WO2014167635A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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悠樹 美才治
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • a particulate filter disposed in the engine exhaust passage, a fuel addition valve disposed in the engine exhaust passage upstream of the particulate filter, and a temperature sensor for detecting the temperature of the particulate filter There is known an internal combustion engine in which fuel is injected from a fuel addition valve when the particulate filter is to be regenerated and the temperature of the particulate filter is raised to a regeneration temperature of about 600 ° C. by the oxidation reaction heat of the injected fuel. In this case, if the fuel addition valve is clogged, the temperature of the particulate filter will not rise to the regeneration temperature even if fuel is injected from the fuel addition valve. Therefore, in this internal combustion engine, if the temperature of the particulate filter does not rise to the regeneration temperature even when fuel is injected from the fuel addition valve, it is determined that the fuel addition valve is clogged (see, for example, Patent Document 1). ).
  • the injected fuel adheres to the inner wall surface of the exhaust passage around the injection path, and the exhaust particulates contained in the exhaust gas are adhering to the attached injected fuel. Accumulation may result in clogging of the injection path.
  • the injected fuel adheres to the accumulated exhaust particulates, and as a result, sufficient injected fuel is not supplied to the particulate filter. . Therefore, in this case, the temperature of the particulate filter does not rise to the regeneration temperature even if the fuel addition valve is not clogged.
  • the fuel addition valve is not clogged in this way, it is determined that the fuel addition valve is clogged.
  • An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately determine that an injection path is clogged or that a fuel addition valve is clogged.
  • the exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage, the hydrocarbon supply valve disposed in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, and the fuel for supplying fuel to the hydrocarbon supply valve A hydrocarbon feed valve is injected into the exhaust gas along a predetermined injection path from the hydrocarbon feed valve, and when hydrocarbon is injected from the hydrocarbon feed valve, the hydrocarbon feed valve
  • the temperature increase amount of the exhaust purification catalyst by the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon supply valve is smaller than a predetermined increase amount and the hydrocarbon supply valve Control of the internal combustion engine in which it is determined that the injection path is clogged when the amount of decrease in the fuel pressure supplied to the hydrocarbon supply valve when hydrocarbons are injected is greater than a predetermined amount of decrease.
  • the exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage, the hydrocarbon supply valve disposed in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, and the fuel supply to the hydrocarbon supply valve The fuel supply device is provided, and hydrocarbons are injected into the exhaust gas from the hydrocarbon supply valve along a predetermined injection path, and hydrocarbons are injected when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve.
  • a temperature increase amount of an exhaust purification catalyst due to hydrocarbons supplied from a hydrocarbon supply valve is smaller than a predetermined amount and the hydrocarbon supply valve
  • the amount of decrease in the supply fuel pressure to the hydrocarbon supply valve when hydrocarbons are injected from is smaller than a predetermined amount, it is determined that the hydrocarbon supply valve is clogged.
  • FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the surface portion of the catalyst carrier.
  • FIG. 3 is a view for explaining an oxidation reaction in the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 4 is a diagram showing changes in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 5 is a diagram showing the NO x purification rate R1.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining the oxidation-reduction reaction in the exhaust purification catalyst.
  • 7A and 7B are diagrams for explaining the oxidation-reduction reaction in the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst.
  • FIG. 9 is a diagram showing the NO x purification rate R2.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the hydrocarbon injection cycle ⁇ T and the NO x purification rate R1.
  • 11A and 11B are maps showing the injection amount of hydrocarbons and the like.
  • FIG. 12 is a diagram showing NO x release control.
  • FIG. 13 is a diagram showing the fuel injection timing.
  • 14A and 14B are views for explaining a fuel supply device and the like.
  • FIG. 15 is a time chart showing changes in the fuel pressure PX supplied to the hydrocarbon supply valve.
  • FIG. 16 is a time chart showing changes in the bed temperature TC of the exhaust purification catalyst.
  • 17A and 17B are maps showing the injection amount of hydrocarbons and the like.
  • FIG. 18 is a flowchart for performing the injection control.
  • FIG. 19 is a flowchart for performing the injection control.
  • FIG. 20 is a flowchart for performing the injection control.
  • FIG. 21 is a flowchart
  • FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • 1 is an engine body
  • 2 is a combustion chamber of each cylinder
  • 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber
  • 4 is an intake manifold
  • 5 is an exhaust manifold.
  • the intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 9 via the intake air amount detector 8.
  • a throttle valve 10 driven by an actuator is disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.
  • the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the exhaust purification catalyst 13 via the exhaust pipe 12.
  • the exhaust purification catalyst 13 is composed of a NOx storage catalyst.
  • the outlet of the exhaust purification catalyst 13 is connected to a particulate filter 14, and the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust purification catalyst 13 is used to supply hydrocarbons consisting of light oil and other fuels used as fuel for a compression ignition internal combustion engine.
  • a hydrocarbon feed valve 15 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, light oil is used as the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon supply valve 15.
  • the present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine in which combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
  • hydrocarbons made of gasoline or other fuel used as fuel for the spark ignition type internal combustion engine are supplied from the hydrocarbon supply valve 15.
  • the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 16, and an electronically controlled EGR control valve 17 is disposed in the EGR passage 16.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • a cooling device 18 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 16 is disposed.
  • the engine cooling water is guided into the cooling device 18, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.
  • Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 20 through a fuel supply pipe 19, and this common rail 20 is connected to a fuel tank 22 through an electronically controlled fuel pump 21 having a variable discharge amount.
  • the fuel stored in the fuel tank 22 is supplied into the common rail 20 by the fuel pump 21, and the fuel supplied into the common rail 20 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 19.
  • the electronic control unit 30 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 31.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • CPU microprocessor
  • input port 35 and output port 36 It comprises.
  • a temperature sensor 23 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst 13 is arranged downstream of the exhaust purification catalyst 13, and the particulate filter 14 detects the differential pressure across the particulate filter 14.
  • a differential pressure sensor 24 is attached. Output signals of the temperature sensor 23, the differential pressure sensor 24, and the intake air amount detector 8 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37, respectively.
  • a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40.
  • the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
  • a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 35.
  • the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the actuator for driving the throttle valve 10, the hydrocarbon supply valve 15, the EGR control valve 17, and the fuel pump 21 through corresponding drive circuits 38.
  • FIG. 2 schematically shows a surface portion of the catalyst carrier carried on the substrate of the exhaust purification catalyst 13 shown in FIG.
  • a noble metal catalyst 51 made of platinum Pt is supported on a catalyst support 50 made of alumina, and further, potassium K, sodium Na, Alkali metals such as cesium Cs, alkaline earth metals such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanides and metals that can donate electrons to NO x such as silver Ag, copper Cu, iron Fe, iridium Ir
  • a basic layer 53 containing at least one selected from the above is formed.
  • rhodium Rh or palladium Pd can be supported on the catalyst carrier 50 of the exhaust purification catalyst 13. Since the exhaust gas flows along the catalyst carrier 50, it can be said that the noble metal catalyst 51 is supported on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13. Further, since the surface of the basic layer 53 is basic, the surface of the basic layer 53 is referred to as a basic exhaust gas flow surface portion 54.
  • FIG. 3 schematically shows the reforming action performed in the exhaust purification catalyst 13 at this time.
  • the hydrocarbon HC injected from the hydrocarbon feed valve 15 is converted into a radical hydrocarbon HC having a small number of carbons by the noble metal catalyst 51.
  • FIG. 4 shows the supply timing of hydrocarbons from the hydrocarbon supply valve 15 and changes in the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13. Since the change in the air-fuel ratio (A / F) in depends on the change in the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13, the air-fuel ratio (A / F) in shown in FIG. It can be said that the change represents a change in hydrocarbon concentration. However, since the air-fuel ratio (A / F) in decreases as the hydrocarbon concentration increases, the hydrocarbon concentration increases as the air-fuel ratio (A / F) in becomes richer in FIG.
  • FIG. 5 shows the cycle of the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 as shown in FIG. 4 by periodically changing the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • the NO x purification rate R1 by the exhaust purification catalyst 13 when the exhaust purification catalyst 13 is made rich is shown for each catalyst temperature TC of the exhaust purification catalyst 13.
  • FIGS. 6A and 6B schematically show the surface portion of the catalyst carrier 50 of the exhaust purification catalyst 13, and in these FIGS. 6A and 6B, the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 is predetermined. The reaction is shown to be presumed to occur when oscillated with an amplitude within a range and a period within a predetermined range.
  • FIG. 6A shows a case where the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 is low
  • FIG. 6B shows the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 when hydrocarbons are supplied from the hydrocarbon supply valve 15.
  • a / F When the in is made rich, that is, when the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 is high.
  • the oxygen concentration is high in the active NO x * around continues a predetermined time or more active NO x * is oxidized, nitrate ions NO 3 - in the basic layer 53 in the form of Absorbed.
  • radical hydrocarbons HC activity NO x * is as hydrocarbon concentration is shown to be high in FIG. 6B on the platinum 51 around before the lapse of this period of time, whereby A reducing intermediate is produced. This reducing intermediate is attached or adsorbed on the surface of the basic layer 53.
  • the first produced reducing intermediate this time is considered to be a nitro compound R-NO 2.
  • this nitro compound R-NO 2 becomes a nitrile compound R-CN, but since this nitrile compound R-CN can only survive for a moment in that state, it immediately becomes an isocyanate compound R-NCO.
  • This isocyanate compound R-NCO becomes an amine compound R-NH 2 when hydrolyzed.
  • a reducing intermediate is generated by increasing the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13, and after reducing the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13,
  • the reducing intermediate reacts with NO x , active NO x * and oxygen in the exhaust gas, or self-decomposes, thereby purifying NO x . That is, in order to purify NO x by the exhaust purification catalyst 13, it is necessary to periodically change the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13.
  • the reducing intermediates R-NCO and R-NH 2 are used until they react with NO x , active NO x * and oxygen in the exhaust gas, or until they self-decompose. It must be retained on the basic layer 53, i.e. on the basic exhaust gas flow surface portion 54, for which a basic exhaust gas flow surface portion 54 is provided.
  • the hydrocarbon supply cycle is lengthened, the period during which the oxygen concentration becomes high after the hydrocarbon is supplied and until the next hydrocarbon is supplied becomes longer, so that the active NO x * is reduced to the reducing intermediate. Without being generated in the basic layer 53 in the form of nitrate. In order to avoid this, it is necessary to vibrate the concentration of hydrocarbons flowing into the exhaust purification catalyst 13 with a period within a predetermined range.
  • NO x contained in the exhaust gas is reacted with the reformed hydrocarbon to generate reducing intermediates R-NCO and R-NH 2 containing nitrogen and hydrocarbons.
  • a noble metal catalyst 51 is supported on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13, and the generated reducing intermediates R-NCO and R-NH 2 are held in the exhaust purification catalyst 13.
  • a basic exhaust gas flow surface portion 54 is formed around the noble metal catalyst 51, and the reducing intermediates R-NCO and R-NH 2 held on the basic exhaust gas flow surface portion 54 are N 2.
  • CO 2 , and H 2 O, and the vibration period of the hydrocarbon concentration is the vibration period necessary to continue to produce the reducing intermediates R-NCO and R-NH 2 .
  • the injection interval is 3 seconds.
  • FIG. 7B shows a case where the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich when NO x is absorbed in the basic layer 53 in the form of nitrate. Is shown.
  • the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 ⁇ ⁇ NO 2 ), and thus the nitrates absorbed in the basic layer 53 are successively converted into nitrate ions NO 3.
  • ⁇ And released from the basic layer 53 in the form of NO 2 as shown in FIG. 7B. The released NO 2 is then reduced by the hydrocarbons HC and CO contained in the exhaust gas.
  • FIG. 8 shows a case where the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 is temporarily made rich slightly before the NO x absorption capacity of the basic layer 53 is saturated. Yes.
  • the time interval of this rich control is 1 minute or more.
  • the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas is lean
  • the NO x absorbed in the basic layer 53 temporarily makes the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas rich.
  • the basic layer 53 serves as an absorbent for temporarily absorbing NO x .
  • the basic layer 53 temporarily adsorbs NO x, thus using term of storage as a term including both absorption and adsorption
  • the basic layer 53 temporarily the NO x It plays the role of NO x storage agent for storage. That is, in this case, the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust purification catalyst 13 is referred to as the exhaust gas air-fuel ratio. 13, the air-fuel ratio of the exhaust gas is acting as the NO x storage catalyst during the lean occludes NO x, the oxygen concentration in the exhaust gas to release NO x occluding the drops.
  • the solid line in FIG. 9 shows the NO x purification rate R2 when the exhaust purification catalyst 13 is made to function as a NO x storage catalyst in this way.
  • the horizontal axis in FIG. 9 indicates the catalyst temperature TC of the exhaust purification catalyst 13.
  • the exhaust purification catalyst 13 is made to function as a NO x storage catalyst in this way, an extremely high NO x purification rate can be obtained when the catalyst temperature TC is 250 ° C. to 300 ° C. as shown by the solid line in FIG.
  • the NO x purification rate R2 decreases.
  • the NO x purification rate R1 shown in FIG. 5 is indicated by a broken line.
  • the NO x purification rate R2 decreases because when the catalyst temperature TC exceeds 350 ° C., it becomes difficult for NO x to be occluded, and the nitrate is thermally decomposed and NO 2 is reduced. This is because it is discharged from the exhaust purification catalyst 13 in the form. That is, as long as NO x is occluded in the form of nitrate, it is difficult to obtain a high NO x purification rate R2 when the catalyst temperature TC is high.
  • the new NO x purification method shown in FIGS. 4 to 6B the amount of NO x stored in the form of nitrate is small, and thus when the catalyst temperature TC is high as shown in FIG. However, a high NO x purification rate R1 can be obtained.
  • a hydrocarbon supply valve 15 for supplying hydrocarbons is arranged in the engine exhaust passage so that NO x can be purified using this new NO x purification method, and hydrocarbon supply
  • An exhaust purification catalyst 13 is arranged in the engine exhaust passage downstream of the valve 15, and a noble metal catalyst 51 is supported on the exhaust gas circulation surface of the exhaust purification catalyst 13 and a basic exhaust gas circulation around the noble metal catalyst 51 A surface portion 54 is formed, and the exhaust purification catalyst 13 causes the exhaust gas when the hydrocarbon concentration flowing into the exhaust purification catalyst 13 is vibrated with an amplitude within a predetermined range and a period within the predetermined range.
  • NO x purification method in the case of using an exhaust purification catalyst that supports a noble metal catalyst and forms a basic layer capable of absorbing NO x , there is not much nitrate formation.
  • NO x can be said to the a new the NO x purification method to be purified.
  • This new NO x purification method is hereinafter referred to as a first NO x purification method.
  • the hydrocarbon injection period ⁇ T from the hydrocarbon supply valve 15 becomes longer, after the hydrocarbon is injected, the oxygen concentration around the active NO x * is between the next injection of the hydrocarbon. The period during which becomes higher.
  • the hydrocarbon injection period ⁇ T is longer than about 5 seconds, the active NO x * begins to be absorbed in the basic layer 53 in the form of nitrate, and therefore shown in FIG.
  • the vibration period ⁇ T of the hydrocarbon concentration is longer than about 5 seconds, the NO x purification rate R1 decreases. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, the hydrocarbon injection period ⁇ T needs to be 5 seconds or less.
  • the injected hydrocarbon starts to accumulate on the exhaust gas flow surface of the exhaust purification catalyst 13 when the hydrocarbon injection period ⁇ T becomes approximately 0.3 seconds or less, and as shown in FIG.
  • the hydrocarbon injection period ⁇ T becomes approximately 0.3 seconds or less, the NO x purification rate R1 decreases. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the hydrocarbon injection period is set between 0.3 seconds and 5 seconds.
  • the hydrocarbon injection amount and the injection timing from the hydrocarbon supply valve 15 are changed to the exhaust purification catalyst 13. Is controlled so that the air-fuel ratio (A / F) in and the injection cycle ⁇ T of the inflowing exhaust gas become optimum values according to the engine operating state.
  • the optimum hydrocarbon injection amount WT when the NOx purification action by the first NOx purification method is performed is the injection amount Q from the fuel injection valve 3 and the engine speed N.
  • 11A is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG. 11A, and the optimum hydrocarbon injection period ⁇ T at this time is also the injection amount Q from the fuel injection valve 3 and the engine speed N. Is previously stored in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG. 11B.
  • the NO x purification method when the exhaust purification catalyst 13 functions as a NO x storage catalyst will be specifically described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the NO x purification method when the exhaust purification catalyst 13 functions as the NO x storage catalyst will be referred to as a second NO x purification method.
  • the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 when the occluded NO x amount ⁇ NOX occluded in the basic layer 53 exceeds a predetermined allowable amount MAX.
  • the air-fuel ratio (A / F) in of the gas is temporarily made rich.
  • the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas When the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas is made rich, the NO x occluded in the basic layer 53 when the air-fuel ratio (A / F) in of the exhaust gas is lean becomes the basic layer 53. It is released at a stroke and reduced. As a result, NO x is purified. Incidentally, the amount of NO x exhausted from the engine is Sadamari accordingly the determined operating state of the engine, the discharge amount of NO x is obtained in advance. In the example shown in FIG. 12, the stored NO x amount ⁇ NOX is calculated from the exhausted NO x amount according to the operating state of the engine.
  • this second NO x purification method as shown in FIG. 13, the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 13 by injecting the additional fuel WR from the fuel injection valve 3 into the combustion chamber 2 in addition to the combustion fuel Q.
  • the air / fuel ratio (A / F) in of the gas is made rich.
  • the horizontal axis in FIG. 13 indicates the crank angle.
  • This additional fuel WR is injected when it burns but does not appear as engine output, that is, slightly before ATDC 90 ° after compression top dead center.
  • This fuel amount WR is stored in advance in the ROM 32 as a function of the injection amount Q from the fuel injection valve 3 and the engine speed N.
  • the second NOx purification method is used when the catalyst temperature TC is low
  • the first NOx purification method is used when the catalyst temperature TC is high.
  • FIGS. 14A and 14B show enlarged views around the hydrocarbon feed valve 15 shown in FIG.
  • FIG. 14A shows a fuel supply device 60 for supplying hydrocarbons, that is, fuel, to the hydrocarbon supply valve 15.
  • the fuel supply device 60 has a pump chamber 61 filled with pressurized fuel, a pressurizing piston 62 for pressurizing the fuel in the pump chamber 61, and for driving the pressurizing piston 62.
  • the pump chamber 61 is connected to the fuel tank 22 via a check valve 67 that can only flow from the fuel tank 22 toward the pump chamber 61, and on the other hand, the pump chamber 61 is connected to the pressurized fuel outflow chamber 65. It is connected to the pressurized fuel outflow chamber 65 via a check valve 68 that can only flow in the direction toward it.
  • the pressurizing piston 62 When the pressurizing piston 62 is moved rightward in FIG. 14A by the actuator 63, the fuel in the fuel tank 22 is sent into the pump chamber 61 through the check valve 67, and the pressurizing piston 62 is moved by the actuator 63 in FIG. 14A.
  • the fuel in the pump chamber 61 is pressurized and sent out into the pressurized fuel outflow chamber 65 through the check valve 68.
  • This fuel is then supplied to the hydrocarbon feed valve 15.
  • Fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15, that is, hydrocarbons, is injected into the exhaust gas from the nozzle port of the hydrocarbon supply valve 15 along the injection path 69.
  • the nozzle port of the hydrocarbon feed valve 15 is disposed in a recess 70 formed on the inner wall surface of the exhaust pipe 12, and an injection path 69 is formed in the recess 70. .
  • FIG. 15 shows a hydrocarbon injection signal from the hydrocarbon feed valve 15 when the NOx purification action is performed by the first NOx purification method, and a pump drive signal for driving the pressurizing piston 62 by the actuator 63.
  • the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15 indicates the fuel pressure in the hydrocarbon supply valve 15, that is, the fuel pressure in the fuel supply pipe 64.
  • the fuel pressure PX is raised a little faster. Next, the fuel pressure PX slightly decreases due to fuel leakage into the pump chamber 61 or the like. This fuel pressure PX is gradually increased to the target fuel pressure PXO every time a pump drive signal is generated, as shown by a solid line in FIG.
  • the pressurizing piston 62 is operated when the fuel pressure PX falls below the target fuel pressure PXO, and the fuel pressure PX is increased.
  • the hydrocarbon supply valve 15 is opened, whereby fuel, that is, hydrocarbon, is injected from the hydrocarbon supply valve 15.
  • the opening time of the hydrocarbon feed valve 15 at this time is the injection time WT calculated from the map shown in FIG. 11A.
  • the fuel pressure PX decrease amount ⁇ PX is smaller than when the hydrocarbon feed valve 15 is not clogged, and therefore the fuel pressure PX decrease amount ⁇ PX is When it becomes smaller, it can be determined that the hydrocarbon feed valve 15 is clogged.
  • the total volume in the pressurized fuel outflow chamber 65 is small. Therefore, when the hydrocarbon supply valve 15 is clogged, a decrease amount ⁇ PX of the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15 appears greatly. Therefore, in the present invention, it is possible to accurately detect whether or not the hydrocarbon supply valve 15 is clogged from the amount of decrease ⁇ PX of the fuel pressure PX.
  • the fuel pressure PX at the time of the decrease increases from PX1 to PX2, and the target pressure after the fuel pressure PX decreases.
  • the time tX until it rises to PXO is shortened from tX1 to tX2, and the number of times the pump is driven until it rises to the target pressure PXO after the fuel pressure PX falls.
  • the amount of decrease ⁇ PX of the fuel pressure PX is used as a representative expression including all of these phenomena.
  • the amount of decrease ⁇ PX of the fuel pressure PX is small when The pump drive until the fuel pressure PX has increased, the time tX until the fuel pressure PX has decreased and increased to the target pressure PXO has been shortened, and the fuel pressure PX has decreased and has increased to the target pressure PXO This includes the decrease in the number of times.
  • the hydrocarbons When hydrocarbons are injected from the hydrocarbon feed valve 15, the hydrocarbons are partially oxidized or oxidized on the exhaust purification catalyst 13, and the exhaust purification catalyst 13 is heated by the oxidation reaction heat generated at this time.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 13 is raised by the hydrocarbon injected from the hydrocarbon supply valve 15, the exhaust purification catalyst 13 is warmed up or the stored SO X is released from the exhaust purification catalyst 13.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 13 is raised by taking as an example the case of raising the temperature of the exhaust purification catalyst 13 using hydrocarbons injected from the hydrocarbon supply valve 15 in order to regenerate the particulate filter 14. A case where control is performed will be described.
  • the particulate filter 14 In order to regenerate the particulate filter 14, it is necessary to raise the temperature of the particulate filter 14 to a regeneration temperature of about 600 ° C. For this purpose, the particulate filter 14 starts the regeneration action of the temperature of the exhaust purification catalyst 13. It is necessary to increase to a possible target temperature. Next, the temperature rise control of the exhaust purification catalyst 13 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 16 shows the injection signal of hydrocarbons from the hydrocarbon supply valve 15 and the hydrocarbon supply valve 15 when the regeneration control of the particulate filter 14 is performed while performing the NOx purification action by the first NOx purification method.
  • the injection amount of hydrocarbons from the exhaust gas and the change in the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 are shown.
  • TCX indicates a target temperature at which the particulate filter 14 starts a regenerating action.
  • the temperature raising action of the exhaust purification catalyst 13 is not performed, and at this time, the NOx purification action by the first NOx purification method is performed.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is maintained at a relatively low temperature.
  • the temperature increase control of the exhaust purification catalyst 13 is performed while performing the NOx purification action by the first NOx purification method.
  • the hydrocarbon injection period from the hydrocarbon supply valve 15 is shortened, and the hydrocarbon injection amount per unit time from the hydrocarbon supply valve 15 is increased.
  • the optimum hydrocarbon injection amount FWT when the temperature increase control of the exhaust purification catalyst 13 is performed while performing the NOx purification action by the first NOx purification method is the injection amount from the fuel injection valve 3.
  • a map as shown in FIG. 17A is stored in advance in the ROM 32, and the optimal hydrocarbon injection period ⁇ FT at this time is also the injection amount from the fuel injection valve 3.
  • Q and engine speed N it is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG. 17B.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is normally increased by ⁇ TC1 to reach the target temperature TCX as shown by the solid line in FIG. Regeneration is performed. That is, the amount of hydrocarbon injection per unit time required to increase the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 by ⁇ TC1 is determined in advance, and from the hydrocarbon feed valve 15, Hydrocarbons are injected with this predetermined hydrocarbon injection amount per unit time required to raise the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 by ⁇ TC1. At this time, the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is increased by ⁇ TC1, reaches the target temperature TCX, and the regeneration function of the particulate filter 14 is performed.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is estimated. Accuracy will be reduced. That is, in the past, when the particulate filter is regenerated, additional fuel may be supplied into the combustion chamber or the exhaust passage. However, as in the present invention, the particulate filter while performing the NOx purification action by the first NOx purification method. When regeneration control of the filter 14 is performed, the amount of hydrocarbons per injection from the hydrocarbon supply valve 15 is considerably increased as compared with the conventional case.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is obtained by estimating or detecting the temperature at some point in the exhaust purification catalyst 13, and therefore, estimated or detected when the temperature gradient in the exhaust purification catalyst 13 becomes uneven. Therefore, the estimated temperature of the catalyst bed temperature TC is lowered as a result.
  • the estimation accuracy of the catalyst bed temperature TC is lowered, and thus, for example, the hydrocarbon feed valve 15 is not clogged. There is a risk of misjudging that the hydrocarbon feed valve 15 is clogged. In order to prevent such misjudgment, it is necessary to compensate for a decrease in the estimation accuracy of the catalyst bed temperature TC. For this reason, in the present invention, the detection result of the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon feed valve 15 is detected. The judgment is used together. Thereby, the clogging of the hydrocarbon feed valve 15 can be determined with higher accuracy than in the case of determining from the change in the catalyst bed temperature TC.
  • fuel is supplied to the exhaust purification catalyst 13 disposed in the engine exhaust passage, the hydrocarbon supply valve 15 disposed in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 13, and the hydrocarbon supply valve 15. And a fuel supply device 60.
  • the hydrocarbon supply valve 15 injects hydrocarbons into the exhaust gas along a predetermined injection path 69, and the hydrocarbon supply valve 15 generates hydrocarbons.
  • the temperature increase amount of the exhaust purification catalyst 13 by the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is determined in advance.
  • the amount of decrease in the fuel pressure supplied to the hydrocarbon supply valve 15 when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve 15 is larger than the predetermined decrease amount, It is determined that clogging has occurred. Determined.
  • FIG. 18 shows an injection control routine for carrying out the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 80 hydrocarbons are injected from the hydrocarbon feed valve 15, and the NOx purification action by the first NOx purification method is performed.
  • step 81 a change in the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is estimated.
  • the catalyst bed temperature TC can be estimated using a model, or can be estimated from the output value of the temperature sensor 23.
  • the fuel pressure sensor 66 detects a change in the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15.
  • the temperature increase amount ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 due to the hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount, and hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 It is determined whether or not the decrease amount ⁇ PX of the supplied fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 is larger than a predetermined set amount.
  • the predetermined set amount for the temperature increase amount ⁇ TC is, for example, a temperature increase amount corresponding to 80% of the temperature increase amount ⁇ TC1 obtained in advance, and is determined in advance for the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX.
  • the set amount is, for example, a fuel pressure decrease amount corresponding to 80% of the decrease amount ⁇ PX1 of the supply fuel pressure PX when the hydrocarbon supply valve 15 is not clogged.
  • step 83 when the temperature increase amount ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 due to hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount and hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15
  • the routine proceeds to step 84 where it is determined that the injection path 69 is clogged.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is the target.
  • the temperature TCX it becomes questionable whether the hydrocarbon feed valve 15 is actually clogged.
  • the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is determined. Is less than the target temperature TCX, the possibility that the hydrocarbon feed valve 15 is clogged becomes extremely high.
  • fuel is supplied to the exhaust purification catalyst 13 disposed in the engine exhaust passage, the hydrocarbon supply valve 15 disposed in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 13, and the hydrocarbon supply valve 15. And a fuel supply device 60.
  • the hydrocarbon supply valve 15 injects hydrocarbons into the exhaust gas along a predetermined injection path 69, and the hydrocarbon supply valve 15 generates hydrocarbons.
  • the temperature increase amount of the exhaust purification catalyst 13 by the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is determined in advance.
  • the amount of decrease in the fuel pressure supplied to the hydrocarbon supply valve 15 when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined amount of decrease, the hydrocarbon supply valve 15 is clogged It is determined that
  • FIG. 19 shows an injection control routine for carrying out the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 90 hydrocarbons are injected from the hydrocarbon feed valve 15, and the NOx purification action by the first NOx purification method is performed.
  • step 91 a change in the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is estimated.
  • the catalyst bed temperature TC can be estimated using a model, or can be estimated from the output value of the temperature sensor 23.
  • step 92 a change in the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon feed valve 15 is detected by the fuel pressure sensor 66.
  • the temperature increase ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 due to the hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount, and hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 It is determined whether or not the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount. Also in this case, as in the injection control routine shown in FIG. 18, the predetermined set amount for the temperature increase amount ⁇ TC is, for example, a temperature increase amount corresponding to 80% of the temperature increase amount ⁇ TC1 obtained in advance.
  • the predetermined set amount with respect to the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX is, for example, a fuel pressure decrease amount corresponding to 80% of the decrease amount ⁇ PX1 of the supply fuel pressure PX when the hydrocarbon supply valve 15 is not clogged.
  • step 93 when the temperature increase ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 due to hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount and hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15
  • the routine proceeds to step 94 where it is determined that the hydrocarbon supply valve 15 is clogged.
  • FIG. 20 shows another embodiment of the injection control routine.
  • the correction coefficient K is increased as the amount of decrease ⁇ PX decreases.
  • the exhaust gas amount is increased by decreasing the exhaust gas recirculation amount.
  • the exhaust gas amount is preferably increased by closing the EGR control valve 17 and stopping the exhaust gas recirculation action during engine high load operation.
  • FIG. 20 shows an injection control routine for carrying out the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 101 hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 with the injection amount WTO calculated in step 100, and the NOx purification action by the first NOx purification method is performed.
  • step 102 a change in the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is estimated.
  • the catalyst bed temperature TC can be estimated using a model, or can be estimated from the output value of the temperature sensor 23.
  • step 103 a change in the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon feed valve 15 is detected by the fuel pressure sensor 66.
  • the predetermined set amount for the temperature increase amount ⁇ TC is, for example, a temperature increase amount corresponding to 80% of the temperature increase amount ⁇ TC1 obtained in advance.
  • a predetermined set amount for the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX is, for example, a fuel pressure decrease corresponding to 80% of the decrease amount ⁇ PX1 of the supply fuel pressure PX when the hydrocarbon supply valve 15 is not clogged. It is taken as a quantity.
  • step 105 When it is determined in step 105 that the amount of decrease ⁇ PX in the supply fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve 15 is greater than a predetermined set amount, It is determined that the path 69 is clogged, and the routine proceeds to step 106 where the exhaust gas amount is increased. On the other hand, in step 105, it is determined that the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount. When it is determined that the hydrocarbon feed valve 15 is clogged, the routine proceeds to step 107 where the correction coefficient K is calculated. That is, an increase correction for increasing the amount of hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is performed.
  • FIG. 21 shows that a decrease amount ⁇ PX of the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15 is detected before the temperature raising control is performed when a command to perform regeneration control of the particulate filter 14 is issued.
  • the example which was made is shown.
  • a command to perform regeneration control of the particulate filter 14 is issued, and the particulate filter 14
  • the regeneration control shown in FIG. 21 is executed when a command for performing the regeneration control is issued. This regeneration control routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 110 it is judged if the detection of the decrease amount ⁇ PX of the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon feed valve 15 is completed.
  • step 112 hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 with the injection amount WTO calculated at step 111, and the NOx purification action by the first NOx purification method is performed.
  • step 113 it is determined whether or not the steady state of the engine has continued for a certain period of time, that is, whether or not the steady state of the engine is stable. When the steady state of the engine is stable, the routine proceeds to step 114.
  • step 114 a change in the fuel pressure PX of the fuel supplied to the hydrocarbon supply valve 15 is detected by the fuel pressure sensor 66.
  • step 115 it is determined whether or not the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 when the hydrocarbon is injected from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount. Is done.
  • a predetermined set amount for the decrease amount ⁇ PX of the supply fuel pressure PX is, for example, a fuel pressure decrease corresponding to 80% of the decrease amount ⁇ PX1 of the supply fuel pressure PX when the hydrocarbon supply valve 15 is not clogged. It is taken as a quantity.
  • step 115 If it is determined in step 115 that the amount of decrease ⁇ PX in the supply fuel pressure PX to the hydrocarbon supply valve 15 when hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount, It is determined that the hydrogen supply valve 15 is clogged, and the routine proceeds to step 116 where the correction coefficient K is calculated. That is, an increase correction for increasing the amount of hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is performed.
  • step 118 hydrocarbons are injected from the hydrocarbon supply valve 15 with the injection amount WTO calculated in step 117, and temperature increase control of the exhaust purification catalyst 13 is started.
  • step 117 a change in the catalyst bed temperature TC of the exhaust purification catalyst 13 is estimated.
  • the catalyst bed temperature TC can be estimated using a model, or can be estimated from the output value of the temperature sensor 23.
  • step 120 it is judged if the temperature raising action of the exhaust purification catalyst 13 is completed. When the temperature raising action of the exhaust purification catalyst 13 is completed, the routine proceeds to step 121.
  • step 121 it is determined whether or not the temperature increase amount ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 due to hydrocarbons supplied from the hydrocarbon supply valve 15 is smaller than a predetermined set amount.
  • the predetermined set amount for the temperature increase amount ⁇ TC is, for example, a temperature increase amount corresponding to 80% of the temperature increase amount ⁇ TC1 obtained in advance.
  • the correction coefficient K proceeds to step 122 when the temperature rise amount ⁇ TC of the exhaust purification catalyst 13 by the supply hydrocarbons from the hydrocarbon feed valve 15 is smaller than a predetermined set amount is larger than the set value K 0 not That is, it is determined whether or not the hydrocarbon supply valve 15 is clogged.
  • the correction coefficient K is larger than the set value K 0, i.e., the increasing correction rows for increasing the hydrocarbon supplied from the hydrocarbon feed valve 15 proceeds to step 123 when the hydrocarbon feed valve 15 is clogged Is called.
  • the amount of decrease in the supply fuel pressure to the hydrocarbon supply valve 15 is detected in the operation region indicated by A in FIG. Detection of the temperature rise of 13 is performed.
  • the amount of hydrocarbons injected from the hydrocarbon supply valve 15 per unit time is larger than in the operation region indicated by A in FIG. Is increased.
  • the hydrocarbon supply amount per unit time when detecting the temperature increase amount of the exhaust purification catalyst 13 is the hydrocarbon supply amount per unit time when detecting the decrease in the fuel pressure supplied to the hydrocarbon supply valve 15. Bigger than that.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 13 rises when the hydrocarbon supply amount per unit time from the hydrocarbon supply valve 15 is increased in order to regenerate the particulate filter 14. The amount is detected.
  • an oxidation catalyst for reforming hydrocarbons can be disposed in the engine exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 13.

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Abstract

　内燃機関において、機関排気通路内に炭化水素供給弁（15）と排気浄化触媒（13）とが配置される。炭化水素供給弁（15）から供給された炭化水素による排気浄化触媒（13）の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁（15）から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁（15）への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも大きいときには、炭化水素供給弁（15）から炭化水素が噴射されたときの炭化水素の噴射経路（69）に詰まりが生じていると判定される。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は内燃機関の制御装置に関する。
　機関排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタ上流の機関排気通路内に配置された燃料添加弁と、パティキュレートフィルタの温度を検出するための温度センサとを具備しており、パティキュレートフィルタを再生すべきときには燃料添加弁から燃料を噴射して噴射燃料の酸化反応熱によりパティキュレートフィルタの温度を６００℃程度の再生温度まで上昇させるようにした内燃機関が公知である。ところでこの場合、燃料添加弁が目詰まりを生じたとすると燃料添加弁から燃料を噴射してもパティキュレートフィルタの温度が再生温度まで上昇しなくなる。そこでこの内燃機関では、燃料添加弁から燃料を噴射してもパティキュレートフィルタの温度が再生温度まで上昇しないときには燃料添加弁が目詰まりを生じたと判断するようにしている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００８－２６７１７８
　ところで、燃料添加弁から燃料が噴射経路に沿って噴射されたときに噴射経路周りの排気通路内壁面上に噴射燃料が付着し、この付着した噴射燃料上に排気ガス中に含まれる排気微粒子が堆積し、その結果噴射経路に詰まりが生ずる場合がある。この場合には、例えばパティキュレートフィルタを昇温すべく燃料添加弁から燃料を噴射しても噴射燃料が堆積した排気微粒子上に付着し、その結果パティキュレートフィルタに十分な噴射燃料が供給されなくなる。従ってこの場合には、燃料添加弁が目詰まりしていなくてもパティキュレートフィルタの温度が再生温度まで上昇しなくなる。しかしながら、上述の内燃機関ではこのように燃料添加弁が目詰まりしていない場合でも、燃料添加弁が目詰まりを生じたと判断されることになる。
　本発明の目的は、噴射経路に詰まりが生じたこと、或いは燃料添加弁が目詰まりを生じたことを正確に判定することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
　本発明によれば、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁と、炭化水素供給弁に燃料を供給するための燃料供給装置とを具備しており、炭化水素供給弁からは予め定められた噴射経路に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁に供給される燃料圧が低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも大きいときには、上述の噴射経路に詰まりが生じていると判定される内燃機関の制御装置が提供される。
　更に、本発明によれば、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁と、炭化水素供給弁に燃料を供給するための燃料供給装置とを具備しており、炭化水素供給弁からは予め定められた噴射経路に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁に供給される燃料圧が低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が予め定められた量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が予め定められた量よりも小さいときには、炭化水素供給弁に目詰まりが生じていると判定される内燃機関の制御装置が提供される。
　１番目の本発明では、炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射経路に詰まりが生じたことを正確に判定することができ、２番目の本発明では、炭化水素供給弁に目詰まりが生じたことを正確に判定することができる。
図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。 図２は触媒担体の表面部分を図解的に示す図である。 図３は排気浄化触媒における酸化反応を説明するための図である。 図４は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。 図５はNOx浄化率Ｒ１を示す図である。 図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。 図７Ａおよび７Ｂは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。 図８は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。 図９はNOx浄化率Ｒ２を示す図である。 図１０は炭化水素の噴射周期ΔＴとNOx浄化率Ｒ１との関係を示す図である。 図１１Ａおよび１１Ｂは炭化水素の噴射量等を示すマップである。 図１２はNOx放出制御を示す図である。 図１３は燃料噴射時期を示す図である。 図１４Ａおよび１４Ｂは燃料供給装置等を説明するための図である。 図１５は炭化水素供給弁に供給される燃料圧ＰＸの変化等を示すタイムチャートである。 図１６は排気浄化触媒の床温ＴＣの変化等を示すタイムチャートである。 図１７Ａおよび１７Ｂは炭化水素の噴射量等を示すマップである。 図１８は噴射制御を行うためのフローチャートである。 図１９は噴射制御を行うためのフローチャートである。 図２０は噴射制御を行うためのフローチャートである。 図２１は再生制御を行うためのフローチャートである。
　図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
　図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはアクチュエータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
　一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管12を介して排気浄化触媒13の入口に連結される。本発明による実施例では、この排気浄化触媒13はNOx吸蔵触媒からなる。排気浄化触媒13の出口はパティキュレートフィルタ14に連結され、排気浄化触媒13上流の排気管12内には圧縮着火式内燃機関の燃料として用いられる軽油その他の燃料からなる炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15が配置される。図１に示される実施例では炭化水素供給弁15から供給される炭化水素として軽油が用いられている。なお、本発明はリーン空燃比のもとで燃焼の行われる火花点火式内燃機関にも適用することができる。この場合、炭化水素供給弁15からは火花点火式内燃機関の燃料として用いられるガソリンその他の燃料からなる炭化水素が供給される。
　一方、排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、EGRと称す）通路16を介して互いに連結され、EGR通路16内には電子制御式EGR制御弁17が配置される。また、EGR通路16の周りにはEGR通路16内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置18が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置18内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。各燃料噴射弁３は燃料供給管19を介してコモンレール20に連結され、このコモンレール20は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ21を介して燃料タンク22に連結される。燃料タンク22内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ21によってコモンレール20内に供給され、コモンレール20内に供給された燃料は各燃料供給管19を介して燃料噴射弁３に供給される。
　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（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。排気浄化触媒13の下流には排気浄化触媒13から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ23が配置されており、パティキュレートフィルタ14にはパティキュレートフィルタ14の前後差圧を検出するための差圧センサ24が取り付けられている。これら温度センサ23、差圧センサ24および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁３、スロットル弁10の駆動用アクチュエータ、炭化水素供給弁15、EGR制御弁17および燃料ポンプ21に接続される。
　図２は、図１に示される排気浄化触媒13の基体上に担持された触媒担体の表面部分を図解的に示している。この排気浄化触媒13では図２に示されるように例えばアルミナからなる触媒担体50上には白金Ptからなる貴金属触媒51が担持されており、更にこの触媒担体50上にはカリウムＫ、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOxに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層53が形成されている。また、排気浄化触媒13の触媒担体50上には白金Ptに加えてロジウムRh或いはパラジウムPdを担持させることができる。なお、排気ガスは触媒担体50上に沿って流れるので貴金属触媒51は排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に担持されていると言える。また、塩基性層53の表面は塩基性を呈するので塩基性層53の表面は塩基性の排気ガス流通表面部分54と称される。
　炭化水素供給弁15から排気ガス中に炭化水素が噴射されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13において改質される。本発明ではこのとき改質された炭化水素を用いて排気浄化触媒13においてNOxを浄化するようにしている。図３はこのとき排気浄化触媒13において行われる改質作用を図解的に示している。図３に示されるように炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素HCは貴金属触媒51によって炭素数の少ないラジカル状の炭化水素HCとなる。
　図４は炭化水素供給弁15からの炭化水素の供給タイミングと排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化とを示している。なお、この空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は排気浄化触媒13に流入する排気ガス中の炭化水素の濃度変化に依存しているので図４に示される空燃比（Ａ／Ｆ）inの変化は炭化水素の濃度変化を表しているとも言える。ただし、炭化水素濃度が高くなると空燃比（Ａ／Ｆ）inは小さくなるので図４においては空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチ側となるほど炭化水素濃度が高くなっている。
　図５は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させることによって図４に示されるように排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを周期的にリッチにしたときの排気浄化触媒13によるNOx浄化率Ｒ１を排気浄化触媒13の各触媒温度TCに対して示している。さて、長期間に亘るNOx浄化に関する研究の結果、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると、図５に示されるように350℃以上の高温領域においても極めて高いNOx浄化率Ｒ１が得られることが判明している。
　更にこのときには窒素および炭化水素を含む多量の還元性中間体が塩基性層53の表面上に、即ち排気浄化触媒13の塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持又は吸着され続けており、この還元性中間体が高NOx浄化率Ｒ１を得る上で中心的役割を果していることが判明している。次にこのことについて図６Ａおよび６Ｂを参照しつつ説明する。なお、これら図６Ａおよび６Ｂは排気浄化触媒13の触媒担体50の表面部分を図解的に示しており、これら図６Ａおよび６Ｂには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめたときに生ずると推測される反応が示されている。
　図６Ａは排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低いときを示しており、図６Ｂは炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされたとき、即ち排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が高くなっているときを示している。
　さて、図４からわかるように排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比は一瞬を除いてリーンに維持されているので排気浄化触媒13に流入する排気ガスは通常酸素過剰の状態にある。このとき排気ガス中に含まれるNOの一部は排気浄化触媒13上に付着し、排気ガス中に含まれるNOの一部は図６Ａに示されるように白金51上において酸化されてNO2となり、次いでこのNO2は更に酸化されてNO3となる。また、NO2の一部はNO2 -となる。従って白金Pt51上にはNO2 - とNO3とが生成されることになる。排気浄化触媒13上に付着しているNOおよび白金Pt51上において生成されたNO2 -とNO3は活性が強く、従って以下これらNO、NO2 -およびNO3を活性NOx *と称する。
　一方、炭化水素供給弁15から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされるとこの炭化水素は排気浄化触媒13の全体に亘って順次付着する。これら付着した炭化水素の大部分は順次酸素と反応して燃焼せしめられ、付着した炭化水素の一部は順次、図３に示されるように排気浄化触媒13内において改質され、ラジカルとなる。従って、図６Ｂに示されるように活性NOx *周りの炭化水素濃度が高くなる。ところで活性NOx *が生成された後、活性NOx *周りの酸素濃度が高い状態が一定時間以上継続すると活性NOx *は酸化され、硝酸イオンNO3 -の形で塩基性層53内に吸収される。しかしながらこの一定時間が経過する前に活性NOx *周りの炭化水素濃度が高くされると図６Ｂに示されるように活性NOx *は白金51上においてラジカル状の炭化水素HCと反応し、それにより還元性中間体が生成される。この還元性中間体は塩基性層53の表面上に付着又は吸着される。
　なお、このとき最初に生成される還元性中間体はニトロ化合物R-NO2であると考えられる。このニトロ化合物R-NO2は生成されるとニトリル化合物R-CNとなるがこのニトリル化合物R-CNはその状態では瞬時しか存続し得ないのでただちにイソシアネート化合物R-NCOとなる。このイソシアネート化合物R-NCOは加水分解するとアミン化合物R-NH2となる。ただしこの場合、加水分解されるのはイソシアネート化合物R-NCOの一部であると考えられる。従って図６Ｂに示されるように塩基性層53の表面上に保持又は吸着されている還元性中間体の大部分はイソシアネート化合物R-NCOおよびアミン化合物R-NH2であると考えられる。
　一方、図６Ｂに示されるように生成された還元性中間体の周りに炭化水素HCが付着しているときには還元性中間体は炭化水素HCに阻まれてそれ以上反応が進まない。この場合、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低下し、次いで還元性中間体の周りに付着している炭化水素が酸化せしめられて消滅し、それにより還元性中間体周りの酸素濃度が高くなると、還元性中間体は排気ガス中のNOxや活性NOx *と反応するか、周囲の酸素と反応するか、或いは自己分解する。それによって還元性中間体R-NCOやR-NH2は図６Ａに示されるようにＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、斯くしてNOxが浄化されることになる。
　このように排気浄化触媒13では、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を高くすることにより還元性中間体が生成され、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を低下させた後、酸素濃度が高くなったときに還元性中間体が排気ガス中のNOxや活性NOx *や酸素と反応し、或いは自己分解し、それによりNOxが浄化される。即ち、排気浄化触媒13によりNOxを浄化するには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させる必要がある。
　無論、この場合、還元性中間体を生成するのに十分高い濃度まで炭化水素の濃度を高める必要があり、生成された還元性中間体を排気ガス中のNOxや活性NOx *や酸素と反応させ、或いは自己分解させるのに十分低い濃度まで炭化水素の濃度を低下させる必要がある。即ち、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅で振動させる必要がある。なお、この場合、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2が排気ガス中のNOxや活性NOx *や酸素と反応するまで、或いは自己分解するまでこれら還元性中間体を塩基性層53上に、即ち塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持しておかなければならず、そのために塩基性の排気ガス流通表面部分54が設けられている。
　一方、炭化水素の供給周期を長くすると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給されるまでの間において酸素濃度が高くなる期間が長くなり、従って活性NOx *は還元性中間体を生成することなく硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。これを回避するためには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の周期でもって振動させることが必要となる。
　そこで本発明による実施例では、排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とを反応させて窒素および炭化水素を含む還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成するために排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51が担持されており、生成された還元性中間体R-NCOやR-NH2を排気浄化触媒13内に保持しておくために貴金属触媒51周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、塩基性の排気ガス流通表面部分54上に保持された還元性中間体R-NCOやR-NH2はＮ2，CO2，H2Oに変換せしめられ、炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体R-NCOやR-NH2を生成し続けるのに必要な振動周期とされる。因みに図４に示される例では噴射間隔が３秒とされている。
　炭化水素濃度の振動周期、即ち炭化水素供給弁15からの炭化水素HCの噴射周期を上述の予め定められた範囲内の周期よりも長くすると塩基性層53の表面上から還元性中間体R-NCOやR-NH2が消滅し、このとき白金Pt53上において生成された活性NOx *は図７Ａに示されるように硝酸イオンNO3 -の形で塩基性層53内に拡散し、硝酸塩となる。即ち、このときには排気ガス中のNOxは硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。
　一方、図７ＢはこのようにNOxが硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されているときに排気浄化触媒13内に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチにされた場合を示している。この場合には排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（NO3 -→NO2）に進み、斯くして塩基性層53内に吸収されている硝酸塩は順次硝酸イオンNO3 -となって図７Ｂに示されるようにNO2の形で塩基性層53から放出される。次いで放出されたNO2は排気ガス中に含まれる炭化水素HCおよびCOによって還元される。
　図８は塩基性層53のNOx吸収能力が飽和する少し前に排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inを一時的にリッチにするようにした場合を示している。なお、図８に示す例ではこのリッチ制御の時間間隔は１分以上である。この場合には排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸収されたNOxは、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされたときに塩基性層53から一気に放出されて還元される。従ってこの場合には塩基性層53はNOxを一時的に吸収するための吸収剤の役目を果している。
　なお、このとき塩基性層53がNOxを一時的に吸着する場合もあり、従って吸収および吸着の双方を含む用語として吸蔵という用語を用いるとこのとき塩基性層53はNOxを一時的に吸蔵するためのNOx吸蔵剤の役目を果していることになる。即ち、この場合には、機関吸気通路、燃焼室２および排気浄化触媒13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）の比を排気ガスの空燃比と称すると、排気浄化触媒13は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒として機能している。
　図９の実線は、排気浄化触媒13をこのようにNOx吸蔵触媒として機能させたときのNOx浄化率Ｒ２を示している。なお、図９の横軸は排気浄化触媒13の触媒温度TCを示している。排気浄化触媒13をこのようにNOx吸蔵触媒として機能させた場合には図９において実線で示されるように触媒温度TCが250℃から300℃のときには極めて高いNOx浄化率が得られるが触媒温度TCが350℃以上の高温になるとNOx浄化率Ｒ２が低下する。なお、図９には図５に示されるNOx浄化率Ｒ１が破線で示されている。
　このように触媒温度TCが350℃以上になるとNOx浄化率Ｒ２が低下するのは、触媒温度TCが350℃以上になるとNOxが吸蔵されづらくなり、かつ硝酸塩が熱分解してNO2の形で排気浄化触媒13から放出されるからである。即ち、NOxを硝酸塩の形で吸蔵している限り、触媒温度TCが高いときに高いNOx浄化率Ｒ２を得るのは困難である。しかしながら図４から図６Ｂに示される新たなNOx浄化方法では、硝酸塩の形で吸蔵されているNOx量は小量であり、斯くして図５に示されるように触媒温度TCが高いときでも高いNOx浄化率Ｒ１が得られることになる。
　本発明による実施例では、この新たなNOx浄化方法を用いてNOｘを浄化しうるように、炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15を機関排気通路内に配置し、炭化水素供給弁15下流の機関排気通路内に排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51が担持されていると共に貴金属触媒51周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、排気浄化触媒13は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、炭化水素濃度の振動周期をこの予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、機関運転時に炭化水素供給弁15から予め定められた噴射周期でもって炭化水素を噴射し、それにより排気ガス中に含まれるNOxを排気浄化触媒13において還元するようにしている。
　即ち、図４から図６Ｂに示されるNOx浄化方法は、貴金属触媒を担持しかつNOxを吸収しうる塩基性層を形成した排気浄化触媒を用いた場合において、さほど硝酸塩を形成することなくNOxを浄化するようにした新たなNOx浄化方法であると言うことができる。実際、この新たなNOx浄化方法を用いた場合には排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合に比べて、塩基性層53から検出される硝酸塩は少量である。なお、この新たなNOx浄化方法を以下、第１のNOx浄化方法と称する。
　さて、前述したように、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期ΔＴが長くなると炭化水素が噴射された後、次に炭化水素が噴射される間において、活性NOx *周りの酸素濃度が高くなる期間が長くなる。この場合、図１に示される実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴが５秒程度よりも長くなると活性NOx *が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収され始め、従って図１０に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔＴが５秒程度よりも長くなるとNOx浄化率Ｒ１が低下することになる。従って図１に示される実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴは５秒以下とする必要がある。
　一方、本発明による実施例では、炭化水素の噴射周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になると噴射された炭化水素が排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に堆積し始め、従って図１０に示されるように炭化水素の噴射周期ΔＴがほぼ0.3秒以下になるとNOx浄化率Ｒ１が低下する。そこで本発明による実施例では、炭化水素の噴射周期が0.3秒から５秒の間とされている。
　さて、本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときには、炭化水素供給弁15からの炭化水素噴射量および噴射時期を変化させることによって排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inおよび噴射周期ΔＴが機関の運転状態に応じた最適値となるように制御される。この場合、本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの最適な炭化水素噴射量ＷＴが、燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１１Ａに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、また、このときの最適な炭化水素の噴射周期ΔＴも燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１１Ｂに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
　次に図１２および図１３を参照しつつ排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法について具体的に説明する。このように排気浄化触媒13をNOx吸蔵触媒として機能させた場合のNOx浄化方法を以下、第２のNOx浄化方法と称する。
　この第２のNOx浄化方法では図１２に示されるように塩基性層53に吸蔵された吸蔵NOx量ΣNOXが予め定められた許容量MAXを越えたときに排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inが一時的にリッチにされる。排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされると、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリーンのときに塩基性層53内に吸蔵されたNOxが塩基性層53から一気に放出されて還元される。それによってNOxが浄化される。なお、機関から排出されるNOx量は機関の運転状態が定まるとそれに応じて定まり、この排出NOx量は予め求められている。図１２に示す例では吸蔵NOx量ΣNOXは機関の運転状態に応じた排出NOx量から算出される。
　この第２のNOx浄化方法では図１３に示されるように燃焼室２内に燃料噴射弁３から燃焼用燃料Ｑに加え、追加の燃料WRを噴射することによって排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）inがリッチにされる。なお、図１３の横軸はクランク角を示している。この追加の燃料WRは燃焼はするが機関出力となって現われない時期に、即ち圧縮上死点後ATDC90°の少し手前で噴射される。この燃料量WRは燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として予めROM32内に記憶されている。なお、本発明による実施例では、概略的に言うと、触媒温度TCが低いときには第２のNOx浄化方法が用いられ、触媒温度TCが高いときには第１のNOx浄化方法が用いられる。
　　図１４Ａおよび１４Ｂは、図１に示される炭化水素供給弁15周りの拡大図を示している。なお、図１４Ａには炭化水素供給弁15に炭化水素、即ち燃料を供給するための燃料供給装置60が示されている。図１４Ａに示されるように、燃料供給装置60は加圧燃料で満たされたポンプ室61と、ポンプ室61内の燃料を加圧するための加圧ピストン62と、加圧ピストン62を駆動するためのアクチュエータ63と、燃料供給管64を介して炭化水素供給弁15に連結された加圧燃料流出室65と、加圧燃料流出室65内の燃料圧を検出するための圧力センサ66とを具備する。ポンプ室61は一方では、燃料タンク22からポンプ室61に向けてのみ流通可能な逆止弁67を介して燃料タンク22に連結されており、他方ではポンプ室61から加圧燃料流出室65に向けてのみ流通可能な逆止弁68を介して加圧燃料流出室65に連結されている。
　アクチュエータ63により加圧ピストン62が図１４Ａにおいて右方に移動せしめられると燃料タンク22内の燃料が逆止弁67を介してポンプ室61内に送り込まれ、アクチュエータ63により加圧ピストン62が図１４Ａにおいて左方に移動せしめられるとポンプ室61内の燃料が加圧されて逆止弁68を介し加圧燃料流出室65内に送り出される。次いでこの燃料は炭化水素供給弁15に供給される。炭化水素供給弁15に供給された燃料、即ち炭化水素は炭化水素供給弁15のノズル口から噴射経路69に沿って排気ガス中に噴射される。図１４Ａに示される例ではこの炭化水素供給弁15のノズル口は排気管12の内壁面上に形成された凹部70内に配置されており、この凹部70内に噴射経路69が形成されている。
　図１５は、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときの炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射信号と、アクチュエータ63により加圧ピストン62を駆動するためのポンプ駆動信号と、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの変化と、排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比の変化とを示している。なお、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸは、炭化水素供給弁15内の燃料圧、即ち燃料供給管64内の燃料圧を示している。ポンプ駆動信号が発生するとアクチュエータ63が駆動されて加圧ピストン62によりポンプ室61内の燃料が加圧され、それにより図１５において実線で示されるように炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸが少しばかり急速に上昇せしめられる。次いで燃料圧ＰＸはポンプ室61への燃料漏れ等により僅かばかり低下する。この燃料圧ＰＸは、図１５において実線で示されるように、ポンプ駆動信号が発生する毎に目標燃料圧ＰＸＯまで少しずつ増大せしめられる。燃料圧ＰＸが目標燃料圧ＰＸＯに達すると、その後は燃料圧ＰＸが目標燃料圧ＰＸＯよりも低下したときに加圧ピストン62が作動せしめられ、燃料圧ＰＸの増大作用が行われる。
　一方、炭化水素噴射信号が発せられると炭化水素供給弁15が開弁せしめられ、それによって燃料、即ち炭化水素が炭化水素供給弁15から噴射される。なお、このときの炭化水素供給弁15の開弁時間は図１１Ａに示すマップから算出された噴射時間ＷＴとされる。炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されると、図１５において実線で示されるように、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸは急激に低下する。燃料圧ＰＸが低下すると、再びポンプ駆動信号が発生する毎に加圧ピストン62が作動せしめられ、燃料圧ＰＸが目標燃料圧ＰＸＯまで少しずつ増大せしめられる。
　ところで、炭化水素供給弁15が目詰まりを生ずると炭化水素供給弁15から単位時間当たり噴射される炭化水素の量が減少し、その結果、図１５において破線で示されるように、炭化水素供給弁15が開弁せしめられたときの炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸ２が小さくなる。なお、図１５においてΔＰＸ１は、炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの燃料圧ＰＸの低下量を示している。このように炭化水素供給弁15が目詰まりを生ずると炭化水素供給弁15が目詰まりを生じていないときに比べて燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなり、従って燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなったときには炭化水素供給弁15が目詰まりを生じていると判断できることになる。
　さて、図１において、例えば燃料噴射弁３が目詰まりを生じた場合には燃料噴射弁３からの燃料噴射時におけるコモンレール20内の燃料圧の低下量が減少する。しかしながら、この場合、コモンレール20の容積が大きいためにこのときのコモンレール20内の燃料圧の低下量は極めて小さい。従って、このときコモンレール20内の燃料圧の低下量の変化から燃料噴射弁３の目詰まりを検出するのは困難である。しかしながら本発明で用いている燃料供給装置60では、炭化水素供給弁15に供給される燃料を蓄積している部分の容積の総和、即ち、燃料供給管64内と炭化水素供給弁15内と加圧燃料流出室65内の容積の総和が小さく、従って炭化水素供給弁15が目詰まりが生じたときに炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが大きく現れる。従って、本発明では、燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸから炭化水素供給弁15が目詰まりを生じたか否かを正確に検出できることになる。
　なお、図１５からわかるように、燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸがΔＰＸ１からΔＰＸ２に低下したときには、最も低下したときの燃料圧ＰＸがＰＸ１からＰＸ２に増大し、燃料圧ＰＸが低下した後目標圧力ＰＸＯまで上昇するまでの時間ｔＸがｔＸ１からｔＸ２に短縮され、また、燃料圧ＰＸが低下した後目標圧力ＰＸＯまで上昇するまでのポンプ駆動回数が減少する。本発明ではこれらの現象を全て包含した代表的な表現として、燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸを用いており、従って本発明において、燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さいということは、最も低下したときの燃料圧ＰＸが増大したこと、燃料圧ＰＸが低下した後目標圧力ＰＸＯまで上昇するまでの時間ｔＸが短縮したこと、および、燃料圧ＰＸが低下した後目標圧力ＰＸＯまで上昇するまでのポンプ駆動回数が減少したことを包含している。
　さて、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13上において部分酸化或いは酸化され、このとき発生する酸化反応熱でもって排気浄化触媒13が昇温される。炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素によって排気浄化触媒13を昇温させる場合については、排気浄化触媒13の暖機を行う場合或いは排気浄化触媒13から吸蔵されたＳＯＸを放出させる場合等、種々の場合があるが、以下パティキュレートフィルタ14を再生するために炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素により排気浄化触媒13を昇温させる場合を例にとって、排気浄化触媒13の昇温制御を行う場合について説明する。パティキュレートフィルタ14を再生するためには、パティキュレートフィルタ14の温度を６００℃程度の再生温度まで上昇させる必要があり、そのためには排気浄化触媒13の温度をパティキュレートフィルタ14が再生作用を開始しうる目標温度まで上昇させる必要がある。次に、排気浄化触媒13の昇温制御について図１６を参照しつつ説明する。
　図１６は、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を行いつつパティキュレートフィルタ14の再生制御を行うようにした場合の炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射信号と、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量と、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの変化とを示している。なお、図１６においてＴＣＸは、パティキュレートフィルタ14が再生作用を開始する目標温度を示している。図１６においてＡに示される領域では排気浄化触媒13の昇温作用は行われておらず、このとき第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われている。このときには排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣは比較的低い温度に維持されている。
　次いで、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を行いつつ排気浄化触媒13の昇温制御が行われる。このときに炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射周期が短くされ、炭化水素供給弁15からの単位時間当たりの炭化水素噴射量が増大される。本発明による実施例では、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を行いつつ排気浄化触媒13の昇温制御が行われるときの最適な炭化水素噴射量ＦＷＴが、燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１７Ａに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、また、このときの最適な炭化水素の噴射周期ΔＦＴも燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数として図１７Ｂに示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
　排気浄化触媒13の昇温制御が行われると通常は、図１６において実線で示されるように排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣはΔＴＣ１だけ高められて目標温度ＴＣＸに達し、パティキュレートフィルタ14の再生作用が行われる。即ち、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣをΔＴＣ１だけ高めるのに必要な、機関の運転状態に応じた単位時間当たりの炭化水素噴射量は予め求められており、炭化水素供給弁15からは、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣをΔＴＣ１だけ高めるのに必要なこの予め求められている単位時間当たりの炭化水素噴射量でもって炭化水素が噴射される。このとき、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣはΔＴＣ１だけ高められて目標温度ＴＣＸに達し、パティキュレートフィルタ14の再生作用が行われる。
　ところが、この場合、例えば炭化水素供給弁15が目詰まりを生じたとすると、炭化水素供給弁15から、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣをΔＴＣ１だけ高めるのに必要な予め求められている炭化水素噴射量でもって炭化水素が噴射すべき指令が発せられたとしても、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量は減少し、その結果例えば図１６において破線で示すように、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣはΔＴＣ２しか上昇しなくなる。従って、この場合には、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣが目標温度ＴＣＸに達するように単位時間当たりの炭化水素噴射量を増大補正する必要がある。ただし、このように排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣに基づいて炭化水素の噴射量を補正する場合には排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣを正確に推定する必要がある。
　ところが、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われている場合のように炭化水素供給弁15から一噴射当たり多量の炭化水素が噴射されると排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの推定精度が低下してしまう。即ち、従来でもパティキュレートフィルタの再生時には燃焼室内又は排気通路内に追加の燃料が供給されることがあるが、本発明におけるように、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用を行いつつパティキュレートフィルタ14の再生制御が行われる場合には、従来に比べて炭化水素供給弁15からの一噴射当たりの炭化水素量がかなり多くなる。一噴射当たりの炭化水素量が多くなると炭化水素は排気浄化触媒13の前端だけでは反応しきれず、下流側において反応して反応熱を発生するようになり、その結果排気浄化触媒13内における温度勾配が不均一となる。排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣは排気浄化触媒13内のどこか一点における温度を推定或いは検出することによって得られ、従って排気浄化触媒13内における温度勾配が不均一になると、推定或いは検出された温度が触媒全体の床温ＴＣを代表しなくなり、その結果触媒床温ＴＣの推定精度が低下することになる。
　このように、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われているときには触媒床温ＴＣの推定精度が低下し、従って例えば炭化水素供給弁15が目詰まりしていないのにも拘わらずに、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると誤判断する危険性がある。このような誤判断を阻止するためには、触媒床温ＴＣの推定精度の低下を補う必要があり、そのために本発明では、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの検出結果の判断を併用している。それにより、炭化水素供給弁15が目詰まりについては、触媒床温ＴＣの変化から判断する場合に比べて、より高い精度でもって判断できることになる。
　ところで、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの温度に対しては、炭化水素供給弁15が目詰まりに加え、別の現象が大きな影響を与えていることが判明したのである。次に。このことについて、図１４Ｂを参照しつつ説明する。即ち、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射経路69に沿って噴射されると、噴射経路69周りの排気管12の内壁面上、主に凹部70の内壁面上に噴射燃料が付着し、この付着した噴射燃料上に排気ガス中に含まれる排気微粒子が次第に堆積する場合がある。この場合には、排気管12の内壁面上にデポジット71が付着し、このデポジット71によって噴射経路69に詰まりが生ずることになる。
　このようにデポジット71が排気管12の内壁面上に付着すると、例えばパティキュレートフィルタ14を再生するために炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射しても炭化水素がデポジット71上に付着し、その結果排気浄化触媒13に十分な炭化水素が供給されなくなる。従ってこの場合には、炭化水素供給弁15が目詰まりしていなくても排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣが目標温度ＴＣＸに達しなくなる。即ち、炭化水素供給弁15が目詰まりしたとしても、或いはデポジット71によって噴射経路69に詰まりが生じたとしても、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくなる。言い換えると、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくなったときには、炭化水素供給弁15が目詰まりしているか、或いはデポジット71によって噴射経路69に詰まりが生じていることになる。
　この場合、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなったときには、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判断でき、従って炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくなったときに、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなったときには、デポジット71によって噴射経路69に詰まりが生じていると判断することができる。
　そこで、本発明では、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒13と、排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁15と、炭化水素供給弁15に燃料を供給するための燃料供給装置60とを具備しており、炭化水素供給弁15からは予め定められた噴射経路69に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁15に供給される燃料圧ＰＸが低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも大きいときには、噴射経路69に詰まりが生じていると判定される。
　図１８はこの発明を実行するための噴射制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
　図１８を参照するとまず初めにステップ80において、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射され、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。次いでステップ81では排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの変化が推定される。この触媒床温ＴＣはモデルを用いて推定することもできるし、温度センサ23の出力値から推定することもできる。次いでステップ82では燃料圧センサ66により炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの変化が検出される。
　次いで、ステップ83では、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも大きいか否かが判別される。この場合、温度上昇量ΔＴＣに対する予め定められた設定量としては、例えば予め求められている温度上昇量ΔＴＣ１の８０パーセントに当たる温度上昇量とされ、供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸに対する予め定められた設定量としては、例えば炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸ１の８０パーセントに当たる燃料圧低下量とされる。
　ステップ83において、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも大きいと判別されたときには、ステップ84に進み、噴射経路69に詰まりが生じていると判定される。
　一方、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸから炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判断されたときに、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣが目標温度ＴＣＸに達すると、実際に炭化水素供給弁15が目詰まりしているかどうかが疑わしくなる。これに対し、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸから炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判断されたときに、排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣが目標温度ＴＣＸに達していない場合には、炭化水素供給弁15が目詰まりしている可能性が極めて高くなる。
　即ち、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなったときに、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくなったときには、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判断することができる。
　そこで、本発明では、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒13と、排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁15と、炭化水素供給弁15に燃料を供給するための燃料供給装置60とを具備しており、炭化水素供給弁15からは予め定められた噴射経路69に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁15に供給される燃料圧ＰＸが低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも小さいときには、炭化水素供給弁15に目詰まりが生じていると判定される。
　図１９はこの発明を実行するための噴射制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
　図１８を参照するとまず初めにステップ90において、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射され、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。次いでステップ91では排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの変化が推定される。この触媒床温ＴＣはモデルを用いて推定することもできるし、温度センサ23の出力値から推定することもできる。次いでステップ92では燃料圧センサ66により炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの変化が検出される。
　次いで、ステップ93では、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも小さいか否かが判別される。この場合も、図１８に示される噴射制御ルーチンと同様に、温度上昇量ΔＴＣに対する予め定められた設定量としては、例えば予め求められている温度上昇量ΔＴＣ１の８０パーセントに当たる温度上昇量とされ、供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸに対する予め定められた設定量としては、例えば炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸ１の８０パーセントに当たる燃料圧低下量とされる。
　ステップ93において、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さくかつ炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも小さいと判別されたときには、ステップ94に進み、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判定される。
　図２０に噴射制御ルーチンの別の実施例を示す。この実施例では、炭化水素供給弁15が目詰まりしている可能性が極めて高いときには、炭化水素供給弁15から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる。もう少し具体的に言うと、この実施例では、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯは、図１１Ａに示される噴射量ＷＴ或いは図１７Ａに示される噴射量ＦＷＴに補正係数Ｋ（≧１．０）を乗算した値（＝Ｋ・ＷＴ又はＫ・ＦＷＴ）とされる。更に、この実施例では、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなったときには、供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが小さくなるほど補正係数Ｋが大きくされる。例えば、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが、図１５に示されるように、炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの低下量ΔＰＸ１から低下量ΔＰＸ２に減少したときには、補正係数ＫはＫ＝ΔＰＸ１/ΔＰＸ２とされる。
　一方、この実施例では、デポジット71によって噴射経路69に詰まりが生じたと判定されたときには、排気ガス流によってデポジット71を吹き飛ばすために、排気ガス量を増大する排気ガス量の増大作用が行われる。この場合、機関から排出される排気ガス量は機関負荷が高くなるほど増大し、EGR制御弁17の開度を小さくするほど、即ち排気ガスの再循環量を減少させるほど増大する。従って、本発明による実施例では、排気ガスの再循環量を減少させることによって排気ガス量が増大される。この場合、好ましくは、機関高負荷運転時にEGR制御弁17を閉鎖して排気ガスの再循環作用を停止させることにより排気ガス量が増大される。
　図２０はこの発明を実行するための噴射制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
　図２０を参照するとまず初めにステップ100において、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯ（＝Ｋ・ＷＴ又はＫ・ＦＷＴ）が、図１１Ａに示される噴射量ＷＴ或いは図１７Ａに示される噴射量ＦＷＴに補正係数Ｋを乗算することによって算出される。即ち、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯとして、図１１Ａに示される噴射量ＷＴが用いられている場合には図１１Ａに示される噴射量ＷＴに補正係数Ｋを乗算した値（＝Ｋ・ＷＴ）とされ、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯとして、図１７Ａに示される噴射量ＦＷＴが用いられている場合には図１７Ａに示される噴射量ＦＷＴに補正係数Ｋを乗算した値（＝Ｋ・ＦＷＴ）とされる。
　ステップ101では、炭化水素供給弁15から、ステップ100において算出された噴射量ＷＴＯでもって、炭化水素が噴射され、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。次いでステップ102では排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの変化が推定される。この触媒床温ＴＣはモデルを用いて推定することもできるし、温度センサ23の出力値から推定することもできる。次いでステップ103では燃料圧センサ66により炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの変化が検出される。
　次いで、ステップ83では、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さいか否かが判別される。この場合、温度上昇量ΔＴＣに対する予め定められた設定量としては、例えば予め求められている温度上昇量ΔＴＣ１の８０パーセントに当たる温度上昇量とされる。炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さいときにはステップ105に進んで炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも大きいか否かが判別される。この場合、供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸに対する予め定められた設定量としては、例えば炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸ１の８０パーセントに当たる燃料圧低下量とされる。
　ステップ105において、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも大きいと判別されたときには、噴射経路69に詰まりが生じていると判別され、ステップ106に進んで排気ガス量の増大作用が行われる。これに対し、ステップ105において、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも小さいと判別されたときには、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判別され、ステップ107に進んで補正係数Ｋが算出される。即ち、炭化水素供給弁15から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる。
　図２１は、パティキュレートフィルタ14の再生制御を行うべき指令が発せられたときに昇温制御を行う前に炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸを検出するようにした実施例を示している。なお、差圧センサ24により検出されたパティキュレートフィルタ14の前後差圧が予め定められた設定圧力を超えたときに、パティキュレートフィルタ14の再生制御を行うべき指令が発せられ、パティキュレートフィルタ14の再生制御を行うべき指令が発せられたときに図２１に示される再生制御が実行される。この再生制御ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
　図２１を参照するとまず初めにステップ110において、炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸの検出が完了したか否かが判別される。炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸの検出がまだ完了していないときにはステップ111に進んで、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯ（＝Ｋ・ＷＴ）が、図１１Ａに示される噴射量ＷＴに補正係数Ｋを乗算することによって算出される。次いでステップ112では、炭化水素供給弁15から、ステップ111において算出された噴射量ＷＴＯでもって、炭化水素が噴射され、第１のNOx浄化方法によるNOx浄化作用が行われる。次いでステップ113では機関の定常状態が一定時間以上継続しているか否か、即ち機関の定常状態が安定しているか否かが判別される。機関の定常状態が安定しているときにはステップ114に進む。
　ステップ114では燃料圧センサ66により炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの変化が検出される。次いで、ステップ115では、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも小さいか否かが判別される。この場合、供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸに対する予め定められた設定量としては、例えば炭化水素供給弁15が目詰まりしていないときの供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸ１の８０パーセントに当たる燃料圧低下量とされる。ステップ115において、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁15への供給燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸが予め定められた設定量よりも小さいと判別されたときには、炭化水素供給弁15が目詰まりしていると判別され、ステップ116に進んで補正係数Ｋが算出される。即ち、炭化水素供給弁15から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる。
　炭化水素供給弁15に供給される燃料の燃料圧ＰＸの低下量ΔＰＸの検出が完了したときにはステップ110からステップ117に進んで、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量ＷＴＯ（＝Ｋ・ＦＷＴ）が、図１７Ａに示される噴射量ＦＷＴに補正係数Ｋを乗算することによって算出される。次いで、ステップ118では、炭化水素供給弁15から、ステップ117において算出された噴射量ＷＴＯでもって、炭化水素が噴射され、排気浄化触媒13の昇温制御が開始される。次いでステップ117では排気浄化触媒13の触媒床温ＴＣの変化が推定される。この触媒床温ＴＣはモデルを用いて推定することもできるし、温度センサ23の出力値から推定することもできる。次いでステップ120では排気浄化触媒13の昇温作用が完了したか否かが判別される。排気浄化触媒13の昇温作用が完了したときにはステップ121に進む。
　ステップ121では、炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さいか否かが判別される。この場合、温度上昇量ΔＴＣに対する予め定められた設定量としては、例えば予め求められている温度上昇量ΔＴＣ１の８０パーセントに当たる温度上昇量とされる。炭化水素供給弁15から供給された炭化水素による排気浄化触媒13の温度上昇量ΔＴＣが予め定められた設定量よりも小さいときにはステップ122に進んで補正係数Ｋが設定値Ｋ０よりも大きいか否か、即ち炭化水素供給弁15が目詰まりしているか否かが判別される。補正係数Ｋが設定値Ｋ０よりも大きいとき、即ち、炭化水素供給弁15が目詰まりしているときにはステップ123に進んで炭化水素供給弁15から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる。
　図２１に示される実施例では、図１６においてＡで示される運転領域のときに炭化水素供給弁15への供給燃料圧の低下量が検出され、昇温作用が行われたときに排気浄化触媒13の温度上昇量の検出が行われる。一方、前述したように、排気浄化触媒13の昇温制御が行われるときには、図１６においてＡで示される運転領域のときに比べて、炭化水素供給弁15から単位時間当たり噴射される炭化水素量が増大せしめられる。従って、排気浄化触媒13の温度上昇量を検出するときの単位時間当たりの炭化水素供給量は炭化水素供給弁15への供給燃料圧の低下量を検出するときの単位時間当たりの炭化水素供給量に比べて大きくされる。また、図２１に示される実施例では、パティキュレートフィルタ14を再生するために炭化水素供給弁15からの単位時間当たりの炭化水素供給量が増大せしめられたときに、排気浄化触媒13の温度上昇量が検出される。
　なお、別の実施例として排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に炭化水素を改質させるための酸化触媒を配置することもできる。
　４　　吸気マニホルド
　５　　排気マニホルド
　７　　排気ターボチャージャ
　12　　排気管
　13　　排気浄化触媒
　14　　パティキュレートフィルタ
　15　　炭化水素供給弁

Claims (10)

  1. 　機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁と、炭化水素供給弁に燃料を供給するための燃料供給装置とを具備しており、炭化水素供給弁からは予め定められた噴射経路に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁に供給される燃料圧が低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも大きいときには、上記噴射経路に詰まりが生じていると判定される内燃機関の制御装置。
  2. 　炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも大きいときには、排気ガス量を増大する排気ガス量増大作用が行われる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　機関吸気通路内に排気ガスを再循環するための排気ガス再循環装置を具備しており、排気ガスの再循環量を減少させることによって排気ガス量が増大される請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が上記予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が上記予め定められた低下量よりも小さいときには、炭化水素供給弁に詰まりが生じていると判定される請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が上記予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が上記予め定められた低下量よりも小さいときには、炭化水素供給弁から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　機関排気通路内に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒上流の機関排気通路内に配置された炭化水素供給弁と、炭化水素供給弁に燃料を供給するための燃料供給装置とを具備しており、炭化水素供給弁からは予め定められた噴射経路に沿って排気ガス中に炭化水素が噴射され、炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されると炭化水素供給弁に供給される燃料圧が低下する内燃機関の制御装置において、炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が予め定められた低下量よりも小さいときには、炭化水素供給弁に目詰まりが生じていると判定される内燃機関の制御装置。
  7. 　炭化水素供給弁から供給された炭化水素による排気浄化触媒の温度上昇量が上記予め定められた上昇量よりも小さくかつ炭化水素供給弁から炭化水素が噴射されたときの炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が上記予め定められた低下量よりも小さいときには、炭化水素供給弁から供給される炭化水素を増量する増量補正が行われる請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　上記排気浄化触媒の温度上昇量を検出するときの単位時間当たりの炭化水素供給量は上記炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量を検出するときの単位時間当たりの炭化水素供給量に比べて大きくされる請求項１又は６に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、排気浄化触媒は、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOｘを還元する性質を有すると共に、該炭化水素濃度の振動周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOｘの吸蔵量が増大する性質を有しており、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度が該予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動するように炭化水素供給弁からの炭化水素の噴射量および噴射周期が制御されているときに、上記炭化水素供給弁への供給燃料圧の低下量が検出され、上記排気浄化触媒の温度上昇量を検出するときには単位時間当たりの炭化水素供給量が増大せしめられる請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
  10. 　排気浄化触媒下流の機関排気通路内にパティキュレートフィルタが配置されており、パティキュレートフィルタを再生するために炭化水素供給弁からの単位時間当たりの炭化水素供給量が増大せしめられたときに、上記排気浄化触媒の温度上昇量が検出される請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
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