(57)【要約】【課題】尿素系の選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、デポジットの堆積を的確に検出する。【解決手段】エンジン１０の排気通路１１には、尿素系の選択還元触媒１２が設けられる。排気通路１１においてこのＳＣＲ触媒１２の排気上流側には分岐通路２０が接続される。この分岐通路２０の端部には還元剤を噴射する添加弁３０が取り付けられている。分岐通路２０には同分岐通路２０に堆積するデポジットを検出するための第１温度センサ４１が設けられている。制御部５０はこの第１温度センサ４１により検出される温度がデポジットの堆積が生じていない通常時の温度と異なる値を示したときに、デポジットの堆積が生じたものと判断し、デポジットの焼失処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた尿素系の選択還元触媒と、該選択還元触媒の排気上流側で前記排気通路から分岐する分岐通路と、該分岐通路に還元剤を噴射して前記選択還元触媒に添加する添加弁と、前記分岐通路においてデポジットが堆積する部位に温度検出部が配設される温度センサとを備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記温度検出部は堆積したデポジットと前記添加弁から噴射される還元剤の噴霧とが干渉する部位に配設される
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記温度検出部は前記添加弁の噴口と隣接する部位に配設される
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記温度検出部は前記添加弁から噴射された還元剤が直接付着する部位に配設される
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記温度検出部はデポジットが堆積するときの起点となる部位に配設される
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記温度検出部は前記分岐通路において前記排気通路と連通する連通部位に配設される
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記温度検出部は前記連通部位において排気下流側に配設される
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記温度センサを第１温度センサとしたとき、該第１温度センサの前記温度検出部が配設される部位よりもデポジットの堆積量が少ない部位にその温度検出部が配設される第２温度センサを更に備える
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記第２温度センサの温度検出部は前記排気通路において前記分岐通路と連通部位よりも排気上流側に配設される
請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記第２温度センサの温度検出部は前記添加弁から噴射される還元剤の噴霧領域を避けた部位に配設される
請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記第２温度センサの温度検出部は前記第１温度センサの温度検出部と隣接して配設される
請求項９又は請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記排気通路において前記第２温度センサの排気上流側には排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタが設けられてなる
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記排気通路には、前記選択還元触媒の排気上流側に設けられて前記分岐通路から排気通路に導入された還元剤を分散させる分散部材と、該分散部材の温度を検出する第３温度センサとが設けられてなる
請求項１〜１２のいずれか一項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】
この発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等、空燃比をリーンとする運転が頻繁に行われる内燃機関の排気浄化装置として尿素系の選択還元触媒を備えるものを挙げることができる。この排気浄化装置では、選択還元触媒に対して尿素水溶液等、アンモニア系の還元剤を添加弁を通じて添加し、その還元剤により排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して浄化するようにしている。ところで、こうした排気浄化装置にあっては、選択還元触媒が損傷する等してその浄化性能が低下したときには、これを速やかに検出することが望ましい。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、選択還元触媒から排出されるＮＯｘの濃度を監視し、還元剤の添加量を変化させたのにも関わらずＮＯｘの濃度が変化しないような場合には、選択還元触媒が正常に機能していないとしてその旨を報知するようにしている。したがってこの場合には、選択還元触媒を交換するなどしてこれに対処することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、こうした尿素系の選択還元触媒を備える排気浄化装置では、還元剤として用いる尿素水溶液等が排気熱等によって変質することにより尿素由来のデポジットが生成されることがある。こうしたデポジットが例えば添加弁の近傍等に堆積すると、添加弁から噴射される還元剤の量や噴霧形態を要求に見合うものとすることができなくなるため、選択還元触媒が正常に機能していない場合と同様に排気浄化装置の浄化性能が低下することとなる。但し、こうしたデポジットの堆積は、選択還元触媒の機能そのものが失われた場合とは異なり、ポスト噴射を実行する等により排気温度を上昇させてそのデポジットを焼失させることにより解消することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される排気浄化装置では、排気浄化装置における浄化性能の低下がデポジットの堆積に起因するものかを特定することができず、この点においてなお改善の余地を残すものとなっている。
【０００７】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デポジットの堆積を的確に検出することの可能な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】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた尿素系の選択還元触媒と、その選択還元触媒の排気上流側で排気通路から分岐する分岐通路と、分岐通路に還元剤を噴射して選択還元触媒に添加する添加弁とを備えている。そして、添加弁が設けられる分岐通路には、そのデポジットが堆積する部位に温度検出部が配設される温度センサを設けるようにしている。
【０００９】
温度センサの検出温度は、通常であれば排気通路やこれに連通される分岐通路の内部の温度と相関をもって変化する。一方、この温度検出部にデポジットが堆積すると、排気からの受熱量が低下することに起因してこの相関が低下するため、温度センサの検出温度がデポジットが堆積していない通常の場合と比較して異なる値となる。すなわち、デポジットが堆積した場合には、温度センサにより検出される温度が相対的に低くなり、また排気通路や分岐通路の内部の温度変化に対して遅れて変化するようになる。
【００１０】
従って、この温度センサの検出温度を監視し、その監視される検出温度とデポジットの堆積が生じていない通常の場合の検出温度とを比較することにより、デポジットの堆積を的確に検出することができる。ここで、分岐通路においてデポジットが堆積する部位が添加弁の噴射性能や分岐通路の形状等々、種々の条件によって異なるものとなる場合には、こうしたデポジットの堆積部位を実験やシミュレーション等を通じて予め特定することができる。
【００１１】
また、デポジットの堆積は、例えば添加弁から漏出した還元剤が特定の部位に滞留することによっても生じるが、その堆積したデポジットが添加弁から噴射される還元剤の噴霧と干渉しなければ、排気浄化性能に及ぼす悪影響は小さい。一方、こうした干渉が生じる場合、例えば堆積したデポジットにより添加弁から噴射される還元剤の噴霧形態が変化する場合には、選択還元触媒に対して均一に還元剤を添加することができなくなる。また、添加弁からの還元剤の噴射そのものが阻害されたりする場合には、要求される量の還元剤を選択還元触媒に供給することができなくなる。従って、こうした干渉が生じる場合には、選択還元触媒の排気浄化性能が低下することとなる。
【００１２】
このため、温度センサの温度検出部を堆積したデポジットと添加弁から噴射される還元剤の噴霧とが干渉する部位に配設することとすれば、こうした排気浄化性能の低下が顕著になるデポジットの堆積を的確に検出することができるようになる。
【００１３】
ところで、添加弁から還元剤を噴射している場合、還元剤の大部分は噴霧となって排気通路に導入されるものの、一部の還元剤は液状のまま添加弁の噴口の近傍に滞留する。特に添加弁による還元剤の噴射を停止する場合には、噴射停止に伴って貫徹力の低下した還元剤が添加弁の噴口の近傍に液状のまま滞留することが多い。従って、添加弁の噴口の近傍では、その滞留した還元剤が変質しデポジットとなって堆積することがある。
【００１４】
こうしたデポジットの堆積が生じると、そのデポジットによって添加弁の噴口が狭められるため、要求される量の還元剤を選択還元触媒に供給することができず、排気浄化性能の低下を招くこととなる。このため、温度センサの温度検出部を添加弁の噴口と隣接する部位に配設することとすれば、こうした噴口近傍におけるデポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００１５】
また、分岐通路において添加弁から噴射された還元剤が直接付着する部位では、還元剤の一部が液状のまま滞留するため、その滞留した還元剤が変質しデポジットとなって堆積しやすい。従って、このように分岐通路において添加弁から噴射された還元剤が直接付着する部位に温度センサの温度検出部を配設することとすれば、デポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００１６】
更に、分岐通路においてデポジットが堆積する部位は都度不規則に変化する場合もあれば、ある特定の部位を起点にデポジットの堆積が生じて徐々にその堆積量が増大する場合もある。このため、後者の場合であれば、温度センサの温度検出部をこうしたデポジットが堆積するときの起点となる部位に配設することにより、デポジットの堆積をより早期に検出することができる。尚、デポジットが堆積する際の起点となる部位については実験やシミュレーション等を通じてこれを予め特定することができる。
【００１７】
ここで、分岐通路に噴射された還元剤が排気通路を流れる排気と合流すると、排気の熱によって還元剤の一部が気化したり、相変化したりすること等に起因して還元剤が変質してデポジットが生成されやすい。従って、分岐通路において排気通路と連通する連通部位には、こうした生成されたデポジットが堆積する懸念がある。このため、温度センサの温度検出部を分岐通路において排気通路と連通する連通部位に配設することとすれば、デポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００１８】
ここで、分岐通路に噴射された還元剤は排気通路を流れる排気と合流しつつ排気下流側に流れるため、連通部位においても特に排気下流側においてデポジットの堆積が顕著になる。このため、デポジットの堆積をより早期に検出するうえでは、温度センサの温度検出部は連通部位において排気下流側に配設することが望ましい。
【００１９】
この発明にかかる排気浄化装置では、例えば機関運転状態に基づいてデポジットが堆積していない通常時における温度センサの検出温度を推定し、この推定温度と温度センサの実際の検出温度とを比較することによってもデポジットの堆積を検出することはできる。但し、こうした推定温度には誤差が含まれ、更に機関運転状態が変化する過渡運転時にはこうした推定誤差も一層大きなものとなる。
【００２０】
そこで、上述したデポジットの堆積を検出するための温度センサ（以下、「第１温度センサ」という）とは別に、この第１温度センサの温度検出部が配設される部位よりもデポジットの堆積量が少ない部位にその温度検出部が配設される第２温度センサを更に備える構成を採用することが望ましい。
【００２１】
こうした構成によれば、第１温度センサの検出温度が第２温度センサの検出温度を大きく下回る、あるいは第２温度センサの検出温度の変化に対して第１温度センサの検出温度の変化の遅れが大きくなる等、それら温度センサの検出温度の相関が低下したことに基づいてデポジットの堆積を検出することができる。すなわち、各温度センサにより実際に検出される温度の比較を通じてデポジットの堆積が検出されるため、上述したような推定誤差の影響がなく、過渡運転時であっても高い精度をもってデポジットの堆積を検出することができる。
【００２２】
ここで、デポジットの堆積を検出する際の精度を高めるうえでは、第２温度センサの温度検出部はデポジットが堆積しない又は堆積してもその量が第１温度センサの温度検出部と比較して極めて少ない部位に配設することが必要になる。このため、第２温度センサを排気通路において分岐通路との連通部位よりも排気上流側に配設することが望ましい。こうした構成によれば、分岐通路から排気通路に導入された還元剤はその排気の流れに沿って連通部位よりも排気下流側に流れるため、同連通部位よりも排気上流側に配設される第２温度センサの温度検出部には還元剤が付着し難くなり、同温度検出部に対するデポジットの堆積を抑制することができるようになる。
【００２３】
また、第２温度センサの温度検出部を添加弁から噴射される還元剤の噴霧領域を避けた部位に配設するようにしても同様に、同温度検出部には還元剤が付着し難くなるため、そのデポジットの堆積を抑制することができる。
【００２４】
ここで、第１温度センサの温度検出部にデポジットが堆積しない通常時にあっては、各温度センサの検出温度の乖離度が小さくて同期して変化する、換言すればそれらの相関が高いことが望ましい。すなわち、こうした通常時において各温度センサの検出温度の相関が高ければ、乖離度や応答遅れが生じたときには、それが他の要因によるものではなく、デポジットが堆積したことによるものと判断することができる。
【００２５】
このため、第２温度センサの温度検出部を添加弁から噴射される還元剤の噴霧領域を避けつつ、第１温度センサの温度検出部と隣接して配設することが望ましい。こうした構成によれば、第１温度センサの温度検出部にデポジットが堆積しない通常時において、各温度センサにより検出される温度の相関を高めることができ、デポジットの堆積が生じたときにこれをより的確に検出することができるようになる。
【００２６】
ところで一般に、排気通路に排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタが設けられる排気浄化装置では、そのフィルタに捕捉された粒子状物質を排気温度を上昇させることにより焼失させることでフィルタの機能を再生するフィルタ再生処理が実行される。こうしたフィルタ再生処理の実行中は粒子状物質の燃焼に伴ってフィルタが過度に温度上昇することがあるため、これを避けるためにフィルタの温度を同フィルタを通過する排気の温度に基づいて監視する必要がある。こうした排気浄化装置にあっては、フィルタ再生処理中の排気温度を監視する温度センサとして上記第２温度センサを利用することができるため、フィルタ再生処理用の排気温度センサを別途排気通路に設けることが不要となる。
【００２７】
また、排気浄化装置においては、選択還元触媒の排気上流側に分散部材を設けることにより、分岐通路を通じて排気通路に導入された還元剤をこの分散部材により分散させ、選択還元触媒に対して還元剤を均一に添加することができるようになる。但し、分岐通路と同様にこの分散部材においてもデポジットの堆積が懸念される。この分散部材にデポジットが堆積すると、その分散機能が低下する他、排気や還元剤が分散部材を通過する際の抵抗が増大するため、要求される量の還元剤を選択還元触媒に添加できなくなるおそれがある。このため、こうした分散部材を排気通路に設ける場合には、同分散部材にデポジットが堆積したことを検出するために、分散部材の温度を検出する第３温度センサを排気通路に設けることが望ましい。
【００２８】
分散部材の温度を検出する第３温度センサの検出温度は、通常であれば排気の温度と相関をもって変化する。一方、分散部材にデポジットが堆積すると、この相関が低下するため、第３温度センサの検出温度がデポジットが堆積していない通常の場合と比較して異なる値となる。すなわち、デポジットが堆積した場合には、第３温度センサにより検出される温度が相対的に低くなり、また排気の温度変化に対して遅れて変化するようになる。従って、この第３温度センサの検出温度を監視し、その監視される検出温度とデポジットの堆積が生じていない通常の場合の検出温度とを比較することにより、分散部材におけるデポジットの堆積についてもこれを的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる排気浄化装置の断面図。
【図２】分岐通路と排気通路の連通部位を拡大して示す断面図。
【図３】各温度センサにより検出される温度の時間的推移を示すグラフ。
【図４】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の各温度センサの配設状態を示す断面図。
【図５】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の各温度センサの配設状態を示す断面図。
【図６】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の各温度センサの配設状態を示す断面図。
【図７】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の排気通路の断面図。
【図８】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の排気通路の断面図。
【図９】その他の実施形態にかかる排気浄化装置の分岐通路の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明をディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１０の排気通路１１には、尿素系の選択還元触媒（以下、「ＳＣＲ触媒１２」という）が設けられている。排気通路１１においてこのＳＣＲ触媒１２の排気上流側には分岐通路２０が接続されている。
【００３１】
この分岐通路２０の端部には還元剤を噴射する添加弁３０が取り付けられている。ここでは、ＳＣＲ触媒１２に添加する還元剤として尿素水溶液を用いるようにしている。この添加弁３０の噴口３１から噴射された還元剤は分岐通路２０を通じて排気通路１１に導入され、排気の熱によりアンモニアに加水分解されてＳＣＲ触媒１２に添加される。その結果、ＳＣＲ触媒１２では排気中のＮＯｘがアンモニアとの還元反応を通じて窒素に浄化されるようになる。
【００３２】
ここで、添加弁３０から噴射された還元剤の一部が排気熱等の影響によりビウレットやシアヌル酸等に変質しデポジットとなって分岐通路２０に堆積することがある。このため、この排気浄化装置の分岐通路２０にはこうしたデポジットの堆積を検出するための第１温度センサ４１が設けられている。一方、排気通路１１には排気の温度を検出する第２温度センサ４２が設けられている。これら温度センサ４１，４２の出力値は制御部５０にそれぞれ取り込まれる。
【００３３】
この制御部５０は、その取り込まれる出力値に基づいて温度センサ４１，４２の検出温度をそれぞれ算出するとともに、その検出温度に基づいてデポジットの堆積を検出する。また、制御部５０は添加弁３０を開閉駆動することにより、機関運転状態に応じた量の還元剤を添加弁３０から噴射させる。
【００３４】
その他、制御部５０は分岐通路２０にデポジットが堆積し、添加弁３０から噴射される還元剤の量やその噴霧形態が要求に見合うものとすることができないと判断したときには、デポジットの焼失処理を実行する。すなわち、制御部５０はポスト噴射を実行する等して排気温度を上昇させることにより、分岐通路２０や排気通路１１に堆積したデポジットを焼失させる。
【００３５】
図２に示すように、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａは、分岐通路２０の内部に露呈して添加弁３０の噴口３１と隣接する部位に配設されている。添加弁３０から還元剤を噴射する場合、還元剤の大部分は噴霧となって排気通路１１に導入されるものの、一部の還元剤は添加弁３０の噴口３１の近傍に液状のまま滞留する。特に、添加弁３０による還元剤の噴射を停止する場合には、噴射停止に伴って貫徹力の低下した還元剤が添加弁３０の噴口３１の近傍に液状のまま滞留することが多い。従って、添加弁３０の噴口３１の近傍では、その滞留した還元剤が変質しデポジットとなって堆積しやすい。
【００３６】
そして、図２に二点鎖線で示されるように、添加弁３０の噴口３１の近傍にデポジットが堆積すると、デポジットよって噴口３１が狭められる等、添加弁３０から噴射される還元剤の噴霧とデポジットとの干渉が生じることとなる。このように、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａは、添加弁３０の噴口３１に隣接するとともに、還元剤の噴霧と干渉するデポジットの堆積部位に配設されている。
【００３７】
一方、図２に示すように、第２温度センサ４２は、分岐通路２０と排気通路１１との連通部位２１よりも排気上流側であって還元剤の噴霧領域を避けた部位にその温度検出部４２ａが配設されている。従って、第１温度センサ４１及び第２温度センサ４２のうち、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａにはデポジットが堆積する一方、第２温度センサ４２の温度検出部４２ａにはデポジットが堆積しないか、堆積したとしてもその量は第１温度センサ４１の温度検出部４１ａと比較して無視できる程度のものとなる。
【００３８】
次に、こうした排気浄化装置の作用について説明する。
図３に示すように、第２温度センサ４２の温度検出部４２ａには排気が直接接触するため、第２温度センサ４２の検出温度θ２（二点鎖線）は、第１温度センサ４１の検出温度θ１（一点鎖線・実線）と比較して常に高い。更に、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａにデポジットが堆積すると、第１温度センサ４１の検出温度θ１は低下するとともに、第２温度センサ４２の検出温度θ２に対して所定の遅れ時間Δｔをもって変化するようになる。
【００３９】
すなわち、第１温度センサ４１の検出温度θ１は、通常であれば排気通路１１やこれに連通される分岐通路２０の内部の温度と相関をもって変化するが、その温度検出部４１ａにデポジットが堆積すると、排気からの受熱量が低下することに起因してこの相関が低下するようになる。従って、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａにデポジットが堆積した場合には、第１温度センサ４１の検出温度θ１が相対的に低くなり、排気の温度と相関の高い第２温度センサ４２の検出温度θ２に対して遅れて変化するようになる。
【００４０】
そこで、制御部５０は、第１温度センサ４１の検出温度θ１と第２温度センサ４２の検出温度θ２とを比較し、以下の条件ａ，条件ｂのいずれか一方が成立したときには、上述した焼失処理を実行する。
【００４１】
条件ａ：乖離度（θ２−θ１）＞判定値Δθａ
条件ｂ：遅れ時間Δｔ＞判定値Δｔｂ
このように焼失処理が実行された場合には、添加弁３０の噴口３１近傍を含め、分岐通路２０や排気通路１１に堆積したデポジットは焼失させられる。このため、添加弁３０から噴射される還元剤の量やその噴霧形態を要求に見合うものにすることができるようになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態にかかる排気浄化装置によれば以下の効果を奏することができる。
（１）第１温度センサ４１の温度検出部４１ａをデポジットが堆積する部位に配設し、この温度検出部４１ａにデポジットが堆積したときに第１温度センサ４１の検出温度θ１が変化することを利用してデポジットの堆積を検出するようにしたため、こうしたデポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００４３】
そして、デポジットの堆積が検出されたときには焼失処理を通じてデポジットを焼失させるようにしているため、排気浄化装置の排気浄化性能を速やかにその本来の能力まで回復させることができる。また、こうした第１温度センサ４１の検出結果によらず、デポジットの堆積が最も顕著になる状況を想定して焼失処理を頻繁に実行するようにした場合とは異なり、不要な燃費の悪化を回避することができるようになる。
【００４４】
（２）また、温度検出部４１ａを添加弁３０の噴口３１に隣接するとともに還元剤の噴霧と干渉するデポジットの堆積部位に配設するようにした。このため、添加弁３０の噴口３１の近傍に液状のまま滞留した還元剤が変質しデポジットとなって堆積し、噴口３１から噴射される還元剤の噴霧と干渉して浄化性能の低下が顕著になる前に、そうしたデポジットの堆積を速やかに検出してデポジットを焼失させることができる。
【００４５】
（３）例えば、機関運転状態に基づいてデポジットが堆積していない通常時における第１温度センサ４１の検出温度θ１を推定し、この推定温度と第１温度センサ４１により実際に検出される検出温度θ１とを比較することで、デポジットの堆積を検出することもできる。すなわち、第２温度センサ４２を用いず、第１温度センサ４１の検出結果のみに基づいて焼失処理を実行することもできる。但し、こうした推定温度には誤差が含まれ、更に機関運転状態が変化する過渡運転時にはこうした推定誤差も一層大きなものとなる。
【００４６】
この点、本実施形態にかかる排気浄化装置では、第１温度センサ４１とは別に排気通路１１の排気温度を検出する第２温度センサ４２を設け、この第２温度センサ４２の検出温度θ２を、第１温度センサ４１の検出温度θ１との比較対象となる基準の温度とするようにしている。従って、各検出温度θ１，θ２について、それらの乖離度（θ２−θ１）が増大する、あるいは遅れ時間Δｔが増大する等、第１温度センサ４１と排気温度との相関が低下したことを各温度センサ４１，４２により実際に検出される温度の比較を通じて検出することができる。このため、上述したような推定誤差の影響がなく、過渡運転時であっても高い精度をもって的確にデポジットの堆積を検出することができるようになる。
【００４７】
（４）また、このように温度センサ４１，４２により検出される検出温度θ１，θ２の相関が低下したことに基づいてデポジットの堆積を検出するようにした場合、第２温度センサ４２の温度検出部４２ａはデポジットが堆積しないあるいは堆積してもその量が無視できる範囲のものとなる部位に設けられることが望ましい。この点、第２温度センサ４２の温度検出部４２ａを分岐通路２０と排気通路１１との連通部位２１よりも排気上流側であって、添加弁３０から噴射される還元剤の噴霧領域を避けた部位に配設することとしている。このため、温度検出部４２ａに付着した還元剤が変質しデポジットとなって堆積することを抑制することができ、デポジットの堆積をより高い精度をもって検出することができる。
【００４８】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この実施形態はこれを以下のように変更した変形例として実施することもできる。尚、以下に説明する変形例ではいずれも、排気浄化装置の基本構成やデポジットを焼失させる際の処理手順等は上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４９】
・図４に示すように、例えば、添加弁３０の噴射圧が高い、換言すれば噴射される還元剤の貫徹力が大きい場合には、添加弁３０から噴射された還元剤が分岐通路２０の内面に直接付着するようになる。このように、噴射された還元剤が直接付着する部位では、還元剤の一部が液状のまま滞留するため、その滞留した還元剤が変質してデポジットとなって堆積しやすい。そこで、同図４に示すように、分岐通路２０において添加弁３０から噴射された還元剤が直接付着する部位に第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを配設することとすれば、デポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００５０】
・また、分岐通路２０において排気通路１１と連通する連通部位２１等、分岐通路２０に噴射された還元剤が排気通路１１を流れる排気とが合流する部位では、排気の熱によって還元剤の水分が蒸発して尿素が析出し、更にこの析出した尿素が変質することによりデポジットが生成されやすくなる。このため、図４に示すように、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを連通部位２１に配設することとすれば、上述したような排気熱により生成されるデポジットの堆積を的確に検出することができる。
【００５１】
更に、分岐通路２０に噴射された還元剤は排気通路１１を流れる排気と合流しつつ排気下流側に流れるため、連通部位２１においても特に排気下流側において上述したようなデポジットの堆積が顕著になる。このため、同図４に示すように、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを連通部位２１において特に排気下流側に配設することにより、デポジットの堆積をより早期に検出することができる。
【００５２】
・図５に示すように、分岐通路２０において添加弁３０から噴射された還元剤が直接付着する部位に第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを配設する一方、分岐通路２０と排気通路１１との連通部位２１よりも排気上流側であって添加弁３０から噴射される還元剤の噴霧領域を避けた部位に第２温度センサ４２の温度検出部４２ａを配設する。ここで、各温度センサ４１，４２の検出温度θ１，θ２に基づいてデポジットの堆積を高い精度をもって検出するためには、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａにデポジットが堆積しない通常時において、各検出温度θ１，θ２の乖離度が小さく且つそれらが同期して変化する、換言すれば各検出温度θ１，θ２の相関が高いことが望ましい。
【００５３】
このため、図５に示すように、各温度センサ４１，４２の温度検出部４１ａ，４２ａの距離が極力短くなるように、各温度検出部４１ａ，４２ａを隣接した状態に配設する。このように各温度検出部４１ａ，４２ａを近接させることにより、各温度センサ４１，４２の検出温度θ１，θ２の相関を高めることができる。従って、検出温度θ１，θ２に乖離度や応答遅れが生じたときには、それが他の要因によるものではなく、デポジットが堆積したことによるものと判断することができ、デポジットの堆積をより的確に検出することができるようになる。
【００５４】
・分岐通路２０においてデポジットが堆積する部位は都度不規則に変化する場合もあれば、常に特定の部位を起点にデポジットの堆積が生じて徐々にその堆積量が増大する場合もある。図６は、後者の場合のようにデポジットが堆積するときの起点となる部位に第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを配設する例を示している。同図６に二点鎖線で示されるように、分岐通路２０において第１温度センサ４１の温度検出部４１ａが配設された部位では、そこを起点にデポジットが堆積し始め、その堆積量が徐々に増大するようになる。
【００５５】
従って、このようにデポジットが堆積するときの起点となる部位に第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを配設することとすれば、デポジットの堆積をより早期に検出することができる。尚、こうしたデポジットが堆積する際の起点となる部位については実験やシミュレーション等を通じて予め特定することができる。
【００５６】
・上述した実施形態やその変形例では、図７に示されるように、排気通路１１において第１温度センサ４１の排気上流側に排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタ１４を設けることもできる。この場合、フィルタ１４に捕捉された粒子状物質の量を監視し、その量が所定量を上回った場合に、ポスト噴射を実行する等して排気温度を上昇させることにより、フィルタ１４に捕捉された粒子状物質を焼失させてフィルタ１４の機能を回復させるフィルタ再生処理が実行される。
【００５７】
ここで、こうしたフィルタ再生処理の実行中は、粒子状物質の燃焼に伴ってフィルタ１４が過度に温度上昇することがあるため、これを避けるためにフィルタ１４の温度を例えばフィルタ１４を通過する排気の温度に基づいて監視する必要がある。上記構成によれば、こうしたフィルタ再生処理の実行中における排気温度を監視する温度センサとして、第２温度センサ４２を利用することができるため、フィルタ再生処理用の排気温度センサを排気通路１１に別途設けることが不要となる。
【００５８】
また、こうした構成にあっては、デポジットの焼失処理をフィルタ再生処理と兼ねることとし、同フィルタ再生処理を通じてデポジットを焼失させるようにしてもよい。この場合には、条件ｃ：デポジットの堆積が検出されたこと、条件ｄ：フィルタ１４に捕捉された粒子状物質の量が所定量を上回ったこと、のいずれか一方が成立したときに、フィルタ再生処理を実行するようにする。このようにフィルタ再生処理を通じて堆積したデポジットを焼失させる場合であっても、条件ｃの成立については各温度センサ４１，４２の検出結果に基づいて判断されるため、デポジットの堆積が最も顕著になる状況を想定してフィルタ再生処理を頻繁に実行するようにした場合とは異なり不要な燃費の悪化を回避することができる。
【００５９】
・上述した実施形態やその変形例においては、図８に示されるように、排気通路１１においてＳＣＲ触媒１２の排気上流側に還元剤を分散させる分散部材１５を設けることもできる。この分散部材１５としては、例えば分岐通路２０から排気通路１１に導入された還元剤を分散させるための複数の羽根を有するものを採用することができる。こうした分散部材１５では、複数の羽根により分散部材１５を通過する排気には旋回力が付与されるため、同分散部材１５の排気下流側には排気の旋回流が生じるようになる。そして、こうした旋回流が生じることにより、還元剤が分散されて排気と混合されるため、ＳＣＲ触媒１２の排気上流側の端面には還元剤が均一に添加されるようになる。
【００６０】
ここで、この分散部材１５についても分岐通路２０と同様にデポジットの堆積が懸念される。この分散部材１５にデポジットが堆積すると、その分散機能が低下する他、還元剤が分散部材１５を通過する際の抵抗が増大するため、要求される量の還元剤をＳＣＲ触媒１２に添加できなくなるおそれがある。このため、排気通路１１には、分散部材１５にデポジットが堆積したことを検出するために、分散部材１５の温度を検出する第３温度センサ４３が設けられている。
【００６１】
ここで、第３温度センサ４３の検出温度θ３は、通常であれば排気通路１１の内部の温度と相関をもって変化するが、分散部材１５にデポジットが堆積すると、排気からの受熱量が低下することに起因してこの相関が低下する。従って、分散部材１５にデポジットが堆積した場合には、第３温度センサ４３の検出温度θ３が相対的に低くなり、排気の温度と相関の高い第２温度センサ４２の検出温度θ２に対して所定の遅れ時間Δｔをもって変化するようになる。すなわち、デポジットの堆積が生じた場合における第１温度センサ４１の検出温度θ１と同様の傾向を示すようになる。
【００６２】
従って、先の各検出温度θ１，θ２の比較と同様に、条件ｅ：乖離度（θ２−θ３）＞判定値Δθｅ、条件ｆ：遅れ時間Δｔ＞判定値Δｔｆ、のいずれか一方が成立したときに、デポジットの焼失処理を実行するようにする。こうした構成によれば、分散部材１５にデポジットが堆積したことを的確に検出することができる。そして、デポジットの堆積が検出されたときには焼失処理を通じてデポジットを焼失させることができるため、排気浄化装置の排気浄化性能を速やかに本来の能力まで回復させることができるようになる。
【００６３】
・上述した実施形態及びその変形例では、第２温度センサ４２を排気通路１１に設けるに際し、その温度検出部４２ａを分岐通路２０と排気通路１１との連通部位２１よりも排気上流側であって還元剤の噴霧領域を避けた部位に配設するようにした。しかしながら、第１温度センサ４１の温度検出部４１ａよりも常にデポジットの堆積量が少ないものとすることができれば、例えば第２温度センサ４２の温度検出部４２ａを分岐通路２０と排気通路１１との連通部位２１よりも排気下流側に配設するようにしてもよい。その他、第２温度センサ４２の温度検出部４２ａを第１温度センサ４１と同様に分岐通路２０に配設するようにしてもよい。
【００６４】
・上述した実施形態及びその変形例では、条件ａ及び条件ｂのいずれか一方が成立したときに、デポジットの焼失処理を実行するようにしたが、これら条件ａ及び条件ｂの双方が成立したときに、デポジットの焼失処理を実行するようしてもよい。この点については、先の分散部材１５を備えた変形例において条件ｅ、条件ｆの成立状況に基づいて焼失処理を実行する場合にあっても同様である。
【００６５】
・上述した実施形態及びその変形例では、第１温度センサ４１の検出温度θ１及び第２温度センサ４２の検出温度θ２の相関を監視し、その相関が低下したときにデポジットの焼失処理を実行するようにしたが、第２温度センサ４２を設けることなく、第１温度センサ４１の検出温度θ１のみに基づいてこうした焼失処理の実行可否を判断することもできる。
【００６６】
この場合には、機関運転状態に基づいてデポジットが堆積していない通常時における第１温度センサ４１の検出温度θ１を推定し、その推定温度と第１温度センサ４１の検出温度θ１との乖離度（推定温度−検出温度θ１）が所定の判定値以上であるときに焼失処理を実行するようにする。すなわち、検出温度θ１が相対的に低くなり推定温度との乖離度が大きくなったとき焼失処理を実行する。あるいは、推定温度に対して第１温度センサ４１の検出温度θ１が所定の遅れ時間Δｔをもって変化する場合に、この遅れ時間Δｔが所定の判定値以上であるときに焼失処理を実行するようにする。すなわち、デポジットの堆積に起因して検出温度θ１の応答性が低下し、遅れ時間Δｔが長くなったときに焼失処理を実行する。
【００６７】
・上述した実施形態及びその変形例では、第１温度センサ４１の検出温度θ１と第２温度センサ４２の検出温度θ２と乖離度を各温度の偏差（θ２−θ１）に基づいて判断するようにしたが、例えば各温度の比（θ２／θ１、θ１／θ２）に基づいて判断することもできる。これは、第３温度センサ４３の検出温度θ３と第２温度センサ４２の検出温度θ２との乖離度、機関運転状態に基づいて推定される第１温度センサ４１の推定温度と実際に検出される検出温度θ１との乖離度についても同様である。
【００６８】
・図９に示すように、分岐通路２０においてその一部に凹設部位２０ａを形成し、この凹設部位２０ａに第１温度センサ４１の温度検出部４１ａを配設した構成を採用することもできる。こうした凹設部位２０ａでは還元剤が滞留しやすいため、デポジットの堆積が他の部位と比較して発生しやすくなる。すなわち、デポジットが堆積しやすい凹設部位２０ａにおいてデポジットの堆積が生じていなければ、分岐通路２０の他の部位についてもデポジットの堆積が生じていないと判断することができる。
【００６９】
従って、第１温度センサ４１の検出温度θ１と第２温度センサ４２の検出温度θ２との相関が低下していない場合には、他の部位にもデポジットの堆積が発生していないと判断することができ、デポジットの焼失処理やフィルタ再生処理が必要以上に実行されることに起因する燃費の悪化を回避することができるようになる。この点については、第２温度センサ４２を用いることなく、機関運転状態に基づいて推定される第１温度センサ４１の検出温度θ１にかかる推定温度と実際に第１温度センサ４１により検出される検出温度θ１との相関を監視する構成にあっても同様である。
【００７０】
・上述した実施形態及びその変形例では、第１温度センサ４１の検出温度θ１と第２温度センサ４２の検出温度θ２との相関の低下をそれらの乖離度や遅れ時間によって判断する例を示した。その他、こうした相関を監視する方法としては、所定期間における各検出温度θ１，θ２の値を引数としそれらの相関係数を返す相関関数を利用し、その相関係数が低下したことに基づいてデポジットの堆積を検出するようにしてもよい。この点については、第３温度センサ４３の検出温度θ３と第２温度センサ４２の検出温度θ２との相関、機関運転状態に基づいて推定される第１温度センサ４１の検出温度θ１にかかる推定温度と実際に同第１温度センサ４１により検出される検出温度θ１との相関の低下を判断する場合でも同様である。
【００７１】
・ＳＣＲ触媒１２に添加する還元剤として尿素水溶液を用いる例を示したが、例えばアンモニア化合物等、その他のアンモニア系還元剤を使用することもできる。
・本発明にかかる排気浄化装置の適用対象となる内燃機関としてディーゼルエンジンを例示したが、この内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、例えば空燃比をリーンとする運転が頻繁に行われるガソリンエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…エンジン、１１…排気通路、１２…ＳＣＲ触媒、１４…フィルタ、１５…分散部材、２０…分岐通路、２０ａ…凹設部位、２１…連通部位、３０…添加弁、３１…噴口、４１…第１温度センサ、４１ａ…温度検出部、４２…第２温度センサ、４２ａ…温度検出部、４３…第３温度センサ、５０…制御部。
【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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