(57)【要約】【課題】還元剤の圧力を検出する圧力センサの異常時においても還元剤の噴射制御を精度良く行える還元剤噴射制御装置及排気浄化装置並びに圧力センサ及び還元剤供給系の異常診断を正確に行える異常診断装置を提供する。【解決手段】還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、少なくとも還元剤の流量と、還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量と、に基づく還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、圧力センサの異常時に、圧力変化記憶部でモデル化した還元剤通路内の圧力変化に基づいて還元剤通路内の推定圧力を算出する第２の圧力演算部と、第１の圧力演算部で算出される圧力又は第２の圧力演算部で算出される推定圧力に基づいて、還元剤通路内の圧力が所定値になるように還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤圧送手段によって内燃機関の排気通路に設けられた還元剤噴射弁に還元剤を圧送するとともに、前記還元剤噴射弁を開閉制御することで前記還元剤を前記排気通路内に噴射させる還元剤噴射制御装置において、
前記還元剤圧送手段と前記還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて前記還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、
少なくとも前記還元剤圧送手段による前記還元剤の流量と、前記還元剤圧送手段及び前記還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する前記還元剤の量と、に基づく前記還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、
前記圧力センサの異常時に、前記圧力変化記憶部でモデル化した前記還元剤通路内の圧力変化に基づいて前記還元剤通路内の推定圧力を算出する第２の圧力演算部と、
前記第１の圧力演算部で算出される前記圧力又は前記第２の圧力演算部で算出される前記推定圧力に基づいて、前記還元剤通路内の圧力が所定値になるように前記還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、
前記還元剤の目標噴射量を算出し、前記還元剤噴射弁の開閉制御を行う噴射弁制御部と、
を備えることを特徴とする還元剤噴射制御装置。
【請求項２】
前記圧力変化記憶部は、前記還元剤供給系の特性によって生じる、前記還元剤圧送手段の出力が変化してから前記圧力センサが応答し始めるまでのむだ時間（L）と、前記圧力センサが応答してから前記還元剤通路内の圧力が目標値に到達するまでの二次遅れ（D）と、の関係に基づいて、前記還元剤通路内の圧力変化をモデル化することを特徴とする請求項１に記載の還元剤噴射制御装置。
【請求項３】
前記圧力変化記憶部は、前記還元剤噴射弁による前記還元剤の噴射が行われないときに、前記還元剤通路内の目標圧力をステップ変化させ、そのときの前記還元剤通路内の圧力変化をもとに前記モデル化を行うことを特徴とする請求項２に記載の還元剤噴射制御装置。
【請求項４】
前記還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後に前記むだ時間（L）と前記二次遅れ（D）との関係を再計算し、前記モデル化された関係と比較することによって前記圧力センサの異常診断を行う異常診断部を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の還元剤噴射制御装置。
【請求項５】
前記異常診断部は、前記還元剤供給系の異常診断をさらに行うことを特徴とする請求項４に記載の還元剤噴射制御装置。
【請求項６】
前記第１の圧力演算部で算出された圧力と、前記第２の圧力演算部で算出された推定圧力と、の差が所定値以上ずれている場合に、前記圧力に対する前記推定圧力の割合で示される補正係数によって、前記第１の圧力演算部で用いる前記センサ値の補正を行うセンサ値補正部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤噴射制御装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に配置された還元触媒と、前記還元触媒の上流側で前記排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤供給装置と、前記還元剤供給装置を制御して前記還元剤を前記排気通路内に噴射させる還元剤噴射制御装置とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元剤供給装置は、前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、前記排気通路に設けられた還元剤噴射弁と、前記還元剤を前記還元剤噴射弁に圧送する還元剤圧送手段と、を備え、
前記還元剤噴射制御装置は、前記還元剤圧送手段と前記還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて前記還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、少なくとも前記還元剤圧送手段による前記還元剤の流量と、前記還元剤圧送手段及び前記還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する前記還元剤の量と、に基づく前記還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、前記圧力センサの異常時に、前記圧力変化記憶部でモデル化した前記還元剤通路内の圧力変化に基づいて前記還元剤通路内の推定圧力を算出する第２の圧力演算部と、前記第１の圧力演算部で算出される前記圧力又は前記第２の圧力演算部で算出される前記推定圧力に基づいて、前記還元剤通路内の圧力が所定値になるように前記還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、前記還元剤の目標噴射量を算出し、前記還元剤噴射弁の開閉制御を行う噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
還元剤圧送手段によって内燃機関の排気通路に設けられた還元剤噴射弁に還元剤を圧送するとともに、前記還元剤噴射弁を開閉制御することで前記還元剤を前記排気通路内に噴射する還元剤噴射装置の異常を診断する還元剤噴射装置の異常診断装置において、
前記還元剤圧送手段と前記還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて前記還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、
前記第１の圧力演算部で算出される前記圧力に基づいて、前記還元剤通路内の圧力が所定値になるように前記還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、
少なくとも前記還元剤圧送手段による前記還元剤の流量と、前記還元剤圧送手段及び前記還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する前記還元剤の量と、に基づく前記還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、
還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後に前記還元剤通路内の圧力変化のモデルを再計算し、記憶されているモデルと比較することによって前記圧力センサ及び前記還元剤圧送系の異常診断を行う異常診断部と、
を備えることを特徴とする還元剤噴射装置の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路内に還元剤を噴射させる還元剤噴射制御装置、排気浄化装置及び還元剤供給装置の異常診断装置に関する。特に、還元剤供給経路に圧力センサを備え、当該圧力センサのセンサ値を用いて還元剤噴射制御を行う還元剤噴射制御装置及びそのような還元剤噴射制御装置を備えた排気浄化装置並びに還元剤供給装置の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、環境に影響を及ぼすおそれのある窒素酸化物（ＮＯX）が含まれている。このＮＯXを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気通路に配設された触媒の上流側に未燃燃料や尿素水溶液等の還元剤を噴射供給し、排気ガスと還元剤とを触媒に接触させることで排気ガス中のＮＯXを還元する排気浄化装置が知られている。
【０００３】
このような排気浄化装置では、還元剤の噴射量が過剰になると還元剤が触媒の下流側へ流出する一方、還元剤の噴射量が不足するとＮＯXが触媒の下流側へ流出することになる。そのため、還元剤の噴射量がＮＯX量に対して過不足を生じないように、還元剤を排気通路に噴射供給するための還元剤供給装置では、内燃機関の運転状態や触媒の還元効率等を考慮して還元剤の目標噴射量を算出し、この目標噴射量分の還元剤が噴射されるように制御が行われる。
【０００４】
排気浄化装置に備えられる還元剤供給装置は、還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、還元剤を排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、貯蔵タンク内の還元剤を還元剤噴射弁に向けて圧送する還元剤圧送ポンプとを備えている。このような還元剤供給装置では、還元剤噴射弁の開閉制御による還元剤の噴射量の制御を正確に行うために、還元剤噴射弁に供給される還元剤の圧力が一定の値となるように還元剤圧送ポンプの出力が制御される。
【０００５】
より具体的には、還元剤圧送ポンプと還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路に還元剤圧力センサを設け、この還元剤圧力センサによって検出される還元剤通路内の圧力が所定の値を示すように、還元剤圧送ポンプの出力のフィードバック制御が行われる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２３７７０号公報  （段落［００２５］、［００２７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された還元剤供給装置では、圧力センサが故障したり、検出値と実際の値との誤差が大きくなったりすると、ポンプのフィードバック制御が正確に行われなくなる。その結果、還元剤の噴射量に過不足を生じ、ＮＯX又は還元剤が触媒の下流側に流出するおそれがある。
特に、還元剤が尿素水溶液である場合には、加水分解によって生成されるアンモニアがＮＯXに比べて毒性が高いことから、還元剤の噴射量が過剰になるおそれがある場合にアンモニアが触媒の下流側に流出することのないように、還元剤供給装置による還元剤の噴射量を減少させるかあるいは還元剤の噴射制御を停止させなければならない。その結果、排気ガス中のＮＯXの一部が触媒の下流側にそのまま流出することになり、本来の目的であるＮＯXの浄化を正常に果たすことができない。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、圧力センサが正常な状態において、貯蔵タンク内の還元剤を還元剤噴射弁に圧送するハードウェアが支配する圧力制御系を伝達関数化してモデル化しておき、仮に圧力センサが故障したときには当該伝達関数を用いた圧力の演算値を用いて上記ハードウェアを駆動させることにより本願発明が解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の目的は、還元剤噴射弁に供給される還元剤の圧力を検出する圧力センサの異常時においても、還元剤の噴射制御を精度良く行える還元剤噴射制御装置及びそのような還元剤噴射制御装置を備えた排気浄化装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、上記圧力制御系のモデルを利用して、圧力センサ及び還元剤供給系の異常診断を行うことができる還元剤供給装置の異常診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、還元剤圧送手段によって内燃機関の排気通路に設けられた還元剤噴射弁に還元剤を圧送するとともに、還元剤噴射弁を開閉制御することで還元剤を排気通路内に噴射させる還元剤噴射制御装置において、還元剤圧送手段と還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、少なくとも還元剤圧送手段による還元剤の流量と、還元剤圧送手段及び還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量と、に基づく還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、圧力センサの異常時に、圧力変化記憶部でモデル化した還元剤通路内の圧力変化に基づいて還元剤通路内の推定圧力を算出する第２の圧力演算部と、第１の圧力演算部で算出される圧力又は第２の圧力演算部で算出される推定圧力に基づいて、還元剤通路内の圧力が所定値になるように還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、還元剤の目標噴射量を算出し、還元剤噴射弁の開閉制御を行う噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする還元剤噴射制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の還元剤噴射制御装置を構成するにあたり、圧力変化記憶部は、還元剤供給系の特性によって生じる、還元剤圧送手段の出力が変化してから圧力センサが応答し始めるまでのむだ時間（L）と、圧力センサが応答してから還元剤通路内の圧力が目標値に到達するまでの二次遅れ（D）と、の関係に基づいて、還元剤通路内の圧力変化をモデル化することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の還元剤噴射制御装置を構成するにあたり、圧力変化記憶部は、還元剤噴射弁による還元剤の噴射が行われないときに、還元剤通路内の目標圧力をステップ変化させ、そのときの還元剤通路内の圧力変化をもとにモデル化を行うことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の還元剤噴射制御装置を構成するにあたり、還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後にむだ時間（L）と二次遅れ（D）との関係を再計算し、モデル化された関係と比較することによって圧力センサの異常診断を行う異常診断部を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の還元剤噴射制御装置を構成するにあたり、異常診断部は、還元剤供給系の異常診断をさらに行うことが好ましい。
【００１４】
また、本発明の還元剤噴射制御装置を構成するにあたり、第１の圧力演算部で算出された圧力と、第２の圧力演算部で算出された推定圧力と、の差が所定値以上ずれている場合に、圧力に対する推定圧力の割合で示される補正係数によって、第１の圧力演算部で用いるセンサ値の補正を行うセンサ値補正部を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路に配置された還元触媒と、還元触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤供給装置と、還元剤供給装置を制御して還元剤を排気通路内に噴射させる還元剤噴射制御装置とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、還元剤供給装置は、還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、排気通路に設けられた還元剤噴射弁と、還元剤を還元剤噴射弁に圧送する還元剤圧送手段と、を備え、還元剤噴射制御装置は、還元剤圧送手段と還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、少なくとも還元剤圧送手段による還元剤の流量と、還元剤圧送手段及び還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量と、に基づく還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、圧力センサの異常時に、圧力変化記憶部でモデル化した還元剤通路内の圧力変化に基づいて還元剤通路内の推定圧力を算出する第２の圧力演算部と、第１の圧力演算部で算出される圧力又は第２の圧力演算部で算出される推定圧力に基づいて、還元剤通路内の圧力が所定値になるように還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、還元剤の目標噴射量を算出し、還元剤噴射弁の開閉制御を行う噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１６】
また、本発明の別の態様は、還元剤圧送手段によって内燃機関の排気通路に設けられた還元剤噴射弁に還元剤を圧送するとともに、還元剤噴射弁を開閉制御することで還元剤を排気通路内に噴射する還元剤供給装置の異常を診断する還元剤供給装置の異常診断装置において、還元剤圧送手段と還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路内に設けられた圧力センサのセンサ値に基づいて還元剤通路内の圧力を算出する第１の圧力演算部と、第１の圧力演算部で算出される圧力に基づいて、還元剤通路内の圧力が所定値になるように還元剤圧送手段のフィードバック制御を行う圧送手段制御部と、少なくとも還元剤圧送手段による還元剤の流量と、還元剤圧送手段及び還元剤通路を含む還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量と、に基づく還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部と、還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後に還元剤通路内の圧力変化のモデルを再計算し、記憶されているモデルと比較することによって圧力センサ及び還元剤圧送系の異常診断を行う異常診断部と、を備えることを特徴とする還元剤供給装置の異常診断装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の還元剤噴射制御装置によれば、少なくとも還元剤圧送手段による還元剤の流量と還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量とに基づく還元剤の噴射前後における還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部を備えるために、圧力センサの異常時においても、第２の圧力演算部によって還元剤通路内の圧力が精度良く推定される。そして、本発明の還元剤噴射制御装置の圧送手段制御部は、当該第２の圧力演算部で算出した還元剤通路内の推定圧力に基づいて還元剤圧送手段のフィードバック制御を行うことができるために、圧力センサの異常時であっても還元剤通路内の圧力が所定値になるようにフィードバック制御が行われる。したがって、圧力センサが異常を生じた場合であっても、還元剤供給装置による還元剤噴射制御が精度よく行なわれ、排気ガスの浄化が正常に実行される。
【００１８】
また、本発明の還元剤噴射制御装置において、圧力変化記憶部が、還元剤供給系の特性によって生じるむだ時間（L）及び二次遅れ（D）の関係に基づいて、還元剤通路内の圧力変化をモデル化することにより、還元剤供給系の特性に応じた還元剤通路内の圧力変化が正確に求められる。
【００１９】
また、本発明の還元剤噴射制御装置において、圧力変化記憶部が、還元剤の噴射が行われないときに予めむだ時間（L）及び二次遅れ（D）の関係をモデル化しておくことにより、還元剤の噴射量に影響を与えることなく、還元剤供給系の特性がモデル化される。
【００２０】
また、本発明の還元剤噴射制御装置が、還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後に再計算されたむだ時間（L）及び二次遅れ（D）の関係を、モデル化された関係と比較して圧力センサの異常診断を行う異常診断部を備えることにより、圧力センサのセンサ値が、これまで同様の条件で示してきたセンサ値からずれ始めたことが速やかに把握され、圧力センサの異常の有無が正確に診断される。
【００２１】
また、本発明の還元剤噴射制御装置において、異常診断部が、圧力センサだけでなく還元剤供給系の異常を診断することにより、還元剤供給系の破損等が把握され、還元剤供給系の修理交換を速やかに行うことができる。
【００２２】
また、本発明の還元剤噴射制御装置が、圧力センサのセンサ値に基づく圧力と、圧力変化記憶部でモデル化した圧力変化に基づく推定圧力との差が所定値以上ずれている場合に、所定の補正係数によって第１の圧力演算部で用いる圧力センサのセンサ値を補正するセンサ値補正部を備えることにより、圧力センサが異常と診断されるまでの期間に生じる圧力センサのセンサ値に基づく圧力のずれが補正され、還元剤の噴射制御が正確に行われる。
【００２３】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤噴射制御装置が、少なくとも還元剤圧送手段による還元剤の流量と還元剤供給系から外部に流出する還元剤の量とに基づく還元剤の噴射前後における還元剤通路内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部を備えるために、圧力センサの異常時においても、第２の圧力演算部によって還元剤通路内の圧力が精度良く推定される。そして、還元剤噴射制御装置の圧送手段制御部は、当該第２の圧力演算部で算出した推定圧力を用いて還元剤圧送手段のフィードバック制御を行うことができるために、圧力センサの異常時であっても還元剤通路内の圧力が所定値になるようにフィードバック制御が行われる。したがって、圧力センサが異常を生じた場合であっても、還元剤供給装置による還元剤噴射制御が精度よく行なわれ、排気ガスの浄化が正常に実行される。
【００２４】
また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置によれば、還元剤の噴射制御中あるいは噴射制御後に再計算された還元剤通路内の圧力変化のモデルを、既に記憶されているモデルと比較することで、還元剤供給装置に備えられた圧力センサ及び還元剤供給系の異常を診断できるとともに、異常箇所を正確に特定することができる。
【００２５】
なお、本明細書において「還元剤供給系」とは、還元剤圧送ポンプや還元剤通路等に代表される、還元剤を還元剤噴射弁に対して供給するためのハードウェアを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の排気浄化装置に備えられた還元剤噴射制御装置の構成例を説明するための図である。
【図３】還元剤圧送ポンプのフィードバック制御の作動フローを説明するための図である。
【図４】学習した近似式を用いた還元剤圧送ポンプのフィードバック制御の作動フローを説明するための図である。
【図５】学習制御について説明するための図である。
【図６】異常診断における異常個所の特定方法を説明するための図である。
【図７】内燃機関の始動後学習制御完了までのフローである。
【図８】学習制御のフローである。
【図９】還元剤圧送ポンプのフィードバック制御のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の還元剤噴射制御装置及び内燃機関の排気浄化装置並びに還元剤供給装置の異常診断装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２８】
１．内燃機関の排気浄化装置の基本的構成
まず、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置（以下単に「排気浄化装置」と称する。）の基本的な構成について説明する。
図１は、排気通路中に配設された還元触媒１３の上流側に還元剤としての尿素水溶液を噴射供給し、還元触媒１３において排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元浄化する本実施形態の排気浄化装置１０を示している。この排気浄化装置１０は、内燃機関５に接続された排気通路の途中に設けられるものであり、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元するための還元触媒１３と、還元触媒１３の上流側で排気通路内に還元剤を噴射供給するための還元剤供給装置４０と、還元剤供給装置４０の動作制御を行う還元剤噴射制御装置３０を主たる要素として備えている。
【００２９】
本実施形態の排気浄化装置１０は液体の還元剤として尿素水溶液が用いられる排気浄化装置である。尿素水溶液は、還元触媒１３よりも上流側で排気ガスに混合されるとともに加水分解によってアンモニアが生成され、このアンモニアが還元触媒１３に吸着されてＮＯXの還元に用いられる。ただし、本実施形態の排気浄化装置１０に用いられる還元剤は尿素水溶液に限られず、その他、未燃燃料等を用いることもできる。
【００３０】
２．還元触媒
本実施形態の排気浄化装置１０に用いられる還元触媒１３は、還元剤供給装置４０によって排気ガス中に噴射される尿素水溶液が加水分解を生じて生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯXを還元する触媒が用いられる。この還元触媒１３は、例えば、アンモニアの吸着機能を有し、かつ、ＮＯXを選択的に還元可能なゼオライト系の還元触媒が用いられる。
ただし、触媒の種類は還元剤の種類によって適宜選択が可能であり、触媒の上流側で排気通路中に供給される還元剤を用いて排気ガス中のＮＯXを還元できる触媒であれば、特に制限されることなく用いることができる。
【００３１】
３．還元剤供給装置
還元剤供給装置４０は、還元触媒１３の上流側で排気管１１に固定された還元剤噴射弁４３と、液体の還元剤が貯蔵された貯蔵タンク４１と、貯蔵タンク４１内の還元剤を還元剤噴射弁４３に向けて圧送する還元剤圧送手段としての還元剤圧送ポンプ４２とによって構成されている。還元剤圧送ポンプ４２と貯蔵タンク４１との間には第１の還元剤通路４４が接続され、還元剤圧送ポンプ４２と還元剤噴射弁４３との間には第２の還元剤通路４５が接続されている。第２の還元剤通路４５には、還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御に用いられる還元剤圧力センサ４７が設けられている。
以下の実施の形態においては、還元剤圧送ポンプ４２、第１の還元剤通路４４、及び第２の還元剤通路４５を総じて「還元剤供給系」と称する。
【００３２】
還元剤供給装置４０の還元剤圧送ポンプ４２は代表的には電動ポンプが用いられ、貯蔵タンク４１内の還元剤を汲み上げて還元剤噴射弁４３に圧送する。このポンプは、例えば電動式のダイヤフラムポンプやギアポンプが用いられ、還元剤噴射制御装置３０によって駆動制御が行われる。本実施形態の排気浄化装置１０に備えられた還元剤供給装置４０では、還元剤圧力センサ４７によって検出される第２の還元剤通路４５の圧力が一定の値、例えば０．５ＭＰａに維持されるように、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御が行われる。
【００３３】
また、第２の還元剤通路４５から分岐して貯蔵タンク４１に接続された還流通路４６が設けられている。この還流通路４６の途中にはオリフィス４８が設けられており、第２の還元剤通路４５内の圧力が過度に高くなった場合に、第２の還元剤通路４５内の還元剤がオリフィス４８を介して貯蔵タンク４１に戻されて、第２の還元剤通路４５内の圧力の上限が規定される。
【００３４】
また、還元剤噴射弁４３は、例えば、通電制御により開閉制御が行われる還元剤噴射弁が用いられる。上述のとおり、還元剤圧送ポンプ４２から還元剤噴射弁４３に圧送される還元剤は所定の圧力に維持されており、還元剤噴射制御装置３０によって還元剤噴射弁４３の開弁時期や開弁時間が制御されて、還元剤が排気通路内に噴射される。
【００３５】
４．還元剤噴射制御装置（異常診断装置）
図２は、本実施形態の排気浄化装置１０に備えられた還元剤噴射制御装置３０の構成を機能的なブロックで表した構成例を示している。
この還元剤噴射制御装置３０は、大きく分けて、還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御を行う部分と、還元剤噴射弁４３の駆動制御を行う部分と、還元剤圧力センサ４７及び還元剤供給系の異常診断を行う部分と、還元剤圧力センサ４７のセンサ値の補正を行う部分とを有している。還元剤噴射制御装置３０を構成する各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプラグラムの実行によって実現される。
【００３６】
（１）還元剤圧送ポンプの駆動制御
還元剤噴射制御装置３０は、還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御を行う部分として、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを検出するセンサ値検出部５１と、検出されたセンサ値Vpに基づいて第２の還元剤通路４５内の圧力Pactを算出する第１の圧力演算部５３と、第２の還元剤通路４５内の圧力変化をモデル化する圧力変化記憶部５５と、モデル化された圧力変化に基づいて第２の還元剤通路４５内の推定圧力Pestを算出する第２の圧力演算部５７と、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pact又は第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestに基づいて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行う圧送手段制御部としてのポンプ制御部５９と、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactと第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestとを比較する圧力比較部６５と、圧力変化記憶部５５で圧力変化のモデル化を行う際にポンプ制御部５９に対して制御信号を出力する学習制御部５６とを備えている。
【００３７】
（１）−１  センサ値によるフィードバック制御
まず、還元剤圧力センサ４７が正常である場合には、センサ検出部５１、第１の圧力演算部５３及びポンプ制御部５９による還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御が行われる。
【００３８】
このうち、センサ値検出部５１は、継続的に所定間隔で還元剤圧力センサ４７のセンサ値である電圧Vpを読込み、第１の圧力演算部５３に出力する。第１の圧力演算部５３は、センサ値検出部５１から出力される電圧Vpに基づいて第２の還元剤通路４５内の圧力Pactを算出する。すなわち、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactは、還元剤圧力センサ４７に基づいて得られる圧力値である。
【００３９】
また、ポンプ制御部５９は、還元剤圧力センサ４７が異常を生じていない状態においては、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactに基づいて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行う。図３は、本実施形態の還元剤噴射制御装置３０を構成するポンプ制御部５９によって行われる、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactを用いた還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御の作動フローを示している。
【００４０】
この作動フローでは、まず、所定の目標圧力Ptgtが設定されると、当該目標圧力Ptgtと第１の圧力演算部５３で算出される現在の圧力Pactとの差ΔPactに応じ、ＰＩＤ制御（比例、積分、微分制御）により目標圧力Ptgtを達成するために必要な還元剤圧送ポンプ４２の駆動デューティDutyが設定される（図３のＡの部分）。次いで、設定された駆動デューティDutyから還元剤圧送ポンプ４２の回転数Rが求められ（図３のＢの部分）、さらに、当該回転数Rに応じた還元剤の吐出量Qpumpが得られる（図３のＣの部分）。そして、この還元剤の吐出量Qpumpから、還元剤噴射弁４３による還元剤の噴射量Qact及び貯蔵タンク４１への還元剤の還流量Qofが減算された残りの還元剤の吐出量Qdmdに応じて第２の還元剤通路４５内の圧力Pactが変動する結果（図３のＤの部分）、還元剤圧力センサ４７では当該圧力Pactに応じた電圧Vpが検出される（図３のＥの部分）。
【００４１】
そして、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行うために、検出された還元剤圧力センサ４７のセンサ値である電圧Vpを圧力Pactに再変換して、目標圧力Ptgtと現在の圧力Pactとの差ΔPactを求める部分にフィードバックをかける（図３のＦの部分）。その結果、還元剤圧送ポンプ４２の駆動デューティDutyが新たに設定されて、上述したフローが繰り返されることにより、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御が行われる。
【００４２】
（１）−２  推定圧力に基づくフィードバック制御
一方、還元剤圧力センサ４７が異常を生じている場合には、圧力変化記憶部５５、第２の圧力演算部５７及びポンプ制御部５９による還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御が行われる。
【００４３】
このうち、圧力変化記憶部５５は、還元剤圧送ポンプ４２の出力が変化してから還元剤圧力センサ４７が応答し始めるまでの時間であるむだ時間（L）と、還元剤圧力センサ４７が応答し始めてから第２の還元剤通路４５内の圧力Pactが目標圧力Ptgtに到達するまでの二次遅れ（D）との関係に基づいて、第２の還元剤通路４５内の圧力変化を伝達関数としてモデル化する。むだ時間（L）及び二次遅れ（D）は還元剤供給系の特性によって異なるため、圧力変化記憶部５５は、還元剤圧力センサ４７が正常な状態のときにこれらのむだ時間（L）及び二次遅れ（D）の系を学習しておき、還元剤圧力センサ４７が異常を生じた場合であっても、第２の還元剤通路４５内の圧力を精度良く推定できるようにする。
【００４４】
具体的には、本実施形態の還元剤噴射制御装置３０では、上述した図３の作動フロー中のＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅで示される、ポンプ制御部５９による駆動デューティDutyの出力から還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpの出力までを一つの系としてまとめ、この系をラプラス変換の式によって「むだ時間（L）＋二次遅れ（D）」の系として伝達関数として近似させている。本実施形態では、「むだ時間（L）＋二次遅れ（D）」の系を特徴づけるパラメータである、むだ時間（L）、減衰係数（ξ）、固有振動数（ω）及び比例ゲイン（K）の係数を用いた下記式（１）で示される伝達関数の近似式を用いており、圧力変化記憶部５５は、これらの各係数を、還元剤噴射弁４３からの噴射が行われない状態において学習する。
【数１】
2010174786.tif 000003
【００４５】
上記式（１）中のＳは、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを時間関数として下記式（２）で表すときの変数である。
Vp(S)＝∫0∞e-stVp(t)δt  …（２）
【００４６】
また、第２の圧力演算部５７は、圧力変化記憶部５５で伝達関数としてモデル化された圧力変化に基づいて、第２の還元剤通路４５内の圧力Pestを推定する。本実施形態の還元剤噴射制御装置３０の第２の圧力演算部５７は、圧力変化記憶部５５で学習された各係数を用いた上記式（１）に基づいて、第２の還元剤通路４５内の推定圧力Pestを算出する。
【００４７】
そして、後述する異常診断部６７で還元剤圧力センサ４７に異常が生じていると判定された時に、ポンプ制御部５９は、第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestに基づいて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行い、第２の供給経路４５内の圧力を目標圧力Ptgtに維持する。図４は、本実施形態の還元剤噴射制御装置３０を構成するポンプ制御部５９が行う、第２の圧力演算部５３で算出される推定圧力Pestを用いた還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御の作動フローを示している。
【００４８】
この作動フローでは、所定の目標圧力Ptgtが設定された状態で還元剤圧力センサ４７の異常が生じると、目標圧力Ptgtと第２の圧力演算部５７で算出される現在の推定圧力Pestとの差ΔPestに応じてＰＩＤ制御により目標圧力Ptgtを達成するために必要な還元剤圧送ポンプ４２の駆動デューティDutyが設定される。そして、この駆動デューティDutyを用いて上記式（１）に基づいて第２の還元剤通路４５内の圧力変化を算出し、推定圧力Pestが求められる（図４のＧの部分）。その結果、還元剤圧送ポンプ４２の駆動デューティDutyが新たに設定されることになり、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御が行われる。
【００４９】
（１）−３  学習制御
上記式（１）の各係数は、例えば、内燃機関５の運転開始時に学習するとともに、その後は、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactと第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestとが一致していない場合、あるいは、これらの二つの値の差が所定値以上になったときに、学習しなおされるように設定されている。具体的には、圧力比較部６５で比較される第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactと第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestとが一致していない場合等に、学習制御部５６は学習実行信号を受け取り、上述の図３における目標圧力Ptgtの値が急激に上昇するようにポンプ制御部５９に指示信号を出力する。
【００５０】
この学習制御部５６からの指示信号によって還元剤圧送ポンプ４２の出力が変化したときに、圧力変化記憶部５５は、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpに基づいて第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactの推移から、むだ時間（L）、減衰係数（ξ）、固有振動数（ω）及び比例ゲイン（K）の各係数を求める。
【００５１】
図５は、学習制御部５６で目標圧力Ptgtの値をステップ変化させたときの第２の還元剤通路４５内の圧力Pactの推移を示している。図５中、実線が目標圧力Ptgtを示しており、破線が還元剤圧力センサ４７のセンサ値に基づいて算出される圧力Pactを示している。なお、本実施形態では、学習制御部５６は目標圧力Ptgtを瞬間的にステップ変化させているが、短時間の間に目標圧力Ptgtを変化させることによっても、圧力変化記憶部５５での各係数の算出は可能である。
【００５２】
この還元剤圧力センサ４７のセンサ値に基づく圧力Pactの推移から、目標圧力Ptgtを変化させた時点t1から算出される圧力Pactが応答を開始した時点t2までの期間がむだ時間（L）として求められる。また、還元剤圧力センサ４７のセンサ値に基づく圧力Pactの推移から、算出される圧力Pactが目標圧力Ptgtに到達後に、当該算出される圧力Pactが最大値となったときの圧力値Pactmaxと目標圧力Ptgtとの差分が比例ゲイン（K）として求められる。さらに、還元剤圧力センサ４７のセンサ値に基づく圧力Pactの波形から、減衰係数（ξ）及び固有振動数（ω）が求められる。
【００５３】
圧力変化記憶部５５は、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactと第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestとが一致していない場合にこれらの各係数を学習しなおし、これらの各係数を記憶する。そして、第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactと第２の圧力演算部５７で算出される推定圧力Pestとが一致するかあるいは所定範囲内の誤差におさまるまで、学習制御が繰り返される。
【００５４】
（２）還元剤噴射弁の駆動制御
また、還元剤噴射制御装置３０は、還元剤噴射弁４３の駆動制御を行う部分として、内燃機関５の運転状態や排気温度、還元触媒１３の温度等に基づいて還元剤の目標噴射量Qtgtを算出する目標噴射量演算部６１と、算出された目標噴射量Qtgt分の還元剤が噴射されるように還元剤噴射弁４３の通電制御を行う噴射弁制御部６３とを備えている。
【００５５】
目標噴射量演算部６１は、例えば、内燃機関５から排出される排気ガスの流量Fgas及びＮＯXの質量流量Fnox、還元触媒１３の上流側及び下流側での排気ガス温度TUgas、TLgasから推定される還元触媒１３の温度、及び還元触媒１３におけるＮＯXの還元効率η（％）に、還元触媒１３におけるアンモニアの実吸着量Vactを加味して尿素水溶液の目標噴射量Qtgtを算出する。また、還元触媒１３の下流側に設けられたＮＯXセンサ１５のセンサ値Snoxに基づいて目標噴射量Qtgtの補正を行うようにしてもよい。
【００５６】
（３）異常診断
また、還元剤噴射制御装置３０は、還元剤圧力センサ４７及び還元剤供給系の異常診断を行う部分として、上述した圧力変化記憶部５５で求められた各係数に基づいて還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系を構成する還元剤圧送ポンプ４２や第１及び第２の還元剤通路４４、４５の異常の有無を診断する異常診断部６７を備えている。還元剤圧力センサ４７の異常時に推定圧力によるフィードバック制御を行うためには、還元剤圧力センサ４７の異常の有無が判断できればよいが、本実施形態の還元剤噴射制御装置３０の異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７だけでなく、併せて還元剤供給系の異常診断を実行できるように構成されている。
【００５７】
本実施形態の異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを用いて算出される圧力Pactと学習された圧力変化モデルを用いて算出される推定圧力Pestとの差ΔPがゼロでない状態のときにタイマカウントを開始する。そして、上記差ΔPが閾値ΔP0以上となったまま所定時間以上経過したときに、異常診断部６７は、還元剤供給装置４０に何らかの異常が生じていると判定する。
【００５８】
異常診断部６７は、還元剤供給装置４０に何らかの異常が生じていると判定されると学習制御部５６に対して学習実行信号を出力し、その結果、学習制御部５６は、上述したとおり、第２の還元剤通路４５内の目標圧力Ptgtをステップ変化させる。また、学習制御部５６からの指示によって還元剤圧送ポンプ４２の出力が変化したときに、圧力変化記憶部５５は、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpに基づいて第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactの推移から、むだ時間（L）、減衰係数（ξ）、固有振動数（ω）及び比例ゲイン（K）の各係数を求める。そして、異常診断部６７は、圧力変化記憶部５５で求められた各係数を受け取り、これらの各係数をあらかじめ設定された閾値と比較することによって、還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系のいずれの要素に異常が生じているかを特定する。
【００５９】
図６は、各係数の値に基づく異常を引き起こす事象の特定方法の一例を示している。
この図６の例では、むだ時間（L）が許容範囲の上限である第１のL閾値（L1）を上回り、かつ、第１のL閾値（L1）よりもさらに大きい値に設定された第２のL閾値（L2）以下になっている場合には、駆動デューティDutyが設定されてから還元剤圧送ポンプ４２により還元剤が実際に圧送されるまでの時間が過度に長くなっていると考えられることから、異常診断部６７は、還元剤圧送ポンプ４２の機械的劣化が進行していると判定する。また、むだ時間（L）が第２のL閾値（L2）をも上回っている場合には、駆動デューティDutyの設定にかかわらず圧力に変化が見られず、計測されている圧力値の妥当性が疑わしいと考えられることから、異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７が電気的にフリーズしていると判定する。
【００６０】
一方、むだ時間（L）が許容範囲の下限である第３のL閾値（L3）を下回っている場合には、還元剤圧送ポンプ４２の駆動モータ内部の回転部材の脱落等により、モータ駆動力に対する慣性が異常に低下している可能性があることから、異常診断部６７は、還元剤圧送ポンプ４２の機械的劣化が進行していると判定する。
【００６１】
また、減衰係数（ξ）が許容範囲の上限である第１のξ閾値（ξ1）を上回っている場合には、同一の還元剤の圧送量に対して圧力の上昇が小さい、又は、同一の駆動デューティ設定での圧送量が少ないと考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の弾性係数が低くなっているか、あるいは還元剤圧送ポンプ４２の機械的劣化が進行していると判定する。
【００６２】
一方、減衰係数（ξ）が許容範囲の下限である第２のξ閾値（ξ2）を下回っている場合には、同一の還元剤の圧送量に対して圧力の上昇が大きい、又は、同一の駆動デューティ設定での圧送量が多くなっていると考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の弾性係数が高くなっているか、あるいは還元剤圧送ポンプ４２の機械的劣化が進行していると判定する。
【００６３】
また、固有振動数（ω）が許容範囲の上限である第１のω閾値（ω1）を上回り、かつ、第１のω閾値（ω1）よりもさらに大きい値に設定された第２のω閾値（ω2）以下になっている場合には、還元剤供給系内の弾性に最も影響を与えやすい部位は配管と考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の弾性係数が高くなっていると判定する。また、固有振動数（ω）が第２のω閾値（ω2）をも上回っている場合には、物理的な振動だけでなく、電気的な信号ノイズ、例えば信号線の瞬断や電磁ノイズが発生していると考えられることから、異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７に高周波異常が生じていると判定する。
【００６４】
一方、固有振動数（ω）が許容範囲の下限である第３のω閾値（ω3）を下回っている場合には、還元剤供給系内の弾性に最も影響を与えやすい部位は配管と考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の弾性係数が低くなっていると判定する。
【００６５】
さらに、比例ゲイン（K）が許容範囲の上限である第１のK閾値（K1）を上回り、かつ、第１のK閾値（K1）よりもさらに大きい値に設定された第２のK閾値（K2）以下になっている場合には、同一の還元剤圧送量に対して圧力上昇が大きい（圧力ゲインが高い）と考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の体積が小さくなっている、すなわち、第２の還元剤通路４５内に詰まりが発生していると判定する。また、比例ゲイン（K）が第２のK閾値（K2）をも上回っている場合には、物理的な要因では生じ得ないレベルまで圧力ゲインが高くなっていると考えられることから、異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７に設けられたＡ／Ｄコンバータに異常が生じていると判定する。
【００６６】
一方、比例ゲイン（K）が許容範囲の下限である第３のK閾値（K3）を下回り、かつ、第３のK閾値（K3）よりもさらに小さい値に設定された第４のK閾値（K4）以上になっている場合には、同一の還元剤圧送量に対して圧力上昇が小さい、又は、同一駆動デューティ設定で圧送量が少ないと考えられることから、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５が破損して還元剤が漏れているか、あるいは、還元剤圧送ポンプ４７が固着していると判定する。また、比例ゲイン（K）が第４のK閾値（K4）をも下回っているときには、物理的な要因ではなく、センサ信号の電気的な異常であると考えられることから、異常診断部６７は、還元剤圧力センサ４７が電気的にフリーズしていると判定する。
【００６７】
特定される還元剤供給系の異常のうち、比例ゲインKの値に基づいて特定される第２の還元剤通路４５の詰まりや破損が生じている場合には、還元剤噴射制御の継続が不可能であるため、還元剤噴射制御が停止される。
【００６８】
これらの係数のうちのいくつかは、複数の事象の影響を受け得る。このため、異常が現れている係数の組み合わせにより異常を引き起こす事象を総合的に判断することで、より正確に故障部位の特定をすることが可能になる。
【００６９】
このような判定方法に基づいて、異常診断部６７が還元剤圧力センサ４７の異常を検出すると、異常診断部６７は還元剤圧力センサ４７の異常を運転者等に知らせる警告手段に対して指示を出力するとともに、ポンプ制御部５９に対して、第２の圧力演算部５７で算出された推定圧力Pestに基づいて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行うように指示を出力する。一方、異常診断部６７が還元剤供給系の異常を検出すると、異常診断部６７は還元剤供給系の異常を運転者等に知らせる警告手段に対して指示を出力し、還元剤供給系の修理、交換を促す。
【００７０】
また、本実施形態の異常診断部６７は、上記差ΔPが閾値ΔP0以上となったままでなくとも、差ΔPがゼロでない状態で所定時間以上経過したときには、還元剤圧力センサ４７あるいは還元剤供給系の特性に誤差が生じていると判定して、後述するセンサ値補正部６９に補正実行信号を出力する。一方、異常診断部６７は、上記以外の状態では還元剤圧力センサ４７及び還元剤供給系が正常な状態にあると判定する。閾値ΔP0の値は還元剤噴射量の許容誤差を考慮して適宜設定することができ、ΔP0が大きいほど還元剤噴射量の許容誤差は大きくなる。
【００７１】
（４）還元剤圧力センサのセンサ値補正
また、還元剤噴射制御装置３０は、上述の異常診断部６７において上記圧力Pactと推定圧力Pestとの差ΔPが所定の閾値ΔP0未満になっており、かつ、ゼロでない状態が所定時間以上継続した場合に、第１の圧力演算部５３で算出された圧力Pactの値のオフセット補正を行う部分としてセンサ値補正部６９を備えている。
【００７２】
すなわち、還元剤圧力センサ４７に異常が生じているとは言えないまでも、センサ値を用いて算出される圧力Pactと、学習された圧力変化モデルを用いて算出される推定圧力Pestとが一致していない場合には、センサ値補正部６９は還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系の特性そのものに誤差が生じていると判断する。そして、センサ値補正部６９は、第１の圧力演算部５３で算出された圧力Pactの値をオフセット補正し、当該補正値に基づいて還元剤圧力ポンプ４２のフィードバック制御が行われるようにする。
【００７３】
本実施形態の還元剤噴射制御装置３０のセンサ値補正部６９では、上述の異常診断部６７において上記圧力Pactと推定圧力Pestとの差ΔPが所定の閾値ΔP0未満になっており、かつ、ゼロでない状態が所定回数以上継続したときに、推定圧力Pest／圧力Pactの値を補正係数αとして用い、第１の圧力演算部５３で算出された圧力Pactに補正係数αを乗じた補正圧力Pact’をポンプ制御部５９に出力する。このオフセット補正を実行することにより、還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系の特性によって生じた誤差が低減され、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御がより正確に行われる。
【００７４】
５．排気浄化装置の制御方法
次に、図２に示す本実施形態の還元剤噴射制御装置３０による排気浄化装置１０の制御方法のうちの還元剤圧送ポンプのフィードバック制御について、図７〜図９のフローに基づいて説明する。
まず、図７に示すように、内燃機関５の始動後、ステップＳ１で、センサ値検出部５１は、還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを検出する。次いで、ステップＳ２で、第１の圧力演算部５３は、センサ値Vpに基づいて第２の還元剤通路４５内の圧力Pactを算出する。次いで、ステップＳ３で、ポンプ制御部５９は、算出された圧力Pactを用いて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を行う。
【００７５】
還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御が行われている状態で、ステップＳ４では、学習制御が行われる。図８は、学習制御の具体的なフローを示している。
まず、ステップＳ１１で、学習制御部５６は、還元剤圧送ポンプ４２の駆動制御を行うための第２の還元剤通路４５内の目標圧力Ptgtをステップ変化させる。次いで、ステップＳ１２で、圧力変化記憶部５５は、目標圧力Ptgtのステップ変化に応じて還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpに基づいて第１の圧力演算部５３で算出される圧力Pactの応答を記憶する。次いで、ステップＳ１３で、記憶された圧力Pactの応答ログに基づいて、むだ時間（L）、減衰係数（ξ）、固有振動数（ω）及び比例ゲイン（K）の各係数を求め、これらの係数を調整する。
【００７６】
次いで、ステップＳ１４で、学習制御部５６が再び目標圧力Ptgtをステップ変化させた後、ステップＳ１５で、センサ値検出部５１が還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを検出するとともに、ステップＳ１６で、第１の圧力演算部５３がセンサ値Vpに基づいて圧力Pactを算出する。さらに、ステップＳ１７では、第２の圧力演算部５７は、ステップＳ１３で調整された各係数を用いて、上記式（１）に基づいて推定圧力Pestを算出する。
【００７７】
そして、ステップＳ１８において、圧力比較部６５は、センサ値Vpに基づいて算出された圧力Pactと、学習した各係数を代入した近似式（１）に基づいて算出された推定圧力Pestとを比較し、これら二つの値が一致しているか、あるいは所定範囲内の誤差におさまっている場合には、圧力変化記憶部５５は、学習した各係数を最新の値として更新し、学習制御を終了する。一方、二つの値が一致していないか、あるいは所定範囲内の誤差以上に差が生じている場合には、再びステップＳ１１に戻って、二つの値が一致するか、あるいは所定範囲内の誤差におさまるまで、以降のステップＳ１１〜ステップＳ１８が繰り返される。このようにして、図７のステップＳ４における学習制御が実施され、近似式（１）が更新されると、図９のステップＳ２１に進む。
【００７８】
ステップＳ２１で、センサ値検出部５１は還元剤圧力センサ４７のセンサ値Vpを検出し、次いで、ステップＳ２２で、第１の圧力演算部５３は、センサ値Vpに基づいて第２の還元剤通路４５内の圧力Pactを算出する。さらに、ステップＳ２３で、第２の圧力演算部５７は、更新された近似式（１）を用いて第２の還元剤通路４５内の推定圧力Pestを算出する。
【００７９】
次いで、ステップＳ２４で、圧力比較部６５は、センサ値Vpに基づいて得られた圧力Pactと推定圧力Pestとを比較し、これら二つの値が一致しているか、あるいは、所定範囲内の誤差におさまっているかを判別する。これら二つの値が一致している場合には、還元剤圧力センサ４７に異常が見られないために、ステップＳ２５に進んで、ポンプ制御部５９は、センサ値Vpに基づいて得られる圧力Pactを用いて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を継続する。
【００８０】
一方、二つの圧力の値が一致しないないか、あるいは、所定範囲を超える誤差を生じている場合には、還元剤供給装置４０に何らかの異常が生じているおそれがあるため、ステップＳ２６に進み、センサ値Vpに基づく圧力Pact及び近似式（１）を用いた推定圧力Pestの算出を継続し、圧力比較部６５は、二つの圧力の差ΔPがあらかじめ設定された閾値ΔP0を越えたまま所定時間T1を経過したか否かを判別する。二つの圧力の差ΔPが閾値ΔP0を越えたまま所定時間T1を経過した場合には、ステップＳ２７で再び図８に示す学習制御が行われ、各係数が求められる。
【００８１】
次いで、ステップＳ２８で、図６に基づいてすでに説明したように、異常診断部６７は、求められた各係数をあらかじめ設定された閾値と比較することによって、還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系のいずれの異常が生じているかを特定し、ステップＳ２９で、異常診断部６７は還元剤圧力センサ４７に異常が生じているか否かを判別する。還元剤圧力センサ４７に異常が生じている場合には、ステップＳ３０で、センサ異常を知らせる警告指示を出力した後、ステップＳ３１に進み、ポンプ制御部５９は、還元剤圧力センサ４７を用いないで、近似式（１）に基づいて得られる推定圧力Pestを用いて還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を実施する。
【００８２】
一方、ステップＳ２９で、還元剤圧力センサ４７に異常が生じていないと判定された場合には、還元剤供給系に異常が生じている可能性が高いため、ステップＳ３２に進んで、還元剤供給系の異常を知らせる警告表示を出力した後、ステップＳ３３で、異常診断部６７は、第２の還元剤通路４５の詰まり又は破損が生じているか否かを判定する。
【００８３】
第２の還元剤通路４５の詰まり又は破損が生じているのでなければ、還元剤の噴射制御は継続可能であるため、ステップＳ２５に進んで、還元剤供給系の修理、交換が行われるまではセンサ値Vpを用いた還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を継続させる。一方、第２の還元剤通路４５の詰まり又は破損が生じているのであれば、還元剤の噴射制御は継続不可能であるため、ステップＳ３４に進み、還元剤噴射制御を停止して終了する。
【００８４】
ステップＳ２６で、センサ値Vpに基づく圧力Pactと近似式（１）に基づく推定圧力Pestとの差ΔPが所定時間T1継続して閾値ΔP0を越えていないと判定された場合には、ステップＳ３５で、異常診断部６７は、当該差ΔPが所定時間T1継続してゼロでなかったか、あるいは所定範囲の誤差を超えていたか否かを判別する。二つの圧力の差ΔPが所定時間T1内にゼロになったり、あるいは所定範囲の誤差におさまっていた場合には、還元剤供給装置４０の異常のおそれが低いことから、ステップＳ２５に進んで、ポンプ制御部５９は、センサ値Vpに基づく圧力Pactを用いた還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を継続する。
【００８５】
一方、二つの圧力の差ΔPが所定時間T1継続してゼロでないか、あるいは所定範囲の誤差を超えていた場合には、還元剤圧力センサ４７又は還元剤供給系の特性そのものに誤差が生じていると考えられるため、ステップＳ３６で、センサ値補正部６９が補正係数α（＝Pest／Pact）を算出した後、ステップＳ３７に進んで、ポンプ制御部５９は、センサ値Vpに基づく圧力Pactをオフセット補正した補正圧力Pact’を用いた還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を実施する。
【００８６】
このように、ステップＳ２５、ステップＳ３１、あるいはステップＳ３７のいずれかのステップにおいて、還元剤圧送ポンプ４２のフィードバック制御を、どの値を用いて行うかを決定した後は、再び、ステップＳ２１に戻って、以降のステップが繰り返される。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の還元剤噴射制御装置３０によれば、還元剤圧力センサ４７が正常なうちに第２の還元剤通路内の圧力変化がモデル化され、還元剤圧力センサ４７に異常が生じた時には、当該モデル化された圧力変化に基づく推定圧力によって還元剤圧送ポンプのフィードバック制御が行われる。したがって、還元剤圧力センサ４７の異常時においても、還元剤の噴射量制御が適切に行われ、噴射される還元剤の過不足が低減される。
【符号の説明】
【００８８】
５：内燃機関、１０：排気浄化装置、１１：排気管、１３：還元触媒、１５：ＮＯXセンサ、３０：還元剤噴射制御装置、４０：還元剤供給装置、４１：貯蔵タンク、４２：還元剤圧送ポンプ、４３：還元剤噴射弁、４７：還元剤圧力センサ、５１：センサ値検出部、５３：第１の圧力演算部、５５：圧力変化記憶部、５６：学習制御部、５７：第２の圧力演算部、５９：ポンプ制御部、６１：目標噴射量演算部、６３：噴射弁制御部、６５：圧力比較部、６７：異常診断部、６９：センサ値補正部
【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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