(57)【要約】【課題】尿素の噴射制御を適切に実行することによって、シアン酸の生成を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を用いて排気ガスの浄化を行うために好適に利用される。ＮＯｘ選択還元触媒は、排気通路上におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に備えられる。上記の内燃機関の排気浄化装置は、更に、尿素噴射手段と、尿素噴射制御手段と、を備える。尿素噴射手段は、例えは、尿素を排気通路内に噴射する噴射弁である。尿素噴射制御手段は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又はＮＯｘ選択還元触媒の触媒温度が、所定温度以下となっている場合には、尿素噴射手段による尿素噴射を中止する。これにより、シアン酸の生成を抑えることができ、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又はＮＯｘ選択還元触媒より漏れ出るのを抑えることができる。【選択図】図２
2008303821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路上に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側にＮＯｘ選択還元触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に設置された、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒の触媒温度が所定温度以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する尿素噴射制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
排気通路上に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側にＮＯｘ選択還元触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に設置された、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射手段と、
前記尿素噴射手段の下流側に設置された、アンモニア生成量を検知するアンモニア生成量検知手段と、
前記尿素の噴射量と前記アンモニア生成量とを基に、アンモニア転換率を算出し、算出された前記アンモニア転換率が所定値以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する尿素噴射制御手段と、を備えることを特徴とす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、排気浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路上に高温活性型のＮＯｘ触媒と低温活性型のＮＯｘ触媒とを設け、これらの触媒を用いてＮＯｘを浄化する排気浄化装置が提案されている。例えば、特許文献１には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流にＮＯｘ選択還元触媒を備え、排気通路中に尿素を添加することにより、低温域と高温域でのＮＯｘ浄化性能を両立させる技術が記載されている。具体的には、ＮＯｘ選択還元触媒入口の排気温度が低温の時には、尿素などの還元剤を供給せずに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒でＮＯｘを浄化させ、ＮＯｘ選択還元触媒入口の排気温度が高温の時には、還元剤を供給して、ＮＯｘ選択還元触媒でＮＯｘを浄化させている。例えば、還元剤として尿素が排気ガス中に添加されると、加水分解により、尿素からアンモニア（ＮＨ３）が生成される。そして、ＮＯｘ選択還元触媒上で、アンモニアとＮＯｘの化学反応により、ＮＯｘは浄化される。
【０００３】
また、特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側にＮＯｘ選択還元触媒を備え、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に設けた燃料（ＨＣ）供給手段と、ＮＯｘ選択還元触媒の上流側に設けた尿素供給手段と、を、触媒温度に基づいて制御する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１８４７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７４９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、尿素からアンモニアが生成される際には、アンモニアの生成反応が不十分な場合、アンモニアに転換されないシアン酸（ＨＮＣＯ）が生成される可能性がある。シアン酸が生成された場合には、その分、アンモニアの生成量が減少することとなるため、ＮＯｘ浄化率が低下してしまう。この点について、特許文献１及び２には、何ら検討がされていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、尿素の噴射制御を適切に実行することによって、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、排気通路上に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側にＮＯｘ選択還元触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に設置された、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒の触媒温度が所定温度以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する尿素噴射制御手段と、を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を用いて排気ガスの浄化を行うために好適に利用される。ＮＯｘ選択還元触媒は、排気通路上におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に備えられる。上記の内燃機関の排気浄化装置は、更に、尿素噴射手段と、尿素噴射制御手段と、を備える。尿素噴射手段は、例えば、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射弁である。尿素噴射制御手段は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒の触媒温度が所定温度以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する。所定温度とは、具体的には、触媒温度がこの温度以下だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されなくなる温度であり、予め、実験などによって求められる。従って、触媒温度が前記所定温度以下の場合には、アンモニアに転換されなかったシアン酸が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒より漏れ出る可能性がある。上記の内燃機関の排気浄化装置では、このとき、尿素噴射を中止するので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができ、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒より漏れ出るのを抑えることができる。
【０００９】
本発明の他の観点では、排気通路上に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側にＮＯｘ選択還元触媒を有する内燃機関の排気浄化装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に設置された、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射手段と、前記尿素噴射手段の下流側に設置された、アンモニア生成量を検知するアンモニア生成量検知手段と、前記尿素の噴射量と前記アンモニア生成量とを基に、アンモニア転換率を算出し、算出された前記アンモニア転換率が所定値以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する尿素噴射制御手段と、を備える。
【００１０】
上記の内燃機関の排気浄化装置も、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＮＯｘ選択還元触媒を用いて排気ガスの浄化を行うために好適に利用される。上記の内燃機関の排気浄化装置は、更に、尿素噴射手段と、アンモニア生成量検知手段と、尿素噴射制御手段と、を備える。尿素噴射手段は、例えは、尿素を前記排気通路内に噴射する尿素噴射弁である。アンモニア生成量検知手段は、例えば、ＮＨ３センサである。尿素噴射制御手段は、例えば、ＥＣＵであり、前記尿素の噴射量と前記アンモニア生成量とを基に、アンモニア転換率を算出し、算出された前記アンモニア転換率が所定値以下の場合には、前記尿素噴射手段による尿素噴射を中止する。この所定値とは、具体的には、アンモニア転換率がこの値以下だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されていないと推定することができる値であり、予め、実験などによって求められる。従って、アンモニア転換率が所定値以下の場合には、アンモニアに転換されないシアン酸が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒より漏れ出る可能性がある。上記の内燃機関の排気浄化装置では、このとき、尿素噴射を中止するので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができ、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒及び／又は前記ＮＯｘ選択還元触媒より漏れ出るのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１３】
（全体構成）
図１は、第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両１００の概略構成を示す。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００１４】
車両１００は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ６と、サージタンク７と、エンジン（内燃機関）８と、燃料噴射弁９と、排気通路１８と、三元触媒２１と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２と、ＮＯｘ選択還元触媒２３と、尿素噴射弁２４と、排気温センサ２５と、燃料タンク３０と、尿素水タンク３１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０と、を備える。
【００１５】
吸気通路３は、エンジン８に供給するための吸気が流通する。吸気通路３上には、エンジン８に供給する吸気量を調整するスロットルバルブ６、及びエンジン８に供給する吸気を貯蔵するサージタンク７が設けられている。エンジン８は、吸気通路３より吸気が供給されると共に、燃料噴射弁９によって噴射された燃料が供給される。具体的には、吸気及び燃料は、気筒８ａの燃焼室８ｂに供給される。詳しくは、燃料は、燃料タンク３０に貯蔵されており、燃料供給通路３０ａを介して燃料噴射弁９によって燃焼室８ｂに供給される。燃料噴射弁９は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号によって制御される。
【００１６】
燃焼室８ｂ内では、点火プラグ１２の点火により着火されることによって、供給された吸気（空気）と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン８ｃが往復運動し、この往復運動がコンロッド８ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。なお、図１では、説明の便宜上、１つの気筒８ａのみを示しているが、実際には２以上の気筒によってエンジンを構成することができる。また、エンジン８を燃焼室８ｂに直接燃料を噴射する直噴型（筒内噴射型）で構成することに限定はされず、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射型で構成しても良い。
【００１７】
更に、エンジン８の燃焼室８ｂには、吸気弁１０と排気弁１１が設けられている。吸気弁１０は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室８ｂとの導通／遮断を制御する。また、排気弁１１は、開閉することによって、排気通路１８と燃焼室８ｂとの導通／遮断を制御する。
【００１８】
エンジン８内の燃焼によった発生した排気ガスは、排気通路１８に排出される。排気通路１８上には、上流側から下流側に順に、三元触媒２１、尿素噴射弁２４、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２、ＮＯｘ選択還元触媒２３、及び、排気温センサ２５が設けられている。三元触媒２１は、白金やロジウムなどの貴金属を活性成分とした触媒であり、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）などを除去する機能を有する。三元触媒２１は、所謂スタート触媒（Ｓｔａｒｔ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）として機能する。尿素噴射弁２４は、三元触媒２１とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２との間の排気通路１８中に尿素を噴射する弁である。尿素は、尿素水タンク３１に貯蔵されており、尿素供給通路３１ａを介して尿素噴射弁２４によって排気通路１８中に供給される。尿素噴射弁２４は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号によって制御される。従って、尿素噴射弁２４が、本発明における尿素噴射手段として機能する。
【００１９】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２は、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元する機能を有する高温活性型の触媒である。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２は、基本的には、空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキである際に還元剤（Ｈ２、ＣＯ、ＨＣなど）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する。例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２が限界までＮＯｘを吸蔵した際に、ＥＣＵ５０によって空燃比を強制的にリッチ化するリッチスパイク制御（ＲＳ制御）が実行されることにより、吸蔵しているＮＯｘの還元が行われる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２は、所謂ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒として機能する。
【００２０】
ＮＯｘ選択還元触媒２３は、アンモニア等の還元剤存在のもとＮＯｘを選択的に還元する低温活性型の触媒である。具体的には、尿素噴射弁２４によって噴射された尿素は、排気ガスと反応することにより加水分解して、アンモニアが生成され、ＮＯｘ選択還元触媒２３は、生成されたアンモニアを用いてＮＯｘを還元する。ＮＯｘ選択還元触媒２３は、所謂ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒として機能する。
【００２１】
なお、第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置では、尿素噴射弁２４は、ＮＯｘ選択還元触媒２３とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２との間に設置されるのではなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の上流側に配置され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２にも尿素が供給される。この理由を以下に簡単に述べる。
【００２２】
ＲＳ制御の開始によって空燃比がリッチ化されることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に吸蔵されていたＮＯｘは触媒表面から放出される傾向にある。この時に、エンジン８の出ガスには還元剤が多量に含まれるが、これらの還元剤はＲＳ制御の初期においては、三元触媒２１で消費され、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２にはほとんど供給されない。そのため、上記のようにＮＯｘ吸蔵還元触媒２２から放出されたＮＯｘは、そのまま排出されることとなり、ＮＯｘの漏れ出しが発生する。その後、三元触媒２１の酸素などが無くなると、還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２に供給され、還元剤はＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の酸素、ＮＯｘ還元に用いられる。尿素噴射弁２４は、ＲＳ制御の前に尿素を噴射して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２は、尿素から発生されるアンモニアによってＮＯｘを浄化する（即ち、無害な窒素に還元する）。つまり、尿素噴射弁２４が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の上流側に配置されている理由は、ＲＳ制御の初期において生じ得るＮＯｘの漏れ出しを抑制するためである。また、尿素噴射弁２４を、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２の上流側に配置することにより、尿素より生成したシアン酸やアンモニア（後に詳述）が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２より漏れ出したとしても、その下流側にあるＮＯｘ選択還元触媒２３でＮＯｘ還元のために消費され、外部へ漏れ出すのを抑制することができる。
【００２３】
排気温センサ２５は、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度を検出するセンサである。排気温センサ２５は、検出した排気温度を検出信号として、ＥＣＵ５０に入力する。
【００２４】
水温センサ２６は、エンジン８内のウォータージャケットを流れている冷却水の水温を検出するセンサである。水温センサ２６は、検出した冷却水の水温を検出信号として、ＥＣＵ５０に入力する。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、車両内の各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。ＥＣＵ５０は、車両内の各種センサ、例えば、負荷センサ、回転センサ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３に取り付けられた触媒温度センサ、から供給される出力に基づいて、エンジン８の運転状態を求める。また、ＥＣＵ５０は、排気温センサ２５から入力された検出信号を基に、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度を求める。第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン８の運転状態とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度（又は、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度）とを基に、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射するか否かの制御を行う。従って、ＥＣＵ５０は、本発明における尿素噴射制御手段として機能する。
【００２６】
（制御方法）
ここでは、ＥＣＵ５０が行う制御方法について、具体的に説明する。前述したように、第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン８の運転状態とＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度（又は、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度）とを基に、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射するか否かの制御を行う。つまり、ＥＣＵ５０は、エンジン８の運転状態が、尿素を噴射するための条件（尿素噴射条件）を満たした場合であっても、アンモニアに転換されないシアン酸（ＨＮＣＯ）の生成を抑制するために、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度（又は、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度）に基づいて、尿素を噴射するか否かの制御を行う。以下に具体的に述べる。
【００２７】
まず、ＥＣＵ５０は、原則として、尿素噴射条件を満たしたと判定した場合には、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射する。具体的には、尿素噴射条件を満たすとは、エンジン８が暖機中でないこと、エンジン８が高回転・高負荷域にあること、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３が劣化していないこと、の全ての条件を満たすことである。ＥＣＵ５０は、原則として、これらの条件を満たしたと判定した場合には、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射する。ここで、エンジンが高回転・高負荷域にある場合を尿素噴射条件の１つとしたのは、エンジンが高回転・高負荷域にある場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３に入るＮＯｘ量が増大すると考えられるからである。
【００２８】
しかし、第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、アンモニアに転換されないシアン酸が生成される恐れがある場合には、エンジン１の運転状態が上述の尿素噴射条件を満たした場合であっても、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射するのを中止することとする。その理由について以下に述べる。
【００２９】
まず、シアン酸が発生する仕組みについて説明する。尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）が、一般的なガソリンエンジンの排気ガスに噴射されると、排気ガスと反応することにより加水分解して、以下の反応式（１）、（２）に示す反応により、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）からアンモニア（ＮＨ３）が発生する。
【００３０】
（ＮＨ２）２ＣＯ→ＮＨ３＋ＨＮＣＯ    反応式（１）
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ３＋ＣＯ２      反応式（２）
そして、反応式（２）により発生したアンモニアにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３において、排気ガス中のＮＯやＮＯ２が浄化される。具体的には、以下の反応式（３）〜（５）により、ＮＯやＮＯ２は窒素（Ｎ２）に還元される。
【００３１】
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ      反応式（３）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      反応式（４）
４ＮＨ３＋２ＮＯ２＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ    反応式（５）
反応式（１）より、尿素からアンモニアが発生する過程において、中間生成物としてシアン酸（ＨＮＣＯ）が生成されることが分かる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３において、その触媒温度が低い場合には、アンモニアの生成反応が不十分となる、具体的には、尿素からアンモニアが発生する際に、反応式（２）に示す反応が起こりにくくなる。この場合には、反応式（１）で示す反応が発生するに留まるため、アンモニアに転換されないシアン酸が生成され、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３より漏れ出る可能性がある。
【００３２】
そこで、第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置では、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度が所定温度以下となっている場合には、シアン酸が生成される恐れがあるとして、尿素噴射弁２４による尿素噴射を中止することとする。これにより、シアン酸の元となる尿素が噴射されなくなり、反応式（１）に示す反応は起こらなくなるので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができ、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３より漏れ出るのを抑えることができる。
【００３３】
（第１実施形態に係る処理）
第１実施形態に係る処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、前述したＥＣＵ５０によって、所定の周期で繰り返し実行される。なお、以下に述べる所定値ａ、ｂ、ｃ、ｄは、尿素噴射を行うか否かを決定するための値であり、予め、実験などにより求められ、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。
【００３４】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、水温センサ２６からの検出信号に基づいてエンジン８の冷却水の水温Ｔｗｔを求める。そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、水温Ｔｗｔが所定温度ａよりも大きいか否かについて判定する。つまり、ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５０は、水温Ｔｗｔを基に、エンジン８が暖機中か否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、水温Ｔｗｔが所定温度ａ以下であると判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、エンジン８は暖機中であるとして、ステップＳ１１２へ進んで、尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０は、水温Ｔｗｔが所定温度ａよりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、エンジン８は暖機が完了したとして、ステップＳ１０３へと進む。
【００３５】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、回転センサからの検出信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを求める。そして、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数ＮＥが所定値ｂよりも大きいか否かについて判定する。つまり、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数ＮＥを基に、エンジン８が高回転域にあるか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数ＮＥが所定値ｂ以下であると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、エンジン８は高回転域にないとして、ステップＳ１１２へ進んで、尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数ＮＥが所定値ｂよりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、エンジン８は高回転域にあるとして、ステップＳ１０５へと進む。
【００３６】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、負荷センサからの検出信号に基づいてエンジン負荷ＭＰを求める。そして、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＭＰが所定値ｃよりも大きいか否かについて判定する。つまり、ステップＳ１０６では、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＭＰを基に、エンジン８が高負荷域にあるか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＭＰが所定値ｃ以下であると判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、エンジン８は高負荷域にないとして、ステップＳ１１２へ進んで、尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＭＰが所定値ｃよりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、エンジン８は高負荷域にあるとして、ステップＳ１０７へと進む。
【００３７】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３に備え付けられた触媒温度センサからの検出信号などに基づいて、触媒劣化係数Ｋｏｂｄを求める。そして、ステップＳ１０８において、ＥＣＵ５０は、触媒劣化係数Ｋｏｂｄが所定値ｄよりも大きいか否かについて判定する。つまり、ステップＳ１０８では、ＥＣＵ５０は、触媒劣化係数Ｋｏｂｄを基に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３が劣化しているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、触媒劣化係数Ｋｏｂｄが所定値ｄよりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３が劣化しているとして、ステップＳ１１２へ進んで、尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０は、触媒劣化係数Ｋｏｂｄが所定値ｄ以下であると判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３が劣化していないとして、ステップＳ１０９に進む。
【００３８】
以上に述べたことから分かるように、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８のＥＣＵ５０が行う処理は、エンジン８の運転状態が、尿素噴射条件を満たしているか否かについて、判定するための処理である。
【００３９】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３に備え付けられた触媒温度センサからの検出信号に基づいて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度Ｔｃａｔを求めるか、又は、排気温センサ２５からの検出信号に基づいて、ＮＯｘ選択還元触媒２３の下流側の排気ガスの排気温度Ｔｇａｓを求める。そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度Ｔｃａｔが所定温度ｅよりも大きくなっているか否か（又は、排気温度Ｔｇａｓが所定温度ｆよりも大きくなっているか）について判定する。ここで、所定温度ｅとは、具体的には、触媒温度Ｔｃａｔがこの温度以下だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されなくなる温度であり、所定温度ｆとは、具体的には、排気温度Ｔｇａｓがこの温度以下だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されなくなる温度である。所定温度ｅ、ｆは、予め、実験などによって求められ、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度Ｔｃａｔが所定温度ｅ以下（又は、排気温度Ｔｇａｓが所定温度ｆ以下）であると判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ステップＳ１１２へ進んで尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度Ｔｃａｔが所定温度ｅよりも大きい（又は、排気温度Ｔｇａｓが所定温度ｆよりも大きい）と判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、尿素噴射を実行する（ステップＳ１１１）。ＥＣＵ５０は、上述のステップＳ１０１〜ステップＳ１１２の処理を繰り返し実行する。
【００４１】
以上の処理によれば、エンジン８の運転状態が、尿素噴射条件を満たしている場合であっても、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度Ｔｃａｔが所定温度ｅ以下となっている場合には（又は、排気温度Ｔｇａｓが所定温度ｆ以下となっている場合には）、尿素噴射の実行を中止する。これにより、シアン酸の元となる尿素が噴射されなくなるので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができる。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度（又は、ＮＯｘ選択還元触媒２３下流側の排気温度）が所定温度以下となっている場合には、尿素噴射の実行を中止するとしていたが、第２実施形態では、尿素噴射の実行を中止するか否かの基準となるパラメータとして、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒温度の代わりに、尿素のアンモニア転換率を用いることとする。
【００４３】
先に述べたように、尿素が排気ガスに噴射されると、反応式（１）より、尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）からアンモニア（ＮＨ３）とシアン酸（ＨＮＣＯ）が発生し、更に反応が進むと、反応式（２）より、シアン酸（ＨＮＣＯ）と水（Ｈ２Ｏ）が反応して、アンモニア（ＮＨ３）と二酸化炭素（ＣＯ）が発生することが分かる。つまり、反応式（２）で示す反応においても、アンモニアが発生するので、反応式（１）で示す反応で留まった場合には、反応式（２）で示す反応まで発生した場合と比較して、尿素からアンモニアに転換される量が少なくなることが分かる。具体的には、反応式（１）、（２）より分かるように、尿素１モルに対し、反応式（２）で示す反応まで発生した場合には、アンモニアは２モル生成されるのに対し、反応式（１）で示す反応で留まった場合には、アンモニアは１モルしか生成されない。
【００４４】
そこで、第２実施形態では、尿素の噴射量とアンモニア生成量とを基に、アンモニア転換率を算出し、算出されたアンモニア転換率が所定値以下となっている場合には、尿素の反応が反応式（１）で留まっている、即ち、アンモニアに転換されないシアン酸が生成される恐れがあるとして、尿素噴射の実行を中止することとする。
【００４５】
図３は、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両１００ａの概略構成を示す。ここでは、前述した車両１００（図１参照）と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図３では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００４６】
車両１００ａは、尿素噴射弁２４の下流側の排気通路１８上に、ＮＨ３センサ２７を有する。ＮＨ３センサ２７は、アンモニア濃度を検出するセンサであり、検出したアンモニア濃度に対応する検出信号をＥＣＵ５０ａに供給する。従って、ＮＨ３センサ２７が、本発明におけるアンモニア生成量検出手段として機能する。なお、ＮＨ３センサ２７の代わりに、ＮＯｘセンサを用いても良い。ＮＯｘセンサもアンモニア濃度を検出することができるからである。
【００４７】
ＥＣＵ５０ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０ａは、前述したＥＣＵ５０と同様に、リッチ化制御手段及び制御手段（尿素噴射制御手段）として機能し、ＲＳ制御及び尿素噴射制御を実行する。詳しくは、ＥＣＵ５０ａは、ＮＨ３センサ２７から取得されるアンモニア濃度に基づいて、尿素噴射制御の実行を中止する。具体的には、ＥＣＵ５０ａは、尿素の噴射量より推定されるアンモニアの生成量と、アンモニア濃度に基づいて求められる実際のアンモニアの生成量と、を基に、尿素噴射制御の実行を中止する。
【００４８】
具体的には、ＥＣＵ５０ａは、尿素の噴射量に基づいて、反応式（１）及び（２）に示す反応で生成されると推定されるアンモニアの生成量（以下、「推定アンモニア生成量」と称する）を求めると共に、ＮＨ３センサ２７から取得されるアンモニア濃度に基づいて、実際のアンモニアの生成量（以下、「実測アンモニア生成量」と称する）を求める。そして、ＥＣＵ５０ａは、実測アンモニア生成量と推定アンモニア生成量とを基に、アンモニア転換率を求め、アンモニア転換率が所定値以下となっていると判定した場合には、尿素の反応が反応式（１）で留まり、シアン酸が生成されている可能性が高いとして、エンジン１の運転状態が上述の尿素噴射条件を満たした場合であっても、尿素噴射弁２４から尿素を排気通路１８内に噴射するのを中止する。このようにしても、第１実施形態と同様、シアン酸の元となる尿素が噴射されなくなり、反応式（１）に示す反応は起こらなくなるので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができ、シアン酸がＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３より漏れ出るのを抑えることができる。
【００４９】
（第２実施形態に係る処理）
第２実施形態に係る処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、前述したＥＣＵ５０ａによって、所定の周期で繰り返し実行される。
【００５０】
まず、ステップＳ１２１において、ＥＣＵ５０ａは、エンジン８の運転状態を求める。具体的には、ＥＣＵ５０ａは、第１実施形態で述べたのと同様、エンジン８の冷却水の水温Ｔｗｔ、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷ＭＰ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒劣化係数Ｋｏｂｄを求める。
【００５１】
次に、ステップＳ１２２において、ＥＣＵ５０ａは、エンジン８の運転状態が尿素噴射条件を満たしているか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ５０ａは、第１実施形態で述べたのと同様に、＜１＞エンジン８の冷却水の水温Ｔｗｔが所定値ａよりも大きいか、＜２＞エンジン回転数ＮＥが所定値ｂよりも大きいか、＜３＞エンジン負荷ＭＰが所定値ｃよりも大きいか、＜４＞ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２及び／又はＮＯｘ選択還元触媒２３の触媒劣化係数Ｋｏｂｄが所定値ｄ以下か、といった条件を全て満たしているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０ａは、エンジン８の運転状態が尿素噴射条件を満たしていると判定した場合、即ち、上述の＜１＞〜＜４＞の条件全てを満たしていると判定した場合には（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２３へと進み、尿素噴射を実行して（ステップＳ１２３）、ステップＳ１２４へ進む。一方、ＥＣＵ５０ａは、エンジン８の運転状態が尿素噴射条件を満たしていない、即ち、上述の＜１＞〜＜４＞の条件のうち、いずれか１つの条件でも満たしていないと判定した場合には（ステップＳ１２２：Ｎｏ）、ステップＳ１３０へ進んで、尿素噴射を中止する。
【００５２】
ステップＳ１２４において、ＥＣＵ５０ａは、尿素噴射量（Ｉｕｅｒａ）を求める。具体的には、ＥＣＵ５０ａは、尿素噴射弁２４から噴射される単位時間当たりの噴射量に噴射時間をかけることにより、尿素噴射量（Ｉｕｒｅａ）を求めることができる。次に、ステップＳ１２５において、ＥＣＵ５０ａは、反応式（１）及び（２）を用いて、尿素噴射量（Ｉｕｒｅａ）から生成されると推定される推定アンモニア生成量（ＰＮＨ３）を求める。
【００５３】
ステップＳ１２６において、ＥＣＵ５０ａは、ＮＨ３センサ２７からの検出信号を基に、尿素噴射弁２４の下流側におけるアンモニア濃度（ＣＮＨ３）を求め、ステップＳ１２７において、ＥＣＵ５０ａは、アンモニア濃度（ＣＮＨ３）を基に、実際に生成された実測アンモニア生成量（ＭＮＨ３）を求める。
【００５４】
ステップＳ１２８において、ＥＣＵ５０ａは、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量とを基に、尿素からアンモニアへの転換率（ＭＮＨ３／ＰＮＨ３）が所定値ｇよりも大きくなっているか否か、又は、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量との差（ＰＮＨ３−ＭＮＨ３）が所定値ｈ未満となっているか否か、について判定する。ここで、所定値ｇとは、具体的には、アンモニア転換率がこの値以下だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されていないと推定することができる値であり、所定値ｈとは、具体的には、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量との差が、この値以上だと、尿素から生成されたシアン酸がアンモニアに転換されていないと推定することができる値である。所定値ｇ、ｈは、予め、実験などによって求められ、ＥＣＵ５０ａのＲＯＭなどに記録されている。
【００５５】
ＥＣＵ５０ａは、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量とを基に、尿素からアンモニアへの転換率（ＭＮＨ３／ＰＮＨ３）が所定値ｇ以下となっている（又は、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量との差（ＰＮＨ３−ＭＮＨ３）が所定値ｈ以上となっている）と判定した場合には（ステップＳ１２８：Ｎｏ）、シアン酸がアンモニアに転換されていないとして、ステップＳ１３０へ進んで、尿素噴射を中止する。一方、ＥＣＵ５０ａは、尿素からアンモニアへの転換率が所定値ｇよりも大きくなっている（又は、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量との差（ＰＮＨ３−ＭＮＨ３）が所定値ｈ未満となっている）と判定した場合には（ステップＳ１２８：Ｙｅｓ）、シアン酸がアンモニアに転換されているとして、ステップＳ１２９へとすすんで、尿素の噴射を継続する。
【００５６】
以上の処理によれば、エンジン８の運転状態が、尿素噴射条件を満たしている場合であっても、アンモニア転換率が所定値ｇ以下であると判定した場合（又は、推定アンモニア生成量と実測アンモニア生成量との差が所定値ｈ以上になっていると判定した場合）には、尿素噴射の実行を中止する。これによっても、シアン酸の元となる尿素が噴射されなくなるので、アンモニアに転換されないシアン酸の生成を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
【図４】第２実施形態に係る処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
３  吸気通路
６  スロットルバルブ
８  エンジン
９  燃料噴射弁
１８  排気通路
２１  三元触媒
２２  ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２３  ＮＯｘ選択還元触媒
２４  尿素噴射弁
３１  尿素水タンク
５０、５０ａ  ＥＣＵ
１００、１００ａ  車両
【図１】
2008303821.tif 000003
【図２】
2008303821.tif 000004
【図３】
2008303821.tif 000005
【図４】
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