(57)【要約】【課題】選択還元型ＮＯｘ触媒３，４を直列に設けた内燃機関の排気浄化装置において、後段側ＮＯｘ触媒４の温度上昇に起因する吸着アンモニアの脱離排出を防止する。【解決手段】後段ＮＯｘ触媒４をバイパスするバイパス通路８と、排気ガスを後段ＮＯｘ触媒４側に流す第１位置およびバイパス通路８側に流す第２位置に切替可能なバイパスバルブ９とを設ける。後段ＮＯｘ触媒の温度またはその相関温度を検出し、後段ＮＯｘ触媒の吸着アンモニア量を推定する。推定吸着アンモニア量に基づいて、後段ＮＯｘ触媒４からの吸着アンモニアの放出を抑止するための温度閾値を設定する。検出温度と温度閾値との比較結果に応じてバイパスバルブ９を制御する。【選択図】図２
2010209737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に直列に設けられた選択還元型の前段ＮＯｘ触媒および後段ＮＯｘ触媒と、
前記前段ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としての尿素またはアンモニアを供給する還元剤供給手段と、
前記後段ＮＯｘ触媒をバイパスするバイパス通路と、
供給された排気ガスを前記後段ＮＯｘ触媒側に流す第１位置と、供給された排気ガスを前記バイパス通路側に流す第２位置とに切替可能なバイパスバルブと、
前記後段ＮＯｘ触媒の温度またはこれに相関する温度を検出する温度検出手段と、
前記後段ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの量を推定する推定手段と、
前記推定されたアンモニア吸着量に基づいて、前記後段ＮＯｘ触媒からの吸着アンモニアの放出を抑止するための温度閾値を設定する閾値設定手段と、
前記温度検出手段により検出された検出温度と、前記閾値設定手段により設定された前記温度閾値との比較結果に応じて、前記バイパスバルブを制御するバイパスバルブ制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記バイパスバルブ制御手段は、前記検出温度が前記温度閾値より高いときに前記バイパスバルブを前記第２位置に制御する
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】
前記バイパスバルブ制御手段は、前記バイパスバルブを前記第２位置に制御した後、前記検出温度が、前記温度閾値より低い所定値未満となったら、前記バイパスバルブを前記第１位置に制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記前段ＮＯｘ触媒および前記後段ＮＯｘ触媒の間に大気を導入する大気導入通路と、
前記大気導入通路を開閉する開閉弁と、
前記検出温度と前記温度閾値との比較結果に応じて、前記開閉弁を制御する開閉弁制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記開閉弁制御手段は、前記検出温度が前記前記温度閾値より高いときに前記開閉弁を開位置に制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記開閉弁制御手段は、前記開閉弁を開位置に制御した後、前記検出温度が、前記温度閾値より低い所定値未満となったら、前記開閉弁を閉位置に制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に設けた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒を設け、このＮＯｘ触媒に上流側から還元剤としての尿素を供給し、尿素から発生するアンモニアで排気ガスに含まれるＮＯｘを選択的に還元するようにした排気浄化装置が公知である。また、内燃機関の排気通路に活性温度域の異なる二つの選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に設け、活性温度となったＮＯｘ触媒に還元剤を選択的に供給する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２９６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に設けると、前段側ないし上流側のＮＯｘ触媒からアンモニアＮＨ３が排出されても、後段側ないし下流側のＮＯｘ触媒でそのアンモニアを吸着し捕捉することができるため、アンモニアをそのまま大気に排出させてしまう所謂アンモニアスリップを防止することができる。
【０００５】
しかし、一般に選択還元型ＮＯｘ触媒は温度が上昇するほどアンモニア吸着能が低下する特性を有しており、例えばパティキュレートフィルタの再生時に排気温が上昇されると、後段側ＮＯｘ触媒の温度が上昇し、後段側ＮＯｘ触媒に吸着されていたアンモニアが脱離して大気に排出されてしまう虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は以上の事情に鑑みて創案されたものであり、その一の目的は、選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に設けた内燃機関の排気浄化装置において、後段側ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する吸着アンモニアの脱離排出を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の形態によれば、
内燃機関の排気通路に直列に設けられた選択還元型の前段ＮＯｘ触媒および後段ＮＯｘ触媒と、
前記前段ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としての尿素またはアンモニアを供給する還元剤供給手段と、
前記後段ＮＯｘ触媒をバイパスするバイパス通路と、
供給された排気ガスを前記後段ＮＯｘ触媒側に流す第１位置と、供給された排気ガスを前記バイパス通路側に流す第２位置とに切替可能なバイパスバルブと、
前記後段ＮＯｘ触媒の温度またはこれに相関する温度を検出する温度検出手段と、
前記後段ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの量を推定する推定手段と、
前記推定されたアンモニア吸着量に基づいて、前記後段ＮＯｘ触媒からの吸着アンモニアの放出を抑止するための温度閾値を設定する閾値設定手段と、
前記温度検出手段により検出された検出温度と、前記閾値設定手段により設定された前記温度閾値との比較結果に応じて、前記バイパスバルブを制御するバイパスバルブ制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００８】
これによれば、検出温度と温度閾値との比較結果に応じてバイパスバルブを制御するので、後段ＮＯｘ触媒が比較的高温となったときにバイパスバルブを第２位置に制御して排気ガスをバイパスさせ、排気ガスの後段ＮＯｘ触媒への供給を停止することができる。よって後段側ＮＯｘ触媒の温度上昇を防止し、当該温度上昇に起因する後段ＮＯｘ触媒からの吸着アンモニアの脱離排出を防止することができる。
【０００９】
好ましくは、前記バイパスバルブ制御手段は、前記検出温度が前記温度閾値より高いときに前記バイパスバルブを前記第２位置に制御する。
【００１０】
好ましくは、前記バイパスバルブ制御手段は、前記バイパスバルブを前記第２位置に制御した後、前記検出温度が、前記温度閾値より低い所定値未満となったら、前記バイパスバルブを前記第１位置に制御する。
【００１１】
これにより、後段ＮＯｘ触媒が比較的低温に復帰したときに、前段ＮＯｘ触媒からスリップしたアンモニアを後段ＮＯｘ触媒に供給し、これに吸着させることができる。
【００１２】
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記前段ＮＯｘ触媒および前記後段ＮＯｘ触媒の間に大気を導入する大気導入通路と、前記大気導入通路を開閉する開閉弁と、前記検出温度と前記温度閾値との比較結果に応じて、前記開閉弁を制御する開閉弁制御手段と、をさらに備える。
【００１３】
これによれば、検出温度と温度閾値との比較結果に応じて開閉弁をも制御するので、後段ＮＯｘ触媒が比較的高温となったときに開閉弁を開位置に制御して大気を後段ＮＯｘ触媒に供給することができる。よって後段側ＮＯｘ触媒をより積極的に冷却し、そのアンモニア吸着能を向上させることができる。
【００１４】
好ましくは、前記開閉弁制御手段は、前記検出温度が前記前記温度閾値より高いときに前記開閉弁を開位置に制御する。
【００１５】
好ましくは、前記開閉弁制御手段は、前記開閉弁を開位置に制御した後、前記検出温度が、前記温度閾値より低い所定値未満となったら、前記開閉弁を閉位置に制御する。
【００１６】
これにより、後段ＮＯｘ触媒が比較的低温に復帰したときに、大気導入を停止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に設けた内燃機関の排気浄化装置において、後段側ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する吸着アンモニアの脱離排出を防止することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好適実施形態の概略図であり、通常位置を示す。
【図２】本発明の好適実施形態の概略図であり、バイパス位置を示す。
【図３】触媒温度とアンモニア吸着可能量との関係を示すグラフである。
【図４】温度閾値を算出するためのマップである。
【図５】触媒温度とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態の制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
以下においては、本発明が車両用ディーゼルエンジンに適用された例を説明する。図１は本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示し、排気ガスは図中黒塗り矢印で示されるように左側から右側へと流れるようになっている。なお、排気ガス流れ方向の上流側を「前」、下流側を「後」ともいう。
【００２１】
排気通路１は、排気管２によって画成されると共にその上流端が図示しないエンジン本体の排気ポートに連通されている。排気通路１には、その上流側に前段ＮＯｘ触媒３が設けられ、その下流側に後段ＮＯｘ触媒４が設けられている。即ちこれら前段ＮＯｘ触媒３と後段ＮＯｘ触媒４とは排気通路１に直列に設けられている。
【００２２】
これらＮＯｘ触媒３，４は、選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）からなり、尿素またはアンモニアからなる還元剤が供給されているときに排気ガス中のＮＯｘを連続的に還元除去するものである。ＮＯｘ触媒３，４は、その触媒温度が活性温度域にあり、且つ、還元剤が供給もしくは添加されているときにＮＯｘを還元可能である。本実施形態では取扱いの容易さから還元剤として尿素水を用いている。
【００２３】
前段ＮＯｘ触媒３の上流側には、前段ＮＯｘ触媒３に尿素水を供給するための尿素添加弁５が設けられている。尿素添加弁５は尿素ポンプ６から尿素水を供給され、尿素ポンプ６は尿素タンク７に貯留された尿素水を吸引吐出する。尿素添加弁５および尿素ポンプ６は電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に接続され、制御される。
【００２４】
前段ＮＯｘ触媒３に尿素水が供給されると、尿素水が蒸発及び加水分解してアンモニアがＮＨ３生成され、このアンモニアＮＨ３がＮＯｘ触媒内でＮＯｘと反応し、ＮＯｘが還元される。この反応を化学式で表すと次のようになる。
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
【００２５】
特に、これらＮＯｘ触媒３，４はアンモニア吸着能を有し、アンモニア吸着成分、例えばゼオライトを含む。ＮＯｘ触媒３，４は、例えばゼオライトの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持させて構成されている。
【００２６】
前段ＮＯｘ触媒３は、主として排気ガス中のＮＯｘを還元除去するためのものである。他方、後段ＮＯｘ触媒４は、主として前段ＮＯｘ触媒３から排出（スリップ）されたアンモニアを吸着し、当該アンモニアの大気への放出を防止するためのものである。なお、後段ＮＯｘ触媒４に吸着されたアンモニアを用いて、前段ＮＯｘ触媒３から排出されたＮＯｘを除去することもできる。後段ＮＯｘ触媒４は前段ＮＯｘ触媒３よりもサイズないし容量が小さいものが使用されている。
【００２７】
また、排気通路１に並列して、後段ＮＯｘ触媒４をバイパスするバイパス通路８が設けられている。バイパス通路８は、前段ＮＯｘ触媒３と後段ＮＯｘ触媒４の間の位置で排気通路１から分岐し、後段ＮＯｘ触媒４の下流側で排気通路１に合流する。
【００２８】
そして、排気通路１とバイパス通路８の分岐部にはバイパスバルブ９が設けられている。バイパスバルブ９は、図１に示すように、供給された排気ガスを後段ＮＯｘ触媒４側に流す第１位置と、図２に示すように、供給された排気ガスをバイパス通路８側に流す第２位置とに切替可能となっている。このバイパスバルブ９もＥＣＵ２０に接続され、制御される。
【００２９】
さらに、前段ＮＯｘ触媒３と後段ＮＯｘ触媒４の間の排気通路１には、大気を導入するための大気導入通路１０が設けられている。大気導入通路１０は、その入口部が大気に連通され、その出口部が排気通路１に連通されている。本実施形態において、大気導入通路１０の出口部は、排気通路１とバイパス通路８の分岐位置よりも下流側で排気通路１と連通されている。
【００３０】
この大気導入通路１０を開閉する開閉弁１１が設けられる。開閉弁１１は、本実施形態では大気導入通路１０の出口部に設置され、図１に示すように、大気導入通路１０を閉じる閉位置と、図２に示すように、大気導入通路１０を開く開位置とに切替可能となっている。この開閉弁１１もＥＣＵ２０に接続され、制御される。
【００３１】
特に、バイパスバルブ９と開閉弁１１はＥＣＵ２０によって同期制御される。図１に示すように、バイパスバルブ９が第１位置にあるとき、開閉弁１１は閉位置にあり、バイパスバルブ９は排気通路１を全開しバイパス通路８を全閉し、開閉弁１１は大気導入通路１０を全閉する。これにより前段ＮＯｘ触媒３から排出された排気ガスは後段ＮＯｘ触媒４に全量供給され、大気導入通路１０から大気は導入されない。この図１に示すバイパスバルブ９と開閉弁１１の位置を通常位置という。
【００３２】
他方、図２に示すように、バイパスバルブ９が第２位置にあるとき、開閉弁１１は開位置にあり、バイパスバルブ９は排気通路１を全閉しバイパス通路８を全開し、開閉弁１１は大気導入通路１０を全開する。これにより前段ＮＯｘ触媒３から排出された排気ガスはバイパス通路８に全量供給され、後段ＮＯｘ触媒４を通過せず迂回して排気通路１に合流する。また、大気導入通路１０からは大気が導入され、この大気は後段ＮＯｘ触媒４を通って、迂回してきた排気ガスと合流する。このときバイパスバルブ９と開閉弁１１は互いに重なり合って排気通路１を閉じ、後段ＮＯｘ触媒４への排気ガスの供給を確実に阻止する。この図２に示すバイパスバルブ９と開閉弁１１の位置をバイパス位置という。
【００３３】
前段ＮＯｘ触媒３の上流側、特に尿素添加弁５の上流側には、前段ＮＯｘ触媒３に供給される排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するための第１ＮＯｘセンサ１２が設けられている。
【００３４】
前段ＮＯｘ触媒３と後段ＮＯｘ触媒４の間、特に排気通路１およびバイパス通路８の分岐部の上流側には、前段ＮＯｘ触媒３から排出された排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するための第２ＮＯｘセンサ１３と、当該排気ガスの温度を検出するための第１温度センサ１４とが設けられている。
【００３５】
また、後段ＮＯｘ触媒４の下流側、特に排気通路１およびバイパス通路８の合流部の上流側に、後段ＮＯｘ触媒４から排出された排気ガスの温度を検出するための第２温度センサ１５が設けられている。
【００３６】
これら第１ＮＯｘセンサ１２、第２ＮＯｘセンサ１３、第１温度センサ１４および第２温度センサ１５の検出信号はＥＣＵ２０に送られる。
【００３７】
特に、少なくとも第２ＮＯｘセンサ１３はアンモニアをも検知可能であり、ＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の合計濃度に対応した信号を出力する。この第２ＮＯｘセンサ１３により、前段ＮＯｘ触媒３から排出されたアンモニアの濃度を検出可能である。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、少なくとも第１温度センサ１４の検出値に基づき所定のマップまたは関数（以下、マップ等という）に従って前段ＮＯｘ触媒３の温度を推定する。またＥＣＵ２０は、第２温度センサ１５の検出値を取得する。この第２温度センサ１５の検出値は後段ＮＯｘ触媒４の温度の相関値である。なぜなら後者が高くなるにつれ前者も高くなるからである。
【００３９】
その他、図示しないが、排気通路１には、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して除去する酸化触媒、および排気ガス中の煤等のパティキュレート（ＰＭ）を除去するパティキュレートフィルタ等も設けられている。
【００４０】
さて、本実施形態の構成においては、前段ＮＯｘ触媒３から排出された（或いはスリップした）アンモニアを後段ＮＯｘ触媒４で吸着し、当該アンモニアの大気への放出を防止することができる。なお、前段ＮＯｘ触媒３からアンモニアが排出される原因は、例えば、前段ＮＯｘ触媒３の吸着アンモニア量の推定違いにより尿素水が過剰供給されたことによる。
【００４１】
ところで、ＮＯｘ触媒３，４のアンモニア吸着能即ちアンモニア吸着可能量は、図３に線Ｌで示すように、触媒温度が低いほど高く、触媒温度が高くなるにつれ低下する傾向を有する。
【００４２】
このため、後段ＮＯｘ触媒４が一定量のアンモニアを吸着した状態から排気温度が上昇し、後段ＮＯｘ触媒４の温度が上昇すると、後段ＮＯｘ触媒４のアンモニア吸着量がそのアンモニア吸着可能量を上回り、つまり図３において線Ｌの右側の領域に突入し、後段ＮＯｘ触媒４の吸着アンモニアが脱離して放出されてしまうという事態が生ずる。ここで排気温度の上昇は、例えばパティキュレートフィルタの堆積パティキュレートを燃焼除去するために燃料噴射量を増量したり別途燃料添加をした場合に起こり、排気温度は５００℃以上に達することもある。
【００４３】
そこで本実施形態では、後段ＮＯｘ触媒４の吸着アンモニアの放出即ちアンモニアスリップを防止するため、ＥＣＵ２０により次のような制御を行う。すなわち、後段ＮＯｘ触媒４に吸着されたアンモニアの量Ｍを推定し、この推定されたアンモニア吸着量Ｍに基づいて、後段ＮＯｘ触媒４からの吸着アンモニアの放出を抑止するための温度閾値Ｔ２ａを設定する。そして、後段ＮＯｘ触媒４の温度の相関値である第２温度センサ１４の検出温度Ｔ２と、前記温度閾値Ｔ２ａとの比較結果に応じてバイパスバルブ９および開閉弁１１を制御する。
【００４４】
この制御は、図４に示すようなマップ（関数でもよい）を用いて行う。このマップは、検出温度Ｔ２に関する温度閾値Ｔ２ａを設定するためのマップで、横軸の温度閾値Ｔ２ａが図３の横軸の触媒温度に対応し、縦軸の推定吸着アンモニア量Ｍが図３の縦軸のアンモニア吸着可能量に対応する。これら温度閾値Ｔ２ａと推定吸着アンモニア量Ｍとの関係では、図中の線Ｌ’が図３の線Ｌに対応する。制御に使用するのは破線で示す線Ｘ上の値であり、線Ｘは線Ｌ’に対し所定量αの温度マージンを取った低温側に設定されている。
【００４５】
後段ＮＯｘ触媒４の推定吸着アンモニア量Ｍに対し、実際の検出温度Ｔ２が線Ｌ’より右側の温度であるとアンモニアスリップが生じる。よってこれを避けるため、推定吸着アンモニア量Ｍに対応する線Ｘ上の温度を温度閾値Ｔ２ａとする。検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａ以下であればアンモニアスリップを確実に回避できる。逆に、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａを超えてしまうと、アンモニアスリップが生じる可能性がある。
【００４６】
この観点から、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａ以下の低温のときには、アンモニアスリップの虞が無いことから、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図１に示すような通常位置に制御し、通常通り、後段ＮＯｘ触媒４への排ガスの供給を許容する。
【００４７】
他方、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａより高い高温のときには、アンモニアスリップの虞が有ることから、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図２に示すようなバイパス位置に制御し、後段ＮＯｘ触媒４への排気ガスの供給を停止すると同時に、大気で後段ＮＯｘ触媒４を冷却する。これにより後段ＮＯｘ触媒４の温度上昇を防止し、同時に後段ＮＯｘ触媒４を積極的に冷却してそのアンモニア吸着能を向上させることができる。なお、後段ＮＯｘ触媒４への排ガスの流入を阻止し、同時に後段ＮＯｘ触媒４を冷却することで、後段ＮＯｘ触媒４の熱劣化をも抑制しその長寿命化が図れる。
【００４８】
これによれば、推定吸着アンモニア量Ｍに対応した最適な温度閾値Ｔ２ａを設定できるので、徒にバイパスを行うことなく、後段ＮＯｘ触媒４のアンモニア吸着の機会を最大限に確保することができる。
【００４９】
ところで、図５に示すように、ＮＯｘ触媒３，４は、ＴＬ（例えば２００℃）からＴＨ（例えば３００℃）までの特定温度領域内にあるときに高いＮＯｘ浄化率を呈する。そこでこれに対応して、本実施形態では、当該温度領域の高温境界ＴＨに対応する検出温度の閾値Ｔ２ｂを別途設定し、この閾値Ｔ２ｂと、第２温度センサ１４の検出温度Ｔ２との比較結果にも応じてバイパスバルブ９を制御する。
【００５０】
具体的には、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａより高温のときには、アンモニアスリップを防止する観点から、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図２に示すようなバイパス位置に制御する。また、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａ以下のときであっても、検出温度Ｔ２が閾値Ｔ２ｂより高温のときには、もはや高いＮＯｘ浄化率を得られないので、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図２に示すようなバイパス位置に制御する。これにより後段ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ浄化率を高く維持することが可能となり、同時に後段ＮＯｘ触媒４の無益な温度上昇を防止して熱劣化を抑制できる。
【００５１】
なお、本実施形態では、検出温度Ｔ２と、温度閾値Ｔ２ａおよび閾値Ｔ２ｂとの比較結果により、バイパス位置に制御する条件であっても、前段ＮＯｘ触媒３からのアンモニアスリップがある場合にはバイパス位置に制御しない。これにより前段ＮＯｘ触媒３からスリップしたアンモニアを後段ＮＯｘ触媒４で吸着することができる。これは、後段ＮＯｘ触媒４からアンモニアを脱離させず且つ後段ＮＯｘ触媒４でアンモニアを吸着し得るよう、マージンαおよび線Ｘ（図４参照）、さらには後段ＮＯｘ触媒４のサイズ等を実験等に基づき適合することにより可能である。
【００５２】
なお、後段ＮＯｘ触媒４の推定吸着アンモニア量が満杯付近の所定量以上に達した場合、その吸着アンモニアを脱離させて吸着能を回復させるため、ＥＣＵ２０により再生制御が行われる。この再生制御は、尿素水の添加を停止し、エンジン本体から排出されたＮＯｘを後段ＮＯｘ触媒４に供給し、ＮＯｘと吸着アンモニアを反応させることで行う。後段ＮＯｘ触媒４のアンモニア吸着能は高いのが好ましい。アンモニア吸着能が低いと、再生制御の実行頻度が多くなり、この再生制御では尿素水の添加を停止するので、ＮＯｘ浄化率が一時的に低下する頻度が多くなる虞があるからである。
【００５３】
次に、図６を参照しつつ、本実施形態の制御の手順を説明する。
【００５４】
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図１に示すような通常位置に制御する。
【００５５】
次いでステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は、前段ＮＯｘ触媒３から排出されたアンモニア量（即ちアンモニアスリップ量）と、後段ＮＯｘ触媒４に吸着された推定アンモニア量（即ち推定吸着アンモニア量Ｍ）とを算出する。
【００５６】
アンモニアスリップ量の算出に関し、ＥＣＵ２０は、第１ＮＯｘセンサ１２の出力信号に基づいて、エンジン本体から排出された排気ガスのＮＯｘ濃度（即ち排出ＮＯｘ濃度）を検出する。なお排出ＮＯｘ濃度はエンジン運転状態に基づいて推定してもよい。この場合、ＥＣＵ２０は、エンジン運転状態を表す検出パラメータに基づいて、所定のマップ等に従い、排出ＮＯｘ濃度を推定する。当該検出パラメータとしては、例えば、回転センサ（図示せず）により検出されたエンジン回転速度と、アクセル開度センサ（図示せず）により検出されたアクセル開度とが用いられる。
【００５７】
次にＥＣＵ２０は、前段ＮＯｘ触媒３の推定温度に基づいて、所定のマップ等に従い、前段ＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率（即ち前段ＮＯｘ浄化率）を算出する。
【００５８】
次いでＥＣＵ２０は、排出ＮＯｘ濃度と前段ＮＯｘ浄化率に基づいて、所定のマップ等に従い、前段ＮＯｘ触媒３から排出された排気ガスのＮＯｘ濃度（即ち前段後推定ＮＯｘ濃度）を推定する。
【００５９】
そしてＥＣＵ２０は、第２ＮＯｘセンサ１３により排気ガスのＮＯｘ濃度（即ち前段後検出ＮＯｘ濃度）を検出する。但し、第２ＮＯｘセンサ１３がＮＯｘ濃度とアンモニア濃度との合計値を示すため、この前段後検出ＮＯｘ濃度にはアンモニア濃度が含まれている可能性がある。
【００６０】
さらにＥＣＵ２０は、前段後検出ＮＯｘ濃度から前段後推定ＮＯｘ濃度を差し引いて、前段ＮＯｘ触媒３から排出された排気ガスのアンモニア濃度を算出する。そしてこのアンモニア濃度と排気ガス流量とに基づいて、アンモニアスリップ量を算出する。排気ガス流量は、センサで直接検出してもよいが、本実施形態ではエアフローメータ（図示せず）により検出された吸入空気流量の値で代用される。
【００６１】
なお、前段ＮＯｘ触媒３の下流側にアンモニア濃度を検出するセンサが設けられている場合は、このセンサの検出値と排気ガス流量とに基づいてアンモニアスリップ量が算出可能である。
【００６２】
他方、後段ＮＯｘ触媒４の推定吸着アンモニア量Ｍの算出に関しては、後段ＮＯｘ触媒４の吸着アンモニアを脱離させる再生制御終了時以降、アンモニアスリップ量が逐次的に積算され、この積算値が推定吸着アンモニア量Ｍとされる。
【００６３】
こうしてステップＳ１０２においてアンモニアスリップ量と推定吸着アンモニア量との算出を終えたら、次にＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３において、推定吸着アンモニア量Ｍに基づいて、図４に示したマップに従い、温度閾値Ｔ２ａを算出する。
【００６４】
次いで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０４において、アンモニアスリップが無いか否かを判断する。これはステップＳ１０２で算出されたアンモニアスリップ量がゼロ近傍の所定値以下か否かを判断することにより行われる。
【００６５】
アンモニアスリップが有ると判断した場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０１に戻ってバイパスバルブ９および開閉弁１１を図１に示すような通常位置に制御する。この場合、スリップしたアンモニアを後段ＮＯｘ触媒４で吸着する必要があり、またバイパスバルブ９等を図２に示すようなバイパス位置に制御してしまうとスリップしたアンモニアが大気に放出されてしまうので、バイパスバルブ９等を通常位置に制御する。
【００６６】
他方、アンモニアスリップが無いと判断した場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０５において、第２温度センサ１５により検出された検出温度Ｔ２と、ステップＳ１０３で算出された温度閾値Ｔ２ａとを比較する。
【００６７】
検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａより高い場合、ＥＣＵ２０は、後段ＮＯｘ触媒４からのアンモニアスリップを防止するため、ステップＳ１０７において、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図２に示すようなバイパス位置に制御する。これにより後段ＮＯｘ触媒４の温度上昇が防止され、また後段ＮＯｘ触媒４が大気で冷却される。またこれにより、後段ＮＯｘ触媒４からは、徐々に温度が低下するガス（大気）が排出されるようになる。
【００６８】
他方、検出温度Ｔ２が温度閾値Ｔ２ａ以下の場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０６において、検出温度Ｔ２と、図５のＮＯｘ浄化特性の高温境界ＴＨに対応した所定の閾値Ｔ２ｂとを比較する。
【００６９】
検出温度Ｔ２が閾値Ｔ２ｂより高い場合、ＥＣＵ２０は、後段ＮＯｘ触媒４の無益な温度上昇を防止するため、ステップＳ１０７においてバイパスバルブ９および開閉弁１１を図２に示すようなバイパス位置に制御する。
【００７０】
他方、検出温度Ｔ２が閾値Ｔ２ｂ以下の場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０１に戻って、バイパスバルブ９および開閉弁１１を図１に示すような通常位置に制御する。
【００７１】
ステップＳ１０７でバイパスバルブ９等がバイパス位置に制御された後、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０８において、検出温度Ｔ２と、前記温度閾値Ｔ２ａおよび閾値Ｔ２ｂより低温の所定値Ｔ２ｃとを比較する。この所定値Ｔ２ｃは、後段ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ浄化性能や温度の制御性等を考慮し、実験等を通じて決定される。
【００７２】
検出温度Ｔ２が所定値Ｔ２ｃ以上の場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０７に戻ってバイパスバルブ９および開閉弁１１をバイパス位置に制御し続ける。他方、検出温度Ｔ２が所定値Ｔ２ｃ未満となったら、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０１に戻って、バイパスバルブ９および開閉弁１１を通常位置に復帰制御する。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、本発明はディーゼルエンジン即ち圧縮着火式内燃機関以外の内燃機関にも適用可能であり、例えば火花点火式内燃機関、特に直噴リーンバーンガソリンエンジンにも適用可能である。また、前記実施形態では、後段ＮＯｘ触媒４の温度に相関する検出温度Ｔ２に基づいて制御を行ったが、後段ＮＯｘ触媒４の温度を直接的に検出（推定を含む）し、この温度に基づいて制御を行ってもよい。
【００７４】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【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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