(57)【要約】【課題】還元剤の吸着量を強制的にゼロにする制御を不要にしつつ吸着量を高精度で推定できるようにした吸着量推定装置を提供する。【解決手段】吸着量推定装置は、ステップＳ７による徐変制御部と、ステップＳ８による変化時指標検出部と、ステップＳ９による変化時吸着量推定部と、を備える。徐変制御部は、還元剤の添加量を徐々に変化させていくように添加弁の作動を制御する徐変制御を実行する。変化時指標検出部は、徐変制御により添加量を徐々に変化させる毎に生じる浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の浄化指標を変化時指標とし、検出装置による検出値に基づき変化時指標を検出する。変化時吸着量推定部は、変化時指標検出部により検出された変化時指標に基づき、変化時指標が検出された時点での吸着量である変化時吸着量を推定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化する触媒を有した浄化装置（３０）と、前記内燃機関の排気通路（１１ａ）のうち前記浄化装置の上流側に還元剤を添加する添加弁（２０）と、前記排気通路のうち前記浄化装置の下流側に配置されＮＯｘ量および還元剤量の少なくとも一方を検出する検出装置（５０）と、を備える浄化システムに適用され、前記浄化装置への還元剤の吸着量を推定する吸着量推定装置において、
還元剤の添加量を徐々に変化させていくように前記添加弁の作動を制御する徐変制御を実行する徐変制御部（Ｓ７）と、
前記浄化装置による浄化性能を表す指標を浄化指標とし、前記徐変制御により添加量を徐々に変化させる毎に生じる前記浄化指標の変化量（ΔＲ）が所定量以上変化した時の前記浄化指標を変化時指標（Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙ）とし、前記検出装置による検出値に基づき前記変化時指標を検出する変化時指標検出部（Ｓ８）と、
前記変化時指標検出部により検出された前記変化時指標に基づき、前記変化時指標が検出された時点での吸着量である変化時吸着量（Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘ）を推定する変化時吸着量推定部（Ｓ９）と、を備える吸着量推定装置。
【請求項２】
前記添加弁からの還元剤の添加量、前記触媒の温度、および変化時吸着量推定部により推定された吸着量に基づき、前記徐変制御の実行停止期間における吸着量を推定する吸着量推定部（Ｓ１）を備える請求項１に記載の吸着量推定装置。
【請求項３】
前記吸着量推定部により推定される吸着量が目標吸着量となるよう、前記添加弁の作動を制御する添加弁制御部（Ｓ２）と、
前記変化量が所定未満となる前記吸着量の範囲であって、前記変化時吸着量を上限または下限とする範囲を適正範囲（Ｗ１）とし、前記適正範囲よりも狭い範囲の値に前記目標吸着量を設定する目標吸着量設定部（Ｓ１０）と、
を備える請求項２に記載の吸着量推定装置。
【請求項４】
前記変化量が所定未満となる前記吸着量の範囲であって、前記変化時吸着量を上限または下限とする範囲を適正範囲（Ｗ１）とし、前記適正範囲よりも少ない側の前記吸着量の範囲を過少範囲（Ｗ２）とし、前記適正範囲よりも多い側の前記吸着量の範囲を過多範囲（Ｗ３）とし、現状の前記吸着量が前記適正範囲、前記過少範囲および前記過多範囲のいずれであるかを識別する範囲識別部（Ｓ５）を備え、
前記徐変制御部は、前記範囲識別部により前記過少範囲と識別されている場合には前記添加量を徐々に増大変化させ、前記範囲識別部により前記過多範囲と識別されている場合には前記添加量を徐々に減少変化させ、
前記変化時吸着量推定部は、前記変化時指標との相関に基づき前記変化時吸着量を推定するにあたり、前記増大変化させた場合と前記減少変化させた場合とで前記相関を異ならせて推定する請求項２または３に記載の吸着量推定装置。
【請求項５】
前記徐変制御部は、前記検出装置による検出値に基づき検出される前記浄化指標が目標指標未満であることを条件として前記徐変制御を実行する請求項１〜４のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
【請求項６】
前記徐変制御部は、前記触媒の温度および排気流量の少なくとも１つについて、単位時間あたりの変化量が所定量未満となっている定常状態であることを条件として前記徐変制御を実行する請求項１〜５のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
前記徐変制御部は、前記触媒の温度および排気流量の少なくとも１つについて、単位時間あたりの変化量が所定量未満となっている定常状態であることを条件として前記徐変制御を実行する請求項１〜５のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
【請求項７】
前記変化時吸着量推定部は、前記徐変制御を実行している時の前記触媒の温度および排気流量の少なくとも１つに応じて前記変化時吸着量を推定する請求項１〜６のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
【請求項８】
前記変化時指標もしくは前記変化時吸着量の初期値に対する現状値の乖離が所定値以上である場合に、前記浄化装置の浄化能力が異常に低くなっている異常状態であると判定する異常判定部（Ｓ１２）を備える請求項１〜７のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
【請求項９】
前記徐変制御には、前記変化量が所定量以上変化するまで還元剤の添加量を所定量ずつ増量または減量の方向へ変化させていく第１徐変制御と、前記徐変制御の後で前記第１徐変制御とは逆の方向へ添加量を所定量ずつ変化させていく第２徐変制御とが含まれており、
前記変化時指標検出部は、前記第２徐変制御により添加量を徐々に変化させる毎に生じる前記浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の前記浄化指標を、前記変化時指標として検出する請求項１〜８のいずれか１つに記載の吸着量推定装置。
【請求項１０】
前記第１徐変制御で増量または減量させていく所定量は、前記第２徐変制御で増量または減量させていく所定量よりも大きく設定されている請求項９に記載の吸着量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化装置への還元剤の吸着量を推定する吸着量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に配置された浄化装置と、排気通路のうち浄化装置の上流側に還元剤を添加する添加弁とを備え、浄化装置が有する触媒上にて排気中のＮＯｘを還元剤で還元して浄化する浄化システムが従来より知られている（特許文献１参照）。添加された還元剤の多くは触媒に吸着され、その後、排気中のＮＯｘと触媒上で化学反応してＮＯｘを還元させる。
【０００３】
浄化装置へのＮＯｘ流入量に対して還元剤の吸着量が過少であれば、還元されずに浄化装置を通過するＮＯｘの量（ＮＯｘスリップ量）が増加する。一方、還元剤の吸着量が過多であれば、浄化装置から流出する還元剤の量（還元剤スリップ量）が増加する。これらのスリップ量を低減させるには、還元剤の吸着量が適正範囲になるように還元剤の供給量を制御することが要求される。
【０００４】
この要求に対し、内燃機関の運転状態の履歴から吸着量を推定し、推定した吸着量が適正範囲になるように還元剤の添加量を制御すれば良いが、この制御を長時間実行していくと推定誤差が累積されていき、十分な推定精度を確保できなくなる。この問題に対し、特許文献１に記載の吸着量推定装置では、還元剤の添加を強制的に停止させることで、実際の吸着量を既知の量（ゼロ）に一致させて推定誤差をリセットする、といったキャリブレーション制御を定期的に実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２８２２８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したキャリブレーション制御の実行期間では、吸着量が過少またはゼロになるので、ＮＯｘスリップ量が増加する。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、還元剤の吸着量を強制的にゼロにする制御を不要にしつつ吸着量を高精度で推定できるようにした吸着量推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
開示される発明は、
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化する触媒を有した浄化装置（３０）と、内燃機関の排気通路（１１ａ）のうち浄化装置の上流側に還元剤を添加する添加弁（２０）と、排気通路のうち浄化装置の下流側に配置されＮＯｘ量および還元剤量の少なくとも一方を検出する検出装置（５０）と、を備える浄化システムに適用され、浄化装置への還元剤の吸着量を推定する吸着量推定装置において、
還元剤の添加量を徐々に変化させていくように添加弁の作動を制御する徐変制御を実行する徐変制御部（Ｓ７）と、
浄化装置による浄化性能を表す指標を浄化指標とし、徐変制御により添加量を徐々に変化させる毎に生じる浄化指標の変化量（ΔＲ）が所定量以上変化した時の浄化指標を変化時指標（Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙ）とし、検出装置による検出値に基づき変化時指標を検出する変化時指標検出部（Ｓ８）と、
変化時指標検出部により検出された変化時指標に基づき、変化時指標が検出された時点での吸着量である変化時吸着量（Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘ）を推定する変化時吸着量推定部（Ｓ９）と、
を備える吸着量推定装置である。
【００１０】
ここで、吸着量と浄化指標との関係を表わす図４に例示される実線を特性線と呼ぶ場合において、徐変制御による添加量の変化に伴い生じる浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の指標（変化時指標）は、実際の特性線との相関が高い。そのため、変化時指標を把握できればその時の吸着量（変化時吸着量）を高精度で把握できる。この点に着目し、上記発明では、徐変制御を実行して変化時指標を検出し、検出された変化時指標に基づき変化時吸着量を推定するので、変化時吸着量を高精度で推定できるようになる。しかも、上記推定に用いる変化時指標は、添加量を徐々に変化させることで算出可能になるので、吸着量を強制的にゼロ（既知量）にする制御を不要にしつつ、変化時吸着量（既知量）の推定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸着量推定装置が適用される浄化システムの概略図。
【図２】ＮＯｘスリップが生じている場合の、ＮＯｘ浄化装置の内部状態を示す模式図。
【図３】還元剤スリップが生じている場合の、ＮＯｘ浄化装置の内部状態を示す模式図。
【図４】吸着量と浄化率との関係を表わす特性線を示す図。
【図５】吸着量と浄化率との関係を表わす特性線の、状態変化の一例を示す図。
【図６】第１実施形態に係る吸着量推定装置のプロセッサが実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図７】図６に示す徐変制御の処理手順を示すフローチャート。
【図８】吸着量と浄化率との関係を表わす特性線を示す図であって、本発明の第２実施形態に係る徐変制御の概要を説明する図。
【図９】第２実施形態に係る吸着量推定装置のプロセッサが実行する処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示す内燃機関１０は車両に搭載されたものであり、この車両には、排気を浄化する浄化システムが搭載されている。浄化システムは、内燃機関１０の排気管１１に取り付けられた添加弁２０、ＮＯｘ浄化装置３０、酸化装置４０およびＮＯｘセンサ５０を備える。
【００１４】
ＮＯｘ浄化装置３０は、選択還元型の還元触媒を有する担体３１と、その担体３１を内部に保持して排気管１１に接続されるケースと、を備える。この還元触媒は、還元剤がＮＯｘを還元させる反応を促進させる還元機能、および還元剤を吸着する吸着機能を有し、還元触媒の具体例としてゼオライトが挙げられる。
【００１５】
添加弁２０は、排気通路１１ａのうちＮＯｘ浄化装置３０の上流側に尿素水を添加する。車両に搭載された尿素水タンク２０ｔに貯留されている尿素水は、尿素水ポンプ２０ｐにより添加弁２０へ供給される。添加弁２０は、噴孔を開閉する弁体２１と、通電により電磁力を発生させる電磁コイル２２と、を有する。電磁力は、弁体２１へ開弁力として付与される。したがって、電磁コイル２２への通電を開始すると弁体２１が開弁作動し、噴孔から尿素水が噴射されて排気通路１１ａへ尿素水が添加される。また、電磁コイル２２への通電を終了すると弁体２１が閉弁作動し、排気通路１１ａへの尿素水の添加が終了する。
【００１６】
排気通路１１ａへ添加された尿素水は、排気通路１１ａのうち添加弁２０から還元触媒に至るまでの経路で加熱されて加水分解する。この加水分解により、還元剤としてのアンモニアが生成されてＮＯｘ浄化装置３０へ供給される。供給されたアンモニアの多くは、図２および図３に示すように、担体３１が有する還元触媒に吸着される。その後、排気に含まれるＮＯｘと還元触媒上で化学反応してＮＯｘを還元する（図２参照）。また、供給されたアンモニアの一部は、還元触媒に吸着されることなく還元触媒上でＮＯｘを還元する。
【００１７】
酸化装置４０は、酸化触媒を有する担体と、その担体を内部に保持して排気管１１に接続されるケースと、を備える。ＮＯｘ浄化装置３０へ供給されたアンモニアのうちＮＯｘと反応することなくＮＯｘ浄化装置３０から流出したアンモニアは、酸化触媒上で酸化する。
【００１８】
ＮＯｘセンサ５０は、排気通路１１ａのうちＮＯｘ浄化装置３０の下流側に配置され、排気に含まれるＮＯｘ量およびアンモニア量を検出する。具体的には、ＮＯｘセンサ５０は、排気中のＮＯｘ濃度に応じた電圧値の信号を、電子制御装置（ＥＣＵ６０）へ出力する。また、このＮＯｘセンサ５０は、排気中のアンモニアにも反応して信号を出力するものであり、アンモニア量（還元剤量）およびＮＯｘ量のいずれについても検出する。なお、ＮＯｘセンサ５０は、特許請求の範囲に記載の検出装置に相当する。
【００１９】
ＥＣＵ６０は、プロセッサ６１ａおよびメモリ６１ｂを有するマイクロコンピュータ（マイコン６１）、図示しない入力処理回路および出力処理回路等を備える。プロセッサ６１ａは、メモリ６１ｂに記憶された各種のプログラムにしたがって演算処理を実行することで、各種の算出、推定、設定、指令等を実行する。
【００２０】
ＥＣＵ６０には、ＮＯｘセンサ５０から出力された上記信号、つまりＮＯｘセンサ５０により検出されたＮＯｘまたはアンモニアの検出値を情報として含む信号が入力される。さらにＥＣＵ６０には、内燃機関１０の出力軸の回転速度、内燃機関１０の負荷、排気温度等、内燃機関１０の運転状態を表した情報を含む信号が入力される。ＥＣＵ６０は、これらの信号に基づき電磁コイル２２への通電状態を制御することで、弁体２１の開閉作動を制御して尿素水の添加量を制御する。具体的には、単位時間当たりに排気通路１１ａへ添加される尿素水の質量を、上記添加量として制御する。そして、尿素水の添加量を制御することで、還元触媒に吸着されているアンモニアの量（以下、吸着量と記載）を制御する。
【００２１】
尿素水添加量の制御について、以下、より詳細に説明する。以下の説明では、添加量の目標値を目標添加量とし、吸着量の目標値を目標吸着量とし、現状の吸着量の推定値を推定吸着量とし、浄化装置３０へ流入するＮＯｘ量をＮＯｘ流入量とし、還元触媒の温度を触媒温度とする。ＮＯｘ流入量は、先述した回転速度および負荷等に基づきマイコン６１により推定される。触媒温度は、先述した排気温度等に基づきマイコン６１により推定される。目標吸着量および推定吸着量の算出手法については、図６を用いて後に詳述する。
【００２２】
マイコン６１は、ＮＯｘ流入量、触媒温度、目標吸着量および推定吸着量に基づき目標添加量を設定する。さらにマイコン６１は、設定した目標添加量、および添加弁２０へ供給される尿素水の圧力に基づき、電磁コイル２２への通電時間を制御することで、添加量が目標添加量となるように添加弁２０の作動を制御する。
【００２３】
ここで、ＮＯｘ流入量に対するアンモニア（還元剤）の吸着量が過少であれば、還元されずにＮＯｘ浄化装置３０を通過するＮＯｘ量、つまり図２の符号Ａに示すＮＯｘスリップ量が増加する。一方、現状の吸着量に対する還元剤の添加量が過多であれば、吸着されずにＮＯｘ浄化装置３０を通過する還元剤の量、つまり図３の符号Ｂに示す還元剤スリップ量が増加する。したがって、還元剤の吸着量が適正範囲Ｗ１（図４参照）になるように還元剤の供給量を制御することが要求される。
【００２４】
図４の横軸は吸着量を示し縦軸は浄化率を示す。ここで言う浄化率とは、ＮＯｘ流入量に対するＮＯｘセンサ５０の検出値の割合のことであり、ＮＯｘ浄化装置３０による浄化性能を表す浄化指標に相当する。先述した通り、ＮＯｘセンサ５０は、ＮＯｘ量および還元剤量のいずれに対しても検出する。したがって、ＮＯｘスリップ量が多いほど浄化率は低くなり、還元剤スリップ量が多いほど浄化率は低くなる。つまり、ＮＯｘスリップ量および還元剤スリップ量のいずれもが少なくなると、図４の縦軸に示す浄化率は高くなる。
【００２５】
ＮＯｘセンサ５０の検出値に基づき還元触媒への還元剤の吸着量を推定することに比べれば、ＮＯｘセンサ５０の検出値に基づき浄化率を推定することの方が精度良く推定できる。そして、図４に示すように浄化率と吸着量とは相関を有する。この点に着目し、ＥＣＵ６０には、吸着量と浄化率との関係を表わす特性線Ｍａ（図４参照）を表した情報が相関情報として記憶されている。例えば、浄化率に対する吸着量の値を示す特性マップＭ（図４参照）や、浄化率を変数とした吸着量を表わす数式が、上記相関情報の具体例として挙げられる。図４の例では、特性線Ｍａと特性マップＭの値が一致している。
【００２６】
特性線Ｍａに示されるように、例えば、吸着量を所定量ΔＭ変化させると浄化率も変化する。但し、吸着量の領域によっては、吸着量の変化に対する浄化率の変化は小さい。このように、吸着量の変化に伴い生じる浄化率の変化が所定未満となる吸着量の範囲を適正範囲Ｗ１と呼ぶ。また、適正範囲Ｗ１よりも少ない側の吸着量の範囲を過少範囲Ｗ２と呼び、適正範囲Ｗ１よりも多い側の吸着量の範囲を過多範囲Ｗ３と呼ぶ。過少範囲Ｗ２では、吸着量の増大に伴い浄化率も増大し、過多範囲Ｗ３では、吸着率の増大に伴い浄化率は減少する。また、図４に例示される特性線Ｍａの適正範囲Ｗ１では、吸着量の増大に伴い浄化率も増大する。
【００２７】
ＥＣＵ６０は、先述したようにＮＯｘセンサ５０の検出値に基づき浄化率を算出し、その推定した浄化率に対応する吸着量を、特性マップＭから算出する。このように、ＥＣＵ６０は、吸着量を推定する吸着量推定装置として機能する。なお、適正範囲Ｗ１と過少範囲Ｗ２との境界に位置する特性線Ｍａの変化点を過少側変化点Ｒ２と呼び、適正範囲Ｗ１と過多範囲Ｗ３との境界に位置する特性線Ｍａの変化点を過多側変化点Ｒ３と呼ぶ。また、これらの変化点での浄化率は変化時指標に相当する。
【００２８】
吸着量と浄化率との相関関係、つまり上記特性線Ｍａは、ＮＯｘ浄化装置３０の経年劣化や還元触媒の被毒状態等に応じて変化する。そのため、図５に示す一点鎖線のように還元触媒の初期状態時の特性線に従って特性マップＭを設定しておいても、実際の特性線Ｍａは実線に示すように変化して、特性マップＭと特性線Ｍａが一致しなくなり、ひいては吸着量の推定精度が悪くなる。そこで本実施形態では、以下に説明する図６の制御を実行することで、ＥＣＵ６０に記憶されている特性マップＭを、実際の特性線Ｍａに近づけるように補正している。
【００２９】
図６に示すフローチャートは、内燃機関１０の作動期間中に、プロセッサ６１ａにより所定周期で繰り返し実行される処理である。所定周期の具体例としては、プロセッサ６１ａの演算周期や、内燃機関１０の出力軸が所定角度回転する毎の周期が挙げられる。
【００３０】
先ず、図６のステップＳ１では、還元触媒に吸着されている還元剤の量（以下、吸着量と呼ぶ）を次のように推定する。ステップＳ１の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは、特許請求の範囲に記載の吸着量推定部に相当する。この推定処理では、先ず、以下に説明する吸着速度、脱離速度、酸化速度および還元速度を演算する。
【００３１】
吸着速度は、還元剤が還元触媒に吸着されることにより生じる吸着量の増量速度のことであり、尿素水添加量の前回値、加水分解割合、触媒温度および排気流量をパラメータとして算出される。これらのパラメータの値が大きいほど、概ね、吸着速度は大きい値に算出される。例えば、これらのパラメータに対応する吸着速度をマップ化して予め記憶させておき、これらのパラメータに基づきマップを参照して吸着速度を算出する。
【００３２】
尿素水添加量の前回値は、添加弁２０への通電時間、および添加弁２０へ供給される尿素水の圧力に基づき算出される。加水分解割合は、添加された尿素水のうち加水分解されてアンモニア（還元剤）が生成された割合のことであり、排気温度に基づき算出される。排気温度は、図示しない排気温度センサで検出してもよいし、内燃機関の運転状態に基づき推定してもよい。触媒温度は、排気温度に基づき推定される。上記排気流量は、浄化装置３０に流入する排気流量を触媒容積で除算した値であり、単位容積当りの排気流入量のことである。このように定義される排気流量は、内燃機関の運転状態に基づき推定される。
【００３３】
脱離速度は、還元触媒に吸着されている還元剤が還元触媒から脱離することにより生じる吸着量の減量速度のことであり、推定吸着量の前回値および触媒温度をパラメータとして算出される。これらのパラメータの値が大きいほど、概ね、脱離速度は大きい値に算出される。例えば、これらのパラメータに対応する脱離速度をマップ化して予め記憶させておき、これらのパラメータに基づきマップを参照して脱離速度を算出する。
【００３４】
酸化速度は、還元触媒に吸着されている還元剤が、ＮＯｘを還元させることなく排気中の酸素により酸化されることにより生じる吸着量の減量速度のことであり、推定吸着量の前回値、触媒温度および上記排気流量をパラメータとして算出される。これらのパラメータの値が大きいほど、概ね、酸化速度は大きい値に算出される。例えば、これらのパラメータに対応する酸化速度をマップ化して予め記憶させておき、これらのパラメータに基づきマップを参照して酸化速度を算出する。
【００３５】
還元速度は、還元触媒に吸着されている還元剤がＮＯｘを還元させることにより生じる吸着量の減量速度のことであり、推定吸着量の前回値、触媒温度、上記排気流量、浄化装置３０へのＮＯｘ流入量、およびＮＯ２／ＮＯ比率をパラメータとして算出される。ＮＯｘ流入量およびＮＯ２／ＮＯ比率は、内燃機関の運転状態に基づき推定される。これらのパラメータの値が大きいほど、概ね、還元速度は大きい値に算出される。例えば、これらのパラメータに対応する還元速度をマップ化して予め記憶させておき、これらのパラメータに基づきマップを参照して還元速度を算出する。
【００３６】
そして、脱離速度、酸化速度および還元速度を吸着速度から減算した値に、図６の処理が実行される所定周期の長さを乗算した値を、単位時間当りの吸着量として算出する。この単位時間当りの吸着量を、ステップＳ１の処理が実行される毎に加算していき、その累積値を推定吸着量として演算する。したがって、吸着速度が速いほど推定吸着量は多くなり、脱離速度、酸化速度および還元速度が速いほど推定吸着量は少なくなる。
【００３７】
続くステップＳ２では、ステップＳ１で推定された推定吸着量が目標吸着量となるように添加弁２０の作動を制御する。具体的には、目標吸着量に対する推定吸着量の偏差に応じて電磁コイル２２への通電時間を制御することで、弁体２１の開弁時間、つまり添加弁２０からの尿素水の添加量を制御する。目標吸着量は、適正範囲Ｗ１の中央値Ａ１に設定されている。適正範囲Ｗ１または中央値Ａ１は、特性マップＭの初期値、または後述するステップＳ１０により補正された値に設定される。
【００３８】
続くステップＳ３では、ステップＳ１で推定された推定吸着量が目標吸着量に一致しているか否かを判定する。一致していないと判定された場合には、ステップＳ１の処理に戻り、一致するまでステップＳ２の添加弁制御が継続される。一致していると判定された場合には、ステップＳ４の処理へ進む。
【００３９】
次のステップＳ４では、図４で説明した浄化率をＮＯｘセンサ５０の検出値に基づき算出し、検出された浄化率が目標浄化率未満になっているか否かを判定する。浄化率は次のように算出される。すなわち、浄化装置３０へのＮＯｘ流入量から、ＮＯｘセンサ５０で検出されたＮＯｘスリップ量を減算してＮＯｘ浄化量を算出する。そして、ＮＯｘ流入量に対するＮＯｘ浄化量の割合を浄化率として算出する。なお、ＮＯｘセンサ５０が還元剤スリップ量を検出している場合にも、ＮＯｘスリップ量を還元剤スリップ量に置き換えて同様に浄化率を算出する。
【００４０】
ここで、実吸着量を直接検出することは困難であるため、ステップＳ１で演算した推定吸着量の実吸着量に対する誤差を直接チェックすることは困難である。そこでステップＳ４では、推定吸着量の実吸着量に対する誤差を浄化率でチェックしている。つまり、図４の特性線Ｍａに示すように、実吸着量が目標吸着量に一致していれば十分な浄化率が得られる蓋然性が高い。よって、推定吸着量が目標吸着量に一致しているにも拘らず浄化率が目標浄化率未満になっていない場合には、推定吸着量の推定誤差が大きいとみなすことができる。そこで、検出された浄化率が目標浄化率未満になっていなければ、ステップＳ１での推定誤差が許容範囲を超えているとみなす。そして、ステップＳ４において検出された浄化率が目標浄化率未満になっていないと判定されれば、目標浄化率未満になるまでステップＳ１〜Ｓ３の処理を継続させ、目標浄化率未満になっていると判定された場合には、ステップＳ５の処理へ進む。
【００４１】
次のステップＳ５では、現状の吸着量が、適正範囲Ｗ１、過少範囲Ｗ２および過多範囲Ｗ３のいずれに該当する量であるかを識別する。具体的には、ステップＳ２で設定されていた目標吸着量に対して所定量だけ添加量を増量させ、その後、所定量だけ添加量を減量させるように添加弁２０の作動を制御（ディザ制御）する。これらの増量および減量は所定時間（例えば数秒）実行される。そして、ディザ制御を実行して吸着量を変化させることにより生じるＮＯｘセンサ５０の検出値の変化に基づき、上記識別を行う。なお、ステップＳ５の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは、特許請求の範囲に記載の範囲識別部に相当する。
【００４２】
例えば、ディザ制御の実行開始時点において、実際の特性線Ｍａの適正範囲Ｗ１の中央値に実吸着量が一致している場合には、ＮＯｘセンサ５０の検出値による浄化率は殆ど変化しない筈である。また、過少範囲Ｗ２に実吸着量が存在する場合には、ディザ制御に係る減量に伴い浄化率が低下し、増量によっては浄化率が変化しない筈である。また、過多範囲Ｗ３に実吸着量が存在する場合には、ディザ制御に係る増量に伴い浄化率が低下し、減量によっては浄化率が変化しない筈である。このように、ディザ制御の実行に伴い浄化率がどのように変化したかを検出することで上記識別を行う。
【００４３】
続くステップＳ６では、触媒温度および排気流量が共に定常状態であるか否かを判定する。具体的には、触媒温度の単位時間当たりの変化量が所定の閾値未満であれば、触媒温度が定常状態であるとみなす。また、排気流量の単位時間当たりの変化量が所定の閾値未満であれば、排気流量が定常状態であるとみなす。また、定常状態でないと判定された場合には、ステップＳ７以降の処理を実行することなく図６の処理を終了させる。定常状態であると判定された場合には、ステップＳ７の処理へ進む。
【００４４】
次のステップＳ７では、図７に示すサブルーチン処理を実行することで、還元剤の添加量を徐々に変化させるように添加弁２０の作動を制御（徐変制御）する。続くステップＳ８では、徐変制御による添加量の変化に伴い生じる浄化率の変化量が所定量以上変化した時の浄化率である変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙ（図５参照）を、ＮＯｘセンサ５０による検出値に基づき検出する。上記ステップＳ７の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは徐変制御部に相当し、上記ステップＳ８の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは変化時指標検出部に相当する。
【００４５】
図７に示す徐変制御の処理では、先ずステップＳ２０において、ステップＳ５のディザ制御による識別結果を取得する。過少範囲Ｗ２と識別されている場合には、ステップＳ２１において、現状の吸着量を所定量ΔＭ２（図４参照）だけ増量させるよう添加弁２０の作動を制御し、この制御を所定時間（例えば数秒）だけ継続させる。上記増量させる所定量ΔＭ２は、ステップＳ６で取得した触媒温度および排気流量に応じて可変設定される。具体的には、触媒温度が高いほど、また、排気流量が多いほど、増量させる所定量ΔＭ２を減らす。
【００４６】
過多範囲Ｗ３と識別されている場合には、ステップＳ２２において、現状の吸着量を所定量ΔＭ３（図４参照）だけ減量させるよう添加弁２０の作動を制御し、この制御を所定時間（例えば数秒）だけ継続させる。上記減量させる所定量ΔＭ３は、ステップＳ６で取得した触媒温度および排気流量に応じて可変設定される。具体的には、触媒温度が高いほど、また、排気流量が多いほど、減量させる所定量ΔＭ３を減らす。
【００４７】
続くステップＳ２３では、過少側変化点Ｒ２または過多側変化点Ｒ３を適正範囲Ｗ１側へ吸着量が超えたか否かを判定する。変化点Ｒ２、Ｒ３を超えた場合には、検出値の変化量に相当する浄化率変化量ΔＲ（図４参照）が、前回の浄化率変化量ΔＲに比べて急激に小さくなる筈である。そのため、浄化率変化量ΔＲが前回値に対して所定量以上変化した場合に、適正範囲Ｗ１側へ変化点Ｒ２、Ｒ３を超えたとみなすことができる。
【００４８】
この点を鑑み、ステップＳ２３では、ステップＳ２１による増量またはステップＳ２２による減量を実施したことに伴い生じるＮＯｘセンサ５０の検出値の変化量が、所定量以上変化したか否かを判定する。具体的には、浄化率変化量ΔＲが所定値未満であるか否かを判定する。上記増量または減量後の吸着量が、継続して過少範囲Ｗ２または過多範囲Ｗ３の量である場合には、浄化率変化量ΔＲが所定値以上となり、適正範囲Ｗ１の量に変化した場合には、浄化率変化量ΔＲが所定値未満となるよう、上記所定値は設定されている。
【００４９】
ステップＳ２３において浄化率変化量ΔＲが所定値未満でないと判定された場合、上記増量後の吸着量が継続して過少範囲Ｗ２であるとみなし、または減量後の吸着量が継続して過多範囲Ｗ３であるとみなし、ステップＳ２０の処理に戻る。そのため、現状の吸着量をさらに増量または減量させることとなる。そして、ステップＳ２３において浄化率変化量ΔＲが所定値未満であると判定された場合、図７の徐変制御を終了させる。
【００５０】
一方、ステップＳ２０の判定において、適正範囲Ｗ１と識別されていると判定された場合には、ステップＳ２４において、現状の吸着量を所定量だけ増量または減量させるよう添加弁２０の作動を制御し、この制御を所定時間（例えば数秒）だけ継続させる。
【００５１】
続くステップＳ２５では、過少側変化点Ｒ２または過多側変化点Ｒ３を適正範囲Ｗ１側から吸着量が超えたか否かを判定する。変化点Ｒ２、Ｒ３を超えた場合には、浄化率変化量ΔＲが、前回の浄化率変化量ΔＲに比べて急激に大きくなる筈である。そのため、浄化率変化量ΔＲが前回値に対して所定量以上変化した場合に、適正範囲Ｗ１側から変化点Ｒ２、Ｒ３を超えたとみなすことができる。
【００５２】
この点を鑑み、ステップＳ２５では、ステップＳ２４による増量または減量を実施したことに伴い生じるＮＯｘセンサ５０の検出値の変化量が所定量以上変化したか否かを判定する。具体的には、浄化率変化量ΔＲが所定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ２４で減量させた場合において、減量後の吸着量が継続して適正範囲Ｗ１の量である場合には、浄化率変化量が所定値未満となり、過少範囲Ｗ２の量に変化した場合には、浄化率変化量が所定値以上となるよう、上記所定値は設定されている。また、ステップＳ２４で増量させた場合において、増量後の吸着量が継続して適正範囲Ｗ１の量である場合には、浄化率変化量が所定値未満となり、過多範囲Ｗ３の量に変化した場合には、浄化率変化量が所定値以上となるよう、上記所定値は設定されている。なお、ステップＳ２３の判定に用いられる所定値は、ステップＳ２５の判定に用いられる所定値と同じ値に設定されている。
【００５３】
ステップＳ２５において浄化率変化量が所定値以上でないと判定された場合、上記減量または増量後の吸着量が継続して適正範囲Ｗ１であるとみなし、または減量後の吸着量が継続して過多範囲Ｗ３であるとみなし、ステップＳ２０の処理に戻る。そのため、現状の吸着量をさらに増量または減量させることとなる。そして、ステップＳ２３において浄化率変化量が所定値以上であると判定された場合、図７の徐変制御を終了させる。
【００５４】
図６の説明に戻り、ステップＳ７の徐変制御を実行した後、ステップＳ８において、先述した変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙを検出する。すなわち、特性線Ｍａの傾きが大きく変化する変化点Ｒ２、Ｒ３のうち、適正範囲Ｗ１と過少範囲Ｗ２との境界に位置する変化点を過少側変化点Ｒ２と呼び、適正範囲Ｗ１と過多範囲Ｗ３との境界に位置する変化点を過多側変化点Ｒ３と呼ぶ。そして、過少側変化点Ｒ２での浄化率を過少側の変化時浄化率Ｒ２ｙとして検出し、過多側変化点Ｒ３での浄化率を過多側の浄化率Ｒ３ｙとして検出する。
【００５５】
具体的には、ステップＳ７での徐変制御が終了した時点、つまりステップＳ２３、Ｓ２５で肯定判定された時点での浄化率を、ＮＯｘセンサ５０の検出値に基づき算出する。そして、徐変制御において、ステップＳ２１で吸着量を増量させた場合、またはステップＳ２４で吸着量を減量させた場合には、ステップＳ８で検出した浄化率を、過少側変化点Ｒ２での変化時浄化率Ｒ２ｙとする。要するに、過少範囲Ｗ２にある吸着量が、ステップＳ２１での増量を繰り返すことで徐々に過少側変化点Ｒ２に近づき、過少側変化点Ｒ２を超えた時点で、浄化率の傾きが所定値以上から所定値未満に変化する。また、適正範囲Ｗ１にある吸着量が、ステップＳ２４での減量を繰り返すことで過少側変化点Ｒ２を超えた時点で、浄化率の傾きが所定値未満から所定値以上に変化する。この時点での浄化率を、過少側変化点Ｒ２での変化時浄化率Ｒ２ｙとみなして検出する。
【００５６】
また、徐変制御において、ステップＳ２２で吸着量を減量させた場合、またはステップＳ２４で吸着量を増量させた場合には、ステップＳ８で検出した浄化率を、過多側変化点Ｒ３での変化時浄化率Ｒ３ｙとする。要するに、過多範囲Ｗ３にある吸着量が、ステップＳ２２での減量を繰り返すことで過多側変化点Ｒ３を超えた時点で、浄化率の傾きの絶対値が所定値以上から所定値未満に変化する。また、適正範囲Ｗ１にある吸着量が、ステップＳ２４での増量を繰り返すことで徐々に過多側変化点Ｒ３に近づき、過多側変化点Ｒ３を超えた時点で、浄化率の傾きの絶対値が所定値未満から所定値以上に変化する。この時点での浄化率を、過多側変化点Ｒ３での変化時浄化率Ｒ３ｙとみなして検出する。
【００５７】
図５を用いて先述したように、特性線Ｍａの形状は、還元触媒の経時劣化により変化する。この変化の態様には所定の傾向があるため、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙが分かれば、特性線Ｍａがどのような形状になるのかを劣化の進行度合に応じて予測できる、との知見を本発明者は得ている。
【００５８】
具体的には、還元触媒の経時劣化が進行するほど、過少側変化点Ｒ２での浄化率が低下し、かつ、その過少側変化点Ｒ２での吸着量は増加する傾向がある。したがって、過少側変化点Ｒ２での浄化率（変化時浄化率Ｒ２ｙ）を検出すれば、その検出値から過少側変化点Ｒ２での吸着量（変化時吸着量Ｍ２ｘ）を推定できるので、過少側変化点Ｒ２の座標を推定できる。また、還元触媒の経時劣化が進行するほど、過多側変化点Ｒ３での浄化率が低下し、かつ、その過多側変化点Ｒ３での吸着量は減少する傾向がある。したがって、過多側変化点Ｒ３での浄化率（変化時浄化率Ｒ３ｙ）を検出すれば、その検出値から過多側変化点Ｒ３での吸着量（変化時吸着量Ｍ３ｘ）を推定できるので、過多側変化点Ｒ３の座標を推定できる。
【００５９】
さらに、過少側変化点Ｒ２と過多側変化点Ｒ３とは相関が高いため、上述の如く推定した過少側変化点Ｒ２の座標から過多側変化点Ｒ３の座標を推定することができ、逆に、過多側変化点Ｒ３から過少側変化点Ｒ２を推定することもできる。したがって、過少側変化点Ｒ２および過多側変化点Ｒ３のいずれかが推定できれば、特性線Ｍａ全体の形状も推定できる。つまり、過少側変化点Ｒ２での浄化率（変化時浄化率Ｒ２ｙ）および過多側変化点Ｒ３での浄化率（変化時浄化率Ｒ３ｙ）の少なくとも一方の検出値に基づき、実際の特性線Ｍａ形状を推定できる。
【００６０】
上記知見に基づき、ステップＳ９では、ステップＳ１で推定された推定吸着量を以下に説明するように補正する。すなわち、過少側変化点Ｒ２での変化時浄化率Ｒ２ｙに対応する過少側用の特性マップＭと、過多側変化点Ｒ３での変化時浄化率Ｒ３ｙに対応する過多側用の特性マップＭとを、ＥＣＵ６０が有するメモリに予め記憶させておく。これらの特性マップＭの値は、触媒温度および排気流量に応じて異なる値に設定されている。具体的には、触媒温度が高いほど、浄化率に対応する吸着量が少なく設定されている。また、排気流量が多いほど、浄化率に対応する吸着量が少なく設定されている。
【００６１】
そして、ステップＳ８で検出した浄化率が過少側の変化時浄化率Ｒ２ｙであった場合、その浄化率に対応する過少側用の特性マップＭをメモリから取得する。一方、ステップＳ８で検出した浄化率が過多側の変化時浄化率Ｒ３ｙであった場合、その浄化率に対応する過多側用の特性マップＭをメモリから取得する。そして、取得した特性マップＭを参照して、ステップＳ８で検出された変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙに基づき変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを算出する。つまり、特性マップＭのうち変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙに対応する変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定する。さらに、このようにして推定された変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘに、ステップＳ１で推定された推定吸着量を置き換えて補正する。
【００６２】
したがって、次回のステップＳ１では、ステップＳ９で補正された推定吸着量に、単位時間当りの吸着量を加算して推定吸着量を更新していく。単位時間当りの吸着量は、先に説明した通り、脱離速度、酸化速度および還元速度を吸着速度から減算した値に、所定周期の長さを乗算して算出される。要するに、徐変制御を実行して変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙを検出することで、特性マップＭに基づいた変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを高精度で推定できる。さらに、ステップＳ１で推定される推定吸着量を変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘに補正することで、推定吸着量の推定誤差の累積分をリセットする。
【００６３】
さらにステップＳ９では、上述の如く取得した特性マップＭを現状の特性マップＭとして置き換える。なお、ステップＳ９の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは、特許請求の範囲に記載の変化時吸着量推定部に相当するとともに、ステップＳ１（吸着量推定部）により推定される吸着量を補正する補正部としても機能する。
【００６４】
続くステップＳ１０では、ステップＳ２における添加弁制御に用いる目標吸着量を、ステップＳ８で検出された浄化率に基づき補正する。具体的には、検出された浄化率が小さいほど目標吸着量を減量する。或いは、補正後の特性マップＭにおける適正範囲Ｗ１の中央値Ａ１を目標吸着量に設定する。また、触媒温度が高いほど目標吸着量を減量する。続くステップＳ１１では、ステップＳ４での判定に用いる目標浄化率を、ステップＳ８で検出された浄化率に基づき補正する。具体的には、検出された浄化率が小さいほど目標浄化率を減量する。
【００６５】
続くステップＳ１２では、ステップＳ９での推定吸着量に対する補正量の累積値、もしくはステップＳ１１での目標浄化率に対する補正量の累積値を劣化度合として算出する。そして、上記累積値が所定値以上であるか否かを判定し、所定値未満であれば図６の処理を終了し、所定値以上であると判定された場合には、続くステップＳ１３にて警告フラグをオンに設定する。警告フラグがオンに設定されている場合には、硫黄被毒等による還元触媒の浄化性能低下が許容を超えて進行しているとみなし、その旨を、警告表示や警告音等により車両ユーザへ報知する。
【００６６】
浄化装置３０が新品に交換されたり、既存の浄化装置３０の被毒成分が除去されたりして還元触媒の劣化が回復した場合には、警告フラグをオフにするとともに、ステップＳ１２の判定に用いる劣化指標浄化率の現状値を初期値にリセットする。なお、ステップＳ１２の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは、特許請求の範囲に記載の異常判定部に相当する。
【００６７】
以上により、本実施形態によれば、ステップＳ７による徐変制御部と、ステップＳ８による変化時指標検出部と、ステップＳ９による変化時吸着量推定部と、を備える。徐変制御部は、還元剤の添加量を徐々に変化させるように添加弁２０の作動を制御する。変化時指標検出部は、徐変制御による添加量の変化に伴い生じる浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の浄化指標である変化時指標、つまり変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙを、ＮＯｘセンサ５０（検出装置）による検出値に基づき検出する。変化時吸着量推定部は、変化時指標検出部により検出された変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙに基づき、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定する。
【００６８】
ここで、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙは実際の特性線Ｍａとの相関が高い。そのため、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙを把握できればその時の吸着量（変化時吸着量）を高精度で把握できる。この点に着目した本実施形態では、徐変制御を実行して変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙを検出し、検出された変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙに基づき変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定する。
【００６９】
そのため、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを高精度で推定できるようになる。特に、浄化装置３０が経年劣化することに伴い特性線Ｍａが変化した場合であっても、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを高精度で推定できる。しかも、上記補正に用いる変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙは、添加量を徐々に変化させることで算出可能になるので、吸着量を強制的にゼロ（既知量）にする制御を不要にしつつ、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘ（既知量）の推定を実現できる。
【００７０】
さらに本実施形態では、ステップＳ１による吸着量推定部を備える。吸着量推定部は、添加弁２０からの還元剤の添加量、触媒温度、および変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘに基づき、徐変制御の実行停止期間における吸着量を推定する。具体的には、逐次の推定では、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを用いることなく還元剤添加量および触媒温度等に基づき吸着量を推定し、徐変制御実行の条件を満たす毎に、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘである既知の吸着量に推定吸着量を補正する。ここで、本実施形態に反して、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを用いることなく還元剤の添加量および触媒温度から吸着量を推定した場合には、推定誤差が累積されていき、十分な推定精度を確保できなくなることが懸念される。これに対し本実施形態では、添加量および触媒温度に加えて変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを用いて吸着量を推定するので、上記懸念を抑制できる。
【００７１】
さらに本実施形態では、ステップＳ２による添加弁制御部と、ステップＳ１０による目標吸着量設定部とを備え、添加弁制御部は、吸着量推定部により推定される吸着量が目標吸着量となるよう、添加弁２０の作動を制御する。目標吸着量設定部は、適正範囲Ｗ１よりも狭い範囲の値に目標吸着量を設定する。
【００７２】
ここで、触媒温度や排気流量が変われば適正範囲Ｗ１も変わる。そのため、上記設定に反して、過少範囲Ｗ２または過多範囲Ｗ３と適正範囲Ｗ１との境界の吸着量を目標吸着量に設定した場合には、触媒温度や排気流量が僅かに変わっただけで実吸着量が適正範囲Ｗ１から外れることが懸念される。これに対し本実施形態では、上述の如く適正範囲Ｗ１よりも狭い範囲の値に目標吸着量を設定するので、上記懸念を抑制できる。特に本実施形態では、適正範囲Ｗ１の中央値Ａ１を目標吸着量として設定するので、上記懸念をより一層抑制できる。
【００７３】
さらに本実施形態では、現状の吸着量が適正範囲Ｗ１、過少範囲Ｗ２および過多範囲Ｗ３のいずれであるかを識別する、ステップＳ５による範囲識別部を備える。そして、ステップＳ７による徐変制御部は、範囲識別部により過少範囲Ｗ２と識別されている場合には、ステップＳ２１により添加量を徐々に増大変化させ、過多範囲Ｗ３と識別されている場合には、ステップＳ２２により添加量を徐々に減少変化させる。また、ステップＳ９による変化時吸着量推定部は、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙとの相関に基づき変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定するにあたり、増大変化させた場合と減少変化させた場合とで上記相関を異ならせる。具体的には、増大変化時用と減少変化時用とで異なる特性マップＭを用いて変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定する。
【００７４】
ここで、過少側変化点Ｒ２の変化時浄化率Ｒ２ｙが特性線Ｍａと相関があり、過多側変化点Ｒ３の変化時浄化率Ｒ３ｙが特性線Ｍａと相関があることは先述した通りである。しかし、特性線Ｍａのうち過少範囲Ｗ２の部分は、変化時浄化率Ｒ２ｙの方が変化時浄化率Ｒ３ｙに比べて相関が高い。また、特性線Ｍａのうち過多範囲Ｗ３の部分は、変化時浄化率Ｒ３ｙの方が変化時浄化率Ｒ２ｙに比べて相関が高い。この点を鑑みた本実施形態では、上述の如く、増大変化から変化時浄化率Ｒ２ｙを算出した場合と、減少変化から変化時浄化率Ｒ３ｙを算出した場合とで、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘの推定に用いる相関を異ならせる。そのため、２種類の変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙのうち相関が高い浄化率を用いて推定することができ、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘの推定精度を向上できる。
【００７５】
さらに本実施形態では、ステップＳ７による徐変制御部は、ＮＯｘセンサ５０（検出装置）による検出値に基づき検出される浄化指標が目標指標未満であることを条件として徐変制御を実行する。例えば、ステップＳ４で浄化指標が目標指標未満であると判定されなければ、ステップＳ７による徐変制御は実行されない。ここで、浄化指標が目標指標以上になっていれば、実際の吸着量を適正範囲Ｗ１内に制御できている蓋然性が高く、補正の必要性が低い。この点を鑑みた本実施形態では、浄化指標が目標指標未満であることを条件として徐変制御を実行するので、必要以上に徐変制御が実行されてしまうことを抑制できる。
【００７６】
さらに本実施形態では、ステップＳ７による徐変制御部は、触媒温度および排気流量の少なくとも１つについて、単位時間あたりの変化量が所定量未満となっている定常状態であることを条件として徐変制御を実行する。例えば、ステップＳ６で触媒温度および排気流量が共に定常状態であると判定されなければ、ステップＳ７による徐変制御は実行されない。ここで、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙと特性線Ｍａとの相関は、触媒温度や排気流量に応じて異なる。そのため、触媒温度や排気流量が変化している過渡時に徐変制御を実行して特性マップＭを補正すると、補正精度が悪くなることが懸念される。この点を鑑みた本実施形態では、定常状態であることを条件として徐変制御を実行するので、上記懸念を抑制できる。
【００７７】
さらに本実施形態では、触媒温度や排気流量に応じて上記相関が異なることを鑑みて、ステップＳ９による変化時吸着量推定部は、徐変制御を実行している時の触媒温度および排気流量の少なくとも１つに応じて変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘを推定する。よって、変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘの推定精度を向上できる。
【００７８】
さらに本実施形態では、徐変制御により検出された変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙもしくは変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘに基づき劣化度合を高精度で推定できる、といった効果が発揮される。これを利用して、浄化能力が異常に低くなっている異常状態であるか否かを判定する。具体的には、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙもしくは変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘの初期値に対する現状値の乖離を算出する。そして、算出された乖離の値が所定値以上である場合に、ＮＯｘ浄化装置３０の浄化能力が異常に低くなっている異常状態であると判定する、ステップＳ１２による異常判定部を備える。このように、本実施形態によれば、劣化度合を高精度で推定できるので、その推定結果を用いて、異常状態であるか否かを高精度で判定できる。
【００７９】
さらに本実施形態では、徐変制御で吸着量を増量させる所定量ΔＭ２を、触媒温度および排気流量に応じて可変設定する。具体的には、触媒温度が高く排気流量が多いほど、増量させる所定量ΔＭ２を減らす。触媒温度が高いほど、また、排気流量が多いほど、過少範囲Ｗ２における特性線Ｍａの傾きが大きくなるので、実際の過少側変化点Ｒ２を適正範囲Ｗ１側に大きく超えた点を過少側変化点として検出してしまうことを、上記所定量ΔＭ２を減らすことで抑制できる。よって、変化時浄化率Ｒ２ｙの検出精度を向上でき、ひいては変化時吸着量Ｍ２ｘの推定精度を向上できる。
【００８０】
さらに本実施形態では、徐変制御で吸着量を減量させる所定量ΔＭ３を、触媒温度および排気流量に応じて可変設定する。具体的には、触媒温度が高いほど、また、排気流量が多いほど、減量させる所定量ΔＭ３を減らす。触媒温度が高く排気流量が多いほど、過多範囲Ｗ３における特性線Ｍａの傾きの絶対値が大きくなるので、実際の過多側変化点Ｒ３を適正範囲Ｗ１側に大きく超えた点を過多側変化点として検出してしまうことを、上記所定量ΔＭ２を減らすことで抑制できる。よって、変化時浄化率Ｒ３ｙの検出精度を向上でき、ひいては変化時吸着量Ｍ３ｘの推定精度を向上できる。
【００８１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る徐変制御では、吸着量を一方向に変化させていき、浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の浄化率を変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙとして検出している。これに対し本実施形態では、吸着量を一方向に変化させていき、浄化指標の変化量が所定量以上変化した後、逆方向に吸着量を変化させていき、その変化に伴い浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の浄化率を変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙとして検出する。
【００８２】
例えば、ステップＳ５にて過少範囲Ｗ２と識別されている場合には、以下のように徐変制御を実行する。先ず、図８に示すように、過少範囲Ｗ２から適正範囲Ｗ１へ向けて所定量ΔＭ２１ずつ吸着量を増量させていく制御（第１徐変制御）を実行する。第１徐変制御により適正範囲Ｗ１側へ過少側変化点Ｒ２を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第１徐変制御を終了する。その後、適正範囲Ｗ１から過少範囲Ｗ２へ向けて所定量ΔＭ２２ずつ吸着量を減量させていく制御（第２徐変制御）を実行する。
【００８３】
第２徐変制御により過少範囲Ｗ２側へ過少側変化点Ｒ２を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第２徐変制御を終了する。そして、第２徐変制御を終了した時点での浄化率を、変化時浄化率Ｒ２ｙとして検出する。なお、第１徐変制御で増量させていく所定量ΔＭ２１は、第２徐変制御で減量させていく所定量ΔＭ２２よりも大きく設定されている。
【００８４】
例えば、ステップＳ５にて過多範囲Ｗ３と識別されている場合には、以下のように徐変制御を実行する。先ず、図８に示すように、過多範囲Ｗ３から適正範囲Ｗ１へ向けて所定量ΔＭ３１ずつ吸着量を減量させていく制御（第１徐変制御）を実行する。第１徐変制御により適正範囲Ｗ１側へ過多側変化点Ｒ３を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第１徐変制御を終了する。その後、適正範囲Ｗ１から過多範囲Ｗ３へ向けて所定量ΔＭ３２ずつ吸着量を増量させていく制御（第２徐変制御）を実行する。第２徐変制御により過多範囲Ｗ３側へ過多側変化点Ｒ３を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第２徐変制御を終了する。そして、第２徐変制御を終了した時点での浄化率を、変化時浄化率Ｒ３ｙとして検出する。なお、第１徐変制御で減量させていく所定量ΔＭ３１は、第２徐変制御で増量させていく所定量ΔＭ３２よりも大きく設定されている。
【００８５】
例えば、ステップＳ５にて適正範囲Ｗ１と識別されている場合には、以下のように徐変制御を実行する。先ず、適正範囲Ｗ１から過少範囲Ｗ２または過多範囲Ｗ３へ向けて所定量ずつ吸着量を変化させていく制御（第１徐変制御）を実行する。第１徐変制御により適正範囲Ｗ１側から変化点Ｒ２、Ｒ３を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第１徐変制御を終了する。その後、過少範囲Ｗ２または過多範囲Ｗ３から適正範囲Ｗ１へ向けて所定量ずつ吸着量を変化させていく制御（第２徐変制御）を実行する。第２徐変制御により変化点Ｒ２、Ｒ３を超えたことに伴い浄化率変化量が所定量以上変化した時点で、第２徐変制御を終了する。そして、第２徐変制御を終了した時点での浄化率を、変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙとして検出する。なお、第１徐変制御で変化させていく所定量は、第２徐変制御で変化させていく所定量よりも大きく設定されている。
【００８６】
上述した第１徐変制御および第２徐変制御は、図９に示す処理手順にしたがってプロセッサ６１ａにより所定周期で繰り返し実行されることにより実現され、図９の処理を実行している時のプロセッサ６１ａは、特許請求の範囲に記載の徐変制御部に相当する。図９の処理では、第１実施形態に係る図７の処理にステップＳ２６、Ｓ２７の処理を追加している。
【００８７】
図９のステップＳ２０〜ステップＳ２５は図７と同様の処理であり、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４により吸着量を所定量ずつ増量または減量させている時の制御が、先述した第１徐変制御に相当する。そして、ステップＳ２３、Ｓ２５にて肯定判定された時点で第１徐変制御を終了し、続くステップＳ２６において先述の第２徐変制御を実行する。ステップＳ２６では、第１徐変制御での増量または減量を逆転させて、さらに所定量ずつ吸着量を変化させる。
【００８８】
具体的には、ステップＳ２１で所定量ΔＭ２１ずつ増量させた後に第２徐変制御を実行する場合には、ステップＳ２６では所定量ΔＭ２２ずつ減量させる。ステップＳ２２で所定量ΔＭ３１ずつ減量させた後に第２徐変制御を実行する場合には、ステップＳ２６では所定量ΔＭ３２ずつ増量させる。ステップＳ２４で所定量ずつ増量させた後に第２徐変制御を実行する場合には、ステップＳ２６では所定量ずつ減量させ、ステップＳ２４で所定量ずつ減量させた後に第２徐変制御を実行する場合には、ステップＳ２６では所定量ずつ増量させる。
【００８９】
以上により、本実施形態によれば、徐変制御部は、浄化指標の変化量が所定量以上変化するまで還元剤の添加量を所定量ずつ増量または減量させていく第１徐変制御を実行する。その後、第１徐変制御での増減を逆転して添加量を所定量ずつ増量または減量させていく第２徐変制御を実行する。そして、変化時指標検出部は、第２徐変制御による添加量の変化に伴い生じる浄化指標の変化量が所定量以上変化した時の浄化指標を、変化時指標として検出する。これによれば、第１徐変制御に加えて、増減方向を異ならせた第２徐変制御を実行するので、変化時指標を検出し損なう懸念を低減でき、変化時指標の検出の確実性を向上できる。
【００９０】
さらに本実施形態では、第１徐変制御で増量または減量させていく所定量ΔＭ２１、ΔＭ３１が、第２徐変制御で増量または減量させていく所定量ΔＭ２２、ΔＭ３２よりも大きく設定されている。そのため、変化時指標を精度良く検出できるとともに、その検出に要する徐変制御を短時間で完了させることができる。
【００９１】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００９２】
図４に示す徐変制御では、吸着量を徐々に変化させるにあたり、同じ量ずつ増量または減量させている。これに対し、増量させる所定量ΔＭ２または減量させる所定量ΔＭ３を徐々に増量または減量させていってもよい。図８に示す徐変制御でも同様にして、増量させる所定量ΔＭ２１、ΔＭ３２または減量させる所定量ΔＭ２２、ΔＭ３１を徐々に増量または減量させていってもよい。
【００９３】
図６のステップＳ１２では、ステップＳ９での補正量の累積値を劣化度合として算出しているが、所定の吸着量に対応する特性マップＭでの浄化率を劣化指標浄化率とし、その劣化指標浄化率の現状値と初期値との乖離を劣化度合として算出してもよい。劣化指標浄化率の具体例としては、ステップＳ９にて補正された特性マップＭにおける、過少側変化点Ｒ２での浄化率、過多側変化点Ｒ３での浄化率、および適正範囲Ｗ１の中央値Ａ１での浄化率が挙げられる。
【００９４】
図７に示す例では、過少側変化点Ｒ２および過多側変化点Ｒ３の一方を検出するように徐変制御し、検出された一方の変化点に係る浄化率に基づき推定吸着量を補正している。これに対し、過少側変化点Ｒ２および過多側変化点Ｒ３の両方を検出するように徐変制御し、検出された両方の変化時浄化率Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙに基づき推定吸着量を補正してもよい。
【００９５】
例えば、過少範囲Ｗ２と識別された場合、適正範囲Ｗ１側へ向けて吸着量を増量させていき、変化時浄化率Ｒ２ｙを取得した以降も、過多範囲Ｗ３側へ向けて吸着量を増量させていき、変化時浄化率Ｒ３ｙも取得する。そして、変化時浄化率Ｒ３ｙに対応する変化時吸着量Ｍ３ｘを、変化時浄化率Ｒ２ｙに基づき補正してもよい。
【００９６】
例えば、過多範囲Ｗ３と識別された場合、適正範囲Ｗ１側へ向けて吸着量を減量させていき、変化時浄化率Ｒ３ｙを取得した以降も、過少範囲Ｗ２側へ向けて吸着量を減量させていき、変化時浄化率Ｒ２ｙも取得する。そして、変化時浄化率Ｒ２ｙに対応する変化時吸着量Ｍ２ｘを、変化時浄化率Ｒ３ｙに基づき補正してもよい。
【００９７】
図１に示す例では、酸化装置４０を備える浄化システムに吸着量推定装置（ＥＣＵ６０）が適用されているが、吸着量推定装置は、酸化装置４０を備えていない浄化システムにも適用可能である。また、排気通路１１ａへ尿素水を添加する浄化システムに限らず、内燃機関１０の燃焼に用いる燃料（炭化水素化合物）を排気通路１１ａへ添加する浄化システムにも、吸着量推定装置は適用可能である。
【００９８】
図７および図９に示す徐変制御では、適正範囲Ｗ１と識別されている場合にも、ステップＳ２４にて吸着量を徐々に変化させて変化時浄化率を検出させている。これに対し、適正範囲Ｗ１と識別されている場合には徐変制御を禁止して、過少範囲Ｗ２または過多範囲Ｗ３と識別されている場合に、吸着量を徐々に変化させて変化時浄化率を検出させるようにしてもよい。
【００９９】
図６に示すステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を廃止してもよい。この場合、推定された変化時吸着量Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘは、逐次推定される吸着量の値を補正することには用いられないものの、ステップＳ１２による異常状態判定に用いられることとなる。
【０１００】
ＥＣＵ６０による制御装置が提供する手段および／または機能は、実体的な記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
２０…添加弁、３０…ＮＯｘ浄化装置、５０…ＮＯｘセンサ（検出装置）、６０…ＥＣＵ（吸着量推定装置）、Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘ…変化時吸着量、Ｒ２ｙ、Ｒ３ｙ…変化時浄化率（変化時指標）、Ｓ７…徐変制御部、Ｓ８…変化時指標検出部、Ｓ９…変化時吸着量推定部。
【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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