(57)【要約】【課題】ＬＮＴ−ＳＣＲ排気浄化システムに適用され、還元剤噴射装置からの還元剤の噴射量を適切に制御可能とする排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気通路に配設される排気浄化装置であって、排気通路内に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、排気通路内のＮＯｘ吸蔵還元型触媒より下流側に配設されたＮＯｘ選択還元型触媒と、排気通路内のＮＯｘ吸蔵還元型触媒とＮＯｘ選択還元型触媒との間で、還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、還元剤噴射装置の還元剤の噴射量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生実行時には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度と、に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量を推定し、推定されたＮＯｘ量に対応させるように噴射量を制御する。【選択図】図２
2020033984.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る排気浄化装置であって、
前記排気通路内に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
前記排気通路内の前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒より下流側に配設されたＮＯｘ選択還元型触媒と、
前記排気通路内の前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と前記ＮＯｘ選択還元型触媒との間で、還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、
前記還元剤噴射装置の還元剤の噴射量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生実行時には、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度と、に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量を推定し、推定されたＮＯｘ量に対応させるように前記噴射量を制御する
排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量を一定値とした場合、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が低くなるにつれて、前記噴射量を増加させる
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、更に、排気ガスの酸素濃度に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量を推定する
請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、更に、排気ガスの流量に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量を推定する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度と、に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された状態から還元されずに脱離するＮＯｘに係る第１のスリップＮＯｘ量を算出すると共に、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に上流側から到来するＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化率と、に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に上流側から到来してそのまま下流にスリップするＮＯｘに係る第２のスリップＮＯｘ量を算出し、
前記第１のスリップＮＯｘ量と前記第２のスリップＮＯｘ量の合計値を、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量として推定する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生が実行されていないときには、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と前記ＮＯｘ選択還元型触媒との間に設けられたＮＯｘセンサに検出されるＮＯｘ量に対応させるように前記噴射量を制御する
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気浄化装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の排気浄化装置、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、上流側からＮＯｘ吸蔵還元型触媒（Lean NOx Trap：以下、「ＬＮＴ」と称する）とＮＯｘ選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、「ＳＣＲ」と称する）とが並んで設けられたＬＮＴ−ＳＣＲ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】
ＬＮＴは、排気ガスの空燃比がリーンな状態においては、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチな状態においては、当該吸蔵したＮＯｘを排気ガス中のＣＯ又はＨＣ等と反応させて、窒素等の無害なガスに還元して放出する。又、ＳＣＲは、尿素水噴射装置から供給されて加水分解されたアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアによって排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化する。
【０００４】
かかる排気浄化装置は、互いに異なるＮＯｘ還元特性を有するＬＮＴとＳＣＲとを用いることで、排気ガス中のＮＯｘ量の更なる低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−００９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この種の排気浄化装置において、ＳＣＲのＮＯｘ還元特性を効果的に機能させるためには、当該ＳＣＲに対して供給するアンモニアの量（即ち、尿素水噴射装置から噴射する尿素水噴射量）を、当該ＳＣＲに到達するＮＯｘ量に応じて、正確に制御する必要がある。そのため、この種の排気浄化装置においては、一般に、ＳＣＲの上流側にＮＯｘセンサが配設され、当該ＮＯｘセンサが検出するＮＯｘ量に基づいて、尿素水噴射装置から噴射する尿素水噴射量を制御することが行われている。
【０００７】
しかしながら、ＮＯｘセンサは、通常、排気ガスの空燃比がリッチな状態においては、検出精度が悪化する傾向にある。そのため、ＬＮＴの再生（ＬＮＴに吸蔵されたＮＯｘをパージすることを意味する。以下同じ）時には、排気ガスの空燃比がリッチ状態となることに起因して、ＳＣＲに到達するＮＯｘ量を正確に推定することが困難となる。その結果、尿素水噴射装置から噴射する尿素水噴射量が不足して、ＳＣＲにて確実に排気ガス中のＮＯｘを浄化することができない状態が発生したり、又は、当該尿素水噴射量が過剰となって、余剰な尿素水又はアンモニアが外部に排気されたりするおそれがある。
【０００８】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ＬＮＴ−ＳＣＲ排気浄化システムに適用され、ＳＣＲに対して供給する還元剤（典型的には、アンモニア）の供給量を適切に制御可能とする内燃機関の排気浄化装置、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る排気浄化装置であって、
前記排気通路内に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
前記排気通路内の前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒より下流側に配設されたＮＯｘ選択還元型触媒と、
前記排気通路内の前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と前記ＮＯｘ選択還元型触媒との間で、還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、
前記還元剤噴射装置の還元剤の噴射量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生実行時には、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度と、に基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からスリップするＮＯｘ量を推定し、推定されたＮＯｘ量に対応させるように前記噴射量を制御する
排気浄化装置である。
【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】
本開示に係る排気浄化装置によれば、ＳＣＲに対して供給する還元剤の供給量を適切に制御することが可能となる。
【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の構成の一例を示すブロック図
【図３Ａ】ＬＮＴに吸蔵されたＮＯｘのスリップレートと、排気ガスの温度の関係の一例を示す図
【図３Ｂ】ＬＮＴに吸蔵されたＮＯｘのスリップレートと排気ガスの酸素濃度の関係の一例を示す図
【図３Ｃ】ＬＮＴの温度とＮＯｘ浄化率の関係の一例を示す図
【図４】一実施形態に係る尿素水噴射制御部の噴射量制御マップの一例を示す図
【図５】一実施形態に係るＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート
【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】
本実施形態では、一例として、排気浄化装置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は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンンジンにも適用し得る。
【００１６】
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。
【００１７】
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の排気ガス中のＮＯｘを浄化する。
【００１８】
エンジン１０は、例えば、燃焼室、燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置、及び、燃料噴射装置を制御するエンジンＥＣＵ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気ガスを、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。
【００１９】
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。
【００２０】
排気浄化装置Ｕは、ＬＮＴ４１、ＰＭフィルタ４２、ＳＣＲ４３、尿素水噴射装置５０、各種センサ６１〜６５、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。
【００２１】
ＬＮＴ４１、ＰＭフィルタ４２、及び、ＳＣＲ４３は、排気通路３０内において、当該排気通路３０の上流側から下流側に向かって、この順に、配設されている。
【００２２】
ＬＮＴ４１は、排気ガスの空燃比がリーンな状態においては、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。そして、ＬＮＴ４１は、排気ガスの空燃比がリッチな状態において、当該吸蔵したＮＯｘを排気ガス中のＣＯ又はＨＣ等と反応させて、窒素等の無害なガスに還元して放出する。本発明におけるＬＮＴ４１としては、公知のＬＮＴを用いることができ、例えば、アルミナ等の触媒担体に、白金又はロジウム等のＮＯｘを還元するための触媒と、カルシウム又はバリウム等のＮＯｘ吸蔵材とを担持させたものを用いることができる。
【００２３】
尚、ＬＮＴ４１は、飽和状態に近づくとＮＯｘを吸蔵し得る効率が低下する。そのため、ＬＮＴ４１のＮＯｘの吸蔵状態は、ＥＣＵ１００によって監視されており、定期的に、ＬＮＴ４１の再生（リッチスパイクとも称される）が実行される（詳細は後述）。
【００２４】
ＰＭフィルタ４２は、排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタである。ＰＭフィルタ４２としては、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられている。
【００２５】
ＳＣＲ４３は、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気ガス中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。本発明におけるＳＣＲ４３としては、公知のＳＣＲ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、ＳＣＲ４３としては、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するとともにＮＯｘを還元する尿素水吸着タイプのものを用いてもよい。
【００２６】
尿素水噴射装置５０（本発明の還元剤噴射装置に相当）は、排気通路３０内のＰＭフィルタ４２とＳＣＲ４３との間において、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。
【００２７】
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、排気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ＳＣＲ４３に供給される。そして、当該アンモニアは、ＳＣＲ４３に吸着して、当該ＳＣＲ４３の作用でＮＯｘと反応して、ＮＯｘを還元浄化する。
【００２８】
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（後述する尿素水噴射制御部１０４）から出力される制御信号によって行われる。
【００２９】
尚、本実施形態では、ＳＣＲ４３の作用させる還元剤として、尿素（即ち、アンモニア）が用いられているが、他の還元剤が用いられてもよい。
【００３０】
各種センサ６１〜６５は、排気通路３０を通流する排気ガスの状態、ＬＮＴ４１の状態、ＰＭフィルタ４２の状態、及びＳＣＲ４３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、温度センサ６１、空燃比（ラムダ）センサ６２、第１のＮＯｘセンサ６３、第２のＮＯｘセンサ６４、及び第３のＮＯｘセンサ６５等が備え付けられている。
【００３１】
温度センサ６１は、排気通路３０のＬＮＴ４１の上流側に配設され、排気ガスの温度を検出する。空燃比センサ６２は、排気通路３０のＬＮＴ４１の上流側に配設され、排気ガスの酸素濃度を検出する。第１のＮＯｘセンサ６３は、排気通路３０のＬＮＴ４１の上流側に配設され、排気ガス中のＮＯｘ量（即ち、ＮＯｘ濃度）を検出する。第２のＮＯｘセンサ６４は、排気通路３０のＰＭフィルタ４２とＳＣＲ４３の間に配設され、排気ガス中のＮＯｘ量を検出する。第３のＮＯｘセンサ６５は、排気通路３０のＳＣＲ４３の下流側に配設され、排気ガス中のＮＯｘ量を検出する。そして、これらの各種センサ６１〜６５は、検出により得られたセンサ情報を、逐次、ＥＣＵ１００に送信する（図１中の点線矢印）。
【００３２】
ＥＣＵ１００（本発明の制御装置に相当）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。
【００３３】
尚、ＥＣＵ１００は、エンジン１０のエンジンＥＣＵ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、これらの状態を取得したりする。又、ＥＣＵ１００は、各種センサ６１〜６５からセンサ情報を取得して、排気通路３０を通流する排気ガスの状態、ＬＮＴ４１の状態、ＰＭフィルタ４２の状態、及びＳＣＲ４３の状態等を検出する。
【００３４】
［ＥＣＵの詳細構成］
次に、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４を参照して、ＥＣＵ１００の詳細構成の一例について説明する。
【００３５】
図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１００の構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
ＥＣＵ１００は、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１、ＬＮＴ再生制御部１０２、スリップＮＯｘ量推定部１０３、及び、尿素水噴射制御部１０４を備えている。
【００３７】
＜吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１について＞
吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１は、ＬＮＴ４１に吸蔵されているＮＯｘ量（以下、「吸蔵ＮＯｘ量」と称する）を推定する。吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１は、例えば、逐次的に第１のＮＯｘセンサ６３のセンサ信号を取得して、当該第１のＮＯｘセンサ６３が検出するＮＯｘ量とＬＮＴ４１の推定ＮＯｘ浄化率から単位時間当たりの吸蔵ＮＯｘ量を算出し、当該単位時間当たりの吸蔵ＮＯｘ量を積算することによって、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を推定する。
【００３８】
尚、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１がＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を推定する手法は任意であって、第１のＮＯｘセンサ６３のセンサ信号と第２のＮＯｘセンサ６４のセンサ信号から単位時間当たりの吸蔵ＮＯｘ量を算出する手法を用いてもよい。又、その他、運転走行距離の積算値、又は、エンジン１０における燃料噴射量の積算値等に基づいて、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を推定してもよい。
【００３９】
＜ＬＮＴ再生制御部１０２について＞
ＬＮＴ再生制御部１０２は、ＬＮＴ４１の再生の開始及び終了を制御する。ＬＮＴ再生制御部１０２は、例えば、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１が推定したＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量に係る情報に基づいて、当該ＬＮＴ４１の再生を制御する。
【００４０】
ＬＮＴ再生制御部１０２は、例えば、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量が閾値（例えば、飽和状態に対して８０％）以上に増加した場合、エンジン１０のエンジンＥＣＵに対して指令信号を出力し、エンジン１０をリッチ空燃比で運転させる（以下、「リッチスパイクモード」と称する）。これによって、排気通路３０に強制的に還元雰囲気の排気ガス（典型的には、ＨＣ量を増大させた排気ガス）を通流させ、ＬＮＴ４１の再生を行う。
【００４１】
又、ＬＮＴ再生制御部１０２は、例えば、ＬＮＴ４１の再生を開始してから所定時間経過するに応じて、エンジン１０のエンジンＥＣＵに対して指令信号を出力し、リッチスパイクモードを終了させる。尚、ＬＮＴ４１の再生は、典型的には、ＬＮＴ４１に吸蔵されているＮＯｘの全てがパージされるまで行われる。
【００４２】
尚、ＬＮＴの再生は、排気通路３０に別途設けた燃料噴射装置（図示せず）を用いて実行されてもよい。
【００４３】
＜スリップＮＯｘ量推定部１０３について＞
スリップＮＯｘ量推定部１０３は、ＬＮＴ４１の再生が実行される際に、当該ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量を推定する。換言すると、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量、即ちＳＣＲ４３にて浄化する必要があるＮＯｘ量を推定する。
【００４４】
本願の発明者らは、当初、エンジン１０からＬＮＴ４１に到来して、そのままＬＮＴ４１の下流にスリップするＮＯｘのみを考慮して、ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量を算出する手法を試みた。しかしながら、本願の発明者らの鋭意検討の結果、ＬＮＴ４１の再生時には、ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘとしては、ＬＮＴ４１で吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするＮＯｘの方が、エンジン１０からＬＮＴ４１に到来して、そのまま下流にスリップするＮＯｘよりも、支配的となることが明らかとなった。
【００４５】
加えて、実験データから、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするＮＯｘのＮＯｘ量は、当該ＬＮＴ４１の再生を開始する時点におけるＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量、及び当該ＬＮＴ４１を再生する際のＬＮＴ４１の温度と高い相関関係を有することが明らかとなった。又、実験データから、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするＮＯｘのＮＯｘ量は、更に、排気ガス中の酸素濃度にも多少の依存性が見られることが明らかとなった。
【００４６】
図３Ａは、ＬＮＴ４１に吸蔵されたＮＯｘのスリップレートと、ＬＮＴ４１の温度との関係の一例を示す図である。図３Ａにおいて、横軸はＬＮＴ４１の温度［℃］を表し、縦軸はスリップレート［％］を表す。
【００４７】
ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするスリップレートは、図３Ａに示すように、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を一定値とした場合、ＬＮＴ４１の温度が低くなるにつれて増加する特性を有する。尚、当該スリップレートの挙動は、ＬＮＴ４１の触媒の種類に依拠するが、当該スリップレートは、特に、ＬＮＴ４１の温度が低温（例えば、２００℃）の際に、温度依存性が大きい。
【００４８】
尚、ＬＮＴ４１の温度は、排気ガスの温度に依拠する（典型的には、略同一である）ため、ＬＮＴ４１の温度は、排気ガスの温度から推定することができる。
【００４９】
図３Ｂは、ＬＮＴ４１に吸蔵されたＮＯｘのスリップレートと、排気ガスの空燃比との関係の一例を示す図である。図３Ｂにおいて、横軸は排気ガス中の空気過剰率（排気ガス中の空燃比／理論空燃比を表す）［−］を表し、縦軸はスリップレート［％］を表す。
【００５０】
ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするスリップレートは、図３Ｂに示すように、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を一定値とした場合、排気ガス中の空燃比が上昇するにつれて増加する特性を有する。ＬＮＴ再生中には、典型的には、空気過剰率が０．９〜０．９５付近となるようにエンジン１０を制御しているが、実際の空気過剰率が１．０に近づくと、酸素濃度の上昇に伴いスリップレートが大きくなることになる。尚、当該スリップレートの挙動は、ＬＮＴ４１の触媒の種類に依拠するが、当該スリップレートは、特に、空気過剰率が大きくなる（０．９５よりも大きくなる）環境においては、空気過剰率に対する依存性も大きくなる。
【００５１】
尚、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするスリップレートは、更に、排気ガスの流量にも依拠し、ＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量を一定値とした場合、当該スリップレートは、排気ガスの流量が上昇するにつれて増加する特性を有する。
【００５２】
そこで、本実施形態に係るスリップＮＯｘ量推定部１０３は、ＬＮＴ４１の再生が実行される際には、ＬＮＴ４１の再生開始の時点におけるＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の温度（ここでは、温度センサ６１で検出される排気ガスの温度）と、に基づいて、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずに脱離するＮＯｘに係るスリップＮＯｘ量Ｍ１（以下、「第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１」と称する）を推定する。又、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、ＬＮＴ４１の上流から到来するＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の推定浄化率と、に基づいて、エンジン１０からＬＮＴ４１に到来して、そのまま下流にスリップするＮＯｘに係るスリップＮＯｘ量Ｍ２（以下、「第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２」と称する）を推定する。そして、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、以下の式（１）のように、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１と、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２の合計値Ｍａｌｌを、ＬＮＴ４１の下流にスリップするＮＯｘ量と推定する。
Ｍａｌｌ＝Ｍ１＋Ｍ２  …式（１）
【００５３】
まず、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１（ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずに脱離するＮＯｘに起因するスリップＮＯｘ量）は、例えば、以下の式（２）を用いて算出される。
Ｍ１＝Ｍ０×ｇ１（Ｔ）×ｇ２（λ）×ｇ３（Ｌ）  …式（２）
（但し、Ｍ０はＬＮＴ４１の再生開始の時点における吸蔵ＮＯｘ量、ｇ１（Ｔ）はＬＮＴ４１の温度Ｔに依拠したスリップレート［％］を特定する関数、ｇ２（λ）は排気ガスの空燃比λに依拠したスリップレートの補正関数、ｇ３（Ｌ）は排気ガスの流量Ｌ／ｓに依拠したスリップレートの補正関数を表す）
【００５４】
尚、上式（２）において、吸蔵ＮＯｘ量Ｍ０は、例えば、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１がＬＮＴ４１の再生開始の時点において推定する吸蔵ＮＯｘ量に基づいて求められる。又、関数ｇ１（Ｔ）としては、例えば、予め実験により求められたＬＮＴ４１の温度とスリップレートとの関係を示す制御マップが用いられる（図３Ａを参照）。又、補正関数ｇ２（λ）としては、例えば、予め実験により求められた排気ガスの空燃比とスリップレートとの関係を示す制御マップが用いられる（図３Ｂを参照）。又、補正関数ｇ３（Ｌ）としては、例えば、予め実験により求められた排気ガスの流量とスリップレートとの関係を示す制御マップが用いられる（図示せず）。
【００５５】
上式（２）においては、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１は、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが、ＬＮＴ４１の再生を開始してから再生を終了するまでの間に脱離する全ＮＯｘ量として算出されている。換言すると、上式（２）では、ＬＮＴ４１の全吸蔵ＮＯｘ量のうち、還元されずにそのまま脱離するＮＯｘ量を算出する。但し、第１のＮＯｘ量Ｍ１は、単位時間当たりに脱離するＮＯｘ量として算出されてもよい。
【００５６】
又、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２（エンジン１０側からＬＮＴ４１に到来してそのまま下流にスリップするＮＯｘに起因するスリップＮＯｘ量）は、例えば、以下の式（３）を用いて算出される。
Ｍ２＝Ｍｔ×ｈ１（Ｔ）  …式（３）
（但し、Ｍｔはエンジン１０側からＬＮＴ４１に到来するＮＯｘ量を表す。又、ｈ１（Ｔ）はＬＮＴ４１の温度Ｔに依拠したＮＯｘ浄化率［％］を特定する関数であって、ＬＮＴ４１再生時にエンジン１０側からＬＮＴ４１に到来したＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化率を特定する関数を表す。）
【００５７】
尚、上式（３）において、エンジン１０側からＬＮＴ４１に到来するＮＯｘ量Ｍｔは、例えば、エンジン１０から排出されるＮＯｘ量であり、エンジン１０の運転状態に係る情報（例えば、ＥＧＲ率及びエンジン１０の出力）に基づいて求められる。又、関数ｈ１（Ｔ）としては、例えば、予め実験により求められたＬＮＴ４１温度とＮＯｘ浄化率との関係を示す制御マップが用いられる（以下の図３Ｃを参照）。
【００５８】
上式（３）においては、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２は、エンジン１０側からＬＮＴ４１に到来してそのままスリップするＮＯｘの、ＬＮＴ４１の再生を開始してから再生を終了するまでの間の全ＮＯｘ量として算出されている。
【００５９】
図３Ｃは、ＬＮＴ４１の温度と、ＮＯｘ浄化率との関係の一例を示す図である。図３Ｃにおいて、横軸はＬＮＴ４１の温度［℃］を表し、縦軸はＮＯｘ浄化率［％］を表す。
【００６０】
ＬＮＴ４１におけるＮＯｘ浄化率は、図３Ｃに示すように、ＬＮＴ４１の温度が上昇するにつれて高くなる特性を有する。換言すると、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２は、ＬＮＴ４１の温度が上昇するにつれて、少なくなる。
【００６１】
このようにして、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１と第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２とをそれぞれ算出し、これらを合計することによって、ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量を推定する。尚、本実施形態では、ＬＮＴ４１とＳＣＲ４３の間に、ＰＭフィルタ４２が配設されているが、ＰＭフィルタ４２におけるＮＯｘのトラップは、略ゼロである。そのため、ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量が、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量に相当する。
【００６２】
尚、上記では、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１と第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２の合計値Ｍａｌｌを、ＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量とする構成としている。但し、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１の方が、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２に比較して多量であることを考慮して、スリップＮＯｘ量推定部１０３は、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１のみに基づいてＬＮＴ４１から下流にスリップするＮＯｘ量を推定してもよい。
【００６３】
＜尿素水噴射制御部１０４について＞
尿素水噴射制御部１０４は、尿素水添加弁５１に開度指令信号を出力することによって、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射を制御する。この際、尿素水噴射制御部１０４は、上流からＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量に対応させるように、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量を制御する。これによって、ＳＣＲ４３のアンモニア吸着量を目標値に維持し、ＳＣＲ４３を浄化率が高い状態で維持する。
【００６４】
図４は、尿素水噴射制御部１０４の噴射量制御マップの一例を示す図である。図４において、横軸は上流からＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量を表し、縦軸は尿素水の噴射量を表している。
【００６５】
尿素水噴射制御部１０４は、典型的には、図４に示すように、上流からＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量が増加するにつれて、尿素水の噴射量を増加させる。但し、図４は、ＳＣＲ４３に吸着しているアンモニア吸着量が一定値である場合の尿素水の噴射量を示すグラフであり、尿素水噴射制御部１０４は、典型的には、ＳＣＲ４３に吸着しているアンモニア吸着量が少ないほど、尿素水の噴射量を増加させる。
【００６６】
尿素水噴射制御部１０４は、ＬＮＴ４１の再生が行われていないときには、例えば、第２のＮＯｘセンサ６４の検出値によってＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量に対応させるように、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射量を制御する。
【００６７】
一方、尿素水噴射制御部１０４は、ＬＮＴ４１の再生中には、スリップＮＯｘ量推定部１０３で推定されたスリップＮＯｘ量（上式（１）で算出したスリップＮＯｘ量Ｍａｌｌ）によって、ＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量を推定し、当該ＮＯｘ量に対応させるように、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射量を制御する。つまり、尿素水噴射制御部１０４は、ＬＮＴ４１の再生中（即ち、排気ガスがＨＣリッチ状態のとき）には、ＮＯｘセンサの検出値を用いる手法に代えて、スリップＮＯｘ量推定部１０３による推定によって、ＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量を推定し、尿素水の噴射量を制御する。これによって、ＬＮＴ４１の再生中にも、ＳＣＲに到達するＮＯｘ量に応じた尿素水噴射量となるように、尿素水噴射装置５０を制御することが可能となる。
【００６８】
ＬＮＴ４１から下流へのスリップＮＯｘ量（即ち、ＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量）は、ＬＮＴ４１の再生中には、典型的には、ＬＮＴ４１の温度が低いほど、又は、ＬＮＴ４１のＮＯｘ吸蔵量が多いほど、多量となる。従って、尿素水噴射制御部１０４は、典型的には、ＬＮＴ４１の温度が低いほど、又は、ＬＮＴ４１のＮＯｘ吸蔵量が多いほど、尿素水噴射量を増加させる。
【００６９】
尚、尿素水噴射制御部１０４が尿素水噴射量を決定する際に用いる制御マップは、典型的には、ＬＮＴ４１の再生が行われていないときとＬＮＴ４１の再生中とで、同一のものであってよい（図４を参照）。
【００７０】
但し、尿素水噴射制御部１０４が尿素水噴射量を決定する際の基準は、種々に変更可能である。尿素水噴射制御部１０４は、例えば、ＳＣＲ４３によって消費されたアンモニアの総消費量を、ＳＣＲ４３に供給されたアンモニアの総供給量から減算することで、現時点における推定吸着量を算出し、当該推定吸着量が目標値となるように、尿素水の噴射量を決定してもよい。この際、ＳＣＲ４３におけるアンモニアの総消費量は、例えば、第２のＮＯｘセンサ６４の検出値と第３のＮＯｘセンサ６５の検出値の差分から算出されるＳＣＲ４３のＮＯｘ浄化率、及び、上流からＳＣＲ４３へ到来するＮＯｘ量の積算によって求めることができる。
【００７１】
［ＥＣＵの動作フロー］
次に、図５を参照して、ＥＣＵ１００の動作の一例について説明する。尚、ここでは、ＥＣＵ１００が尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射量を決定する際の動作のみを説明する。
【００７２】
図５は、ＥＣＵ１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７３】
図５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、１０ｍｓ毎）で実行するものである。
【００７４】
ステップＳ１において、ＥＣＵ１００（吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１）は、ＬＮＴ４１に吸蔵されているＮＯｘ量を推定する。そして、ステップＳ２において、ＥＣＵ１００（ＬＮＴ再生制御部１０２）は、ＬＮＴ４１に吸蔵されているＮＯｘ量に基づいて、ＬＮＴ４１の再生が必要か否かを判定する。この際、ＬＮＴ４１の再生は不要であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、続くステップＳ３の処理を実行する。一方、ＬＮＴ４１の再生が必要と判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、続くステップＳ５の処理を実行する。
【００７５】
ステップＳ３において、ＥＣＵ１００（尿素水噴射制御部１０４）は、第２のＮＯｘセンサ６４の検出値を取得して、ＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量を検出する。そして、ステップＳ４において、ＥＣＵ１００（尿素水噴射制御部１０４）は、ＳＣＲ４３へ到達するＮＯｘ量に対応させるように、尿素水噴射量を決定する。そして、ＥＣＵ１００（尿素水噴射制御部１０４）は、当該尿素水噴射量が噴射されるように、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射を制御する。
【００７６】
ステップＳ５において、ＥＣＵ１００（ＬＮＴ再生制御部１０２）は、エンジン１０のエンジンＥＣＵに対して、リッチスパイク実行指令を送出する。これによって、エンジン１０は、リッチスパイクモードにて運転を実行する。
【００７７】
ステップＳ６において、ＥＣＵ１００（スリップＮＯｘ量推定部１０３）は、ＬＮＴ４１を再生する際には、当該時点においてＬＮＴ４１の吸蔵ＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の温度（ここでは、温度センサ６１で検出される排気ガスの温度）と、に基づいて、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１（ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘに起因するスリップＮＯｘ量）を推定する（上式（２）を参照）。そして、ステップＳ７において、ＥＣＵ１００（スリップＮＯｘ量推定部１０３）は、ＬＮＴ４１の上流から到来するＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の推定浄化率と、に基づいて、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２（エンジン１０側からＬＮＴ４１に到来するＮＯｘに起因するスリップＮＯｘ量）を推定する（上式（３）を参照）。
【００７８】
ステップＳ８において、ＥＣＵ１００（スリップＮＯｘ量推定部１０３）は、第１のスリップＮＯｘ量Ｍ１と、第２のスリップＮＯｘ量Ｍ２の合算値Ｍａｌｌを、ＬＮＴ４１の下流に流出するＮＯｘ量と推定する（上式（１）を参照）。そして、ステップＳ９において、ＥＣＵ１００（尿素水噴射制御部１０４）は、ステップＳ８で算出されたＮＯｘ量に係る情報（ＬＮＴ４１の下流に流出するＮＯｘ量）を取得して、当該ＮＯｘ量に対応させるように、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射量を制御する。
【００７９】
本実施形態に係るＥＣＵ１００は、このように、ＬＮＴ４１の再生を実行していない際とＬＮＴ４１の再生を実行している際とで、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量の推定方法を切り替え、ＬＮＴ４１の再生を実行している際にも、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量を高精度に推定することを可能とする。これによって、ＳＣＲ４３のアンモニア吸着量を、常時、目標吸着量（即ち、ＳＣＲ４３のＮＯｘ浄化率が良好に維持される吸着量）に維持することができる。
【００８０】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕ（ＥＣＵ１００）は、ＬＮＴ４１の再生の際には、ＬＮＴ４１に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の温度と、に基づいて、ＬＮＴ４１からスリップするＮＯｘ量を推定し、推定されたＮＯｘ量に対応させるように尿素水噴射装置（還元剤噴射装置）５０の尿素水（還元剤）の噴射量を制御する。
【００８１】
従って、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕによれば、ＬＮＴ４１の再生が実行される際に、当該ＬＮＴ４１からスリップして（特に、ＬＮＴ４１で吸蔵されていたＮＯｘが還元されずにスリップするＮＯｘ）、当該ＬＮＴ４１の下流に配設されたＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量を高精度に推定することができる。これによって、実際に、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量に応じた尿素水噴射量となるように、尿素水噴射装置５０を制御することが可能である。換言すると、これによって、ＳＣＲ４３にて確実に排気ガス中のＮＯｘを浄化することが可能であり、且つ、余剰な尿素水又はアンモニアが外部に排気されることも抑制することが可能である。
【００８２】
又、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕ（ＥＣＵ１００）は、ＬＮＴ４１に当該再生の開始時点において吸蔵されているＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１の温度と、に基づいて、ＬＮＴ４１に吸蔵されていたＮＯｘが還元されずに脱離するＮＯｘに係る第１のスリップＮＯｘ量を算出すると共に、ＬＮＴ４１に上流側から到来するＮＯｘ量と、ＬＮＴ４１のＮＯｘ浄化率と、に基づいて、上流側からＬＮＴ４１に到来してそのまま下流にスリップするＮＯｘに係る第２のスリップＮＯｘ量を算出し、第１のスリップＮＯｘ量と第２のスリップＮＯｘ量の合計値として、ＬＮＴ４１からスリップするＮＯｘ量を推定する。
【００８３】
これによって、より正確に、ＳＣＲ４３に到達するＮＯｘ量を推定することができる。
【００８４】
（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。
【００８５】
上記実施形態では、ＥＣＵ１００の構成の一例として、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１、ＬＮＴ再生制御部１０２、スリップＮＯｘ量推定部１０３、及び、尿素水噴射制御部１０４の機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、吸蔵ＮＯｘ量推定部１０１の機能と尿素水噴射制御部１０４の機能は、それぞれ別個のＥＣＵに搭載されてもよい。
【００８６】
又、上記実施形態では、排気浄化装置Ｕの一例として、ＬＮＴ４１、ＰＭフィルタ４２、及び、ＳＣＲ４３を有する態様を示した。しかしながら、排気浄化装置Ｕの構成としては、ＰＭフィルタ４２を用いない態様であってもよい。
【００８７】
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。
【００８８】
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】
【００８９】
本開示に係る排気浄化装置によれば、ＳＣＲに対して供給するアンモニア量（又は尿素水量）を適切に制御することができる。
【符号の説明】
【００９０】
Ｕ  排気浄化装置
１０  エンジン
２０  吸気通路
３０  排気通路
４１  ＬＮＴ
４２  ＰＭフィルタ
４３  ＳＣＲ
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  温度センサ
６２  空燃比センサ
６３  第１のＮＯｘセンサ
６４  第２のＮＯｘセンサ
６５  第３のＮＯｘセンサ
１００  ＥＣＵ
１０１  吸蔵ＮＯｘ量推定部
１０２  ＬＮＴ再生制御部
１０３  スリップＮＯｘ量推定部
１０４  尿素水噴射制御部
【図１】
2020033984.tif 000003
【図２】
2020033984.tif 000004
【図３Ａ】
2020033984.tif 000005
【図３Ｂ】
2020033984.tif 000006
【図３Ｃ】
2020033984.tif 000007
【図４】
2020033984.tif 000008
【図５】
2020033984.tif 000009