(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすべきときには燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を行い、炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射を予め定められた噴射間隔のもとで行う、内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒が酸素貯蔵能力を有しており、リッチ制御の初期に詰まり防止噴射を前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとで行い、リッチ制御の初期における詰まり防止噴射が停止されると、その後のリッチ制御中には詰まり防止噴射が停止され、又は前記予め定められた噴射間隔よりも長い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が行われる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすべきときには燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を行い、炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射を予め定められた噴射間隔のもとで行う、内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒が酸素貯蔵能力を有しており、リッチ制御の初期に詰まり防止噴射を前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとで行い、排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチに切り換わったときに、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が停止される、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
リッチ制御を開始すべきときには、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射とリッチ制御とがほぼ同時に開始される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
リッチ制御を開始すべきときには、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射とリッチ制御とがほぼ同時に開始される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
リッチ制御を開始すべきときにはまず、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が開始され次いでリッチ制御が開始される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
リッチ制御を開始すべきときにはまず、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が開始され次いでリッチ制御が開始される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比がリッチに切り換わったときに、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が停止される、請求項１、３及び５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
リッチ制御が終了されたときに、詰まり防止噴射が前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとで一時的に行われる、請求項１から７までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
炭化水素供給弁の温度が予め定められた設定温度よりも低くなったときに、前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとでの詰まり防止噴射が停止される、請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
排気浄化触媒がＮＯｘ吸蔵触媒として機能する触媒から構成されており、排気浄化触媒からＮＯｘを放出させて浄化するために排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる、請求項１から９までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
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、該排気浄化触媒は、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排気ガスの空燃比を該予め定められた周期よりも長い周期でもってリッチにすることにより排気浄化触媒から吸蔵ＮＯｘを放出させてＮＯｘを浄化する第２のＮＯｘ浄化方法が行われる、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
炭化水素供給弁から前記予め定められた周期でもって炭化水素を噴射することにより排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化する第１のＮＯｘ浄化方法と、第２のＮＯｘ浄化方法とが選択的に用いられる、請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関排気通路内にＮＯｘ吸蔵触媒を配置すると共にＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させて浄化するために、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を行い、炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射を、リッチ制御中に行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。この排気浄化装置では、リッチ制御中のうち、ＮＯｘ放出速度が高いとき、即ちリッチ制御の中期に詰まり防止噴射が行われる。なお、この排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵触媒にはセリアが含まれており、従ってＮＯｘ吸蔵触媒は酸素貯蔵能力を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＮＯｘ吸蔵触媒が酸素貯蔵能力を有している場合、リッチ制御が開始されてからしばらくの間は、ＮＯｘ吸蔵触媒から貯蔵されている酸素が放出され、酸素が放出されている間はＮＯｘの放出がほとんど行われない。言い換えると、リッチ制御が開始されてからＮＯｘの放出が実質的に開始されるまでに時間を要する。このため、リッチ制御を速やかに完了させることが困難となり、燃料消費量が増大するおそれがある。【０００５】
本発明の目的は、炭化水素供給弁の詰まりの発生を確実に防止しつつリッチ制御に必要な時間を短縮することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を配置すると共に排気浄化触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすべきときには燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を行い、炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射を予め定められた噴射間隔のもとで行う、内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒が酸素貯蔵能力を有しており、リッチ制御の初期に詰まり防止噴射を前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとで行う、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
炭化水素供給弁の詰まりの発生を確実に防止しつつリッチ制御に必要な時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】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】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】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】図５はＮＯｘ浄化率を示す図である。
【図６】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７】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】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】図９はＮＯｘ浄化率を示す図である。
【図１０】図１０は炭化水素の噴射周期ΔＴとＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図１１】図１１は炭化水素の噴射量を示すマップである。
【図１２】図１２はＮＯｘ放出制御を示す図である。
【図１３】図１３は排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡのマップを示す図である。
【図１４】図１４は燃料噴射時期を示す図である。
【図１５】図１５は燃料供給量ＷＲのマップを示す図である。
【図１６】図１６は本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】図１７はＮＯｘ浄化制御を行うためのフローチャートである。
【図１８】図１８は第２のＮＯｘ浄化方法を実行するためのフローチャートである。
【図１９】図１９は詰まり防止噴射制御を実行するためのフローチャートである。
【図２０】図２０は本発明による別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図２１】図２１は本発明による別の実施例の第２のＮＯｘ浄化方法を実行するためのフローチャートである。
【図２２】図２２は本発明による更に別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図２３】図２３は本発明による更に別の実施例の詰まり防止噴射制御を実行するためのフローチャートである。
【図２４】図２４は本発明による更に別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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１２ａ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の出口は排気管１２ｂを介してパティキュレートフィルタ１４に連結される。排気浄化触媒１３上流の排気管１２ａ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。
【００１１】
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。
【００１２】
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下流の排気管１２ｂ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２４が取付けられている。排気浄化触媒１３から流出した排気ガスの温度は排気浄化触媒１３の温度を表している。また、排気管１２ｂには排気浄化触媒１３から流出した排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ２５が取り付けられている。更に、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２６が取付けられている。これら温度センサ２４、空燃比センサ２５、差圧センサ２６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Ｌ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。
【００１３】
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。この塩基性層５３内にはセリアＣｅＯ２が含有せしめられており、従って排気浄化触媒１３は酸素貯蔵能力を有している。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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４００℃以上の高温領域においても極めて高いＮＯｘ浄化率が得られることが判明している。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３００℃から４００℃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４００℃以上の高温になるとＮＯｘ浄化率が低下する。なお、図９には、図５に示されるＮＯｘ浄化率が破線でもって示されている。
【００３２】
このように触媒温度ＴＣが４００℃以上になるとＮＯｘ浄化率が低下するのは、触媒温度ＴＣが４００℃以上になると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浄化方法では図６Ａ，６Ｂからわかるように硝酸塩は生成されず或いは生成されても極く微量であり、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浄化率が得られることになる。
【００３３】
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。
【００３４】
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、ほとん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極く微量である。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
さて、本発明による実施例では、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Ｗが、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図１１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もアクセルペダル４０の踏み込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３８】
次に図１２から図１５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。
【００３９】
吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸは例えば機関から排出されるＮＯｘ量から算出される。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出される排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡがアクセルペダル４０の踏み込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図１３に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、この排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡから吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。この場合、前述したように排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｉｎがリッチにされる周期は通常１分以上である。
【００４０】
この第２のＮＯｘ浄化方法では図１４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１４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はアクセルペダル４０の踏み込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図１５に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００４１】
本発明による実施例では第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用と第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が選択的に行われる。第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用と第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用のいずれを行うかは例えば次のようにして決定される。即ち、第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が行われたときのＮＯｘ浄化率は図５に示されるように排気浄化触媒１３の温度ＴＣが限界温度ＴＸ以下になると急速に低下しはじめる。これに対し、図９に示されるように第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が行われたときのＮＯｘ浄化率は排気浄化触媒１３の温度ＴＣが低下したときに比較的ゆっくりと低下する。従って本発明による実施例では排気浄化触媒１３の温度ＴＣが限界温度ＴＸよりも高いときには第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が行われ、排気浄化触媒１３の温度ＴＣが限界温度ＴＸよりも低いときには第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が行われる。
【００４２】
ところで、リッチ制御が行われると、燃焼室２から排出される排気ガスの温度が高くなり、従って炭化水素供給弁１５は高温の排気ガスに晒されることになる。このため、炭化水素供給弁１５の噴口に炭化水素が残留すると、この炭化水素からデポジットが形成され、デポジットにより噴口に詰まりが生ずるおそれがある。そこで本発明による実施例では、炭化水素供給弁１５の詰まりを防止するために炭化水素供給弁１５から炭化水素を繰り返し噴射するようにしている。このような噴射を詰まり防止噴射と称すると、詰まり防止噴射により噴射される炭化水素の量はわずかであり、第１のＮＯｘ浄化方法が行われるときの噴射量よりもかなり少ない。また、詰まり防止噴射は予め定められた噴射間隔のもとで行われ、この予め定められた噴射間隔はアクセルペダル４０の踏み込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として定められている。
【００４３】
さて、上述したように、第２のＮＯｘ浄化方法が行われているときには、排気浄化触媒１３からＮＯｘを放出させて浄化するために燃焼室２から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御が行われる。本発明による実施例では、燃焼室２内に追加の燃料ＷＲを噴射することによってリッチ制御が行われる。この場合、排気浄化触媒１３から流出する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔが目標リッチ空燃比になるようにリッチ制御が行われる。従って、図１５に示される追加の燃料量ＷＲは排気浄化触媒１３から流出する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔを目標リッチ空燃比にするのに必要な燃料量であるということになる。
【００４４】
一方、上述したように、排気浄化触媒１３は酸素貯蔵能力を有している。このため、リッチ制御が開始されてからしばらくの間は排気浄化触媒１３から貯蔵されている酸素が放出され、酸素が放出されている間はＮＯｘの放出がほとんど行われない。言い換えると、リッチ制御が開始されてからＮＯｘの放出が実質的に開始されるまでに時間を要する。
【００４５】
そこで本発明による実施例では、リッチ制御の初期に詰まり防止噴射を行うと共に、この場合の詰まり防止噴射を前記予め定められた噴射間隔よりも短い噴射間隔のもとで行うようにしている。次に、このリッチ制御の初期に行われる詰まり防止噴射について図１６を参照して説明する。なお、図１６においてフラグＸＲはリッチ制御を行うべきときにセットされ、それ以外はリセットされる。即ち、本発明による実施例では吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えるとフラグＸＲがセットされる。
【００４６】
図１６を参照すると、時間ｔａ１よりも前のフラグＸＲがリセットされているとき、即ちリッチ制御が行われていないときには、予め定められた噴射間隔ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が行われる。
【００４７】
次いで、時間ｔａ１においてフラグＸＲがセットされると、リッチ制御が開始される。また、リッチ制御とほぼ同時に、詰まり防止噴射が開始される。この場合、詰まり防止噴射は噴射間隔ΔｔＣＢよりも短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで行われる。その結果、排気浄化触媒１３からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔはリーンから低下する。排気浄化触媒１３から貯蔵されている酸素が放出されている間は流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがほぼ理論空燃比ＡＦＳに維持される。
【００４８】
排気浄化触媒１３から酸素の放出が完了すると流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリッチに切り換わる。そこで、時間ｔａ２において流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリッチに切り換わると、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が停止される。
【００４９】
このようにリッチ制御の初期に短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射を行うと、炭化水素供給弁１５の詰まりを防止しながら、排気浄化触媒１３からの酸素の放出を促進することができる。従って、排気浄化触媒１３からのＮＯｘの放出が速やかに開始され、リッチ制御が速やかに完了される。言い換えると、リッチ制御に必要な時間を短縮することができる。また、炭化水素供給弁１５内の燃料通路を通過する燃料によって炭化水素供給弁１５を予め冷却することもできる。従って、リッチ制御が行われたときに高温の排気ガスによって炭化水素供給弁１５の温度が高められるのが抑制される。
【００５０】
リッチ制御の初期における詰まり防止噴射が停止されると、その後のリッチ制御中には詰まり防止噴射が停止される。このようにすると、リッチ制御中に流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔを目標リッチ空燃比に正確に維持することができる。また、排気浄化触媒１３から流出する炭化水素の量を低減することができる。リッチ制御が終了すると、噴射間隔ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が再開される。
【００５１】
図１７は本発明による実施例のＮＯｘ浄化制御方法を実行するためのルーチンを示している。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１７を参照するとまず初めにステップ１００において、第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用と第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用のいずれを行うかが決定される。次いでステップ１０１では第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を行うべきか否かが判別される。第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を行うべきときにはステップ１０２に進んで第１のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用が行われる。即ち、炭化水素供給弁１５からは図１１に示される噴射量Ｗの炭化水素が機関の運転状態に応じて予め定められている噴射周期ΔＴでもって噴射される。
【００５２】
ステップ１０１において第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を実行すべきときにはステップ１０３に進んで第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を実行するルーチンが実行される。このルーチンは図１８に示されている。
【００５３】
図１８は図１７のステップ１０３において実行される第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を実行するルーチンを示している。
図１８を参照するとまず初めにステップ１２０ではフラグＸＲがセットされているか否かが判別される。フラグＸＲがセットされていないときには次いでステップ１２１に進み、図１３に示すマップから単位時間当りの排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ１２２ではΣＮＯＸに排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡを加算することによって吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ１２３では吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ１２４に進んでフラグＸＲがセットされる（ＸＲ＝１）。
【００５４】
フラグＸＲがセットされるとステップ１２０からステップ１２５に進み、リッチ制御が行われる。即ち、図１５に示すマップから追加の燃料量ＷＲが算出され、追加の燃料の噴射作用が行われる。次いでステップ１２６ではリッチ制御を終了すべきか否かが判別される。リッチ制御を終了すべきときには次いでステップ１２７に進み、ΣＮＯＸがクリアされる。次いでステップ１２８ではフラグＸＲがリセットされる（ＸＲ＝０）。
【００５５】
図１９は本発明による実施例の詰まり防止噴射制御を実行するためのルーチンを示している。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１９を参照するとまず初めにステップ２００において、フラグＸＲがセットされているか否かが判別される。フラグＸＲがセットされていないときには次いでステップ２０１に進み、噴射間隔ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が行われる。一方、フラグＸＲがセットされているときにはステップ２００からステップ２０２に進み、排気浄化触媒１３からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔが理論空燃比ＡＦＳよりも小さいか否か、即ちリッチか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ｏｕｔ≧ＡＳＦのときには次いでステップ２０３に進み、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで詰まり防止噴射が行われる。ステップ２０２において（Ａ／Ｆ）ｏｕｔ＜ＡＳＦになるとステップ２０２からステップ２０４に進み、詰まり防止噴射が停止される。
【００５６】
図２０は本発明による別の実施例を示している。
図２０を参照すると、時間ｔｂ１においてフラグＸＲがセットされると、リッチ制御が停止されたまま、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで詰まり防止噴射が開始される。次いで、時間ｔｂ２において、予め定められた設定時間ΔｔＤが経過すると、リッチ制御が開始される。
【００５７】
即ち、リッチ制御を開始すべきときにはまず短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が開始され、次いでリッチ制御が開始される。このようにすると、排気浄化触媒１３からの酸素の放出を促進することができ、リッチ制御に必要な時間を短縮することができる。
【００５８】
次いで、時間ｔｂ３において流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリッチに切り換わると、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が停止される。
【００５９】
図２１は本発明による別の実施例の第２のＮＯｘ浄化方法によるＮＯｘ浄化作用を実行するルーチンを示している。このルーチンは図１７のステップ１０３において実行される。
図２１を参照するとまず初めにステップ１２０ではフラグＸＲがセットされているか否かが判別される。フラグＸＲがセットされていないときには次いでステップ１２１に進み、図１３に示すマップから単位時間当りの排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ１２２ではΣＮＯＸに排出ＮＯｘ量ＮＯＸＡを加算することによって吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ１２３では吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ１２４に進んでフラグＸＲがセットされる（ＸＲ＝１）。
【００６０】
フラグＸＲがセットされるとステップ１２０からステップ１２５ａに進み、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が開始されてから設定時間ΔｔＤが経過したか否かが判別される。設定時間ΔｔＤが経過したときにはステップ１２５ａからステップ１２５に進み、リッチ制御が行われる。即ち、図１５に示すマップから追加の燃料量ＷＲが算出され、追加の燃料の噴射作用が行われる。次いでステップ１２６ではリッチ制御を終了すべきか否かが判別される。リッチ制御を終了すべきときには次いでステップ１２７に進み、ΣＮＯＸがクリアされる。次いでステップ１２８ではフラグＸＲがリセットされる（ＸＲ＝０）。
【００６１】
図２２は本発明による更に別の実施例を示している。
図２２を参照すると、時間ｔｃ１においてフラグＸＲがリセットされると、リッチ制御が終了される。また、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が開始される。次いで、時間ｔｃ２において、炭化水素供給弁１５の温度ＴＦＶがしきい値ＴＦＶＸよりも低くなると、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が停止される。言い換えると、リッチ制御が終了されたときに短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が一時的に行われる。次いで、噴射間隔ΔｔＣＢのもとでの詰まり防止噴射が再開される。なお、炭化水素供給弁１５の温度ＴＦＶは炭化水素供給弁１５に設けられた温度センサによって検出される。
【００６２】
このようにすると、炭化水素供給弁１５が噴射される炭化水素により冷却され、炭化水素供給弁１５の詰まりを防止しながら、炭化水素供給弁１５の温度ＴＦＶを急激に低下させることができる。その結果、リッチ制御の直後に例えば機関加速運転が行われて排気ガスの温度が高くなったときに、炭化水素供給弁１５の温度が許容上限を越えるのが阻止される。
【００６３】
図２３は本発明による更に別の実施例の詰まり防止噴射制御を実行するためのルーチンを示している。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２３を参照するとまず初めにステップ２００において、フラグＸＲがセットされているか否かが判別される。フラグＸＲがセットされていないときには次いでステップ２０１ａに進み、炭化水素供給弁１５の温度ＴＦＶがしきい値ＴＦＶＸ以下であるか否かが判別される。ＴＦＶ＞ＴＦＶＸのときには次いでステップ２０３に進み、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで詰まり防止噴射が行われる。これに対し、ＴＦＶ≦ＴＦＶＸのときには次いでステップ２０１に進み、噴射間隔ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が行われる。一方、フラグＸＲがセットされているときにはステップ２００からステップ２０２に進み、排気浄化触媒１３からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔが理論空燃比ＡＦＳよりも小さいか否か、即ちリッチか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）ｏｕｔ≧ＡＳＦのときには次いでステップ２０３に進み、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで詰まり防止噴射が行われる。ステップ２０２において（Ａ／Ｆ）ｏｕｔ＜ＡＳＦになるとステップ２０２からステップ２０４に進み、詰まり防止噴射が停止される。
【００６４】
これまで述べてきた本発明による実施例では、リッチ制御の初期における詰まり防止噴射が停止されると、その後のリッチ制御中は詰まり防止噴射が停止される。本発明による更に別の実施例では、リッチ制御の初期における詰まり防止噴射が停止された後のリッチ制御中に、予め定められた噴射間隔ΔｔＣＢよりも長い噴射間隔のもとで詰まり防止噴射が行われる。このようにすると、炭化水素供給弁１５の詰まりを防止しつつ詰まり防止噴射による燃料の影響を低減することができる。
【００６５】
即ち、図２４に示されるように、時間ｔｄ１よりも前のリッチ制御が行われていないときには、予め定められた噴射間隔ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が行われる。次いで、時間ｔｄ１においてリッチ制御が開始されると詰まり防止噴射が開始される。この場合、詰まり防止噴射は噴射間隔ΔｔＣＢよりも短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで行われる。次いで、時間ｔｄ２において流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｏｕｔがリッチに切り換わると、短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとでの詰まり防止噴射が停止される。その後のリッチ制御中には、長い噴射間隔ΔｔＣＬのもとで詰まり防止噴射が行われる。言い換えると、詰まり防止噴射の噴射間隔がΔｔＣＳからΔｔＣＬに延長される。次いで、リッチ制御が終了すると、噴射時間ΔｔＣＢのもとで詰まり防止噴射が行われる。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
１２ａ、１２ｂ    排気管
１３    排気浄化触媒
１５    炭化水素供給弁
２４    温度センサ
２５    空燃比センサ
【要約】
内燃機関において、排気通路内に排気浄化触媒および炭化水素供給弁が配置されている。排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすべきときには燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御が行われる。炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射が噴射間隔ΔｔＣＢのもとで行われる。排気浄化触媒が酸素貯蔵能力を有している。リッチ制御の初期に詰まり防止噴射が短い噴射間隔ΔｔＣＳのもとで行われる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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