(57)【要約】【課題】目詰まりが発生した場合であっても還元剤添加による還元処理を好適に維持することのできる還元剤添加装置を提供する。【解決手段】この装置は、排気浄化触媒より排気上流側に設けられた添加弁から内燃機関の運転状態に基づいて設定される目標添加量Ｆａに応じた量の還元剤を排気浄化触媒に添加する。排気浄化触媒の目詰まりの有無を判定し、目詰まりが発生した旨判定されるときに（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、目標添加量Ｆａを増量補正する（Ｓ１１０）。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化触媒より排気上流側に設けられた添加弁から内燃機関の運転状態に基づいて設定される目標添加量に応じた量の還元剤を前記排気浄化触媒に添加する還元剤添加装置において、
前記排気浄化触媒の目詰まりの有無を判定する判定手段と、
前記排気浄化触媒に目詰まりが発生した旨判定されるときに前記目標添加量を増量補正する補正手段と
を備えることを特徴とする還元剤添加装置。
【請求項２】
前記補正手段は前記目標添加量を増量補正する際にその補正量を還元剤の添加期間の前半において大きく設定する
請求項１に記載の還元剤添加装置。
【請求項３】
前記補正手段は前記目標添加量が前記還元剤の添加開始直後に最も多くなるようにこれを設定する
請求項１又は２に記載の還元剤添加装置。
【請求項４】
前記補正手段は前記目標添加量が前記還元剤の添加開始から時間経過に伴って徐々に少なくなるようにこれを設定する
請求項１〜３の何れか一項に記載の還元剤添加装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の還元剤添加装置において、
前記添加弁からの前記還元剤の添加が複数回に分けて断続的に実行されるように同添加弁を駆動制御する制御手段を更に備え、前記補正手段は前記複数回の還元剤添加のうちの最初の添加にかかる補正量が最も大きくなるようにこれを設定する
ことを特徴とする還元剤添加装置。
【請求項６】
前記排気浄化触媒は上流側触媒と下流側触媒とを有し、前記判定手段は還元剤を添加して前記上流側触媒の床温と前記下流側触媒の床温とを検出し、それら各床温の比較結果に基づき前記上流側触媒についてその目詰まりの有無を判定する
請求項１〜５の何れか一項に記載の還元剤添加装置。
【請求項７】
前記補正手段は前記上流側触媒の床温と前記下流側触媒の床温との比較結果に基づいて前記増量補正についての補正量を算出する
請求項６に記載の還元剤添加装置。
【請求項８】
前記判定手段は還元剤を添加するとともに、前記排気浄化触媒の下流側における排気性状変化を検出し、その検出結果に基づいて前記目詰まりの有無を判定する
請求項１〜７の何れか一項に記載の還元剤添加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼル機関、或いは希薄燃焼を行うガソリン機関等、リーン空燃比での燃焼を行う内燃機関の排気浄化触媒に還元剤を添加する還元剤添加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の還元剤添加装置では、排気浄化触媒よりも排気上流側に設けられた添加弁から同排気浄化触媒に対して還元剤を供給することにより、排気浄化触媒に一時的に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯｘ）や、同排気浄化触媒を被毒させる硫黄酸化物（ＳＯｘ）を脱離・還元させるようにしている。
【０００３】
ここで、排気温度が低いときには添加された還元剤が霧化し難いことから、還元剤が排気通路の壁面に付着し易い。このように排気通路の壁面に還元剤が付着すると、その分だけ排気浄化触媒に到達する還元剤の量が不足し、還元剤による還元処理が十分に機能しなくなる。そこで従来、こうした還元剤の壁面付着分を排気温度に基づき推定し、還元剤添加量を同壁面付着分に相当する分だけ増量補正することにより、そうした還元剤の不足を抑制するようにした装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１２９２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の装置によれば、排気通路の壁面に還元剤が付着した場合に、それに起因する悪影響については抑制することができる。ただし、排気浄化触媒では、こうした壁面付着による悪影響の他、以下のような不都合が発生するおそれがある。
【０００５】
すなわち、こうした排気浄化触媒では、排気が通過する孔が排気中の燃料や煤の付着などによって部分的に塞がれる、いわゆる目詰まりが生じることもある。そうした目詰まりが生じると、目詰まり部分の触媒端面に上記添加された還元剤の一部が付着するようになり、触媒端面に付着する還元剤の量が減少して飽和状態に移行するまでの期間、排気浄化触媒での反応に供される還元剤が不足することとなる。これは、排気浄化触媒におけるＮＯｘやＳＯｘの速やかな放出・還元を妨げ、排気浄化触媒の浄化性能を低下させる一因となるために好ましくない。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、目詰まりが発生した場合であっても還元剤添加による還元処理を好適に維持することのできる還元剤添加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】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、排気浄化触媒より排気上流側に設けられた添加弁から内燃機関の運転状態に基づいて設定される目標添加量に応じた量の還元剤を前記排気浄化触媒に添加する還元剤添加装置において、前記排気浄化触媒の目詰まりの有無を判定する判定手段と、前記排気浄化触媒に目詰まりが発生した旨判定されるときに前記目標添加量を増量補正する補正手段とを備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、排気浄化触媒に目詰まりが発生し、還元剤の一部が触媒端面に付着するような場合においても、目標添加量を増量補正することにより、その付着に起因して生じる還元剤の不足を補うことができ、排気浄化触媒の還元処理を好適に実行することができるようになる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の還元剤添加装置において、前記補正手段は前記目標添加量を増量補正する際にその補正量を還元剤の添加期間の前半において大きく設定することをその要旨とする。
【００１０】
目詰まりによって還元剤が触媒端面に付着する場合、その付着量は還元剤の添加開始直後に多く、その後徐々に減少して飽和状態となる。上記構成によれば、こうした飽和状態に速やかに移行させることにより、上述した還元剤の不足を早期に解消することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の還元剤添加装置において、前記補正手段は前記目標添加量が前記還元剤の添加開始直後に最も多くなるようにこれを設定することをその要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、上記飽和状態に一層速やかに移行させることができ、還元剤の不足についてもこれをより早期に解消することができるようになる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の還元剤添加装置において、前記補正手段は前記目標添加量が前記還元剤の添加開始から時間経過に伴って徐々に少なくなるようにこれを設定することをその要旨とする。
【００１３】
上述したように、触媒端面に付着する還元剤の量はその添加が開始されてから徐々に減少する。したがって、目標添加量を増量補正する必要性についても徐々に低下する。この点、上記構成によれば、目標添加量が不必要に増量されるのを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の還元剤添加装置において、前記添加弁からの前記還元剤の添加が複数回に分けて断続的に実行されるように同添加弁を駆動制御する制御手段を更に備え、前記補正手段は前記複数回の還元剤添加のうちの最初の添加にかかる補正量が最も大きくなるようにこれを設定することをその要旨とする。
【００１５】
添加弁からの還元剤の添加が複数回に分けて断続的に実行される装置においては、請求項５に記載の発明によるように、前記複数回の還元剤添加のうちの最初の添加にかかる補正量が最も大きくなるようにこれを設定する、といった構成を採用するのが望ましい。
【００１６】
また、同構成において、前記複数回の還元剤添加のうちの最初の添加についてのみ前記目標添加量を増量補正する、すなわちそれ以降の添加については増量補正量を「０」として実質的に増量補正を行わない、といった構成を採用することができる。或いは、前記複数回の還元剤添加のうちの最初の添加にかかる増量補正量を最も大きくし、それ以降の増量補正量を小さくする、といった構成や、同構成において更に添加が行われる毎にその増量補正量を徐々に小さくする、といった構成を採用することもできる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の還元剤添加装置において、前記排気浄化触媒は上流側触媒と下流側触媒とを有し、前記判定手段は還元剤を添加して前記上流側触媒の床温と前記下流側触媒の床温とを検出し、それら各床温の比較結果に基づき前記上流側触媒についてその目詰まりの有無を判定することをその要旨とする。
【００１８】
排気浄化触媒が上流側触媒及び下流側触媒を有する場合にあって、その上流側触媒に目詰まりが発生すると、その分だけ上流側触媒において反応する還元剤の量が減少するためにその床温は上昇し難くなる。したがって、これら各床温の温度関係は上流側触媒に目詰まりが生じていない場合と比較して異なったものとなる。上記構成によれば、そうした温度関係の相違に基づいて上流側触媒の目詰まりの有無を判定することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の還元剤添加装置において、前記補正手段は前記上流側触媒の床温と前記下流側触媒の床温との比較結果に基づいて前記増量補正についての補正量を算出することをその要旨とする。
【００２０】
上述したように、上流側触媒に目詰まりが発生すると、各触媒の床温についてそれらの温度関係は上流側触媒に目詰まりが生じていない場合と比較して異なったものとなる。さらに、こうした相違は上流側触媒において発生している目詰まりの程度が大きいほど顕著になる。上記構成によれば、上流側触媒における目詰まりの発生程度に応じたかたちで目標添加量を増量補正することができ、上記還元剤の不足を好適に抑制することができるようになる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の還元剤添加装置において、前記判定手段は還元剤を添加するとともに、前記排気浄化触媒の下流側における排気性状変化を検出し、その検出結果に基づいて前記目詰まりの有無を判定することをその要旨とする。
【００２２】
排気浄化触媒に目詰まりが発生すると、還元剤を添加しても、その一部が触媒端面に付着する分だけ、排気浄化触媒での反応に供される還元剤の量や、排気浄化触媒を通過する還元剤の量が少なくなる。したがって、排気浄化触媒を通過した後の排気の性状は上記目詰まりが生じていない場合と比較して異なったものとなる。上記構成によれば、そうした排気性状の相違に基づいて上流側触媒の目詰まりの有無を判定することができる。
【００２３】
なお、上述したような触媒端面への還元剤付着は排気温度が低いとき、すなわち添加弁から添加される還元剤が霧化され難いときに最も顕著になる。このため、上記各請求項に記載の発明において、例えば、排気温度が低いことを条件に前記目標添加量を増量補正する、といった構成を採用することもできる。同構成によれば、目標添加量の不必要な増量補正を回避することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる還元剤供給装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態が適用される車両用内燃機関及びその周辺機器の概略構成を表すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、内燃機関１０にはその燃焼室１６内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１８が設けられており、同燃料噴射弁１８は燃料ポンプ２０から燃料が供給される蓄圧配管２２に接続されている。
【００２６】
内燃機関１０の吸気通路１２には、燃焼室１６内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ５２が設けられている。
内燃機関１０の排気通路１４には触媒装置３０が設けられている。触媒装置３０はそれぞれ排気浄化触媒が収納された複数の触媒を備える。
【００２７】
最上流の上流側触媒３２にはＮＯｘ吸蔵還元触媒が収納されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒により、機関運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）であるときに、ＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘが酸化窒素（ＮＯ）として離脱し炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）により還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。
【００２８】
そして、上流側触媒３２よりも下流側に配置された下流側触媒３４にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。また、フィルタ表面にはＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされている。このため、前述のようにＮＯｘの浄化が行われる。しかも、フィルタ表面には排気中の微粒子物質（ＰＭ）が捕捉されるので、酸化雰囲気ではＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒から発生する大量の活性酸素によりＰＭの酸化が促進される。このことによりＮＯｘの浄化と共に、ＰＭの浄化も実行している。
【００２９】
また、下流側触媒３４よりも更に下流側には、酸化触媒３６が配置されており、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化されるようになっている。
内燃機関１０の排気通路１４には、還元剤としての燃料を排気中に添加する還元剤添加装置が設けられている。この還元剤添加装置は、上記燃料ポンプ２０や、添加弁４４、燃料ポンプ２０と添加弁４４とを連通する供給管４６などにより構成される。上記添加弁４４は、排気通路１４における前記触媒装置３０よりも上流側（詳しくは、排気マニホールド）に取り付けられている。そして、例えば添加弁４４から還元剤が添加されることによって排気が一時的に還元雰囲気となり、これにより上流側触媒３２及び下流側触媒３４に吸蔵されているＮＯｘが還元浄化され、更に下流側触媒３４ではＰＭの浄化も実行される。
【００３０】
なお、排気通路１４の上流側触媒３２と下流側触媒３４との間には、排気温度（Ｔｕｐ）を検出するための第１排気温センサ５４が配置されている。また、下流側触媒３４と酸化触媒３６との間には、排気温度（Ｔｌｏ）を検出するための第２排気温センサ５６と、排気の空燃比を検出するための空燃比センサ５８とがそれぞれ配置されている。
【００３１】
本実施の形態にあっては、各触媒に対する制御処理を実行する触媒制御モードとして、ＰＭ再生制御モード、硫黄被毒（以下Ｓ被毒）回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード、及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。そして、通常制御モード以外のモードが選択された場合に上記添加弁４４からの還元剤添加が行われる。
【００３２】
ＰＭ再生制御モードは、特に下流側触媒３４内に堆積しているＰＭを燃焼させて二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）にして排出するモードである。また、Ｓ被毒回復制御モードは、上流側触媒３２及び下流側触媒３４内のＮＯｘ吸蔵還元触媒がＳ被毒してＮＯｘの吸蔵能力が低下した場合に硫黄を放出させるモードである。これらモードでは、添加弁４４からの還元剤添加を継続的に繰り返すことにより触媒床温が高温化（例えば６００〜７００℃）される。
【００３３】
ＮＯｘ還元制御モードは、上流側触媒３２及び下流側触媒３４内のＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを、窒素（Ｎ2）、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁４４からの比較的時間をおいた間欠的な還元剤添加により触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）に制御される。
【００３４】
電子制御ユニット５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。電子制御ユニット５０は前述した吸気量センサ５２や、第１排気温センサ５４、第２排気温センサ５６、空燃比センサ５８等の各種センサの出力信号を読み込んでいる。そして電子制御ユニット５０は、それら信号から得られる機関運転状態や各触媒の状態等に基づいて燃料噴射弁１８の開閉制御や、添加弁４４の開閉制御などを実行する。本実施の形態では、この電子制御ユニット５０が、添加弁からの還元剤の添加が間欠的に実行されるように同添加弁を駆動制御する制御手段として機能する。
【００３５】
ここで、上記Ｓ被毒回復モードについて詳しく説明する。
このＳ被毒回復モードは、燃料噴射量や還元剤添加量などに基づき推定されているＳ被毒量が所定値以上になったことを条件に選択される。
【００３６】
このモードが選択されると、先ず昇温制御が開始される。具体的には、通常の燃料噴射弁１８からの燃料噴射に加え、膨張行程、排気行程などにおいて燃料噴射弁１８から燃料を噴射するアフター噴射が行われる。これにより、排気温度の上昇と排気中のＨＣの増量とが行われ、上流側触媒３２及び下流側触媒３４の床温が、添加弁４４による還元剤添加の可能な温度（３００℃以上）まで上昇する。その後、添加弁４４からの還元剤添加が開始され、これにより上流側触媒３２及び下流側触媒３４の床温が上昇してＳＯｘが放出され得る温度（６００℃以上）になる。
【００３７】
その後、触媒制御はＳ放出制御に移行する。図２（ａ）に添加弁４４の駆動態様の一例を示すように、Ｓ放出制御では所定時間Ｔ１（数秒程度）にわたる添加弁４４からの還元剤添加と、所定時間Ｔ２（数秒から数十秒程度）にわたる添加停止とが繰り返し行われる。なお、還元剤添加に際しては、図２（ｂ）に下流側触媒３４を通過する排気の空燃比の変化態様の一例を示すように、排気空燃比が所定比率α（理論空燃比よりも若干リッチな比率）まで低下されるように還元剤添加量が調節される。また、図３に還元剤添加時における添加弁４４の駆動態様の一例を示すように、上記所定時間Ｔ１における還元剤添加はごく短い周期毎に添加弁４４の開閉駆動が複数回にわたって断続的に繰り返されることによって行われ、その添加量の調節は各開閉駆動における開弁時間を調節することによって行われる。
【００３８】
そして、そうした還元剤添加と添加停止とが繰り返されることによって、上流側触媒３２及び下流側触媒３４の床温が６００℃以上に保持され、更には排気空燃比が所定比率αとなり、上流側触媒３２及び下流側触媒３４からのＳＯｘ及びＳＯｘの放出・還元が図られるようになっている。
【００３９】
ところで、本実施の形態では、上流側触媒３２に前述した目詰まりが発生した場合であっても、下流側触媒３４によってＰＭの捕集・除去や、ＮＯｘの吸蔵・還元が可能であることから、触媒制御の実行は継続される。しかしながらこの場合には、前記Ｓ放出制御の実行に際し、前述した触媒端面への還元剤の付着に起因して下流側触媒３４に到達する還元剤が不足するようになる。このため、排気空燃比が不要にリーンとなり、これが下流側触媒３４のＳ被毒からの回復を妨げる一因となってしまう。なお、Ｓ放出制御に先立って実行されている昇温制御において触媒端面にはある程度の還元剤が付着しているが、Ｓ放出制御では昇温制御と比べて多量の還元剤添加が行われるために、Ｓ放出制御の実行開始時には触媒端面への還元剤付着、ひいてはこれに伴う排気空燃比の不要なリーン化はやはり避けられない。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、上流側触媒３２における目詰まりの有無を判定し、目詰まりが発生したと判定されたときに前記Ｓ放出制御における還元剤添加量を増量補正して、下流側触媒３４を通過する排気の空燃比を所定比率αまで速やかに低下させるようにしている。
【００４１】
以下、そうした増量補正処理を含むＳ放出制御にかかる処理の具体的な処理手順について説明する。
図４はＳ放出制御にかかる処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は所定周期毎の処理として電子制御ユニット５０により実行される。
【００４２】
同図４に示すように、この処理では先ず、吸入空気量ＧＡ及び燃料噴射量に基づいて、各触媒３２，３４を通過する排気の空燃比を前記所定比率αまで低下させることの可能な還元剤添加量（目標添加量Ｆａ）が算出される（ステップＳ１００）。
【００４３】
目標添加量Ｆａが算出された後、Ｓ放出制御の実行開始後における最初の還元剤添加（添加弁４４の開弁駆動）であるか否かが判断され、最初の還元剤添加である場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、上述した還元剤添加量の増量補正が実行される。
【００４４】
ここで、目詰まりによって還元剤が触媒端面に付着する場合、その付着量はＳ放出制御の実行開始直後に多く、その後徐々に減少して飽和状態となる。そして、その付着量が飽和状態になるまでの期間において前記排気空燃比の不要なリーン化を招くこととなる。この点をふまえ、本処理では、Ｓ放出制御の実行開始直後、すなわち最初の還元剤添加にかかる添加量を増量補正することによって、上記付着量を飽和状態に速やかに移行させて、上述した還元剤の不足を早期に解消するようにしている。
【００４５】
そして、最初の還元剤添加である場合には先ず、還元剤の上記排気通路１４（詳しくは排気マニホールド）内壁への付着分を補償するための増量補正が実行される。この増量補正は、上記目詰まりの発生の有無にかかわらず実行される。具体的には先ず、機関回転速度や燃料噴射量に基づいて推定されている排気マニホールドの壁面温度Ｔｅｘが所定温度未満であるか否かが判断される（ステップＳ１０４）。そして、所定温度未満である場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、その壁面温度Ｔｅｘに基づいて排気マニホールド内壁への還元剤付着量（マニホールド付着量Ｋｅｘ）が算出され、同マニホールド付着量Ｋｅｘに基づいて下式（１）から上記目標添加量Ｆａが増量補正される（ステップＳ１０６）。
Ｆａ←Ｆａ＋Ｋｅｘ      …（１）
なお、上記壁面温度Ｔｅｘが低いときほど、排気マニホールド内壁への還元剤付着量が多くなるために、上記マニホールド付着量Ｋｅｘとして多い量が算出されるようになっている。
【００４６】
一方、上記壁面温度Ｔｅｘが所定温度以上である場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、還元剤が排気マニホールド内壁に殆ど付着しないとして、目標添加量Ｆａは増量されない（ステップＳ１０６の処理がジャンプされる）。
【００４７】
こうした処理の後、前述した目詰まりの発生状況に応じた増量補正が実行される。
先ず、予め前記昇温処理に併せて実行された判定処理の判定結果から上流側触媒３２に目詰まりが発生しているか否かが判断される（ステップＳ１０８）。
【００４８】
以下、この判定処理について説明する。
上流側触媒３２に目詰まりが発生すると、その分だけ上流側触媒３２において反応する還元剤の量が減少するためにその床温は上昇し難くなる。したがって、上流側触媒３２の床温と下流側触媒３４の床温との関係は、上流側触媒に目詰まりが生じていない場合と比較して異なったものとなる。
【００４９】
こうした温度関係の相違は、具体的には以下のように現われる。
図５に昇温制御の実行時における上流側触媒３２及び下流側触媒３４の床温の上昇態様の一例を示す。同図に示すように、上記目詰まりが発生していない場合には、上流側触媒３２の床温（実線）が下流側触媒３４の床温とほぼ同じ温度まで上昇するのに対し、目詰まりが発生している場合には、上流側触媒３２の床温（一点鎖線）が目詰まりの生じていない下流側触媒３４の床温よりも低くなる。
【００５０】
上記判定処理では、そうした昇温制御の実行時における上流側触媒３２の床温と下流側触媒３４の床温とが比較される。そして、それら触媒床温の差が所定値よりも大きい場合に、同差が目詰まりの発生によって大きくなっているとして、目詰まりが発生している旨判定される。
【００５１】
本実施の形態では、上流側触媒３２の床温と相関の高い排気温度Ｔｕｐが同床温の指標値として、下流側触媒３４の床温と相関の高い排気温度Ｔｌｏが同床温の指標値としてそれぞれ検出され、上記判定処理に用いられる。また、同判定処理における触媒床温の差としては各排気温度の差「Ｔｌｏ−Ｔｕｐ」が用いられる。なお、下流側触媒３４の床温は上流側触媒３２の床温よりも若干遅れて変化するために、目詰まりの有無についての判定精度を向上させるためには、上記判定処理にそうした遅れが考慮されることが望ましい。本実施の形態では、この判定処理が、排気浄化触媒の目詰まりの有無を判定する判定手段として機能する。
【００５２】
そして、こうした判定処理において目詰まりが発生したと判定されている場合には（図４のステップＳ１０８：ＹＥＳ）、上記触媒床温の差に基づいて触媒端面に付着する還元剤の量（端面付着量Ｋｅｄ）が算出され、この端面付着量Ｋｅｄに基づいて下式（２）から上記目標添加量Ｆａが増量補正される（ステップＳ１１０）。
Ｆａ←Ｆａ＋Ｋｅｄ      …（２）
本実施の形態では、このステップＳ１１０の処理が、目詰まりが発生した旨判定されるときに目標添加量を増量補正する補正手段として機能する。
【００５３】
ここで、上流側触媒３２に目詰まりが生じた場合、その程度が大きくなるほど、上流側触媒３２の床温が低くなって上記各触媒床温の差が大きくなる。また、そうした目詰まりの程度が大きくなるほど、触媒端面への還元剤付着量も多くなるために、それを補うためには還元剤添加量をより増量する必要がある。こうした点をふまえ、本実施の形態では、各触媒床温の差が大きいときほど、上記端面付着量Ｋｅｄとして多い量を算出するようにしている。これにより、上流側触媒３２における目詰まりの発生程度に応じたかたちで還元剤添加量が増量補正される。
【００５４】
一方、上記目詰まりが発生していない場合には（ステップＳ１０８：ＮＯ）、還元剤が触媒端面に殆ど付着しないとして目標添加量Ｆａの増量補正は行われない（ステップＳ１１０の処理がジャンプされる）。
【００５５】
このように目詰まりの発生状況に応じた目標添加量Ｆａの増量補正が適宜行われた後、目標添加量Ｆａに基づく還元剤添加が実行される（ステップＳ１１２）。具体的には、添加弁４４の各開閉駆動における開弁時間が目標添加量Ｆａに応じて調節されつつ、同添加弁４４が駆動制御される。
【００５６】
そして、二回目以降の還元剤添加においては（ステップＳ１０２：ＮＯ）、上述した排気マニホールドの壁面温度Ｔｅｘに応じた増量補正や目詰まりの発生状況に応じた増量補正は行われず、ステップＳ１００において機関運転状態に基づき算出される目標添加量Ｆａに応じた還元剤添加が実行される。
【００５７】
図６は、本実施の形態にかかるＳ放出制御の実行開始直後における添加弁４４の駆動態様の一例を示している。
同図６に示すように、上記Ｓ放出制御では、前記目詰まりが発生したと判定されたときに、その実行開始後の最初の還元剤添加において、機関運転状態に基づき算出される目標添加量Ｆａが増量補正される。これにより、触媒端面への還元剤の付着量が速やかに飽和し、その付着に起因する還元剤の不足についてもこれが早期に解消されるようになる。したがって、下流側触媒３４を通過する排気の空燃比の不要なリーン化が速やかに解消され、その還元処理が好適に実行されるようになる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）目詰まりが発生したときに、機関運転状態に基づき算出される目標添加量Ｆａを増量補正するようにした。このため、目詰まりの発生によって、還元剤の一部が触媒端面に付着するような場合においても、その付着に起因する還元剤の不足を補うことができ、下流側触媒３４の還元処理を好適に実行することができるようになる。
【００５９】
（２）Ｓ放出制御の実行開始後における最初の還元剤添加についてのみ目標添加量Ｆａを増量補正するようにした。これにより、触媒端面への還元剤付着量を速やかに飽和させて、上述の還元剤の不足を早期に解消することができるようになる。
【００６０】
（３）昇温制御の実行時における上流側触媒３２の床温と下流側触媒３４の床温とを検出し、それら床温の差が所定値よりも大きいことをもって目詰まりが発生している旨判定するようにした。これにより、目詰まりが発生した場合に大きくなる各触媒床温の差に基づいて、目詰まりの有無を判定することができる。
【００６１】
（４）上記各触媒床温の差に基づいて端面付着量Ｋｅｄを算出するようにしたために、目詰まりの発生程度に応じたかたちで還元剤添加量を増量補正することができ、上記還元剤の不足を好適に補うことができるようになる。
【００６２】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、上流側触媒３２の床温や下流側触媒３４の床温を直接検出して、これを判定処理に用いるようにしてもよい。
【００６３】
・上記実施の形態において、例えば下流側触媒３４の床温を上流側触媒３２の床温で割った値が所定値以上であることをもって目詰まりが発生したと判定するなど、各触媒床温の比に基づき目詰まりの発生の有無を判定するようにしてもよい。
【００６４】
・また、目詰まりの発生の有無を、各触媒床温の上昇速度の差や同速度の比に基づいて判定することなども可能である。図５に実線で示すように、目詰まりの未発生時に昇温制御が開始されると、その直後においては添加された還元剤が上流側触媒３２内において多く反応することから、その床温が下流側触媒３４の床温よりも早く上昇する。これに対し、図５に一点鎖線で示すように、目詰まりが発生すると、上流側触媒３２の床温の上昇速度は低くなる。上記構成によれば、そうした触媒床温の上昇速度の関係に基づいて目詰まりの発生の有無を判定することができるようになる。
【００６５】
・上記実施の形態では、上流側触媒３２及び下流側触媒３４として、目詰まりが発生していない場合に、昇温制御の実行によって床温がほぼ同じ温度まで上昇するものが用いられている。これに代えて、温度上昇後における触媒床温が異なる温度となるものを用いることも可能である。こうした構成にあっては、各触媒床温の差や比、或いは上昇速度の差や比などといった温度関係に基づいて、具体的には、実際の温度関係と目詰まりが生じていない場合における温度関係との相違に基づいて目詰まりの有無を判定するようにすればよい。
【００６６】
・また、Ｓ放出制御の実行に先立ち、触媒制御の不安定化を招くことのない適宜のタイミングにおいて還元剤添加を実行し、その添加に伴う上流側触媒３２よりも下流側における排気空燃比の変化に基づいて目詰まりの発生の有無を判定することも可能である。目詰まりが発生すると、還元剤を添加しても、その一部が触媒端面に付着する分だけ、排気浄化触媒での反応に供される還元剤の量や、排気浄化触媒を通過する還元剤の量が少なくなる。したがって、排気浄化触媒を通過した後の排気の空燃比は目詰まりが生じていない場合と比較してリーンになる。上記構成によれば、そうした排気空燃比の相違に基づいて上流側触媒の目詰まりの有無を判定することができる。
【００６７】
・Ｓ放出制御の実行開始後における最初の還元剤添加での増量補正によって触媒端面への還元剤付着量を飽和させることが困難な場合には、Ｓ放出制御の実行開始後における複数回の還元剤添加にわたって、還元剤添加量を増量補正するようにしてもよい。また、Ｓ放出制御の実行開始後において、前記所定時間Ｔ１（図２（ａ）参照）にわたる添加弁４４からの断続的な還元剤添加が初めて実行される際に、その添加が実行される間、添加量を増量補正することなども可能である。
【００６８】
・また、複数回の還元剤添加にわたって増量補正を行う構成にあっては、Ｓ放出制御の開始後における最初の添加にかかる補正量が最も大きくなるように増量補正を行うことにより、前述した還元剤の不足についてその早期解消を図ることはできる。なお、そうした構成としては、最初の添加にかかる増量補正量を最も大きくし、それ以降の増量補正量を小さくする、といった構成を採用することができる。
【００６９】
・また、同構成において更に添加が行われる毎にその増量補正量を徐々に小さくする、といった構成を採用することもできる。ここで、上述したように、触媒端面に付着する還元剤の量はその添加が開始されてから徐々に減少する。したがって、目標添加量Ｆａを増量補正する必要性についても徐々に低下する。この点、上記構成によれば、目標添加量Ｆａが不必要に増量されるのを抑制することができる。
【００７０】
・Ｓ放出制御の開始後における最初の添加にかかる補正量が最も大きくなるように増量補正を行うことに限らず、上記所定時間Ｔ１にわたる添加弁４４からの還元剤添加に際して、同所定時間Ｔ１の前半において補正量が最も大きくなるように増量補正を行うことによっても、前述した還元剤の不足についてその速やかな解消を図ることはできる。
【００７１】
・本発明は、添加弁から連続的に還元剤を添加するとともに同添加弁のリフト量の可変制御を通じて還元剤添加量を調節する還元剤供給装置に適用することも可能である。同構成にあっては、目標添加量についての増量補正量をＳ放出制御の開始から時間経過に伴って徐々に小さくなるように設定する、といった構成を採用することもできる。
【００７２】
・目詰まりの発生に基づく目標添加量の増量補正を、ＮＯｘ還元モードが選択されたときに実行することも可能である。このＮＯｘ還元制御モードにあっても、添加弁から還元剤を添加することによって、排気の空燃比を所定比率αまで低下させる処理が実行される。このため、目詰まりが発生すると、上記ＮＯｘ還元制御モードにおける還元剤添加の開始時において触媒端面に還元剤が付着し、これに起因して排気空燃比の不要なリーン化を招くこととなる。上記構成によれば、そうしたＮＯｘ還元モードの選択時における排気空燃比の不要なリーン化を好適に抑制することができる。
【００７３】
・上記実施の形態において、排気温度が低いことを条件に目標添加量を増量補正するようにしてもよい。同構成によれば、還元剤が霧化され難く、還元剤が触媒端面に付着し易いときにのみ還元剤添加量の増量補正を実行することができ、目標添加量の不必要な増量補正を回避することができる。
【００７４】
・また、排気温度が低いときほど上記増量補正量を多い量とすることも可能である。これにより、還元剤が霧化され難いために触媒端面への還元剤付着量が多くなるときほど上記増量補正量を大きく設定することができ、目標添加量の不必要な増量補正を好適に回避することができるようになる。
【００７５】
・上記実施の形態では、本発明を還元剤として燃料を添加する還元剤添加装置に適用するようにしたが、例えば尿素等、他の物質を還元剤として供給する還元剤供給装置にも本発明は適用可能である。
【００７６】
・本発明は、複数の触媒を有する排気浄化触媒に還元剤を添加する還元剤添加装置に限らず、１つの触媒のみを有する排気浄化触媒に還元剤を添加する還元剤添加装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施の形態が適用される内燃機関及びその周辺機器についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】（ａ），（ｂ）Ｓ放出制御における排気空燃比の制御態様の一例を示すタイミングチャート。
【図３】Ｓ放出制御の還元剤添加時における添加弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。
【図４】Ｓ放出制御にかかる処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図５】昇温制御の実行時における触媒床温の推移を示すグラフ。
【図６】Ｓ放出制御の実行開始直後における添加弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００７８】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…排気通路、１６…燃焼室、１８…燃料噴射弁、２０…燃料ポンプ、２２…蓄圧配管、３０…触媒装置、３２…上流側触媒、３４…下流側触媒、４４…添加弁、４６…供給管、５０…電子制御ユニット、５２…吸気量センサ、５４…第１排気温センサ、５６…第２排気温センサ、５８…空燃比センサ。
【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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