(57)【要約】【課題】ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒のＮＯｘ浄化率をタイムリー且つ高精度に推定可能とする推定装置を提供すること。【解決手段】ＳＣＲ触媒４０の温度を検出する温度検出部１０１と、排気通路３０に通流する排ガスの流量を検出する排ガス流量検出部１０２と、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量を推定するアンモニアストレージ量推定部１０３と、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量に基づいて、ＮＯｘ浄化反応から導出した物理式を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定するＮＯｘ浄化率推定部１０４と、を備える推定装置。【選択図】図１
2020118080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設されたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒におけるＮＯｘ浄化率を推定する推定装置であって、
前記ＳＣＲ触媒の温度を検出する温度検出部と、
前記排気通路に通流する排ガスの流量を検出する排ガス流量検出部と、
前記ＳＣＲ触媒中のアンモニアストレージ量を推定するアンモニアストレージ量推定部と、
前記ＳＣＲ触媒の温度、前記排ガスの流量、及び、前記ＳＣＲ触媒中のアンモニアストレージ量に基づいて、以下の式（１）を用いて、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を推定するＮＯｘ浄化率推定部と、
を備える推定装置。
【数１】
2020118080.tif 000043
【請求項２】
前記ＮＯｘ浄化率推定部は、前記ＳＣＲ触媒の温度が閾値以下の場合には、前記式（１）を用いて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を推定し、
前記ＳＣＲ触媒の温度が閾値よりも大きい場合には、以下の式（２）を用いて、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を推定する、
請求項１に記載の推定装置。
【数２】
2020118080.tif 000044
【請求項３】
請求項１又は２に記載の推定装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、推定装置、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として、排ガス中のＮＯｘを選択的に還元するＮＯｘ選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、「ＳＣＲ触媒」と称する）を有するＳＣＲ触媒排気浄化システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このＳＣＲ触媒排気浄化システムにおいては、一般に、ＳＣＲ触媒中のアンモニアの溜め込み量（以下、「アンモニアストレージ量」と称する）を適切な量にコントロールすることにより、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ還元特性を効果的に機能させている。そのコントロール手法としては、例えば、コントロールユニットにて、種々のセンサ情報に基づいて、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの消費量を逐次的に予測し、不足するアンモニア量を前駆体である尿素水としてＳＣＲ触媒に供給する手法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８９００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種のＳＣＲ触媒排気浄化システムにおいて、ＳＣＲ触媒になんらかの異常が生じた場合（例えば、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアのオーバーストレージ状態、又はアンダーストレージ状態が発生した場合）、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率の変化として検出されることになる。そのため、ＮＯｘの適切な浄化（還元）を行うためには、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を正確に把握することが重要となる。
【０００６】
ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を推定する手法としては、簡易的には、ＳＣＲ触媒の上流側と下流側それぞれに配設したＮＯｘセンサを利用する手法が知られている。この手法では、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量と、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯｘ量とを比較することで、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を推定する。
【０００７】
しかしながら、この手法では、ある程度の時間内での平均的なＮＯｘ浄化率については推定することができるものの、タイムリーにＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を推定することができない、という課題がある。又、特に、この手法では、ＳＣＲ触媒の上流側からの排ガスの温度又は流量等の時間的変化が大きいときに、ＮＯｘ浄化率の推定精度が悪化する、という課題がある。
【０００８】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率をタイムリー且つ高精度に推定可能とする推定装置、及び車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決する主たる本開示は、
内燃機関の排気通路に配設されたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒におけるＮＯｘ浄化率を推定する推定装置であって、
前記ＳＣＲ触媒の温度を検出する温度検出部と、
前記排気通路に通流する排ガスの流量を検出する排ガス流量検出部と、
前記ＳＣＲ触媒中のアンモニアストレージ量を推定するアンモニアストレージ量推定部と、
前記ＳＣＲ触媒の温度、前記排ガスの流量、及び、前記ＳＣＲ触媒中のアンモニアストレージ量に基づいて、後述する式（１）を用いて、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を推定するＮＯｘ浄化率推定部と、
を備える推定装置である。
【００１０】
又、他の局面では、
上記排気浄化装置を備える車両である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る推定装置によれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率をタイムリー且つ高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る排気浄化装置の構成の一例を示す図
【図２】一実施形態に係るＥＣＵの動作フローの一例を示す図
【図３】式（１）における、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βの設定手法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
［排気浄化装置の構成］
以下、図１を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕの構成の一例を示す図である。
【００１６】
本実施形態に係る排気浄化装置Ｕは、例えば、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排ガス中のＮＯｘを浄化する。
【００１７】
エンジン１０は、例えば、燃焼室、及び、燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置等（図示せず）を含んで構成される。エンジン１０は、燃焼室内で、燃料と空気の混合気を燃焼及び膨張させて、動力を発生する。エンジン１０には、燃焼室内に空気を導入する吸気通路（例えば、吸気管）２０と、燃焼室から排出される燃焼後の排ガスを、車両の外部に排出する排気通路（例えば、排気管）３０と、が接続されている。
【００１８】
尚、本実施形態に係るエンジン１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０からは吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルドを介して排気通路３０に合流する構成となっている。
【００１９】
排気浄化装置Ｕは、ＳＣＲ触媒４０、尿素水噴射装置５０、各種センサ６１〜６３、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。
【００２０】
ＳＣＲ触媒４０は、排気通路３０内に配設され、尿素水噴射装置５０から供給される尿素水が加水分解したアンモニアを吸着すると共に、当該吸着したアンモニアによって排ガス中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。ＳＣＲ触媒４０としては、公知のＳＣＲ触媒を用いることができ、例えば、セラミック製の担持体の表面に、Ｆｅゼオライト、Ｃｕゼオライト又はバナジウム等のＮＯｘ還元触媒を担持したものを用いることができる。尚、ＳＣＲ触媒４０としては、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するタイプのものを用いてもよい。
【００２１】
尿素水噴射装置５０は、排気通路３０内のＳＣＲ触媒４０の上流側において、尿素水を噴射する。尿素水噴射装置５０は、例えば、尿素水添加弁５１、尿素水タンク５２、及び、サプライポンプ５３を含んで構成される。
【００２２】
尿素水噴射装置５０においては、尿素水タンク５２からサプライポンプ５３によって圧送された尿素水が、尿素水添加弁５１から排気通路３０中に噴射される。尿素水添加弁５１から排気通路３０中に噴射された尿素水は、排ガスの高温により加水分解され、アンモニアに変換されてＳＣＲ触媒４０に供給される。そして、当該アンモニアは、ＳＣＲ触媒４０に吸着して、当該ＳＣＲ触媒４０の作用でＮＯｘと反応して、ＮＯｘを還元浄化する。
【００２３】
尿素水噴射装置５０から排気通路３０に噴射する尿素水の噴射量は、尿素水添加弁５１の開度の調整により行われる。尚、尿素水添加弁５１の開度の制御は、ＥＣＵ１００から出力される制御信号によって行われる。
【００２４】
各種センサ６１〜６３は、排気通路３０を通流する排ガスの状態、及びＳＣＲ触媒４０の状態等を検出するために設けられている。具体的には、排気通路３０には、ＮＯｘセンサ６１、温度センサ６２、及び流量センサ６３等が備え付けられている。
【００２５】
ＮＯｘセンサ６１は、排気通路３０のＳＣＲ触媒４０の上流側に配設され、ＳＣＲ触媒４０に流入するＮＯｘ量（即ち、ＮＯｘ濃度）を検出する。温度センサ６２は、エンジン１０から排出される排ガスの温度を検出する。流量センサ６３は、エンジン１０から排出される排ガスの流量を検出する。そして、これらの各種センサ６１〜６３は、検出により得られたセンサ情報を、逐次、ＥＣＵ１００に送信する。
【００２６】
ＥＣＵ１００（本発明の「推定装置」に相当）は、排気浄化装置Ｕの動作を制御する。ＥＣＵ１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ＥＣＵ１００の後述する各機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
【００２７】
尚、ＥＣＵ１００は、エンジン１０及び尿素水噴射装置５０等と通信することで、これらを制御したり、これらの状態情報を取得したりする。又、ＥＣＵ１００は、各種センサ６１〜６３からセンサ情報を取得して、排気通路３０を通流する排ガスの状態、及びＳＣＲ触媒４０の状態等を検出する。
【００２８】
［ＥＣＵ１００の詳細構成］
次に、図１を参照して、ＥＣＵ１００の詳細構成の一例について説明する。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、温度検出部１０１、排ガス流量検出部１０２、アンモニアストレージ量推定部１０３、及び、ＮＯｘ浄化率推定部１０４を備えている。
【００３０】
温度検出部１０１は、ＳＣＲ触媒４０の温度を検出する。温度検出部１０１は、例えば、温度センサ６２のセンサ情報に基づいて、ＳＣＲ触媒４０の温度を検出する。尚、ここでは、温度検出部１０１は、ＳＣＲ触媒４０の温度が排ガス温度と略同一であるとみなしている。
【００３１】
排ガス流量検出部１０２は、例えば、流量センサ６３のセンサ情報に基づいて、排気通路３０に通流する排ガスの流量を検出する。
【００３２】
アンモニアストレージ量推定部１０３は、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量を推定する。アンモニアストレージ量推定部１０３は、典型的には、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量に基づいて、ＳＣＲ触媒４０中に新たに吸着するアンモニアの吸着量を算出し、新たに吸着するアンモニアの吸着量を積算する。又、アンモニアストレージ量推定部１０３は、ＳＣＲ触媒４０に到来するＮＯｘ量に基づいて、単位時間当たりのＳＣＲ触媒４０中のアンモニアの消費量を算出する。そして、アンモニアストレージ量推定部１０３は、アンモニアの吸着量からアンモニアの消費量を減算することによって、現時点におけるＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量を推定する。
【００３３】
つまり、アンモニアストレージ量推定部１０３は、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量の推移（即ち、ＳＣＲ触媒４０に新たに吸着したアンモニアの吸着量）と、ＳＣＲ触媒４０中で消費したアンモニアの消費量の推移とに基づいて、記憶部（例えば、ＥＣＵ１００のＲＡＭ）に記憶する現時点のアンモニアストレージ量を逐次的に更新していく。
【００３４】
尚、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアの消費量は、例えば、ＳＣＲ触媒４０に到来するＮＯｘ量（例えば、ＮＯｘセンサ６１のセンサ情報）、排ガス温度（例えば、温度センサ６２のセンサ情報）、排ガス流量（例えば、流量センサ６３のセンサ情報）、及び、現時点におけるＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量に基づいて、算出される。
【００３５】
ＮＯｘ浄化率推定部１０４は、ＳＣＲ触媒４０の温度（例えば、温度センサ６２のセンサ情報）、排ガスの流量（例えば、流量センサ６３のセンサ情報）、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量（例えば、アンモニアストレージ量推定部１０３に推定されたアンモニアストレージ量）に基づいて、下記式（１）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定する。尚、式（１）は、ＮＯｘの反応速度式から導出した式である（式（１）の導出プロセスについては、後述する）。
【数１】
2020118080.tif 000003
【００３６】
一般に、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量それぞれと相関を有することが知られている。典型的には、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒４０の温度が高くなるほど上昇する。又、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率は、排ガスの流量が増加するほど上昇する。又、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量が増加するほど上昇する。従来、このような特性を利用して、実験的に、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率と、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量と、の関係を求めた制御マップを予め準備しておき、当該制御マップを用いて、ＮＯｘ浄化率を推定する手法も検討されている。
【００３７】
しかしながら、本願の発明者らの鋭意検討の結果、実験データのみに依拠した推定手法は、実際のＮＯｘ浄化反応を考慮したものではないため、実験時と実際の使用時の環境の相違に起因して、ＮＯｘ浄化率の推定精度が悪化するおそれがあるがあることが分かった。又、このような推定手法では、実験データが不足する領域においては、正確なＮＯｘ浄化率を推定することが困難となる。
【００３８】
本発明に係るＮＯｘ浄化率推定部１０４は、かかる観点から、実際のＮＯｘ浄化反応を考慮して導出した式（１）を用いて、ＮＯｘ浄化率を推定する。これによって、より高精度にＮＯｘ浄化率を推定することが可能となる。
【００３９】
但し、ＮＯｘ浄化率推定部１０４は、ＳＣＲ触媒４０が高温時には、ＳＣＲ触媒４０からアンモニアが脱離したり、又は、ＳＣＲ触媒４０中に吸着するアンモニアが酸化してＮＯｘとなって脱離したりすることを考慮して、ＳＣＲ触媒４０が高温時には、以下の式（２）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定する。具体的には、ＮＯｘ浄化率推定部１０４は、ＳＣＲ触媒４０の温度が閾値（例えば、３５０℃）以下の場合には、上記式（１）を用いて、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率を推定し、ＳＣＲ触媒４０の温度が閾値（例えば、３５０℃）よりも大きい場合には、以下の式（２）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定する。
【数２】
2020118080.tif 000004
【００４０】
これによって、ＮＯｘ浄化率推定部１０４は、ＳＣＲ触媒４０が高温時にも、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を高精度に推定することができる。
【００４１】
尚、ＥＣＵ１００は、上記機能に加えて、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射を制御する機能を有していてもよい。ＥＣＵ１００は、例えば、ＮＯｘ浄化率推定部１０４が推定するＮＯｘ浄化率の推定値が目標値（例えば、９０％）となるように、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量を制御してもよい。
【００４２】
［ＥＣＵ１００の動作］
図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１００の動作フローの一例を示す図である。図２に示すフローチャートは、例えば、ＥＣＵ１００がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１００ｍｓ毎）で実行するものである。
【００４３】
まず、ＥＣＵ１００は、現時点のＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量を推定する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ１００は、流量センサ６３からセンサ信号を取得し、これにより、排気通路３０中を通流する排ガスの排ガス流量を検出する（ステップＳ２）。次に、ＥＣＵ１００は、温度センサ６２からセンサ信号を取得し、これにより、ＳＣＲ触媒４０の温度を検出する（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、ＥＣＵ１００は、ＳＣＲ触媒４０の温度が閾値（例えば、３５０℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ１００は、ＳＣＲ触媒４０の温度が閾値以下である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、式（１）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を算出し（ステップＳ５）、ＳＣＲ触媒４０の温度が閾値よりも大きい場合（Ｓ４：ＮＯ）、式（２）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を算出する（ステップＳ６）。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、このような処理を繰り返し実行することによって、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を逐次的に算出する。
【００４６】
［式（１）、式（２）の導出過程］
以下に、上記式（１）及び式（２）の導出過程について、説明する。
【００４７】
まず、ＮＯｘ浄化反応として、次式（３）及び式（４）の２つ化学反応を考える。
【数３】
2020118080.tif 000005
【数４】
2020118080.tif 000006
【００４８】
これをＮＯｘの反応式としてまとめると、以下の式（５）のようになる。
【数５】
2020118080.tif 000007
【００４９】
上記反応式（５）について詳細な化学反応過程を考えるとき、反応物であるＮＯｘの反応が開始した時点でＮＯｘが浄化されたとものとみなすと、反応開始の素反応にはＯ２がないためにその影響を無視できると仮定する。このとき、ＮＯｘの反応速度式は、以下の式（６）のように表現される。
【数６】
2020118080.tif 000008
【００５０】
反応時間dtにおいてＮＯｘ濃度[NOx]以外は一定であると仮定すると、この反応は[NOx]についての一次反応とみなすことが可能である。従って、式（６）において、反応速度定数kを、式（７）のように置くと、式（６）は、式（８）のように表される。
【数７】
2020118080.tif 000009
【数８】
2020118080.tif 000010
【００５１】
ここで、[NOx]で整理すると、次式（９）となる。
【数９】
2020118080.tif 000011
【００５２】
式（９）を、解析解を得るために辺々不定積分すると、[NOx]は、式（１０）〜式（１２）のように求められる。
【００５３】
【数１０】
2020118080.tif 000012
【数１１】
2020118080.tif 000013
【数１２】
2020118080.tif 000014
【００５４】
ここで、t＝０における上流ＮＯｘ濃度を[NOx]０とすると、式（１３）が得られ、式（１２）の下流ＮＯｘ濃度[NOx]は、式（１４）のように表される。
【数１３】
2020118080.tif 000015
【数１４】
2020118080.tif 000016
【００５５】
いま、浄化率ηNOxを求める。
【数１５】
2020118080.tif 000017
【００５６】
Kを元に戻すと、式（１５）は、次式（１６）のように表される。
【数１６】
2020118080.tif 000018
【００５７】
ここで、反応速度定数kをアレニウスの式で表現すると、次式（１７）のようになる。
【数１７】
2020118080.tif 000019
【００５８】
kをηNOxに代入すると、次式（１８）のようになる。
【数１８】
2020118080.tif 000020
【００５９】
いま、反応時間tは排ガスのＳＣＲ触媒４０を通過する時間に等しいと考えると、反応時間tは次式（１９）のように表される。
【数１９】
2020118080.tif 000021
【００６０】
排ガス密度ρTは理想気体の状態方程式より、次式（２０）となる。
【数２０】
2020118080.tif 000022
【００６１】
ここで、PEXh=106.325×103[Pa]（一定）と仮定し、MwEXh=29×10-3[kg/mol]（一定）と仮定し、R=8.31[J/(K・mol)]とする。式（１９）にρTを代入すると、次式（２１）となる。
【数２１】
2020118080.tif 000023
【００６２】
また、ＮＨ３濃度[NH3]は、単位を[mol/cm3]とすると、次式（２２）のように表せる。
【数２２】
2020118080.tif 000024
【００６３】
ここで、上式（２２）において、NH3はアンモニアストレージ量、MwNH3はＮＨ３の分子量であり、MwNH3=17.01[g/mol]となる。推定浄化率ηNOxを表す式（１８）に対して、反応時間tとＮＨ３濃度[NH3]を代入すると、次式（２３）となる。
【数２３】
2020118080.tif 000025
【００６４】
基本となる物理式の導出はこれで完了であるが、さらに単位変換とエンジニアリング的な調整代を設ける。触媒温度の単位を[℃]とし、アンモニアストレージ量NH3に感度調整用の指数α（例えば、０＜α＜３）を設け、排ガス流量dmEGにも感度調整用の指数β（例えば、０＜β＜３）を設けると、次式（２４）のようになる。
【数２４】
2020118080.tif 000026
【００６５】
上記式（２４）において、定数12.73を頻度因子Aに包含させると、上記（１）が導出される。
【００６６】
図３は、式（１）における、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βの設定手法を説明する図である。上記式（２４）において、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βは、例えば、テストベンチにおける実験により設定される。
【００６７】
具体的には、まず、テストベンチにて、種々の状況下で、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量それぞれを検出して、これらの検出値の関係を取得する。そして、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量の検出値を、上記式（２４）に代入した際に、上記式（２４）により算出されるＮＯｘ浄化率と、実験データに係るＮＯｘ浄化率と、が最も適合するように、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βを調整する（図３では、ＮＯｘ浄化率を示す指標として、下流ＮＯｘ量を用いている）。
【００６８】
尚、上記式（２４）における活性化エネルギーEは、上記した化学反応式（５）における活性化エネルギーであるが、必要に応じて、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βと共に調整されてもよい。
【００６９】
このように、頻度因子A、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βを適切に設定することによって、排気浄化装置Ｕの個体差等に起因した推定精度の悪化を抑制することができる。
【００７０】
次に、上記式（２）の導出過程について、説明する。
【００７１】
高温時には、ＳＣＲ触媒４０に吸着したＮＨ３の酸化及び脱離が発生する。ＳＣＲ触媒４０表面上で酸化されるＮＨ３も、脱離したＮＨ３が後段の酸化触媒（図示せず）で酸化される分も、条件によっては多くがＮＯｘになると考えられる。
【００７２】
ここで、ＮＨ３の酸化について考える。ＳＣＲ触媒４０上のＮＨ３酸化反応は、以下の反応式（２５）で表される。
【数２５】
2020118080.tif 000027
【００７３】
ＮＨ３の酸化によるＮＯｘ生成速度を求めるためには、本来はＮＨ３濃度だけでなくＯ２濃度も必要だが、影響は限定的と判断し、Ｏ２濃度は割愛しＮＨ３のみに依存すると仮定する。この時、ＮＯｘ生成速度式（２５）を、反応速度定数KOxidationを用いて、次式（２６）のように仮定する。
【数２６】
2020118080.tif 000028
【００７４】
又、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＨ３の脱離について考える。脱離についてはLangmuirの吸着理論を基にし、以下の脱離反応式（２７）を仮定する。
【数２７】
2020118080.tif 000029
【００７５】
さらに、ＳＣＲ触媒４０から脱離したＮＨ３は、後段の酸化触媒（図示せず）において式(２５)のような反応で全量が酸化されてＮＯｘになると仮定すると、ＮＨ３の脱離によるＮＯｘ生成速度式は反応速度定数KOxidationを用いて次式（２８）のように表現される。
【数２８】
2020118080.tif 000030
【００７６】
酸化によるＮＯｘ生成速度式（２６)と脱離によるＮＯｘ生成速度式（２８)は相似であり、いずれも温度上昇に伴い速度が急激に上昇する傾向が自明であることから、両式をまとめて、次式（２９）のように表現する。
【数２９】
2020118080.tif 000031
【００７７】
この式（２９）を、以下の式（３０）、式（３１）、式（３２）の順に変形していく。
【数３０】
2020118080.tif 000032
【数３１】
2020118080.tif 000033
【数３２】
2020118080.tif 000034
【００７８】
ここで、反応時間t=0のときＮＯｘの生成量はゼロであるから、次式（３３）が成立する。
【数３３】
2020118080.tif 000035
【００７９】
よって、ＮＨ３の酸化・脱離によるＮＯｘの生成量[NOx]２は以下のようになる。
【数３４】
2020118080.tif 000036
【００８０】
下流ＮＯｘはＮＨ３の酸化・脱離によるものだけでなく、上流ＮＯｘのうち浄化されなかった分もあるので、式（７）と式（１４）を用いて、さらに酸化・脱離によるものと区別するために番号１を付与すると、下流ＮＯｘのうち上流ＮＯｘのうち浄化されなかった分は、次式（３５）のように表現される。
【数３５】
2020118080.tif 000037
【００８１】
いま、下流ＮＯｘの総量は、以下のように表現できる。
【数３６】
2020118080.tif 000038
【００８２】
したがって、ＮＯｘ浄化率は、次式（３７）のようになる。
【数３７】
2020118080.tif 000039
【００８３】
式（３７）を以下のように変形していく。
【数３８】
2020118080.tif 000040
【００８４】
ここで、k1、k2をアレニウス型の反応速度定数とし、反応時間tに式（２１）を代入し、ＮＨ３濃度[NH3]に式（２２）を代入すると、式（３８）は、次式（３９）のように表される。
【数３９】
2020118080.tif 000041
【００８５】
これに対して、上記式（２４）と同様に、温度の単位を[℃]とし、アンモニアストレージ量[NH3]に感度調整用の指数α（例えば、０＜α＜３）及びγ（例えば、０＜γ＜３）を設け、排ガス流量dmEGにも感度調整用の指数β（例えば、０＜β＜３）及びε（例えば、０＜ε＜３）を設けると、以下の式（４０）のようになる。
【数４０】
2020118080.tif 000042
【００８６】
上記式（４０）において、定数12.73を頻度因子A1、A2に包含させると、上記（２）が導出される。
【００８７】
尚、上記（２）中における頻度因子A1、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βは、式（１）において設定された値と同一の値が設定される。又、頻度因子A2、ストレージ次数γ及び排ガス流量次数εは、式（１）における頻度因子A1、ストレージ次数α及び排ガス流量次数βの設定手法と同様の手法により、設定される。
【００８８】
［効果］
以上のように、本実施形態に係るＥＣＵ１００（推定装置）は、ＳＣＲ触媒４０の温度、排ガスの流量、及び、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量に基づいて、上記式（１）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定する。これによって、ＳＣＲ触媒４０に通流する上流側からの排ガスの温度又は流量等の時間的変化が大きいときでも、タイムリーに且つ高精度に、現時点におけるＮＯｘ浄化率を推定することが可能である。
【００８９】
又、本実施形態に係るＥＣＵ１００（推定装置）は、排ガスの温度が閾値（例えば、３５０℃）よりも大きい場合には、上記式（２）を用いて、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定する。これによって、排ガスの温度が高温となり、ＳＣＲ触媒４０からのアンモニアスリップが生じる状況下においても、当該アンモニアスリップを考慮して、高精度にＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を推定することができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
【００９１】
上記実施形態では、一例として、排気浄化装置Ｕをディーゼルエンジンに適用した態様ついて説明する。但し、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕは、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも適用し得る。
【００９２】
又、上記実施形態では、排気浄化装置Ｕの適用対象の一例として、車両を示したが、排気浄化装置Ｕの適用対象は、これに限定されない。例えば、排気浄化装置Ｕは、発電機、建設機械、船舶等に適用されてもよい。
【００９３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本開示に係る推定装置によれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率をタイムリー且つ高精度に推定することができる。
【符号の説明】
【００９５】
Ｕ  排気浄化装置
１０  エンジン
２０  吸気通路
３０  排気通路
４０  ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ選択還元型触媒）
５０  尿素水噴射装置
５１  尿素水添加弁
５２  尿素水タンク
５３  サプライポンプ
６１  ＮＯｘセンサ
６２  温度センサ
６３  流量センサ
１００  ＥＣＵ（推定装置）
１０１  温度検出部
１０２  排ガス流量検出部
１０３  アンモニアストレージ量推定部
１０４  ＮＯｘ浄化率推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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