(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量の状態を簡単に判別することができ、ＳＣＲ触媒からのアンモニアのスリップを低減させることが可能な内燃機関における排気ガス浄化装置の提供にある【解決手段】排気ガスが流通する排気経路１９と、排気経路１９に設けられるＳＣＲ触媒２４と、ＳＣＲ触媒２４の上流において尿素水を添加する尿素水添加弁２７と、ＳＣＲ触媒２４の下流において排気ガス中のＮＯｘ量を検知する出ＮＯｘセンサ３３と、排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ経路２０と、還流量の制御を行うＥＧＲ制御弁２１と、尿素水添加弁２７からの尿素水の添加量を制御し、ＥＧＲ制御弁２１の開閉を制御する制御装置３４とを有する排気ガス浄化装置１０であって、制御装置３４が、ＥＧＲ経路２０における還流量が所定時間の間変化するようにＥＧＲ制御弁２１を強制的に開閉制御し、開閉前後の出ＮＯｘセンサ値の変化に基づき尿素水の添加量を制御する。【選択図】図１
2011094540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気経路と、
前記排気経路に設けられるＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流において尿素水を前記排気経路に添加する尿素水添加手段と、
前記ＳＣＲ触媒の下流において前記排気ガス中のＮＯｘ量及びアンモニア量に反応するセンサと、
前記排気経路に排出される排気ガスの一部を前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路を還流する排気ガスの還流量の制御を行うＥＧＲ制御弁と、
前記尿素水添加手段から前記排気経路に添加される尿素水の添加量を制御すると共に、前記ＥＧＲ制御弁の開閉を制御する制御装置とを有する内燃機関における排気ガス浄化装置であって、
前記制御装置が、前記ＥＧＲ経路における排気ガスの還流量が所定時間の間通常のＥＧＲ制御量より増加又は減少変化するように前記ＥＧＲ制御弁の開度を変更制御し、前記ＥＧＲ制御弁の開度変更の前後における前記センサにより検知されるセンサ値の変化に基づき前記尿素水の添加量を制御することを特徴とする内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記センサはＮＯｘ量検出センサであり、アンモニアにも交差感度を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記還流量が減少する方向の変化の場合には、前記センサ値の変化が増加傾向にあるときには前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過少状態にあると判断し前記尿素水の添加量を増加させ、前記センサ値の変化が減少傾向にあるときには前記アンモニア量が過多状態にあると判断し前記尿素水の添加量を減少させるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記還流量が増加する方向の変化の場合には、前記センサ値の変化が増加傾向にあるときには前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過多状態にあると判断し前記尿素水の添加量を減少させ、前記センサ値の変化が減少傾向にあるときには前記アンモニア量が過少状態にあると判断し前記尿素水の添加量を増加させるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項５】
履歴データとして蓄積された前記センサ値データに基づき、製造誤差及び経時変化の補正を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項６】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気経路と、
前記排気経路に設けられるＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流において尿素水を前記排気経路に添加する尿素水添加手段と、
前記ＳＣＲ触媒の下流において前記排気ガス中のＮＯｘ量及びアンモニア量に反応するセンサと、
前記排気経路に排出された排気ガスの一部を前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路に設けられたＥＧＲ制御弁とを有する内燃機関における排気ガス浄化方法であって、
前記ＥＧＲ経路における排気ガスの還流量を所定時間の間通常のＥＧＲ制御量より増加又は減少変化するように前記ＥＧＲ制御弁の開度を変更制御する工程と、
前記ＥＧＲ制御弁の開度変更の前後における前記センサ値の変化を検知する工程と、
前記センサ値の変化に基づき前記尿素水の添加量を制御する工程とを有することを特徴とする内燃機関における排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）はＮＯｘ浄化装置により浄化されているが、特に、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置はその排気系にＳＣＲ触媒（選択還元触媒）が用いられている。このＮＯｘ浄化装置においては、尿素などの還元剤をＳＣＲ触媒に供給し尿素から発生するアンモニアをＳＣＲ触媒に吸着させ、この吸着させたアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行っている。
【０００３】
特許文献１で開示された従来技術においては、内燃機関の排気領域内に尿素系のＳＣＲ触媒が配置され、ＳＣＲ触媒に反応剤（還元剤）としてのアンモニアを供給する為の反応剤配量手段が設けられている。ＳＣＲ触媒の上流側及び下流側には、ＮＯｘセンサが配置されている。上流側ＮＯｘセンサにて、エンジンより排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度が検出され、この検出濃度に基づきＳＣＲ触媒に供給されるアンモニア供給量が決定される。また、下流側ＮＯｘセンサに基づき、ＳＣＲ触媒にて浄化しきれずにそのまま排出されるＮＯｘ濃度及び、アンモニアの供給過多によるアンモニアのスリップ量（溢れ量）の合計した値が検出される。この合計値に基づき、ＳＣＲ触媒に供給されるアンモニア供給量の補正が行われるので、アンモニアのスリップ量を低減させることが可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５０７１７５公報（第５〜９頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、通常ＮＯｘセンサはＮＯｘ及びアンモニアの両方の交差感度を有するので、特許文献１で開示された従来技術においては、下流側ＮＯｘセンサにて検出された検出信号（合計値）に基づき排気ガス中のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度を推定することは非常に難しい。特に、アンモニアのスリップが多量に出るような領域では、下流側ＮＯｘセンサの検出値を瞬時にアンモニアガスのスリップと認識できないために、スリップ停止に時間がかかってしまう。そのため、スリップしたアンモニアが外部に漏れてしまい、臭気問題が発生する恐れがある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量の状態を簡単に判別することができ、ＳＣＲ触媒からのアンモニアのスリップを低減させることが可能な内燃機関における排気ガス浄化装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気経路と、前記排気経路に設けられるＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒の上流において尿素水を前記排気経路に添加する尿素水添加手段と、前記ＳＣＲ触媒の下流において前記排気ガス中のＮＯｘ量及びアンモニア量に反応するセンサと、前記排気経路に排出される排気ガスの一部を前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ経路と、前記ＥＧＲ経路を還流する排気ガスの還流量の制御を行うＥＧＲ制御弁と、前記尿素水添加手段から前記排気経路に添加される尿素水の添加量を制御すると共に、前記ＥＧＲ制御弁の開閉を制御する制御装置とを有する内燃機関における排気ガス浄化装置であって、前記制御装置が、前記ＥＧＲ経路における排気ガスの還流量が所定時間の間通常のＥＧＲ制御量より増加又は減少変化するように前記ＥＧＲ制御弁の開度を変更制御し、前記ＥＧＲ制御弁の開度変更の前後における前記センサにより検知されるセンサ値の変化に基づき前記尿素水の添加量を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、ＥＧＲ経路の還流量を強制的に増減変化させ、その前後のセンサ値の変化を検知することで、ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量の状態を簡単に検出することができ、ＳＣＲ触媒からのアンモニアのスリップを低減させることが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置において
、前記センサはＮＯｘ量検出センサであり、アンモニアにも交差感度を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、センサによってＮＯｘ排出量の検出とスリップしたアンモニア量の検出を行うことができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置において、前記還流量が減少する方向の変化の場合には、前記センサ値の変化が増加傾向にあるときには前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過少状態にあると判断し前記尿素水の添加量を増加させ、前記センサ値の変化が減少傾向にあるときには前記アンモニア量が過多状態にあると判断し前記尿素水の添加量を減少させるよう制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、還流量が減少する方向の変化であり、このとき排気経路における排気ガス中のＮＯｘ量は増加する。そして、センサ値の変化が増加傾向にあるときにはＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過少状態にあると判断し尿素水の添加量を増加するよう制御する。また、センサ値の変化が減少傾向にあるときにはアンモニア量が過多状態にあると判断し尿素水の添加量を減少するよう制御する。このように、アンモニア量の状態に応じて尿素水の添加量を適切に制御できる。また、還流量が減少する所定時間を短く設定することにより、ＮＯｘ量の増加を実害のないレベルに抑えることが可能である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置において、前記還流量が増加する方向の変化の場合には、前記センサ値の変化が増加傾向にあるときには前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過多状態にあると判断し前記尿素水の添加量を減少させ、前記センサ値の変化が減少傾向にあるときには前記アンモニア量が過少状態にあると判断し前記尿素水の添加量を増加させるよう制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、還流量が増加する方向の変化であり、このとき排気経路における排気ガス中のＮＯｘ量は減少する。そして、センサ値の変化が増加傾向にあるときにはＳＣＲ触媒におけるアンモニア量が過多状態にあると判断し尿素水の添加量を減少するよう制御する。また、センサ値の変化が減少傾向にあるときにはアンモニア量が過少状態にあると判断し尿素水の添加量を増加するよう制御する。このように、アンモニア量の状態に応じて尿素水の添加量を適切に制御できる。また、還流量が増加する所定時間を短く設定することにより、ＮＯｘ量の減少を実害のないレベルに抑えることが可能である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置において、履歴データとして蓄積された前記センサ値データに基づき、製造誤差及び経時変化の補正を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、履歴データとして蓄積されたセンサ値データに基づき、製造誤差及び経時変化の補正が行われる。例えば、センサ値はＳＣＲ触媒又はセンサの製造誤差の影響を受け装置間バラツキが生じる。また、センサ値はＳＣＲ触媒又はセンサの経時変化（劣化）に基づき変化して行く。しかし、履歴データとして蓄積されたセンサ値データを所定のタイミングで解析処理しそれに基づくセンサ値の補正を行うので、製造誤差及び経時変化の影響を少なくすることが可能である。
【００１７】
請求項６記載の発明は、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気経路と、前記排気経路に設けられるＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒の上流において尿素水を前記排気経路に添加する尿素水添加手段と、前記ＳＣＲ触媒の下流において前記排気ガス中のＮＯｘ量及びアンモニア量に反応するセンサと、前記排気経路に排出された排気ガスの一部を前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲ経路と、前記ＥＧＲ経路に設けられたＥＧＲ制御弁とを有する内燃機関における排気ガス浄化方法であって、前記ＥＧＲ経路における排気ガスの還流量を所定時間の間通常のＥＧＲ制御量より増加又は減少変化するように前記ＥＧＲ制御弁の開度を変更制御する工程と、前記ＥＧＲ制御弁の開度変更の前後における前記センサ値の変化を検知する工程と、前記センサ値の変化に基づき前記尿素水の添加量を制御する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、請求項１と同等の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＥＧＲ経路の還流量を強制的に増減変化させ、その前後のセンサ値の変化を検知することで、ＳＣＲ触媒におけるアンモニア量の状態を簡単に判別することができ、ＳＣＲ触媒からのアンモニアのスリップを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略構成図を示す。
【図２】第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置におけるＥＧＲ減少時の挙動を示す。（ａ）アンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すマップ１である。（ｂ）（ａ）のマップ１をＮＯｘ排出量及びアンモニア量と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すイメージ図として表したものである。
【図３】第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置における制御フローを示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置におけるＥＧＲ増加時の挙動を示す。（ａ）アンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すマップ２である。（ｂ）（ａ）のマップ２をＮＯｘ排出量及びアンモニア量と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すイメージ図として表したものである。
【図５】第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置における制御フローを示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態に係る履歴データの蓄積とそれに基づく補正を説明する為の模式図である。（ａ）出ＮＯｘセンサ値の経時変化補正の制御フローを示すフローチャートである、（ｂ）出ＮＯｘセンサ値の製造誤差補正の制御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】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る内燃機関としてのディーゼルエンジンにおける排気ガス浄化装置１０を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１１は吸気マニホールド１２及び排気マニホールド１３を備えている。吸気マニホールド１２は吸気ダクト１４を介してターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口に連結され、コンプレッサ１６の入口は図示しないエアクリーナに連結されている。
一方、排気マニホールド１３は排気ダクト１７を介してターボチャージャ１５の排気タービン１８の入口に連結され、排気タービン１８の出口は排気経路１９に連結されている。エンジン１１からの排気ガスは、排気タービン１８を通って排気経路１９に排出される。
【００２２】
排気ダクト１７と吸気ダクト１４とはＥＧＲ（排気ガス再循環）経路２０を介して互いに連結され、エンジン１１から排出される排気ガスの一部をエンジン１１の吸気系に還流させる。ＥＧＲ経路２０内にはＥＧＲ制御弁２１が配置されており、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量の制御を行っている。
【００２３】
排気経路１９にはＤＯＣ（酸化触媒）２２が設けられ、ＤＯＣ２２は排気ガス中に含まれる炭化水素を酸化させる作用と排気ガスに含まれる一酸化窒素を酸化させる作用を有する。ＤＯＣ２２としては、白金などの貴金属触媒が用いられている。
このＤＯＣ２２の下流に排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）２３が配置されている。
【００２４】
ＤＰＦ２３の下流には排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ触媒（選択還元触媒）２４が配置されている。ＳＣＲ触媒２４としては、低温で高いＮＯｘ浄化率を有するアンモニア吸着タイプのＦｅゼオライトを用いている。
ＳＣＲ触媒２４の上流の排気管２５内には、排気ガス中に含まれるＮＯｘ量を検出するための入ＮＯｘセンサ２６が配置されている。入ＮＯｘセンサ２６によって検出されるＮＯｘ量を入ＮＯｘ量とする。
【００２５】
また、排気管２５内における入ＮＯｘセンサ２６とＳＣＲ触媒２４との間には、尿素水添加弁２７が配置され、この尿素水添加弁２７は供給管２８、供給ポンプ２９を介して尿素水溶液タンク３０に連結されている。なお、尿素水添加弁２７は尿素水添加手段に相当する。
尿素水溶液タンク３０内に貯蔵されている尿素水溶液は供給ポンプ２９によって汲み上げられ尿素水添加弁２７から排気管２５内を流れる排気ガス中に噴射される。尿素の加水分解により発生したアンモニア（ＮＨ３）はＳＣＲ触媒２４に吸着され、吸着されたアンモニアによって排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。
【００２６】
排気管２５内における尿素水添加弁２７とＳＣＲ触媒２４の間にはＳＣＲ触媒２４の温度を検出するための温度センサ３１が配置されている。
ＳＣＲ触媒２４の下流にはＤＯＣ３２が設けられ、ＳＣＲ触媒２４からスリップしたアンモニアの酸化を行う。また、ＳＣＲ触媒２４とＤＯＣ３２の間の排気管内には、ＳＣＲ触媒２４から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ量を検出するための出ＮＯｘセンサ３３が配置されている。なお、出ＮＯｘセンサ３３は、ＮＯｘ量及びアンモニア量に反応するセンサに相当しＮＯｘに加えてアンモニアにも交差感度を有し、出ＮＯｘセンサ３３によってＮＯｘ排出量の検出とスリップしたアンモニア量の検出を行うことができる。
【００２７】
排気ガス浄化装置１０の全体制御を行う制御装置３４が設けられ、制御装置３４は入ＮＯｘセンサ２６、温度センサ３１、出ＮＯｘセンサ３３、尿素水添加弁２７、供給ポンプ２９、ＥＧＲ制御弁２１などと接続されている。なお、制御装置３４は、尿素水添加弁２７から排気経路１９に添加される尿素水の添加量を制御すると共に、ＥＧＲ制御弁２１の開閉を制御してＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量を強制的に変化させる。
【００２８】
制御装置３４は、通常のＥＧＲ制御から外れてＥＧＲ制御弁２１の開度を所定時間の間強制的に閉じる方向に制御して、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量を減少させる。（この制御をＥＧＲ減少制御とする）これに伴い排気経路１９に排出される排気ガス中のＮＯｘ量は増加する。
このＥＧＲ減少制御の前後における出ＮＯｘセンサ３３のセンサ値の変化を検知することにより、ＳＣＲ触媒２４におけるアンモニア量の状態（過多状態、過少状態及び適正状態）を判断することが可能となる。
【００２９】
図２（ａ）は、ＥＧＲ減少制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値（出ＮＯｘセンサ３３により検知されるセンサ値）の関係を示すマップ１である。アンモニア量が過多でありアンモニアスリップが発生しているのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。また、アンモニア量が過少でありＮＯｘ浄化ができていないのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。そして、アンモニア量が適正でありＮＯｘ浄化ができているのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は微増又は微減（増減無しの場合も含む）傾向となる。
【００３０】
なお、図２（ｂ）は、上記マップ１をＮＯｘ排出量及びアンモニア量と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すイメージ図として表したものである。この特性曲線は、尿素水添加弁２７による尿素水添加量をある一定値に固定したときの特性を示し、ＮＯｘ排出量及びアンモニア量を横軸にとり、縦軸に出ＮＯｘセンサ値をとると、出ＮＯｘセンサ３３の交差感度により特性曲線は下に凸の曲線となる。
この特性曲線において、出ＮＯｘセンサ値が最小の点がＮＯｘ排出量に対してアンモニア量が最も適正な状態にあることを示している。この最小点を中心としてＮＯｘ排出量の大小に応じて特性曲線を３つの領域に分割すると、最小点を中心とする領域がアンモニア量の適正領域を表し、適正領域に対してＮＯｘ排出量及びアンモニア量減少側がアンモニア量の過多領域を表し、適正領域に対してＮＯｘ排出量及びアンモニア量増大側がアンモニア量の過少領域を表している。
【００３１】
アンモニア量が過多領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＰ１は、入ＮＯｘ量増加の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。また、アンモニア量が過少領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＱ１は、入ＮＯｘ量増加の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。そして、アンモニア量が適正領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＲ１は、入ＮＯｘ量増加の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は微減傾向となり、特性曲線上にあるポイントＳ１は、入ＮＯｘ量増加の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は微増傾向となる。
【００３２】
このように、ＥＧＲ減少制御時における出ＮＯｘセンサ値の変化をモニターすることにより、交差感度を有する出ＮＯｘセンサ値のどの領域を現在検出しているのか簡単に判別することができ、その判別結果に基づき尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を制御することが可能となる。
すなわち、制御装置３４は、出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を減少させるように制御する。また、制御装置３４は、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を増加させるように制御する。そして、制御装置３４は、出ＮＯｘセンサ値が微増又は微減傾向にある時には、アンモニア量が適正状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を現状レベルを維持するように制御する。
【００３３】
次に、図３に示すフローチャートを用いて排気ガス浄化装置１０における制御フローの説明を行う。
先ず処理ルーチンがスタートするとＳ１０１にて、時間カウンタ、エンジン回転数及び燃料噴射量の読み込みが行われる。
次にＳ１０２にて、Ｓ１０１にて読み込まれた時間カウンタ、エンジン回転数及び燃料噴射量データに基づき、エンジン１１が定常状態にあるかどうかの判断が行われる。ところで、車両が起動直後にはエンジン回転数及び燃料噴射量が急激に変化し、一定時間経過して定速走行となるとエンジン回転数及び燃料噴射量は安定した値となる。また、追い越しなどのために車両を急加速させた場合には、エンジン回転数及び燃料噴射量が急激に変化する。定常状態とは、定速走行時のようにエンジン回転数及び燃料噴射量が安定した状態を指しており、起動直後や急加速時のようにエンジン回転数及び燃料噴射量が急激に変化している状態は含まない。
Ｓ１０２にてエンジン１１が定常状態にないと判断された場合には、Ｓ１０１にリターンし再度読み込みが行われる。
【００３４】
Ｓ１０２にてエンジン１１が定常状態にあると判断された場合には、Ｓ１０３に進み、出ＮＯｘセンサ３３による出ＮＯｘセンサ値の検出が行われる。
次にＳ１０４にて、通常のＥＧＲ制御から外れて強制的にＥＧＲ減少制御が実行され所定時間の間ＥＧＲ制御弁２１の開度が閉じる方向に制御される。このことにより、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量は減少し、排気経路１９に排出される排気ガス中の入ＮＯｘ量は増加する。なお、所定時間はＳＣＲ触媒２４の温度に応じて予め適切な時間に設定されている。
【００３５】
次にＳ１０５にて、ＥＧＲ減少制御後の出ＮＯｘセンサ３３による出ＮＯｘセンサ値の検出が行われる。ここでＥＧＲ減少制御前のセンサ値（Ｓ１０３にて検出された出ＮＯｘセンサ値）をａ１とし、ＥＧＲ減少制御後のセンサ値をａ２とする。
次にＳ１０６にて、センサ値の差分Δａ＝ａ１−ａ２が算出される。このセンサ値の差分Δａ＝ａ１−ａ２の大きさに基づき、例えば、Δａ＜−ｄ（ｄは正数）の時には、出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にあると判断され、Δａ＞ｄの時には、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にあると判断され、−ｄ≦Δａ≦ｄの時には、出ＮＯｘセンサ値が微増又は微減傾向にあると判断される。
【００３６】
次にＳ１０７にて、ＥＧＲ減少制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すマップ１に基づき、算出された出ＮＯｘセンサ値に対するアンモニア量の状態（過多状態、過少状態及び適正状態）の判別処理が行われる。
例えば、センサ値が減少傾向（Δａ＜−ｄ）にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判別される。また、センサ値が増加傾向（Δａ＞ｄ）にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判別される。そして、センサ値が微増又は微減傾向（−ｄ≦Δａ≦ｄ）にある時には、アンモニア量が適正状態にあると判別される。
【００３７】
次にＳ１０８にて、判別されたアンモニア量に基づく補正係数の割り当てが行われる。例えば、過多状態の場合には補正係数０．７とし、過少状態の場合には補正係数１．３とし、適正状態の場合には補正係数１．０とする。
次にＳ１０９にて、今回添加すべき尿素添加量の計算が行われる。この計算は、尿素添加量＝基本添加量×補正係数、の計算式に基づき算出される。例えば、アンモニア量が過多状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×０．７とされ、アンモニア量が過少状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×１．３とされ、アンモニア量が適正状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×１．０とされる。
【００３８】
次にＳ１１０にて、尿素水添加弁２７を開弁駆動させて計算により求められた尿素添加量となるように尿素水の噴射を行う。
次にＳ１１１にて、時間ｔ＝ｔ０時間経過したかどうかの判断が行われる。ｔ０時間経過した場合には、スタートへ戻り、Ｓ１０１〜Ｓ１１０に至る一連の処理プロセスが繰り返し行われる。また、Ｓ１１１にてｔ＝ｔ０時間経過していない場合には、Ｓ１１１にリターンする。なお、上記処理プロセスは予め制御装置３４のメモリに記憶されているプログラムに基づき所定のタイミングで自動的に行われる。
【００３９】
この第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置１０によれば以下の効果を奏する。
（１）制御装置３４は、通常のＥＧＲ制御から外れてＥＧＲ制御弁２１の開度を所定時間の間強制的に閉じる方向に制御して、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量を減少させる。これに伴い排気経路１９に排出される排気ガス中のＮＯｘ量は増加する。このＥＧＲ減少制御の前後における出ＮＯｘセンサ３３のセンサ値の変化を検知することにより、ＳＣＲ触媒２４におけるアンモニア量の状態（過多状態、過少状態及び適正状態）を判断することが可能となる。
（２）マップ１は、ＥＧＲ減少制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示す。すなわち、アンモニア量が過多でありアンモニアスリップが発生しているのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。また、アンモニア量が過少でありＮＯｘ浄化ができていないのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。そして、アンモニア量が適正でありＮＯｘ浄化ができているのであれば、入ＮＯｘ量増加の時に出ＮＯｘセンサ値は微増又は微減（増減無しの場合も含む）傾向となる。このマップ１に基づき、出ＮＯｘセンサ値に対するアンモニア量の状態の判断を行うことができる。
（３）制御装置３４は、ＥＧＲ減少制御後に出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を減少させるように制御する。また、制御装置３４は、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を増加させるように制御する。そして、制御装置３４は、出ＮＯｘセンサ値が微増又は微減傾向にある時には、アンモニア量がほぼ適正状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を現状レベルを維持するように制御する。このように、アンモニア量の状態に応じて尿素水の添加量を適切に制御できるので、ＳＣＲ触媒２４からのアンモニアのスリップを低減させることが可能である。また、ＥＧＲ減少制御を行う所定時間を短く設定することにより、ＮＯｘ量の増加を実害のないレベルに抑えることが可能である。
（４）ＥＧＲ減少制御によって、短時間でアンモニア量の状態が判別できるため、ロバスト性が高く、アンモニアスリップ量を短時間で減らすことができる。
（５）ＥＧＲ減少制御及び尿素添加量の増減制御の追加というソフト（プログラム）の変更のみで、ハードの追加は不必要なので、改良に伴うコスト上昇を低く抑えることが可能である。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置を図４、図５に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態におけるＥＧＲ減少制御に代えてＥＧＲ増加制御を行うものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４１】
制御装置は、通常のＥＧＲ制御から外れてＥＧＲ制御弁２１の開度を所定時間の間強制的に開く方向に制御して、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量を増加させる。（この制御をＥＧＲ増加制御とする）これに伴い排気経路１９に排出される排気ガス中のＮＯｘ量は減少する。
このＥＧＲ増加制御の前後における出ＮＯｘセンサ３３のセンサ値の変化を検知することにより、ＳＣＲ触媒２４におけるアンモニア量の状態（過多状態、過少状態及び適正状態）を判断することが可能となる。
【００４２】
図４（ａ）は、ＥＧＲ増加制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値（出ＮＯｘセンサ３３により検知されるセンサ値）の関係を示すマップ２である。アンモニア量が過多でありアンモニアスリップが発生しているのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。また、アンモニア量が過少でありＮＯｘ浄化ができていないのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。そして、アンモニア量が適正でありＮＯｘ浄化ができているのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は微増又は微減（増減無しの場合も含む）傾向となる。
【００４３】
なお、図４（ｂ）は、上記マップ２をＮＯｘ排出量及びアンモニア量と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すイメージ図として表したものである。横軸にＮＯｘ排出量及びアンモニア量をとり縦軸に出ＮＯｘセンサ値をとると、特性曲線は図２（ａ）と同様に下に凸の曲線となる。
この特性曲線において、出ＮＯｘセンサ値が最小の点がＮＯｘ排出量に対してアンモニア量が最も適正な状態にあることを示している。この最小点を中心としてＮＯｘ排出量の大小に応じて特性曲線を３つの領域に分割すると、最小点を中心とする領域がアンモニア量の適正領域を表し、適正領域に対してＮＯｘ排出量及びアンモニア量減少側がアンモニア量の過多領域を表し、適正領域に対してＮＯｘ排出量及びアンモニア量増大側がアンモニア量の過少領域を表している。
【００４４】
アンモニア量が過多領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＰ２は、入ＮＯｘ量減少の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。また、アンモニア量が過少領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＱ２は、入ＮＯｘ量減少の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。そして、アンモニア量が適正領域にある時には、特性曲線上にあるポイントＲ２は、入ＮＯｘ量減少の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は微増傾向となり、特性曲線上にあるポイントＳ２は、入ＮＯｘ量減少の時に特性曲線上を図の矢印方向に変化するので出ＮＯｘセンサ値は微減傾向となる。
【００４５】
このように、ＥＧＲ増加制御時における出ＮＯｘセンサ値の変化をモニターすることにより、交差感度を有する出ＮＯｘセンサ値のどの領域を現在検出しているのか簡単に判別することができ、その判別結果に基づき尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を制御することが可能となる。
すなわち、制御装置は、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を減少させるように制御する。また、制御装置は、出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を増加させるように制御する。そして、制御装置は、出ＮＯｘセンサ値が微減又は微増傾向にある時には、アンモニア量が適正状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を現状レベルを維持するように制御する。
【００４６】
次に、図５に示すフローチャートを用いて排気ガス浄化装置における制御フローの説明を行う。
先ず処理ルーチンがスタートするとＳ２０１にて、時間カウンタ、エンジン回転数及び燃料噴射量の読み込みが行われる。
次にＳ２０２にて、Ｓ２０１にて読み込まれた時間カウンタ、エンジン回転数及び燃料噴射量データに基づき、エンジン１１が定常状態にあるかどうかの判断が行われる。定常状態の定義は第１の実施形態と同様である。
Ｓ２０２にてエンジン１１が定常状態にないと判断された場合には、Ｓ２０１にリターンし再度読み込みが行われる。
【００４７】
Ｓ２０２にてエンジン１１が定常状態にあると判断された場合には、Ｓ２０３に進み、出ＮＯｘセンサ３３による出ＮＯｘセンサ値の検出が行われる。
次にＳ２０４にて、通常のＥＧＲ制御から外れて強制的にＥＧＲ増加制御が実行され所定時間の間ＥＧＲ制御弁２１の開度が開く方向に制御される。このことにより、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量は増加し、排気経路１９に排出される排気ガス中の入ＮＯｘ量は減少する。なお、所定時間はＳＣＲ触媒２４の温度に応じて予め適切な時間に設定されている。
【００４８】
次にＳ２０５にて、ＥＧＲ増加制御後の出ＮＯｘセンサ３３による出ＮＯｘセンサ値の検知が行われる。ここでＥＧＲ増加制御前のセンサ値（Ｓ２０３にて検出された出ＮＯｘセンサ値）をｍ１とし、ＥＧＲ増加制御後のセンサ値をｍ２とする。
次にＳ２０６にて、センサ値の差分Δｍ＝ｍ１−ｍ２が算出される。このセンサ値の差分Δｍ＝ｍ１−ｍ２の大きさに基づき、例えば、Δｍ＜−ｎ（ｎは正数）の時には、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にあると判断され、Δｍ＞ｎの時には、出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にあると判断され、−ｎ≦Δｍ≦ｎの時には、出ＮＯｘセンサ値が微増又は微減傾向にあると判断される。
【００４９】
次にＳ２０７にて、ＥＧＲ増加制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示すマップ２に基づき、算出された出ＮＯｘセンサ値に対するアンモニア量の状態（（過多状態、過少状態及び適正状態）の判別処理が行われる。
例えば、センサ値が増加傾向（Δｍ＜−ｎ）にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判別される。また、センサ値が減少傾向（Δｍ＞ｎ）にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判別される。そして、センサ値が微増又は微減傾向（−ｎ≦Δｍ≦ｎ）にある時には、アンモニア量が適正状態にあると判別される。
【００５０】
次にＳ２０８にて、判別されたアンモニア量に基づく補正係数の割り当てが行われる。例えば、過多状態の場合には補正係数０．７とし、過少状態の場合には補正係数１．３とし、適正状態の場合には補正係数１．０とする。
次にＳ２０９にて、今回添加すべき尿素添加量の計算が行われる。この計算は、尿素添加量＝基本添加量×補正係数、の計算式に基づき算出される。例えば、アンモニア量が過多状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×０．７とされ、アンモニア量が過少状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×１．３とされ、アンモニア量が適正状態の場合には、尿素添加量＝基本添加量×１．０とされる。
【００５１】
次にＳ２１０にて、尿素水添加弁２７を開弁駆動させて計算により求められた尿素添加量となるように尿素水の噴射を行う。
次にＳ２１１にて、時間ｔ＝ｔ０時間経過したかどうかの判断が行われる。ｔ０時間経過した場合には、スタートへ戻り、Ｓ２０１〜Ｓ２１０に至る一連の処理プロセスが繰り返し行われる。また、Ｓ２１１にてｔ＝ｔ０時間経過していない場合には、Ｓ２１１にリターンする。なお、上記処理プロセスは予め制御装置のメモリに記憶されているプログラムに基づき所定のタイミングで自動的に行われる。
【００５２】
この第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置によれば以下の効果を奏する。
（６）制御装置は、通常のＥＧＲ制御から外れてＥＧＲ制御弁２１の開度を所定時間の間強制的に開く方向に制御して、ＥＧＲ経路２０を還流する排気ガスの還流量を増加させる。これに伴い排気経路１９に排出される排気ガス中のＮＯｘ量は減少する。このＥＧＲ増加制御の前後における出ＮＯｘセンサ３３のセンサ値の変化を検知することにより、ＳＣＲ触媒２４におけるアンモニア量の状態（過多状態、過少状態及び適正状態）を判断することが可能となる。
（７）マップ２は、ＥＧＲ増加制御時におけるアンモニア量の状態と出ＮＯｘセンサ値の関係を示す。すなわち、アンモニア量が過多でありアンモニアスリップが発生しているのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は増加傾向となる。また、アンモニア量が過少でありＮＯｘ浄化ができていないのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は減少傾向となる。そして、アンモニア量が適正でありＮＯｘ浄化ができているのであれば、入ＮＯｘ量減少の時に出ＮＯｘセンサ値は微増又は微減（増減無しの場合も含む）傾向となる。このマップ２に基づき、出ＮＯｘセンサ値に対するアンモニア量の状態の判断を行うことができる。
（８）制御装置は、ＥＧＲ増加制御時において、出ＮＯｘセンサ値が増加傾向にある時には、アンモニア量が過多状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を減少させるように制御する。また、制御装置は、出ＮＯｘセンサ値が減少傾向にある時には、アンモニア量が過少状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を増加させるように制御する。そして、制御装置は、出ＮＯｘセンサ値が微増又は微減傾向にある時には、アンモニア量が適正状態にあると判断し、尿素水添加弁２７による尿素水の添加量を現状レベルを維持するように制御する。このように、アンモニア量の状態に応じて尿素水の添加量を適切に制御できるので、ＳＣＲ触媒２４からのアンモニアのスリップを低減させることが可能である。また、ＥＧＲ増加制御を行う所定時間を短く設定することにより、ＮＯｘ量の減少を実害のないレベルに抑えることが可能である。
（９）ＥＧＲ増加制御によって、短時間でアンモニア量の状態が判別できるため、ロバスト性が高く、アンモニアスリップ量を短時間で減らすことができる。
（１０）ＥＧＲ増加制御及び尿素添加量の増減制御の追加というソフト（プログラム）の変更のみで、ハードの追加は不必要なので、改良に伴うコスト上昇を低く抑えることが可能である。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る排気ガス浄化装置を図６に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態におけるＥＧＲ減少制御の前後の出ＮＯｘセンサ値データを履歴データとして蓄積し、それに基づく補正を付加するものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００５４】
出ＮＯｘセンサ３３により検知される出ＮＯｘセンサ値（以下、センサ値）は、ＳＣＲ触媒２４又は出ＮＯｘセンサ３３等の製造誤差の影響を受け装置間バラツキが生じる。また、センサ値はＳＣＲ触媒２４又は出ＮＯｘセンサ３３等の経時変化（劣化）に基づき変化して行く。
センサ値は履歴データとして制御装置に蓄積されている。この蓄積されている履歴データを、一定のタイミングで解析処理することにより製造誤差による装置間バラツキ及び、経時変化に基づくセンサ値の変化を確認することができる。
【００５５】
図６（ａ）は、センサ値の経時変化補正の制御フローを示すフローチャートである。
先ず、Ｓ３０１にてセンサ値が履歴データとして制御装置に蓄積される。次に、Ｓ３０２にて一定のタイミングで履歴データの平均値の計算が行われる。例えば、図３で示す処理プロセスが１０回繰り返される毎にセンサ値（ａ１又はａ２）の平均値（１０回平均）が計算され、制御装置に蓄積される。
次に、Ｓ３０３にて平均値の蓄積データから経時変化の影響が出ているのかどうかの判断が行われる。例えば、センサ値の平均値が従来の平均値よりかなり高くなっている場合や連続して高くなり続ける場合には、経時変化の影響が出ていると判断される。
【００５６】
次に、Ｓ３０４にてＳ３０３での判断結果に基づき、センサ値の補正が行われる。例えば、センサ値の平均値が従来の平均値より高く経時変化の影響が出ていると判断された場合には、現在検出されているセンサ値を本来のセンサ値に近づけるよう補正処理が行われる。即ち、それ以降のセンサ値については、本来のセンサ値より高い値であるとみなし、検出されたセンサ値から補正値を差し引いた値に基づいてＥＧＲ制御が行われる。
経時変化の補正は、予め制御装置のメモリに記憶されているプログラムに基づき所定のタイミングで自動的に行われる。
【００５７】
図６（ｂ）は、センサ値の製造誤差補正の制御フローを示すフローチャートである。
なお、メモリには予め、一定条件下におけるセンサ値の基準値が記憶されているものとする。
まず、Ｓ４０１にて基準値と同一条件下でＥＧＲ制御が行われ、その時のセンサ値は検出データとして制御装置に蓄積される。具体的には、基準値と同一条件となるように装置を運転制御しその時のセンサ値を検出データとして蓄積しても良いし、制御装置に蓄積されているセンサ値の履歴データのうち、基準値と同一条件下で収集されたセンサ値を抽出し検出データとしても良い。
【００５８】
次に、Ｓ４０２にてＳ４０１で検出されたセンサ値と基準値との比較が行われ、センサ値の補正が行われる。例えば、検出されたセンサ値が基準値より高い場合には、現在検出されているセンサ値を本来のセンサ値に近づけるよう補正処理が行われる。即ち、それ以降のセンサ値については、本来のセンサ値より高い値であるとみなし、現在検出されているセンサ値から補正値を差し引いた値に基づいてＥＧＲ制御が行われる。
製造誤差の補正は、装置毎に初期時に行われる場合と、同一装置においてＳＣＲ触媒２４又は出ＮＯｘセンサ３３等の交換時（メンテナンス時）に行われる場合とがあり、予め制御装置のメモリに記憶されているプログラムに基づき所定のタイミングで自動的に行われる。
【００５９】
このように、蓄積されたセンサ値データに基づき、製造誤差及び経時変化の補正が行われるので、製造誤差及び経時変化の影響を少なくすることが可能である。
その他の作用効果は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６０】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○  第１及び第２の実施形態では、ＥＧＲ増減制御の前後の出ＮＯｘセンサ値の変化よりアンモニア量の状態を判別し、その判別結果に基づき尿素添加の補正係数を割り当て尿素添加量を算出するとして説明したが、補正係数を用いずに入ＮＯｘ量（入ＮＯｘセンサ２６で検知）、出ＮＯｘセンサ値或いは、ＳＣＲ触媒２４の温度（温度センサ３１により検知）などよりＳＣＲ触媒２４における実アンモニア（ＮＨ３）吸着量を算出し、この実ＮＨ３吸着量に対して添加すべき尿素量を求めても良い。
○  第１及び第２の実施形態では、制御装置は、尿素水添加弁２７からの尿素水の添加量を制御すると共に、ＥＧＲ制御弁２１の開閉を制御するとして説明したが、尿素水添加弁２７の制御とＥＧＲ制御弁２１の制御とを別々の制御装置で構成し連係させても良い。
○  第３の実施形態では、履歴データとしてセンサ値の平均値を用いるとして説明したが、センサ値の累積値、噴射量を大幅に補正した回数、噴射量の補正量の平均値及び累積値などを履歴データとして用いても良い。また、実ＮＨ３吸着量を算出する場合には、この実ＮＨ３吸着量を履歴データとして用いても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１０  排気ガス浄化装置
１１  エンジン
１９  排気経路
２０  ＥＧＲ経路
２１  ＥＧＲ制御弁
２４  ＳＣＲ触媒
２７  尿素水添加弁
３３  出ＮＯｘセンサ
３４  制御装置
【図１】
2011094540.tif 000003
【図２】
2011094540.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011094540.tif 000006
【図５】
2011094540.tif 000007
【図６】
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