(57)【要約】【課題】切換弁の故障の形態を診断する。【解決手段】排気浄化材５を排気通路４内に具備し、排気浄化材への排気ガスの流入方向を切り換えるための切換弁１１が排気通路３内に配置され、切換弁が第１位置に位置決めされたときには排気ガスが一方の側から排気浄化材に流入し、切換弁が第２位置に位置決めされたときには排気ガスが逆側から排気浄化材に流入し、切換弁が中立位置に位置決めされたときには排気ガスが排気浄化材をバイパスする。切換弁が第１位置と第２位置との間で切り換えられるときには中立位置を通過する。切換弁を第２位置から第１位置、あるいは、中立位置から第１動作位置に切り換える命令が発生られたときに排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、このときの切換弁上流の排気通路内の圧力と排気浄化材から流出する排気ガスの空燃比または温度とに基づいて、切換弁が第１位置および第２位置のいずれに固着しているかを判定する。【選択図】　　　図１
2004092432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の特性成分を浄化するための排気浄化材を排気通路内に具備し、該排気浄化材への排気ガスの流入方向を切り換えるための切換弁が排気通路内に配置され、該切換弁が第１の動作位置に位置決めされたときには排気ガスが一方の側から排気浄化材に流入し、切換弁が第２の動作位置に位置決めされたときには排気ガスが逆側から排気浄化材に流入し、切換弁が中立動作位置に位置決めされたときには排気ガスが排気浄化材をバイパスし、切換弁の動作位置が第１の動作位置と第２の動作位置との間で切り換えられるときには中立動作位置を通過する排気浄化装置において、切換弁上流の排気通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給するためのリッチ手段と、排気浄化材から流出する排気ガスの空燃比または温度を検出するための空燃比・温度検出手段とを具備し、切換弁の動作位置を第２の動作位置から第１の動作位置に切り換える命令が発生られたとき、あるいは、切換弁の動作位置を中立動作位置から第１の動作位置に切り換える命令が発生られたときに排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、このときに上記圧力検出手段によって検出される圧力と上記空燃比・温度検出手段によって検出される排気ガスの空燃比または温度とに基づいて、切換弁が第１の動作位置および第２の動作位置のいずれに固着しているかを判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
切換弁が第２の動作位置に固着していると判定されたときには、排気浄化材へのリッチ空燃比の排気ガスの供給を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記リッチ手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに切換弁下流において排気ガス中に燃料を噴射することによって排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記空燃比・温度検出手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときにのみ排気浄化材から流出する排気ガスの空燃比または温度を検出し、上記リッチ手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに切換弁上流からリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ（以下、単に、フィルタと称す）を排気通路内に備えた排気浄化装置が、特開２００２−３８９２０号公報に開示されている。この排気浄化装置は、フィルタへの排気ガスの流入方向を切り換えるための切換弁を排気通路内に有する。この排気浄化装置では、切換弁が第１の動作位置に位置決めされたときには、排気ガスは一方の側からフィルタに流入し、切換弁が第２の動作位置に位置決めされたときには、排気ガスは逆側からフィルタに流入する。また、この排気浄化装置では、切換弁が第３の動作位置に位置決めされたときには、排気ガスはフィルタをバイパスする。この排気浄化装置では、要求に応じて切換弁の動作位置を切り換えるようにしている。
【０００３】
ところで、上記排気浄化装置では、切換弁が第１の動作位置または第２の動作位置に位置決めされているときには、排気ガスはフィルタを通過するので、フィルタに起因する圧力損失が大きくなり、したがって、切換弁上流における排気通路内の圧力は高くなる。一方、上記排気浄化装置では、切換弁が第３の動作位置に位置決めされているときには、排気ガスはフィルタをバイパスするので、フィルタに起因する圧力損失はほぼゼロになり、したがって、切換弁上流における排気通路内の圧力は低くなる。
【０００４】
したがって、切換弁が故障して動かなくなると、切換弁上流における排気通路内の圧力が本来のあるべき圧力から大きくずれることとなる。そこで、上記公報では、切換弁上流における排気通路内の圧力に基づいて、切換弁の故障を診断するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報では、切換弁が如何なる位置にて動かなくなっているかといった切換弁の故障の形態については診断されていない。そこで、本発明の目的は、切換弁の故障の形態を診断することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の特性成分を浄化するための排気浄化材を排気通路内に具備し、該排気浄化材への排気ガスの流入方向を切り換えるための切換弁が排気通路内に配置され、該切換弁が第１の動作位置に位置決めされたときには排気ガスが一方の側から排気浄化材に流入し、切換弁が第２の動作位置に位置決めされたときには排気ガスが逆側から排気浄化材に流入し、切換弁が中立動作位置に位置決めされたときには排気ガスが排気浄化材をバイパスし、切換弁の動作位置が第１の動作位置と第２の動作位置との間で切り換えられるときには中立動作位置を通過する排気浄化装置において、切換弁上流の排気通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給するためのリッチ手段と、排気浄化材から流出する排気ガスの空燃比または温度を検出するための空燃比・温度検出手段とを具備し、切換弁の動作位置を第２の動作位置から第１の動作位置に切り換える命令が発生られたとき、あるいは、切換弁の動作位置を中立動作位置から第１の動作位置に切り換える命令が発生られたときに排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、このときに上記圧力検出手段によって検出される圧力と上記空燃比・温度検出手段によって検出される排気ガスの空燃比または温度とに基づいて、切換弁が第１の動作位置および第２の動作位置のいずれに固着しているかを判定する。ここで、排気浄化材、排気通路、第１の動作位置、第２の動作位置、圧力検出手段、および、リッチ手段は、後述する実施形態において、それぞれ、パティキュレートフィルタ、環状管および排気管、順流位置、逆流位置、圧力センサ、ならびに、燃料添加弁に相当する。また、空燃比・温度検出手段は、後述する実施形態において、空燃比センサ（または酸素濃度センサ）、または、温度センサに相当する。
２番目の発明では、１番目の発明において、切換弁が第２の動作位置に固着していると判定されたときには、排気浄化材へのリッチ空燃比の排気ガスの供給を禁止する。
３番目の発明では、１または２番目の発明の発明において、上記リッチ手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに切換弁下流において排気ガス中に燃料を噴射することによって排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給する。
４番目の発明では、１または２番目の発明において、上記空燃比・温度検出手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときにのみ排気浄化材から流出する排気ガスの空燃比または温度を検出し、上記リッチ手段は切換弁が第１の動作位置に位置決めされているときに切換弁上流からリッチ空燃比の排気ガスを供給することによって排気浄化材にリッチ空燃比の排気ガスを供給する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明について説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１において、１は内燃機関、２は吸気管、３は排気管である。排気管３からループ状に延びる排気管（以下、環状管４と称す）４が分岐している。この環状管４は排気管３から分岐してこの分岐部に戻るようにループ状をなす。
【０００８】
環状管４内には、微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ（以下、単に、フィルタと称す）５が配置されている。図２に示したように、フィルタ５はハニカム構造を有する。また、フィルタ５は互いに平行に延びる複数の通路６，７を有するハニカム構造を有する。各通路６，７は複数の隔壁、図２に示したフィルタ５では、４つの隔壁８によって画成されている。フィルタ５、すなわち、隔壁８は多孔性材料からなる。
【０００９】
また、本発明のフィルタ５では、通路６，７の端部は一つ置きに栓９，１０によって閉塞されている。すなわち、隣り合う２つの通路６，７のうち一方の通路６はフィルタ５の一方の端面側において栓１０によって閉塞され、他方の通路７はフィルタ５の他方の端面側において栓９によって閉塞されている。したがって、図２（Ｂ）に示した方向から排気ガスがフィルタ５に流入する場合、隣接する通路６，７のうち一方の通路６に排気ガスは流入する。そして、図２（Ｂ）に矢印で示したように、排気ガスは隔壁８を通って隣接する別の通路７に流入する。
【００１０】
図３に示したように、環状管４が分岐する領域下流の排気管３は、フィルタ５を収容した環状管４を包囲するようにして延びる。また、環状管４が分岐する領域において、排気管３内には、フィルタ５への排気ガスの流入方向を切り換えるための切換弁１１が配置されている。切換弁１１には、ステップモータ１２が接続されており、このステップモータ１２によって回転駆動せしめられる。
【００１１】
切換弁１１が図４（Ａ）に示した動作位置に位置決めされたときには、排気ガスは一方の側の環状管４内に流入し、一方の側からフィルタ５に流入する。そして、フィルタ５から流出した排気ガスは、他方の側の環状管４を介して切換弁１１下流の排気管３に流入する。以下の説明では、このときの切換弁１１の動作位置を順流位置と称す。
【００１２】
一方、切換弁１１が図４（Ｂ）に示した動作位置に位置決めされたときには、排気ガスは逆側の環状管４内に流入し、他方の側からフィルタ５に流入する。そして、フィルタ５から流出した排気ガスは、別の側の環状管４を介して切換弁１１下流の排気管３に流入する。以下の説明では、このときの切換弁１１の動作位置を逆流位置と称す。
【００１３】
さらに、切換弁１１が図４（Ｃ）に示した動作位置に位置決めされたときには、ほとんど大部分の排気ガスはフィルタ５には流入せず、そのまま切換弁１１下流の排気管３内へと流入する。すなわち、このとき、排気ガスはフィルタ５をバイパスする。したがって、このときの切換弁１１下流の排気管３はバイパス管として機能する。以下の説明では、このときの切換弁１１の動作位置を中立位置と称す。
【００１４】
ところで、切換弁１１上流の排気管３には、排気管３内を流れる排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ１３が取り付けられている。また、切換弁１１下流の排気管３には、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）と還元浄化し且つ排気ガス中の未燃ＨＣ（未燃炭化水素）を酸化浄化するためのＮＯｘ触媒１４が配置されている。
【００１５】
また、切換弁１１が順流位置に位置決めされたときに、切換弁１１を通過した排気ガスが流入する側の環状管４には、排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加弁１５が取り付けられている。一方、切換弁１１が逆流位置に位置決めされたときに、切換弁１１を通過した排気ガスが流入する側の環状管４には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ１６が取り付けられている。
【００１６】
ここで、排気ガスの空燃比とは、切換弁１１が順流位置に位置決めされているときには、内燃機関１の燃焼室に燃料噴射弁（図示せず）から噴射された燃料の量（以下、燃料噴射量と称す）と燃料添加弁１５から噴射された燃料の量（以下、燃料添加量と称す）との総量に対する内燃機関１の燃焼室に吸入された空気の量（吸気量）の比である。一方、切換弁１１が逆流位置に位置決めされているときには、燃料噴射量と吸気量との比である。また、排気ガスの空燃比とは、切換弁１１が中立位置にあるときには、燃料噴射量に対する吸気量の比である。
【００１７】
さらに、排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒１４下流の排気管３内を流れる排気ガスの温度を検出するための温度センサ１７を有する。すなわち、温度センサ１７は、切換弁１１が順流位置または逆流位置に位置決めされているときには、フィルタ５から流出した排気ガスの温度を検出し、切換弁１１が中立位置に位置決めされているときには、フィルタ５から流出した排気ガスの温度ではなく、フィルタ５をバイパスした排気ガスの温度を検出する。
【００１８】
ところで、フィルタ５は、貴金属触媒と活性酸素生成剤と担持し、これら貴金属触媒と活性酸素生成剤とによって生成される活性酸素によって、フィルタ５に捕集された微粒子が比較的短時間のうちに酸化除去される。すなわち、フィルタ５の隔壁８の両壁面上、および、隔壁８の細孔を画成する壁面上に全面に亘って、例えば、アルミナからなる担体層が形成され、この担体層上に、貴金属触媒と、活性酸素生成剤とが担持されている。
【００１９】
貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用いられる。一方、活性酸素生成剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）のような希土類、鉄（Ｆｅ）のような遷移金属、およびスズ（Ｓｎ）のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
【００２０】
排気ガスがフィルタ５に流入すると、図５（Ａ）に示したように、排気ガス中の酸素（Ｏ２）がＯ２−またはＯ２−の形で白金２０の表面に付着する。排気ガス中のＮＯはこれらＯ２−またはＯ２−と反応し、ＮＯ２となる。斯くして生成されたＮＯ２の一部は、白金２０上で酸化されつつ活性酸素生成剤２１内に吸収によって保持され、図５（Ａ）に示したように、カリウム（Ｋ）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ３−）の形で活性酸素生成剤２１内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の形で活性酸素生成剤２１内に吸収によって保持される。
【００２１】
ここで、図５（Ｂ）において２２で示したように、微粒子が活性酸素生成剤２１の表面上に接触して付着すると、微粒子２２と活性酸素生成剤２１との接触面では酸素濃度が低下する。すなわち、活性酸素生成剤２１の周囲の酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤２１内との間で濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤２１内の酸素が微粒子２２と活性酸素生成剤２１との接触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤２１内に形成されている硝酸カリウム（ＫＮＯ３）がカリウム（Ｋ）と酸素（Ｏ）とＮＯとに分解され、酸素（Ｏ）が微粒子２２と活性酸素生成剤２１との接面に向かい、その一方で、ＮＯが活性酸素生成剤２１から外部に放出される。
【００２２】
ここで、微粒子２２と活性酸素生成剤２１との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、したがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。こうして活性酸素生成剤２１は活性酸素を生成する。なお、外部に放出されたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤２１内に保持される。
【００２３】
活性酸素生成剤２１によって生成される活性酸素はそこに付着した微粒子２２を酸化除去するために消費される。すなわち、フィルタ５に捕集された微粒子２２は活性酸素生成剤２１によって生成される活性酸素によって酸化除去される。
【００２４】
このように、フィルタ５に捕集されている微粒子が反応性の高い活性酸素によって輝炎を発することなく酸化除去されるので、フィルタ５の温度が過剰に高くなることがなく、したがって、フィルタ５が熱劣化することがない。
【００２５】
また、このフィルタ５は貴金属触媒を担持しているので、排気ガス中の未燃ＨＣ（未燃燃焼）を酸化除去することができる。また、このフィルタ５では、活性酸素生成剤２１からＮＯｘが放出された後に、ＮＯｘが還元浄化されるので、このフィルタ５はＮＯｘを還元浄化するためのＮＯｘ触媒を担持していることになる。
【００２６】
また、排気管３内に配置されたＮＯｘ触媒１４は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるとき、すなわち、その内部が酸素過剰な雰囲気であるときに、排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸着によって保持する。一方、ＮＯｘ触媒１４は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると、すなわち、その内部が還元剤過剰な雰囲気になると、保持しているＮＯｘを排気ガス中の還元剤でもって還元浄化する。
【００２７】
ところで、切換弁１１が順流位置または逆流位置に固着して動かなくなってしまうことがある。そこで、本発明の第１実施形態では、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、このときに圧力センサ１３によって検出される排気ガスの圧力、すなわち、切換弁１１上流の排気管３内の排気ガスの圧力（以下、切換弁１１上流の排気ガスの圧力と称す）と、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比とに基づいて、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出する。
【００２８】
すなわち、切換弁１１が正常であれば、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときには、切換弁１１は逆流位置に位置決めされている。ここで、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられると、切換弁１１の動作位置は逆流位置から順流位置に切り換えられる。このとき、切換弁１１は中立位置を通過する。ここで、切換弁１１が中立位置を通過するときには、排気ガスがフィルタ５をバイパスすることになるので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は低下する。すなわち、切換弁１１の動作位置が逆流位置から順流位置に切り換えられると、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は或る所定の値からいったん低下した後に再び或る所定の値にまで上昇する。すなわち、このとき、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は或る量以上に変化する。
【００２９】
ところが、切換弁１１が順流位置または逆流位置に固着して動かなくなっていると、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられたとしても、切換弁１１は中立位置を通過しないので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は或る所定の値のままである。すなわち、このとき、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量はほぼゼロである。
【００３０】
したがって、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すれば、切換弁１１上流の排気ガスの圧力が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は正常であると診断することができ、一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置または順流位置に固着して動かなくなっていると診断することができる。
【００３１】
さらに、第１実施形態では、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令が発せられる。そして、これに従って、燃料添加弁１５から燃料が噴射されたときに、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスがフィルタ５から流出して空燃比センサ１６に到来することになるので、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリーンからリッチへと大きくなる。すなわち、このとき、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比は或る量以上に変化する。
【００３２】
ところが、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入するのではなく、切換弁１１下流の排気管３内へと流出し、空燃比センサ１６には内燃機関１の燃焼室から排出された排気ガスが直接到来することになるので、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリーンのままである。すなわち、このとき、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量はほぼゼロである。
【００３３】
したがって、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられたときに、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発すれば、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は順流位置に固着していると診断することができ、一方、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置に固着していると診断することができる。
【００３４】
そこで、第１実施形態では、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比が一定量以上に変化したときには、切換弁１１は順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量が一定量以下であるときには、切換弁１１は逆流位置に固着していると診断する。
【００３５】
斯くして、第１実施形態によれば、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。なお、第１実施形態において、切換弁１１を逆流位置に位置決めする命令を発し、その後、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、このときの切換弁１１上流の排気ガスの圧力と空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比とに基づいて、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出するようにしてもよい。
【００３６】
ところで、本発明の第２実施形態として、切換弁１１を中立位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、このときの切換弁１１上流の排気管３内の排気ガスの圧力と空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比とに基づいて、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出するようにしてもよい。
【００３７】
すなわち、切換弁１１が正常であれば、切換弁１１を中立位置に位置決めしておく命令が発せられているときには、切換弁１１は中立位置に位置決めされている。ここで、切換弁１１が中立位置に位置決めされていれば、排気ガスがフィルタ５をバイパスしているので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は比較的低い。そして、この後、切換弁１１の動作位置が中立位置から順流位置に切り換えられると、排気ガスがフィルタ５に流入することになるので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は高くなる。すなわち、このとき、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は或る量以上に変化する。
【００３８】
ところが、切換弁１１が順流位置または逆流位置に固着して動かなくなっていると、切換弁１１の動作位置を中立位置に位置決めする命令が発せられているとしても、切換弁１１は順流位置または逆流位置に固着しているので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力はもともと高い。そして、ここで、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令が発せられたとしても、切換弁１１は動かないので、切換弁１１上流の排気ガスの圧力は大きいままである。すなわち、このとき、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量はほぼゼロである。
【００３９】
したがって、切換弁１１を中立位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令を発すれば、切換弁１１上流の排気ガスの圧力が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は正常であると診断することができ、一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置または順流位置に固着して動かなくなっていると診断することができる。
【００４０】
さらに、第２実施形態では、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令が発せられる。そして、これに従って、燃料添加弁１５から燃料が噴射されたときに、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスがフィルタ５から流出して空燃比センサ１６に到来することになるので、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリーンからリッチへと大きくなる。すなわち、このとき、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比は或る量以上に変化する。
【００４１】
ところが、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入するのではなく、切換弁１１下流の排気管３内へと流出し、空燃比センサ１６には内燃機関１の燃焼室から排出された排気ガスが直接到来することになるので、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリーンのままである。すなわち、このとき、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量はほぼゼロである。
【００４２】
したがって、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令が発せられたときに、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発すれば、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は順流位置に固着していると診断することができ、一方、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置に固着していると診断することができる。
【００４３】
そこで、第２実施形態では、切換弁１１を中立位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比が一定量以上に変化したときには、切換弁１１は順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の変化量が一定量以下であるときには、切換弁１１は逆流位置に固着していると診断する。
【００４４】
斯くして、第２実施形態によれば、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。なお、第２実施形態において、切換弁１１を中立位置に位置決めする命令を発し、その後、切換弁１１の動作位置を中立位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、このときの切換弁１１上流の排気ガスの圧力と空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比とに基づいて、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出するようにしてもよい。
【００４５】
ところで、図６に示したように、切換弁１１が逆流位置に位置決めされたときに切換弁１１を通過した排気ガスが流入する側の環状管４に、温度センサ１７が取り付けられている場合には、上述した実施形態において、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の代わりに、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度を利用して、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出するようにしてもよい。以下、第１実施形態において、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比の代わりに、図６に示した温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度を利用した第３実施形態について説明する。
【００４６】
第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発する。そして、ここでも、第１実施形態と同様に、切換弁１１上流の排気ガスの圧力が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は正常であると診断することができ、一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置または順流位置に固着して動かなくなっていると診断することができる。
【００４７】
そして、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令が発生られ、これに従って、燃料添加弁１５から燃料が噴射されたときに、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスがフィルタ５に流入し、排気ガス中の燃料がフィルタ５にて酸化反応する。このとき、この燃料の酸化反応から生じる熱によって排気ガスの温度が上昇せしめられ、したがって、温度センサ１７には、この温度を上昇せしめられた排気ガスが到来することになるので、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度は上昇する。すなわち、このとき、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度は或る量以上に変化する。
【００４８】
ところが、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入するのではなく、切換弁１１下流の排気管３内へと流出し、温度センサ１７に到来する排気ガスの温度は上昇せしめられていないので、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度はほとんど変化しない。すなわち、このとき、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度の変化量はほぼゼロである。
【００４９】
したがって、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられたときに、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発すれば、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は順流位置に固着していると診断することができ、一方、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置に固着していると診断することができる。
【００５０】
そこで、第３実施形態では、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発し、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度が一定量以上に変化したときには、切換弁１１は順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度の変化量が一定量以下であるときには、切換弁１１は逆流位置に固着していると診断する。
【００５１】
斯くして、第３実施形態によれば、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。なお、第３実施形態は、温度センサ１７が切換弁１１とＮＯｘ触媒１４との間の排気管３に取り付けられている場合にも適用可能である。
【００５２】
なお、上述した実施形態において、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令を発する代わりに、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとする命令を発することを利用して、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかを検出するようにしてもよい。以下、第１実施形態において、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとする命令を発することを利用した第４実施形態について説明する。
【００５３】
第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとする命令を発する。そして、ここでも、第１実施形態と同様に、切換弁１１上流の排気ガスの圧力が或る一定量以上に変化したことをもって切換弁１１は正常であると診断することができ、一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であることをもって切換弁１１は逆流位置または順流位置に固着して動かなくなっていると診断することができる。
【００５４】
そして、第４実施形態では、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比がリッチとされるが、ここで、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスがフィルタ５に流入し、空燃比センサ１６には、このフィルタ５を通過した後の排気ガスが到来する。
【００５５】
ところで、上述したように、フィルタ５が排気ガス中のＮＯを硝酸イオンの形で活性酸素生成剤２１内に吸収によって保持するときには、結果的には、酸素を硝酸イオンの形で活性酸素生成剤２１内に吸収によって保持しているとも言える。そして、活性酸素生成剤２１は、フィルタ５に流入する排気ガスの空燃比がリーンである間は酸素を吸収によって保持するが、フィルタ５に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収している酸素を放出する。そして、フィルタ５に流入する排気ガスの空燃比がリッチになったときに活性酸素生成剤２１から酸素が放出されると、フィルタ５から流出する排気ガスの空燃比はリッチではあるが、そのリッチ度合はフィルタ５に流入する前の排気ガスのリッチ度合に比べると小さくなっている。
【００５６】
したがって、第４実施形態において、切換弁１１が順流位置に固着しており、リッチ空燃比の排気ガスがフィルタ５に流入すると、フィルタ５から流出する排気ガスの空燃比のリッチ度合は所定の度合よりも小さくなることから、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリッチではあるが、そのリッチ度合は所定の度合（例えば、切換弁１１上流から供給されたリッチ空燃比の排気ガスのリッチ度合）よりも小さい。一方、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５を通過する前に空燃比センサ１６に到来することから、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比はリッチであって、そのリッチ度合は上記所定の度合よりも大きい。
【００５７】
したがって、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられたときに、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとすれば、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比がリッチであってそのリッチ度合が所定の度合よりも小さいこと（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後において空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比のリッチ側への変化量が所定の量よりも小さいこと）をもって切換弁１１が順流位置に固着していると診断することができ、一方、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比がリッチであってそのリッチ度合が所定の度合よりも大きいこと（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後において空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比のリッチ側への変化量が所定の量よりも大きいこと）をもって切換弁１１が逆流位置に固着していると診断することができる。
【００５８】
そこで、第４実施形態では、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとし、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比がリッチであってそのリッチ度合が所定の度合よりも小さいときには、切換弁１１は順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つ空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比がリッチであってそのリッチ度合が所定の度合よりも大きいときには、切換弁１１は逆流位置に固着していると診断する。斯くして、第４実施形態によれば、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。
【００５９】
なお、第４実施形態では、例えば、内燃機関１を駆動するために燃料噴射弁から燃料が噴射された後の機関膨張行程または機関排気行程において、燃料噴射弁から燃料を噴射すること、いわゆる、ポスト噴射によって、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比がリッチとされる。
【００６０】
また、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、排気ガス中のＨＣの濃度を検出するＨＣ濃度センサ、排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）の濃度を検出するＣＯ濃度センサ、排気ガス中のＣＯ２（二酸化炭素）の濃度を検出するＣＯ２濃度センサ、または、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘ濃度センサを利用してもよい。
【００６１】
例えば、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＨＣ濃度センサを利用した場合について説明する。第４実施形態において、切換弁１１が順流位置に固着していると、ＨＣ濃度センサには、フィルタ５を通過した後の排気ガスが到来する。ここで、フィルタ５の活性酸素生成剤２１は、フィルタ５に流入する排気ガスの空燃比がリッチになると、硝酸イオンの形で保持しているＮＯｘを放出し、このとき、フィルタ５内は還元雰囲気となっていることから、この放出されたＮＯｘは貴金属触媒の作用の助けを借りて排気ガス中のＨＣによって還元される。したがって、フィルタ５に流入したリッチ空燃比の排気ガス中のＨＣ濃度は、フィルタ５を通過した後においては、所定のＨＣ濃度（例えば、切換弁１１上流から供給されたリッチ空燃比の排気ガス中のＨＣ濃度）よりも小さい。一方、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入する前にＨＣ濃度センサに到来することから、ＨＣ濃度センサに到来する排気ガス中のＨＣ濃度は上記所定のＨＣ濃度よりも大きい。
【００６２】
したがって、第４実施形態において、切換弁１１が順流位置または逆流位置に固着していると診断されたときに、ＨＣ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度が所定の濃度よりも小さいこと（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＨＣ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度の変化量が所定の量よりも小さいこと）をもって切換弁１１が順流位置に固着していると診断することができ、一方、ＨＣ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度が所定のＨＣ濃度よりも大きいこと（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＨＣ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度の変化量が所定の量よりも大きいこと）をもって切換弁１１が逆流位置に固着していると診断することができる。
【００６３】
そこで、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＨＣ濃度センサを利用した場合には、切換弁１１を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとし、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＨＣ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度が所定のＨＣ濃度よりも小さいときには、切換弁１１が順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＮＯｘ濃度センサによって検出される排気ガス中のＨＣ濃度が所定のＨＣ濃度よりも大きいときには、切換弁１１が逆流位置に固着していると診断する。斯くして、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。
【００６４】
また、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＣＯ濃度センサを利用した場合においても、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５を通過してからＣＯ濃度センサに到来する。ここで、排気ガス中のＣＯは、ＨＣと同様に、フィルタ５におけるＮＯｘの還元に消費されるので、フィルタ５に流入したリッチ空燃比の排気ガス中のＣＯ濃度は、フィルタ５を通過した後においては、所定のＣＯ濃度（例えば、切換弁１１上流から供給されたリッチ空燃比の排気ガス中のＣＯ濃度）よりも小さい。一方、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入する前にＣＯ濃度センサに到来することから、ＣＯ濃度センサに到来する排気ガス中のＣＯ濃度は上記所定のＣＯ濃度よりも大きい。
【００６５】
そこで、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＣＯ濃度センサを利用した場合には、切換弁１１の動作位置を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとし、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＣＯ濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ濃度が所定のＣＯ濃度よりも小さいとき（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＣＯ濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ濃度の変化量が所定の量よりも小さいとき）には、切換弁１１が順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＣＯ濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ濃度が所定のＣＯ濃度よりも大きいとき（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＣＯ濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ濃度の変化量が所定の量よりも大きいとき）には、切換弁１１が逆流位置に固着していると診断する。斯くして、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。
【００６６】
また、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＣＯ２濃度センサを利用した場合においても、切換弁１１が順流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５を通過してからＣＯ２濃度センサに到来する。ここで、上述したように、排気ガス中のＣＯはＮＯｘの還元に消費され、このとき、ＣＯは酸化されてＣＯ２になるので、フィルタ５に流入したリッチ空燃比の排気ガス中のＣＯ２濃度は、フィルタ５を通過した後においては、所定のＣＯ２濃度（例えば、切換弁１１上流から供給されたリッチ空燃比の排気ガス中のＣＯ２濃度）よりも小さい。一方、切換弁１１が逆流位置に固着していると、リッチ空燃比の排気ガスはフィルタ５に流入する前にＣＯ２濃度センサに到来することから、ＣＯ２濃度センサに到来する排気ガス中のＣＯ２濃度は上記所定のＣＯ２濃度よりも大きい。
【００６７】
そこで、第４実施形態において、空燃比センサ１６の代わりに、ＣＯ２濃度センサを利用した場合には、切換弁１１の動作位置を逆流位置に位置決めしておく命令が発せられているときに、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令を発すると共に、切換弁１１上流の排気管３内を流れる排気ガスの空燃比をリッチとし、ここで、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＣＯ２濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ２濃度が所定のＣＯ２濃度よりも大きいとき（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＣＯ２濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ２濃度の変化量が所定の量よりも大きいとき）には、切換弁１１が順流位置に固着していると診断する。一方、切換弁１１上流の排気ガスの圧力の変化量が一定量以下であり且つＣＯ２濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ２濃度が所定のＣＯ２濃度よりも小さいとき（あるいは、リッチ空燃比の排気ガスが供給される前後においてＣＯ２濃度センサによって検出される排気ガス中のＣＯ２濃度の変化量が所定の量よりも小さいとき）には、切換弁１１が逆流位置に固着していると診断する。斯くして、切換弁１１が順流位置に固着しているのか、あるいは、逆流位置に固着しているのかが検出されることとなる。
【００６８】
図７および図８は、本発明に従って切換弁１１の故障を診断するためのルーチンの一例を示している。図７および図８に示したルーチンでは、始めに、ステップ１０において、圧力センサ１３によって検出される排気ガスの圧力Ｐ１、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比ＡＦ１、および、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度Ｔ１が読み込まれる。次いで、ステップ１１において、切換弁１１の動作位置を逆流位置から順流位置に切り換える命令が発せられる。次いで、ステップ１２において、燃料添加弁１５から燃料を噴射する命令が発せられる。
【００６９】
そして、ステップ１３において、再び、圧力センサ１３によって検出される排気ガスの圧力Ｐ２、空燃比センサ１６によって検出される排気ガスの空燃比ＡＦ２、および、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度Ｔ２が読み込まれる。このステップ１３において、圧力センサ１３によって検出される排気ガスの圧力Ｐ２は、切換弁１１が正常である場合に切換弁１１の動作位置が順流位置に達するまえの排気ガスの圧力である。
【００７０】
次いで、ステップ１４において、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ２との差ΔＰ（＝｜Ｐ２−Ｐ１｜）が予め定められた圧力差ΔＰｔｈ以上である（ΔＰ≧ΔＰｔｈ）か否かが判別される。すなわち、排気ガスの圧力の変化量が一定量以上であるか否かが判別される。ステップ１４において、ΔＰ≧ΔＰｔｈであると判別されたときには、切換弁１１は順流位置にも逆流位置にも固着していないと判断され、ルーチンはステップ１５に進む。
【００７１】
ステップ１５では、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの空燃比ＡＦ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの空燃比ＡＦ２との差ΔＡＦ（＝｜ＡＦ２−ＡＦ１｜）が予め定められた空燃比差ΔＡＦｔｈ以上である（ΔＡＦ≧ΔＡＦｔｈ）か否かが判別される。すなわち、排気ガスの空燃比の変化量が一定量以上であるか否かが判別される。ステップ１５において、ΔＡＦ≧ΔＡＦｔｈであると判別されたときには、燃料添加弁１５から確かに燃料が噴射されたと判断され、すなわち、燃料添加弁１５は故障していないと判断され、ルーチンは終了する。
【００７２】
一方、ステップ１５において、ΔＡＦ＜ΔＡＦｔｈであると判別されたときには、燃料添加弁１５から燃料が噴射されていないと判断され、すなわち、燃料添加弁１５は故障していると判断され、ルーチンはステップ１６に進んで、警告Ｉが実行される。この警告Ｉでは、燃料添加弁１５が故障していることが表示される。
【００７３】
ところで、ステップ１４において、ΔＰ＜ΔＰｔｈであると判別されたときには、切換弁１１は順流位置か、あるいは、逆流位置に固着していると判断され、ルーチンはステップ１７に進む。
【００７４】
ステップ１７では、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの圧力Ｐ２との差ΔＰ（＝｜Ｐ２−Ｐ１｜）がほぼゼロである（ΔＰ≒０）か否かが判別される。ステップ１７において、ΔＰ≒０ではないと判別されたときには、切換弁１１は順流位置または逆流位置に完全には固着しておらず、切換弁１１の動作速度が遅くなっていると判断され、ルーチンはステップ２５に進んで、警報ＶＩが実行される。この警報ＶＩでは、切換弁１１の動作速度が遅くなっていることが表示される。
【００７５】
一方、ステップ１７において、ΔＰ≒０であると判別されたときには、ルーチンはステップ１８に進む。ステップ１８では、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの空燃比ＡＦ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの空燃比ＡＦ２との差ΔＡＦ（＝｜ＡＦ２−ＡＦ１｜）が予め定められた空燃比差ΔＡＦｔｈ以上である（ΔＡＦ≧ΔＡＦｔｈ）か否かが判別される。すなわち、排気ガスの空燃比の変化量が一定量以上であるか否かが判別される。
【００７６】
ステップ１８において、ΔＡＦ≧ΔＡＦｔｈであると判別されたときには、切換弁１１は順流位置に固着していると判断され、ルーチンはステップ１９に進む。ステップ１９では、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの温度Ｔ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの温度Ｔ２との差ΔＴ（＝｜Ｔ２−Ｔ１｜）が予め定められた温度差ΔＴｔｈ以上である（ΔＴ≧ΔＴｔｈ）か否かが判別される。
【００７７】
ステップ１９において、ΔＴ≧ΔＴｔｈであると判別されたときには、排気ガスの温度が十分に上昇していることから燃料添加弁１５は正常に作動していると判断され、ルーチンはステップ２０に進んで、警報ＩＩが実行される。この警報ＩＩでは、切換弁１１が順流位置に固着していることが表示される。
【００７８】
一方、ステップ１９において、ΔＴ＜ΔＴｔｈであると判別されたときには、排気ガスの温度が十分には上昇していないことから燃料添加弁１５が故障していると判断され、ルーチンはステップ２１に進んで、警報ＩＩＩが実行される。この警報ＩＩでは、切換弁１１が順流位置に固着していると共に燃料添加弁１５が故障していることが表示される。
【００７９】
ところで、ステップ１８において、ΔＡＦ＜ΔＡＦｔｈであると判別されたときには、切換弁１１は逆流位置に固着していると判断され、ルーチンはステップ２２に進む。ステップ２２では、ステップ１０にて読み込まれた排気ガスの温度Ｔ１とステップ１３にて読み込まれた排気ガスの温度Ｔ２との差ΔＴ（＝｜Ｔ２−Ｔ１｜）がほぼゼロである（ΔＴ≒０）か否かが判別される。
【００８０】
ここで、切換弁１１が逆流位置に固着しているときに、燃料添加弁１５から燃料が噴射されれば、これら燃料はＮＯｘ触媒１４にて酸化反応し、このときの反応熱によって排気ガスの温度は上昇せしめられる。したがって、この場合、温度センサ１７によって検出される排気ガスの温度は高くなる。
【００８１】
したがって、ステップ２２において、ΔＴ≒０であると判別されたときには、排気ガスの温度が上昇していないことから燃料添加弁１５から燃料が噴射されていないと判断され、すなわち、燃料添加弁１５は故障していると判断され、ルーチンはステップ２３に進んで、警報ＩＶが実行される。この警報ＩＶでは、切換弁１１が逆流位置に固着していると共に燃料添加弁１５が故障していることが表示される。
【００８２】
一方、ステップ２２において、ΔＴ≒０ではないと判別されたときには、排気ガスの温度が上昇していることから燃料添加弁１５は正常に作動していると判断され、ルーチンはステップ２４に進んで、警報Ｖが実行される。この警報Ｖでは、切換弁１１が逆流位置に固着していることが表示される。
【００８３】
なお、本発明では、上述した実施形態において、切換弁１１が逆流位置に固着していると診断されたときには、燃料添加弁１５からの燃料噴射を禁止する。これによれば、燃料添加弁から噴射した燃料が無駄になることが抑制される。
【００８４】
また、上述した実施形態では、内燃機関１の燃焼室から排出される排気ガス中の特定成分を浄化するための排気浄化材として、排気ガス中の微粒子を捕集し且つ捕集した微粒子を酸化除去すると共に排気ガス中のＮＯｘをも還元浄化するパティキュレートフィルタを採用している。しかしながら、このパティキュレートフィルタに代えて、単に、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ、排気ガス中の微粒子を捕集し且つ捕集した微粒子を酸化除去するパティキュレートフィルタ、または、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸着によって保持し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると保持しているＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒を採用してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、切換弁が第１の動作位置に固着しているか、あるいは、第２の動作位置に固着しているかが判定される。すなわち、本発明によれば、切換弁の故障の形態が診断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示した図である。
【図２】本発明のパティキュレートフィルタを示した図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った図である。
【図４】切換弁の作用を説明するための図である。
【図５】パティキュレートフィルタにおける微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図６】第３実施形態の排気浄化装置を示した図である。
【図７】本発明の切換弁故障診断を実行するためのルーチンの一例の一部を示した図である。
【図８】本発明の切換弁故障診断を実行するためのルーチンの一例の一部を示した図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気管
３…排気管
４…環状管
５…パティキュレートフィルタ
１１…切換弁
１３…圧力センサ
１４…ＮＯｘ触媒
１６…空燃比センサ
１７…温度センサ
【図１】
2004092432.tif 000003
【図２】
2004092432.tif 000004
【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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