(57)【要約】【課題】複数の選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、高い窒素酸化物の浄化率を維持しつつ、還元剤の消費量を低減する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、排気中の窒素酸化物を浄化する複数の選択還元触媒と、各選択還元触媒の温度を取得する複数の温度取得部と、各選択還元触媒に対して還元剤を供給する複数の還元剤供給部と、各還元剤供給部における還元剤の供給を制御する還元剤供給制御部とを備える。還元剤供給制御部は、各温度取得部により取得された各選択還元触媒の温度に応じて、それぞれの選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、排気中の窒素酸化物を浄化する複数の選択還元触媒と、
各前記選択還元触媒の温度を取得する複数の温度取得部と、
各前記選択還元触媒に対して還元剤を供給する複数の還元剤供給部と、
各前記還元剤供給部における前記還元剤の供給を制御する還元剤供給制御部と、
を備え、
前記還元剤供給制御部は、各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度に応じて、それぞれの前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の割合を変化させる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の割合を０とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率と、
熱分解及び酸化反応に起因したアンモニアの減少量と、を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、さらに、
前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最上流に設けられた前記選択還元触媒に流入する窒素酸化物の濃度を取得する濃度取得部を備え、
前記還元剤供給制御部は、
前記濃度取得部により取得された前記窒素酸化物の濃度を用いて、各前記還元剤供給部から供給される前記還元剤の総量を算出する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、さらに、
前記主流路に設けられた三元触媒を備える、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、さらに、
前記三元触媒の温度を取得する三元触媒温度取得部を備え、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた温度範囲外であり、
前記三元触媒温度取得部により取得された前記三元触媒の温度が、前記三元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最下流に設けられた前記選択還元触媒の温度が、前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた上限温度以上である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を下げる燃焼状態とさせる、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせる、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】
エンジンなどの内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術が知られている。例えば、特許文献１には、尿素水を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムにおいて、内燃機関の運転状態が高負荷運転状態でない場合は、内燃機関及び排気通路内の状態に基づいて定められた基準供給量の尿素水をＳＣＲ触媒に供給し、高負荷運転状態の場合は、制限量を超えない量の尿素水をＳＣＲ触媒に供給することが記載されている。例えば、特許文献２には、２つのＳＣＲ触媒を備えたＳＣＲシステムにおいて、排気ガスの温度が予め設定された閾値以上である場合は、還流制御弁を開状態として第１及び第２のＳＣＲ触媒でＮＯｘを浄化し、排気ガスの温度が上記閾値未満である場合は、還流制御弁を閉状態として第１のＳＣＲ触媒でＮＯｘを浄化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８８８２６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にＳＣＲ触媒は、ＮＯｘの浄化率について温度特性を有している。例えば、ＳＣＲ触媒の温度が尿素水の加水分解によってアンモニアが発生する温度よりも低い場合、尿素水からアンモニアへの分解反応や、ＳＣＲ触媒上でのアンモニアによる還元反応が進み難く、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が低下する。
【０００５】
ところで、内燃機関の排気浄化装置では、特許文献２に記載のように、２つのＳＣＲ触媒を搭載することによるＮＯｘ浄化性能の向上が図られている。このように、複数のＳＣＲ触媒を搭載する内燃機関の排気浄化装置では、排気ガスの流通流路の上流に配置されるＳＣＲ触媒と、下流に配置されるＳＣＲ触媒との温度が相違することがある。上述の通り、ＳＣＲ触媒はＮＯｘの浄化率について温度特性を有することから、各ＳＣＲ触媒の温度の相違は、各ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率の相違に繋がる。この点、特許文献２に記載の技術では、ＳＣＲ触媒の温度と尿素水の供給量について何ら考慮されていないため、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに排出される尿素水量が増大し、尿素水の消費量が増大するという課題があった。また、特許文献１に記載の技術では、内燃機関の排気浄化装置に、複数のＳＣＲ触媒を搭載することについて記載されていない。
【０００６】
なお、このような課題は、尿素水を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒に限らず、例えば、アンモニアガス、アンモニア水、有機溶媒等の非水系溶媒を用いた尿素溶液又はアンモニア溶液等の還元剤を用いてＮＯｘを浄化する選択還元触媒の全般に共通する課題であった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、高い窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化率を維持しつつ、還元剤の消費量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本発明の一形態によれば、内燃機関の排気浄化装置が提供される。この内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、排気中の窒素酸化物を浄化する複数の選択還元触媒と、各前記選択還元触媒の温度を取得する複数の温度取得部と、各前記選択還元触媒に対して還元剤を供給する複数の還元剤供給部と、各前記還元剤供給部における前記還元剤の供給を制御する還元剤供給制御部と、を備え、前記還元剤供給制御部は、各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度に応じて、それぞれの前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の割合を変化させる。
【００１０】
この構成によれば、還元剤供給制御部は、温度取得部によって取得された各選択還元触媒の温度に応じて、それぞれの選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を変化させる。選択還元触媒は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化率について温度特性を有しているため、還元剤供給制御部は、各選択還元触媒におけるＮＯｘ浄化率に応じて、供給する還元剤の割合を変化させることとなる。このため本構成によれば、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに排出される還元剤の量を低減できる。この結果、複数の選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、高いＮＯｘの浄化率を維持しつつ、還元剤の消費量を低減することができる。
【００１１】
（２）上記形態の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御部は、各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の割合を０としてもよい。この構成によれば、還元剤供給制御部は、選択還元触媒の温度が、触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を０とし、還元剤の供給を行わない。このため、触媒活性領域として適切な温度範囲を予め定めておくことにより、ＮＯｘ浄化率が低下する温度範囲にある選択還元触媒に対して還元剤が供給されることを抑制でき、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに排出される還元剤の量をより一層低減できる。
【００１２】
（３）上記形態の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御部は、各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させてもよい。この構成によれば、還元剤供給制御部は、選択還元触媒の温度に対するＮＯｘの浄化率を考慮して、それぞれの選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を変化させるため、各選択還元触媒に供給される還元剤の割合を最適化できると共に、より高いＮＯｘ浄化率が得られる。
【００１３】
（４）上記形態の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御部は、各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率と、熱分解及び酸化反応に起因したアンモニアの減少量と、を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させてもよい。この構成によれば、還元剤供給制御部は、選択還元触媒の温度に対するＮＯｘの浄化率を考慮して、それぞれの選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を変化させるため、各選択還元触媒に供給される還元剤の割合を最適化できると共に、より高いＮＯｘ浄化率が得られる。また、還元剤供給制御部は、熱分解及び酸化反応に起因したアンモニアの減少量を考慮して、それぞれの選択還元触媒に対して供給する還元剤の割合を変化させるため、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに熱分解、酸化される還元剤の量を低減できる。
【００１４】
（５）上記形態の内燃機関の排気浄化装置では、さらに、前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最上流に設けられた前記選択還元触媒に流入する窒素酸化物の濃度を取得する濃度取得部を備え、前記還元剤供給制御部は、前記濃度取得部により取得された前記窒素酸化物の濃度を用いて、各前記還元剤供給部から供給される前記還元剤の総量を算出してもよい。この構成によれば、還元剤供給制御部は、最上流の選択還元触媒に流入するＮＯｘの濃度を用いて、各還元剤供給部から供給される還元剤の総量を算出するため、ＮＯｘ浄化反応のための還元剤の総量に過不足が生じることを抑制できる。
【００１５】
（６）上記形態の内燃機関の排気浄化装置では、さらに、前記主流路に設けられた三元触媒を備えていてもよい。この構成によれば、内燃機関の排気浄化装置は、複数の選択還元触媒に加えてさらに三元触媒を備えるため、例えば、全ての選択還元触媒の温度が触媒活性領域外の場合（すなわち、ＮＯｘ浄化率が低下する温度範囲の場合）であっても、三元触媒を用いてＮＯｘを浄化することができる。このため、複数の選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００１６】
（７）上記形態の内燃機関の排気浄化装置では、さらに、前記三元触媒の温度を取得する三元触媒温度取得部を備え、前記還元剤供給制御部は、各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた温度範囲外であり、前記三元触媒温度取得部により取得された前記三元触媒の温度が、前記三元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせてもよい。この構成によれば、内燃機関を排気の温度を上げる燃焼状態とさせることで、三元触媒の温度を速やかに上昇させることができる。三元触媒の昇温によって、三元触媒におけるＮＯｘ浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００１７】
（８）上記形態の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御部は、前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最下流に設けられた前記選択還元触媒の温度が、前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた上限温度以上である場合、前記内燃機関を前記排気の温度を下げる燃焼状態とさせてもよい。この構成によれば、内燃機関を排気の温度を下げる燃焼状態とさせることで、各選択還元触媒の温度を速やかに下降させることができる。選択還元触媒の降温によって、各選択還元触媒におけるＮＯｘ浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。さらに、選択還元触媒が過剰に高温になることを抑制し、選択還元触媒の熱劣化を抑制できる。
【００１８】
（９）上記形態の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御部は、各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせてもよい。この構成によれば、還元剤供給制御部は、内燃機関を排気の温度を上げる燃焼状態とさせることで、各選択還元触媒の温度を速やかに上昇させることができる。選択還元触媒の昇温によって、各選択還元触媒におけるＮＯｘ浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００１９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関の排気浄化装置及びシステム、選択還元触媒に還元剤を供給するための還元剤供給装置及びシステム、これら装置及びシステムの制御方法、これら装置及びシステムにおいて実行されるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置のブロック図である。
【図２】尿素供給制御部における制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】ＮＯｘ浄化率の温度特性と触媒活性領域について説明する図である。
【図４】触媒温度と尿素水の割合との関係を表す概念図である。
【図５】アンモニア減少量の温度特性について説明する図である。
【図６】第２実施形態における内燃機関の排気浄化装置のブロック図である。
【図７】第２実施形態における尿素供給制御部の制御手順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実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置１のブロック図である。内燃機関の排気浄化装置１は、例えば、内燃機関２０と共に車両に搭載されて、内燃機関２０の排気中における窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する装置である。内燃機関２０は、例えば、ディーゼルエンジンや、リーンバーン運転方式のガソリンエンジンである。燃焼状態制御部１２は、内燃機関２０に対する空気や燃料の噴射を制御することで、内燃機関２０内の空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する。燃焼状態制御部１２は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）により実装される。
【００２２】
本実施形態の排気浄化装置１は、複数の選択還元触媒を備え、高いＮＯｘの浄化率を維持しつつ、還元剤の消費量を低減できる。以下の説明では、複数の選択還元触媒として２つのＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を使用し、還元剤として尿素水を使用する場合を例示する。また、以下の説明では、排気浄化装置１のうち、内燃機関２０に近い側を「上流側」と呼び、内燃機関２０に遠い側を「下流側」と呼ぶ。図１の場合、左側が上流側に相当し、右側が下流側に相当する。
【００２３】
排気浄化装置１は、排気浄化装置１の各部を制御する尿素供給制御部１０と、内燃機関２０から伸びる排気管３０と、排気管３０上にそれぞれ設けられた三元触媒４０と、第１ＳＣＲ触媒５２と、第２ＳＣＲ触媒５４と、流量取得部６２と、第１濃度取得部６４と、第２濃度取得部６６と、第１温度センサ７２と、第２温度センサ７４と、第３温度センサ７０と、尿素ポンプユニット８０と、第１尿素ノズル８２と、第２尿素ノズル８４とを備える。
【００２４】
尿素供給制御部１０は、後述する制御によって、排気浄化装置１が備える各ＳＣＲ触媒５２，５４（第１ＳＣＲ触媒５２、第２ＳＣＲ触媒５４）に対する還元剤の供給を制御するほか、排気浄化装置１が備える触媒４０，５２，５４（三元触媒４０、第１ＳＣＲ触媒５２、第２ＳＣＲ触媒５４）の昇温や降温を行う。尿素供給制御部１０は、「還元剤供給制御部」に相当する。
【００２５】
排気管３０は、内燃機関２０からの排気が流通する主流路を形成する。内燃機関２０からの排気は、排気管３０内の主流路を通って、三元触媒４０と、第１ＳＣＲ触媒５２と、第２ＳＣＲ触媒５４とを通過して外気に放出される。流量取得部６２は、内燃機関２０からの排気（排出ガス）の流量を取得する。流量取得部６２は、例えば、排気管３０に設けられたピトー管式流量計によって測定された測定信号を取得することで実現してもよく、内燃機関２０への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から流量を推定することで実現してもよい。
【００２６】
三元触媒４０は、排気浄化装置１が備える触媒４０，５２，５４のうち、最上流側に配置されている。第３温度センサ７０は、三元触媒４０の温度を測定するセンサであり、本実施形態では、三元触媒４０の触媒ベッド中の温度（いわゆる床温）を測定する。なお、第３温度センサ７０は、三元触媒４０の床温に代えて、三元触媒４０の出口近傍における温度を測定してもよい。第３温度センサ７０は、「三元触媒温度取得部」に相当する。
【００２７】
第１ＳＣＲ触媒５２は、三元触媒４０よりも下流側であって、かつ、排気浄化装置１が備える各ＳＣＲ触媒５２，５４のうち上流側に配置されている。換言すれば、第１ＳＣＲ触媒５２は、複数の選択還元触媒の中では、最上流側に設けられている。第２ＳＣＲ触媒５４は、三元触媒４０よりも下流側であって、かつ、排気浄化装置１が備える各ＳＣＲ触媒５２，５４のうち下流側に配置されている。換言すれば、第２ＳＣＲ触媒５４は、排気浄化装置１が備える触媒４０，５２，５４のうち、最下流側に配置されている。第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４は、「複数の選択還元触媒」に相当する。
【００２８】
第１温度センサ７２は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度（床温）を測定するセンサである。第２温度センサ７４は、第２ＳＣＲ触媒５４の温度（床温）を測定するセンサである。なお、第１，２温度センサ７２，７４は、床温に代えて、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４の出口近傍における温度を測定してもよい。第１，２温度センサ７２，７４は、「複数の温度取得部」に相当する。
【００２９】
尿素ポンプユニット８０は、内部に還元剤としての尿素水を貯蔵すると共に、第１，２尿素ノズル８２，８４へと尿素水を送出するポンプを内蔵している。第１尿素ノズル８２は尿素水の噴射口であり、第１ＳＣＲ触媒５２の上流側に設けられて、第１ＳＣＲ触媒５２に対して尿素水を供給する。第２尿素ノズル８４は尿素水の噴射口であり、第２ＳＣＲ触媒５４の上流側に設けられて、第２ＳＣＲ触媒５４に対して尿素水を供給する。尿素ポンプユニット８０と、第１，２尿素ノズル８２，８４とは、「複数の還元剤供給部」に相当する。
【００３０】
第１濃度取得部６４は、排気中のＮＯｘ濃度を測定するセンサである。第１濃度取得部６４は、三元触媒４０よりも下流側かつ第１ＳＣＲ触媒５２よりも上流側に設けられている。このため、第１濃度取得部６４では、第１ＳＣＲ触媒５２へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を取得する。第２濃度取得部６６は、排気中のＮＯｘ濃度を測定するセンサである。第２濃度取得部６６は、第２ＳＣＲ触媒５４よりも下流側に設けられている。このため、第２濃度取得部６６では、排気浄化装置１から排出される排気中のＮＯｘ濃度を取得する。なお、第１，２濃度取得部６４，６６のうち少なくとも一方は、センサによる測定に代えて、内燃機関２０の燃焼状態（リーン、ストイキ、リッチ）から排気中のＮＯｘ濃度を推定してもよい。
【００３１】
図２は、尿素供給制御部１０における制御の手順を示すフローチャートである。図２に示す処理は、任意のタイミングで実行可能であり、例えば、排気浄化装置１が搭載されている車両の走行中に定期的に実行できる。まず、ステップＳ１０において尿素供給制御部１０は、流量取得部６２から、排気管３０内部における排気の流量Ｑを取得する。ステップＳ１２において尿素供給制御部１０は、第１濃度取得部６４から、第１ＳＣＲ触媒５２へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を取得する。
【００３２】
ステップＳ１４において尿素供給制御部１０は、第１温度センサ７２から、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1を取得する。ステップＳ１６において尿素供給制御部１０は、第２温度センサ７４から、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2を取得する。ステップＳ２０以降、尿素供給制御部１０は、取得した各温度Ｔ1及びＴ2が、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４の触媒活性領域として予め定められた温度範囲外であるか否かを判定すると共に、判定結果に応じて、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４へ供給する尿素水の割合と量を算出する。
【００３３】
図３は、ＮＯｘ浄化率の温度特性と触媒活性領域について説明する図である。横軸は第１ＳＣＲ触媒５２の温度を表し、縦軸は第１ＳＣＲ触媒５２におけるＮＯｘ浄化率（％）を表している。図示の通り、第１ＳＣＲ触媒５２は、ＮＯｘの浄化率について、触媒の温度変化に伴い放物線を描く特性（以降「温度特性ＰＲ」とも呼ぶ）を有している。ここで、下限温度ＴLより大きく、かつ、上限温度ＴHより小さい温度範囲を「触媒活性領域」と呼ぶ。本実施形態では、下限温度ＴLは、還元剤として使用する尿素水が加水分解されてアンモニア（ＮＨ3）が発生する温度とし、上限温度ＴHは、下限温度ＴL時における浄化率Ａ％と同じ浄化率Ａ％を得ることが可能な上限温度とする。なお、触媒活性領域の下限温度ＴL及び上限温度ＴHは、選択還元触媒の種類や特性に応じて適宜決定できる。
【００３４】
このように、第１ＳＣＲ触媒５２は、触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴLより大きく、かつ、上限温度ＴHより小さい温度範囲）においては、高いＮＯｘ浄化率を有し、さらに、温度ＴmaxにおいてＮＯｘ浄化率のピークを有する。なお、本実施形態の第２ＳＣＲ触媒５４は、ＮＯｘ浄化率について、第１ＳＣＲ触媒５２と同一の温度特性ＰＲを有し、かつ、同一の触媒活性領域（下限温度ＴL、上限温度ＴH）を有する。このため、第２ＳＣＲ触媒５４の温度特性を示す図は、図３と同じになる。
【００３５】
図４は、触媒温度と尿素水の割合との関係を表す概念図である。横軸は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度であり、第１ＳＣＲ触媒５２の触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴL、上限温度ＴH）がプロットされている。縦軸は、第２ＳＣＲ触媒５４の温度であり、第２ＳＣＲ触媒５４の触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴL、上限温度ＴH）がプロットされている。
【００３６】
図２に戻り説明を続ける。ステップＳ２０において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが共に高温の領域Ａ（図４）に位置するか否かを判定する。尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が上限温度ＴH以上、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が上限温度ＴH以上の場合に、領域Ａに位置すると判定する。領域Ａに位置する場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）尿素供給制御部１０は、各触媒へ供給する尿素水の割合を共に０とし、処理をステップＳ３０へ遷移させる。一方、領域Ａに位置しない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、尿素供給制御部１０は、処理をステップＳ２２へ遷移させる。
【００３７】
ステップＳ２２において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２が高温であり第２ＳＣＲ触媒５４が低温である領域Ｂ（図４）に位置するか否かを判定する。尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が上限温度ＴH以上、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が下限温度ＴL以下である場合に、領域Ｂに位置すると判定する。領域Ｂに位置する場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）尿素供給制御部１０は、各触媒へ供給する尿素水の割合を共に０とし、処理をステップＳ３０へ遷移させる。一方、領域Ｂに位置しない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）尿素供給制御部１０は、処理をステップＳ２４へ遷移させる。
【００３８】
ステップＳ２４において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２が低温であり第２ＳＣＲ触媒５４が高温である領域Ｃ（図４）に位置するか否かを判定する。尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が下限温度ＴL以下、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が上限温度ＴH以上である場合に、領域Ｃに位置すると判定する。領域Ｃに位置する場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）尿素供給制御部１０は、各触媒へ供給する尿素水の割合を共に０とし、処理をステップＳ３０へ遷移させる。一方、領域Ｃに位置しない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）尿素供給制御部１０は、処理をステップＳ２６へ遷移させる。
【００３９】
ステップＳ２６において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが共に低温の領域Ｄ（図４）に位置するか否かを判定する。尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が下限温度ＴL以下、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が下限温度ＴL以下である場合に、領域Ｄに位置すると判定する。領域Ｄに位置する場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）尿素供給制御部１０は、各触媒へ供給する尿素水の割合を共に０とし、処理をステップＳ３０へ遷移させる。一方、領域Ｄに位置しない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）尿素供給制御部１０は、処理をステップＳ４０へ遷移させる。
【００４０】
ステップＳ２０〜Ｓ２６で説明した通り、尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが、共に触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である場合（領域Ａ〜Ｄの場合）、第１ＳＣＲ触媒５２へ供給する尿素水の割合と、第２ＳＣＲ触媒５４へ供給する尿素水の割合とを共に０とする。この場合、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４には尿素水は供給されず、後述する三元触媒４０によるＮＯｘの浄化処理が行われる。これは、触媒活性領域として予め定められた温度範囲外の温度である場合、各触媒におけるＮＯｘ浄化率が低いことに加え（図３）、仮に尿素水が供給されたとしても尿素水の加水分解が十分に進行せず、排気管３０の内側に付着したり、排気管３０から排出されたりすることでＮＯｘ浄化反応に寄与しない尿素水の量が増大するためである。なお、図２に示す処理は車両の走行中において定期的に実行されるため、第１ＳＣＲ触媒５２や第２ＳＣＲ触媒５４が昇温し、触媒活性領域に入った後は、ステップＳ４０以降の処理に従って各触媒への尿素水の供給が行われる。
【００４１】
ステップＳ３０において尿素供給制御部１０は、第３温度センサ７０から、三元触媒４０の温度Ｔ3wayを取得する。ステップＳ３２において尿素供給制御部１０は、三元触媒４０の温度Ｔ3wayが、三元触媒４０の触媒活性領域として予め定められた下限温度ＴL,3way以下であるか否かを判定する。ここで、三元触媒４０についても、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化率の温度特性と、触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴL,3way〜上限温度ＴH,3way）とを有している。
【００４２】
下限温度ＴL,3way以下である場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３４において尿素供給制御部１０は、三元触媒４０が活性状態でないと判定し、内燃機関２０を排気の温度を上げる燃焼状態とさせるための指示信号を、燃焼状態制御部１２へ送信する。燃焼状態制御部１２は、例えば、内燃機関２０での燃焼ピークを遅角させる等、内燃機関２０の運転状態や空燃比を変更することで、内燃機関２０からの排気の温度を上昇させる。このように、尿素供給制御部１０（還元剤供給制御部）は、内燃機関２０を排気の温度を上げる燃焼状態とさせることで、三元触媒４０の温度を速やかに上昇させることができる。三元触媒４０の昇温によって三元触媒４０は活性状態となり、三元触媒４０におけるＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯの浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００４３】
一方、下限温度ＴL,3wayより大きい場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ３６において尿素供給制御部１０は、三元触媒４０が活性状態だと判定し、内燃機関２０の燃焼状態をリーン燃焼状態からストイキ燃焼状態とさせるための指示信号を、燃焼状態制御部１２へ送信する。ディーゼルエンジンや、リーンバーン運転方式のガソリンエンジンは通常、リーン燃焼状態で運転されるが、三元触媒４０においてＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯの高い浄化率を得るためには、ストイキ燃焼状態で運転されることが好ましいためである。
【００４４】
一方、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが、共に触媒活性領域として予め定められた温度範囲外でない場合（領域Ａ〜Ｄでない場合）、ステップＳ３０において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２へ供給される尿素水割合ｒ1と、第２ＳＣＲ触媒５４へ供給される尿素水割合ｒ2を算出する。具体的には、尿素供給制御部１０は、図４で説明したマップを用いた手順ａ１〜ａ５によって、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出する。ここで、尿素水割合ｒ1，ｒ2は、０≦ｒ1≦１、０≦ｒ2≦１、ｒ1＋ｒ2＝１の関係を満たす値とされる。
【００４５】
（ａ１）第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が上限温度ＴH以上、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内（下限温度ＴLより大きい〜上限温度ＴHより小さい）である場合（領域Ｒ１）、尿素供給制御部１０は、尿素水割合ｒ1＝０とし、ｒ2＝１とする。
（ａ２）第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が下限温度ＴL以下、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内である場合（領域Ｒ２）、尿素供給制御部１０は、手順ａ１と同様に、尿素水割合ｒ1＝０とし、ｒ2＝１とする。
【００４６】
（ａ３）第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が上限温度ＴH以上である場合（領域Ｒ３）、尿素供給制御部１０は、尿素水割合ｒ1＝１とし、ｒ2＝０とする。
（ａ４）第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が下限温度ＴL以下である場合（領域Ｒ４）、尿素供給制御部１０は、手順ａ３と同様に、尿素水割合ｒ1＝１とし、ｒ2＝０とする。
【００４７】
（ａ５）第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが共に触媒活性領域として予め定められた温度範囲内である場合（領域Ｒ０）、尿素供給制御部１０は、式１に表す算出式のＦ（ｒ1）が最大となるように、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出する。
【００４８】
【数１】
2019100328.tif 000003
ここで、式１のＴ［Ｋ］は、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４の温度、Ｒ［Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ）］は気体定数（Ｒ＝８．３１４）、Ｅ［Ｊ／ｍｏｌ］は活性化エネルギー、ＴmaxはＮＯｘ浄化率が最大となる第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４の温度（図３）を表す。
【００４９】
式１の右辺第１項は、ＮＯｘ浄化率に関する項である。式１の右辺第１項では、第１ＳＣＲ触媒５２のＮＯｘ浄化率ｆ（Ｔ1）と、第２ＳＣＲ触媒５４のＮＯｘ浄化率ｆ（Ｔ2）とをＮＯｘ浄化率の最大値ｆ（Ｔmax）で規格化し、尿素水割合ｒ1及びｒ2（ｒ2＝１−ｒ1）で重みづけしている。Ｆ（ｒ1）が大きくなるほど、ＮＯｘ浄化率は大きくなる。
【００５０】
図５は、アンモニア（ＮＨ3）減少量の温度特性について説明する図である。横軸は、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４の温度であり、触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴL、上限温度ＴH）がプロットされている。縦軸は、ＮＨ3の熱分解及び酸化反応に起因したＮＨ3減少量を表している。図示の通り、ＮＨ3減少量は、触媒の温度が高温になるにつれて指数関数的に増加する特性（以降「温度特性ＤＡ」とも呼ぶ）を有している。温度特性ＤＡによれば、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４では、温度Ｔ1，Ｔ2が高温になるにつれて、ＮＯｘ浄化に寄与しないＮＨ3が増加する。
【００５１】
式１の右辺第２項は、ＮＨ3の熱分解及び酸化反応に起因したＮＨ3減少量に関する項である。第１ＳＣＲ触媒５２へ流入するＮＨ3［ｍｏｌ／ｍ3］を（ＮＨ3）1と表すと第１ＳＣＲ触媒５２におけるＮＨ3減少量は、アレニウスの式より、Ａｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ1）［（ＮＨ3）1］nと表される。同様に、第２ＳＣＲ触媒５４へ流入するＮＨ3［ｍｏｌ／ｍ3］を（ＮＨ3）2と表すと、第２ＳＣＲ触媒５４におけるＮＨ3減少量は、Ａｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ2）［（ＮＨ3）2］nと表される。図５で説明した通り、ＮＨ3の熱分解及び酸化反応に起因したＮＨ3減少量は、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４の温度Ｔ1，Ｔ2に対して単調に増加し、（ＮＨ3）1と（ＮＨ3）2との範囲は以下の通りとなる。
０≦（ＮＨ3）1≦（ＮＨ3）1＋（ＮＨ3）2、
０≦（ＮＨ3）2≦（ＮＨ3）1＋（ＮＨ3）2
【００５２】
このため、ＮＨ3減少量の最大値は、Ａｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴH）［（ＮＨ3）1＋（ＮＨ3）2］nとなる。第１ＳＣＲ触媒５２におけるＮＨ3減少量を、上記の最大値で規格化すると、式２が得られる。
【００５３】
【数２】
2019100328.tif 000004
【００５４】
同様に、第２ＳＣＲ触媒５４におけるＮＨ3減少量を、上記の最大値で規格化すると、式３が得られる。
【００５５】
【数３】
2019100328.tif 000005
したがって、式１のＦ（ｒ1）が大きくなるほど、ＮＨ3の熱分解及び酸化反応に起因したＮＨ3減少量は小さくなる。式１におけるα（α＞０）は調整パラメータである。尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出する際に、ＮＯｘ浄化率（右辺第１項）を優先して考慮する場合はαを小さく、ＮＨ3減少量（右辺第２項）を優先して考慮する場合はαを大きくすればよい。
【００５６】
図２に戻り説明を続ける。ステップＳ４２において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４におけるＮＨ3減少量を算出する。具体的には、尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1と予め実験等により求めた算出式とを用いて、第１ＳＣＲ触媒５２におけるＮＨ3減少量Ｄ１を求める。同様に、尿素供給制御部１０は、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2と予め実験等により求めた算出式とを用いて、第２ＳＣＲ触媒５４におけるＮＨ3減少量Ｄ２を求める。
【００５７】
ステップＳ４４において尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４へと供給される尿素水の総量Ｑureaを算出する。具体的には、尿素供給制御部１０は、第１ＳＣＲ触媒５２へ流入する排気中のＮＯｘ濃度Ｃ1（ステップＳ１２）から、排気中のＮＯｘ量を浄化するために必要なＮＨ3量Ｄを求める。尿素供給制御部１０は、求めたＮＨ3量Ｄに対して、ステップＳ４２で算出したＮＨ3減少量Ｄ１及びＤ２を加算して、最終的に必要なＮＨ3量ＤＴを求める。尿素供給制御部１０は、求めたＮＨ3量ＤＴを得られる尿素水の総量をＱureaとして算出する。
【００５８】
ステップＳ４６において尿素供給制御部１０は、ステップＳ４４で算出した尿素水の総量Ｑureaと、ステップＳ４０で算出した尿素水割合ｒ1及びｒ2を用いて、第１ＳＣＲ触媒５２へ尿素水を供給するための第１尿素ノズル８２と、第２ＳＣＲ触媒５４へ尿素水を供給するための第２尿素ノズル８４とのそれぞれにおける、尿素水量を算出する。その後、尿素供給制御部１０は、算出結果に基づいて尿素ポンプユニット８０を駆動し、第１尿素ノズル８２及び第２尿素ノズル８４から尿素水を噴射させる。
【００５９】
以上説明した通り、上記第１実施形態によれば、尿素供給制御部１０（還元剤供給制御部）は、第１温度センサ７２及び第２温度センサ７４（温度取得部）によって取得された第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４（各選択還元触媒）の温度Ｔ1，Ｔ2に応じて、それぞれの選択還元触媒に対して供給する尿素水（還元剤）の割合ｒ1，ｒ2を変化させる。図３の通り、ＳＣＲ触媒は窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化率について温度特性ＰＲを有している。このため、上述した制御によって尿素供給制御部１０は、各ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率に応じて、供給する尿素水の割合ｒ1，ｒ2を変化させることとなる。このため、上記第１実施形態によれば、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに排出される尿素水の量を低減できる。この結果、複数のＳＣＲ触媒を備える内燃機関２０の排気浄化装置１において、高いＮＯｘの浄化率を維持しつつ、尿素水の消費量を低減することができる。
【００６０】
また、ステップＳ２０〜Ｓ３６によれば、尿素供給制御部１０（還元剤供給制御部）は、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４（選択還元触媒）の温度Ｔ1，Ｔ2が、触媒活性領域として予め定められた温度範囲（図３：下限温度ＴLより大きく、かつ、上限温度ＴHより小さい温度範囲）外であるＳＣＲ触媒に対して供給する尿素水（還元剤）の割合を０とし、尿素水の供給を行わない。このため、第１実施形態のように、触媒活性領域として適切な温度範囲（下限温度ＴL、上限温度ＴH）を予め定めておくことにより、ＮＯｘ浄化率が低下する温度範囲にあるＳＣＲ触媒に対して尿素水が供給されることを抑制でき、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに排出される尿素水の量をより一層低減できる。
【００６１】
さらに、ステップＳ４０によれば、尿素供給制御部１０（還元剤供給制御部）は、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４（選択還元触媒）の温度Ｔ1，Ｔ2に対するＮＯｘの浄化率を考慮した式１（右辺第１項）によって、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４（各選択還元触媒）に対して供給する尿素水（還元剤）の割合ｒ1，ｒ2を変化させるため、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４に供給される尿素水の割合を最適化できると共に、より高いＮＯｘ浄化率が得られる。また、尿素供給制御部１０は、熱分解及び酸化反応に起因したアンモニア（ＮＨ3）の減少量を考慮した式１（右辺第２項）によって、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４に対して供給する尿素水の割合ｒ1，ｒ2を変化させるため、ＮＯｘ浄化反応に寄与せずに熱分解、酸化される尿素水の量を低減できる。
【００６２】
さらに、ステップＳ４４によれば、尿素供給制御部１０（還元剤供給制御部）は、第１ＳＣＲ触媒５２（最上流の選択還元触媒）に流入するＮＯｘの濃度Ｃ1を用いて、第１尿素ノズル８２及び第２尿素ノズル８４（各還元剤供給部）から供給される尿素水（還元剤）の総量Ｑureaを算出するため、ＮＯｘ浄化反応のための尿素水の総量に過不足が生じることを抑制できる。
【００６３】
さらに、内燃機関２０の排気浄化装置１は、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４（複数の選択還元触媒）に加えてさらに、三元触媒４０を備える。このため、例えば、全てのＳＣＲ触媒の温度Ｔ1，Ｔ2が触媒活性領域（下限温度ＴL、上限温度ＴH）外の場合（すなわち、ＮＯｘ浄化率が低下する温度範囲の場合）であっても、三元触媒４０を用いてＮＯｘを浄化することができる。このため、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４を備える排気浄化装置１において、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における内燃機関の排気浄化装置１ａのブロック図である。第２実施形態では、上述した実施形態と同様の構成について説明を省略すると共に、図面における一部の符号を省略する場合がある。第１実施形態の排気浄化装置１では、三元触媒４０を備え、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４が共に触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である場合（図４：領域Ａ〜Ｄの場合）、三元触媒４０を用いたＮＯｘ浄化を行っていた。しかし、第２実施形態の排気浄化装置１ａでは、三元触媒４０と第３温度センサ７０とを備えず、上記条件下では第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４の昇温又は降温を行ったのち、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４を用いてＮＯｘを浄化する。
【００６５】
図７は、第２実施形態における尿素供給制御部１０ａの制御手順を示すフローチャートである。第２実施形態では、ステップＳ２０〜Ｓ２６及びステップＳ３０〜Ｓ３６（図２）に代えて、ステップＳ５０〜Ｓ５６を備える。ステップＳ５０において尿素供給制御部１０ａは、最下流の第２ＳＣＲ触媒５４が高温であるか否かを判定する。具体的には、尿素供給制御部１０ａは、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が上限温度ＴH以上である場合に、第２ＳＣＲ触媒５４が高温であると判定する。
【００６６】
第２ＳＣＲ触媒５４が高温の場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、ステップＳ５４において尿素供給制御部１０ａは、第２ＳＣＲ触媒５４のＮＯｘ浄化率が低いと判定し、内燃機関２０を排気の温度を下げる燃焼状態とさせるための指示信号を、燃焼状態制御部１２へ送信する。燃焼状態制御部１２は、例えば、排気の一部を吸気に戻す（排気ガスを再循環させる）ことで、内燃機関２０からの排気の温度を低下させる。このように、尿素供給制御部１０ａ（還元剤供給制御部）は、内燃機関２０を排気の温度を下げる燃焼状態とさせることで、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４（各選択還元触媒）の温度Ｔ1，Ｔ2を速やかに下降させることができる。第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４の降温によって、各触媒におけるＮＯｘ浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。さらに、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４が過剰に高温になることを抑制し、触媒の熱劣化を抑制できる。
【００６７】
一方、第２ＳＣＲ触媒５４が高温でない場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、ステップＳ５２において尿素供給制御部１０ａは、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とが共に低温の領域Ｄ（図４）に位置するか否かを判定する。尿素供給制御部１０ａは、第１ＳＣＲ触媒５２の温度Ｔ1が下限温度ＴL以下、かつ、第２ＳＣＲ触媒５４の温度Ｔ2が下限温度ＴL以下である場合に、領域Ｄに位置すると判定する。
【００６８】
領域Ｄに位置する場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、ステップＳ５６において尿素供給制御部１０ａは、第１，２ＳＣＲ触媒５２，５４のＮＯｘ浄化率が低いと判定し、内燃機関２０を排気の温度を上げる燃焼状態とさせるための指示信号を、燃焼状態制御部１２へ送信する。燃焼状態制御部１２は、例えば、内燃機関２０での燃焼ピークを遅角させる等、内燃機関２０の運転状態や空燃比を変更することで、内燃機関２０からの排気の温度を上昇させる。このように、尿素供給制御部１０ａ（還元剤供給制御部）は、内燃機関２０を排気の温度を上げる燃焼状態とさせることで、第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４（各選択還元触媒）の温度Ｔ1，Ｔ2を速やかに上昇させることができる。第１ＳＣＲ触媒５２及び第２ＳＣＲ触媒５４の昇温によって、各触媒におけるＮＯｘ浄化率が向上するため、高いＮＯｘの浄化率を維持することができる。
【００６９】
領域Ｄに位置しない場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、ステップＳ４０〜Ｓ４６において尿素供給制御部１０ａは、第１ＳＣＲ触媒５２と第２ＳＣＲ触媒５４とにおける尿素水割合ｒ1，ｒ2と、ＮＨ3減少量と、尿素水の総量Ｑureaと、第１尿素ノズル８２と第２尿素ノズル８４とのそれぞれにおける尿素水量とを算出し、算出結果に基づく尿素水の噴射を行う。詳細は、第１実施形態（図２）で説明した通りである。このように、第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７１】
［変形例１］
上記実施形態では、内燃機関の排気浄化装置の構成の一例を示した。しかし、排気浄化装置の構成は種々の変形が可能である。例えば、排気浄化装置は、２つ以上のＳＣＲ触媒（選択還元触媒）を備えてもよい。例えば、排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒や三元触媒以外の他の触媒（例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒）をさらに備えていてもよい。例えば、還元剤として、尿素水に代えて、アンモニアガス、アンモニア水、有機溶媒等の非水系溶媒を用いた尿素溶液又はアンモニア溶液等を利用してもよい。
【００７２】
［変形例２］
上記実施形態では、第１ＳＣＲ触媒と第２ＳＣＲ触媒とは、同一の温度特性ＰＲを有し、かつ、同一の触媒活性領域（下限温度ＴL、上限温度ＴH）を有するとした。しかし、第１，２ＳＣＲ触媒におけるこれらの特性は、相違していてもよい。この場合、式１に代えて次の式４を用いて、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出すればよい。
【００７３】
【数４】
2019100328.tif 000006
ここで、ｆ1は第１ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を、ｆ2は第２ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を、Ｅ1［Ｊ／ｍｏｌ］は第１ＳＣＲ触媒の活性化エネルギーを、Ｅ2［Ｊ／ｍｏｌ］は第２ＳＣＲ触媒の活性化エネルギーを、それぞれ表す。
【００７４】
［変形例３］
上記実施形態では、尿素供給制御部における制御の一例を示した。しかし、尿素供給制御部における制御内容は種々の変形が可能である。例えば、ステップＳ２０〜Ｓ２６，Ｓ４０（図２）、ステップＳ５０，Ｓ５２，Ｓ４０（図７）において、尿素供給制御部は、触媒活性領域として予め定められた温度範囲（下限温度ＴL，上限温度ＴH）外のＳＣＲ触媒に対して供給する尿素水の割合を０以外にしてもよい。しかしこの場合においても、触媒活性領域外の温度のＳＣＲ触媒では、ＮＯｘ浄化率が低下している（非活性状態）であるため、供給する尿素水の割合は低くすることが好ましい。
【００７５】
例えば、ステップＳ４０において尿素供給制御部は、ＮＯｘ浄化率のみを考慮した算出式を用いて、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出してもよい。この場合、上述した式１において、右辺第２項を省略する、または、調整パラメータα＝０とすればよい。例えば、ステップＳ４０において尿素供給制御部は、上述した算出式を利用せずに、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出してもよい。この場合、例えば、上述した式１に代えて、第１，２ＳＣＲ触媒の温度Ｔ1，Ｔ2と、尿素水割合ｒ1，ｒ2を対応付けて記憶するマップ等を用いて、尿素水割合ｒ1，ｒ2を算出できる。
【００７６】
例えば、ステップＳ４２，Ｓ４４において尿素供給制御部は、尿素水の総量Ｑureaの算出を行わず、尿素水の総量Ｑurea＝一定量としてもよい。例えば、ステップＳ４２，Ｓ４４において尿素供給制御部は、第１，２ＳＣＲ触媒におけるＮＨ3減少量を考慮せずに第１ＳＣＲ触媒５２へ流入する排気中のＮＯｘ濃度Ｃ1のみを用いて尿素水の総量Ｑureaを算出してもよい。
【００７７】
例えば、ステップＳ３４（図２）、ステップＳ５４，Ｓ５６（図７）において尿素供給制御部は、内燃機関の燃焼状態の制御に代えて、他の手段（例えば、ヒータ等による加熱）を用いて三元触媒や第１，２ＳＣＲ触媒の温度を上昇又は下降させてもよい。例えば、ステップＳ５０（図７）において尿素供給制御部は、第２ＳＣＲ触媒だけでなく、第１ＳＣＲ触媒の温度も判定条件に加えてもよい。
【００７８】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ａ…排気浄化装置
１０，１０ａ…尿素供給制御部
１２…燃焼状態制御部
２０…内燃機関
３０…排気管
４０…三元触媒
５２…第１ＳＣＲ触媒
５４…第２ＳＣＲ触媒
６２…流量取得部
６４…第１濃度取得部
６６…第２濃度取得部
７０…第３温度センサ
７２…第１温度センサ
７４…第２温度センサ
８０…尿素ポンプユニット
８２…第１尿素ノズル
８４…第２尿素ノズル
【図１】
2019100328.tif 000007
【図２】
2019100328.tif 000008
【図３】
2019100328.tif 000009
【図４】
2019100328.tif 000010
【図５】
2019100328.tif 000011
【図６】
2019100328.tif 000012
【図７】
2019100328.tif 000013