(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）により好適にアンモニアを吸着させることができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】排気通路におけるＳＣＲ触媒よりも上流側と下流側との両方に、該ＳＣＲ触媒に向って添加剤を添加する添加弁が設けられている。そして、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、これら両方の添加弁から添加剤を添加させることでＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させる。【選択図】図４
2018013049.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、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記排気通路における前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側端面に向かってアンモニアまたはアンモニアの前駆体である添加剤を添加する第１添加弁と、
前記排気通路における前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の下流側端面に向かってアンモニアまたはアンモニアの前駆体である添加剤を添加する第２添加弁と、
前記第１添加弁からの添加剤の添加および前記第２添加弁からの添加剤の添加を制御する添加制御部と、を備え、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべきときに、前記排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、前記添加制御部が、前記第１添加弁および前記第２添加弁の両方から添加剤を添加させる内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気通路を流れる排気の流量が前記所定流量以下の場合とは、前記内燃機関の運転が停止されている場合のことである請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記第２添加弁からの添加剤の添加圧力を調整する圧力調整部をさらに備え、
前記添加制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべく前記第１添加弁および前記第２添加弁の両方から添加剤を添加させるときに、前記圧力調整部が、前記排気通路を流れる排気の流量が多いときは該排気の流量が少ないときよりも前記第２添加弁からの添加剤の添加圧力を高くする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が第１選択還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記排気通路における前記第２添加弁よりも下流側に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有する第２選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記第２添加弁からの添加剤の添加圧力を調整する圧力調整部と、をさらに備え、
前記第２選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべきときに、前記添加制御部が前記第２添加弁から添加剤を添加させ、且つ、
前記添加制御部が、前記第２選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべく前記第２添加弁から添加剤を添加させるときに、前記排気通路を流れる排気の流量が前記所定流量以下の場合、前記圧力調整部が、前記第１選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべく前記第２添加弁から添加剤を添加させるときよりも前記第２添加弁からの添加剤の添加圧力を低くする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が第１選択還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記排気通路における前記第２添加弁よりも下流側に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有する第２選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記第２添加弁から添加される添加剤を加熱する加熱部と、をさらに備え、
前記第２選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべきときに、前記添加制御部が前記第２添加弁から添加剤を添加させ、且つ、
前記添加制御部が、前記第２選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべく前記第２添加弁から添加剤を添加させるときに、前記排気通路を流れる排気の流量が前記所定流量以下の場合、前記加熱部が、前記第２添加弁から添加される添加剤を加熱する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」と称する場合もある。）を内燃機関の排気通路に設けた構成の排気浄化システムが知られている。このような排気浄化システムにおいては、排気通路に設けられた添加弁から、アンモニアまたはアンモニアの前駆体である添加剤が添加される。これにより、ＳＣＲ触媒にアンモニアが吸着し、該吸着したアンモニアを還元剤として該ＳＣＲ触媒において排気中のＮＯｘが還元される。
【０００３】
また、特許文献１には、ＳＣＲ触媒より上流側の排気通路に、尿素水（すなわち、アンモニアの前駆体である尿素の水溶液）を添加する添加弁を備えた構成の排気浄化システムにおいて、内燃機関の運転停止後に添加弁から尿素水を添加する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、排気通路において、還元剤保持部材、還元剤供給弁、および、触媒が排気の流れに沿って上流側から順に設けられた構成が開示されている。そして、この特許文献２に開示された技術では、還元剤供給弁から還元剤保持部材に向かって還元剤を供給することで、該還元剤保持部材に該還元剤を一時的に保持させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１３２６７号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６５８８号公報
【特許文献３】特開平９−１５５１６４号公報
【特許文献４】特開平５−０４９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力を向上させるべく、該ＳＣＲ触媒により好適にアンモニアを吸着させることができる技術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】
【０００７】
本発明では、排気通路におけるＳＣＲ触媒よりも上流側と下流側との両方に、該ＳＣＲ触媒に向って添加剤を添加する添加弁が設けられている。そして、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、これら両方の添加弁から添加剤を添加させることでＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させる。
【０００８】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記排気通路における前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側端面に向かってアンモニアまたはアンモニアの前駆体である添加剤を添加する第１添加弁と、前記排気通路における前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の下流側端面に向かってアンモニアまたはアンモニアの前駆体である添加剤を添加する第２添加弁と、前記第１添加弁からの添加剤の添加および前記第２添加弁からの添加剤の添加を制御する添加制御部と
、を備え、  前記選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを吸着させるべきときに、前記排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、前記添加制御部が、前記第１添加弁および前記第２添加弁の両方から添加剤を添加させる。
【０００９】
本発明に係る排気浄化システムは、ＳＣＲ触媒よりも上流側に設けられた第１添加弁はＳＣＲ触媒の上流側端面に向かって添加剤を添加し、ＳＣＲ触媒よりも下流側に設けられた第２添加弁はＳＣＲ触媒の下流側端面に向かって添加剤を添加する構成となっている。このような構成により、排気通路に排気が流れていない状態であっても、それぞれの添加弁から添加剤が添加されれば、該添加剤がＳＣＲ触媒に到達する。
【００１０】
ただし、排気通路に排気が流れている状態では、排気の流量が多いほど、第２添加弁から添加された添加剤がＳＣＲ触媒に到達し難くなる。ここで、所定流量とは、第２添加弁から添加された添加剤がＳＣＲ触媒に到達すると判断できる排気の流量である。そして、本発明では、ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべきときにおいて、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、第１添加弁および第２添加弁の両方から添加剤が添加される。この場合、第１添加弁から添加された添加剤および第２添加弁から添加された添加剤の両方がＳＣＲ触媒に到達する。そして、第１添加弁から添加されたアンモニア（または該第１添加弁から添加された添加剤から生成されたアンモニア）はＳＣＲ触媒の上流側部分により多く吸着する。一方、第２添加弁から添加されたアンモニア（または該第２添加弁から添加された添加剤から生成されたアンモニア）はＳＣＲ触媒の下流側部分により多く吸着する。そのため、本発明によれば、ＳＣＲ触媒に対し、より早急に且つより広範囲にアンモニアを吸着させることができる。その結果、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力を向上させることができる。
【００１１】
本発明において、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合とは、内燃機関の運転が停止されている場合のことであってもよい。つまり、内燃機関の運転が停止されている場合にＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべきときは、添加制御部が第１添加弁および第２添加弁の両方から添加剤を添加させてもよい。内燃機関の運転が停止されている場合、排気通路には排気が流れていない。そして、上述したように、排気通路には排気が流れていない状態で第１添加弁および第２添加弁の両方から添加剤が添加されると、これら両方の添加弁から添加された添加剤がＳＣＲ触媒に到達することになる。そのため、内燃機関が停止している間に、ＳＣＲ触媒のより広範囲にアンモニアが吸着されることになる。これにより、次回の内燃機関の始動直後におけるＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率を向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、第２添加弁からの添加剤の添加圧力を調整する圧力調整部をさらに備えてもよい。この場合、添加制御部が、ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべく第１添加弁および第２添加弁の両方から添加剤を添加させるときに、圧力調整部が、排気通路を流れる排気の流量が多いときは該排気の流量が少ないときよりも第２添加弁からの添加剤の添加圧力を高くしてもよい。第２添加弁からの添加剤の添加圧力が高いほど、該第２添加弁から添加された添加剤がＳＣＲ触媒に到達し易くなる。したがって、圧力調整部によって第２添加弁からの添加剤の添加圧力を上記のように調整することで、排気の流量が相対的に多い場合であっても、ＳＣＲ触媒に到達する添加剤の割合が低下することを抑制することができる。そのため、ＳＣＲ触媒の下流側部分により多くのアンモニアを吸着させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明において、第１添加弁と第２添加弁との間の排気通路に設けられた前記選択還元型ＮＯｘ触媒を第１選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「第１ＳＣＲ触媒」と称する場合もある。）とする。このとき、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気通路における第２添加弁より下流側に、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に
還元する機能を有する第２選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「第２ＳＣＲ触媒」と称する場合もある。）をさらに備えてもよい。このような構成の場合、第２ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべきときには、添加制御部が第２添加弁から添加剤を添加させる。
【００１４】
そして、第１ＳＣＲ触媒と第２ＳＣＲ触媒とを備えた内燃機関の排気浄化システムが、さらに、第２添加弁からの添加剤の添加圧力を調整する圧力調整部を備えている場合、第２ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁から添加剤を添加させるときに、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、圧力調整部が、第１ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁から添加剤を添加させるときよりも、該第２添加弁からの添加剤の添加圧力を低くしてもよい。
【００１５】
また、上記のように第１ＳＣＲ触媒と第２ＳＣＲ触媒とを備えた内燃機関の排気浄化システムが、さらに、第２添加弁から添加される添加剤を加熱する加熱部を備えている場合、第２ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁から添加剤を添加させるときに、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の場合は、加熱部が、該第２添加弁から添加される添加剤を加熱してもよい。
【００１６】
これらによれば、排気通路を流れる排気の流量が所定流量以下の状態で第２ＳＣＲ触媒にアンモニアを吸着させるときに、第２添加弁から添加された添加剤のより多くを第２ＳＣＲ触媒に到達させることができる。したがって、より多くのアンモニアを第２ＳＣＲ触媒に吸着させることできる。その結果、第２ＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲ触媒により好適にアンモニアを吸着させることができる。そのため、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１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】実施例に係る、ＳＣＲ触媒における目標吸着量とＳＣＲ温度との相関を示す図である。
【図３】実施例に係る、ＳＣＲ触媒におけるアンモニア吸着量の分布を示すイメージ図である。
【図４】実施例１に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る内燃機関の運転停止後の尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例３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７】実施例３に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。
【図８】実施例３に係る、目標添加圧力と排気流量との相関関係を示す図である。
【図９】実施例４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１０】実施例４に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。
【図１１】実施例５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１２】実施例５に係る尿素水添加制御のフローを示す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、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
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、軽油を燃料とする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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、酸化触媒５１およびＳＣＲ触媒５２が設けられている。酸化触媒５１は、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化する機能を有する。ＳＣＲ触媒５２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。
【００２４】
さらに、排気通路５には、第１添加弁６１および第２添加弁６２が設けられている。第１添加弁６１は、ＳＣＲ触媒５２の直上流の排気通路５に設けられており、ＳＣＲ触媒５２の上流側端面に向って尿素水を添加する。また、第２添加弁６２は、ＳＣＲ触媒５２の直下流の排気通路５に設けられており、ＳＣＲ触媒５２の下流側端面に向って尿素水を添加する。つまり、第１添加弁６１および第２添加弁６２は、排気通路５内に排気が流れていない状態であっても、各添加弁６１，６２から添加された尿素水がＳＣＲ触媒５２に到達するように設置されている。各添加弁６１，６２から添加された尿素水がＳＣＲ触媒５２に到達すると、尿素が加水分解することで生成されたアンモニアが該ＳＣＲ触媒５２に吸着する。ＳＣＲ触媒５２では、このアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。
【００２５】
なお、本実施例においては、第１添加弁６１が本発明に係る「第１添加弁」に相当し、第２添加弁６２が本発明に係る「第２添加弁」に相当する。また、本実施例においては、第１添加弁および第２添加弁から、尿素水に代えてアンモニアガスをＳＣＲ触媒５２に向って添加する構成を採用することもできる。
【００２６】
また、排気通路５における酸化触媒５１よりも下流側且つＳＣＲ触媒５２によりも上流側には温度センサ５３およびＮＯｘセンサ５４が設けられている。温度センサ５３は、ＳＣＲ触媒５２に流入する排気の温度に応じた電気信号を出力する。ＮＯｘセンサ５４は、ＳＣＲ触媒５２に流入する排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。
【００２７】
また、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プロセッサを有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５３、およびＮＯｘセンサ５４に加え、イグニッションスイッチ６、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、内燃機関１を搭載した車両のアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応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）の回転位置に対応した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。
【００２８】
ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、排気通路５を流れる排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ５３の出力値に基づいてＳＣＲ触媒５２の温度（以下、「ＳＣＲ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、第１添加弁６１、および、第２添加弁６２等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて各種機器を制御する。
【００２９】
（尿素水添加制御）
次に、本実施例に係る尿素水添加制御について説明する。上述したように、ＳＣＲ触媒５２では、吸着されたアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。ここで、ＳＣＲ触媒５２において吸着可能なアンモニア量の最大値（吸着キャパシティ）は、ＳＣＲ温度が高いほど小さくなる。そのため、ＳＣＲ温度に応じた、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニアの目標吸着量が予め定められている。この目標吸着量は、ＳＣＲ触媒５２において所望のＮＯｘ浄化率を確保でき、且つ、ＳＣＲ触媒５２から脱離するアンモニアの量を許容範囲内に抑制することができる値として定められた値である。図２は、ＳＣＲ触媒５２における目標吸着量とＳＣＲ温度との相関を示す図である。この図２に示すように、ＳＣＲ温度が高いほど目標吸着量は小さくなる。
【００３０】
また、本実施例では、内燃機関１の運転中において、ＳＣＲ触媒５２に吸着しているアンモニアの量（以下、単に「アンモニア吸着量」と称する場合もある。）がＥＣＵ１０によって所定の周期で繰り返し演算される。この演算では、ＳＣＲ触媒５２に供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、ＳＣＲ触媒５２におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５２から脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量とを積算することで、現在のアンモニア吸着量が算出される。アンモニア供給量は、第１添加弁６１および第２添加弁６２から添加された尿素水量に基づいて算出することができる。また、アンモニア消費量は、ＮＯｘセンサ５４によって検出される排気のＮＯｘ濃度（すなわち、ＳＣＲ触媒５２に流入する排気のＮＯｘ濃度）、排気流量、およびＳＣＲ温度と、前回の演算で算出されたＳＣＲ触媒５２でのアンモニア吸着量（以下、「吸着量前回値」と称する場合もある。）と、に基づいて算出することができる。つまり、排気流量およびＳＣＲ温度と、吸着量前回値とに基づいて、現時点におけるＳＣＲ触媒５２でのＮＯｘ浄化率を推定することができる。さらに、ＳＣＲ触媒５２に流入する排気のＮＯｘ濃度、および、排気流量に基づいて、ＳＣＲ触媒５２に流入するＮＯｘ量を推定することができる。そして、これらの推定値に基づいてアンモニア消費量を算出することができる。また、アンモニア脱離量は、ＳＣＲ温度および吸着量前回値に基づいて算出することができる。そして、吸着量前回値に対し、増加分であるアンモニア供給量を加算するとともに、減少分であるアンモニア消費量およびアンモニア脱離量を減算することで、今回のアンモニア吸着量（現在のアンモニア吸着量）が算出される。
【００３１】
そして、本実施例では、ＥＣＵ１０が、上記のように算出されるＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持または調整すべく、第１添加弁６１および第２添加弁６２からの尿素水添加を制御する。
【００３２】
例えば、内燃機関１の運転状態が高負荷運転から低負荷運転に移行することで排気の温度が低下し、それに伴ってＳＣＲ触媒５２の温度が低下した場合、ＳＣＲ触媒５２における目標吸着量が増加する。このような場合、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量を早急に増加させる必要がある。ここで、本実施例においては、第１添加弁６１のみならず、第２添加弁６２から尿素水を添加することによっても、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを供給することが可能となっている。ただし、排気通路５に排気が流れている状態では、第
２添加弁６２からは排気の流れに沿って上流側から下流側に向って尿素水が添加されることになる。そのため、排気流量が多いほど、第２添加弁６２から添加された尿素水がＳＣＲ触媒５２に到達し難くなる。
【００３３】
そこで、本実施例においては、排気流量に基づいて、第１添加弁６１のみから尿素水を添加するか、または、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水を添加するのかを決定する。つまり、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量が所定流量より多い場合は、第１添加弁６１のみから尿素水を添加する。一方、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量が所定流量以下の場合は、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。ここで、所定流量とは、第２添加弁６２から添加された尿素水がＳＣＲ触媒５２に到達すると判断できる排気流量である。この所定流量は、実験等に基づいて予め定められている。
【００３４】
上記によれば、排気流量が所定流量以下の場合、第１添加弁６１から添加された尿素水および第２添加弁６２から添加された尿素水の両方がＳＣＲ触媒５２に到達することになる。図３は、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量の分布を示すイメージ図である。図３（ａ）は、ＳＣＲ触媒５２に対し第１添加弁６１のみから尿素水が供給された場合の分布を示している。一方、図３（ｂ）は、ＳＣＲ触媒５２に対し第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が供給された場合の分布を示している。図３（ａ），（ｂ）においては、実線が、ＳＣＲ触媒５２の排気の流れ方向における各位置でのアンモニア吸着量を表している。また、図３（ｂ）においては、破線が、第１添加弁６１から添加された尿素水から生成されたアンモニアの吸着量を表しており、一点鎖線が、第２添加弁６２から添加された尿素水から生成されたアンモニアの吸着量を表している。
【００３５】
図３に示すように、ＳＣＲ触媒５２に対し第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が供給されると、第１添加弁６１のみから尿素水が供給された場合に比べて、より多くのアンモニアが該ＳＣＲ触媒５２に吸着する。また、図３（ｂ）に示すように、第１添加弁６１から添加された尿素水から生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒５２の上流側部分により多く吸着する。一方、第２添加弁６２から添加された尿素水から生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒５２の下流側部分により多く吸着する。したがって、排気流量が所定流量以下の場合に、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水を添加することで、ＳＣＲ触媒５２に対し、より早急に且つより広範囲にアンモニアを吸着させることができる。その結果、ＳＣＲ触媒５２のＮＯｘ浄化能力を向上させることができる。
【００３６】
次に、本実施例に係る尿素水添加制御のフローについて図４に基づいて説明する。図４は、本実施例に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００３７】
本フローでは、先ずＳ１０１において、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１が読み込まれる。上述したように、本実施例では、内燃機関１の運転中、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１がＥＣＵ１０によって周期的に演算されている。そして、ＥＣＵ１０に記憶されているＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１が演算毎に更新される。Ｓ１０１では、このＥＣＵ１０に記憶されているアンモニア吸着量ＡＤ１が読み込まれる。
【００３８】
次に、Ｓ１０２において、現在のＳＣＲ温度に基づいて目標吸着量ＡＤ１ｔが算出される。ＥＣＵ１０には、図２に示すようなＳＣＲ温度と目標吸着量との相関関係がマップまたは関数として記憶されている。Ｓ１０２では、温度センサ５３の出力値に基づいて推定されたＳＣＲ温度を、このマップまたは関数に代入することで目標吸着量ＡＤ１ｔが算出
される。
【００３９】
次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０１で読み込まれたアンモニア吸着量ＡＤ１が、Ｓ１０２で算出された目標吸着量ＡＤ１ｔより少ないか否かが判別される。Ｓ１０３において否定判定された場合、現時点ではＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給する必要はないと判断できる。この場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、Ｓ１０３において肯定判定された場合、次にＳ１０４において、ＳＣＲ温度Ｔｃ１が所定の上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔ以下であるか否かが判別される。ＳＣＲ触媒５２においてアンモニアが酸化されるとＮＯｘが生成されてしまう。ここで、上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔは、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニアの酸化速度が許容範囲内となる温度範囲の上限値である。このような上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔは、実験等に基づいて予め定められている。Ｓ１０４において否定判定された場合、現時点ではＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給すべきではないと判断できる。この場合、本フローの実行は一旦終了される。
【００４０】
一方、Ｓ１０４において肯定判定された場合、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきであると判断できる。この場合、次にＳ１０５において、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であるか否かが判別される。Ｓ１０５において否定判定された場合、次にＳ１０７において、第１添加弁６１のみから尿素水が添加される。一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合、次にＳ１０７において、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。そして、Ｓ１０４の処理またはＳ１０５の処理が実行された後、本フローの実行は一旦終了される。
【００４１】
上記フローによれば、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下である場合、ＳＣＲ触媒５２に対し、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が供給されることになる。これにより、ＳＣＲ触媒５２に対し、より早急に且つより広範囲にアンモニアを吸着させることができる。
【００４２】
なお、本実施例においては、ＥＣＵ１０が図４に示すフローにおけるＳ１０１からＳ１０６の処理を実行することで、本発明に係る「添加制御部」が実現される。
【００４３】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。以下、本実施例に係る尿素水添加制御について説明する。内燃機関１の始動直後においては、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量が目標吸着量に達するまでには、ある程度の時間がかかる場合がある。特に、内燃機関１の運転状態が高負荷運転でありＳＣＲ温度が高い状態のときに、該内燃機関１の運転が停止された場合、該ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニ吸着量が少ない状態で該内燃機関１の運転が停止されることになる。このような状態のときに、内燃機関１が冷間始動された場合、ＳＣＲ温度が低いため、該ＳＣＲ温度に応じた目標吸着量よりも、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニ吸着量が少なく、且つその差が大きい状態が発生することになる。このような状態が発生すると、内燃機関１の始動直後は、ＳＣＲ触媒５２において所望のＮＯｘ浄化率を確保することが困難となる虞がある。
【００４４】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の運転停止後にＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させる。これによれば、内燃機関１の次回の始動直後において、該内燃機関１の運転停止中にＳＣＲ触媒５２に吸着されたアンモニアが該ＳＣＲ触媒５２でのＮＯｘの還元に用いられる。そのため、内燃機関１の次回の始動直後におけるＳＣＲ触媒５２でのＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００４５】
ここで、内燃機関１の運転停止後は排気流量は零になる。そのため、内燃機関１の運転停止後においては、第１添加弁６１から添加された尿素水のみならず、第２添加弁６２か
ら添加された尿素水もＳＣＲ触媒５２に到達する。そこで、本実施例では、内燃機関１の運転停止後においてＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときは、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。これによれば、内燃機関１の運転停止後に、ＳＣＲ触媒５２に対し、より広範囲にアンモニアを吸着させることができる。その結果、内燃機関１の次回の始動直後において、ＳＣＲ触媒５２のＮＯｘ浄化能力を向上させることができる。
【００４６】
次に、本実施例に係る、内燃機関１の運転停止後の尿素水添加制御のフローについて図５に基づいて説明する。図５は、内燃機関１の運転停止時に実行されるフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって実行される。
【００４７】
本フローでは、先ずＳ２０１において、イグニッションスイッチ６がＯＮからＯＦＦにされたか否か、つまり、内燃機関１の運転が停止されたか否かが判別される。Ｓ２０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、Ｓ２０１において肯定判定された場合、次にＳ２０２において、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１が読み込まれる。つまり、Ｓ２０２においては、内燃機関１の運転が停止された時点でのアンモニア吸着量ＡＤ１が読み込まれる。
【００４８】
次に、Ｓ２０３において、Ｓ２０１で読み込まれたＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１が、内燃機関１の始動時における目標吸着量ＡＤ１ｔｓより少ないか否かが判別される。ここで、内燃機関１の始動時における目標吸着量ＡＤ１ｔｓは、内燃機関１の始動直後にＳＣＲ触媒５２においてＮＯｘを十分に還元するために必要となると考えられるアンモニアの吸着量である。このような内燃機関１の始動時における目標吸着量ＡＤ１ｔｓは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。Ｓ２０３において否定判定された場合、内燃機関１の運転停止後（すなわち、内燃機関１の運転停止中）にＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給する必要はないと判断できる。この場合、本フローの実行は一旦終了される。
【００４９】
一方、Ｓ２０３において肯定判定された場合、次にＳ２０４において、ＳＣＲ温度Ｔｃ１が所定の上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔ以下であるか否かが判別される。ここで、上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔは、実施例１と同様、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニアの酸化速度が許容範囲内となる温度範囲の上限値である。内燃機関１の運転停止直前の運転状態が高負荷運転である場合のように、該内燃機関１の運転停止直後におけるＳＣＲ温度が高い場合は、その温度が上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔよりも高い場合があり得る。ただし、このような場合でも、内燃機関１の運転停止時点からの時間の経過とともにＳＣＲ温度は徐々に低下する。そこで、Ｓ２０４において否定判定された場合、現時点ではＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給すべきではないと判断し、Ｓ２０４の処理を再度実行する。つまり、ＳＣＲ温度が上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔ以下に低下するまで、Ｓ２０４の処理が繰り返し実行される。
【００５０】
そして、Ｓ２０４において肯定判定された場合は、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきであると判断できる。この場合、次にＳ２０５において、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。このとき、Ｓ２０１で読み込まれたアンモニア吸着量ＡＤ１と、内燃機関１の始動時における目標吸着量ＡＤ１ｔｓとの差分に基づいて、第１添加弁６１および第２添加弁６２からの尿素水添加量の総量を決定してもよい。つまり、第１添加弁６１および第２添加弁６２からの尿素水添加量の総量を、ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量が目標吸着量ＡＤ１ｔｓとなるように決定してもよい。そして、Ｓ２０５の処理が実行された後、本フローの実行は終了される。
【００５１】
上記フローによれば、内燃機関１の運転停止後においてＳＣＲ触媒５２にアンモニアを
吸着させるべきときは、ＳＣＲ触媒５２に対し、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が供給されることになる。これにより、内燃機関１の運転停止後に、ＳＣＲ触媒５２に対し、より広範囲にアンモニアを吸着させることができる。
【００５２】
なお、本実施例においては、ＥＣＵ１０が図５に示すフローにおけるＳ２０１からＳ２０５の処理を実行することで、本発明に係る「添加制御部」が実現される。また、本実施例においては、必ずしも、内燃機関１の運転停止時のＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量ＡＤ１に基づいて、該内燃機関１の運転停止後の第１添加弁６１および第２添加弁６２からの尿素水添加を実行するか否かを決定しなくてもよい。つまり、内燃機関１の運転停止後に、ＳＣＲ温度が上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔ以下である条件が成立すれば、所定の一定量の尿素水を第１添加弁６１および第２添加弁６２から添加するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施例においては、イグニッションスイッチ６がＯＦＦにされることで内燃機関１の運転が停止され、イグニッションスイッチ６がＯＮにされることで内燃機関１が再始動される場合について説明した。しかしながら、所定の自動停止条件が成立した場合に内燃機関の運転を自動的に停止させ、その後、所定の自動始動条件が成立した場合に内燃機関を自動的に再始動させる、所謂、自動停止・自動始動制御が行われる内燃機関において、該内燃機関の運転が自動的に停止された場合に、上記と同様の尿素水添加制御を実行してもよい。
【００５４】
＜実施例３＞
図６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。本実施例においては、第２添加弁６２と尿素水タンク６０とが尿素水通路６３によって連通されている。尿素水通路６３には電動ポンプ６４が設けられている。そして、電動ポンプ６４が作動することで、尿素水通路６３を通して尿素水タンク６０から第２添加弁６２に尿素水が供給される。また、電動ポンプ６４の回転速度を調整して尿素水の吐出量を変更することで、第２添加弁６２から尿素水の添加圧力を調整することが可能となっている。電動ポンプ６４は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されており、該ＥＣＵ１０によって制御される。これら以外の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。なお、本実施例では、電動ポンプ６４が、本発明に係る「圧力調整部」に相当する。
【００５５】
（尿素水添加制御）
実施例１に係る尿素水添加制御と同様、本実施例においても、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときにおいて、排気流量が所定流量以下の場合は、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。このとき、本実施例では、排気流量に基づいて、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を調整する。つまり、排気流量が多いときは、排気流量が少ないときに比べて、電動ポンプ６４の回転速度を高くする。これにより、排気流量が多いときは、排気流量が少ないときに比べて、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を高くする。
【００５６】
第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が高いほど、該第２添加弁６２から添加された尿素水がＳＣＲ触媒５２に到達し易くなる。したがって、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を上記のように調整することで、排気流量が相対的に多い場合であっても、第２添加弁６２から添加された尿素水のうちＳＣＲ触媒５２に到達する尿素水の割合が低下することを抑制することができる。そのため、ＳＣＲ触媒５２の下流側部分により多くのアンモニアを吸着させることが可能となる。その結果、ＳＣＲ触媒５２におけるＮＯｘ浄化率をより高めることができる。
【００５７】
次に、本実施例に係る尿素水添加制御のフローについて図７に基づいて説明する。図７は、本実施例に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、
ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本フローにおけるＳ３０６およびＳ３０７以外のステップにおいて実行される処理は、図４に示すフローにおける各ステップにおいて実行される処理と同様であるため、同様の処理が実行されるステップには同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
本フローでは、Ｓ１０５において肯定判定されると、次にＳ３０６の処理が実行される。Ｓ３０６では、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力の目標値である目標添加圧力Ｐａｄｄｔ１が算出される。ここで、目標添加圧力Ｐａｄｄｔ１は、現在の排気流量に基づいて算出される。図８は、目標添加圧力と排気流量との相関関係を示す図である。図８に示すように、排気流量が多いほど目標添加圧力は高くなる。なお、目標添加圧力を排気流量に対して必ずしも連続的に変化させる必要はなく、目標添加圧力を排気流量に対して段階的に変化させてもよい。本実施例では、図８に示すような目標添加圧力と排気流量との相関関係がマップまたは関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。Ｓ３０６では、エアフローメータ４０の出力値に基づいて推定された排気流量を、このマップまたは関数に代入することで目標添加圧力Ｐａｄｄｔ１が算出される。
【００５９】
次に、Ｓ３０７において、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が、Ｓ３０６で算出された目標添加圧力Ｐａｄｄｔ１となるように、電動ポンプ６４の回転速度が調整される。次にＳ１０６の処理が実行される。
【００６０】
上記フローによれば、ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべく第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される場合に、排気流量Ｑｇａｓが多いほど、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が高められる。これにより、ＳＣＲ触媒５２の下流側部分により多くのアンモニアを吸着させることができる。
【００６１】
＜実施例４＞
図９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。本実施例においては、内燃機関１を搭載した車両のエンジンルーム内の排気通路５に酸化触媒５１、ＳＣＲ触媒５２、第１添加弁６１、第２添加弁６２、温度センサ５３、および、ＮＯｘセンサ５４が設けられている。そして、本実施例では、ＳＣＲ触媒５２を第１ＳＣＲ触媒５２とし、温度センサ５３を上流側温度センサ５３とし、ＮＯｘセンサ５４を上流側ＮＯｘセンサ５４とする。また、本実施例では、排気通路５が、ＳＣＲ触媒５２の直下流部分で車両のアンダーフロアに向けて曲がっており、この湾曲部分に第２添加弁６２が配置されている。
【００６２】
さらに、排気通路５におけるアンダーフロアに位置する部分には第２ＳＣＲ触媒５５、下流側温度センサ５６、および、下流側ＮＯｘセンサ５７が設けられている。第２ＳＣＲ触媒５５は、第１ＳＣＲ触媒５２と同様、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。下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５７は第２ＳＣＲ触媒５５よりも上流側の排気通路５に設けられている。下流側温度センサ５６は、第２ＳＣＲ触媒５５に流入する排気の温度に応じた電気信号を出力する。下流側ＮＯｘセンサ５７は、第２ＳＣＲ触媒５５に流入する排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５７はＥＣＵ１０に電気的に接続されている。
そして、ＥＣＵ１０は、下流側温度センサ５６の出力値に基づいて第２ＳＣＲ触媒５５の温度（以下、「第２ＳＣＲ温度」と称する場合もある。）を推定する。以上説明した点以外の構成は実施例３と同様であるため、その説明を省略する。
【００６３】
上記のように、第１ＳＣＲ触媒５２と、第１添加弁６１および第２添加弁６２とがエンジンルーム内に配置されている場合、内燃機関１の運転中および内燃機関１の運転停止後
暫くの間においては、排気通路５におけるこれらが設けられている部分の雰囲気温度が、これらがアンダーフロアに設けられている場合に比べて高く維持され易い。そのため、第１添加弁６１および第２添加弁６２から尿素水が添加された際に該尿素の気化および拡散が促進され易い。したがって、第１ＳＣＲ触媒５２におけるより広い範囲にアンモニアが吸着し易くなる。ただし、本発明において、第１ＳＣＲ触媒と、第１添加弁および第２添加弁とがエンジンルーム内に配置されること、および、第２ＳＣＲ触媒がアンダーフロアに配置されることは必須ではない。
【００６４】
（尿素水添加制御）
また、本実施例では、実施例１に係る尿素水添加制御と同様の尿素水添加制御が実行される。つまり、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量が所定流量より多い場合は、第１添加弁６１のみから尿素水を添加する。一方、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときにおいて、排気流量が所定流量以下の場合は、第１添加弁６１および第２添加弁６２の両方から尿素水が添加される。
【００６５】
そして、本実施例では、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべきときにも第２添加弁６２から尿素水が添加される。第２添加弁６２から添加された尿素水が排気によって下流側に流されると、該尿素水が第２ＳＣＲ触媒５５まで到達する。これにより、第２ＳＣＲ触媒にアンモニアが吸着する。また、本実施例では、内燃機関１の運転中において、第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量がＥＣＵ１０によって所定の周期で繰り返し演算される。この演算では、上述した第１ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量の演算と同様、第２ＳＣＲ触媒５５に供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、第２ＳＣＲ触媒５５におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、第２ＳＣＲ触媒５５から脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量とを積算することで、現在のアンモニア吸着量が算出される。このとき、第２ＳＣＲ触媒５５へのアンモニア供給量は、第２添加弁６２から添加された尿素水量のみならず、第１ＳＣＲ触媒５２から脱離したアンモニア量を考慮して算出される。また、アンモニア消費量およびアンモニア脱離量は、下流側ＮＯｘセンサ５７によって検出される排気のＮＯｘ濃度、排気流量、および、第２ＳＣＲ温度を用いて算出される。
【００６６】
そして、本実施例では、ＥＣＵ１０が、上記のように算出される第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持または調整すべく、第２添加弁６２からの尿素水添加を制御する。ただし、上述したように、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着すべきときにも第２添加弁６２から尿素水を添加する場合がある。つまり、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべきときにおいて、排気流量が所定流量以下の場合は、第２添加弁６２から尿素水が添加される。このような場合は、第２ＳＣＲ触媒５５への尿素水の供給よりも優先して第１ＳＣＲ触媒５２へ尿素水を供給するように、第２添加弁６２からの尿素水添加が制御される。
【００６７】
ここで、本実施例では、実施例３と同様、電動ポンプ６４の回転速度を調整することで、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を調整することが可能となっている。そして、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加するときは、その添加圧力を所定の基準添加圧力に調整する。つまり、排気流量が所定流量以下ときに基準添加圧力で第２添加弁６２から尿素水が添加されれば、添加された尿素水が第１ＳＣＲ触媒５２に到達する。一方、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加するときに、排気流量が所定流量以下の場合は、該第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を基準添加圧力よりも低い所定の低添加圧力に調整する。ここで、低添加圧力は、排気流量が所定流量以下であっても、第２添加弁６２から添加された尿素水の比較的多くが第１ＳＣＲ触媒５２には到達せず、排気によって下流側に流されることになる添加圧力である。つまり、排気流量が所定流量以下であっても、低
添加圧力で第２添加弁６２から尿素水が添加されれば、添加された尿素水の多くが第２ＳＣＲ触媒５５に到達する。このような基準添加圧力および低添加圧力は実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００６８】
上記のように第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力を調整することで、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量が所定流量以下の場合に、第２添加弁６２から添加された尿素水のより多くを第２ＳＣＲ触媒５５に到達させることができる。したがって、より多くのアンモニアを第２ＳＣＲ触媒５５に吸着させることできる。その結果、第２ＳＣＲ触媒５５でのＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００６９】
次に、本実施例に係る尿素水添加制御のフローについて図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施例に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。ただし、本フローは、第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持または調整するために実行されるフローである。そのため、本実施例においても、第１ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持または調整するために、本フローとは別に、図４に示すフローもＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。このとき、図４に示すフローのＳ１０６において第２添加弁６２から尿素水が添加されるときは、その添加圧力が基準添加圧力に調整される。
【００７０】
本フローでは、先ずＳ４０１において、図４に示すフローのＳ１０３、Ｓ１０４、または、Ｓ１０５において否定判定されているか否かが判別される。上述したように、図４に示すフローのＳ１０３において否定判定されている場合、現時点では第１ＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給する必要はないと判断できる。また、図４に示すフローのＳ１０４において否定判定されている場合、現時点では第１ＳＣＲ触媒５２に対し尿素水を供給すべきではないと判断できる。また、図４に示すフローのＳ１０５において否定判定されている場合、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるための尿素水添加は第１添加弁６１のみによって実行される。したがって、Ｓ４０１において肯定判定された場合、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるために第２添加弁６２から尿素水を添加する必要はないと判断できる。この場合、次にＳ４０２の処理が実行される。一方、Ｓ４０１において肯定判定された場合、つまり、図４に示すフローのＳ１０３、Ｓ１０４、および、Ｓ１０５において肯定判定された場合、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるために、第１添加弁６１からの尿素水添加のみならず、第２添加弁６２からの尿素水添加が実行される。そして、この場合は、本実施例では、第１ＳＣＲ触媒５２への尿素水の供給が優先されるため、本フローの実行は一旦終了される。
【００７１】
Ｓ４０２においては、第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量ＡＤ２が読み込まれる。上述したように、本実施例では、内燃機関１の運転中、第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量ＡＤ２がＥＣＵ１０によって周期的に演算されている。そして、ＥＣＵ１０に記憶されている第２ＳＣＲ触媒５５におけるアンモニア吸着量ＡＤ２が演算毎に更新される。Ｓ４０２では、このＥＣＵ１０に記憶されているアンモニア吸着量ＡＤ２が読み込まれる。
【００７２】
次に、Ｓ４０３において、現在の第２ＳＣＲ温度に基づいて、第２ＳＣＲ触媒５５における目標吸着量ＡＤ２ｔが算出される。ＥＣＵ１０には、第１ＳＣＲ温度と第１ＳＣＲ触媒５２における目標吸着量ＡＤ１ｔとの相関関係のみならず、第２ＳＣＲ温度と第２ＳＣＲ触媒５５における目標吸着量ＡＤ２ｔとの相関関係がマップまたは関数として記憶されている。なお、第２ＳＣＲ温度と第２ＳＣＲ触媒５５における目標吸着量ＡＤ２ｔとの相関関係は、第１ＳＣＲ温度と第１ＳＣＲ触媒５２における目標吸着量ＡＤ１ｔとの相関関係と同様の傾向にある。つまり、第２ＳＣＲ温度が高いほど第２ＳＣＲ触媒５５における
目標吸着量ＡＤ２ｔは小さくなっている。Ｓ４０３では、下流側温度センサ５６の出力値に基づいて推定された第２ＳＣＲ温度を、このマップまたは関数に代入することで目標吸着量ＡＤ２ｔが算出される。
【００７３】
次に、Ｓ４０４において、Ｓ４０２で読み込まれたアンモニア吸着量ＡＤ２が、Ｓ４０３で算出された目標吸着量ＡＤ２ｔより少ないか否かが判別される。Ｓ４０４において否定判定された場合、現時点では第２ＳＣＲ触媒５５に対し尿素水を供給する必要はないと判断できる。この場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、Ｓ４０４において肯定判定された場合、次にＳ４０５において、第２ＳＣＲ温度Ｔｃ２が所定の上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔ以下であるか否かが判別される。この上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔは、第２ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニアの酸化速度が許容範囲内となる温度範囲の上限値である。このような上限温度Ｔｃｌｉｍｉｔは、実験等に基づいて予め定められている。Ｓ４０５において否定判定された場合、現時点では第２ＳＣＲ触媒５５に対し尿素水を供給すべきではないと判断できる。この場合、本フローの実行は一旦終了される。
【００７４】
一方、Ｓ４０５において肯定判定された場合、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべきであると判断できる。この場合、次にＳ４０６において、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であるか否かが判別される。Ｓ４０６において肯定判定された場合、次にＳ４０７において、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が低添加圧力Ｐａｄｄｌｏｗとなるように、電動ポンプ６４の回転速度が調整される。一方、Ｓ４０６において否定判定された場合、次にＳ４０９において、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が基準添加圧力Ｐａｄｄｂａｓｅとなるように、電動ポンプ６４の回転速度が調整される。Ｓ４０７またはＳ４０９の次に、Ｓ４０８において第２添加弁６２から尿素水が添加される。その後、本フローの実行は一旦終了される。
【００７５】
上記フローによれば、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下である場合、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力が、基準添加圧力Ｐａｄｄｂａｓｅより低い低添加圧力Ｐａｄｄｌｏｗに調整される。これにより、第２ＳＣＲ触媒５５により多くのアンモニアを吸着させることができる。
【００７６】
なお、本実施例においては、ＥＣＵ１０が図１０に示すフローにおけるＳ４０１からＳ４０７、および、Ｓ４０８の処理を実行することで、本発明に係る「添加制御部」が実現される。
【００７７】
＜実施例５＞
図１１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。尿素水通路６３に、該尿素水通路６３を流れる尿素水を加熱するヒータ６５が設けられている。ヒータ６５はＥＣＵ１０に電気的に接続されており、該ＥＣＵ１０によって制御される。この点以外の構成は実施例４と同様であるため、その説明を省略する。
【００７８】
（尿素水添加制御）
本実施例では、第２添加弁６２から尿素水を添加するときの添加圧力は常に一定である。つまり、排気流量が所定流量以下ときにおいて、第１ＳＣＲ触媒５２にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加する場合も、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加する場合も、第２添加弁６２からの尿素水の添加圧力は同一である。そして、本実施例では、排気流量が所定流量以下ときに第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加する場合は、実施例４に係る尿素水添加制御で行ったような添加圧力制御に代えて、尿素水の加熱制御を行う。つまり、排気流量が所定流量以下ときに第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべく第２添加弁６２から尿素水を添加する場合は、ヒータ６５によって
、第２添加弁６２から添加される尿素水を加熱する。
【００７９】
ヒータ６５によって尿素水が加熱されると、第２添加弁６２から該尿素水が添加されたときに該尿素水の気化が促進され易くなる。これにより、第２添加弁６２から添加された尿素水が排気によって下流側により流され易くなる。そのため、より多くの尿素が第２ＳＣＲ触媒５５に到達することになる。したがって、実施例４に係る尿素水添加制御における添加圧力制御を行った場合と同様、より多くのアンモニアを第２ＳＣＲ触媒５５に吸着させることが可能となる。その結果、第２ＳＣＲ触媒５５でのＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００８０】
次に、本実施例に係る尿素水添加制御のフローについて図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施例に係る尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、実施例４と同様、本実施例においても、第１ＳＣＲ触媒５２におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持または調整するために、本フローとは別に、図４に示すフローもＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。また、本フローにおけるＳ４０１からＳ４０６、および、Ｓ４０８において実行される処理は、図１０に示すフローにおける各ステップにおいて実行される処理と同様であるため、同様の処理が実行されるステップには同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
本フローでは、Ｓ４０６において肯定判定された場合、次にＳ５０７においてヒータ６５がＯＮにされる。これにより、第２添加弁６２から添加される尿素水が加熱される。次にＳ４０８において、第２添加弁６２から尿素水が添加される。一方、Ｓ４０６において否定判定された場合、次にＳ４０８の処理が実行される。つまり、ヒータ６５によって尿素水が加熱されることなく、第２添加弁６２からの尿素水添加が実行される。
【００８２】
上記フローによれば、第２ＳＣＲ触媒５５にアンモニアを吸着させるべきときに、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下である場合、第２添加弁６２から添加される尿素水が加熱される。これにより、第２ＳＣＲ触媒５５により多くのアンモニアを吸着させることができる。
【００８３】
なお、本実施例においては、ＥＣＵ１０が図１２に示すフローにおけるＳ４０１からＳ４０６、Ｓ４０８、および、Ｓ５０７の処理を実行することで、本発明に係る「添加制御部」が実現される。また、実施例４に係る尿素水添加制御と、本実施例に係る尿素水の加熱制御とを併用するしてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
４・・・吸気通路
４０・・エアフローメータ
５・・・排気通路
６・・・イグニッションスイッチ
１０・・ＥＣＵ
５２・・ＳＣＲ触媒（第１ＳＣＲ触媒）
５３・・排気温度センサ（上流側排気温度センサ）
５４・・ＮＯｘセンサ（上流側ＮＯｘセンサ）
５５・・第２ＳＣＲ触媒
５６・・下流側温度センサ
５７・・下流側ＮＯｘセンサ
６０・・尿素水タンク
６１・・第１添加弁
６２・・第２添加弁
６３・・尿素水通路
６４・・電動ポンプ
６５・・ヒータ
【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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