JP6825583B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、燃焼室から排出される排気ガスを浄化すべく、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関が知られている。斯かる内燃機関では、フィルタの上流側に設けられた触媒において燃料を酸化反応させ、酸化反応によって生じる反応熱によって、フィルタに堆積したＰＭを燃焼除去するフィルタ再生処理が実行される。

しかしながら、フィルタ再生処理は、内燃機関が所定の運転状態にあるときに実行可能である。このため、特許文献１に記載の内燃機関では、フィルタ再生処理を実行できない間にフィルタがＰＭによって閉塞することを回避すべく、フィルタ上のＰＭに凝縮水のような液体物質が供給される。

特開２０１３−１２４５７６号公報

しかしながら、特許文献１は、触媒にＰＭが付着することについて何ら言及していない。本願の発明者は、鋭意研究の結果、触媒にもＰＭが付着することを見出した。この現象は、以下に説明するようなメカニズムに基づくものと考えられる。

例えば、フィルタ再生処理では、触媒上で酸化反応を生じさせるために触媒に燃料が供給される。しかしながら、触媒の上流側端面では、酸化反応が生じにくいため、酸化反応熱による温度上昇が小さい。このため、燃料の重質分が触媒の上流側端面に残留する。残留した燃料の重質分は、排気ガスに曝されることで酸化重合し、高粘度成分に変化する。この結果、燃料を介して触媒の上流側端面にＰＭが付着する。フィルタ再生処理が繰り返されて、触媒へのＰＭの付着量が多くなると、ＰＭによって触媒が閉塞し、触媒の機能が低下する。

また、フィルタ再生処理が実行されなくても、触媒に燃料が供給される場合がある。例えば、内燃機関の排気通路に燃料を噴射する排気燃料噴射弁の噴射口が煤等によって閉塞されることを防止すべく排気燃料噴射弁から定期的に燃料を噴射する場合、噴射された燃料が触媒に供給される。また、触媒がＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）である場合、触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化すべく、燃料が還元剤として供給される。これらの場合も、同様の原理によって燃料を介して触媒にＰＭが付着する。

そこで、本発明の目的は、ＰＭによる触媒の閉塞を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）内燃機関の排気通路に配置された触媒と、前記排気通路を介して前記触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃料供給装置による燃料の供給を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記燃料供給装置によって前記排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度と、燃料の飽和蒸気圧濃度とを算出し、該排気ガス中の濃度が該飽和蒸気圧濃度よりも高い場合にのみ、前記燃料供給装置から前記触媒に燃料を供給する、内燃機関の排気浄化装置。

（２）前記制御装置は、前記排気ガス中の濃度が前記飽和蒸気圧濃度よりも高い場合、前記触媒に供給される液相の燃料の合計要求量を、前記触媒に供給される液相の燃料の流量で除算することによって燃料供給時間を算出し、該燃料供給時間だけ前記燃料供給装置から前記触媒に燃料を供給する、上記（１）に記載の内燃機関の排気浄化装置。

（３）前記燃料供給装置は、前記触媒よりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に燃料を噴射する排気燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とであり、前記制御装置は、前記排気ガス中の濃度が前記飽和蒸気圧濃度よりも高くなるように、前記排気燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁の両方から前記触媒に燃料を供給する、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の排気浄化装置。

（４）前記燃料供給装置は、筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を含み、前記制御装置は、前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の軽質化を考慮して前記飽和蒸気圧濃度を算出する、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

（５）前記燃料供給装置と前記触媒との間にタービンが配置されており、前記制御装置は、前記タービンによる燃料の拡散を考慮して前記排気ガス中の濃度を算出する、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

本発明によれば、ＰＭによる触媒の閉塞を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置が提供される。

図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が設けられた内燃機関を概略的に示す図である。 図２は、液相の燃料を供給することによって触媒からＰＭが除去されるメカニズムを説明するための図である。 図３は、本発明の第一実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４は、ＰＭの増加量を算出するためのマップである。 図５は、炭素数１３のトリデカン（Ｃ₁₃Ｈ₂₈）の飽和蒸気圧曲線を示す。 図６は、飽和蒸気圧濃度を算出するためのマップである。 図７は、本発明の第二実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図８は、本発明の第三実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。

＜内燃機関全体の説明＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が設けられた内燃機関を概略的に示す図である。図１に示される内燃機関１は圧縮自着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１は車両に搭載される。

図１を参照すると、１０は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射する電子制御式の筒内燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気管６を介してターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結される。コンプレッサ７ａの入口は吸気管６を介してエアクリーナ８に連結される。吸気管６内にはスロットル弁９が配置される。さらに、吸気管６周りには吸気管６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置される。内燃機関１では、機関冷却水がインタークーラ１３内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。吸気マニホルド４及び吸気管６は、空気を燃焼室２に導く吸気通路を形成する。

一方、排気マニホルド５は排気管２７を介してターボチャージャ７のタービン７ｂの入口に連結される。タービン７ｂの出口は排気管２７を介して触媒２８に連結される。触媒２８は排気管２７を介してフィルタ２９に連結される。排気マニホルド５及び排気管２７は、燃焼室２における混合気の燃焼によって生じた排気ガスを排出する排気通路を形成する。

触媒２８は、排気ガス中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒（ＤＯＣ）である。触媒２８はフィルタ２９よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置される。具体的には、触媒２８は、内燃機関１の排気通路において、タービン７ｂとフィルタ２９との間の排気管２７内に配置される。フィルタ２９は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。フィルタ２９は例えばディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。

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（ＥＧＲ）通路１４を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路１４内には電子制御式のＥＧＲ制御弁１５が配置される。また、ＥＧＲ通路１４周りにはＥＧＲ通路１４内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置２０が配置される。内燃機関１では、機関冷却水がＥＧＲ冷却装置２０内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。

燃料は燃料ポンプ３０によって燃料タンク３１から燃料配管３２を介してコモンレール１８内に供給される。燃料ポンプ３０は燃料タンク３１内の燃料を汲み上げると共に燃料を昇圧する。コモンレール１８内に供給された高圧の燃料は各燃料供給管１７を介して各筒内燃料噴射弁３に供給される。各筒内燃料噴射弁３は気筒内に燃料を噴射する。燃料は例えば軽油である。

また、各筒内燃料噴射弁３には、リーク燃料配管３３が連結されている。コモンレール１８から各筒内燃料噴射弁３に供給された燃料のうち、気筒内に噴射されなかった燃料はリーク燃料配管３３を介して排気燃料噴射弁３５に供給される。

排気燃料噴射弁３５は触媒２８よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置される。具体的には、排気燃料噴射弁３５は、内燃機関１の排気通路において、タービン７ｂと触媒２８との間の排気管２７に固定される。排気燃料噴射弁３５は、例えば、筒内燃料噴射弁３と同様の電子制御式噴射弁である。排気燃料噴射弁３５は、触媒２８よりも排気流れ方向上流側の排気通路に燃料を噴射し、排気通路介して触媒２８に燃料を供給する。

内燃機関１の各種制御は電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０によって実行される。ＥＣＵ８０には、内燃機関１又は内燃機関１を搭載した車両に設けられた各種センサの出力が入力され、ＥＣＵ８０は各種センサの出力等に基づいて内燃機関１の各種アクチュエータを制御する。

ＥＣＵ８０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス８１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）８２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）８４、入力ポート８５及び出力ポート８６を備える。なお、本実施形態では、一つのＥＣＵ８０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。

本実施形態では、負荷センサ１０１及びエアフロメータ１０２の出力が、対応するＡＤ変換器８７を介して入力ポート８５に入力される。負荷センサ１０１は、アクセルペダル１２０の踏込み量に比例した出力電圧を発生させる。したがって、負荷センサ１０１は機関負荷を検出する。エアフロメータ１０２は、吸気通路においてエアクリーナ８とコンプレッサ７ａとの間に配置され、吸入空気量を検出する。さらに、入力ポート８５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１０８が接続され、クランク角センサ１０８によって機関回転数が検出される。

一方、出力ポート８６は、対応する駆動回路８８を介して、筒内燃料噴射弁３、スロットル弁駆動用モータ、ＥＧＲ制御弁１５、燃料ポンプ３０及び排気燃料噴射弁３５に接続されている。ＥＣＵ８０は、筒内燃料噴射弁３から噴射される燃料の噴射時期及び噴射時間、スロットル弁９の開度、ＥＧＲ制御弁１５の開度、燃料ポンプ３０の作動、並びに排気燃料噴射弁３５から噴射される燃料の噴射時期及び噴射時間を制御する。

なお、排気浄化装置が設けられる内燃機関は、燃焼室に点火プラグが配置された火花点火式内燃機関（例えばガソリンエンジン）であってもよい。また、気筒配列、吸排気系の構成及びターボチャージャの有無のような内燃機関の具体的な構成は、図１に示した構成と異なっていてもよい。

例えば、筒内燃料噴射弁３に供給される燃料は、燃料ポンプ３０の代わりに、燃料タンク３１内に配置されたインタンクポンプによってコモンレール１８に供給されてもよい。また、排気燃料噴射弁３５に供給される燃料は、燃料配管３２及びリーク燃料配管３３を通ることなく、燃料タンク３１と排気燃料噴射弁３５とを直接接続する燃料配管を介して排気燃料噴射弁３５に供給されてもよい。この場合、リーク燃料配管３３は省略される。また、排気燃料噴射弁３５に供給される燃料は燃料タンク３１とは別個の燃料タンクに貯蔵されていてもよい。燃料は例えば軽油である。

＜内燃機関の排気浄化装置の構成＞
以下、本発明の第一実施形態に係る内燃機関１の排気浄化装置（以下、単に「排気浄化装置」と称する）の構成について説明する。排気浄化装置は、フィルタ２９と、触媒２８と、排気通路を介して触媒２８に燃料を供給する燃料供給装置と、燃料供給装置による燃料の供給を制御する制御装置とを備える。本実施形態では、排気燃料噴射弁３５が燃料供給装置に相当し、ＥＣＵ８０が制御装置に相当する。

＜触媒へのＰＭの付着＞
排気浄化装置では、排気ガス中のＰＭがフィルタ２９に捕集されることで、排気ガスが浄化される。しかしながら、フィルタ２９に捕集されたＰＭの量が多くなると、フィルタ２９の閉塞（目詰まり）が生じ、フィルタ２９を通した排気ガスの排出が阻害される。このため、フィルタ２９に捕集されたＰＭを定期的に除去する必要がある。

本実施形態では、フィルタ２９に捕集されたＰＭを除去するために、排気浄化装置の制御装置はフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理では、燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給することで、フィルタ２９に捕集されたＰＭを燃焼除去する。触媒２８に燃料を供給すると、触媒２８上で燃料の酸化反応が生じて、フィルタ２９に流入する排気ガスの温度が反応熱によって上昇する。この結果、フィルタ２９の温度が上昇し、フィルタ２９に捕集されたＰＭが燃焼除去される。

しかしながら、フィルタ再生処理が実行されると、フィルタ２９に捕集されたＰＭは除去されるが、触媒２８にＰＭが付着する。この現象は、以下に説明するようなメカニズムに基づくものと考えられる。

上述したように、フィルタ再生処理では、触媒２８上で酸化反応を生じさせるために触媒２８に燃料が供給される。しかしながら、触媒２８の排気方向上流側（機関本体１０側）の端面では、酸化反応が生じにくいため、酸化反応熱による温度上昇が小さい。このため、燃料の重質分が触媒２８の上流側端面に残留する。残留した燃料の重質分は、排気ガスに曝されることで酸化重合し、高粘度成分に変化する。この結果、燃料を介して触媒２８の上流側端面にＰＭが付着する。フィルタ再生処理が繰り返されて、触媒２８へのＰＭの付着量が多くなると、ＰＭによって触媒２８が閉塞し、触媒２８の機能が低下する。

また、フィルタ再生処理が実行されなくても、触媒２８に燃料が供給される場合がある。例えば、煤等によって排気燃料噴射弁３５の噴射口が閉塞されることを防止すべく排気燃料噴射弁３５から定期的に燃料を噴射する場合、噴射された燃料が触媒２８に供給される。また、触媒２８がＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）である場合、触媒２８に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化すべく、排気燃料噴射弁３５から触媒２８に燃料が還元剤として供給される。これらの場合も、同様の原理によって燃料を介して触媒２８にＰＭが付着する。

＜触媒上のＰＭ除去＞
このため、本実施形態では、排気浄化装置の制御装置は、触媒２８に付着したＰＭを除去すべく、燃料供給装置から触媒２８に液相の燃料を供給する。以下、液相の燃料を触媒２８に供給することによって、触媒２８に付着したＰＭが除去されるメカニズムについて説明する。

図２は、液相の燃料を供給することによって触媒２８からＰＭが除去されるメカニズムを説明するための図である。図２Ａに示すように、触媒２８に供給された燃料の重質分は、酸化重合によって高粘着性の高重合成分及び低重合成分に変化し、触媒２８の基材２８ａ上に排気ガス中のＰＭを付着させる。その後、図２Ｂに示すように、液相の燃料が触媒２８に供給される。液相の燃料が触媒２８に供給されると、ＰＭ中の可溶性有機成分（ＳＯＦ）が燃料中に溶解する。図２Ｃに示すように、ＳＯＦが溶解した燃料は触媒２８の基材２８ａに吸収されると共に熱によって蒸発する。また、ＳＯＦが溶解した燃料は、触媒２８の基材２８ａに吸収されるときに液架橋力によってＰＭを凝集させる。凝集したＰＭは基材２８ａとの接着性が低下する。このため、その後、図２Ｄに示すように、凝集したＰＭは排気ガスによって基材２８ａから剥離される。したがって、液相の燃料を供給することによって触媒２８からＰＭを除去することができる。

本願の発明者は、燃料供給によるＰＭ除去の効果を確認すべく、以下の実験を行った。フィルタ再生のために触媒に燃料を供給した後、触媒を３７０℃の排気ガスに二時間曝した。この結果、触媒の閉塞率は６０％以上となった。その後、触媒の単位面積当たり０．０６ｍｌ／ｃｍ²の量の液体燃料（軽油）を触媒に供給した。この結果、触媒の閉塞率は２０％以下となった。したがって、液相の燃料を触媒に供給することによって、ＰＭによる触媒の閉塞を抑制できることが確認された。

ところで、燃料供給装置によって排気通路に供給される燃料は、排気通路内の排気ガスによって気化されるため、必ずしも液体のまま触媒２８に供給されるわけではない。このため、液相の燃料によって触媒２８からＰＭを除去するためには、適切なタイミングで燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給する必要がある。

本願の発明者は、適切なタイミングで燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給するために、燃料が気化される量の指標として燃料の飽和蒸気圧濃度に着目した。燃料供給装置から排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度（以下、「排気ガス中の燃料濃度」と称する）が燃料の飽和蒸気圧濃度以下である場合には、全ての燃料が気化し、一方、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度よりも高い場合には、液相の燃料が触媒２８に供給されると考えられる。

このため、本実施形態では、制御装置は、触媒２８に付着したＰＭの除去が要求されたとき、排気ガス中の燃料濃度と、燃料の飽和蒸気圧濃度とを算出し、排気ガス中の燃料濃度が飽和蒸気圧濃度よりも高い場合にのみ、燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給する。言い換えれば、制御装置は、ＰＭ除去の要求時に、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度よりも高い場合には、燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給し、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度以下である場合には、燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給しない。

このことによって、ＰＭ除去の要求時に触媒２８に液相の燃料を確実に供給することができ、ひいてはＰＭによる触媒２８の閉塞を抑制することができる。また、液相の燃料を触媒２８に供給できないタイミングで燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給することを抑制することができ、ひいては内燃機関１の燃費の悪化を抑制することができる。

＜ＰＭ除去処理＞
以下、フローチャートを参照して、上述した制御について詳細に説明する。図３は、本発明の第一実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、排気浄化装置の制御装置（本実施形態ではＥＣＵ８０）によって繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ１０１において、制御装置は、触媒２８に付着したＰＭの除去要求が有るか否かを判定する。例えば、制御装置は、触媒２８に付着したＰＭの総量が所定値以上であると判定した場合に、ＰＭの除去要求が有ると判定する。所定値は、予め定められ、例えば５０％〜８０％の触媒２８の閉塞率に相当するＰＭの量に設定される。

制御装置は、触媒２８に付着したＰＭの量の変化量を積算することによって、ＰＭの総量を算出する。触媒２８に供給された気相の燃料（未燃燃料）が高温（２００〜４５０℃）の排気ガスに曝されると、燃料の重質分が高粘度成分に変化し、触媒２８に供給される煤（Ｓｏｏｔ）が燃料を介して触媒２８に付着する。このため、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、触媒２８に供給される煤（Ｓｏｏｔ）の量と、触媒２８に供給される気相の燃料の量と、触媒２８に流入する排気ガス（以下、「流入排気ガス」と称する）の温度とに基づいて、ＰＭの増加量を算出する。マップが用いられる場合、図４に示されるように、ＰＭの増加量ＰＭＡが、触媒２８に供給される煤の量ＳＡと、触媒２８に供給される気相の燃料の量ＨＣＡと、流入排気ガスの温度ＩＥＴとの関数として示される。

このとき、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量及び燃料噴射時期、機関回転数、ＥＧＲガス量等）に基づいて煤の量及び気相の燃料の量を公知の方法によって算出する。また、制御装置は、排気温センサ３６を用いて流入排気ガスの温度を検出する。排気温センサ３６は、触媒２８よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置され、具体的には、タービン７ｂと触媒２８との間の排気管２７内に配置される。排気温センサ３６は流入排気ガスの温度を検出し、排気温センサ３６の出力は、対応するＡＤ変換器８７を介してＥＣＵ８０の入力ポート８５に入力される。

なお、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量、機関回転数等）に基づいて流入排気ガスの温度を公知の方法によって算出してもよい。この場合、排気温センサ３６は内燃機関１から省略されてもよい。

上述したように、触媒２８に液相の燃料が供給されると、触媒２８に付着したＰＭが除去される。このため、触媒２８に液相の燃料が供給されるとき、制御装置は、触媒２８に到達する液相の燃料の量に基づいてＰＭの減少量を算出する。また、流入排気ガスの温度がＰＭの燃焼温度（例えば５００℃）以上である場合、触媒２８に付着したＰＭが燃焼除去される。このため、流入排気ガスの温度がＰＭの燃焼温度以上であるとき、制御装置は、流入排気ガスの温度に基づいてＰＭの減少量を算出する。

また、ＰＭの総量が多くなると、触媒２８の上流側の排気圧力が高くなる。このため、制御装置は、触媒２８の上流側の排気圧力が所定値以上である場合に、ＰＭの総量が所定値以上であると判定してもよい。この場合、制御装置は、排気圧センサ３７を用いて排気圧力を検出する。排気圧センサ３７は、触媒２８よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置され、具体的には、タービン７ｂと触媒２８との間の排気管２７内に配置される。排気圧センサ３７は排気圧力を検出し、排気圧センサ３７の出力は、対応するＡＤ変換器８７を介してＥＣＵ８０の入力ポート８５に入力される。

なお、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量及び燃料噴射時期、機関回転数、吸入空気量等）に基づいて排気圧力を公知の方法によって算出してもよい。この場合、排気圧センサ３７は内燃機関１から省略されてもよい。

上述したように、ＰＭの総量が多くなると、触媒２８の上流側の排気圧力が高くなる。この結果、筒内の排気ガスの残量が多くなり、気筒内の充填効率が低下する。このため、制御装置は、初期状態の充填効率に対する現在の充填効率の比率（現在の充填効率／初期状態の充填効率）が１未満の所定値以下である場合に、ＰＭの総量が所定値以上であると判定してもよい。初期状態の充填効率及び現在の充填効率は、ＥＧＲガス量がゼロであり且つ内燃機関１が所定の運転状態（例えば、減速状態、アイドル状態等）にあるときに、例えば吸入空気量を吸気圧で除算することによって算出される（吸入空気量／吸気圧）。吸入空気量はエアフロメータ１０２によって検出され、吸気圧は、例えば、吸気通路（吸気マニホルド４又は吸気管６）内の圧力を検出する吸気圧センサによって検出される。また、初期状態の充填効率は、触媒２８にＰＭが付着する前に算出される。なお、初期状態の充填効率は予め定めされた値であってもよい。

また、制御装置は、差圧センサによって検出される触媒２８の前後差圧が所定値以上である場合に、ＰＭの総量が所定値以上であると判定してもよい。また、制御装置は、ＰＭ除去以外の目的で燃料供給装置から触媒２８に燃料が供給され、燃料供給から所定時間経過した場合に、ＰＭの総量が所定値以上であると判定してもよい。

ステップＳ１０１においてＰＭの除去要求が無いと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ１０１においてＰＭの除去要求が有ると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、制御装置は燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出する。燃料は複数の成分を有し、成分毎に飽和蒸気圧曲線が異なる。例えば、軽油は炭素数１０〜１６程度のアルカンを主成分として含む。図５は、炭素数１３のトリデカン（Ｃ₁₃Ｈ₂₈）の飽和蒸気圧曲線を示す。

排気通路における所定の物質の飽和蒸気圧濃度は、飽和蒸気圧を排気圧力で除算することによって算出される（飽和蒸気圧濃度＝飽和蒸気圧／排気圧力）。また、図５から分かるように、飽和蒸気圧は排気温度と相関する。このため、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、排気圧力及び排気温度に基づいて燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出する。マップが用いられる場合、図６に示されるように、飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖが排気圧力ＥＰ及び排気温度ＥＴの関数として示される。

マップ又は計算式は、例えば燃料の主成分の中で平均的な沸点を有する成分の飽和蒸気圧曲線に基づいて作成される。なお、マップ又は計算式は、燃料の各主成分の平均含有量及び飽和蒸気圧曲線に基づいて作成されてもよい。

制御装置は、排気温センサ３６を用いて排気温度を検出する。なお、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量、機関回転数等）に基づいて排気温度を公知の方法によって算出してもよい。この場合、排気温センサ３６は内燃機関１から省略されてもよい。

また、制御装置は、排気圧センサ３７を用いて排気圧力を検出する。なお、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量及び燃料噴射時期、機関回転数、吸入空気量等）に基づいて排気圧力を公知の方法によって算出してもよい。また、制御装置は、排気圧力を一定の圧力（例えば大気圧）として燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出してもよい。これらの場合、排気圧センサ３７は内燃機関１から省略されてもよい。

次いで、ステップＳ１０３において、制御装置は排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出する。具体的には、制御装置は、排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率を排気流量で除算することによって排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出する（排気ガス中の燃料濃度Ｃｆ＝排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率は予め定められる。排気流量が多いほど、単位空間当たりの燃料濃度が低下するため、排気ガス中の燃料濃度が低下する。

制御装置は、流量センサ３８を用いて排気流量を検出する。流量センサ３８は、触媒２８よりも排気流れ方向上流側の排気通路に配置され、具体的には、タービン７ｂと触媒２８との間の排気管２７内に配置される。流量センサ３８は排気流量を検出し、流量センサ３８の出力は、対応するＡＤ変換器８７を介してＥＣＵ８０の入力ポート８５に入力される。

なお、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、内燃機関１の所定の運転パラメータ（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射量、機関回転数、吸入空気量等）に基づいて排気流量を公知の方法によって算出してもよい。この場合、流量センサ３８は内燃機関１から省略されてもよい。

次いで、ステップＳ１０４において、制御装置は、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆが燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いか否かを判定する。排気ガス中の燃料濃度Ｃｆが燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖ以下であると判定された場合、触媒２８に液相の燃料を供給できなないため、本制御ルーチンは終了する。一方、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆが燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、制御装置は燃料供給装置（本実施形態では排気燃料噴射弁３５）から触媒２８に燃料を供給する。例えば、制御装置は燃料供給装置から触媒２８に所定時間だけ連続的に又は間欠的に燃料を供給する。ステップＳ１０５の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、機関負荷が急激に上昇すると、排気温度が上昇し、燃料の飽和蒸気圧が上昇する。この結果、燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖが高くなり、燃料が気化しやすくなる。このため、ステップＳ１０５において、制御装置は、機関負荷の上昇量が所定値以上になったときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。

また、燃料供給の開始時に内燃機関１を搭載した車両が減速状態にある場合、制御装置は、減速状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。車両が減速状態にあるか否かは、例えばブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを用いて判定される。

また、燃料供給の開始時に内燃機関１がアイドル状態にある場合、制御装置は、アイドル状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。なお、アイドル状態とは、アクセル開度がゼロであり、混合気の燃焼によって機関回転数が所定のアイドル回転数（例えば４００〜８００ｒｐｍ）に維持されている状態を意味する。制御装置は、機関回転数がアイドル回転数よりも高くなったときにアイドル状態が解除されたと判定する。

本実施形態では、排気燃料噴射弁３５はタービン７ｂと触媒２８との間に配置されている。しかしながら、排気燃料噴射弁３５はタービン７ｂよりも上流側の排気通路に配置されていてもよい。言い換えれば、排気燃料噴射弁３５と触媒２８との間にタービン７ｂが配置されてもよい。この場合、排気燃料噴射弁３５から供給された燃料がタービン７ｂによって拡散され、燃料の一部がタービン７ｂ等に付着し又は排気流れ方向上流側に戻される。この結果、排気燃料噴射弁３５から触媒２８に供給される燃料の量が低下する。

このため、排気燃料噴射弁３５と触媒２８との間にタービン７ｂが配置されている場合、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出してもよい。このことによって、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを精度良く算出することができ、より確実に液相の燃料を触媒２８に供給することができる。例えば、制御装置は、排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率に補正係数を乗算した値を排気流量で除算することによって排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出する（排気ガス中の燃料濃度Ｃｆ＝補正係数×排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。補正係数は、１未満の値であり、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して予め定められる。

また、燃料供給装置は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁３であってもよい。すなわち、燃料供給装置として排気燃料噴射弁３５の代わりに筒内燃料噴射弁３が用いられてもよい。筒内燃料噴射弁３は、各気筒における膨張行程においてポスト噴射を行うことによって触媒２８に未燃燃料を供給することができる。この場合、排気燃料噴射弁３５は省略されてもよい。

燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合、ステップＳ１０３において、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆは以下のように算出される。制御装置は、１ストローク当たりのポスト噴射による燃料噴射量に１秒当たりの機関回転数と１回転当たりの噴射回数（例えば内燃機関１の気筒数が４である場合、２回）とを乗算することによって筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率を算出する（筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率（ｇ／ｓ）＝燃料噴射量（ｇ／ｓｔ）×機関回転数（ｒｅｖ／ｓ）×噴射回数（ｓｔ／ｒｅｖ））。次いで、制御装置は、筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率を排気流量で除算することによって排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出する（排気ガス中の燃料濃度Ｃｆ＝筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。

また、燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合、燃料の軽質化によって、排気通路に供給される未燃燃料の沸点が、燃料の特性から定まるベース沸点よりも低くなる。この結果、燃料が気化しやすくなる。

このため、制御装置は、筒内燃料噴射弁３から噴射される燃料の軽質化を考慮して燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出してもよい。このことによって、燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを精度良く算出することができ、より確実に液相の燃料を触媒２８に供給することができる。例えば、制御装置は、検出され又は算出された排気温度に１よりも大きい補正係数を乗算することによって排気温度を補正し、補正後の排気温度に基づいて燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出する。補正係数は燃料の軽質化を考慮して予め定められる。

また、燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合、筒内燃料噴射弁３と触媒２８との間にタービン７ｂが配置される。このため、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出してもよい。このことによって、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを精度良く算出することができ、より確実に液相の燃料を触媒２８に供給することができる。例えば、制御装置は、筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率に補正係数を乗算した値を排気流量で除算することによって排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出する（排気ガス中の燃料濃度Ｃｆ＝補正係数×筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。補正係数は、１未満の値であり、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して予め定められる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

上述したように、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度以下である場合、触媒２８からＰＭを除去するための燃料供給が行われない。筒内燃料噴射弁３及び排気燃料噴射弁３５の両方から触媒２８に燃料が供給される場合、筒内燃料噴射弁３及び排気燃料噴射弁３５の一方のみから触媒２８に燃料が供給される場合に比べて、触媒２８に供給される燃料の量が増加する。この結果、排気ガス中の燃料濃度を高めることができる。

このため、第二実施形態では、燃料供給装置として排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３が用いられ、制御装置は、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度よりも高くなるように、排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３の両方から触媒２８に燃料を供給する。この場合、排気ガス中の燃料濃度は、排気燃料噴射弁３５から排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度と、筒内燃料噴射弁３によるポスト噴射によって排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度との合計として算出される。

＜ＰＭ除去処理＞
図７は、本発明の第二実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、排気浄化装置の制御装置（本実施形態ではＥＣＵ８０）によって繰り返し実行される。

ステップＳ２０１及びステップＳ２０２は、図３のステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様であることから説明を省略する。ステップＳ２０２の後、ステップＳ２０３において、制御装置は、排気燃料噴射弁３５から排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度（以下、「排気ガス中の第１燃料濃度」と称する）Ｃｆ１を算出する。図３のステップＳ１０３と同様に、制御装置は、排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率を排気流量で除算することによって排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１を算出する（排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１＝排気燃料噴射弁３５の最大燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。

次いで、ステップＳ２０４において、制御装置は、排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いか否かを判定する。排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、制御装置は排気燃料噴射弁３５から触媒２８に燃料を供給する。例えば、制御装置は排気燃料噴射弁３５から触媒２８に所定時間だけ連続的に又は間欠的に燃料を供給する。ステップＳ２０５の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ２０４において排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、制御装置は、筒内燃料噴射弁３によるポスト噴射によって排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度（以下、「排気ガス中の第２燃料濃度」と称する）Ｃｆ２を算出する。第一実施形態において燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合と同様に、制御装置は、筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率を排気流量で除算することによって排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２を算出する（排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２＝筒内燃料噴射弁３の燃料噴射率（ｇ／ｓ）／排気流量（ｇ／ｓ））。

次いで、ステップＳ２０７において、制御装置は、排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１と排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２との合計が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いか否かを判定する。排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１と排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２との合計が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖ以下であると判定された場合、触媒２８に液相の燃料を供給できなないため、本制御ルーチンは終了する。

一方、排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１と排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２との合計が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、制御装置は排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３から触媒２８に燃料を供給する。例えば、制御装置は排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３から触媒２８に所定時間だけ連続的に又は間欠的に燃料を供給する。ステップＳ２０８の後、本制御ルーチンは終了する。したがって、制御装置は、排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖ以下であり且つ排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１と排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２との合計が燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高い場合には、排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３から触媒２８に燃料を供給する。

なお、ステップＳ２０５又はステップＳ２０８において、制御装置は、機関負荷の上昇量が所定値以上になったときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。また、燃料供給の開始時に内燃機関１を搭載した車両が減速状態にある場合、制御装置は、減速状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。また、燃料供給の開始時に内燃機関１がアイドル状態にある場合、制御装置は、アイドル状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。

また、排気燃料噴射弁３５と触媒２８との間にタービン７ｂが配置されている場合、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の第１燃料濃度Ｃｆ１を算出してもよい。また、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の第２燃料濃度Ｃｆ２を算出してもよい。

また、筒内燃料噴射弁３からも触媒２８に燃料が供給される場合、制御装置は、筒内燃料噴射弁３から噴射される燃料の軽質化を考慮して燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出してもよい。この場合、例えば、ステップＳ２０６とステップＳ２０７との間において、筒内燃料噴射弁３から噴射される燃料の軽質化を考慮して燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖが算出され、算出された飽和蒸気圧濃度ＣｓｖがステップＳ２０７において用いられる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

触媒２８に付着したＰＭの量が多いほど、ＰＭを除去するために必要な液相の燃料の量が多くなる。このため、触媒２８に付着したＰＭを最小限の燃料で除去するには、触媒２８に供給される液相の燃料の合計要求量に応じて、燃料供給装置から排気通路に供給される燃料の総量を変化させることが望ましい。また、燃料供給装置から排気通路に燃料を供給する時間を変化させることによって、燃料供給装置から排気通路に供給される燃料の総量を変化させることができる。

このため、第三実施形態では、制御装置は、排気ガス中の燃料濃度が燃料の飽和蒸気圧濃度よりも高い場合、触媒２８に供給される液相の燃料の合計要求量を、触媒２８に供給される液相の燃料の流量で除算することによって燃料供給時間を算出し、算出した燃料供給時間だけ燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給する。このことによって、触媒２８からＰＭを効果的に除去しつつ、ＰＭ除去のために内燃機関１の燃費が悪化することを抑制することができる。

＜ＰＭ除去処理＞
図８は、本発明の第三実施形態におけるＰＭ除去処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、排気浄化装置の制御装置（本実施形態ではＥＣＵ８０）によって繰り返し実行される。

ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４は、図３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４と同様であることから説明を省略する。ステップＳ３０４において排気ガス中の燃料濃度Ｃｆが燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、制御装置は、触媒２８に供給される液相の燃料の合計要求量を算出する。具体的には、制御装置は、マップ又は計算式を用いて、触媒２８に付着したＰＭの総量に基づいて、触媒２８に供給される液相の燃料の合計要求量を算出する。図３のステップＳ３０１においてＰＭの総量が算出される場合と同様に、制御装置は、触媒２８に付着したＰＭの量の変化量を積算することによって、ＰＭの総量を算出する。また、マップ又は計算式は、ＰＭの総量が多いほど液相の燃料の合計要求量が多くなるように作成される。

次いで、ステップＳ３０６では、制御装置は、触媒２８に供給される液相の燃料の流量を算出する。具体的には、制御装置は、排気ガス中の燃料濃度Ｃｆから燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを減算した値に排気流量を乗算することによって、触媒２８に供給される液相の燃料の流量を算出する（液相の燃料の流量（ｇ／ｓ）＝（排気ガス中の燃料濃度Ｃｆ−燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖ）×排気流量（ｇ／ｓ））。

次いで、ステップＳ３０６では、制御装置は燃料供給時間を算出する。具体的には、制御装置は、液相の燃料の合計要求量を液相の燃料の流量で除算することによって燃料供給時間を算出する（燃料供給時間（ｓ）＝液相の燃料の合計要求量（ｇ）／液相の燃料の流量（ｇ／ｓ））。

次いで、ステップＳ３０８では、制御装置は、算出した燃料供給時間だけ連続的に又は間欠的に燃料供給装置（本実施形態では排気燃料噴射弁３５）から触媒２８に燃料を供給する。ステップＳ３０８の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、ステップＳ３０８において、制御装置は、機関負荷の上昇量が所定値以上になったときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。また、燃料供給の開始時に内燃機関１を搭載した車両が減速状態にある場合、制御装置は、減速状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。また、燃料供給の開始時に内燃機関１がアイドル状態にある場合、制御装置は、アイドル状態が解除されたときには、燃料供給装置からの燃料供給を中断してもよい。

また、排気燃料噴射弁３５と触媒２８との間にタービン７ｂが配置されている場合、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出してもよい。

また、燃料供給装置として排気燃料噴射弁３５の代わりに筒内燃料噴射弁３が用いられてもよい。また、燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合、制御装置は、筒内燃料噴射弁３から噴射される燃料の軽質化を考慮して燃料の飽和蒸気圧濃度Ｃｓｖを算出してもよい。また、燃料供給装置として筒内燃料噴射弁３が用いられる場合、制御装置は、タービン７ｂによる燃料の拡散を考慮して排気ガス中の燃料濃度Ｃｆを算出してもよい。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、触媒はフィルタに担持されていてもよい。具体的には、触媒は、フィルタの表面に塗布され、フィルタと一体であってもよい。また、フィルタは省略されてもよい。また、燃料供給装置から供給される燃料は、バイオディーゼル燃料のような軽油以外の燃料であってもよい。

また、図３のステップＳ１０１、図７のステップＳ２０１及び図８のステップＳ３０１が省略され、図３、図７及び図８の制御ルーチンが所定の実行間隔で実行されてもよい。すなわち、制御装置は、排気ガス中の燃料濃度と、燃料の飽和蒸気圧濃度とを定期的に算出し、排気ガス中の燃料濃度が飽和蒸気圧濃度よりも高い場合にのみ、燃料供給装置から触媒２８に燃料を供給してもよい。

また、上述した実施形態は、任意に組み合わせて実施可能である。具体的には、第二実施形態は第三実施形態と組合せ可能である。この場合、図７の制御ルーチンにおいて、ステップＳ２０４とステップＳ２０５との間に、図８のステップＳ３０５〜ステップＳ３０７が実行され、ステップＳ２０５において、制御装置は、算出した燃料供給時間だけ連続的に又は間欠的に排気燃料噴射弁３５から触媒２８に燃料を供給する。また、図７の制御ルーチンにおいて、ステップＳ２０７とステップＳ２０８との間に、図８のステップＳ３０５〜ステップＳ３０７が実行され、ステップＳ２０８において、制御装置は、算出した燃料供給時間だけ連続的に又は間欠的に排気燃料噴射弁３５及び筒内燃料噴射弁３から触媒２８に燃料を供給する。

１ 内燃機関
３ 筒内燃料噴射弁
２７ 排気管
２８ 触媒
３５ 排気燃料噴射弁
８０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
   前記排気通路を介して前記触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記燃料供給装置による燃料の供給を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記燃料供給装置によって前記排気通路に供給される燃料の排気ガス中の濃度と、燃料の飽和蒸気圧濃度とを算出し、該排気ガス中の濃度が該飽和蒸気圧濃度よりも高い場合にのみ、前記燃料供給装置から前記触媒に燃料を供給する、内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御装置は、前記排気ガス中の濃度が前記飽和蒸気圧濃度よりも高い場合、前記触媒に供給される液相の燃料の合計要求量を、前記触媒に供給される液相の燃料の流量で除算することによって燃料供給時間を算出し、該燃料供給時間だけ前記燃料供給装置から前記触媒に燃料を供給する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記燃料供給装置は、前記触媒よりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に燃料を噴射する排気燃料噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とであり、
   前記制御装置は、前記排気ガス中の濃度が前記飽和蒸気圧濃度よりも高くなるように、前記排気燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁の両方から前記触媒に燃料を供給する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記燃料供給装置は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を含み、
   前記制御装置は、前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の軽質化を考慮して前記飽和蒸気圧濃度を算出する、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記燃料供給装置と前記触媒との間にタービンが配置されており、
   前記制御装置は、前記タービンによる燃料の拡散を考慮して前記排気ガス中の濃度を算出する、請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。