比にて機関の運転がなされている。このた
め通常の機関運転状態ではＮＯx触媒５０に流入する排
気の空燃比は極めて高いリーン空燃比であり、機関本体
１より排出される排気中のＮＯxはＮＯx触媒５０に吸蔵
されて、ＮＯx触媒５０より放出されることはほとんど
ない。

【００５２】一方、ガソリンエンジンなど火花点火式機
関では、燃焼室５に供給する混合気を理論空燃比以下の
リッチ空燃比にすることによって、故意に流入排気中の
酸素濃度を低下せしめＮＯx触媒５０に吸蔵されている
ＮＯxを放出させることができる。しかしながら本実施
の形態に示すようなディーゼル機関１においては、燃焼
室に供給する混合気を理論空燃比以下のリッチ空燃比に
すると、その混合気の燃焼の際に煤などの微粒子を生成
してしまう。

【００５３】したがって、ディーゼル機関では、ＮＯx
触媒５０のＮＯx吸蔵能力を飽和させないように、混合
気ではなくＮＯx触媒５０に流入する流入排気の空燃比
をリッチ空燃比として、適時、ＮＯx触媒５０に吸蔵さ
れているＮＯxを放出させる必要がある。そこで、本実
施の形態では上記したようにＮＯx触媒５０の上流側排
気通路５４に還元剤添加装置６０（吸放出制御手段）を
設けて対処している。すなわち、流入排気中に還元剤た
る燃料を添加することによってＮＯx触媒５０に流入す
る排気の空燃比を低下せしめ、ＮＯx触媒５０に吸蔵さ
れているＮＯxを放出、還元浄化させるようにしてい
る。以下の説明では、ＮＯx触媒５０よりＮＯxを故意に
放出せしめる制御をリッチスパイク制御、又はＮＯx触
媒の再生と称する。

【００５４】＜リッチスパイク制御＞このリッチスパイ
ク制御では、まず、還元剤たる燃料の添加条件が成立し
ているか否かを電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４にて
判別する。ここで、還元剤の添加条件としては、例え
ば、触媒温度センサ５７の出力信号がＮＯx触媒５０の
活性化温度に達しているか、また、ＮＯx触媒５０にお
けるＳＯx被毒などを回復すべくＮＯx触媒５０の昇温制
御が実行されていないか、車輌の走行距離数が予め設定
した走行距離数に達したか、あるいは車輌の運転時間が
予め設定した所定時間に達したか、などの条件を例示で
きる。

【００５５】そして、ＣＰＵ３４では上記した還元剤添
加条件が成立した際に、還元剤添加装置６０による流入
排気中への還元剤添加（燃料添加）を所定のタイミング
にて実施し、流入排気の空燃比が比較的短い周期でスパ
イク的にリッチ空燃比となるようにしている。そして、
ＮＯx触媒５０に吸蔵されたＮＯxを短周期的に放出して
ＮＯxを還元浄化している。

【００５６】その際、ＣＰＵ３４はＲＡＭ３３に記憶さ
れている機関回転数、負荷センサ４１の出力信号（アク
セル開度）、燃焼消費量等を読み出し、これら機関回転
数、機関負荷、及び燃料噴射量等をパラメータとして、
ＲＯＭ３２に予め準備された還元剤添加装置６０の制御
マップへアクセスし、還元剤添加装置６０における還元
剤の添加時期及び添加量を算出している。そして、ＣＰ
Ｕ３４では、前記還元剤の添加条件及び添加量に基づい
て、流量調節弁６３の開弁時間を調節して、還元剤噴射
ノズル６１より還元剤を添加するようにしている。

【００５７】そして、還元剤噴射ノズル６１から排気枝
管１９内へ噴射された還元剤は、排気枝管１９の上流側
から流れてきた排気と混ざり合ってリッチ空燃比の排気
を形成し、該リッチ空燃比の排気がＮＯx触媒５０に流
入することになる。このようにリッチ空燃比の排気をＮ
Ｏx触媒５０に流入させると、上記したようにＮＯx触媒
５０内に吸蔵されていたＮＯxが放出されて、さらに排
気中の還元剤と結合して窒素Ｎ₂に還元される。

【００５８】ところで、上記したようにＮＯx触媒は長
期に亘り使用すると、ＮＯxの吸蔵能力が低下する。そ
して、ついにはＮＯxを吸蔵し得なくなることもある。
したがって、ＮＯx触媒を効果的に用いる場合には、Ｎ
Ｏxの吸蔵能力がどの程度低下したかを定期的に把握す
る必要がある。そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄
化装置では、以下に述べる方法でＮＯx触媒５０の劣化
判定を行っている。

【００５９】＜ＮＯx触媒の劣化判定方法＞まず始め
に、本出願に要旨に係るＮＯx触媒５０の劣化判定につ
いて、その基本的な判定の原理を述べる。ＮＯx触媒５
０は上記したように流入排気中の還元剤たる炭化水素Ｈ
Ｃ及び一酸化炭素ＣＯを消費して水蒸気Ｈ₂Ｏ及び炭酸
ガスＣＯ₂に酸化せしめる機能を有している。また同時
に、流入排気中に炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯが酸
化されずに残留している場合には、それら未燃の炭化水
素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを消費して該ＮＯx 触媒５０
に吸蔵されているＮＯxを窒素Ｎ₂に還元せしめる機能を
有している。

【００６０】したがって、ＮＯx触媒５０を十分に再生
しうる量の還元剤を流入排気中に添加した場合には、Ｎ
Ｏx触媒５０に吸蔵されているＮＯxが完全に放出される
までＮＯx触媒５０内及びその周囲にて窒素ガスＮ₂、水
蒸気Ｈ₂Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂が生成され続け、図５（Ｃ）
に示すようにこれら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏ炭酸ガス
ＣＯ₂によってＮＯx触媒５０より流れ出る排気の酸素濃
度（空燃比）は一定期間に理論空燃比より十分に低い値
を示すことになる。即ち、Ｏ₂ストレージ効果を認識で
きる。

【００６１】ところで、これら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂
Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂を生成するにあたっては、ＮＯx触媒
５０に吸蔵されているＮＯx及び酸素Ｏ₂が必要となる。
従って、これら窒素ガスＮ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏ、炭酸ガスＣ
Ｏ₂の生成によって流出排気の酸素濃度（空燃比）が低
下せしめられている期間Ｔ（以下、リッチ時間と称す）
を計測することにより、ＮＯx触媒５０に吸蔵可能なＮ
Ｏxの量、即ちＮＯx吸蔵能力を評価できる。より詳細に
は新品の新規ＮＯx触媒におけるリッチ時間Ｔ１と実際
の測定により算定されるリッチ時間Ｔ２とを比較するこ
とによりＮＯx触媒５０の劣化状態を判定することがで
きる。

【００６２】そこで、本出願に係る排気浄化装置では、
上記したリッチスパイク制御時においてリッチ時間Ｔ２
を計測し、このリッチ時間Ｔ２の長さに基づいたＮＯx
触媒５０の劣化判定を実施している。また、この劣化判
定時においては、ＮＯx触媒の下流にて検出される流出
排気の空燃比にＯ2ストレージ効果の影響が顕著に見ら
れるように通常のリッチスパイク制御における還元剤の
添加量よりも多い大量の還元剤を流入排気中に添加する
ようにしている。

【００６３】また、上記したＯ₂ストレージ効果により
流出排気の空燃比が一時的に低下せしめられる時間の長
さは、ＮＯx触媒５０よりＮＯxが放出されている間、そ
の流出排気が理論空燃比近傍に維持されている時間に比
べて遥かに長くなる。このため理論空燃比近傍に流出排
気の空燃比が維持されている時間を測定してＮＯx触媒
５０の劣化状態を判定するよりも、上記したＯ₂ストレ
ージ効果を利用してＮＯx触媒５０の劣化状態を判定し
た方が精度よく且つより確実に劣化状態を判定しえる。

【００６４】なお、以下の説明においては、通常のリッ
チスパイク制御時に添加される還元剤の添加量を基本添
加量とし、劣化判定を兼ねるリッチスパイク制御時に添
加される還元剤の添加量を劣化判定添加量として区別す
る。また、劣化判定に伴う大量の還元剤添加動作を劣化
判定噴射と称することもある。以下、上記したＮＯx触
媒５０の劣化判定方法に基づきなされる劣化判定制御に
ついて、図６に示すフローチャートを参照し、本出願の
要旨となるＮＯx触媒の劣化判定について述べる。

【００６５】＜ＮＯx触媒の劣化判定制御＞図６は、Ｎ
Ｏx触媒５０の劣化判定に係る一連の流れを示すフロー
チャートである。なお、このフローチャートに示す劣化
判定処理ルーチンは、電子制御ユニット３０のＲＯＭ３
２に予め記憶されており、所定時間毎に繰り返し実行さ
れるルーチンである。

【００６６】＜ステップ１０１＞まず始めに、ＮＯx触
媒５０の劣化判定を実行するに先立ち、劣化判定実行条
件を満たしているか否かを判別する（ステップ１０
１）。ここで、劣化判定実行条件として例示できる条件
を述べると、車輌の走行距離数が予め設定した走行距離
数に達したか、あるいは車輌の運転時間が予め設定した
所定時間に達したか、などを例示できるが、本実施の形
態では、機関本体１の運転状態が定常状態にあるか、ま
た、その定常状態が予め設定した規定時間継続している
か、さらにＮＯx触媒５０の雰囲気温度が活性化温度以
上に達しているか、などの各種条件を満たしたときにＮ
Ｏx触媒５０の劣化判定を実施するようにしている。

【００６７】なお、機関本体１の定常状態とは、エンジ
ン負荷及びエンジン回転数等がほぼ一定な運転状態をい
い、アイドル運転状態も定常運転状態に含まれる。ま
た、機関本体１が定常運転状態にない場合には、流入排
気及び流出排気の何れにおいてもその空燃比は不安定で
あり、正しい劣化判定を行うことができない。また、Ｎ
Ｏx触媒５０の雰囲気温度が活性化温度に満たない時に
は、ＮＯx触媒５０の浄化作用が緩慢若しくは機能して
おらず、正しい劣化判定を行うことはできない。このよ
うに、ステップ１０１で否定判定を行った場合に、この
劣化判定処理ルーチンを一旦終了する。

【００６８】＜ステップ１０２＞一方、ステップ１０１
において肯定判定した場合には、ステップ１０２に進
み、上記した劣化判定方法に示すように劣化判定添加量
に見合う還元剤（燃料）を排気枝管１９内に噴射する
（空燃比制御手段）。ここで、劣化判定噴射時における
還元剤の添加量、すなわち劣化判定添加量は、通常リッ
チスパイク制御時の基本添加量に比べて数倍、若しくは
数十倍、数百倍程度である。

【００６９】なお、本実施の形態では、流出排気の空燃
比が確実に理論空燃比以下の値を示すように劣化判定添
加量を定めている。なお、劣化判定添加量は、各種条件
下にて行われた予備実験に基づき定められ、予備実験に
よって定められた劣化判定添加量は、触媒雰囲気温度及
び現在の機関負荷などをパラメータとして作成されたマ
ップの形で電子制御ユニット３０内のＲＯＭ３２に記録
されている。

【００７０】一方、劣化判定噴射時における還元剤の添
加量は大量である。従って、ＮＯx触媒５０内におい
て、流入排気中の炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの全
てを浄化しきれないこともある。そのため本実施の形態
ではＮＯx触媒５０の下流に酸化触媒５２を設け、ＮＯx
触媒５０を通過して流れ出た炭化水素ＨＣ及び一酸化炭
素ＣＯなどをこの酸化触媒５２によって無害な水蒸気Ｈ
₂Ｏ、炭酸ガスＣＯ₂に酸化せしめ浄化するようにしてい
る。したがって、劣化判定時においてもＨＣエミッショ
ンが悪化することはない。

【００７１】＜ステップ１０３＞続いて、電子制御ユニ
ット３０ではステップ１０３に進み、劣化判定噴射を実
行してからの経過時間を計測すると共に、該経過時間が
予め設定した規定時間に達したか否かを判別する。ここ
で、予め定められた規定時間とは、前記還元剤噴射ノズ
ル６０から排気枝管１９内に噴射された還元剤が、排気
タービン２１及び上流側排気管５４を流下してＮＯx触
媒５０に流入し、且つＮＯx触媒５０のＮＯxを放出して
還元浄化するまでに要する時間である。なお、規定時間
は、各種条件下にて行われた予備実験に基づき定めら
れ、予備実験によって定められた劣化判定添加量は、現
在の機関回転数及び機関負荷などをパラメータとして作
成されたマップの形で電子制御ユニット３０内のＲＯＭ
３２に記録されている。

【００７２】そして、ステップ１０３が否定された場合
には、本劣化判定処理ルーチンを一旦終了する。なお、
ステップ１０３の実行中において機関本体１の運転状態
が定常状態から脱した場合においても、このステップ１
０３を否定して本劣化判定処理ルーチンを一旦終了す
る。したがって、この場合劣化判定噴射を一旦終了する
こととなり、本ステップ１０３において判定の基礎とな
る劣化判定噴射を実行してからの経過時間もリセットさ
れて「０」になる。

【００７３】＜ステップ１０４＞そして、ステップ１０
３において肯定判定がなされた場合には、ＮＯx触媒５
０より流れ出る流出排気の空燃比がＯ₂ストレージ効果
によってリッチ空燃比に維持されている時間を算出す
る。より具体的には、まず、流入排気空燃比センサ５５
にてＮＯx触媒５０に流入する排気の空燃比を測定する
と共に、流出排気空燃比センサ５６にてＮＯx触媒５０
より流れ出る排気の空燃比を測定する。続いて、空燃比
センサ５５，５６毎に検出される検出値に基づいて該検
出値がリッチ空燃比に維持されているリッチ時間を算出
すると共に、流入排気に対応するリッチ時間を流出排気
に対応するリッチ時間で割った商によってＮＯx触媒５
０の劣化判定に用いる比較値を求める。

【００７４】ここで比較値について詳述すると、上記し
たように、ＮＯx触媒５０ではＮＯx吸蔵能力が高いほ
ど、ＮＯx触媒５０より流れ出る排気の空燃比がリッチ
空燃比に維持されている時間も長くなる。したがって、
流入排気に対応するリッチ時間を流出排気に対応するリ
ッチ時間で割った商を求めることによってＮＯx触媒５
０のＮＯx吸蔵能力を具体的に数値化することがきる。

【００７５】＜ステップ１０５＞そして、ステップ１０
４で比較値が求められると、電子制御ユニット３０では
ステップ１０５に進みＮＯx触媒５０の劣化状態を判別
する。このステップ１０５では、先のステップ１０４で
実測値に基づき定められた比較値と、ＮＯx触媒５０の
劣化判定を行う際の指標となる劣化判定基準値とを照ら
し合わせて、比較値が基準値より負か否かを判別する
（劣化判定手段）。

【００７６】このＮＯx触媒５０の劣化判定を行う際の
指標となる劣化判定基準値は、新規ＮＯx触媒５０を用
いて各種条件下にて行われた予備実験に基づき定められ
る値である。なお、劣化判定基準値は、エンジン負荷及
び触媒雰囲気温度などをパラメータとして作成されたマ
ップの形で電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２に記録さ
れている。したがって、このマップ上に展開される劣化
判定基準値と実測により得られた比較値とを照らし合わ
せることによって、ＮＯx触媒５０の劣化状態を正確に
判定できる。

【００７７】そして、ステップ１０５において肯定判定
の場合には、電子制御ユニット３０のＣＰＵ３４にてＮ
Ｏx触媒５０が劣化状態にあると認識する（ステップ１
０６）。また、否定判定の場合には、ＮＯx触媒が正常
に機能していると判断して本劣化判定処理ルーチンを終
了する。

【００７８】このように、本出願に係る内燃機関の排気
浄化装置では、流出排気の空燃比がＯ₂ストレージ効果
の影響により一時的に低下せしめられる時間に基づいて
ＮＯx触媒の劣化判定を行っている。

【００７９】〔他の実施の形態〕上記した実施の形態で
は、流出排気に対応するリッチ時間と流入排気に対応す
るリッチ時間との関係で比較値を算出し、その比較値に
基づいてＮＯx触媒５０の劣化判定を実施しているが、
本出願に係るＮＯx触媒の劣化判定は、流出排気に対応
するリッチ時間さえ算定できれば要をなす。

【００８０】すなわち、上記した劣化判定処理ルーチン
において適用される比較値を、単に、流出排気に対応す
るリッチ時間で定義すると共に、劣化判定時の指標とな
る劣化判定基準値を時間単位で定義して、これら流出排
気に対応するリッチ時間と劣化判定基準値とを比較し
て、該リッチ時間が劣化判定基準値よりも短くなった時
に、ＮＯx触媒が劣化状態にあるとみなせる。

【００８１】また、上記した実施の形態では、ＮＯx触
媒５０に流入する排気の空燃比を流入排気空燃比センサ
５５を用いて実測しているが、流入排気の空燃比は機関
本体１の運転状態から推定可能であるため、機関本体１
の運転状態と流入排気の空燃比とを対応づけしたマップ
を予め電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２に記憶させて
おき、このマップを参照して流入排気のリッチ時間を推
定してもよい。そして、推定されたリッチ時間に基づい
て上記劣化判定処理ルーチンをこなしてもよい。

【００８２】また、上記した実施の形態では、酸化触媒
５２の下流側に流出排気空燃比センサ５６を取り付けて
いるが、勿論、ＮＯx触媒５０の直後に流出排気空燃比
センサ５６を設けてもよい。さらに空燃比センサ５５，
５６に代わる酸素Ｏ₂センサなどによって空燃比を検出
してもよい。

【００８３】また、上記した実施の形態では、圧縮着火
式内燃機関を例に挙げ説明を述べたが、本出願に係る内
燃機関の排気浄化装置はガソリンエンジンなど火花点火
式内燃機関においても、勿論、適用可能である。また、
内燃機関がガソリンエンジンの場合、内燃機関の燃焼室
に供給する混合気の空燃比をリッチ空燃比にして燃焼さ
せることによりＮＯx触媒に流入する流入排気の空燃比
をリッチ空燃比にして、ＮＯx触媒１０に還元剤として
の炭化水素ＨＣを供給できる。すなわち、還元剤供給手
段は、燃料噴射制御手段によって実現することもでき
る。

【００８４】また、上記した実施の形態において説明し
た吸蔵還元型ＮＯx触媒は、長期に渡り使用していると
排気中の硫黄酸化物ＳＯxによる被毒を受けてＮＯx浄化
率が低下する。このためＳＯx被毒がある程度進行した
際に該ＮＯx触媒をＳＯx被毒から回復すべく再生処理を
行う必要がある。この再生処理時には、ＮＯxを放出・
還元浄化せしめるリッチスパイク制御時に添加される基
本添加量よりも多い大量の還元剤をＮＯx触媒に供給す
る必要がある。したがって、本出願に係るＮＯx触媒の
劣化判定は、このＳＯx被毒の再生処理時においても実
施可能である。

【００８５】上記した実施の形態では、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒を採用しているが、選択還元型ＮＯx触媒を採用し
た場合においても、吸蔵還元型ＮＯx触媒と同様の作用
・効果を奏される。なお、選択還元型ＮＯx触媒は流入
排気がリーン空燃比で、且つ炭化水素ＨＣの存在下でＮ
Ｏxを還元又は分解する機能を有する。

【００８６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＮＯx触
媒の劣化判定時に、該ＮＯx触媒に流入する排気の空燃
比を大幅に低下せしめることにより、該ＮＯx触媒から
流出する排気の空燃比には、ＮＯx触媒が劣化している
場合とＮＯx触媒が劣化していない場合とで明確な差が
生じ易くなるため、精度の高い劣化判定を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を概略
的に示す概略構成図

【図２】図１に示す内燃機関の要部拡大図

【図３】機関の要求トルクを示す図

【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

【図５】還元剤添加時における空燃比の変化を説明す
るための図

【図６】ＮＯx触媒の劣化判定に係る劣化判定処理ル
ーチンを示すフローチャート図

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン（機関本体）５燃焼室５４上流側排気管５４ａ下流側排気管５０吸蔵還元型ＮＯx触媒（ＮＯx触媒）５２酸化触媒５７触媒温度センサ５５流入排気空燃比センサ５６流出排気空燃比センサ６０還元剤供給装置６１還元剤噴射ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｇ (56)参考文献特開平10−299460（ＪＰ，Ａ) 特開平８−232644（ＪＰ，Ａ) 特開平６−200737（ＪＰ，Ａ) 特開平８−260949（ＪＰ，Ａ) 特開平11−62562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設けられ、流入排
気の空燃比が高いときは排気中の窒素酸化物を吸収する
とともに、流入排気の空燃比が低下したときは吸収して
いた窒素酸化物を放出及び還元するＮＯx触媒と、前記
ＮＯx触媒に吸収された窒素酸化物を浄化すべく、前記
ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を所定の空燃比まで
低下させる吸放出制御手段と、前記ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比を一時的に前記所定空燃比より低い空燃
比まで低下させる空燃比制御手段と、前記ＮＯx触媒に
流入する排気の空燃比が前記空燃比制御手段により前記
所定の空燃比より低下させられた際に前記ＮＯx触媒か
ら流出する排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段の検出値が基準となる空燃比より低
い値を示す時間に基づいて前記ＮＯx触媒の劣化を判定
する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項２】前記基準空燃比は、理論空燃比であり、
前記劣化判定手段は、前記空燃比検出手段の検出値が理
論空燃比より低い値を示す時間が所定時間未満になると
前記ＮＯx触媒が劣化していると判定することを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記ＮＯx触媒より上流の排気中に還元剤
を添加する還元剤添加手段をさらに備え、前記吸放出制
御手段は、前記還元剤添加手段から排気中へ所定量の還
元剤を添加させることにより、前記ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比を所定の空燃比まで低下させ、前記空燃
比制御手段は、前記還元剤添加手段から排気中へ前記所
定量以上の還元剤を添加させることにより、前記ＮＯx
触媒に流入する排気の空燃比を前記所定空燃比より低下
させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機
関の排気浄化装置。