(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、
前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を目標吸着量に調整すべく前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を制御する制御部と、を備え、
前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、
前記制御部が、前記アンモニア供給装置によってアンモニアを供給する際の前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときよりも前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を少ない量とし、且つ、該差圧変化率が該所定の閾値より小さい場合においては、前記フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量の変化量を零とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲフィルタを有する内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタを設ける技術が知られている。ここで、ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。また、フィルタは、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」と称する場合もある。）を捕集する機能を有する。
【０００３】
また、特許文献１には、内燃機関の排気通路におけるフィルタよりも下流側にＳＣＲ触媒が設けられた構成の排気浄化システムにおいて、フィルタにおけるＰＭ堆積量に基づいてＳＣＲ触媒への還元剤の供給量を補正する技術が開示されている。この特許文献１においてＳＣＲ触媒への還元剤の供給量を補正するのは、フィルタに堆積したＰＭによって排気中のＮＯ２がＮＯに還元され、それによって、ＮＯｘを浄化するためにＳＣＲ触媒に供給する還元剤の適正量が変化するためである。
【０００４】
また、非特許文献１には、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒に吸着されているアンモニア量であるアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３６０６号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３４４０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】"Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF (SCR/DPF) System," SAE International Journal of Engines, August 2012 vol. 5 no. 3, 958-974
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した先行技術文献（非特許文献１）に開示されているように、ＳＣＲフィルタにおいては、ＰＭの堆積状況の影響により、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が変動する場合がある。ここで、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して多すぎると、ＳＣＲフィルタからのアンモニア流出量の増加を招く要因となる虞がある。一方、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して少なすぎると、ＳＣＲフィルタにおいて所望のＮＯｘ浄化率を得ることが困難となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムにおいて、該ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況に応じて該ＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量を制御することで、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に目標吸着量に調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ＳＣＲフィルタには、排気中のＰＭが捕集され、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。このとき、ＳＣＲフィルタにおいては、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、隔壁内におけるＰＭの堆積量が上限値に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。以下、ＳＣＲフィルタの隔壁内にＰＭが堆積することを「壁内ＰＭ堆積」と称し、壁内ＰＭ堆積が進行している期間を「壁内ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁内におけるＰＭの堆積量を「壁内ＰＭ堆積量」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上にＰＭが堆積することを「表層ＰＭ堆積」と称し、表層ＰＭ堆積が進行している期間を「表層ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上におけるＰＭの堆積量を「表層ＰＭ堆積量」と称する場合もある。
【００１０】
上述したように、従来、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあると考えられていた。ただし、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との詳細な相関関係については、これまで不明であった。しかしながら、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおける壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるが、その一方で、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない、といった傾向にあることを新たに見出した。ここで、壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるのは、壁内ＰＭ堆積量が増加すると該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量が増加し、それに伴って、該ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量が減少するためだと考えられる。一方で、表層ＰＭ堆積量が変化しても、該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量はほとんど変化しないため、該ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量もほとんど変化しない。そのために、表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しないと考えられる。本発明は、以上のような新たな知見を、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムにおけるアンモニア供給量の制御に反映させたものである。
【００１１】
より詳細には、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を目標吸着量に調整すべく前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を制御する制御部と、を備え、前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、前記制御部が、前記アンモニア供給装置によってアンモニアを供給する際の前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときよりも前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を少ない量とし、且つ、該差圧変化率が該所定の閾値より小さい場合においては、前記フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する前記アンモニア供給装置によるアンモニア供給量の変化量を零とする。
【００１２】
本発明に係る排気浄化システムにおいては、アンモニア供給装置によってＳＣＲフィルタに還元剤たるアンモニアが供給される。そして、供給されたアンモニアが、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒に吸着する。なお、アンモニア供給装置は、アンモニアを気体または液体として供給するものでもよく、また、アンモニアの前駆体を供給するもので
あってもよい。
【００１３】
上述した新たな知見によれば、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積状況に応じてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加量が異なる量となる場合がある。より詳細に説明すると、上述したように、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積は、壁内ＰＭ堆積が上限値に達した後で表層ＰＭ堆積に推移する。したがって、表層ＰＭ堆積期間中であれば、壁内ＰＭ堆積量は常に上限値となっている。つまり、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりも壁内ＰＭ堆積量が多い状態となっている。そして、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる。したがって、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中は壁内ＰＭ堆積期間中に比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易い。そのため、表層ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量を壁内ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量と同量をとすると、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して多くなり過ぎる虞がある。
【００１４】
また、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあるとの従来の知見に従えば、表層ＰＭ堆積期間中は、表層ＰＭ堆積量の増加に応じてＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量を少なくすることも考えられる。しかしながら、上述した新たな知見によれば、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない。そのため、表層ＰＭ堆積期間中において、ＰＭ堆積量の増加（表層ＰＭ堆積量の増加）に応じてＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量を少なくすると、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して少なくなり過ぎる虞がある。
【００１５】
そこで、本発明では、アンモニア供給量の決定に係る他のパラメータの値が同一であれば、表層ＰＭ堆積期間中は壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア供給量を少なくする。さらに、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対するＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量の変化量を零とする。つまり、表層ＰＭ堆積期間中は、アンモニア供給量の決定に係るパラメータの値が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量に関わらずアンモニア供給量を一定とする。
【００１６】
具体的には、制御部が、アンモニア供給装置によってアンモニアを供給する際の差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときよりもアンモニア供給装置によるアンモニア供給量を少ない量とする。また、制御部が、アンモニア供給装置によってアンモニアを供給する際の差圧変化率が所定の閾値より小さい場合においては、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対するアンモニア供給装置によるアンモニア供給量の変化量を零とする。ここで、差圧変化率は、フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの差圧変換値の増加量である。なお、フィルタＰＭ堆積量は、差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される値である。このように定義される差圧変化率は、表層ＰＭ堆積期間中においては、壁内ＰＭ堆積期間中に比べて小さい値となる。そこで、本発明に係る所定の閾値は、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか、表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別可能な値に定められている。
【００１７】
なお、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積は、壁内ＰＭ堆積が上限値に達した後で表層ＰＭ堆積に推移するが、一方で、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの酸化は隔壁内および隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得る。したがって、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積が一旦表層ＰＭ堆積に移行した後であっても、壁内ＰＭ堆積量が隔壁内のＰＭの酸化によって減少する場合がある。この場合、ＰＭの堆積が再開すると、隔壁内にＰＭが再度堆積することになる（つまり、表層ＰＭ堆積から壁内ＰＭ堆積に移行する。）。そのため、ＳＣ
ＲフィルタにＰＭが堆積し始めた時点からの経過時間や、フィルタＰＭ堆積量（ＳＣＲフィルタ全体でのＰＭ堆積量）のみに基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを正確に区別することは困難である。そこで、本発明では、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか、表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別するためのパラメータとして差圧変化率が用いられる。
【００１８】
上記のように、アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を差圧変化率に基づいて制御することで、アンモニア供給量の決定に係る他のパラメータの値が同一であれば、ＳＣＲフィルタへアンモニアを供給するタイミングが表層ＰＭ堆積期間中であるときは、ＳＣＲフィルタへアンモニアを供給するタイミングが壁内ＰＭ堆積期間中であるときよりもアンモニア供給量が少なくなる。これによって、表層ＰＭ堆積期間中において、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して多くなり過ぎることを抑制することができる。また、上記のように、アンモニア供給装置によるアンモニア供給量を差圧変化率に基づいて制御することで、ＳＣＲフィルタへアンモニアを供給するタイミングが表層ＰＭ堆積期間中である場合においては、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対するＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量の変化量が零となる。これによって、表層ＰＭ堆積期間中において、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して少なくなり過ぎることを抑制することができる。したがって、本発明によれば、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に目標吸着量に調整することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に目標吸着量に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るＥＣＵにおけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るＥＣＵにおけるアンモニア供給量算出部の機能を示すブロック図である。
【図４】ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況が該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。
【図５】ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量との相関を示す図である。
【図６】フィルタ温度、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量、およびＳＣＲフィルタからのアンモニア流出量の推移を示したタイムチャートである。
【図７】フィルタＰＭ堆積量の増加に応じた差圧変換値の推移を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係る尿素水添加弁からの尿素水添加量の算出フローを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例に係る尿素水添加弁からの尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例の変形例１に係るフィルタ温度と所定値αｘとの相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。
【００２３】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００２４】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２５】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、酸化触媒５０、ＳＣＲフィルタ５１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、ＳＣＲ触媒５１ａが担持されて構成されている。フィルタは、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。ＳＣＲ触媒５１ａは、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。そのため、ＳＣＲフィルタ５１は、ＰＭ捕集機能およびＮＯｘ浄化機能を有している。酸化触媒５０は、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、酸化触媒５０よりもさらに上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。尿素水添加弁５３は、酸化触媒５０よりも下流側且つＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。尿素水添加弁５３は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁５３から排気中に尿素水が添加されると、該尿素水がＳＣＲフィルタ５１に供給される。つまり、ＳＣＲフィルタ５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。ＳＣＲフィルタ５１においては、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒５１ａに吸着する。そして、このＳＣＲ触媒５１ａに吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。なお、尿素水添加弁５３に代えて、アンモニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。
【００２６】
酸化触媒５０よりも下流側且つ尿素水添加弁５３よりも上流側の排気通路５には、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５および上流側ＮＯｘセンサ５７が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１より下流側の排気通路５には下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５８が設けられている。Ｏ２センサ５４は排気のＯ２濃度に応じた電気信号を出力する。上流側温度センサ５５および下流側温度センサ５６は排気の温度に応じた電気信号を出力する。上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、排気通路５には、差圧センサ５９が設けられている。差圧センサ５９は、ＳＣＲフィルタ５１の上流と下流との間の排気圧力の差（以下、「フィルタ差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。
【００２７】
そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５、上流側ＮＯｘセンサ５７、下流側温度センサ５６、下流側ＮＯｘセンサ５８、および差圧センサ５９に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は
、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に対応した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、下流側温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲフィルタ５１の温度（以下、「フィルタ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。
【００２８】
また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を目標吸着量に調整すべく、尿素水添加弁５３からの尿素水添加量を制御する。ここで、目標吸着量は、内燃機関１の運転状態に基づいて決定される、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の目標値である。目標吸着量は、ＳＣＲフィルタ５１において所望のＮＯｘ浄化率を確保でき、且つ、ＳＣＲフィルタ５１からのアンモニアの流出量を許容範囲内に抑制することができる値として実験等により予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００２９】
また、ＥＣＵ１０は、後述する方法により推定されるＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積量（以下、「フィルタＰＭ堆積量」と称する場合もある。）が所定堆積量に達したときに、燃料添加弁５２から燃料を添加することでフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理では、燃料添加弁５２から添加された燃料が酸化触媒５０において酸化されることで生じる酸化熱によって、ＳＣＲフィルタ５１が昇温される。その結果、ＳＣＲフィルタ５１に堆積したＰＭが燃焼し除去される。
【００３０】
（フィルタＰＭ堆積量の推定）
本実施例においては、ＥＣＵ１０によってフィルタＰＭ堆積量が所定の演算周期で繰り返し算出される。図２は、ＥＣＵ１０におけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。ＰＭ堆積量算出部１１０は、フィルタＰＭ堆積量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。なお、本実施例に係るＰＭ堆積量算出部１１０は、後述する、差圧センサ５９によって検出されるフィルタ差圧を排気流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である差圧変換値を用いることなくフィルタＰＭ堆積量を算出する。また、本実施例に係るＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１のＰＭ捕集機能が正常な状態であると仮定して、フィルタＰＭ堆積量が算出される。
【００３１】
ＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量であるＰＭ捕集量と、ＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量であるＰＭ酸化量とを積算することで、現在のフィルタＰＭ堆積量が算出される。詳細には、ＰＭ堆積量算出部１１０は、ＰＭ捕集量算出部１１１とＰＭ酸化量算出部１１２とを有する。ＰＭ捕集量算出部１１１は、フィルタＰＭ堆積量の演算周期に応じた第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量をＰＭ捕集量として算出する。ＰＭ酸化量算出部１１２は、第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量をＰＭ酸化量として算出する。
【００３２】
ＰＭ捕集量算出部１１１には、第１所定期間中に内燃機関１から排出されるＰＭ量（以下、単に「ＰＭ排出量」と称する場合もある。）が入力される。ＰＭ排出量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。ＰＭ捕集量算出部１１１では、入力されたＰＭ排出量に対して所定のＰＭ捕集率（ＳＣＲフィルタ５１に流入するＰＭ量に対するＳＣＲフィルタ５１に捕集されるＰＭ量の割合）が乗算されることで、ＰＭ捕集量が算出される。なお、所定のＰＭ捕集率は、排気流量に基づいて推定される値であってもよい。
【００３３】
一方、ＰＭ酸化量算出部１１２には、フィルタ温度、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＯ２濃度（以下、「流入Ｏ２濃度」と称する場合もある。）、および、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯ２濃度（以下、「流入ＮＯ２濃度」と称する場合もある。）が入力される。フィルタ温度は下流側温度センサ５６の出力値に基づいて推定することができる。流入Ｏ２濃度はＯ２センサ５４によって検出される。なお、流入Ｏ２濃度は、排気の空燃比や内燃機関１の運転状態等に基づいて推定することもできる。流入ＮＯ２濃度は、エアフローメータ４０の出力値、上流側温度センサ５５の出力値、および、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値等に基づいて推定することができる。より詳細には、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値および排気流量に基づいて、排気中のＮＯｘ量を推定することができる。また、上流側温度センサ５５の出力値に基づいて推定される酸化触媒５０の温度、および、排気流量に基づいて、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ２量の割合を推定することができる。そして、これら排気中のＮＯｘ量、および、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ２量の割合の推定値等に基づいて、流入ＮＯ２濃度を推定することができる。さらに、ＰＭ酸化量算出部１１２には、前回の演算で算出されたフィルタＰＭ堆積量（以下、「堆積量前回値」と称する場合もある。）が入力される。そして、ＰＭ酸化量算出部１１２においては、入力された、フィルタ温度、流入Ｏ２濃度、流入ＮＯ２濃度、および、堆積量前回値に基づいて、ＰＭ酸化量が算出される。
【００３４】
そして、ＰＭ堆積量算出部１１０においては、堆積量前回値に対し、増加分であるＰＭ捕集量を加算するとともに、減少分であるＰＭ酸化量を減算することで、今回のフィルタＰＭ堆積量（現在のフィルタＰＭ堆積量）が算出される。算出された今回のフィルタＰＭ堆積量が、次回の演算の際に堆積量前回値として用いられる。
【００３５】
なお、本発明に係るフィルタＰＭ堆積量の算出方法は、上記のような方法に限られるものではない。本発明に係るフィルタＰＭ堆積量としては、後述する差圧変換値以外のパラメータを用いた算出方法であれば、公知のどのような方法を採用してもよい。
【００３６】
（アンモニア供給量の制御）
上述したように、本実施例では、尿素水添加弁５３から添加された尿素水に含まれる尿素が加水分解することで生成されたアンモニアがＳＣＲフィルタ５１に供給される。このとき、ＥＣＵ１０によって尿素水添加弁５３からの尿素水添加量が制御されることで、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量となるようにＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量が制御される。
【００３７】
ここで、ＳＣＲフィルタ５１に供給されＳＣＲ触媒５１ａに吸着したアンモニアのうちの一部が、ＮＯｘの還元に消費される。そして、ＳＣＲ触媒５１ａに吸着したアンモニアのうちの他の一部は、ＮＯｘの還元には消費されずに、該ＳＣＲ触媒５１ａから脱離する。そこで、本実施例では、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を目標吸着量に調整すべく、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５１ａから脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量との和に相当する量のアンモニアがＳＣＲフィルタ５１に供給される。
【００３８】
ここで、本実施例においては、ＥＣＵ１０によって、ＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量（ＳＣＲフィルタ５１に供給すべきアンモニアの量）が所定の演算周期で繰り返し算出される。図３は、ＥＣＵ１０におけるアンモニア供給量算出部の機能を示すブロック図である。アンモニア供給量算出部１２０は、ＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。
【００３９】
アンモニア供給量算出部１２０は、アンモニア消費量を算出する消費量算出部１２１とアンモニア脱離量を算出する脱離量算出部１２２とを有する。消費量算出部１２１は、ＳＣＲフィルタ５１にアンモニアを供給する期間（すなわち、尿素水添加弁５３からの尿素水の添加を実行する期間）である所定供給期間中にＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量をアンモニア消費量として算出する。脱離量算出部１２２は、所定供給期間中にＳＣＲ触媒５１ａから脱離するアンモニア量をアンモニア脱離量として算出する。そして、アンモニア供給量算出部１２０は、消費量算出部１２１において算出されたアンモニア消費量と脱離量算出部１２２において算出されたアンモニア脱離量との和をアンモニア供給量として算出する。つまり、アンモニア供給量算出部１２０は、所定供給期間中にＳＣＲフィルタ５１に供給すべきアンモニア量をアンモニア供給量として算出する。
【００４０】
消費量算出部１２１には、流入ＮＯｘ量、フィルタ温度、および目標吸着量が入力される。ここで、流入ＮＯｘ量は、所定供給期間中にＳＣＲフィルタ５１に流入するＮＯｘの量である。なお、流入ＮＯｘ量は、上流側ＮＯｘセンサ５７によって検出されるＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯｘ濃度および排気流量に基づいて算出することができる。ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は、フィルタ温度、および、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量と相関がある。そこで、消費量算出部１２１では、入力されたフィルタ温度および目標吸着量に基づいて、ＳＣＲ触媒５１ａにおいて発揮されると推定されるＮＯｘ浄化率（以下、「推定ＮＯｘ浄化率」と称する場合もある。）が算出される。そして、入力された流入ＮＯｘ量と算出された推定ＮＯｘ浄化率とに基づいて、アンモニア消費量が算出される。つまり、消費量算出部１２１では、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が目標吸着量となっていると仮定した場合のアンモニア消費量が算出される。
【００４１】
また、脱離量算出部１２２には、フィルタ温度および目標吸着量が入力される。ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタ温度が高いほどアンモニア脱離量が多くなる。また、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が多いほどアンモニア脱離量が多くなる。脱離量算出部１２２では、これらの相関関係を踏まえて、入力されたフィルタ温度および目標吸着量に基づいて、アンモニア脱離量が算出される。つまり、脱離量算出部１２２では、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が目標吸着量となっていると仮定した場合のアンモニア脱離量が算出される。なお、脱離量算出部１２２における、より詳細なアンモニア脱離量の算出方法については後述する。
【００４２】
（ＰＭ堆積状況とアンモニア吸着量との関係）
ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況とＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量との関係について説明する。上述したように、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との相関関係について新たな知見を見出した。この知見によれば、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であっても、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内のＰＭ堆積量（壁内ＰＭ堆積量）が多いときは、該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、アンモニア脱離量が少なくなる。その結果、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータの値が同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなる。また、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しており、該ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行した後においては、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が変化してもアンモニア脱離量はほとんど変化しない。そのため、表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど
影響しない。
【００４３】
このような、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況に対するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の変動傾向は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量（ＳＣＲ触媒５１ａに吸着可能なアンモニア量の上限値である。以下、単に「飽和吸着量」と称する場合もある。）との相関関係に起因していると考えられる。図４は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況がＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。図４において、横軸はフィルタ温度を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。そして、図４において、線Ｌ１は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。一方、図４において、線Ｌ２は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。図４に示すように、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態であっても、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態であっても、フィルタ温度が高いほど（すなわち、ＳＣＲ触媒５１ａの温度が高いほど）、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は少なくなる。換言すれば、フィルタ温度が低いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。このとき、図４に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。
【００４４】
ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況とＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量とのより詳細な相関関係について図５に基づいて説明する。図５は、想定される、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量との相関を示す図である。図５において、横軸はフィルタＰＭ堆積量を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。なお、図５は、フィルタ温度が一定の下でのＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の推移を示している。
【００４５】
図５に示すように、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積する際には、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。つまり、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達してから、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行する。このとき、図５に示すように、壁内ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量の増加（すなわち、壁内ＰＭ堆積量の増加）に応じて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加する。一方で、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量が増加しても（すなわち、表層ＰＭ堆積量の増加）、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。ただし、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積量は上限値となっている。そのため、表層ＰＭ堆積期間中は、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しているときの量で一定となる。つまり、図４に示すような、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときと、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときとの、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の差異は、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものと考えられる。
【００４６】
そして、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が多くなると、該ＳＣＲ触媒５１ａからアンモニアが脱離し難くなる。そのため、アンモニア脱離量と相関のある他のパラメータであるフィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてアンモニア脱離量が少なくなる。したがって、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア脱離量が少なくなる。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなると考えられる。したがって、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータの値が同一のときは、表
層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量がより多くなる。
【００４７】
また、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量が増加しても（すなわち、表層ＰＭ堆積量の増加）ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。したがって、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積量が変化してもアンモニア脱離量は変化しない。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しないと考えられる。
【００４８】
（アンモニア供給量制御）
ここで、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量の増加に伴いＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加した場合の問題点について説明する。上述したとおり、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量の増加に伴ってＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加するのは、壁内ＰＭ堆積量が増加することでＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加するためだと考えられる。そして、図４に示すように、壁内ＰＭ堆積に起因するＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の増加分（すなわち、図４におけるＬ１とＬ２との差）は、フィルタ温度が低いほど大きい。そして、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態、および、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のいずれであっても、フィルタ温度が上昇するとＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は減少する。ただし、このときのＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の減少量は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態（つまり、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態）のときの方が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて大きくなる。例えば、フィルタ温度が図４におけるＴＡからＴＢへ上昇した場合、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態ではＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量はＧＡだけ減少し、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態ではＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量はＧＢだけ減少する。このとき、ＧＡはＧＢよりも大きい。
【００４９】
そして、このようにフィルタ温度の上昇に伴ってＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が減少すると、該ＳＣＲ触媒５１ａに吸着していたアンモニアの一部が脱離し、脱離したアンモニアがＳＣＲフィルタ５１から流出することになる。このときのＳＣＲフィルタ５１からのアンモニア流出量は、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の低下量が大きいほど多くなる。ここで、図６は、フィルタ温度、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量、およびＳＣＲフィルタ５１からのアンモニア流出量の推移を示したタイムチャートである。図６において、線Ｌ３は、内燃機関１の運転状態の変化に伴って変化するフィルタ温度の推移を示している。図６において、線Ｌ４は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときのアンモニア吸着量の推移を示しており、線Ｌ５は、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときのアンモニア吸着量の推移を示している。図６において、線Ｌ６は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときのアンモニア流出量の推移を示しており、線Ｌ７は、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときのアンモニア流出量の推移を示している。この図６に示すように、フィルタ温度が上昇すると、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の減少に伴ってＳＣＲ触媒５１ａからアンモニアが脱離するために、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が減少する。このとき、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときよりも、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときの方が、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の低下量が大きい。そのため、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときよりも、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときの方が、フィルタ温度の上昇に伴ってＳＣＲ触媒５１ａから脱離するアンモニアの量が多い。したがって、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときよりも、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときの方が、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の減少量が多くなる
。そして、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときよりも、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積している状態のときの方が、フィルタ温度の上昇に伴うＳＣＲフィルタ５１からのアンモニア流出量が多くなる。
【００５０】
上記によれば、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積に起因してＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加し、それに伴って、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量よりも増加すると、内燃機関１の運転状態の変化に伴ってＳＣＲフィルタ５１の温度が上昇した際に、ＳＣＲフィルタ５１からのアンモニア流出量が過剰に増加する虞がある。このようなＳＣＲフィルタ５１からのアンモニア流出量の過剰な増加を抑制するためには、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況を考慮して該ＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量を制御し、それによって、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量よりも多くなり過ぎることを抑制する必要がある。
【００５１】
そこで、本実施例では、アンモニア供給量算出部１２０においてアンモニア供給量を算出する際に、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況を加味して算出する。より詳細には、脱離量算出部１２２においてアンモニア脱離量を算出する際に、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況を加味して算出する。つまり、脱離量算出部１２２においてアンモニア脱離量を算出する際に、入力されるフィルタ温度および目標吸着量が同一であっても、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じて、アンモニア脱離量を異なる値に算出する。図５に示すとおり、表層ＰＭ堆積期間中は壁内ＰＭ堆積期間中よりも飽和吸着量が多い。したがって、アンモニア脱離量に係る他のパラメータの値が同一のときは、表層ＰＭ堆積期間中は壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア脱離量が少なくなる。そこで、脱離量算出部１２２は、入力されたフィルタ温度および目標吸着量が同一の値である場合、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア脱離量をより少ない量に算出する。これにより、アンモニア供給量算出部１２０においてアンモニア消費量とアンモニア脱離量との和として算出されるアンモニア供給量が、ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給するタイミングが表層ＰＭ堆積期間中であるときは、ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給するタイミングが壁内ＰＭ堆積期間中であるときより少ない量に算出されることになる。そして、ＳＣＲフィルタ５１に供給するアンモニアの量を、このように算出されるアンモニア供給量に制御することで、表層ＰＭ堆積期間中において、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量よりも多くなり過ぎることを抑制することができる。
【００５２】
次に、表層ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量の制御について説明する。上述したように、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあるとのことが従来の知見として知られていた。このような従来の知見に従えば、表層ＰＭ堆積期間中において、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量よりも多くなり過ぎることを抑制するために、ＰＭ堆積量の増加（表層ＰＭ堆積量の増加）に応じてＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量を少なくすることも考えられる。
【００５３】
しかしながら、上述した新たな知見によれば、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない。より詳細には、図５に示すとおり、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量が増加してもＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。したがって、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積量が変化してもアンモニア脱離量は変化しない。そのため、表層ＰＭ堆積期間中において、表層ＰＭ堆積量の増加に応じてＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量を少なくすると、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して少なくなり過ぎる虞がある。ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して少なくなり過ぎ
ると、ＳＣＲフィルタ５１において所望のＮＯｘ浄化率を確保することが困難となる。
【００５４】
そこで、本実施例では、脱離量算出部１２２は、ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給するタイミングが表層ＰＭ堆積期間中である状態においては、入力されたフィルタ温度および目標吸着量が同一の値であれば、アンモニア脱離量を一定量に算出する。これによれば、アンモニア供給量算出部１２０においてアンモニア消費量とアンモニア脱離量との和として算出されるアンモニア供給量の、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する変化量が零となる。そして、ＳＣＲフィルタ５１に供給するアンモニアの量を、このように算出されるアンモニア供給量に制御することで、表層ＰＭ堆積期間中において、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量よりも少なくなり過ぎることを抑制することができる。
【００５５】
次に、本実施例に係る、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別する手法について図７に基づいて説明する。図７は、フィルタＰＭ堆積量の増加に応じた差圧変換値の推移を示す図である。図７において、横軸はフィルタＰＭ堆積量を表しており、縦軸は差圧変換値を表している。
【００５６】
ここで、差圧変換値は、差圧センサ５９によって検出されるフィルタ差圧を排気流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である。より詳細には、本実施例に係る差圧変換値は下記式１により表される。
Ａｐ＝ｄＰ／Ｑｇ  ・・・式１
Ａｐ：差圧変換値
ｄＰ：フィルタ差圧（差圧センサ５９の検出値）
Ｑｇ：排気流量
【００５７】
また、フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの差圧変換値の増加量（すなわち、図７における線の傾き）を差圧変化率と定義する。この差圧変化率は下記式２により表される。
Ｒｐ＝ｄＡｐ／ｄＱｐｍ  ・・・式２
Ｒｐ：差圧変化率
ｄＡｐ：第２所定期間中における差圧変換値の増加量
ｄＱｐｍ：第２所定期間中におけるフィルタＰＭ堆積量の増加量
ここで、第２所定期間の長さは、差圧変化率を算出するための演算周期に基づいて予め定められている。また、ｄＡｐおよびｄＱｐｍは、同一時期における第２所定期間中の差圧変換値の増加量およびフィルタＰＭ堆積量の増加量である。
【００５８】
図７に示すように、フィルタＰＭ堆積量が増加すると差圧変換値が大きくなる。ここで、ＳＣＲフィルタ５１においては、隔壁内にＰＭが堆積したときの方が、隔壁の表面上にＰＭが堆積した場合に比べて、フィルタ差圧に対する影響が大きい。そのため、ＰＭ堆積量の増加量が同一であれば、壁内ＰＭ堆積量が増加したときの方が、表層ＰＭ堆積量が増加したときに比べて、差圧変換値の増加幅は大きい。したがって、図７に示すように、壁内ＰＭ堆積期間中は、表層ＰＭ堆積期間中に比べて差圧変化率が大きい。換言すれば、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行すると差圧変化率が小さくなる。つまり、差圧変化率に基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別することができる。具体的には、差圧変化率が所定の閾値以上であれば、壁内ＰＭ堆積期間中であると判断できる。また、差圧変化率が所定の閾値より小さければ、表層ＰＭ堆積期間中であると判断できる。
【００５９】
なお、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積は壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積の順に推移する。ただし、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの酸化は隔壁内およ
び隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得る。そのため、一旦表層ＰＭ堆積に移行した後であっても、壁内ＰＭ堆積量が酸化によって減少する場合がある。そして、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が再開される際には、先ず、隔壁内にＰＭが堆積することになる。このときは、隔壁の表面上にＰＭが残っている状態で、壁内ＰＭ堆積が進行する場合もある。したがって、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積し始めた時点からの経過時間（例えば、フィルタ再生処理が終了した時点からの経過時間）や、フィルタＰＭ堆積量（ＳＣＲフィルタ５１全体でのＰＭ堆積量）のみに基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを正確に区別することは困難である。そのため、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別するパラメータとして差圧変化率を用いることで、これらをより高精度で区別することができる。
【００６０】
（尿素水添加量算出フロー）
ここで、本実施例に係る尿素水添加弁からの尿素水添加量の算出フローについて図８に基づいて説明する。図８は、本実施例に係る尿素水添加弁５３からの尿素水添加量の算出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０によって所定の演算周期（上記のアンモニア供給量の演算周期）で繰り返し実行される。なお、この演算周期の長さは、所定供給期間の長さ以下となっている。
【００６１】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１においてアンモニア消費量Ｃａが算出される。このＳ１０１では、現時点のフィルタ温度および目標吸着量に基づいて推定ＮＯｘ浄化率が算出される。なお、上述したように、目標吸着量は、内燃機関１の運転状態に基づいて決定される。さらに、Ｓ１０１では、算出された推定ＮＯｘ浄化率と流入ＮＯｘ量とに基づいてアンモニア消費量Ｃａが算出される。なお、Ｓ１０１の処理は消費量算出部１２１によって実行される。
【００６２】
次に、Ｓ１０２において、基準アンモニア脱離量Ｄａｂが算出される。ここで、基準アンモニア脱離量Ｄａｂは、アンモニア脱離量の基準値であって、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合のアンモニア脱離量である。基準アンモニア脱離量Ｄａｂは、現時点のフィルタ温度および目標吸着量に基づいて算出される。基準アンモニア脱離量Ｄａｂと、フィルタ温度および目標吸着量との相関は実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０にマップまたは関数として記憶されている。Ｓ１０２では、このマップまたは関数を用いて基準アンモニア脱離量Ｄａｂが算出される。
【００６３】
次に、Ｓ１０３において、現時点の差圧変化率Ｒｐが読み込まれる。なお、差圧変化率Ｒｐは、本フローとは別のフローがＥＣＵ１０によって実行されることで、上記式２を用いて、所定の演算周期で算出されている。そして、算出された差圧変化率ＲｐがＥＣＵ１０に記憶されている（つまり、ＥＣＵ１０に記憶されている差圧変化率Ｒｐは、演算毎に更新される）。次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で読み込まれた差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上であるか否かが判別される。ここで、所定の閾値Ｒｐｔｈは、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別するための閾値である。この所定の閾値Ｒｐｔｈは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００６４】
Ｓ１０４において肯定判定された場合、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中であると判断できる。この場合、次にＳ１０５の処理が実行される。Ｓ１０５においては、後述するＳ１０７でのアンモニア脱離量Ｄａの演算に用いられる補正係数αが１に決定される。一方、Ｓ１０４において否定判定された場合、現時点が表層ＰＭ堆積期間中であると判断できる。この場合、次にＳ１０６の処理が実行される。Ｓ１０６においては、後述するＳ１０７でのアンモニア脱離量Ｄａの演算に用いられる補正係数αが所定値αｘに決定される。ここで、所定値αｘは、零より大きく且つ１より小さい値である。また、この所定値αｘは、
現時点のフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定の値である。すなわち、所定値αｘは、現時点の表層ＰＭ堆積量に関わらず一定の値である。この所定値αｘは、Ｓ１０７で算出されるアンモニア脱離量Ｄａの値が、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達していると仮定した場合のアンモニア脱離量に相当する値となるように定められた値である。このような所定値αｘは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００６５】
Ｓ１０５またはＳ１０６の処理の次に、Ｓ１０７の処理が実行される。Ｓ１０７においては、Ｓ１０２で算出された基準アンモニア脱離量Ｄａｂに、Ｓ１０５またはＳ１０６において決定された補正係数αを乗算することでアンモニア脱離量Ｄａが算出される。補正係数αが上記のように決定されることで、Ｓ１０４において肯定判定された場合（すなわち、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中である場合）は、Ｓ１０２で算出された基準アンモニア脱離量Ｄａｂの値がそのままアンモニア脱離量Ｄａの値となる（つまり、Ｄａ＝Ｄａｂとなる。）。一方で、Ｓ１０４で否定判定された場合（すなわち、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合）は、Ｓ１０２で算出された基準アンモニア脱離量Ｄａｂを減量補正した値がアンモニア脱離量Ｄａの値となる（つまり、Ｄａ＜Ｄａｂとなる。）。また、所定値αｘが現時点のフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定の値であることで、Ｓ１０４で否定判定された場合（すなわち、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合）は、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対するアンモニア脱離量Ｄａの変化量は零となる。なお、Ｓ１０２からＳ１０７の処理は脱離量算出部１２２によって実行される。
【００６６】
次に、Ｓ１０８において、アンモニア供給量Ｓａが算出される。ここでは、アンモニア供給量Ｓａが、Ｓ１０１で算出されたアンモニア消費量Ｃａと、Ｓ１０８で算出されたアンモニア脱離量Ｄａの和として算出される。アンモニア脱離量Ｄａが上記のように算出されることで、Ｓ１０４で否定判定された場合（すなわち、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合）は、Ｓ１０４において肯定判定された場合（すなわち、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中である場合）に比べてアンモニア供給量Ｓａは少ない量に算出される。また、アンモニア脱離量Ｄａが上記のように算出されることで、Ｓ１０４で否定判定された場合（すなわち、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合）は、フィルタＰＭ堆積量の変化量に対するアンモニア供給量Ｓａの変化量が零となる。
【００６７】
次に、Ｓ１０９において、Ｓ１０８で算出されたアンモニア供給量Ｓａに基づいて、尿素水添加弁５３からの尿素水添加量Ｑｕが算出される。ここでは、所定供給期間中に尿素水添加弁５３から添加される尿素水量が尿素水添加量Ｑｕとして算出される。そして、ここでは、尿素水添加弁５３から添加された尿素水に含まれる尿素が加水分解することで生成されるアンモニア量が、Ｓ１０８で算出されたアンモニア供給量Ｓａとなるように、尿素水添加量Ｑｕが算出される。アンモニア供給量Ｓａと尿素水添加量Ｑｕとの相関は実験等に基づいて予め求めることができる。そして、これらの相関がＥＣＵ１０にマップまたは関数として記憶されている。Ｓ１０９では、このマップまたは関数を用いて尿素水添加量Ｑｕが算出される。そして、Ｓ１０９で算出された尿素水添加量ＱｕがＥＣＵ１０に記憶される（つまり、ＥＣＵ１０に記憶されている尿素水添加量Ｑｕは、本フローが実行される毎に更新される）。
【００６８】
（尿素水添加制御フロー）
次に、本実施例に係る尿素水添加弁からの尿素水添加制御のフローについて図９に基づいて説明する。図９は、本実施例に係る尿素水添加弁５３からの尿素水添加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０によって上述した所定供給期間毎に繰り返し実行される。
【００６９】
本フローでは、先ず、Ｓ２０１において、上述した尿素水添加量の算出フローを実行す
ることで算出されＥＣＵ１０に記憶されている尿素水添加量Ｑｕが読み込まれる。次に、Ｓ２０２において、所定供給期間中における尿素水添加弁５３からの尿素水添加量が、Ｓ２０１で算出された尿素水添加量Ｑｕとなるように、尿素水添加弁５３の尿素水の添加が実行される。
【００７０】
上述した尿素水添加量の算出フローおよび尿素水添加制御のフローによれば、ＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量が、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況を踏まえた量に制御される。したがって、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を可及的に目標吸着量に調整することができる。
【００７１】
なお、上述した尿素水添加量の算出フローでは、基準アンモニア脱離量Ｄａｂを算出した上で、Ｓ１０５またはＳ１０６で決定された補正係数αを該基準アンモニア脱離量Ｄａｂに乗算することでアンモニア脱離量Ｄａを算出した。しかしながら、フィルタ温度および目標吸着量と、アンモニア脱離量Ｄａとの相関を示すマップとして、壁内ＰＭ堆積期間中に用いられるマップと、表層ＰＭ堆積期間中に用いられるマップとを、別々にＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。そして、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じてこれらのマップを使い分けることで、それぞれの期間中に対応するアンモニア脱離量Ｄａを算出してもよい。この場合、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合に用いられるマップでは、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中である場合に用いられるマップに比べて、フィルタ温度および目標吸着量が同一の値のときに対するアンモニア脱離量の値が小さくなっている。また、現時点が表層ＰＭ堆積期間中である場合に用いられるマップでは、フィルタ温度および目標吸着量が同一の値であれば、アンモニア脱離量の値は一定となっている。アンモニア脱離量を算出する際にこれらのマップを使い分けることで、上述した尿素水添加量の算出フローにおけるＳ１０２からＳ１０７の処理を実行した場合と同様にアンモニア脱離量を算出することができる。
【００７２】
また、上述した尿素水添加量の算出フローによれば、Ｓ１０４において差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上と判定された場合、つまり、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中の場合は、現時点における壁内ＰＭ堆積量に関わらず、基準アンモニア脱離量Ｄａｂの値がそのままアンモニア脱離量Ｄａの値となる。その結果、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中の場合は、アンモニア供給量Ｓａは、現時点における壁内ＰＭ堆積量に関わらず、基準アンモニア脱離量Ｄａｂとアンモニア消費量Ｃａの和となる。しかしながら、壁内ＰＭ堆積期間中においても、実際のアンモニア脱離量は、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積していることに起因して基準アンモニア脱離量Ｄａｂよりも減少していると考えられる。したがって、基準アンモニア脱離量Ｄａｂとアンモニア消費量Ｃａの和に相当する量のアンモニアがＳＣＲフィルタ５１に供給されると、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が目標吸着量に対して多くなり過ぎる虞があるとも考えられる。
【００７３】
そのため、本来であれば、壁内ＰＭ堆積期間中においても、現時点の壁内ＰＭ堆積量に応じて、基準アンモニア脱離量Ｄａｂを減量補正することでアンモニア脱離量Ｄａを算出するのが好ましい。そして、ＳＣＲフィルタ５１へのアンモニアの供給量が、補正されたアンモニア脱離量に応じた量となるように尿素水添加量が制御されるのが好ましい。しかしながら、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの酸化は隔壁内および隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得るため、フィルタＰＭ堆積量（ＳＣＲフィルタ５１全体におけるＰＭ堆積量）が同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が同一であるとは限らない。また、壁内ＰＭ堆積量が同一であっても、表層ＰＭ堆積量が異なれば、差圧変換値は異なる値となる。したがって、フィルタＰＭ堆積量や差圧変換値に基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中における壁内ＰＭ堆積量を正確に把握することは困難である。そのため、本実施例では、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中の場合は、アンモニア脱離量Ｄａの値として基準アンモニア脱離量Ｄａｂの値がそのまま用いられる。ただし、一般に、壁内ＰＭ堆積期間は、
表層ＰＭ堆積期間に比べてかなり短い。したがって、壁内ＰＭ堆積期間中における実際のＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が、目標吸着量に対して壁内ＰＭ堆積量の影響分だけ増加したとしても、実質的な問題が生じる可能性は低い。
【００７４】
また、現時点が壁内ＰＭ堆積期間中の場合において、アンモニア脱離量Ｄａの値を、必ずしも基準アンモニア脱離量Ｄａｂの値そのままとする必要はない。例えば、壁内ＰＭ堆積期間中における壁内ＰＭ堆積量の変化をある程度想定しておき、その想定に基づいて基準アンモニア脱離量Ｄａｂを減量補正することでアンモニア脱離量Ｄａを算出してもよい。この場合、想定される壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてアンモニア脱離量Ｄａがより小さい値に算出されるのが好ましい。つまり、想定される壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、アンモニア供給量Ｓａがより小さい値に算出されるのが好ましい。ただし、このように壁内ＰＭ堆積期間中におけるアンモニア脱離量Ｄａが算出される場合であっても、その値は、フィルタ温度および目標吸着量が同一の場合における表層ＰＭ堆積期間中のアンモニア脱離量Ｄａの値に比べて大きくなる。つまり、流入ＮＯｘ量、フィルタ温度、および目標吸着量が同一であれば、壁内ＰＭ堆積期間中におけるアンモニア供給量Ｓａは、表層ＰＭ堆積期間中のアンモニア供給量Ｓａの値に比べて大きくなる。
【００７５】
本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１が本発明に係る「ＳＣＲフィルタ」に相当し、尿素水添加弁５３が本発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。また、本実施例においては、ＥＣＵ１０が、図８に示す尿素水添加量の算出フローおよび図９に示す尿素水添加制御のフローを実行することにより、本発明に係る「制御部」が実現される。
【００７６】
（変形例１）
図４に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。上述したとおり、このようなＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の変化は、表層ＰＭ堆積によるものではなく、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものである。そして、この図４に示すように、壁内ＰＭ堆積に起因するＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の増加幅はフィルタ温度が低いほど大きい。したがって、壁内ＰＭ堆積量が上限値で一定となっている表層ＰＭ堆積期間中であっても、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一である場合の、壁内ＰＭ堆積に起因するアンモニア脱離量の減少分は、フィルタ温度が低いほど大きくなる。これにより、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積していることに起因するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加幅は、ＳＣＲフィルタ５１の温度が低いほど大きくなる。
【００７７】
そこで、本実施例では、図８に示す尿素水添加量の算出フローにおけるＳ１０６で補正係数αとして決定される所定値αｘの値を、脱離量算出部１２２に入力されたフィルタ温度に基づいて変更してもよい。図１０は、フィルタ温度と所定値αｘとの相関を示す図である。この図１０に示すように、フィルタ温度が低いときは、該フィルタ温度が高いときに比べて所定値αｘをより小さい値に設定してもよい。これによれば、ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給する際の差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合、すなわち、表層ＰＭ堆積期間中の場合に、アンモニア脱離量Ｄａがより高精度で算出されることになる。その結果、表層ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量をより高精度で目標吸着量に制御することができる。
【００７８】
（変形例２）
本実施例においては、アンモニア供給量算出部１２０の脱離量算出部１２２においてアンモニア脱離量を算出する際に、以下のような算出方法を用いてもよい。ＳＣＲ触媒５１ａの状態が、アンモニアの吸着速度と脱離速度とが同一となる平衡状態であると仮定した
場合、ラングミュアの吸着等温式に基づき、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量とアンモニア脱離量との関係は下記式３で表すことができる。
【数１】
0006319284.tif 000002
ＡＤ：ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量
Ｄａ：アンモニア脱離量
σ：ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量
Ｋ：平衡定数
【００７９】
そして、上記式３を変換することで、アンモニア脱離量を算出するための式として下記式４を得ることができる。
【数２】
0006319284.tif 000003
【００８０】
ここで、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σおよび平衡定数Ｋはフィルタ温度に応じて変化する値である。つまり、図４に示すように、フィルタ温度が高いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σは少なくなる。また、フィルタ温度が高いほど平衡定数Ｋは小さくなる。
【００８１】
さらに、上述したように、フィルタ温度が同一であっても、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じてＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は異なる値となる。そこで、脱離量算出部１２２では、上記式４に基づいて得られる下記式５を用いてアンモニア脱離量を算出してもよい。
【数３】
0006319284.tif 000004
ＡＤｔ：目標吸着量
Ｄａ：アンモニア脱離量
σ０：ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合のＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量
Ｋ：平衡定数
β：補正係数
【００８２】
上記式５におけるＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋは、脱離量算出部１２２に入力されたフィルタ温度に基づいて定められる。また、上記式５における補正係数βは、アンモニア脱離量を算出する際の差圧変化率Ｒｐ（ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給する際の差圧変化率）に基づいて以下のとおりに決定される。
Ｒｐ≧Ｒｐｔｈのときはβ＝１
Ｒｐ＜Ｒｐｔｈのときはβ＝βｘ
ここで、Ｒｐ＜Ｒｐｔｈのときの補正係数βは所定値βｘに決定される。このβｘは１より大きい値である。また、この所定値βｘは、フィルタＰＭ堆積量に関わらず一定の値である。
【００８３】
上記のとおりに決定される補正係数βによってＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０が補
正されるために、上記式５によれば、フィルタ温度が同一であるために平衡定数Ｋおよび飽和吸着量σ０が同一であり、且つ、目標吸着量Ａｄｔが同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中（すなわち、β＝βｘ（＞１）のとき）は、壁内ＰＭ堆積期間中（すなわち、β＝１のとき）に比べて、アンモニア脱離量Ｄａがより少ない量に算出されることになる。また、表層ＰＭ堆積期間中は、補正係数βに決定される所定値βｘがフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定値であるために、フィルタ温度および目標吸着量Ａｄｔが同一であれば、フィルタＰＭ堆積量に関わらず、アンモニア脱離量Ｄａが一定量に算出されることになる。
【００８４】
したがって、脱離量算出部１２２において上記式５を用いてアンモニア脱離量を算出した場合も、図８に示す尿素水添加量の算出フローにおけるＳ１０２からＳ１０７の処理を実行した場合と同様にアンモニア脱離量を算出することができる。そのため、図８に示す尿素水添加量の算出フローにおいて、Ｓ１０２からＳ１０７の処理に代えて上記式５を用いてアンモニア脱離量Ｄａを算出する処理を実行した場合であっても、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
なお、上記の変形例１における所定値αｘと同様、所定値βｘを、フィルタ温度に基づいて変更してもよい。この場合、フィルタ温度が低いときは、該フィルタ温度が高いときに比べて所定値βｘをより大きい値に設定してもよい。これによれば、上記の変形例１と同様、ＳＣＲフィルタ５１へアンモニアを供給する際の差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合、すなわち、表層ＰＭ堆積期間中の場合に、アンモニア脱離量Ｄａがより高精度で算出されることになる。その結果、表層ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量をより高精度で目標吸着量に制御することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５０・・酸化触媒
５１・・ＳＣＲフィルタ
５１ａ・・ＳＣＲ触媒
５３・・尿素水添加弁
５９・・差圧センサ
１０・・ＥＣＵ
【図１】
0006319284.tif 000005
【図２】
0006319284.tif 000006
【図３】
0006319284.tif 000007
【図４】
0006319284.tif 000008
【図５】
0006319284.tif 000009
【図６】
0006319284.tif 000010
【図７】
0006319284.tif 000011
【図８】
0006319284.tif 000012
【図９】
0006319284.tif 000013
【図１０】
0006319284.tif 000014