(57)【要約】【課題】排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気通路２８には、尿素水由来のアンモニアを利用してＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒４１と、尿素水を添加する尿素添加弁２３０とが設けられている。制御装置８０は、ＳＣＲ触媒４１の排気上流に機関燃料を供給することにより排気温度を所定温度にまで高める昇温処理を実行する。この制御装置８０は、排気通路２８の壁面が所定温度よりも低く排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しやすい期間中には、排気通路の壁面が所定温度以上に高く尿素デポジットが堆積しにくい期間中と比べて、昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くする昇温抑制処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水由来のアンモニアを利用してＮＯｘを還元する選択還元型の触媒と、前記尿素水を添加する尿素添加弁とを排気通路に備えるとともに、前記触媒の排気上流に機関燃料を供給することにより排気温度を所定温度にまで高める昇温処理を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、
排気温度を所定温度にまで高める前記昇温処理を実行するに際し、排気通路の壁面が所定温度よりも低く排気通路の壁面に前記尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中には、排気通路の壁面が所定温度以上に高く排気通路の壁面に前記デポジットが堆積しにくい期間中と比べて、前記昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くする昇温抑制処理を行う
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記昇温抑制処理の実行時には、吸入空気量が少ないときほど排気の昇温はより遅くされる
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記昇温抑制処理の実行時には、前記昇温処理の実行時に設定される目標排気温度と実際の排気温度との差が大きいときほど排気の昇温はより遅くされる
請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記昇温抑制処理の実行時には、前記触媒におけるアンモニア吸着量が多いときほど排気の昇温はより遅くされる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記昇温抑制処理の実行時には、前記壁面における前記デポジットの堆積量が多いときほど排気の昇温はより遅くされる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記昇温抑制処理は、前記デポジットが堆積しやすい期間中での排気の昇温速度が、前記デポジットが堆積しにくい期間中での排気の昇温速度よりも遅くなるように前記機関燃料の供給量を減少させる処理である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記昇温抑制処理は、前記所定温度よりも低い温度に排気温度を所定期間維持した後、排気温度を前記所定温度にまで高める処理である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
排気通路に前記デポジットが堆積しやすい期間中であっても、前記触媒が活性化しやすい状態のときには、前記昇温抑制処理の実行を禁止し、機関燃焼室からのＮＯｘ排出量を増大させた後に前記昇温処理を実行する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
排気通路の壁温に対して排気温度が所定値以上に高いときには、前記触媒が活性化しやすい状態であると判定する
請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
排気通路における前記デポジットの堆積量についてその目標値を設定し、前記デポジットの堆積量が前記目標値となるように吸入空気量及び前記尿素水の添加量のうちの少なくとも一方を調整する
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
排気中の微粒子を捕集するフィルタを排気通路に備えており、前記昇温処理は、前記フィルタに捕集された微粒子の堆積量が所定量に達したときに実行される処理であり、前記フィルタにおける微粒子の堆積量が多いときほど前記目標値は大きくされる
請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
排気通路内には、前記尿素添加弁から添加された尿素水が付着する付着板が設けられており、同付着板は、排気通路の内壁から離間されている
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記付着板には孔が設けられている
請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記尿素添加弁と前記触媒との間の排気通路内には、排気通路の下流に向けて傾斜するフィンを有した分散板が設けられており、
前記フィンの排気下流側端部における接線が前記触媒の前端面に向かうように前記フィンは形成されている
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
排気通路内での排気の流れ方向と前記尿素添加弁から噴射される前記尿素水の噴射方向とがなす角を第１角度とし、
排気通路内での排気の流れ方向と前記フィンにおいて前記尿素水が衝突する面とがなす角を第２角度としたときに、
「第２角度−第１角度＞４０°」の関係を満たすように前記第１角度及び前記第２角度が設定されている
請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
排気通路内での排気の流れ方向と前記フィンにおいて前記尿素水が衝突する面とがなす角を第２角度とし、
排気通路内での排気の流れ方向と前記フィンの排気下流側端部における前記接線の延伸方向とがなす角を第３角度としたときに、
「第２角度＞第３角度」の関係を満たすように前記第２角度及び前記第３角度が設定されている
請求項１４または１５に記載の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ものである。
【背景技術】
【０００２】
排気浄化装置として、尿素水由来のアンモニアを利用してＮＯｘを還元する選択還元型の触媒と、尿素水を添加する尿素添加弁とを排気通路に備える内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、尿素添加弁から添加された尿素水が排気通路内の壁面に付着してデポジット化することがある。そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、排気通路をバーナ等で加熱することにより、尿素水のデポジットをアンモニアへと分解して除去するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した選択還元型の触媒は、尿素水由来のアンモニアを吸着したり脱離させたりする機能を有しており、触媒温度が高くなるにつれてアンモニア吸着量は減少する一方で、アンモニア脱離量は増大する。また、触媒から脱離するアンモニア量が顕著に多くなるときの触媒温度は、尿素水のデポジットを分解するために必要な温度よりも高い温度になっている。
【０００５】
ここで、排気浄化装置を備える内燃機関では、排気通路への燃料供給により排気の温度を高める処理が行われることがある（例えば微粒子を捕集するフィルタの再生処理など）。こうした排気の昇温処理によって排気温度が高められたときには、触媒からのアンモニア脱離と尿素水のデポジット分解とがほぼ同時期に起きる可能性があり、この場合には、触媒及びデポジットの双方からアンモニアが発生するため、排気中のアンモニア濃度が過度に増大してしまうおそれがある。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する内燃機関の排気浄化装置は、尿素水由来のアンモニアを利用してＮＯｘを還元する選択還元型の触媒と、尿素水を添加する尿素添加弁とを排気通路に備えている。また、触媒の排気上流に機関の燃料を供給することにより排気温度を所定温度にまで高める昇温処理を実行する。
【０００８】
ここで、排気通路の壁面が所定温度以上に高くなると、尿素水のデポジットが分解されるため、同デポジットは堆積しにくい状態になる。そのため、排気通路の壁面が所定温度以上に高く、排気通路の壁面に尿素水のデポジットが堆積しにくい期間中であれば、排気の昇温を通常通りに行っても、尿素水のデポジット分解に起因したアンモニアの発生量は少ない。従って、尿素水のデポジット分解とほぼ同時期に触媒からのアンモニア脱離が起きたとしても、排気中のアンモニア濃度の増大は抑えることができる。
【０００９】
一方、排気通路の壁面が所定温度よりも低くなると、尿素水のデポジットは分解されにくくなるため、同デポジットは堆積しやすい状態になる。そこで、この排気浄化装置は、排気温度を所定温度にまで高める昇温処理を実行するに際し、排気通路の壁面が所定温度よりも低く、排気通路の壁面に尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中には、尿素水のデポジットが堆積しにくい期間中と比べて、上述した昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くする昇温抑制処理を行う。こうした昇温抑制処理の実行によって、排気温度を所定温度にまで高めるときの排気の昇温が緩慢にされると、尿素水のデポジット分解が起きた後で、触媒からのアンモニア脱離が起きるようになる。つまり、排気の昇温過程において、デポジットの分解が起きる時期と触媒からのアンモニア脱離が起きる時期とがずれるようになり、尿素水のデポジット分解と触媒からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きることは抑制されるようになる。このように本排気浄化装置は、排気の昇温処理を行うに際して、排気通路の壁面に尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中なのか、または堆積しにくい期間中なのかを排気通路の壁温に基づいて判定する。そして、尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中に昇温処理を行う場合には、尿素水のデポジットが堆積しにくい期間中に昇温処理を行う場合と比べて排気の昇温が遅くされる。従って、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることができるようになる。
【００１０】
吸入空気量が少なくなると排気流量も減少するため、排気によるアンモニアの希釈効果は弱くなり、排気中のアンモニア濃度は高くなりやすい。そこで、昇温抑制処理の実行時には、吸入空気量が少ないときほど排気の昇温をより遅くすることが好ましい。この場合には、排気によるアンモニアの希釈効果が弱くなるときほど、デポジットや触媒からのアンモニア発生量が少なくなるように排気の昇温が行われるため、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができるようになる。
【００１１】
また、昇温処理の実行時に設定される目標排気温度と実際の排気温度との差が大きいときほど排気はより早期に昇温されるため、尿素水のデポジット分解と触媒からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きやすくなる。そこで、昇温抑制処理の実行時には、昇温処理の実行時に設定される目標排気温度と実際の排気温度との差が大きいときほど、排気の昇温をより遅くすることが好ましい。この場合には、尿素水のデポジット分解と触媒からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きやすいときほど、デポジットの分解が起きる時期と触媒からのアンモニア脱離が起きる時期とがずれるように排気の昇温が行われるため、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができるようになる。
【００１２】
また、触媒のアンモニア吸着量が多いときほど、触媒からの脱離によって発生するアンモニアの量も多くなる。そこで、昇温抑制処理の実行時には、触媒におけるアンモニア吸着量が多いときほど排気の昇温をより遅くすることが好ましい。この場合には、触媒から発生するアンモニアの量が多くなりやすいときほど、触媒の温度上昇がより緩やかにされることにより、触媒の温度上昇に伴うアンモニア脱離量の増大が抑えられるようになるため、触媒からのアンモニア発生量が抑えられるようになる。従って、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができるようになる。
【００１３】
また、排気通路の壁面における尿素水のデポジット堆積量が多いときほど、尿素水のデポジット分解によって発生するアンモニアの量も多くなる。そこで、昇温抑制処理の実行時には、排気通路の壁面における尿素水のデポジット堆積量が多いときほど排気の昇温をより遅くすることが好ましい。この場合には、デポジットから発生するアンモニアの量が多くなりやすいときほど、排気の温度上昇がより緩やかにされることにより、排気の温度上昇に伴うデポジット分解の促進が抑えられるようになるため、デポジットからのアンモニア発生量が抑えられるようになる。従って、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができるようになる。
【００１４】
上記昇温抑制処理は、尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中での排気の昇温速度が、同デポジットが堆積しにくい期間中での排気の昇温速度よりも遅くなるように機関燃料の供給量を減少させる処理である、という構成を採用することにより、昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くすることが可能になる。
【００１５】
また、上記昇温抑制処理は、上述した所定温度よりも低い温度に排気温度を所定期間維持した後、排気温度を上記所定温度にまで高める処理である、という構成を採用することも可能である。同構成によれば、昇温処理の実行に際して、排気温度を上記所定温度よりも低い温度に維持する期間が設けられているため、排気温度を上記所定温度に向けて連続的に上昇させる場合と比較して、昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くすることが可能になる。
【００１６】
上記排気浄化装置において、排気通路に尿素水のデポジットが堆積しやすい期間中であっても、上記触媒が活性化しやすい状態のときには、上記昇温抑制処理の実行を禁止し、機関燃焼室からのＮＯｘ排出量を増大させた後に上記昇温処理を実行することが好ましい。
【００１７】
同構成によれば、触媒が活性しやすくＮＯｘを適切に浄化することができる状態のときには、上述した昇温抑制処理の実行が禁止される。そして、機関燃焼室からのＮＯｘ排出量が増大される。こうして増大されたＮＯｘは、活性化しやすい状態になっている触媒にて浄化されるのであるが、その浄化に際しては、触媒に吸着されたアンモニアが消費されるため、増大されたＮＯｘ排出量に応じて触媒のアンモニア吸着量は減少し、これにより触媒から脱離するアンモニア量も減少する。従って、ＮＯｘ排出量を増大させた後に、排気の昇温処理を実行しても、触媒からはそれほど多くのアンモニアが発生しない。このように排気の昇温処理を実行する前に、触媒に吸着されているアンモニアの量を予め減らすようにしているため、同構成によっても、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることができるようになる。
【００１８】
なお、内燃機関の運転状態が中負荷以上の状態になっているときには、排気通路の壁温に対して排気温度が所定値以上に高くなっていることが多く、そうした中負荷以上の運転状態のときには、触媒が比較的安定して活性化している。そこで、排気通路の壁温に対して排気温度が所定値以上に高いときには、触媒が活性化しやすい状態であると判定することが可能である。
【００１９】
また、上記排気浄化装置において、排気通路における尿素水のデポジットの堆積量についてその目標値を設定し、同デポジットの堆積量が目標値となるように吸入空気量及び尿素水の添加量のうちの少なくとも一方を調整する、という構成を採用することもできる。
【００２０】
上述したような尿素水のデポジット堆積量が過剰に多くなると、排気の昇温処理を行っても、そうしたデポジットを十分に除去することが困難になる。ここで、尿素水の添加量が多くなるに伴って、排気通路の壁面に付着する尿素水の量は増大する。また、吸入空気量が増大すると、吸気の流勢が強くなるため、排気通路の壁面に付着する尿素水の量は減少する。従って、排気通路における尿素水のデポジット堆積量は、吸入空気量や尿素水の添加量を調整することによりコントロールすることができる。そこで、同構成では、尿素水のデポジット堆積量についてその目標値を設定し、尿素水のデポジット堆積量が設定された目標値となるように吸入空気量及び尿素水の添加量のうちの少なくとも一方を調整するようにしている。従って、上記目標値を適切に設定することにより、排気の昇温処理だけで尿素水のデポジットを十分に除去することができるようになる。
【００２１】
また、排気中の微粒子を捕集するフィルタを排気通路に備えており、排気の昇温処理は、フィルタに捕集された微粒子の堆積量が所定量に達したときに実行される処理である場合において、上述した尿素水のデポジット堆積量の目標値を設定する場合には、フィルタにおける微粒子の堆積量が多いときほど同目標値を大きくすることが好ましい。同構成によれば、フィルタの微粒子堆積量が多くなるほど、尿素水のデポジット堆積量も多くなる。そして、フィルタの微粒子堆積量が所定量に達して、排気の昇温処理が実行されると、フィルタの再生処理が行われるとともに、堆積した尿素水のデポジットが除去される。従って、フィルタの再生処理に合わせて尿素水のデポジットを除去することが可能になる。
【００２２】
上記排気浄化装置において、排気通路内には、尿素添加弁から添加された尿素水が付着する付着板を設ける。そして、その付着板は、排気通路の内壁から離間されていることが好ましい。
【００２３】
外気温度が低く、排気通路の温度が低くなりやすいときには、排気通路の壁面に付着した尿素水のデポジットが熱分解されにくいため、尿素水のデポジット堆積量が増大しやすい。そのため、上述した昇温処理の実行時には、デポジットから発生するアンモニア量が多くなりやすい。
【００２４】
この点、同構成によれば、排気通路内に上記付着板が設けられているため、尿素添加弁から添加された尿素水が排気通路の壁面に付着することが抑制される。また、付着板は排気通路の内壁から離間されているため、付着板と排気通路の内壁との間には排気が流れる。従って、外気温度が低いときでも、付着板の温度は排気とほぼ同じ温度になり、付着板に付着した尿素水のデポジットは熱分解されやすくなる。そのため、尿素水のデポジット堆積量の増大は、付着板を設けない場合と比較して抑えられるようになる。そしてこのようにデポジット堆積量の増大を抑えることができるため、昇温処理の実行時において、尿素水のデポジットから発生するアンモニア量を少なくすることができるようになる。
【００２５】
なお、上記付着板に孔を設けるようにすれば、その孔に排気が流れ込むようになるため、排気から付着板への熱移動が促進され、これにより付着板の温度をより一層排気温度に近づけることができるようになる。
【００２６】
上記排気浄化装置において、尿素添加弁と触媒との間の排気通路内に、排気通路の下流に向けて傾斜するフィンを有した分散板を設ける。そして、そのフィンの排気下流側端部における接線は、触媒の前端面に向くように同フィンを形成することが好ましい。
【００２７】
上記フィンに付着した尿素水は、排気の流勢によってフィンの表面を移動し、フィンの排気下流側端部から排気通路内の空間に放出される。ここで、同構成では、排気下流側端部における接線が触媒の前端面に向いているため、フィンの排気下流側端部から放出された尿素水は、排気通路の壁面ではなく、触媒の前端面に向かうようになる。従って、排気通路の壁面における尿素水の付着量を抑えることができ、これにより排気通路の壁面における尿素水のデポジット堆積量増大を抑えることができる。そしてこのようにデポジット堆積量の増大を抑えることができるため、排気の昇温処理の実行時において、尿素水のデポジットから発生するアンモニア量を少なくすることができるようになる。
【００２８】
なお、上述したフィンについては、排気通路内での排気の流れ方向と尿素添加弁から噴射される尿素水の噴射方向とがなす角を第１角度とし、排気通路内での排気の流れ方向とフィンにおいて尿素水が衝突する面とがなす角を第２角度としたときに、「第２角度−第１角度＞４０°」の関係を満たすように第１角度及び第２角度を設定することが好ましい。
【００２９】
同構成によれば、尿素水がフィンに衝突したときにそのフィンの表面上に形成される尿素水の液膜は、尿素水がフィンに衝突したときの衝突力によって十分に薄い状態になることが、本発明者によって確認されている。このようにして尿素水の液膜が十分に薄い状態になると、液膜が厚い場合と比較して、フィンから放出された尿素水の微粒化が進みやすくなる。そのため、例えばＮＯｘの浄化率が向上するようになる。
【００３０】
また、上述したフィンについては、排気通路内での排気の流れ方向とフィンにおいて尿素水が衝突する面とがなす角を第２角度とし、排気通路内での排気の流れ方向とフィンの排気下流側端部における接線の延伸方向とがなす角を第３角度としたときに、「第２角度＞第３角度」の関係を満たすように第２角度及び第３角度を設定することが好ましい。
【００３１】
同構成によれば、「第２角度≦第３角度」とした場合に比較して、フィンに付着した尿素水は、排気の流勢によってフィンの表面を移動しやすくなる。その結果、フィンの表面上に形成される尿素水の液膜が厚くなることを抑えることができ、フィンから放出された尿素水の微粒化を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態における構成を示す模式図。
【図２】同実施形態において排気を昇温させるときの一連の処理手順を示すフローチャート。
【図３】吸入空気量と目標昇温速度との関係を示す概念図。
【図４】目標排気温度及び実際の排気温度の温度差と目標昇温速度との関係を示す概念図。
【図５】アンモニア吸着量と目標昇温速度との関係を示す概念図。
【図６】尿素デポジット堆積量と目標昇温速度との関係を示す概念図。
【図７】昇温処理実行時における排気温度の変化を示すタイミングチャート。
【図８】同実施形態の変形例における昇温処理実行時の排気温度変化を示すタイミングチャート。
【図９】第２実施形態における尿素デポジット堆積量の算出処理についてその手順を示すフローチャート。
【図１０】フィルタ再生の実行時間及びフィルタ再生時の排気温度と尿素デポジット残量との関係を示す概念図。
【図１１】吸入空気量と壁面付着係数との関係を示す概念図。
【図１２】排気管壁温と分解係数との関係を示す概念図。
【図１３】同実施形態における目標堆積量の算出処理についてその手順を示すフローチャート。
【図１４】フィルタの前後における差圧と目標堆積量の加算値との関係を示す概念図。
【図１５】同実施形態における尿素デポジットの堆積量を制御する処理についてその手順を示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態における排気通路の断面を示す模式図。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図。
【図１８】付着板の断面図。
【図１９】同実施形態の変形例における付着板の断面図。
【図２０】同実施形態の変形例における付着板の断面図。
【図２１】図２０のＢ−Ｂ断面図。
【図２２】同実施形態の変形例における付着板の断面図。
【図２３】第４実施形態における分散板の正面図。
【図２４】図２３のＣ−Ｃ断面図。
【図２５】同実施形態における排気通路の部分断面図。
【図２６】同実施形態の分散板に設けられたフィンについてその排気下流側端部近傍の形状を示す拡大図（図２５のＤ部拡大図）。
【図２７】同実施形態における排気通路の部分断面図。
【図２８】同実施形態におけるフィンについてその排気下流側端部近傍の形状を示す拡大図。
【図２９】フィンの第１角度及び第２角度の差を変化させたときのＮＯｘ浄化率の変化を示すグラフ。
【図３０】同実施形態のフィンに対する比較例であって、その排気下流側端部近傍の形状を示す拡大図。
【図３１】同実施形態の変形例における排気通路の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１実施形態）
以下、内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００３４】
図１に、本実施形態にかかる排気浄化装置が適用された車両搭載用のディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）、並びにそれらの周辺構成を示す。
エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、各気筒＃１〜＃４の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。
【００３５】
燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。
【００３６】
吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。
【００３７】
排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２８に接続されている。
排気通路２８の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
【００３８】
また、排気通路２８の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びフィルタ３２が配設されている。
【００３９】
酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ３２は、排気中のＰＭ（微粒子物質）を捕集する部材であって、多孔質のセラミックで構成されている。このフィルタ３２には、ＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されており、排気中のＰＭは、フィルタ３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。
【００４０】
また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤として機関の燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２９を介してサプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更することも可能である。また、燃料添加弁５、燃料供給管２９、及びサプライポンプ１０を省略して、燃料のアフター噴射を実行することにより、酸化触媒３１やフィルタ３２に燃料を供給してもよい。
【００４１】
フィルタ３２に捕集されたＰＭの量（以下、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍという）が予め定められた堆積量判定値を超えると、フィルタ再生処理が開始されて燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から噴射された燃料は、酸化触媒３１に達すると燃焼され、これにより排気温度は、フィルタ再生に適した目標排気温度にまで上昇される。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がフィルタ３２に流入することにより、同フィルタ３２は昇温され、これによりフィルタ３２に堆積したＰＭが酸化処理されてフィルタ３２の再生が図られる。そして、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍが所定の再生終了値ＰＭｅ以下にまで減少すると、燃料添加弁５からの燃料噴射が終了されて、フィルタ再生処理は終了される。
【００４２】
また、排気通路２８の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化する選択還元型の触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。
【００４３】
さらに、排気通路２８の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。
【００４４】
エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１にアンモニアを供給する供給機構としての尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２８内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０等にて構成されている。
【００４５】
尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２８に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向けられている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２８内に尿素水が噴射供給される。
【００４６】
また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２８内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水をＳＣＲ触媒４１の上流で分散させることにより尿素水の霧化を促進させる分散板６０が設けられている。分散板６０の構造としては、例えば網目状の板や、複数のフィン等が挙げられる。
【００４７】
尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアになり、ＳＣＲ触媒４１に吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによってＮＯｘが還元浄化される。
【００４８】
この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２８から吸気通路３に導入される排気再循環量、すなわちＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。
【００４９】
エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。水温センサ２５は、エンジン１の冷却水温ＴＨＷを検出する。
【００５０】
また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、フィルタ３２の上流及び下流の排気圧の圧力差である差圧ΔＰを検出する。
【００５１】
第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２８にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度、つまりＳＣＲ触媒４１で浄化される前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。
【００５２】
第３浄化部材５０の下流の排気通路２８には、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。
これら各種センサ等の出力は制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００５３】
そして、この制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。また、上記フィルタ３２に捕集されたＰＭを燃焼させるフィルタ再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。
【００５４】
また、制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素添加量ＮＴが機関運転状態等に基づいて算出される。そして、算出された尿素添加量ＮＴが尿素添加弁２３０から噴射されるように、尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。
【００５５】
ところで、尿素添加弁２３０から添加された尿素水は、排気通路２８内の壁面に付着してデポジット化することがある。こうした尿素水のデポジット（以下、尿素デポジットという）は、高温下においてアンモニアへと熱分解されることにより除去される。
【００５６】
他方、上述したＳＣＲ触媒４１は、尿素水由来のアンモニアを吸着したり脱離させたりする機能を有しており、触媒温度が高くなるにつれてアンモニア吸着量は減少する一方で、アンモニア脱離量は増大する特性を有している。また、ＳＣＲ触媒４１から脱離するアンモニア量が顕著に多くなるときの触媒温度は、尿素デポジットを分解するために必要な温度よりも高い温度になっている。
【００５７】
ここで、上述したフィルタ再生処理などのように、排気を昇温させる処理によって排気温度が高められると、ＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離と、排気通路２８の壁面に付着・堆積した尿素デポジットの分解とがほぼ同時期に起きる可能性がある。アンモニア脱離と尿素デポジットの分解とがほぼ同時期に起きると、ＳＣＲ触媒４１及び尿素デポジットの双方からアンモニアが発生するため、排気中のアンモニア濃度が過度に増大してしまうおそれがある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、フィルタ再生を行うための排気の昇温処理を実行するに際して、図２に示す処理を行うことにより、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度（厳密には単位時間当たりのアンモニア濃度）が増大することを抑えるようにしている。なお、図２に示す処理は、制御装置８０によって、所定周期毎に実行される。
【００５９】
図２に示す処理が開始されるとまず、酸化触媒３１の温度が判定値Ａ以上であるが否かが判定される（Ｓ１００）。このステップＳＳ１００では、第１排気温度ＴＨ１に基づいて酸化触媒３１の温度が推定される。そして、その推定された酸化触媒３１の温度が判定値Ａ未満であるときには（Ｓ１００：ＮＯ）、燃料添加による排気の昇温効果が十分に得られないと判断されて、本処理は、一旦終了される。
【００６０】
一方、推定された酸化触媒３１の温度が判定値Ａ以上であるときには（Ｓ１００：ＮＹＥＳ）、燃料添加による排気の昇温効果が十分に得られる状態になっていると判断され、次に、フィルタ３２の前後における差圧ΔＰが判定値Ｂ以上であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。
【００６１】
そして、差圧ΔＰが判定値Ｂ未満であるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、フィルタ３２の再生が必要な程度にまでＰＭが堆積していない、つまり、フィルタ３２のＰＭ堆積量ＰＭｓｍが上記堆積量判定値を超えていないと判断される。この場合には、フィルタ再生処理を行う必要は無く、本処理は、一旦終了される。
【００６２】
一方、差圧ΔＰが判定値Ｂ以上であるときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、フィルタ３２の再生が必要な程度にまでＰＭが堆積している、つまり、フィルタ３２のＰＭ堆積量ＰＭｓｍが上記堆積量判定値を超えていると判断される。そして、フィルタ再生を行うために、ステップＳ１２０以降の処理が引き続き行われる。
【００６３】
ステップＳ１２０では、排気管壁温ＴＷが推定される。この排気管壁温ＴＷは、尿素添加弁２３０からＳＣＲ触媒４１までの間の排気通路２８の壁温であり、例えば第２排気温度ＴＨ２、吸入空気量ＧＡ、外気温度ＴＨｏｕｔ、及び車速ＳＰＤ等に基づいて推定される。なお、尿素添加弁２３０からＳＣＲ触媒４１までの間の排気通路２８の壁面に温度センサを設け、排気管壁温ＴＷを直接検出するようにしてもよい。
【００６４】
次に、排気管壁温ＴＷが判定値Ｃ以上であるか否かが判定される（Ｓ１３０）。この判定値Ｃとしては、尿素デポジットを熱分解するために必要な最低温度近傍の値が設定されている。そして、排気管壁温ＴＷが判定値Ｃ以上であるときには（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、尿素デポジットが熱分解されており、尿素デポジットは堆積しにくい期間中であると判断される。そして、この場合には、通常のフィルタ再生が実行されて（Ｓ２１０）、本処理は一旦終了される。なお、ステップＳ２１０における通常のフィルタ再生では、燃料添加弁５からの燃料添加量が、フィルタ再生時に設定される目標排気温度に基づいて設定される。
【００６５】
一方、排気管壁温ＴＷが判定値Ｃ未満であるときには（Ｓ１３０：ＮＯ）、尿素デポジットの熱分解があまり進んでおらず、尿素デポジットは堆積しやすい期間中であると判断される。そして、次に、温度差ΔＴＨが算出される（Ｓ１４０）。この温度差ΔＴＨは、排気温度ＴＧから排気管壁温ＴＷを減じた値の絶対値である。なお、本実施形態では、排気温度ＴＧとして第２排気温度ＴＨ２の値を採用するようにしているが、その他の部位の排気温度でもよい。
【００６６】
そして、温度差ΔＴＨが判定値Ｄ（例えば３００°程度）未満であるか否かが判定される（Ｓ１５０）。そして、温度差ΔＴＨが判定値Ｄ未満であるときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、現在の機関運転状態が軽負荷状態であって排気温度が比較的低く、これによりＳＣＲ触媒４１が活性化しにくい状態になっていると判断される。
【００６７】
そして、ステップＳ１５０で肯定判定されるときには、フィルタ再生時の排気の昇温を遅くする昇温抑制処理として、ステップＳ１６０〜Ｓ１８０の各処理が順次行われる。
まず、ステップＳ１６０では、排気の目標昇温速度ＲＴｐが設定される。この目標昇温速度ＲＴｐは、フィルタ再生時における排気の昇温速度の目標値であり、フィルタ再生時におけるアンモニア濃度が所定値以下となるように排気の昇温速度を抑えるための目標値である。なお、この目標昇温速度ＲＴｐは、上述した通常のフィルタ再生時における昇温速度、つまり尿素デポジットが堆積しにくい状態のときに実行されるフィルタ再生時での排気の昇温速度よりも遅い速度に設定される。
【００６８】
また、目標昇温速度ＲＴｐは、吸入空気量ＧＡ、フィルタ再生時に設定される目標排気温度と現在の第２排気温度ＴＨ２との温度差ΔＴ、ＳＣＲ触媒４１に吸着されているアンモニア吸着量ＮＡＤ、及び排気通路２８の壁面における尿素デポジット堆積量ＤＥに基づいて可変設定される。
【００６９】
図３に示すように、吸入空気量ＧＡが少ないときほど、目標昇温速度ＲＴｐは遅い速度に設定される。これによりフィルタ再生時の昇温処理では、吸入空気量ＧＡが少ないときほど排気の昇温は遅くされる。
【００７０】
図４に示すように、温度差ΔＴが大きいときほど、目標昇温速度ＲＴｐは遅い速度に設定される。これによりフィルタ再生時の昇温処理では、温度差ΔＴが大きいときほど排気の昇温は遅くされる。
【００７１】
図５に示すように、アンモニア吸着量ＮＡＤが多いときほど、目標昇温速度ＲＴｐは遅い速度に設定される。これによりフィルタ再生時の昇温処理では、アンモニア吸着量ＮＡＤが多いときほど排気の昇温は遅くされる。なお、アンモニア吸着量ＮＡＤは、周知のように、尿素添加量や排気温度などに基づいて適宜推定することが可能である。
【００７２】
図６に示すように、尿素デポジット堆積量ＤＥが多いときほど、目標昇温速度ＲＴｐは遅い速度に設定される。これによりフィルタ再生時の昇温処理では、尿素デポジット堆積量ＤＥが多いときほど排気の昇温は遅くされる。なお、尿素デポジット堆積量ＤＥは、尿素添加量、排気管壁温ＴＷ、吸入空気量などに基づいて適宜推定することが可能である。
【００７３】
ちなみに、目標昇温速度ＲＴｐは、吸入空気量ＧＡ、温度差ΔＴ、アンモニア吸着量ＮＡＤ、及び尿素デポジット堆積量ＤＥのうちの少なくとも１つに基づいて可変設定するようにしてもよい。
【００７４】
こうして目標昇温速度ＲＴｐが設定されると、その目標昇温速度ＲＴｐに基づいて燃料添加量ＱＴＲが算出される（Ｓ１７０）。なお、このときに算出される燃料添加量ＱＴＲは、排気の昇温速度を遅くするために、通常のフィルタ再生時に設定される燃料添加量よりも少ない値に設定される。
【００７５】
そして、算出された燃料添加量ＱＴＲによるフィルタ再生が実行されて（Ｓ１８０）、本処理は、一旦終了される。
一方、排気管壁温ＴＷに対して排気温度ＴＧが判定値Ｄ以上に高くなっているときには、上記ステップＳ１５０にて、温度差ΔＴＨが判定値Ｄ未満ではないと判定される（Ｓ１５０：ＮＯ）。なお、排気管壁温ＴＷに対して排気温度ＴＧが判定値Ｄ以下に低くなっているときも、ステップＳ１５０では否定判定されるのであるが、このような排気温度ＴＧの低温時には、上記ステップＳ１００にて否定判定される。そのため、ステップＳ１５０で否定判定されるときには、排気管壁温ＴＷに対して排気温度ＴＧが判定値Ｄ以上に高くなっている。そして、このように排気温度ＴＧが高温状態になっている状態では、機関運転状態が中負荷以上の状態になっており、ＳＣＲ触媒４１は比較的安定した活性化状態になっていると判断される。
【００７６】
こうしてステップＳ１５０にて否定判定される場合には、次に、アンモニア吸着量ＮＡＤが判定値Ｆ以上であるか否かが判定される（Ｓ１９０）。そして、アンモニア吸着量ＮＡＤが判定値Ｆ未満であるときには（Ｓ１９０：ＮＯ）、通常のフィルタ再生を行ってもＳＣＲ触媒４１からはそれほど多くのアンモニアが脱離せず、アンモニア濃度の過度な増大は起きないと判断されて、通常のフィルタ再生が実行される（Ｓ２１０）。そして、本処理は、一旦終了される。
【００７７】
一方、アンモニア吸着量ＮＡＤが判定値Ｆ以上であるときには（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、尿素デポジットが堆積しやすい状態であっても（Ｓ１３０での否定判定）、上述した昇温抑制処理の実行は禁止される。そして、その昇温抑制処理の実行に代えて、機関燃焼室からのＮＯｘ排出量を増大させるＮＯｘ増量処理が実行される（Ｓ２００）。このＮＯｘ増量処理におけるＮＯｘ排出量の増大は、適宜行うことができる。例えば、ＮＯｘの排出量は、混合気の燃焼温度が高く、急峻な燃焼が起きるときほど増大する。そこで、吸入空気量を増やして気筒内の酸素量を増やすことで急峻な燃焼を促すようにする。または、燃料噴射時期を進角することで燃料の着火時期を早くし、これにより急峻な燃焼を促すようにする。または、上述したＥＧＲ量を減少させることにより気筒内の酸素量を増やし、これにより急峻な燃焼を促すようにすることも可能である。
【００７８】
そして、こうしたＮＯｘ増量処理を所定期間実行した後に、通常のフィルタ再生が実行されて（Ｓ２１０）、本処理は、一旦終了される。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００７９】
上述したように、排気管壁温ＴＷが判定値Ｃ以上に高いときには、尿素デポジットが熱分解されるため、尿素デポジットは堆積しにくい状態になる。排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しにくい期間中であれば、排気の昇温を通常通りに行っても、尿素デポジットの分解に起因したアンモニアの発生量は少ない。従って、尿素デポジットの分解とほぼ同時期にＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きたとしても、排気中のアンモニア濃度の増大は抑えることができる。そこで、本実施形態では、上記ステップＳ１３０にて肯定判定されることにより、尿素デポジットが堆積しにくい期間中であると判断できるときには、通常のフィルタ再生が実行される（Ｓ２１０）。
【００８０】
一方、上述したように排気管壁温ＴＷが判定値Ｃよりも低いときには、尿素デポジットは分解されにくくなるため、尿素デポジットは堆積しやすい状態になる。そこで、上記ステップＳ１３０にて否定判定されることにより、排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しやすい期間中であると判断できるときには、尿素デポジットが堆積しにくい期間中であると判断される場合に比べて、昇温処理実行時における排気の昇温を遅くする昇温抑制処理が行われる（Ｓ１６０〜Ｓ１８０）。
【００８１】
図７に二点鎖線にて示すように、排気温度をフィルタ再生時の目標排気温度ＴＨＰにまで高めるときの排気の昇温が速やかに行われると、次のような不都合が生じるおそれがある。すなわち排気の昇温過程において、デポジットの分解が起きる時期ｔ１、つまり尿素デポジットの熱分解が起きる分解温度ＴＨＢにまで排気温度が上昇する時期と、ＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きる時期ｔ２、つまりアンモニア脱離が起きる脱離温度ＴＨＤにまで排気温度が上昇する時期との間の期間Ｐ１が短くなる。そして、場合によっては、尿素デポジットの分解とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きるおそれもある。
【００８２】
一方、本実施形態では、図７に実線にて示すように、排気の昇温が、昇温抑制処理の実行によって緩慢にされる。その結果、尿素デポジットの分解が起きた後で、ＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きるようになる。つまり、デポジットの分解が起きる時期ｔ３とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きる時期ｔ４との間の期間Ｐ２が長くなり、デポジットの分解が起きる時期ｔ３とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きる時期ｔ４とがずれるようになる。従って、尿素デポジットの分解とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きることは抑制されるようになり、その結果、ＳＣＲ触媒４１及び尿素デポジットの双方からほぼ同時期にアンモニアが発生することは抑えられる。
【００８３】
このように本実施形態では、排気の昇温処理を行うに際して、排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しやすい期間中なのか、または堆積しにくい期間中なのかが排気管壁温ＴＷに基づいて判定される。そして、尿素デポジットが堆積しやすい期間中に昇温処理を行う場合には、尿素デポジットが堆積しにくい期間中に昇温処理を行う場合と比べて排気の昇温が遅くされる。従って、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度が過度に増大することを抑えることができる。なお、昇温抑制処理が実行されると、排気の温度上昇が緩やかになるため、尿素デポジットの単位時間当たりの分解量や、ＳＣＲ触媒４１からの単位時間当たりのアンモニア脱離量も少なくなり、これによっても排気中のアンモニア濃度が過度に増大することは抑えられる。
【００８４】
また、吸入空気量ＧＡが少なくなると排気流量も減少するため、排気によるアンモニアの希釈効果は弱くなり、排気中のアンモニア濃度は高くなりやすい。そこで、先の図３に示したように、昇温抑制処理の実行時には、吸入空気量ＧＡが少ないときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、排気によるアンモニアの希釈効果が弱くなるときほど、尿素デポジットやＳＣＲ触媒４１からのアンモニア発生量が少なくなるように排気の昇温が行われるため、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００８５】
また、昇温処理の実行時に設定される目標排気温度と実際の排気温度との差である上記温度差ΔＴが大きいときほど、排気はより早期に昇温されるため、尿素デポジットの分解とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きやすくなる。そこで、先の図４に示したように、昇温抑制処理の実行時には、温度差ΔＴが大きいときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、尿素デポジットの分解とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離とがほぼ同時期に起きやすいときほど、尿素デポジットの分解が起きる時期とＳＣＲ触媒４１からのアンモニア脱離が起きる時期とがずれるように排気の昇温が行われるようになるため、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００８６】
また、ＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量ＮＡＤが多いときほど、ＳＣＲ触媒４１からの脱離によって発生するアンモニアの量も多くなる。そこで、先の図５に示したように、昇温抑制処理の実行時には、アンモニア吸着量ＮＡＤが多いときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、ＳＣＲ触媒４１から発生するアンモニアの量が多くなりやすいときほど、ＳＣＲ触媒４１の温度上昇は緩やかにされることにより、ＳＣＲ触媒４１の温度上昇に伴うアンモニア脱離量の増大が抑えられるようになる。そのため、ＳＣＲ触媒４１からのアンモニア発生量が抑えられるようになる。従って、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００８７】
また、排気通路２８の壁面における尿素デポジット堆積量ＤＥが多いときほど、尿素デポジットの分解によって発生するアンモニアの量も多くなる。そこで、先の図６に示したように、昇温抑制処理の実行時には、尿素デポジット堆積量ＤＥが多いときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、尿素デポジットから発生するアンモニアの量が多くなりやすいときほど、排気の温度上昇は緩やかにされることにより、排気の温度上昇に伴う尿素デポジットの分解促進が抑えられるようになる。そのため、尿素デポジットからのアンモニア発生量が抑えられるようになり、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができる。
【００８８】
また、上記昇温抑制処理では、尿素デポジットが堆積しやすい期間中での排気の昇温速度が、尿素デポジットが堆積しにくい期間中での排気の昇温速度よりも遅くなるように、燃料添加弁５からの燃料添加量を減少させる処理として構築されている。そのため、昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くすることが可能になる。
【００８９】
また、排気通路２８に尿素デポジットが堆積しやすい期間中であっても（Ｓ１３０：ＮＯ）、ＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態のときには（Ｓ１５０：ＮＯ）、上述した昇温抑制処理の実行を禁止している。そして、ＮＯｘ増大処理を実行し（Ｓ２００）、その後、通常のフィルタ再生を実行するようにしている（Ｓ２１０）。
【００９０】
つまり、ＳＣＲ触媒４１が活性しやすくＮＯｘを適切に浄化することができる状態のときには、上述した昇温抑制処理の実行が禁止される。そして、機関燃焼室からのＮＯｘ排出量が増大される。こうして増大されたＮＯｘは、活性化しやすい状態になっているＳＣＲ触媒４１にて浄化されるのであるが、その浄化に際しては、ＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアが消費される。そのため、増大されたＮＯｘ排出量に応じてＳＣＲ触媒４１のアンモニア吸着量は減少し、これによりＳＣＲ触媒４１から脱離するアンモニア量も減少する。従って、ＮＯｘ排出量を増大させた後に、排気の昇温処理を通常通りに実行しても、ＳＣＲ触媒４１からはそれほど多くのアンモニアが発生しない。このように排気の昇温処理を実行する前に、ＳＣＲ触媒４１に吸着されているアンモニアの量を予め減らすようにしているため、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることができる。なお、上述したＮＯｘ増量処理は、フィルタ再生に伴うアンモニア脱離量が十分に少なくなる程度に、ＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアが消費されるまで実行することが望ましい。
【００９１】
また、エンジン１の運転状態が中負荷以上の状態になっているときには、排気通路の壁温に対して排気温度が所定値以上に高くなっていることが多く、そうした中負荷以上の運転状態のときには、ＳＣＲ触媒４１が比較的安定して活性化している。そこで、排気通路２８の壁温を示す排気管壁温ＴＷに対して排気温度ＴＧが所定の判定値Ｄ以上に高いときには、ＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態であると判定するようにしており、これによりＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態であるか否かを適切に判定することができる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）排気管壁温ＴＷが判定値Ｃよりも低く排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しやすい期間中には、排気管壁温ＴＷが判定値Ｃ以上に高く尿素デポジットが堆積しにくい期間中と比べて、昇温処理実行時における排気の昇温を遅くする昇温抑制処理を行うようにしている。そのため、ＳＣＲ触媒４１及び尿素デポジットの双方からほぼ同時期にアンモニアが発生することは抑えられるようになる。従って、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度が過度に増大することを抑えることができる。
【００９３】
（２）昇温抑制処理の実行時には、吸入空気量ＧＡが少ないときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００９４】
（３）昇温抑制処理の実行時には、目標排気温度と実際の排気温度との差である温度差ΔＴが大きいときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００９５】
（４）昇温抑制処理の実行時には、アンモニア吸着量ＮＡＤが多いときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、排気中のアンモニア濃度の増大がより適切に抑えられる。
【００９６】
（５）昇温抑制処理の実行時には、尿素デポジット堆積量ＤＥが多いときほど目標昇温速度ＲＴｐを遅くして、排気の昇温をより遅くするようにしている。従って、排気中のアンモニア濃度の増大をより適切に抑えることができる。
【００９７】
（６）上記昇温抑制処理では、尿素デポジットが堆積しやすい期間中での排気の昇温速度が、尿素デポジットが堆積しにくい期間中での排気の昇温速度よりも遅くなるように、燃料添加弁５からの燃料添加量を減少させるようにしている。そのため、昇温処理の実行時における排気の昇温を実際に遅くすることが可能になる。
【００９８】
（７）排気通路２８に尿素デポジットが堆積しやすい期間中であっても、ＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態のときには、上述した昇温抑制処理の実行を禁止している。そして、ＮＯｘ増大処理を実行し、その後、通常のフィルタ再生を実行するようにしている。このように排気の昇温処理を実行する前に、ＮＯｘ増大処理を行うことでＳＣＲ触媒４１に吸着されているアンモニアの量を予め減らすようにしている。そのため、排気の昇温処理実行時において、排気中のアンモニア濃度の増大を抑えることができる。
【００９９】
（８）排気通路２８の壁温を示す排気管壁温ＴＷに対して排気温度ＴＧが所定の判定値Ｄ以上に高いときには、ＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態であると判定するようにしており、これによりＳＣＲ触媒４１が活性化しやすい状態であるか否かを適切に判定することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・先の図２に示したステップＳ１９０の処理を省略し、ステップＳ１５０に否定判定されるときには、ステップＳ２００以降の処理を行うようにしてもよい。
【０１０１】
・先の図２に示したステップＳ１４０、ステップＳ１５０、ステップＳ１９０、及びステップＳ２００の処理を省略してもよい。この場合でも、上記（７）及び（８）以外の効果を得ることができる。
【０１０２】
・排気温度ＴＧと排気管壁温ＴＷとの差の絶対値である上記温度差ΔＴＨに基づき、ＳＣＲ触媒４１の活性化状態を判定するようにしたが、この他の態様でＳＣＲ触媒４１の活性化状態を判定してもよい。
【０１０３】
・昇温抑制処理では、昇温処理実行時の昇温速度を遅くするようにしたが、この他の態様で排気の昇温を遅くするようにしてもよい。例えば、触媒の排気上流に機関燃料を供給することにより排気温度を所定温度にまで高める昇温処理を実行するに際して、同所定温度よりも低い温度に排気温度を所定期間維持した後、排気温度を同所定温度にまで高める処理を行うようにしてもよい。こうした変形例の一例を図８に示す。
【０１０４】
図８に示すように、排気通路２８の壁面に尿素デポジットが堆積しやすい期間中に、フィルタ再生のための排気の昇温処理を実行するに際しては、排気温度を上記目標排気温度ＴＨＰよりも低い温度、より具体的には、上記脱離温度ＴＨＤよりも低く上記分解温度ＴＨＢよりも高い範囲内の温度に維持する維持期間ＨＴを設ける。そして維持期間ＨＴが経過した後に、再び排気の昇温を開始して、排気温度を目標排気温度ＴＨＰにまで高めるようにする。こうした変形例によっても、排気温度を所定温度に向けて連続的に上昇させる場合（図８に二点鎖線にて図示）と比較して、昇温処理の実行時における排気の昇温を遅くすることが可能になる。
【０１０５】
・フィルタ３２の再生を図るために排気の昇温処理を行うようにしたが、その他の目的で排気の昇温処理を行う場合、例えば排気通路に設けられた各種触媒の早期活性化を図る目的で排気の昇温処理を行う場合にも、先の図２に示した一連の処理に準じた処理を行うことにより、上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。
（第２実施形態）
次に、内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２実施形態について、図９〜図１５を参照して説明する。
【０１０６】
本実施形態では、第１実施形態で説明した図２の処理に加えて、更に図９、図１３、及び図１５に示す各処理も行うことにより、尿素デポジット堆積量ＤＥを能動的に制御するようにしており、この点のみが第１実施形態と異なっている。そこで、以下では、そうした相異点を中心に、本実施形態の排気浄化装置を説明する。なお、図９、図１３、及び図１５に示す各処理も制御装置８０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【０１０７】
図９に、排気通路２８の壁面における尿素デポジット堆積量を算出するための処理手順を示す。なお、本実施形態における尿素デポジット堆積量ＤＥの算出処理は、第１実施形態における尿素デポジット堆積量ＤＥの算出にも利用可能である。
【０１０８】
この処理が開始されるとまず、機関運転中であるか否かが判定される（Ｓ３００）。そして、機関運転中でないときには（Ｓ３００：ＮＯ）、尿素デポジットの堆積は進行しないため、本処理は、一旦終了される。
【０１０９】
一方、機関運転中であるときには（Ｓ３００：ＹＥＳ）、フィルタ再生中であるか否かが判定される（Ｓ３１０）。そして、フィルタ再生中であるときには（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、本処理は、一旦終了される。
【０１１０】
一方、フィルタ再生中でないときには（Ｓ３１０：ＮＯ）、フィルタ再生の完了直後であるか否かが判定される（Ｓ３２０）。そして、フィルタ再生の完了直後であるときには（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、フィルタ再生時における排気の昇温によって尿素デポジットが分解されており、尿素デポジット堆積量ＤＥは最も少なくなっている。つまり、フィルタ再生の完了直後に残っている尿素デポジットの残量は、尿素デポジット堆積量ＤＥの算出に際して初期値になる。そこで、そうしたフィルタ再生の完了直後における尿素デポジットの残量である尿素デポジット残量ＤＥＲが、フィルタ再生中の排気温度及びフィルタ再生の実行時間に基づいて算出される（Ｓ３９０）。
【０１１１】
図１０に示すように、フィルタ再生中の排気温度が高いときほど尿素デポジットの分解は進むため、フィルタ再生中の排気温度が高かったときほど尿素デポジット残量ＤＥＲは少なくされる。なお、本実施形態では、フィルタ再生中の排気温度として上記第２排気温度ＴＨ２を利用するようにしているが、他の部位の排気温度でもよい。
【０１１２】
また、フィルタ再生の実行時間が長いときほど尿素デポジットの分解は進むため、先の図１０に示すように、フィルタ再生の実行時間が長かったときほど尿素デポジット残量ＤＥＲは少なくされる。
【０１１３】
こうして尿素デポジット残量ＤＥＲが算出されると、その算出された尿素デポジット残量ＤＥＲが現在の尿素デポジット堆積量ＤＥとして、つまりフィルタ再生の完了直後における尿素デポジット堆積量ＤＥとして設定されて（Ｓ４００）、本処理は、一旦終了される。
【０１１４】
上記ステップＳ３２０で、フィルタ再生の完了直後ではないと判定されるときには（Ｓ３２０：ＮＯ）、尿素デポジット堆積量ＤＥの積算処理を行うための各種処理が順次行われる。
【０１１５】
まず、ステップＳ３３０では、吸入空気量ＧＡに基づいて尿素水の壁面付着係数Ｋ１が算出される。壁面付着係数Ｋ１は、尿素添加弁２３０から添加された尿素水のうちで排気通路に付着する尿素水の割合を示す値であり、「０≦Ｋ１≦１」の範囲で可変設定される。
【０１１６】
図１１に示すように、壁面付着係数Ｋ１は、吸入空気量ＧＡが多いときほどより小さい値となるように可変設定される。これは、吸入空気量ＧＡが増大すると、吸気の流勢が強くなるため、排気通路２８の壁面に付着する尿素水の量が減少するためである。
【０１１７】
次に、次式（１）に基づいて尿素水の壁面付着量ＨＦが算出される（Ｓ３４０）。
壁面付着量ＨＦ＝壁面付着係数Ｋ１×尿素添加量ＮＴ  …（１）
次に、上述した排気管壁温ＴＷに基づいて尿素デポジットの分解係数Ｋ２が算出される（Ｓ３５０）。分解係数Ｋ２は、排気通路２８に付着した尿素デポジットのうちで熱分解される割合を示す値であり、「０≦Ｋ２≦１」の範囲で可変設定される。
【０１１８】
図１２に示すように、分解係数Ｋ２は、尿素デポジットの熱分解が始まる温度よりも低い排気管壁温ＴＷの範囲では、「０」に設定される。そして、排気管壁温ＴＷが、尿素デポジットの熱分解が始まる温度を超えると、分解係数Ｋ２は、排気管壁温ＴＷの増大に合わせて徐々に大きい値に設定され、排気管壁温ＴＷが十分に高くなると、分解係数Ｋ２は「１」に設定される。
【０１１９】
次に、次式（２）に基づいて尿素デポジットの熱分解量ＮＢが算出される（Ｓ３６０）。なお、尿素含有率ＮＲは、尿素水中の尿素含有率のことであり、「０＜ＮＲ＜１」の範囲内の値であって予め把握されている。
【０１２０】
熱分解量ＮＢ＝分解係数Ｋ２×壁面付着量ＨＦ×尿素含有率ＮＲ  …（２）
次に、次式（３）に基づいて尿素デポジットの増加量を示すデポジット増加量ΔＤＥが算出される（Ｓ３７０）。
【０１２１】
デポジット増加量ΔＤＥ＝（壁面付着量ＨＦ×尿素含有率ＮＲ）−熱分解量ＮＢ…（３）
こうしてデポジット増加量ΔＤＥが算出されると、尿素デポジット堆積量ＤＥが算出される（Ｓ３８０）。このステップＳ３８０では、前回の本処理実行周期で算出された尿素デポジット堆積量ＤＥに対して、今回の本処理実行周期で算出された上記デポジット増加量ΔＤＥが加算されることにより、尿素デポジット堆積量ＤＥが更新される。
【０１２２】
こうして尿素デポジット堆積量ＤＥが算出されると、本処理は、一旦終了される。
図１３に、尿素デポジット堆積量を能動的にコントロールするために設定される尿素デポジットの目標堆積量について、その目標堆積量を算出するための処理手順を示す。
【０１２３】
本処理が開始されると、まず、フィルタ再生中であるか否かが判定される（Ｓ５００）。そして、フィルタ再生中であるときには（Ｓ５００：ＹＥＳ）、本処理は、一旦終了される。
【０１２４】
一方、フィルタ再生中でないときには（Ｓ５００：ＮＯ）、上述した差圧ΔＰに基づいて加算値ＤＥＡが算出される（Ｓ５１０）。この加算値ＤＥＡは、フィルタ３２におけるＰＭ堆積量の増大に合わせて、目標堆積量ＤＥｐを徐々に増大させるための値である。
【０１２５】
図１４に示すように、差圧ΔＰが大きくなるほど、つまりフィルタ３２におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、加算値ＤＥＡは徐々に大きくされる。
次に、上述した尿素デポジット残量ＤＥＲに対して、今回の本処理実行周期で算出された加算値ＤＥＡを加算した値が、目標堆積量ＤＥｐとして設定されて（Ｓ５２０）、本処理は、一旦終了される。
【０１２６】
図１５に、尿素デポジット堆積量ＤＥを目標堆積量ＤＥｐに制御するための一連の処理手順を示す。
本処理が開始されると、まず、尿素添加中であるか否かが判定される（Ｓ６００）。そして尿素添加中でないときには（Ｓ６００：ＮＯ）、本処理は、一旦終了される。
【０１２７】
一方、尿素添加中であるときには（Ｓ６００：ＹＥＳ）、現在の尿素デポジット堆積量ＤＥと目標堆積量ＤＥｐとが読み込まれる（Ｓ６１０）。
次に、尿素デポジット堆積量ＤＥが目標堆積量ＤＥｐを超えているか否かが判定される（Ｓ６２０）。そして、尿素デポジット堆積量ＤＥが目標堆積量ＤＥｐ以下であるときには（Ｓ６２０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【０１２８】
一方、尿素デポジット堆積量ＤＥが目標堆積量ＤＥｐを超えているときには（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、超過堆積量ΔＤＥＵが算出される（Ｓ６３０）。この超過堆積量ΔＤＥＵは、尿素デポジット堆積量ＤＥから目標堆積量ＤＥｐを減算することにより算出される。
【０１２９】
次に、超過堆積量ΔＤＥＵに基づいて尿素添加補正量ＮＴＨ及び吸入空気補正量ＧＡＨが算出される（Ｓ６４０）。このステップＳ６４０では、尿素デポジット堆積量ＤＥの増加速度を抑えるために、超過堆積量ΔＤＥＵの分だけ尿素デポジットの堆積を抑えることが可能な尿素添加量の補正値及び吸入空気量の補正値が算出される。より詳細には、上記式（３）を利用して、次式（４）を満たす壁面付着量ＨＦが算出される。
【０１３０】
超過堆積量ΔＤＥＵ＝（壁面付着量ＨＦ×尿素含有率ＮＲ）−現在の熱分解量ＮＢ  …（４）
そして、算出された壁面付着量ＨＦを満たす尿素添加量ＮＴ及び壁面付着係数Ｋ１が上記式（１）から算出され、その算出された尿素添加量ＮＴが、尿素添加補正量ＮＴＨとして設定される。また、算出された壁面付着係数Ｋ１に対応する吸入空気量ＧＡが、吸入空気補正量ＧＡＨとして設定される。
【０１３１】
こうして尿素添加補正量ＮＴＨ及び吸入空気補正量ＧＡＨが算出されると、尿素添加補正量ＮＴＨの分だけ尿素添加量ＮＴが減量補正されることにより、尿素添加補正量ＮＴＨに応じた尿素添加制御が実行される（Ｓ６５０）。また、吸入空気補正量ＧＡＨの分だけ吸入空気量ＧＡが増量補正されることにより、吸入空気補正量ＧＡＨに応じた吸入空気量制御が実行される（Ｓ６５０）。ちなみに、吸入空気補正量ＧＡＨに応じた吸入空気量制御は、適宜行うことができる。例えば、ターボチャージャ１１の過給圧制御、吸気絞り弁１６の開度制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等を行うことにより、そうした吸入空気量制御を行うことができる。
【０１３２】
こうしてステップＳ６５０の処理が実行されると、本処理は、一旦終了される。
次に、本実施形態の作用を説明する。
上述した尿素デポジットの堆積量が過剰に多くなると、排気の昇温処理を行っても、そうした尿素デポジットを十分に除去することが困難になる。ここで、上記式（１）に示したように、尿素添加量ＮＴが多くなるに伴って、排気通路２８の壁面に付着する尿素水の量は増大する。また、先の図１１に示したように、吸入空気量ＧＡが増大すると、吸気の流勢が強くなるため、排気通路２８の壁面に付着する尿素水の量は減少する。従って、排気通路２８における尿素デポジット堆積量ＤＥは、吸入空気量ＧＡや尿素添加量ＮＴを調整することによりコントロールすることができる。そこで、尿素デポジット堆積量ＤＥについてその目標値である目標堆積量ＤＥｐを設定するようにしている。そして、先の図１５に示したステップＳ６３０〜ステップＳ６５０の処理を行うことにより、尿素デポジット堆積量ＤＥが、設定された目標堆積量ＤＥｐとなるように、吸入空気量ＧＡ及び尿素添加量ＮＴが補正される。従って、目標堆積量ＤＥｐを適切に設定することにより、排気の昇温処理だけで尿素デポジットを十分に除去することができるようになる。
【０１３３】
また、フィルタ３２におけるＰＭ堆積量が多いときほど、加算値ＤＥＡを大きくして、目標堆積量ＤＥｐが大きい値となるようにしている。こうした構成によれば、フィルタ３２のＰＭ堆積量が多くなるほど、尿素デポジット堆積量ＤＥも多くなる。そして、フィルタ３２のＰＭ堆積量が所定量に達して、排気の昇温処理が実行されると、フィルタ３２の再生処理が行われるとともに、堆積した尿素デポジットが除去される。従って、フィルタ３２の再生処理に合わせて尿素デポジットは除去される。
【０１３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）〜（８）に記載の効果に加えて、さらに次の効果も得ることができる。
（９）排気通路２８における尿素デポジットの堆積量について目標堆積量ＤＥｐを設定し、尿素デポジット堆積量ＤＥが目標堆積量ＤＥｐとなるように吸入空気量ＧＡ及び尿素添加量ＮＴを調整するようにしている。従って、排気の昇温処理だけで尿素デポジットを十分に除去することができるようになる。
【０１３５】
（１０）フィルタ３２の前後における差圧ΔＰが大きいときほど、つまりフィルタ３２におけるＰＭ堆積量が多いときほど、目標堆積量ＤＥｐは大きくなるようにしている。従って、フィルタ３２の再生処理に合わせて尿素デポジットを適切に除去することが可能になる。
【０１３６】
なお、上記第２実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・尿素添加補正量ＮＴＨ及び吸入空気補正量ＧＡＨの一方のみを算出し、その算出された補正量を使って尿素デポジット堆積量をコントロールするようにしてもよい。
【０１３７】
・目標堆積量ＤＥｐを差圧ΔＰに基づいて設定するようにしたが、この他の態様で設定するようにしてもよい。この場合でも、目標堆積量ＤＥｐを適切に設定することにより上記（９）に記載の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、内燃機関の排気浄化装置を具体化した第３実施形態について、図１６〜図１８を参照して説明する。
【０１３８】
本実施形態の排気浄化装置は、第１実施形態の排気浄化装置に対して排気通路内の構造が異なっている。そこで、以下では、そうした相異点を中心に、本実施形態の排気浄化装置を説明する。なお、本実施形態においても、上記第１実施形態で説明した各種制御や、上記第２実施形態で説明した各種制御は実行される。
【０１３９】
図１６に示すように、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２８内には、排気通路２８の排気流れ方向に延びる付着板３００が設けられている。この付着板３００は、金属等、熱伝導率が高い素材で形成された円筒形状をなしており、その排気上流側及び排気下流側は開口されている。なお、本実施形態では、付着板３００の排気上流側の開口部に上記分散板６０を設けているが、この分散板６０の配設位置は適宜変更することができる。また、付着板３００よりも排気上流に分散板６０を設けてもよい。
【０１４０】
図１７及び先の図１６に示すように、付着板３００の外周面は、排気通路２８の内壁から離間されている。そして、付着板３００の外周面と排気通路２８の内壁との間には、付着板３００を排気通路２８内に保持するための複数の支持部材３１０が設けられている。
【０１４１】
そして、付着板３００は、尿素添加弁２３０から添加された尿素水が付着しやすい位置に設けられている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【０１４２】
外気温度が低く、排気通路２８の温度が低くなりやすいときには、排気通路２８の壁面に付着した尿素デポジットが熱分解されにくいため、尿素デポジットの堆積量が増大しやすい。そのため、上述した排気の昇温処理の実行時には、尿素デポジットから発生するアンモニア量が多くなりやすい。
【０１４３】
この点、本実施形態によれば、排気通路２８内に上記付着板３００が設けられているため、尿素添加弁２３０から添加された尿素水が排気通路２８の壁面に付着することが抑制される。
【０１４４】
図１８に示すように、付着板３００の排気上流側及び排気下流側は開口されているため、付着板３００の内部には排気が流れる。また、付着板３００は、排気通路２８の内壁から離間されているため、付着板３００の外周と排気通路２８の内壁との間にも排気が流れる。このように付着板３００は、排気通路２８の内壁から離間されているため、外気温度が低いときでも、付着板３００の温度は排気とほぼ同じ温度になり、付着板３００に付着した尿素デポジットは熱分解されやすくなる。そのため、尿素デポジット堆積量の増大は、こうした付着板３００を設けない場合と比較して抑えられるようになる。そしてこのように尿素デポジット堆積量の増大を抑えることができるため、排気の昇温処理の実行時において、尿素デポジットから発生するアンモニア量は少なくなる。
【０１４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１１）排気通路２８内には、尿素添加弁２３０から添加された尿素水が付着する付着板３００を設けるようにしている。そして、その付着板３００は、排気通路２８の内壁から離間させている。従って、尿素デポジット堆積量の増大を抑えることができるようになり、排気の昇温処理の実行時において、尿素デポジットから発生するアンモニア量を少なくすることができる。
【０１４６】
なお、上記第３実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図１９に示すように、付着板３００の壁面に孔３２０を設けるようにしてもよい。この場合には、孔３２０に排気が流れ込むようになるため、排気から付着板３００への熱移動が促進され、これにより付着板３００の温度をより一層排気温度に近づけることができるようになる。ちなみに、そうした孔３２０は、排気上流から排気下流に向けて排気が流れ込むように、付着板３００の壁面に対して斜め方向に形成することが好ましい。また、そうした孔３２０の数は、付着板３００における尿素水の付着面積を十分に確保できる範囲内で、できる限り多く形成することにより、排気から付着板３００への熱移動をより一層促進させることができる。
【０１４７】
・図２０及び図２１に一例を示すように、付着板の形状は適宜変更することができる。例えば図２１に示すように、排気通路２８の径方向における断面が半円形状をなす付着板５００としてもよい。この場合には、付着板５００にあって排気の流れ方向に延びる延伸部５１０に、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水が衝突するように、同尿素添加弁２３０の位置を定めることにより、噴射された尿素水のうちで、排気通路２８の壁面ではなく付着板に付着する尿素水の量を増やすことができる。また、付着板５００の排気上流側の端部５２０を、排気通路２８の内壁から離れる方向に屈曲させることにより、噴射された尿素水が、排気通路２８の内壁と付着板５００との間に回り込むことを抑えることができる。これにより噴射された尿素水のうちで、排気通路２８の壁面ではなく付着板に付着する尿素水の量を増やすことができる。
【０１４８】
また、図２２に示すように、円筒状の付着板３００において、排気上流側の端部３３０を、排気通路２８の内壁から離れる方向に屈曲させてテーパ形状にする。そして、このテーパ形状にされた端部３３０の内部に、尿素添加弁２３０の先端部を突出させるようにしてもよい。この場合にも、噴射された尿素水が、排気通路２８の内壁と付着板３００との間に回り込むことを抑えることができ、これにより噴射された尿素水のうちで、排気通路２８の壁面ではなく付着板に付着する尿素水の量を増やすことができる。
（第４実施形態）
次に、内燃機関の排気浄化装置を具体化した第４実施形態について、図２３〜図３０を参照して説明する。
【０１４９】
本実施形態では、第１実施形態の排気浄化装置に設けられていた分散板の構造を変更するようにしている。そこで、以下では、分散板の構造を中心に、本実施形態の排気浄化装置を説明する。なお、本実施形態においても、上記第１実施形態で説明した各種制御や、上記第２実施形態で説明した各種制御は実行される。
【０１５０】
図２３に、本実施形態における分散板７０の正面図を示す。この図２３に示すように、分散板７０は、円環状の筒体７１と、筒体７１の周方向に沿って設けられるとともにその先端が筒体７１の外周から中央に向けて延設される複数のフィン７２とを備えている。筒体７１の中央には、複数のフィン７２の先端によって囲まれることにより、排気が通過する通過口７３が形成されている。ちなみに、フィン７２の枚数等は適宜変更することができる。また、排気の流れ方向にフィン７２を多段階に設けてもよい。
【０１５１】
図２４に示すように、フィン７２は、筒体７１に固定される第１フィン部７２ａと、筒体７１の外周から中央に向けて傾斜した状態で第１フィン部７２ａから延設される第２フィン部７２ｂと、第２フィン部７２ｂの端部が湾曲されることにより形成される第３フィン部７２ｃとで構成されている。
【０１５２】
図２５に示すように、分散板７０は、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２８内において、フィン７２がＳＣＲ触媒４１の方向に向かって延びるように固定されている。つまり、フィン７２が、排気通路２８の下流に向けて傾斜するように分散板７０は固定されている。
【０１５３】
図２６に、図２５のＤ部拡大図、つまり第２フィン部７２ｂ及び第３フィン部７２ｃの拡大図を示す。なお、以下では、排気流れ方向ＥＸを基準にして、反時計回りの方向の角度を「＋」とし、時計回りの方向の角度を「−」とする。
【０１５４】
この図２６に示すように、フィン７２の排気下流側端部、つまり第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線について、同接線の延伸方向Ｄ３がＳＣＲ触媒４１の前端面に向くように、第３フィン部７２ｃは曲げられている。
【０１５５】
また、図２６に示すように、排気通路２８での排気流れ方向ＥＸと尿素添加弁２３０から噴射される尿素水の噴射方向Ｄ１とがなす角を第１角度θ１とする。また、排気流れ方向ＥＸとフィン７２において尿素水が衝突する面とがなす角を第２角度θ２とする。また、排気流れ方向ＥＸとフィン７２の排気下流側端部ＳＰにおける接線の延伸方向Ｄ３とがなす角を第３角度θ３とする。このとき、第１角度θ１、第２角度θ２、第３角度θ３の各関係が、「第２角度θ２−第１角度θ１＞４０°」であり、かつ「第２角度θ２＞第３角度θ３」となるように、フィン７２は形成されている。
【０１５６】
図２７に示すように、第３フィン部７２ｃが、排気流れ方向ＥＸに対して反時計回りの方向に曲げられている場合、つまり「第３角度θ３≧０」となっている場合において、ＳＣＲ触媒４１の直径を「Ｄ」とし、排気通路２８の内壁から第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰまでの距離を「Ｈ」とする。また、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰからＳＣＲ触媒４１の前端面までの距離を「Ｌ」、ＳＣＲ触媒４１の直径「Ｄ」から距離「Ｈ」を減算した長さを「Ｒ（＝Ｄ−Ｈ）」とする。この場合には、上述したように、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線について、その接線の延伸方向Ｄ３がＳＣＲ触媒４１の前端面に向くように、第３フィン部７２ｃは曲げられているため、次の関係式（５）が満たされる。逆にいえば、関係式（５）が満たされるように上記各値を調整することにより、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線の延伸方向Ｄ３が、ＳＣＲ触媒４１の前端面に向くようになる。
【０１５７】
Ｌ・ｔａｎ｜θ３｜＜Ｒ  …（５）
図２８に示すように、第２フィン部７２ｂから第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰまでの間においては、フィン７２が湾曲されている。そして、その湾曲における曲率半径Ｒは、フィン７２に付着した尿素水に対してコアンダ効果（粘性流体の噴流が近くの壁に引き寄せられる効果）が得られる程度に大きい曲率半径とされている。従って、尿素水がフィン７２に付着・衝突したときには、フィン７２の表面上に尿素水の液膜が形成されるのであるが、そうした液膜は、排気の流勢によってフィン７２の表面を排気下流に向かって移動する。この液膜の移動に際して、上記コアンダ効果により、その液膜はフィン７２の表面から剥離することなく、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにまで達するようになる。従って、フィン７２の表面からの尿素水の液膜剥離が抑えられるようになる。
【０１５８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
フィン７２に付着した尿素水は、排気の流勢によってフィン７２の表面を移動し、フィン７２の排気下流側端部ＳＰから排気通路２８内の空間に放出される。ここで、フィン７２の排気下流側端部ＳＰにおける接線が、ＳＣＲ触媒４１の前端面に向いているため、フィン７２の排気下流側端部ＳＰから放出された尿素水は、排気通路２８の壁面ではなく、ＳＣＲ触媒４１の前端面に向かうようになる。従って、排気通路２８の壁面における尿素水の付着量を抑えることができ、これにより排気通路２８の壁面における尿素デポジットの堆積量増大が抑えられる。そしてこのように尿素デポジットの堆積量増大を抑えることができるため、排気の昇温処理の実行時において、尿素デポジットから発生するアンモニア量を少なくすることができるようになる。
【０１５９】
なお、排気通路２８の壁面に尿素水が付着して尿素デポジットが形成されると、この尿素デポジットは、ＳＣＲ触媒４１でのＮＯｘ還元に寄与しないため、添加された尿素水の利用効率が低下する。しかし、本実施形態では、そうした排気通路２８の壁面に対する尿素水の付着が抑制されるため、添加された尿素水を効率よく利用することができる。
【０１６０】
また、図２９に、第１角度θ１及び第２角度θ２の差を変化させたときのＮＯｘ浄化率の変化を示す。
図２９に示すように、「第２角度θ２−第１角度θ１」の値を徐々に大きくしていくと、「第２角度θ２−第１角度θ１」の値が「３５°」を超えたあたりからＮＯｘ浄化率が向上するようになり、さらに「４０°」を超えたあたりからＮＯｘ浄化率が急激に向上することを、本発明者は実験により確認している。そして、「第２角度θ２−第１角度θ１」の値が「４０°」を超えると、尿素水がフィン７２に衝突したとき、フィン７２の表面上に形成される尿素水の液膜は、尿素水がフィン７２に衝突したときの衝突力によって十分に薄い状態になることも、本発明者は、確認している。このようにして尿素水の液膜が十分に薄い状態になると、液膜が厚い場合と比較して、フィン７２から放出された尿素水の微粒化が進みやすくなるため、例えばＮＯｘの浄化率が向上するようになる。
【０１６１】
こうした理由により、本実施形態では、「第２角度θ２−第１角度θ１＞４０°」の関係を満たすように第１角度θ１及び第２角度θ２を設定するようにしており、これによりフィン７２から放出された尿素水の微粒化が進みやすくなって、ＮＯｘの浄化率が向上するようになる。
【０１６２】
また、本実施形態では、「第２角度θ２＞第３角度θ３」となるように、フィン７２は形成されており、これにより次の作用が得られる。
図３０に示すように、「第２角度θ２≦第３角度θ３」とした場合には、尿素水の噴射方向Ｄ１に対してフィン７２の表面が凹んだ形状になるため、フィン７２に付着した尿素水の一部が、フィン７２の表面上で滞留しやくなる。一方、本実施形態では、上述したように、「第２角度θ２＞第３角度θ３」となるようにフィン７２は形成されており、先の図２６等に示したように、フィン７２の表面には、尿素水の噴射方向Ｄ１に対して凹んだ部位が生じにくい。従って、「第２角度θ２≦第３角度θ３」とした場合に比較して、フィン７２に付着した尿素水は、排気の流勢によってフィン７２の表面を移動しやすくなる。その結果、フィン７２の表面上に形成される尿素水の液膜が厚くなることを抑えることができ、フィン７２から放出された尿素水の微粒化が促進される。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１２）分散板７０に設けられたフィン７２の排気下流側端部ＳＰにおける接線が、ＳＣＲ触媒４１の前端面に向くようにフィン７２を形成している。従って、排気通路２８の壁面における尿素デポジットの堆積量増大を抑えることができ、これにより排気の昇温処理の実行時において、尿素デポジットから発生するアンモニア量を少なくすることができるようになる。
【０１６４】
（１３）「第２角度θ２−第１角度θ１＞４０°」の関係を満たすように上記第１角度θ１及び上記第２角度θ２は設定されている。従って、フィンから放出された尿素水の微粒化が進みやすくなり、例えばＮＯｘの浄化率が向上するようになる。
【０１６５】
（１４）「第２角度θ２＞第３角度θ３」の関係を満たすように上記第２角度θ２及び上記第３角度θ３は設定されている。そのため、フィン７２の表面上に形成される尿素水の液膜が厚くなることを抑えることができ、フィン７２から放出された尿素水の微粒化を促すことができる。
【０１６６】
なお、上記第４実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・先の図２７等に示したように、上記実施形態では、第３フィン部７２ｃが、排気流れ方向ＥＸに対して反時計回りの方向に曲げられていた。つまり「第３角度θ３≧０」となっていた。この他、第３フィン部７２ｃが、排気流れ方向ＥＸに対して時計回りの方向に曲げる場合、つまり「第３角度θ３＜０」とする場合においても、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線について、その接線の延伸方向Ｄ３がＳＣＲ触媒４１の前端面に向くように第３フィン部７２ｃを曲げてもよい。この変形例の一例を図３１に示す。
【０１６７】
図３１に示すように、第３フィン部７２ｃが、排気流れ方向ＥＸに対して時計回りの方向に曲げられている場合、つまり「第３角度θ３＜０」となっている場合において、ＳＣＲ触媒４１の直径を「Ｄ」とし、排気通路２８の内壁から第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰまでの距離を「Ｈ」とする。また、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰからＳＣＲ触媒４１の前端面までの距離を「Ｌ」とする。この場合には、上述したように、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線について、その接線の延伸方向Ｄ３がＳＣＲ触媒４１の前端面に向くように、第３フィン部７２ｃは曲げられているため、次の関係式（６）が満たされる。逆にいえば、関係式（６）が満たされるように上記各値を調整することにより、「第３角度θ３＜０」の場合であっても、第３フィン部７２ｃの排気下流側端部ＳＰにおける接線の延伸方向Ｄ３が、ＳＣＲ触媒４１の前端面に向くようになる。
【０１６８】
Ｌ・ｔａｎ｜θ３｜＜Ｈ  …（６）
そして、こうした変形例においても、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【０１６９】
・「第２角度θ２−第１角度θ１≦４０°」の関係を満たすように上記第１角度θ１及び上記第２角度θ２を設定してもよい。この場合でも、上記（１３）以外の効果を得ることができる。
【０１７０】
・「第２角度θ２≦第３角度θ３」の関係を満たすように上記第２角度θ２及び上記第３角度θ３を設定してもよい。この場合でも、上記（１４）以外の効果を得ることができる。
【０１７１】
・フィン７２を湾曲ではなく、屈曲させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１７２】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセルセンサ、２３…外気温センサ、２４…車速センサ、２５…水温センサ、２８…排気通路、２９…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０、７０…分散板、７１…筒体、７２…フィン、７２ａ…第１フィン部、７２ｂ…第２フィン部、７２ｃ…第３フィン部、７３…通過口、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路、３００…付着板、３１０…支持部材、３２０…孔、３３０…端部、５００…付着板、５１０…延伸部、５２０…端部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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