(57)【要約】【課題】本発明は、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を好適に設定することで、無駄な還元剤の供給を抑制することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ流量が所定流量以下で且つＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量が所定吸着量以下である場合に、還元剤の供給を所定の供給条件で開始させ、排気中のアンモニア濃度の濃度増加率について、該濃度増加率が略ゼロとなる所定第一状態から該濃度増加率が略ゼロよりも大きくなる所定第二状態となった後、該濃度増加率が所定増加率よりも小さくなる所定第三状態となると、該還元剤の供給を停止させる制御手段と、制御手段が還元剤の供給を開始させてから停止させるまでの期間に供給された該還元剤の供給量に基づいて、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を算出する算出手段と、目標吸着量となるように還元剤の供給を制御する供給制御手段と、を備える。【選択図】図８
2018048580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、前記還元剤によって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ流量が所定流量以下で且つ前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量が所定吸着量以下である場合に、前記還元剤供給装置からの前記還元剤の供給を所定の供給条件で開始させ、前記検出手段によって検出される排気中のアンモニア濃度の単位時間当たりの増加量である濃度増加率について、該濃度増加率が略ゼロとなる所定第一状態から該濃度増加率が略ゼロよりも大きくなる所定第二状態となった後、該濃度増加率が所定増加率よりも小さくなる所定第三状態となると、該還元剤の供給を停止させる制御手段と、
前記制御手段が前記還元剤の供給を開始させてから停止させるまでの期間に前記還元剤供給装置によって供給された該還元剤の供給量に基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を算出する算出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量が前記算出手段によって算出された前記目標吸着量となるように、前記還元剤供給装置からの前記還元剤の供給を制御する供給制御手段と、
を備える、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関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアを還元剤として内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」と称する場合もある。）が知られている。このＮＯｘ触媒よりも上流側には、排気中にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置が設置される。
【０００３】
また、特許文献１には、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒を備えた排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０９７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＮＯｘ触媒と還元剤供給装置とを備えた排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒のアンモニア吸着能力に対して還元剤供給装置からの還元剤の供給量が過大となると、余剰のアンモニアがＮＯｘ触媒から流出するいわゆるアンモニアスリップが生じ得る。そこで、従来技術では、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量とアンモニア吸着量の推定量との差に応じて還元剤の供給量を制御することでアンモニアスリップを抑制する。
【０００６】
一方で、本発明者は、ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアについて、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアと寄与しないアンモニアとに区分して還元剤の供給量を制御する技術を新たに見出した。従来技術では、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量は原則として所定の一定量に設定されるため、例えば、経時的にアンモニア吸着量のうちのＮＯｘの還元に寄与する量が減少してしまった場合には、当該目標吸着量に基づいて還元剤の供給が行われると、アンモニア吸着量のうちのＮＯｘの還元に寄与しない量の割合が増加することになる。このときには、アンモニアスリップは生じ難いものの還元剤の供給量が過多となっている虞がある。
【０００７】
本発明は、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を好適に設定することで、無駄な還元剤の供給を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では、アンモニア吸着量のうちのＮＯｘの還元に寄与する量に基づいてＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を設定し、アンモニア吸着量が当該目標吸着量となるように還元剤の供給を制御する。このことにより、ＮＯｘ触媒に吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄な還元剤の供給を抑制することができる。
【０００９】
より詳細には、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、前記還元剤によって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも
下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ流量が所定流量以下で且つ前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量が所定吸着量以下である場合に、前記還元剤供給装置からの前記還元剤の供給を所定の供給条件で開始させ、前記検出手段によって検出される排気中のアンモニア濃度の単位時間当たりの増加量である濃度増加率について、該濃度増加率が略ゼロとなる所定第一状態から該濃度増加率が略ゼロよりも大きくなる所定第二状態となった後、該濃度増加率が所定増加率よりも小さくなる所定第三状態となると、該還元剤の供給を停止させる制御手段と、前記制御手段が前記還元剤の供給を開始させてから停止させるまでの期間に前記還元剤供給装置によって供給された該還元剤の供給量に基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を算出する算出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量が前記算出手段によって算出された前記目標吸着量となるように、前記還元剤供給装置からの前記還元剤の供給を制御する供給制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの目標吸着量を好適に設定することで、無駄な還元剤の供給を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニア量の時間推移を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るＳＣＲフィルタの模式図およびＮＯｘ触媒のコート層へのアンモニアの吸着の概念を示す図である。
【図４】ＮＯｘ触媒の劣化度合と、アンモニア吸着量と、の関係を示す図である。
【図５】ゼオライト触媒におけるゼオライト破壊について説明するための図である。
【図６】本発明の実施例において、劣化度に応じて変化する第一吸着量に基づいて設定される目標吸着量について示す図である。
【図７】ＮＯｘ触媒へ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタから流出するアンモニア濃度の推移を示す第一の図である。
【図８】本発明の実施例に係る排気浄化装置において実行される目標吸着量算出の制御フローを示すフローチャートである。
【図９】ＮＯｘ触媒へ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタから流出するアンモニア濃度の推移を示す第二の図である。
【図１０】本発明の実施例に係る排気浄化装置において実行される尿素水供給の制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例の変形例に係る排気浄化装置において実行される目標吸着量算出の制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例の変形例に係る排気浄化装置における、ＮＯｘ触媒へ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタから流出するアンモニア濃度、ＳＣＲフィルタから流出するアンモニアの濃度増加率、およびアンモニア吸着量の時間推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
＜実施例＞
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内
燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。
【００１４】
（概略構成）
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００１５】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００１６】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には排気の流れに従って順に、燃料供給弁５３、酸化触媒５０、尿素水添加弁５４、ＳＣＲフィルタ５１、温度センサ５５、ＮＯｘセンサ５６、アンモニアセンサ５７、およびアンモニアスリップ触媒５２が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」と称する場合もある。）５１ａが担持されて構成されている。フィルタは、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。ＮＯｘ触媒５１ａは、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。そのため、ＳＣＲフィルタ５１は、ＰＭ捕集機能およびＮＯｘ浄化機能を有している。ここで、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側に設けられている燃料供給弁５３は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。また、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側に設けられている尿素水添加弁５４は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加し、該尿素水がＳＣＲフィルタ５１に供給される。つまり、ＳＣＲフィルタ５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。ＳＣＲフィルタ５１においては、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＮＯｘ触媒５１ａに吸着する。そして、このＮＯｘ触媒５１ａに吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。なお、尿素水添加弁５４に代えて、アンモニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。そして、本実施例においては尿素水添加弁５４またはアンモニア添加弁が、本発明における還元剤供給装置に相当する。
【００１７】
また、温度センサ５５は排気の温度に応じた電気信号を出力する。ＮＯｘセンサ５６は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。アンモニアセンサ５７は排気のアンモニア濃度に応じた電気信号を出力する。また、アンモニアスリップ触媒５２は酸化機能を有する触媒である。アンモニアスリップ触媒５２は、酸化触媒であってもよいし、酸化機能を有する他の触媒であってもよい。アンモニアスリップ触媒５２は、排気中のＨＣ、ＣＯ、およびアンモニアを酸化させる。なお、本実施例においてはアンモニアセンサ５７が、本発明における検出手段に相当する。ここで、ＮＯｘセンサ５６によって排気のアンモニア濃度を検出することができる場合には、ＮＯｘセンサ５６を本発明における検出手段としてもよい。
【００１８】
そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、温度センサ５５、ＮＯｘセンサ５６、アンモニアセンサ５７に加え、アクセルポジションセンサ７、およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号
を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、アクセルポジションセンサ７の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ８の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５１ａに流入する排気の流量（以下、「排気流量」と称する場合もある。）を推定し、温度センサ５５の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５１ａの温度（以下、「触媒温度」と称する場合もある。）を推定する。
【００１９】
また、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料供給弁５３、および尿素水添加弁５４等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これら各種装置が制御される。
【００２０】
（ＮＯｘ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着過程）
ＮＯｘ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着過程について、図２および図３に基づいて説明する。図２は、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着しているアンモニア量（以下、「アンモニア吸着量」と称する場合もある。）の時間推移を示す図である。図２には、アンモニア吸着量が略０となっているＮＯｘ触媒５１ａに対して、当該ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が一定となるようにアンモニアを継続して供給した場合のアンモニア吸着量の時間推移を示している。なお、このときには、ＮＯｘ触媒５１ａに流入するＮＯｘ流量（以下、「流入ＮＯｘ流量」と称する場合もある。）が略０となっているものとする。
【００２１】
図２に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけてアンモニア吸着量は増加し、その増加率は図２に示す傾きａとなっている。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてアンモニア吸着量は図２に示す傾きｂの増加率で増加し、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけてアンモニア吸着量は図２に示す傾きｃの増加率で増加し、時刻ｔ３以降はアンモニア吸着量はほとんど増加しない。そして、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間（以下、「第一期間」と称する場合もある。）におけるアンモニア吸着量の増加率（図２に示す傾きａ）は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間（以下、「第二期間」と称する場合もある。）におけるアンモニア吸着量の増加率（図２に示す傾きｂ）よりも大きくて、第二期間におけるアンモニア吸着量の増加率（図２に示す傾きｂ）は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間（以下、「第三期間」と称する場合もある。）におけるアンモニア吸着量の増加率（図２に示す傾きｃ）よりも大きい。
【００２２】
次に、上記の図２に示したアンモニア吸着量の時間推移について、図３に示すＳＣＲフィルタ５１の模式図に基づいて説明する。ＳＣＲフィルタ５１は、隔壁５１１と栓体５１２とを有し、隔壁５１１は多孔質体により形成されている。そして、排気は、隔壁５１１の細孔５１３を通ってＳＣＲフィルタ５１の上流側から下流側へ流れる。詳しくは、多孔質体の隔壁５１１においてはその細孔５１３によって流路が画定され、排気は当該流路を通って流れることになる。そして、排気がこのようにＳＣＲフィルタ５１の上流側から下流側へ流れることで、排気中のＰＭが主に隔壁５１１の表面および壁内（細孔５１３）に捕集される。ここで、図３に示すように、細孔５１３によって画定される流路においては、排気が流れやすい主流部５１５と排気が流れにくい閉塞部５１６とが形成されている。また、隔壁５１１の細孔５１３にはＮＯｘ触媒５１ａのコート層５１４が形成されている。
【００２３】
そして、図３には、コート層５１４へのアンモニアの吸着の概念を併せて示している。図３に示すように、主流部５１５および閉塞部５１６のいずれにも形成されているコート層５１４にはアンモニアが吸着する活性点５１７が存在する。ここで、活性点５１７は、排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａと排気に接しにくい部分に存在する活性点５１７ｂとに略区分される。そして、このように区分される活性点５１７においては、
アンモニアがほとんど吸着していない活性点５１７に排気とともにアンモニアが達すると、当該アンモニアは活性点５１７ａに吸着され易くなる傾向がある。また、活性点５１７ａに多量のアンモニアが吸着し当該活性点５１７ａへアンモニアが吸着する余地が少なくなっている活性点５１７に排気とともにアンモニアが達すると、当該アンモニアは濃度拡散によって活性点５１７ｂに吸着され易くなる傾向がある。以下、活性点５１７へのアンモニアの吸着過程について、上記の図２および図３に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、上記の図２に示した第一期間には、アンモニア吸着量が比較的少ないため、排気とともに活性点５１７へ達するアンモニアは、主流部５１５近傍の活性点５１７ａ、５１７ｂ、および閉塞部５１６近傍の活性点５１７ａ、５１７ｂのいずれにも吸着し得ることになるものの、上述したように主流部５１５は排気が流れやすい流路であるため、当該アンモニアは主流部５１５近傍の活性点５１７ａへ相対的に多く吸着されることになる。このときには、上記の図２に示したようにアンモニア吸着量の増加率が比較的大きくなる。そして、アンモニア吸着量が量Ｍ１となる時刻ｔ１には、主流部５１５近傍の活性点５１７ａに多量のアンモニアが吸着し当該活性点５１７ａへアンモニアが吸着する余地が少なくなっている状態となる。
【００２５】
そして、上記の図２に示した第二期間には、主流部５１５近傍の活性点５１７ａにアンモニアが吸着し難い状態となっている。ここで、第一期間には、アンモニアは主流部５１５近傍の活性点５１７ａ、５１７ｂ、および閉塞部５１６近傍の活性点５１７ａ、５１７ｂのいずれにも吸着することができ特に主流部５１５近傍の活性点５１７ａへの吸着が比較的活発に行われるのに対して、第二期間には主流部５１５近傍の活性点５１７ａにアンモニアが吸着し難い状態となりアンモニアは主流部５１５近傍の活性点５１７ｂや閉塞部５１６近傍の活性点５１７ａ、５１７ｂに主に吸着し得ることになるため、第二期間におけるアンモニアのＮＯｘ触媒５１ａへの吸着は第一期間におけるアンモニアのＮＯｘ触媒５１ａへの吸着と比べて緩慢になる。このときには、上記の図２に示したように第二期間におけるアンモニア吸着量の増加率が第一期間におけるアンモニア吸着量の増加率よりも小さくなる。そして、アンモニア吸着量が量Ｍ２となる時刻ｔ２には、主流部５１５および閉塞部５１６近傍の活性点５１７ａに多量のアンモニアが吸着し当該活性点５１７ａへアンモニアが吸着する余地が少なくなっている状態となる。
【００２６】
そして、上記の図２に示した第三期間には、主流部５１５および閉塞部５１６近傍の活性点５１７ａにアンモニアが吸着し難い状態となっている。ここで、第三期間にはアンモニアは主流部５１５近傍の活性点５１７ｂや閉塞部５１６近傍の活性点５１７ｂに主に吸着し得ることになるため、第三期間におけるアンモニアのＮＯｘ触媒５１ａへの吸着は第二期間におけるアンモニアのＮＯｘ触媒５１ａへの吸着と比べて緩慢になる。このときには、上記の図２に示したように第三期間におけるアンモニア吸着量の増加率が第二期間におけるアンモニア吸着量の増加率よりも小さくなる。そして、アンモニア吸着量が量Ｍ３となる時刻ｔ３には、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ触媒５１ａのコート層５１４全体の活性点５１７は吸着したアンモニアでほぼ飽和した状態となり、時刻ｔ３以降はアンモニア吸着量はほとんど増加しない。
【００２７】
以上のようなＮＯｘ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着過程から、本発明者は、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着しているアンモニアについて、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアと寄与しないアンモニアとに区分できることを見出した。詳しくは、コート層５１４における排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａに吸着しているアンモニアはＮＯｘの還元に寄与するアンモニアであって、コート層５１４における排気に接しにくい部分に存在する活性点５１７ｂに吸着しているアンモニアはＮＯｘの還元に寄与しないアンモニアであることを見出した。なぜなら、活性点５１７ｂに吸着しているアンモニアは排気中のＮＯｘと接触し難くなっているため、そのようなアンモニアはＮＯｘの還元に寄与しないと
考えることができるからある。
【００２８】
（ＮＯｘ触媒５１ａの劣化とアンモニア吸着量との関係）
アンモニア吸着量のうちの、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアの吸着量（以下、「第一吸着量」と称する場合もある。）と、ＮＯｘの還元に寄与しないアンモニアの吸着量（以下、「第二吸着量」と称する場合もある。）と、の比率は、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合によって変化し得る。ここで、第一吸着量はＮＯｘ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に寄与するアンモニアの吸着量の最大量を示しているものとする。以下の説明においても同様とする。図４は、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合（以下、「劣化度」と称する場合もある。）と、アンモニア吸着量と、の関係を示す図である。図４では、アンモニア吸着量は劣化度によらず所定の一定量とされている。また、図４において、実線はアンモニア吸着量を示し、破線は第一吸着量を示し、ハッチング領域はアンモニア吸着量のうちの第二吸着量の割合（以下、「第二吸着量割合」と称する場合もある。）を示している。そして、劣化度Ｄ０はＮＯｘ触媒５１ａがほとんど劣化していない状態を示し、劣化度Ｄ１はＮＯｘ触媒５１ａの劣化は進行しているもののその劣化度は比較的小さい状態を示し、劣化度Ｄ２は劣化度が比較的大きい状態を示している。
【００２９】
図４に示すように、劣化度Ｄ０および劣化度Ｄ１のときには、第一吸着量（Ｍ１０およびＭ１１）は第二吸着量（Ｍ２０およびＭ２１）よりも多くなる。また、後述するようにＮＯｘ触媒５１ａが劣化すると上記の図３に示した活性点５１７ａの数が減少することになるため、劣化度が大きくなるほど第一吸着量が減少し、劣化度が比較的大きい状態を示す劣化度Ｄ２のときの第一吸着量Ｍ１２は、劣化度が比較的小さい状態を示す劣化度Ｄ１のときの第一吸着量Ｍ１１よりも少なくなる。そして、アンモニア吸着量は劣化度によらず所定の一定量とされるため、劣化度Ｄ２のときには第一吸着量Ｍ１２は第二吸着量Ｍ２２よりも少なくなる。このように、劣化度に応じて第一吸着量が変化するにもかかわらずアンモニア吸着量は劣化度によらず所定の一定量とされる場合には、劣化度が大きくなるほど第二吸着量割合が増加する。つまり、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄なアンモニアがＮＯｘ触媒５１ａへ供給されていることになる。
【００３０】
また、図４に示す劣化度Ｄ０のときの第一吸着量Ｍ１０は、ＳＣＲフィルタ５１の個体差によってばらつくものである。この第一吸着量Ｍ１０は、上述したように排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａに吸着しているアンモニアの量である。ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ触媒５１ａのコート層５１４に存在する活性点５１７は、上述したように、排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａと排気に接しにくい部分に存在する活性点５１７ｂとに略区分されるため、概念的にコート層５１４が厚い部分には活性点５１７ｂが比較的多く存在することになる。このことは、ＳＣＲフィルタ５１におけるコート層５１４の形成状態によって、活性点５１７のうちの活性点５１７ａと活性点５１７ｂとの比率が変化し得ることを示している。そして、コート層５１４の形成にあたって、製造ばらつきが生じてしまう。したがって、活性点５１７ａの数はＳＣＲフィルタ５１毎に異なることになるため、劣化度Ｄ０のときの第一吸着量Ｍ１０は、ＳＣＲフィルタ５１の個体差によってばらつくことになる。
【００３１】
ここで、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化形態について説明する。本実施例に係るＮＯｘ触媒５１ａは、例えば、ゼオライト触媒である。ただし、本実施例ではＮＯｘ触媒５１ａをゼオライト触媒に限定する意図はなく、周知の選択還元型ＮＯｘ触媒を用いることができる。そして、ＮＯｘ触媒５１ａとしてゼオライト触媒を用いた場合の触媒の劣化形態を、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化形態の一例として以下に説明する。図５は、ゼオライト骨格の構造が破壊されるゼオライト破壊について説明するための図である。ゼオライト触媒は、他の選択還元型ＮＯｘ触媒と比べて優れた耐熱性を有する傾向があるものの、Ｈ２Ｏと熱とによってゼオライト破壊が生じ得る。図５に示すように、Ｈ２Ｏと熱とに起因するゼオライト
破壊では、先ずブレンステッド酸点において格子欠陥が発生する。そして、格子欠陥が発生すると当該格子欠陥から結晶破壊が起き、ゼオライト構造からＡｌが脱離することになる。このようにゼオライト破壊が起こると、アンモニアが吸着し得るブレンステッド酸点が消失していくため、ゼオライト触媒におけるＮＯｘ還元能力が低下していくことになる。つまり、ゼオライト触媒が劣化していくことになる。
【００３２】
また、ゼオライト触媒には、例えばＣｕイオンがイオン交換担持される。この場合には、担持されたＣｕイオンにアンモニアが吸着し得ることになる。そして、このようなゼオライト触媒において、担持されたＣｕイオンがゼオライト外へ遊離してしまうと、ゼオライト触媒におけるＮＯｘ還元能力が低下してしまうことになる。ゼオライト触媒からのＣｕイオンの遊離は、ゼオライト触媒においてアンモニアが吸着し得る活性点の数が減少することを意味しているからである。また、遊離したＣｕイオンはゼオライトの結晶外でＣｕＯとなる傾向がある。そして、このＣｕＯは高温時にアンモニアを酸化する傾向がある。このことは、ゼオライト触媒からＣｕイオンが遊離すると、特に高温時においてゼオライト触媒におけるＮＯｘ還元能力が低下してしまうことを意味している。
【００３３】
以上のように、ゼオライト触媒が劣化すると活性点の数が減少することになる。そして、ゼオライト触媒に限らず周知の選択還元型ＮＯｘ触媒においても、当該ＮＯｘ触媒が劣化すると活性点の数が減少することになる。このことは上記の図３において、コート層５１４に含まれる活性点５１７の数が減少することに相当する。そして、活性点５１７の数が減少すると、排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａの数も減少することになる。したがって、上記の図４に示したように、劣化度が大きくなるほど第一吸着量が減少することになる。
【００３４】
（ＮＯｘ触媒５１ａへのアンモニアの目標吸着量算出）
上述したように、第一吸着量がＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合によって変化することを本発明者は見出した。そして、第一吸着量がこのように変化するにもかかわらず、アンモニア吸着量がＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合によらず所定の一定量とされる場合、すなわちＮＯｘの還元に寄与するアンモニアの吸着量である第一吸着量が減少するのにもかかわらずアンモニア吸着量が所定の一定量とされる場合には、第一吸着量の減少分はＮＯｘの還元に寄与しないアンモニアの吸着量である第二吸着量となってしまうため、ＮＯｘ触媒５１ａへのアンモニアの供給が過多となっている虞がある。例えば、上記の図４では、劣化度が大きくなるほど第二吸着量割合が増加しているので、このときにはＮＯｘ触媒５１ａに吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄なアンモニアがＮＯｘ触媒５１ａへ供給されていることになる。
【００３５】
そこで、本実施例に係る排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒５１ａへのアンモニアの目標吸着量（以下、「目標吸着量」と称する場合もある。）をＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合に応じて変化する第一吸着量に基づいて設定する。このように設定される目標吸着量について、図６に基づいて説明する。図６は、劣化度と、当該劣化度に応じて変化する第一吸着量に基づいて設定される目標吸着量と、の関係を示す図である。
【００３６】
図６に示すように、劣化度Ｄ０のとき、すなわちＮＯｘ触媒５１ａがほとんど劣化しておらずＳＣＲフィルタ５１毎のＮＯｘ触媒５１ａの特性を示している状態であるときには、目標吸着量＝第一吸着量Ｍ１０＋第二吸着量Ｍ２０´とされる。このとき、第二吸着量Ｍ２０´が可及的に少ない量になるように目標吸着量が設定される。なお、上述したように、劣化度Ｄ０のときの第一吸着量Ｍ１０は、ＳＣＲフィルタ５１の個体差によってばらつくものである。
【００３７】
また、劣化度Ｄ１のときには、目標吸着量＝第一吸着量Ｍ１１＋第二吸着量Ｍ２１´と
され、劣化度Ｄ２のときには、目標吸着量＝第一吸着量Ｍ１２＋第二吸着量Ｍ２２´とされる。このときにも上記と同様に、第二吸着量Ｍ２１´および第二吸着量Ｍ２２´が可及的に少ない量になるように目標吸着量が設定される。本実施例では、第二吸着量Ｍ２０´、第二吸着量Ｍ２１´、および第二吸着量Ｍ２２´は、略同一となる。また、第一吸着量は、劣化度に応じて第一吸着量Ｍ１０、第一吸着量Ｍ１１、第一吸着量Ｍ１２の順に少なくなる。そして、劣化度が大きくなるにつれて減少していく第一吸着量と、可及的に少ない量になるように設定される第二吸着量と、に基づいて目標吸着量が設定されることによって、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄なアンモニアの供給が抑制される。
【００３８】
ここで、本実施例に係る排気浄化装置における目標吸着量算出の概要について、図７に基づいて説明する。本実施例では、所定の時期に尿素水添加弁５４により排気通路５内を流れる排気中に尿素水を所定の供給条件で供給し、このときのアンモニアセンサ５７の出力の変化に基づいて、当該時期におけるＮＯｘ触媒５１ａのアンモニア吸着特性を推定する。ここで、例えば、前記所定の時期が、本実施例に係る排気浄化装置が搭載された車両の出荷からの走行距離が比較的短いときの時期である場合には、ＳＣＲフィルタ５１の個体差によるＮＯｘ触媒５１ａのアンモニア吸着特性の違いを推定することができる。また、例えば、前記所定の時期が、前記車両が１００００ｋｍ走行する毎の時期である場合には、ＮＯｘ触媒５１ａのアンモニア吸着特性への劣化度の影響を推定することができる。そして、本実施例では、上述したアンモニア吸着特性に基づいて目標吸着量を算出する。図７は、ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア濃度の推移を示す図である。なお、図７には、上記の図２と同様に、アンモニア吸着量が略０となっているＮＯｘ触媒５１ａに対して、当該ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が一定となるようにアンモニアを継続して供給した場合のＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度、およびこのときにＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア濃度の推移を示している。また、このときには、流入ＮＯｘ流量が略０となっている。また、図７に示す第一期間、第二期間、第三期間は、上記の図２に示した第一期間、第二期間、第三期間に相当する。
【００３９】
図７に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３にかけて濃度Ｃ１のアンモニアが継続してＮＯｘ触媒５１ａへ供給されているのに対して、第一期間にはＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア濃度は略０となっている。すなわち、第一期間にはＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニアのほぼ全てがＮＯｘ触媒５１ａに吸着することになる。そして、時刻ｔ１を経過するとＳＣＲフィルタ５１からアンモニアが流出し始め、時刻ｔ２には濃度Ｃ２のアンモニアがＳＣＲフィルタ５１から流出し、濃度Ｃ１−Ｃ２に相当する量のアンモニアがＮＯｘ触媒５１ａに吸着することになる。そして、時刻ｔ３にはＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニアのほぼ全てがＳＣＲフィルタ５１から流出する。このことから、図７に示すハッチング領域は、ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニアに対するＮＯｘ触媒５１ａに吸着するアンモニアの割合を示しているということができる。
【００４０】
ここで、上記の図２および図３に示したように、第一期間および第二期間には、アンモニアは排気に接しにくい部分に存在する活性点５１７ｂにも吸着され得るものの大部分は排気に接しやすい部分に存在する活性点５１７ａに吸着される。したがって、第一期間および第二期間にＮＯｘ触媒５１ａに吸着するアンモニアについて考察すると、このときのアンモニア吸着量のうちの大部分はＮＯｘの還元に寄与するアンモニア量である第一吸着量が占めることになる。そして、第一期間および第二期間にＮＯｘ触媒５１ａへ供給したアンモニア量から第二期間にＳＣＲフィルタ５１から流出したアンモニア量を減算することによって算出される、第一期間および第二期間にＮＯｘ触媒５１ａに吸着するアンモニア量は、第一吸着量に可及的に少ない量となっている第二吸着量を加算した量を示している。
【００４１】
そこで、本実施例に係る排気浄化装置は、所定の時期に開始する尿素水添加弁５４からの尿素水の供給について、ＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニアの濃度を示すアンモニアセンサ５７の出力の変化に基づいて、その供給を制御する。詳しくは、ＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニアの濃度の単位時間当たりの増加量（以下、「濃度増加率」と称する場合もある。）について、濃度増加率が略０となる所定第一状態から濃度増加率が略０よりも大きくなる所定第二状態となった後、濃度増加率が所定増加率よりも小さくなる所定第三状態となると、尿素水の供給を停止する。ここで、所定第一状態、所定第二状態、および所定第三状態は、図７の第一期間、第二期間、および第三期間における濃度増加率についての状態に相当し、所定増加率は図７の傾きｄに相当する。そして、当該尿素水の供給の開始から停止までの期間に供給された当該尿素水の供給量に基づいて、目標吸着量を算出する。詳しくは、当該尿素水の供給量からアンモニア吸着量を算出し、算出されたアンモニア吸着量から目標吸着量を算出する。以下、本実施例に係る排気浄化装置において実行される目標吸着量算出の制御フローについて、図８に基づいて説明する。
【００４２】
図８は、上記制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。ここで、前記所定の演算周期は、例えば、本実施例に係る排気浄化装置が搭載された車両が１００００ｋｍ走行する毎に本フローによって目標吸着量が算出されるように設定される。そして、先ず、前記車両の出荷からの走行距離が比較的短いときに本フローによって目標吸着量が算出されると、ＳＣＲフィルタ５１の個体差に起因する第一吸着量のばらつきを考慮した目標吸着量が設定されることになる。次に、前記所定の演算周期で繰り返し本フローが実行されることによって、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合に応じて変化する第一吸着量に基づいて目標吸着量が設定されることになる。また、本フローが実行されるときの前提条件として、アンモニアセンサ５７が正常であるものとする。また、Ｓ１０１およびＳ１０２の処理を実行しているときには、尿素水添加弁５４から尿素水は供給されていないものとする。なお、ＥＣＵ１０が本フローを実行することで、本発明に係る制御手段および算出手段として機能する。
【００４３】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、本制御フローの実行条件が成立しているか否かが判別される。Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態が所定状態であるか否かが判別される。上述したように、本実施例に係る排気浄化装置は、アンモニアセンサ５７の出力の変化に基づいて、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給を制御するため、アンモニアセンサ５７の出力に影響を及ぼす排気流量が安定していることが好ましい。したがって、前記所定状態は、排気流量が比較的安定している運転状態として定義される。例えば、前記所定状態とは、機関回転速度や燃料噴射弁３からの燃料噴射量が定常となっている運転状態である。また、例えば、内燃機関１の運転中に燃料噴射弁３からの燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行している運転状態である。
【００４４】
更に、Ｓ１０１では、アンモニア吸着量が所定吸着量以下であるか否かが判別される。上記の図７に示したように、濃度増加率は、第一期間に略０となり（このときが所定第一状態に相当する）、第二期間に略０よりも大きくなり（このときが所定第二状態に相当する）、第三期間に所定増加率（傾きｄ）よりも小さくなる（このときが所定第三状態に相当する）。そして、本実施例に係る排気浄化装置は、この濃度増加率の変化を取得するものである。よって、前記所定吸着量は、後述するＳ１０３の処理によって尿素水添加弁５４からの尿素水の供給が所定の供給条件で開始されても、供給当初は濃度増加率が０となるアンモニア吸着量として定義される。ここで、アンモニア吸着量は、周知の技術を用いて推定することができる。
【００４５】
仮に、推定されたアンモニア吸着量がＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている所定吸着量
よりも多い場合には、Ｓ１０１とは異なる処理において、周知の技術を用いて触媒温度を所定温度範囲内とすることでＮＯｘ触媒５１ａに吸着しているアンモニアを脱離させ、アンモニア吸着量を所定吸着量以下とすることができる。このようにアンモニアを脱離させることによって、好ましくはアンモニア吸着量が略０にされる。
【００４６】
更に、Ｓ１０１では、流入ＮＯｘ流量が所定流量以下であるか否かが判別される。この流入ＮＯｘ流量は、内燃機関１から排出されるＮＯｘ流量（以下、「排出ＮＯｘ流量」と称する場合もある。）と略同一の量となる。そして、排出ＮＯｘ流量は、内燃機関１の運転状態と相関を有する。したがって、この相関を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、内燃機関１の運転状態から排出ＮＯｘ流量、すなわち流入ＮＯｘ流量を推定することができる。また、ＳＣＲフィルタ５１よりも下流側の排気通路５に設けられるＮＯｘセンサ５６とともに、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５にもＮＯｘセンサが設けられる場合には、当該センサによって検出されるＮＯｘ濃度と、排気流量と、に基づいて流入ＮＯｘ流量が算出される。
【００４７】
ここで、前記所定流量について、上記の図７および図９を用いて説明する。図９は、上記の図７と同様にＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア濃度の推移を示す図である。そして、図９では流入ＮＯｘ流量が略０となっていないことが上記の図７と相違する。すなわち、図９はＮＯｘ触媒５１ａへＮＯｘが流入しているときの上記推移を示す図である。なお、図９に示す第四期間、第五期間、第六期間は、上記の図７に示した第一期間、第二期間、第三期間と、図９に示す傾きｄ´、傾きｅ´は、上記の図７に示した傾きｄ、傾きｅと、対応している。図９に示す推移では、第四期間は第一期間よりも、第五期間は第二期間よりも、第六期間は第三期間よりも長くなっている。また、傾きｄ´は傾きｄよりも、傾きｅ´は傾きｅよりも小さくなっている。これは、ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア（ＮＯｘ触媒５１ａに吸着したアンモニアを含む）がＮＯｘ触媒５１ａに流入するＮＯｘの還元に使用されることで、アンモニア吸着量の増加が阻害されるからである。そして、第四期間および第五期間が長くなると、濃度増加率が傾きｄ´から傾きｅ´に変化するまでに要する尿素水の供給量が多くなる。また、図９に示す推移では、傾きｄ´と傾きｅ´との傾きの差分が小さくなる。本実施例に係る排気浄化装置は、濃度増加率が所定増加率よりも小さくなると（上記の図７において傾きｄから傾きｅに変化すると）、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給を停止するため、図９に示すように傾きｄ´が比較的小さくなり、傾きｄ´と傾きｅ´との傾きの差分も小さくなると、濃度増加率の変化からＮＯｘ触媒５１ａのアンモニア吸着特性を推定することが困難となる。このことは、本制御フローによる目標吸着量算出の精度が低下する虞があることを意味している。したがって、前記所定流量は、例えば、目標吸着量算出の精度を低下させることのない流入ＮＯｘ流量として定義される。そして、好ましくは、燃料カット処理を実行しているときに本制御フローが実行されると、原則として流入ＮＯｘ流量が０となる。以上より、本フローではＳ１０１において、燃料カット処理の実行中であるか否かが判別されるものとする。なお、燃料カット処理の実行中である場合には、流入ＮＯｘ流量が所定流量以下となるので流入ＮＯｘ流量について肯定判定され、また、この場合には排気流量が比較的安定しているので内燃機関１の運転状態について肯定判定されることになる。  
【００４８】
以上に説明した内燃機関１の運転状態、アンモニア吸着量、および流入ＮＯｘ流量について肯定判定される場合に、Ｓ１０１において、本制御フローの実行条件が成立していると判別される。つまり、肯定判定される。そして、Ｓ１０１において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１０はＳ１０２の処理へ進み、Ｓ１０１において否定判定された場合には、本フローの実行が終了される。
【００４９】
Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、吸着状態判定フラグ
ｆｌａｇが１に設定される。吸着状態判定フラグｆｌａｇは濃度増加率に基づいて設定され、濃度増加率が０である場合（所定第一状態）に１に設定され、濃度増加率が０よりも大きくなる場合（所定第二状態）に２に設定される。上述したように、本制御フローはアンモニア吸着量が所定吸着量以下である場合（尿素水添加弁５４からの尿素水の供給当初は濃度増加率が０となる場合）に実行されるので、Ｓ１０２では、吸着状態判定フラグｆｌａｇが１に初期化される。
【００５０】
次に、Ｓ１０３において、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給が所定の供給条件で開始される。ここで、前記所定の供給条件とは、例えば上記の図７に示したように、ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が濃度Ｃ１で一定となる供給条件である。このときには、Ｓ１０３において尿素水の供給が開始されると、後述するＳ１１１において尿素水の供給が停止されるまで、尿素水添加弁５４はＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が一定となるように尿素水の供給を継続する。また、前記所定の供給条件は、後述するＳ１１０の処理において濃度増加率Ｒａｍが所定増加率Ｒａｍｓｐよりも小さくなったか否かの判断を可能とするものであれば、このようにＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が一定となるように尿素水を供給するものでなくてもよい。なお、本制御フローの実行中における尿素水添加弁５４からの尿素水の噴射率は予め定められＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。
【００５１】
Ｓ１０３の処理の後、またはＳ１１０の処理の後に、Ｓ１０４において、アンモニア濃度Ｃａｍが取得される。Ｓ１０４では、アンモニアセンサ５７によってＳＣＲフィルタ５１から流出する排気のアンモニア濃度Ｃａｍが検出される。また、ＮＯｘセンサ５６によって排気のアンモニア濃度を検出することができる場合には、Ｓ１０４では、ＮＯｘセンサ５６によってアンモニア濃度Ｃａｍが検出されてもよい。そして、取得されたアンモニア濃度Ｃａｍはそのときの時刻とともにＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶される。ここで、Ｓ１１０の処理の後にＳ１０４の処理が行われる場合には、今回取得されたアンモニア濃度Ｃａｍ（以下、「濃度現在値Ｃａｍｎ」と称する場合もある。）およびそのときの時刻（以下、「現在時刻ｔｎ」と称する場合もある。）は、前回取得されＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されているアンモニア濃度Ｃａｍ（以下、「濃度過去値Ｃａｍｏ」と称する場合もある。）およびそのときの時刻（以下、「過去時刻ｔｏ」と称する場合もある。）とともに、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶される。また、Ｓ１０３の処理の後にＳ１０４の処理が行われる場合には、濃度現在値Ｃａｍｎおよび現在時刻ｔｎのみがＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶される。
【００５２】
次に、Ｓ１０５において、濃度増加率Ｒａｍが算出される。Ｓ１０５では、Ｓ１０４で取得しＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されるアンモニア濃度Ｃａｍに基づいて濃度増加率Ｒａｍが算出される。詳しくは、濃度増加率Ｒａｍ＝（濃度現在値Ｃａｍｎ−濃度過去値Ｃａｍｏ）／（現在時刻ｔｎ−過去時刻ｔｏ）として算出される。ここで、濃度過去値Ｃａｍｏおよび過去時刻ｔｏがＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されていない場合には、上記によらず濃度増加率Ｒａｍは０とされる。
【００５３】
次に、Ｓ１０６において、Ｓ１０５で算出した濃度増加率Ｒａｍが０よりも大きいか否かが判別される。そして、Ｓ１０６において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１０はＳ１０７の処理へ進み、Ｓ１０７において、吸着状態判定フラグｆｌａｇが２に設定される。つまり、このときには、所定第一状態から所定第二状態となっている。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合には、ＥＣＵ１０はＳ１０８の処理へ進む。
【００５４】
Ｓ１０６において否定判定された場合、またはＳ１０７の処理の後に、Ｓ１０８において、今回ＮＯｘ触媒５１ａに吸着するアンモニアの量（以下、「今回吸着量」と称する場合もある。）ＡＤｎｏｗが算出される。Ｓ１０８では、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されて
いる尿素水添加弁５４からの尿素水の噴射率に基づいてＮＯｘ触媒５１ａへ供給したアンモニア供給量を算出し、Ｓ１０４で取得したアンモニア濃度Ｃａｍと排気流量とに基づいてＳＣＲフィルタ５１から流出したアンモニア流出量を算出し、アンモニア供給量からアンモニア流出量を減算することによって今回吸着量ＡＤｎｏｗを算出する。また、Ｓ１０８では、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給量と、周知の技術と、に基づいて今回吸着量ＡＤｎｏｗを算出することもできる。
【００５５】
次に、Ｓ１０９において、アンモニア吸着量ＡＤが算出される。Ｓ１０９では、アンモニア吸着量の前回値ＡＤｏｌｄにＳ１０８で算出した今回吸着量ＡＤｎｏｗを加算することによって、アンモニア吸着量ＡＤが算出される。ここで、Ｓ１０９の処理は、Ｓ１１０の処理の後に繰り返し実行され得る。そして、Ｓ１１０の処理の後に繰り返しＳ１０９の処理が実行されている場合には、アンモニア吸着量の前回値ＡＤｏｌｄは、前回のＳ１０９で算出したアンモニア吸着量ＡＤの値が用いられる。また、本制御フローにおけるＳ１０９の処理が初回である場合には、アンモニア吸着量の前回値ＡＤｏｌｄは、Ｓ１０１で推定されたアンモニア吸着量の値が用いられる。すなわち、Ｓ１０９の処理は、Ｓ１０１で推定されたアンモニア吸着量にＳ１０８で算出した今回吸着量ＡＤｎｏｗを積算していくものである。
【００５６】
次に、Ｓ１１０において、吸着状態判定フラグｆｌａｇが２であって且つＳ１０５で算出した濃度増加率Ｒａｍが所定増加率Ｒａｍｓｐよりも小さいか否かが判別される。所定増加率Ｒａｍｓｐは、上記の図７に示した傾きｄに相当する濃度増加率であって、実験またはシミュレーション等により予め定められＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。そして、Ｓ１１０において肯定判定された場合、この場合は所定第二状態から所定第三状態となる場合（上記の図７において濃度増加率が傾きｄから傾きｅに変化した場合）に相当し、ＥＣＵ１０はＳ１１１の処理へ進む。一方、Ｓ１１０において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４の処理へ戻る。
【００５７】
Ｓ１１０において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給が停止される。
【００５８】
次に、Ｓ１１２において、目標吸着量ＡＤｔｒｇが算出される。Ｓ１１２では、Ｓ１０３において尿素水の供給を開始してからＳ１１１において尿素水の供給を停止するまでの期間に供給された尿素水の供給量に基づいて、目標吸着量ＡＤｔｒｇが算出される。詳しくは、Ｓ１０９で算出したアンモニア吸着量ＡＤから目標吸着量ＡＤｔｒｇが算出される。例えば、Ｓ１１２では、Ｓ１０９で算出したアンモニア吸着量ＡＤが目標吸着量ＡＤｔｒｇとして算出される。このときのアンモニア吸着量ＡＤは、第一吸着量に可及的に少ない量となっている第二吸着量を加算した量となっているため、例えば、目標吸着量ＡＤｔｒｇがＳ１０９で算出したアンモニア吸着量ＡＤとされると、上記の図６に示したように第二吸着量が可及的に少ない量になるように目標吸着量ＡＤｔｒｇが設定されることになる。そして、Ｓ１１２の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００５９】
本実施例に係るＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによって、ＮＯｘ触媒５１ａの劣化度合に応じて変化する第一吸着量に基づいて目標吸着量ＡＤｔｒｇを算出することができる。そして、第二吸着量が可及的に少ない量になるように目標吸着量ＡＤｔｒｇを算出することによって、ＮＯｘ触媒５１ａへのアンモニアの目標吸着量を好適に設定することができる。
【００６０】
また、本実施例に係る排気浄化装置において実行される尿素水供給の制御フローについて、図１０に基づいて説明する。図１０は、尿素水供給の制御フローを示すフローチャートである。ここで、アンモニア吸着量の推定および尿素水添加弁５４からの尿素水の供給
の要否についての判別が本フローとは異なる周知のフローにしたがってＥＣＵ１０によって行われており、本実施例では、尿素水の供給が必要と判定された場合に、ＥＣＵ１０によって本フローが実行される。なお、ＥＣＵ１０が本フローを実行することで、本発明に係る供給制御手段として機能する。
【００６１】
本フローでは、先ず、Ｓ２０１において、上記の図８で示したＳ１１２で算出した目標吸着量ＡＤｔｒｇが読込まれる。次に、Ｓ２０２において、アンモニア吸着量がＳ２０１で読込んだ目標吸着量ＡＤｔｒｇとなるように、本フローとは異なる周知のフローによって推定された現在のアンモニア吸着量と、目標吸着量ＡＤｔｒｇと、に基づいて尿素水添加弁５４からの尿素水の供給量が算出される。次に、Ｓ２０３において、Ｓ２０２で算出した供給量となるように尿素水添加弁５４から尿素水が供給される。
【００６２】
本実施例に係るＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによって、アンモニア吸着量が目標吸着量ＡＤｔｒｇとなるように尿素水の供給が制御され、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄なアンモニアの供給が抑制される。
【００６３】
［変形例］
以下、本発明の変形例について図１１および図１２に基づいて説明する。上述した実施例において実行される目標吸着量算出の制御フローを示す上記の図８において、仮に、ＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア流出量の瞬間的な変動等に起因して濃度増加率Ｒａｍが所定増加率Ｒａｍｓｐよりも小さくなりＳ１１０において肯定判定されてしまった場合には、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアを吸着する余地が比較的多く残されているにもかかわらず（上記の図３に示した活性点５１７ａへアンモニアが吸着する余地が比較的多く残されているにもかかわらず）、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給が停止されてしまう虞がある。このときには、目標吸着量ＡＤｔｒｇを好適に設定することができない。そこで、本変形例では、以下に説明する目標吸着量算出の制御フローが実行される。なお、本変形例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１１は、本変形例における目標吸着量算出の制御フローを示すフローチャートである。本変形では、上記の図８に示した実施例と同様に、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。
【００６５】
図１１に示すフローでは、Ｓ１１０の処理の後に、Ｓ３０１において、カウント数Ｎに１が加算される。ここで、カウント数ＮはＳ１１０で肯定判定された回数をカウントするものであって、本フローの実行前に０に初期化されている。
【００６６】
次に、Ｓ３０２において、カウント数Ｎが所定カウント数Ｎｔｈと等しいか否かが判別される。そして、Ｓ３０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１１の処理へ進み、Ｓ３０２において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４の処理へ戻る。このような処理を行うことによって、仮に、ＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア流出量の瞬間的な変動等に起因して濃度増加率Ｒａｍが所定増加率Ｒａｍｓｐよりも小さくなりＳ１１０において肯定判定されてしまった場合であっても、カウント数Ｎが所定カウント数Ｎｔｈに達しないうちは尿素水添加弁５４からの尿素水の供給は停止されない。そして、前記所定カウント数Ｎｔｈは、仮に上記のような事態が生じても、アンモニア吸着量ＡＤがＮＯｘ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に寄与するアンモニアの吸着量の最大量を示す第一吸着量よりも少ない量に算出されることを抑制できるカウント数として定義される。例えば、前記所定カウント数Ｎｔｈは、後述する図１２に示す期間Δｔに相当するカウント数である。このことにより、目標吸着量ＡＤｔｒｇを好適に設定することができる。
【００６７】
ここで、図１１に示すフローを実行しているときの、ＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度およびＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニア濃度、ＳＣＲフィルタ５１から流出するアンモニアの濃度増加率、およびアンモニア吸着量の時間推移を図１２に示す。
【００６８】
図１２に示すように、時刻ｔ０において本制御フローの実行条件が成立すると、尿素水添加弁５４からの尿素水の供給が開始されＮＯｘ触媒５１ａへ供給されるアンモニア濃度が濃度Ｃ１となる。そして、時刻ｔ１を経過するとＳＣＲフィルタ５１からアンモニアが流出し始め、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの濃度増加率は増加率ｄとなる。また、時刻ｔ２において濃度増加率が増加率ｄから増加率ｅとなる。上述した実施例では、濃度増加率が増加率ｄから増加率ｅとなると尿素水添加弁５４からの尿素水の供給を停止する。これに対して、本変形例では、時刻ｔ２から期間Δｔ経過した時刻ｔ２３において尿素水添加弁５４からの尿素水の供給を停止する。
【００６９】
このような制御フローでは、Ｓ１１１の処理の後のＳ１１２において、例えば、図１２に示すアンモニア吸着量Ｍ２３が目標吸着量ＡＤｔｒｇとして算出される。ここで、図１２に示すアンモニア吸着量Ｍ２３は、図１２に示すアンモニア吸着量Ｍ２（第一吸着量に可及的に少ない量となっている第二吸着量を加算した量）よりも多い。すなわち、例えば、図１２に示すアンモニア吸着量Ｍ２３が目標吸着量ＡＤｔｒｇとして算出されると、仮に上述した事態が生じても目標吸着量ＡＤｔｒｇが第一吸着量よりも多い量に設定され易くなる。
【００７０】
本変形例に係るＥＣＵ１０が、上述した制御フローを実行することによっても、ＮＯｘ触媒５１ａへのアンモニアの目標吸着量を好適に設定することができる。そして、ＮＯｘ触媒５１ａに吸着するもののＮＯｘの還元には寄与しない無駄なアンモニアの供給が抑制される。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・・内燃機関
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・吸気通路
５・・・・排気通路
１０・・・ＥＣＵ
４０・・・エアフローメータ
５１・・・ＳＣＲフィルタ
５１ａ・・ＮＯｘ触媒
５４・・・尿素水添加弁
５５・・・温度センサ
５６・・・ＮＯｘセンサ
５７・・・アンモニアセンサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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