(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にＮＨ３又はＮＨ３の前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率を好適に高めることを課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にＮＨ３又はＮＨ３の前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型触媒へ流入する排気のＮＨ３濃度を検出し、ＮＨ３が排気中で均一に分散されているときのＮＨ３濃度である基準濃度に対し、検出されたＮＨ３濃度が一定値以上乖離している場合に、ＮＨ３の分散度合いを高める処理を実行するようにした。【選択図】図４
2013227950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒へ流入する排気にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記還元剤添加弁から還元剤が添加された後の排気であって、前記選択還元型触媒へ流入する前の排気に含まれるアンモニアの濃度を検出するアンモニアセンサと、
前記還元剤添加弁から添加された還元剤の排気中における分散度合いを変更する変更機構と、
還元剤が添加されたときに前記アンモニアセンサによって検出される濃度が基準濃度に対して一定値以上乖離している場合に、排気中におけるアンモニアの分散度合いが高くなるように、前記変更機構を制御する制御手段と、
を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１において、前記選択還元型触媒へ流入する窒素酸化物の量に対して該選択還元型触媒で浄化される窒素酸化物の量の割合であるＮＯＸ浄化率を演算する演算手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記演算手段により算出されるＮＯＸ浄化率と目標ＮＯＸ浄化率との差に基づいて、前記変更機構をフィードバック制御する内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記変更機構は、前記還元剤添加弁の噴射圧力又は噴射間隔を変更する機構である内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記変更機構は、前記還元剤添加弁から噴射される還元剤の飛行経路上に配置される分散板の角度を変更する機構であ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、内燃機関の排気浄化システムに関し、特にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を利用して排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気に含まれる二酸化窒素（ＮＯ２）や一酸化窒素（ＮＯ）等の窒素酸化物（ＮＯＸ）を浄化する技術として、内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気にアンモニア（ＮＨ３）又はアンモニア（ＮＨ３）の前駆体である還元剤（たとえば、尿素やカルバミン酸アンモニウムなどの水溶液）を添加する還元剤添加弁と、を備えた排気浄化システムが知られている。
【０００３】
還元剤として尿素水溶液を用いるシステムにおいて、還元剤添加量を変更することにより、選択還元型触媒のＮＨ３吸着量が最大量（選択還元型触媒が吸着することができるＮＨ３の最大量）となる状態から徐々にＮＨ３吸着量を低減させ、その後徐々にＮＨ３吸着量を増加させることにより、ＮＨ３吸着量の低減開始からアンモニアセンサによってＮＨ３スリップが検出されるまでの時間を求め、該時間に基づいて尿素水溶液に含まれる尿素の濃度を求める技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。また、特許文献１には、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度に応じて還元剤の添加量を補正する技術についても記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３１６５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、選択還元型触媒へ流入するＮＯＸのうち、該選択還元型触媒で浄化されるＮＯＸの割合（ＮＯＸ浄化率）は、還元剤の添加量や還元剤に含まれる尿素の濃度によっても変化するが、排気が選択還元型触媒へ流入する際の該排気におけるＮＨ３の分散度合いによっても変化する。たとえば、排気中におけるＮＨ３の分散度合いが低い場合（排気中におけるＮＨ３の分布に偏りがある場合）は、排気中におけるＮＨ３の分散度合いが高い場合（排気中におけるＮＨ３の分布が均一である場合）に比べ、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が低くなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア（ＮＨ３）又はアンモニア（ＮＨ３）の前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率を好適に高めることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア（ＮＨ３）又はアンモニア（ＮＨ３）の前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型触媒へ流入する排気のＮＨ３濃度を検出し、ＮＨ３が排気中において理想状態（たとえば、均一状態）で分散されているときのＮＨ３濃度である基準濃度に対し、検出されたＮＨ３濃度が一定値以上乖離している場合に、ＮＨ３の分散度合
いを高まるための処理を実行するようにした。
【０００８】
詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒へ流入する排気にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記還元剤添加弁から還元剤が添加された後の排気であって、前記選択還元型触媒へ流入する前の排気に含まれるアンモニアの濃度を検出するアンモニアセンサと、
前記還元剤添加弁から添加された還元剤の排気中における分散度合いを変更する変更機構と、
還元剤が添加されたときに前記アンモニアセンサによって検出される濃度が基準濃度に対して一定値以上乖離している場合に、排気中におけるアンモニアの分散度合いが高くなるように、前記変更機構を制御する制御手段と、
を備えるようにした。
【０００９】
なお、ここでいう「基準濃度」は、前述したように、還元剤が排気中において理想状態で分散されているときにアンモニアセンサによって検出されるアンモニア（ＮＨ３）の濃度である。また、ここでいう「ＮＨ３の濃度」は、濃度の絶対量を示す値に限られず、濃度と相関する値であればよく、たとえば、排気中に含まれるＮＨ３の絶対量であってもよい。
【００１０】
還元剤添加弁から還元剤が添加されたときに、該還元剤が排気中において十分に分散されていなければ、排気中におけるアンモニアの分散度合いも低くなり易い。その結果、アンモニアセンサにより検出されるＮＨ３の濃度は、基準濃度に対して過薄となったり、又は過濃となったりする。たとえば、排気通路の径方向における還元剤の濃度分布が偏った状態になると、アンモニアセンサのセンシング部が配置される位置においてＮＨ３の濃度が基準濃度より薄くなったり、又は濃くなったりする。
【００１１】
ＮＨ３の濃度分布が偏った状態の排気が選択還元型触媒へ流入すると、選択還元型触媒におけるＮＨ３の濃度分布も偏ってしまう可能性がある。選択還元型触媒においてＮＨ３の量が過多となる領域では、ＮＯＸと反応しきれない余剰のＮＨ３（又は、選択還元型触媒が吸着しきれない余剰のＮＨ３）が選択還元型触媒の下流へ流出する可能性がある。また、選択還元型触媒においてＮＨ３の量が過少となる領域では、ＮＨ３と反応しきれないＮＯＸが選択還元型触媒の下流へ流出する可能性がある。その結果、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率は、ＮＨ３の濃度分布が均一であるとき（アンモニアセンサにより検出される濃度が前記基準濃度と等しいとき）のＮＯＸ浄化率（以下、「目標ＮＯＸ浄化率」と称する）より小さくなる。
【００１２】
これに対し、本発明の内燃機関の排気浄化システムによれば、アンモニアセンサによって検出されるＮＨ３の濃度が基準濃度に対して一定値以上乖離しているときに、還元剤の分散度合いが高められるため、排気中におけるＮＨ３の濃度分布を均一に近づけることができる。その結果、選択還元型触媒におけるＮＨ３の濃度分布も均一に近づくため、選択還元型触媒から流出するＮＨ３やＮＯＸの量を少なく抑えることができるとともに、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率を目標ＮＯＸ浄化率に近づけることができる。
【００１３】
本発明の内燃機関の排気浄化システムは、選択還元型触媒へ流入するＮＯＸ量に対して選択還元型触媒で浄化されるＮＯＸ量の割合であるＮＯＸ浄化率を演算する演算手段をさらに備えるようにしてもよい。その場合、制御手段は、演算手段により算出されるＮＯＸ浄化率と目標ＮＯＸ浄化率との差に基づいて、前記変更機構をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、選択還元型触媒における実際のＮＯＸ浄化率をより確実に目標ＮＯＸ浄化率に近づけることができるとともに、選択還元型触媒から流出するＮＨ３やＮＯＸの量をより確実に低減することができる。
【００１５】
本発明の変更機構としては、たとえば、還元剤添加弁の噴射圧力や噴射間隔（噴射周期）を変更する機構や、分散板などの角度を変更する機構等を用いることができる。
【００１６】
また、本発明において、アンモニアセンサは、該センサのセンシング部（たとえば、センサ素子）が排気通路の径方向においてＮＨ３が偏在しやすい位置（ＮＨ３の濃度が高くなり易い位置）、又はＮＨ３が偏在し難い位置（ＮＨ３の濃度が低くなり易い位置）に配置されてもよい。その場合、ＮＨ３の濃度分布の偏りをより確実に検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア（ＮＨ３）又はアンモニア（ＮＨ３）の前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率を好適に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】アンモニアが均一に分散していない場合におけるアンモニアの濃度分布の例を示す図である。
【図３】アンモニアが均一に分散していない場合におけるアンモニアの濃度分布の他の例を示す図である。
【図４】分散処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】分散処理実行時における実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３の変化と実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘの変化を時系列に示す図である。
【図６】還元剤添加弁の噴射間隔と選択還元型触媒の実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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。
【００２０】
図１は、本発明を適用する内燃機関の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、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であるが、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）可能な火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であってもよい。
【００２１】
図１において、内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路２の途中には、第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４が上流側から直列に配置されている。
【００２２】
第１触媒ケーシング３は、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、あるいはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。
【００２３】
第２触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、選択還元型触媒が担持された触媒担体を収容したものである。触媒担体は、たとえば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。さらに、触媒担体には、酸化能を有する貴金属触媒（たとえば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持されている。なお、第２触媒ケーシング４の内部において、酸化触媒を担持した触媒担体が選択還元型触媒より下流に配置されてもよい。その場合の酸化触媒は、後述する還元剤添加弁５から選択還元型触媒へ供給される還元剤のうち、選択還元型触媒をすり抜けた還元剤を酸化するための触媒である。
【００２４】
第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２には、ＮＨ３又はＮＨ３の前駆体である還元剤を排気中へ添加（噴射）するための還元剤添加弁５が取り付けられている。還元剤添加弁５は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。還元剤添加弁５は、ポンプ５０を介して還元剤タンク５１に接続されている。ポンプ５０は、還元剤タンク５１に貯留されている還元剤を吸引するとともに、吸引された還元剤を還元剤添加弁５へ圧送する。還元剤添加弁５は、ポンプ５０から圧送されてくる還元剤を排気通路２内へ噴射する。なお、還元剤添加弁５の開閉タイミングやポンプ５０の吐出圧力は、ＥＣＵ９によって電気的に制御されるようになっている。
【００２５】
ここで、還元剤タンク５１に貯留される還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウムなどの水溶液や、ＮＨ３ガスを用いることができる。本実施形態では、還元剤として、尿素水溶液を用いる例について述べる。
【００２６】
還元剤添加弁５から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第２触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気の熱を受けて熱分解又は加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ３）は、選択還元型触媒に吸着又は吸蔵される。選択還元型触媒に吸着又は吸蔵されたアンモニア（ＮＨ３）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ３）は、窒素酸化物（ＮＯＸ）の還元剤として機能する。その際、選択還元型触媒の広い範囲においてアンモニア（ＮＨ３）が均一に吸着されていると、選択還元型触媒における窒素酸化物（ＮＯＸ）の浄化率を高めることができる。
【００２７】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ９には、上流側ＮＯＸセンサ６、ＮＨ３センサ（アンモニアセンサ）７、下流側ＮＯＸセンサ８、クランクポジションセンサ１０、アクセルポジションセンサ１１、及びエアフローメータ１２などの各種センサが電気的に接続されている。
【００２８】
上流側ＮＯＸセンサ６は、第１触媒ケーシング３より下流、且つ第２触媒ケーシング４より上流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４へ流入する排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）の量（以下、「ＮＯＸ流入量」と称する）に相関する電気信号を出力する。ＮＨ３センサ７は、還元剤添加弁５より下流、且つ第２触媒ケーシング４より上流の排気通路２に配置され、排気中に含まれるＮＨ３の濃度に相関する電気信号を出力する。下流側ＮＯＸセンサ８は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出するＮＯＸの量（以下、「ＮＯＸ流出量」と称する）に相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。エアフローメータ１２は、内燃機関１に吸入される空気量（吸入空気量）に相関する電気信号を
出力する。
【００２９】
なお、ＮＯＸセンサは、排気中のＮＯＸに加え、ＮＨ３にも反応するため、ＮＨ３センサ７の位置に上流側ＮＯＸセンサ６を配置し、該上流側ＮＯＸセンサ６をＮＯＸセンサ及びＮＨ３センサとして機能させてもよい。なお、上流側ＮＯＸセンサ６をＮＨ３センサとして機能させる場合は、排気中に含まれるＮＯＸ量が少ないことが条件となる。なお、内燃機関１の気筒内で燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比以下となる場合や、第１触媒ケーシング３において排気中のＮＯＸが十分に浄化される場合に、排気中に含まれるＮＯＸの量が少なくなる。よって、それらの条件が成立しているときであって、還元剤添加弁５から還元剤が添加されたとき（或いは添加直後）に、上流側ＮＯＸセンサ６が検出する値をＮＨ３の濃度として用いればよい。
【００３０】
ＥＣＵ９には、内燃機関１に取り付けられた各種機器（たとえば、燃料噴射弁など）、還元剤添加弁５、及びポンプ５０などが電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の各種機器、還元剤添加弁５、及びポンプ５０などを電気的に制御する。たとえば、ＥＣＵ９は、内燃機関１の燃料噴射制御や、還元剤添加弁５から間欠的に還元剤を噴射させる添加制御などの既知の制御に加え、排気中における還元剤の分散度合いを高めるための分散処理を実行する。以下、分散処理の実行方法について述べる。
【００３１】
分散処理では、ＥＣＵ９は、第２触媒ケーシング４へ流入する排気のＮＨ３分散度合いを判定する。具体的には、ＥＣＵ９は、ＮＨ３センサ７の出力信号（実ＮＨ３濃度）と基準濃度との差が一定値以上であるか否かを判別する。ここでいう「基準濃度」は、排気通路２の径方向においてＮＨ３が均一に分散しているときにＮＨ３センサ７によって検出されるＮＨ３の濃度に相当し、以下の式（１）によって演算することができる。
Ｃｎｈ３ｂａｓｅ＝Ａｎｈ３／（Ａｅｘ＋Ａｎｈ３）＊１００・・・（１）
上記式（１）中のＣｎｈ３ｂａｓｅは基準濃度である。Ａｎｈ３は、還元剤添加弁５から排気中へ供給されるＮＨ３の量である。Ａｅｘは、排気の量である。なお、排気の量Ａｅｘとしては、エアフローメータ１２の出力信号（吸入空気量）Ｇａを用いることができる。
【００３２】
ここで、ＮＨ３が排気中で均一に分散していないときは、排気通路２の径方向におけるＮＨ３の濃度分布が偏ったものとなる。その結果、ＮＨ３センサ７によって検出される実ＮＨ３濃度は、基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅより高くなったり、又は低くなったりする。
【００３３】
図２，３は、ＮＨ３が排気中で均一に分散していない場合のＮＨ３の濃度分布を示す図である。図２，３中の領域Ａは排気中に含まれるＮＨ３の量が相対的に多い領域を示し、領域Ｂは排気中に含まれるＮＨ３の量が相対的に少ない領域を示す。図２に示すように、ＮＨ３センサ７のセンシング部７０の位置が領域Ａに含まれる場合は、ＮＨ３センサ７によって検出される実ＮＨ３濃度は、基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅより高くなる。一方、図３に示すように、ＮＨ３センサ７のセンシング部７０の位置が領域Ｂに含まれる場合は、ＮＨ３センサ７によって検出される実ＮＨ３濃度は、基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅより低くなる。
【００３４】
図２，３に示すような状態の排気が第２触媒ケーシング４へ流入した場合は、選択還元型触媒におけるＮＨ３の濃度分布も偏ってしまう可能性がある。選択還元型触媒においてＮＨ３の量が過多となる領域では、ＮＯＸと反応しきれない余剰のＮＨ３や、選択還元型触媒が吸着しきれない余剰のＮＨ３が第２触媒ケーシング４の下流へ流出する可能性がある。また、選択還元型触媒においてＮＨ３の量が過少となる領域では、ＮＨ３と反応しきれないＮＯＸが選択還元型触媒の下流へ流出する可能性がある。その結果、選択還元型触
媒におけるＮＯＸ浄化率（以下、「実ＮＯＸ浄化率」と称する）は、ＮＨ３の濃度分布が均一であるとき（実ＮＨ３濃度が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅと等しいとき）のＮＯＸ浄化率（目標ＮＯＸ浄化率）より小さくなる。
【００３５】
したがって、ＮＨ３センサ７によって検出される実ＮＨ３濃度が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅに対して一定値以上乖離しているとき（実ＮＯＸ浄化率が目標ＮＯＸ浄化率に比して所定値以上低いとき）は、ＥＣＵ９は、還元剤の分散度合いを高めるようにした。ここでいう「一定値」は、実ＮＯＸ浄化率が許容範囲より低くなるときの実ＮＯＸ浄化率と目標ＮＯＸ浄化率との最小の差、又は第２触媒ケーシング４の下流へ流出するＮＯＸの量が許容量を超えるときの実ＮＯＸ浄化率と目標ＮＯＸ浄化率との最小の差に相当し、予め実験などを用いた適合処理によって求められた値である。
【００３６】
排気中におけるＮＨ３の分散度合いは、還元剤添加弁５から添加された還元剤の排気中における分散度合いに相関する。そのため、排気中におけるＮＨ３の分散度合いを高める場合は、排気中における還元剤の分散度合いを高める必要がある。排気中における還元剤の分散度合いを高める方法としては、還元剤添加弁５の噴射圧力を高める方法、還元剤添加弁５の噴射周期（還元剤の噴射間隔）を短くする方法、還元剤添加弁５から噴射される還元剤の飛行経路上に配置される分散板の角度を変更する方法（たとえば、還元剤と分散板の衝突角度を直角に近づけることにより、還元剤の微粒化（霧化）の促進する方法）、等を用いることができる。なお、還元剤として、ＮＨ３ガスが使用される場合は、分散板に衝突する還元剤の量が増加するように分散板の角度を調整することにより、還元剤の滞留時間（還元剤と排気との混合時間）を長くする方法を用いることもできる。以下では、還元剤添加弁５の噴射圧力を高める方法を用いる例について述べる。
【００３７】
ところで、還元剤添加弁５の噴射圧力が過剰に高くなると、排気中における還元剤の貫徹力が大きくなるため、排気通路２の壁面に付着する還元剤の量が増加し、還元剤の分散度合いが却って低下する可能性がある。これに対し、還元剤添加弁５の噴射圧力を高める前のＮＯＸ浄化率に対し、還元剤添加弁５の噴射圧力を高めた後のＮＯＸ浄化率が低くなった場合は、還元剤添加弁５の噴射圧力を低下させてもよい。このように還元剤添加弁５の噴射圧力がフィードバック制御されると、還元剤添加弁５の噴射圧力の過剰な上昇に起因したＮＯＸ浄化率の低下を抑制することができる。
【００３８】
以下、本実施形態における分散処理の実行手順について図４に沿って説明する。図４は、分散処理ルーチンを示すフローチャートである。この分散処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ９によって周期的に実行される。
【００３９】
図４の分散処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１において上流側ＮＯＸセンサ６の出力信号（ＮＯｘ流入量）Ａｎｏｘｉｎ、ＮＨ３センサ７の出力信号（実ＮＨ３濃度）Ｃｎｈ３、下流側ＮＯＸセンサ８の出力信号（ＮＯＸ流出量）Ａｎｏｘｏｕｔ、及びエアフローメータ１２の出力信号（吸入空気量）Ｇａを読み込む。
【００４０】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１で読み込まれたＮＯＸ流入量ＡｎｏｘｉｎとＮＯＸ流出量Ａｎｏｘｏｕｔをパラメータとして、現時点におけるＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１を演算する。具体的には、ＥＣＵ９は、以下の式（２）にしたがって、ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１を演算する。
Ｅｎｏｘ１＝（Ａｎｏｘｉｎ−Ａｎｏｘｏｕｔ）／Ａｎｏｘｉｎ・・・（２）
【００４１】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１で読み込まれた吸入空気量Ｇａと還元剤添加弁５から添加されている還元剤の量（ＮＨ３の量Ａｎｈ３）と前述の式（１）に基づいて、基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅを演算する。その際、式（１）中の排気の量Ａｅｘの値とし
て、吸入空気量Ｇａを代入するものとする。
【００４２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０３で算出された基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅと前記Ｓ１０１で読み込まれた実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３との差（＝Ｃｎｈ３ｂａｓｅ−Ｃｎｈ３）が一定値α以上であるか否かを判別する。Ｓ１０４において否定判定された場合（Ｃｎｈ３ｂａｓｅ−Ｃｎｈ３＜α）は、ＥＣＵ９は、分散処理を実行せずに、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０４において肯定判定された場合（Ｃｎｈ３ｂａｓｅ−Ｃｎｈ３≧α）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５乃至Ｓ１０９において分散処理を実行する。
【００４３】
先ず、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５において、還元剤添加弁５の噴射圧力を増加させる。その際、噴射圧力の増加量は、予め適合された固定値であってもよく、又は基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅと実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３の差に応じて変更される可変値（前記差が大きいときは小さいときより大きな値に設定される可変値）であってもよい。なお、還元剤添加弁５の噴射圧力を高める方法としては、ポンプ５０の吐出圧力を高める方法を用いることができる。その場合、ポンプ５０が本発明の変更機構に相当し、ＥＣＵ９が制御手段に相当する。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６の処理へ進み、上流側ＮＯＸセンサ６の出力信号（ＮＯＸ流入量）Ａｎｏｘｉｎと下流側ＮＯＸセンサ８の出力信号（ＮＯＸ流出量）Ａｎｏｘｏｕｔを再度読み込む。
【００４５】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０６で読み込まれたＮＯＸ流入量ＡｎｏｘｉｎとＮＯＸ流出量Ａｎｏｘｏｕｔをパラメータとして、還元剤添加弁５の噴射圧力が増加された後のＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２を演算する。その際の演算方法は、前述したＳ１０２と同様である。
【００４６】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０８で算出されたＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２が前記Ｓ１０２で演算されたＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１（還元剤添加弁５の噴射圧力が増加される前のＮＯＸ浄化率）より高くなっているか否かを判別する。Ｓ１０８において肯定判定された場合（Ｅｎｏｘ２＞Ｅｎｏｘ１）は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０８において否定判定された場合（Ｅｎｏｘ２≦Ｅｎｏｘ１）は、還元剤添加弁５の噴射圧力が過剰に高くなっているため、ＮＨ３の分散度合いが却って低下しているとみなすことができる。そのため、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９の処理へ進み、還元剤添加弁５の噴射圧力を低下させる。その際、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５の噴射圧力が前記Ｓ１０５の実行前の噴射圧力より低くなるようにしてもよく、又は前記Ｓ１０５の実行前の噴射圧力より高く、且つ前記Ｓ１０５の実行後の噴射圧力より低くなる範囲に収まるようにしてもよい。
【００４７】
ＥＣＵ９が図４の分散処理ルーチンを繰り返し実行すると、図５に示すように、実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅに対して一定値α以上低い状態にあっても、実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅ±αの範囲内まで上昇する。さらに、実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅ±αの範囲まで上昇すると、実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘが顕著に上昇する。
【００４８】
したがって、本実施形態の内燃機関の排気浄化システムによれば、選択還元型触媒の実ＮＯＸ浄化率を可及的に高めることができる。
【００４９】
ところで、図４の分散処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９がＳ１０５の処理を実行する際に、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値に達している場合も想定される。そのような場合は、還元剤添加弁５の噴射圧力の増加によるＮＨ３の分散度合いの向上を図ることができ
ない。
【００５０】
そこで、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値（還元剤添加弁５やポンプ５０の構造などに起因した噴射圧力の上限値）に達している場合は、他の手段を利用してＮＨ３の分散度合いを高めるようにしてもよい。たとえば、ＥＣＵ９は、一定期間あたりに還元剤添加弁５から噴射される還元剤の量を一定量に保ちつつ、還元剤の噴射周期（噴射間隔）を短くするようにしてもよい。
【００５１】
ここで、還元剤添加弁５の噴射周期と選択還元型触媒の実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘとの関係を図６に示す。図６において、還元剤の噴射周期が短いときは長いときに比べ、実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘが大きくなる傾向がある。これは、一定期間あたりに還元剤添加弁５から噴射される還元剤の量を一定量に保ちつつ、還元剤の噴射周期が短縮されると、１回当たりの噴射量が少なくなるため、還元剤が排気中において偏在し難くなるものと考えられる。つまり、一定期間あたりに還元剤添加弁５から噴射される還元剤の量を一定量に保ちつつ、還元剤の噴射周期が短縮されると、排気中における還元剤の分散度合いが高くなるものと考えられる。
【００５２】
したがって、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値に達しているときに、一定期間あたりに還元剤添加弁５から噴射される還元剤の量を一定量に保ちつつ、還元剤の噴射周期が短縮されると、ＮＨ３の分散度合いが高くなるとともに、選択還元型触媒における実ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘが高くなる。
【００５３】
なお、還元剤添加弁５から噴射される還元剤の飛行経路上に、角度を変更な分散板やフィンなどが配置されている場合は、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値に達しているときに、該分散板やフィンの角度を変更することにより、還元剤の分散度合い（ＮＨ３の分散度合い）を高めるようにしてもよい。
【００５４】
ところで、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値に達しているにもかかわらず、実ＮＨ３濃度Ｃｎｈ３が基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅより低くなる要因として、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度が想定値より低いことも考えられる。つまり、基準濃度Ｃｎｈ３ｂａｓｅを演算する際の前提となる還元剤の量とＮＨ３の量との相関関係が想定値と異なることが考えられる。よって、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５の噴射圧力が上限値に達している場合は、還元剤添加弁５から噴射される還元剤の量を増加させるようにしてもよい。
【００５５】
なお、図４の分散処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９の処理を実行した後に、還元剤の噴射周期を短くする処理、又は分散板やフィンの角度を変更する処理を実行してもよい。その場合、還元剤の分散度合い及びＮＨ３の分散度合いをより確実に高めることが可能になる。その結果、選択還元型触媒における実ＮＯＸ浄化率をより確実に高めることが可能になる。
【符号の説明】
【００５６】
１     内燃機関
２     排気通路
３     第１触媒ケーシング
４     第２触媒ケーシング
５     還元剤添加弁
６     上流側ＮＯＸセンサ
７     ＮＨ３センサ
８     下流側ＮＯＸセンサ
９     ＥＣＵ
５０   ポンプ
５１   還元剤タンク
７０   センシング部
【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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