(57)【要約】【課題】センサがＮＯｘ及びアンモニアを検出することにより問題が発生することを抑制する。【解決手段】内燃機関の排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを添加する添加弁と、添加弁よりも上流のＮＯｘ及びアンモニアを検出するセンサと、添加弁よりも下流の断面縮小部と、排気の流量が所定流量以上の場合には、センサの検出値に基づく添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出、を制限する制御装置と、を備える。【選択図】図５
2016000990.tif 000002
【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該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを添加する添加弁と、
前記添加弁よりも上流の前記排気通路に設けられ排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検出するセンサと、
前記添加弁よりも下流の前記排気通路に設けられ排気の流路の断面が上流側の排気通路よりも小さな断面縮小部と、
前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量、または、ＮＯｘ浄化率を算出する制御装置であって、前記排気通路を流通する排気の流量が所定流量以上の場合には、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出、を制限する制御装置と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記添加弁は、前記排気通路内にアンモニアの前駆体を添加し、
前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上で、且つ、排気の温度がアンモニアの前駆体をアンモニアへ転化させる所定温度以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体の量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて前記センサの検出値と相関する物理量であって前記センサの検出値が大きくなるほど大きくなる物理量である検出物理量を算出し、且つ、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記物理量の推定値である推定物理量を算出し、
前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記検出物理量と前記推定物理量との差が閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記物理量は、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量である請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記物理量は、前記排気通路におけるＮＯｘ濃度である請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記物理量は、前記排気通路におけるＮＯｘ量である請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記断面縮小部よりも下流の排気通路にアンモニアを還元剤としてＮＯｘを浄化する触媒を備え、
前記物理量は、前記触媒におけるＮＯｘ浄化率である請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限する場合には、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を算出し、この算出したアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を前記添加弁から添加する請求項１から７の何れか１項に記載の内
燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記排気通路を流通する排気の流量が前記所定流量以上の時に前記添加弁から添加されるアンモニアの前駆体またはアンモニアが、前記断面縮小部により排気の流れの方向が変化した際に到達する位置に前記センサが設けられる請求項１から８の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限するときに、前記センサの検出値、前記センサの検出値に基づいて算出される前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量、前記センサの検出値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率、の少なくとも１つを補正する請求項１から９の何れか１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】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として使用することで浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という。）が知られている。ＮＯｘ触媒よりも上流側には、排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を添加する添加弁等が設置される。アンモニアの前駆体としては、尿素を例示できる。以下、アンモニアの前駆体またはアンモニアをまとめて「還元剤」ともいう。
【０００３】
添加弁から添加される還元剤は、排気中に均一に分散することが望ましい。ここで、ＮＯｘ触媒において還元剤の濃度が均一でないと、還元剤濃度が低い場所ではＮＯｘ浄化率が低下し、還元剤濃度が高い場所では還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける虞がある。このため、還元剤を排気中に広く分散させる分散器を設けることがある（例えば、特許文献１参照。）。この分散器は、螺旋状の通路を備えており、排気を旋回させることにより還元剤を分散させている。
【０００４】
例えば、排気通路の上流側から順に酸化触媒、添加弁、分散器、ＮＯｘ触媒を備えている場合には、分散器により速やかに還元剤を分散させることができる。分散器を備えていない場合には、還元剤を分散させるために添加弁からＮＯｘ触媒までの間に長い距離を設ける必要がある。このため、酸化触媒からＮＯｘ触媒までの間の距離も長くなるので、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させるのに時間がかかったり、より多くの燃料が必要となったりする。一方、分散器を備えることにより、酸化触媒からＮＯｘ触媒までの間の距離を短くすることができる。
【０００５】
しかし、分散器では通常、排気の流路面積が小さくなるので、排気が通過するときに抵抗となる。このため、排気の流量が多いときに、分散器を通り抜けることができない排気が、排気通路を逆流することがある。また、螺旋状の通路を有する分散器においては、分散器を通り抜けられなかった排気が、同じ所を旋回することがある。
【０００６】
このように、排気通路を逆流したり、同じ所を旋回したりする排気中に還元剤が含まれていると、分散器よりも上流にＮＯｘセンサが設けられている場合に、還元剤がＮＯｘセンサに到達する虞がある。ここで、ＮＯxセンサは、ＮＯｘと同様にアンモニアも検知す
る。したがって、ＮＯｘセンサにアンモニアが到達すると、ＮＯｘセンサの検出値が増加する。例えば、ＮＯｘ濃度に応じて還元剤を供給する場合には、ＮＯｘセンサの出力値の増加に応じて還元剤の添加量を増加させる。この場合、排気中に存在するＮＯｘよりも多くの還元剤を添加することになる。すなわち、必要以上の還元剤が添加されることになり、還元剤の消費量の増大を招く。
【０００７】
なお、排気の脈動の影響により、還元剤がＮＯｘセンサへ到達し得る場合には、ＮＯｘセンサによるＮＯｘの検出を停止させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２においては、排気の流速が高いほど、還元剤が逆流し難くなることが記載されている。そして、排気の流速が規定値を超えているときには、還元剤を添加している期間であっても、ＮＯｘセンサによるＮＯxの検出を許可している。しかし、上述のよ
うに、脈動以外の影響を受けて排気が逆流することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４６２８５号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３３６２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサがＮＯｘ及びアンモニアを検出することにより問題が発生することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを添加する添加弁と、前記添加弁よりも上流の前記排気通路に設けられ排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検出するセンサと、前記添加弁よりも下流の前記排気通路に設けられ排気の流路の断面が上流側の排気通路よりも小さな断面縮小部と、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量、または、ＮＯｘ浄化率を算出する制御装置であって、前記排気通路を流通する排気の流量が所定流量以上の場合には、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出、を制限する制御装置と、を備える。
【００１１】
添加弁は、例えば、内燃機関の排気通路に設けられるＮＯｘ触媒へ還元剤を添加する。ＮＯｘ触媒は、排気中のアンモニアを吸着し、それを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する。断面縮小部として、還元剤を排気中に分散させるための分散器、または、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを例示することができる。このフィルタはＮＯｘ触媒を担持していてもよい。すなわち、断面縮小部がＮＯｘ触媒よりも上流に備わる構成であってよく、断面縮小部とＮＯｘ触媒とが同じ所に備わる構成であってもよい。
【００１２】
センサは、ＮＯｘ及びアンモニアを検出するため、検出値だけを見ても、その検出値がＮＯｘによるものなのか又はアンモニアによるものなのか区別できない。例えばＮＯｘセンサは、いわゆるアンモニアの干渉を受けるタイプのセンサであるため、排気中にアンモニアが含まれるとき、そのアンモニアもＮＯｘとして検出される特性を有する。したがって、ＮＯｘセンサの検出値は、排気中に含まれるＮＯｘおよびアンモニアに依拠することとなる。
【００１３】
ここで、センサは、添加弁よりも上流に設けられているため、排気の流量が比較的少ない場合には、センサへ還元剤が到達し難い。しかし、排気の流量が比較的多くなると、排気の一部が断面縮小部を通過することができなくなり排気の逆流等が発生するため、添加弁から添加される還元剤がセンサへ到達し得る。このような場合には、センサの検出値に基づく添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限している。
【００１４】
センサの検出値に基づく添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限することには、センサの検出値をそのまま使用して算出しないこと、センサの検出値を使用して算出しないこと、センサの検出値を使用して還元剤の添加量を算出しないこと、センサの検出値を使用してＮＯｘ浄化率を算出しないこと、センサの検出値をそのまま使用する代わりに推定値を使用して算出すること、センサの検出値をそのまま使用せずに補正して算出すること、センサの検出値をそのまま使用して算出した還元剤の添加量をそのまま用いずに補正して用いること、センサの検出値をそのまま使用して算出したＮＯｘ浄化率をそのまま用いずに補正して用いること、を含むことができる。以下では、センサの検出値に基づく添加
弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出、を制限することを単に、「算出制限」ともいう。
【００１５】
所定流量は、断面縮小部によって排気が逆流する排気の流量、または、センサへ向かって還元剤が流れる排気の流量とすることができる。さらに、断面縮小部において排気が旋回する場合には、所定流量は、断面縮小部を通り抜けられなかった排気が、同じ所を旋回する排気の流量としてもよい。また、所定流量は、断面縮小部によって排気が逆流する排気の流量に対してある程度の余裕を持たせた排気の流量、センサへ向かって還元剤が流れる排気の流量、または、同じ所を旋回する排気の流量に対してある程度の余裕を持たせた排気の流量としてもよい。
【００１６】
上記算出制限により、アンモニアの影響を受けた検出値をそのまま用いることによって起こる還元剤の過剰供給を抑制することができる。また、センサの検出値を用いてＮＯｘ浄化率を算出し、該ＮＯｘ浄化率に基づいて例えば異常診断を実施する場合には、誤診断を抑制できる。
【００１７】
また、前記添加弁は、前記排気通路内にアンモニアの前駆体を添加し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上で、且つ、排気の温度がアンモニアの前駆体をアンモニアへ転化させる所定温度以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体の量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限することができる。
【００１８】
ここで、排気中へアンモニアの前駆体が供給された場合、排気の温度が所定温度以上であれば、アンモニアの前駆体がアンモニアへ転化する。このため、排気の温度が所定温度未満の場合には、センサへアンモニアの前駆体の状態で到達することになる。センサはアンモニアの前駆体の影響は受けないので、算出制限を行う必要はない。このようにして、必要以上に算出制限が行われることを抑制できる。
【００１９】
また、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて前記センサの検出値と相関する物理量であって前記センサの検出値が大きくなるほど大きくなる物理量である検出物理量を算出し、且つ、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記物理量の推定値である推定物理量を算出し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記検出物理量と前記推定物理量との差が閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限することができる。
【００２０】
そうすると、センサの検出値にアンモニアの影響が実際に表れているときに限り、算出制限を行うことができる。ここでいう閾値は、センサによりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。このようにして、必要以上に算出制限が行われることを抑制できる。
【００２１】
また、前記物理量は、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量であってもよい。
すなわち、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を算出し、且つ、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を算出し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記センサの検出値に基づいて算出される前記アンモニアの前駆体またはアンモニアの量と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される前記アンモニアの前駆体またはアンモニアの量と、の差が還元剤量閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するア
ンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限してもよい。
【００２２】
そうすると、センサの検出値にアンモニアの影響が実際に表れているときに限り、算出制限を行うことができる。ここでいう還元剤量閾値は、センサによりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。このようにして、必要以上に算出制限が行われることを抑制できる。
【００２３】
また、前記物理量は、前記排気通路におけるＮＯｘ濃度であってもよい。
すなわち、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記センサよりも上流における排気中のＮＯｘ濃度を算出し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記センサにより得られるＮＯｘ濃度と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される前記センサよりも上流における排気中のＮＯｘ濃度と、の差がＮＯｘ濃度閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限してもよい。
【００２４】
このようにしても、センサの検出値にアンモニアの影響が実際に表れているときに限り、算出制限を行うことができる。ここでいうＮＯｘ濃度閾値は、センサによりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。
【００２５】
また、前記物理量は、前記排気通路におけるＮＯｘ量であってもよい。
すなわち、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて排気中のＮＯｘ量を算出し、且つ、前記内燃機関の運転状態に基づいて排気中のＮＯｘ量を算出し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記センサの検出値に基づいて算出されるＮＯｘ量と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＮＯｘ量と、の差がＮＯｘ量閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限してもよい。
【００２６】
このようにしても、センサの検出値にアンモニアの影響が実際に表れているときに限り、算出制限を行うことができる。ここでいうＮＯｘ量閾値は、センサによりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。
【００２７】
また、前記断面縮小部よりも下流の排気通路にアンモニアを還元剤としてＮＯｘを浄化する触媒を備え、前記物理量は、前記触媒におけるＮＯｘ浄化率であってもよい。
すなわち、前記断面縮小部よりも下流の排気通路に触媒を備え、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて前記触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、且つ、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、前記制御装置は、前記排気の流量が前記所定流量以上の場合で、且つ、前記センサの検出値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、の差がＮＯｘ浄化率閾値以上の場合に限り、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限してもよい。
【００２８】
このようにしても、センサの検出値にアンモニアの影響が実際に表れているときに限り、算出制限を行うことができる。ここでいうＮＯｘ浄化率閾値は、センサによりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。
【００２９】
また、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニ
アの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限する場合には、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を算出し、この算出したアンモニアの前駆体またはアンモニアの量を前記添加弁から添加することができる。
【００３０】
内燃機関の運転状態（例えば、機関回転速度及び機関負荷）と、排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）と、は相関関係にあるため、内燃機関の運転状態に基づいて、排気中のＮＯｘ濃度またはＮＯｘ量を推定することができる。この推定されるＮＯｘ濃度またはＮＯｘ量に基づいて、還元剤の添加量を決定することができる。したがって、算出制限を行った場合であっても、ＮＯｘを浄化することが可能となる。
【００３１】
また、前記排気通路を流通する排気の流量が前記所定流量以上の時に前記添加弁から添加されるアンモニアの前駆体またはアンモニアが、前記断面縮小部により排気の流れの方向が変化した際に到達する位置に前記センサが設けられていてもよい。
【００３２】
断面縮小部により排気の流れの方向が変化した際とは、例えば、断面縮小により排気が逆流した際、または、断面縮小部により排気が同じ所を旋回した際である。すなわち排気の一部が断面縮小部を通過できないために、アンモニアの前駆体またはアンモニアがセンサへ向かって流れる場合である。センサと添加弁とが十分に離れていれば、排気の逆流などがあったとしても、センサにアンモニアの前駆体またはアンモニアが到達しない。一方、アンモニアの前駆体またはアンモニアが到達し得る位置にセンサが設けられている場合には、センサがアンモニアの影響を受け得る。このような構成の場合において、センサがアンモニアの影響を受け得るときに、算出制限を行うことにより、還元剤添加量を適正化できる。また、センサと添加弁との距離が比較的短くなるため、装置の小型化が可能となる。
【００３３】
また、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づく前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体若しくはアンモニアの量の算出、または、前記センサの検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限するときに、前記センサの検出値、前記センサの検出値に基づいて算出される前記添加弁から添加するアンモニアの前駆体またはアンモニアの量、前記センサの検出値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率、の少なくとも１つを補正することができる。
【００３４】
上記補正を行うことにより、アンモニアの影響を小さくすることができる。すなわち、センサの検出値を補正することにより、補正後のセンサの検出値に基づいて算出される還元剤の添加量を適正化できる。また、センサの検出値を補正しなくても、該センサの検出値に基づいて算出される他の物理量を補正することによっても還元剤の添加量を適正化できる。すなわち、センサの検出値に基づいて算出される添加弁から添加する還元剤の量を補正することで、還元剤の添加量を適正化できる。さらに、ＮＯｘ浄化率に基づいて還元剤の添加量を決定する場合には、ＮＯｘ浄化率を補正することによっても還元剤の添加量を適正化できる。さらに、センサの検出値を用いて装置の異常診断を実施する場合には、診断精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、センサがＮＯｘ及びアンモニアを検出することにより問題が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１，２，３に係る内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ミキサよりも上流側から該ミキサを見た図である。
【図３】内燃機関の運転状態と、尿素添加要求値との関係を示した図である。
【図４】排気の流量と、回り込み割合との関係を示した図である。
【図５】実施例１に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図６】排気の温度とアンモニア発生量との関係を示した図である。
【図７】実施例２に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図８】実施例３に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図９】実施例３に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図１０】実施例３に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図１１】実施例３に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図１２】実施例４に係る内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図１３】ターボチャージャよりも下流の排気の流れを破線で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３８】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関１の吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、内燃機関１はガソリンエンジンであってもよい。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には、上流側から順に、酸化触媒３、ミキサ４、ＮＯｘ触媒５が設けられている。
【００３９】
酸化触媒３は、酸化能を有する触媒であればよく、たとえば三元触媒であってもよい。ＮＯｘ触媒５は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒である。なお、本実施例においてはＮＯｘ触媒５が、本発明における触媒に相当する。
【００４０】
ミキサ４は、排気通路２の中心軸方向を板厚方向とし、排気通路２の中心軸周りを一方向に回りつつ下流へと変位する板状の部材を備えている。この板状の部材は、螺旋状に配置されており、排気通路２の中心軸を１周している。板状の部材を螺旋状に配置することにより、開口部が形成され、該開口部を排気が流れる。そして、ミキサ４では、螺旋状に排気が流れることにより、ミキサ４よりも下流において排気が旋回する。排気の旋回流により還元剤と排気との混合が促進される。なお、ミキサ４の形状はこれに限らない。例えば、排気の流れの方向を変えたり、排気の乱れを大きくしたりする部材を用いてもよい。本実施例においてはミキサ４が、本発明における断面縮小部に相当する。
【００４１】
酸化触媒３よりも下流であって、且つ、ミキサ４よりも上流には、排気中のＮＯｘ濃度を検知する第一ＮＯｘセンサ１２及び添加弁６が設けられている。第一ＮＯｘセンサ１２は、排気中のＮＯｘを検出する。添加弁６は、ＮＯｘ触媒５で還元剤として作用するアンモニアを生成するために、排気中に尿素水を添加する。尿素水は、アンモニアの前駆体である。なお、添加弁６は、アンモニアを添加してもよい。第一ＮＯｘセンサ１２は添加弁６よりも上流に設けられている。この上流とは、排気通路２の中心軸方向における上流である。なお、ミキサ４に第一ＮＯｘセンサ１２及び添加弁６を近づけて設置する場合には、螺旋状の通路の上流側に第一ＮＯｘセンサ１２を設け下流側に添加弁６を設ける。この場合であっても、排気通路２の中心軸方向の上流側に第一ＮＯｘセンサ１２に設置される。なお、本実施例においては第一ＮＯｘセンサ１２が、本発明におけるセンサに相当する。
【００４２】
さらに、ＮＯｘ触媒５よりも下流には、ＮＯｘ触媒５から流れ出る排気中のＮＯｘを検出する第二ＮＯｘセンサ１３が設けられている。また、酸化触媒３よりも上流側には、排気の温度を検出する温度センサ１１が設けられている。
【００４３】
一方、内燃機関１には、吸気通路７が接続されている。吸気通路７には、吸気の流量を検出するエアフローメータ１５が設けられている。
【００４４】
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の運転状態や排気浄化装置等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上述した温度センサ１１、第一ＮＯｘセンサ１２、第二ＮＯｘセンサ１３、エアフローメータ１５の他、クランクポジションセンサ１６及びアクセル開度センサ１７が電気的に接続され、各センサの検出値がＥＣＵ１０に渡される。なお、本実施例ではＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４５】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１６の検出に基づく機関回転速度や、アクセル開度センサ１７の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒５に流れ込む排気中のＮＯｘは第一ＮＯｘセンサ１２によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒５に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒５に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ１１によって検出される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒５の温度を推定することが可能である。さらに、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ１５によって検出される吸入空気量に基づいて、排気の流量を推定することが可能である。
【００４６】
そして、検出または推定される排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）に応じて、ＥＣＵ１０は添加弁６に指示を出し、ＮＯｘの還元浄化に必要な量の還元剤が排気中に添加される。添加弁６の開弁時間及び開弁間隔を調整することにより、添加弁６から添加する還元剤量を調整することができる。
【００４７】
また、ＥＣＵ１０は、第一ＮＯｘセンサ１２及び第二ＮＯｘセンサ１３の検出値に基づいて、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率を算出することもできる。ここで、検出ＮＯｘ浄化率は、以下のようにして求められる。
検出ＮＯｘ浄化率＝（第一ＮＯｘセンサ１２の検出値−第二ＮＯｘセンサ１３の検出値）／第一ＮＯｘセンサ１２の検出値
さらに、このＮＯｘ浄化率に基づいて、第一ＮＯｘセンサ１２、添加弁６、またはＮＯｘ触媒５の異常診断を実施することもできる。
【００４８】
ここで、第一ＮＯｘセンサ１２および第二ＮＯｘセンサ１３は、アンモニアの干渉を受ける。そのため、第一ＮＯｘセンサ１２及び第二ＮＯｘセンサ１３の検出部に流れ込む排気中にアンモニアが含まれていると、それをＮＯｘとして検出してしまう。この点を考慮して、第一ＮＯｘセンサ１２は、添加弁６よりも上流側に設置されている。しかし、添加弁６から添加された還元剤が、第一ＮＯｘセンサ１２へ到達する場合もある。
【００４９】
図２は、ミキサ４よりも上流側から該ミキサ４を見た図である。ミキサ４では、螺旋状の部材により螺旋状の通路（螺旋通路４１）が形成されているため、図２では右回り（矢印方向）に排気が旋回する。排気の旋回方向の上流側から順に第一ＮＯｘセンサ１２と、添加弁６とが配置されている。このため、排気の流量が少ないときには、添加弁６から添加される還元剤のほとんどが螺旋通路４１に沿って進む（図２のＡ１）。このときには、
排気は、開口部４２を通って、ミキサ４から流出する。このため、第一ＮＯｘセンサ１２には還元剤がほとんど到達しない。
【００５０】
一方、排気の流量が所定流量以上となると、螺旋通路４１に沿って進んだ排気の一部が、開口部４２を通過できずに螺旋通路４１をもう一周することがある（図２のＡ２）。すなわち、開口部４２において、排気が旋回流の上流側に戻る。この場合、添加弁６より添加される還元剤が、第一ＮＯｘセンサ１２へ到達し得る。なお、所定流量は、排気の一部が開口部を通過できずに螺旋通路４１をもう一周する排気の流量としてもよい。また、所定流量は、排気の一部が開口部４２を通過することができないことにより第一ＮＯｘセンサ１２に到達する還元剤量が許容範囲を超えるときに排気の流量としてもよい。
【００５１】
そこで本実施例では、排気の流量が所定流量以上の場合において、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値の検出値に基づく還元剤添加量の算出、または、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値に基づくＮＯｘ浄化率の算出を制限する。すなわち、算出制限を行う。算出制限には、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値をそのまま使用しないこと、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いないこと、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いるがそのまま用いるのではなく補正して用いること、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いるが検出値から算出される還元剤添加量またはＮＯｘ浄化率を補正すること、を含むことができる。
【００５２】
図３は、内燃機関１の運転状態と、尿素添加要求値との関係を示した図である。横軸の内燃機関１の運転状態は、機関回転速度または機関負荷である。縦軸の尿素添加要求値は、添加弁６から添加する尿素の量の要求値であり、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値に基づいて算出される。すなわち、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値に基づいて求められるＮＯｘ量を還元するために過不足がない尿素の量が尿素添加要求値である。
【００５３】
機関回転速度または機関負荷が高くなるほど、排気の流量が多くなり、さらに、排気中のＮＯｘ量も多くなるので、尿素添加要求値が大きくなる。ここで、図３において、一点鎖線は、排気の流量が所定流量となる運転状態である。排気の流量が所定流量以上となり、第一ＮＯｘセンサ１２にアンモニアが到達すると、該第一ＮＯｘセンサ１２により検出されるＮＯｘ濃度（以下、検出ＮＯｘ濃度ともいう。）が実際のＮＯｘ濃度（以下、実ＮＯｘ濃度ともいう。）と比較して高くなる。このため、検出ＮＯｘ濃度に従って算出される尿素の添加量は、実際にＮＯｘを還元するために必要となる尿素の添加量よりも多くなる。図３において、破線は、実ＮＯｘ濃度に対応する尿素添加要求値であり、実線は、検出ＮＯｘ濃度に対応する尿素添加要求値である。図３における誤検出領域では、実ＮＯｘ濃度よりも検出ＮＯｘ濃度のほうが高くなり、第一ＮＯｘセンサ１２がアンモニアの影響を受けてＮＯｘ濃度を正確に検出することが困難となる。このように、誤検出領域では、尿素添加要求値が実際に要求される尿素の量よりも多くなる。
【００５４】
図４は、排気の流量と、回り込み割合との関係を示した図である。回り込み割合とは、開口部４２の直前を流通する排気の量に対する、開口部４２を通り抜けることができない排気の量の割合である。一点鎖線は、所定流量である。排気の流量が所定流量以上で、回り込み割合が０より大きくなる。そして、所定流量以上では、排気の回り込み割合が高いほど、回り込み割合が大きくなるため、第一ＮＯｘセンサ１２に到達する還元剤量が多くなる。
【００５５】
これに対して、本実施例では、排気の流量が所定流量以上の場合には、検出ＮＯｘ濃度を利用して還元剤添加量の算出を行わないようにする。
【００５６】
図５は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。
【００５７】
ステップＳ１０１では、排気の流量が検出される。これは、内燃機関１からの排気の流量、または、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の流量である。排気の流量は、例えばエアフローメータ１５により検出される吸入空気量と関係があるため、該吸入空気量に基づいて算出される。
【００５８】
ステップＳ１０２では、ＮＯｘ濃度が検出される。このＮＯｘ濃度は、内燃機関１から排出されたガス中のＮＯｘ濃度を実際に検出した値であり、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値である。すなわち、本ステップでは、検出ＮＯｘ濃度を得ている。
【００５９】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で検出された排気の流量が、所定流量以上であるか否か判定される。本ステップでは、第一ＮＯｘセンサ１２がアンモニアを検出し得る状態であるか否か判定される。これにより、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を使用するか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００６０】
ステップＳ１０４では、推定ＮＯｘ量が算出される。推定ＮＯｘ量は、単位時間当たりに内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ量の推定値であり、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関負荷等）に基づいて算出される。ここで、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量と、には関連があるため、内燃機関１の運転状態に基づいて推定ＮＯｘ量を算出することができる。なお、内燃機関１の運転状態と推定ＮＯｘ量との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００６１】
ステップＳ１０５では、推定必要添加量が算出される。推定必要添加量は、ステップＳ１０４で算出される推定ＮＯｘ量をすべて還元するために最低限必要な還元剤添加量である。
【００６２】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で算出された推定必要添加量が添加され、その後、本フローチャートが終了する。
【００６３】
一方、ステップＳ１０７では、検出ＮＯｘ量が算出される。検出ＮＯｘ量は、単位時間当たりに内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ量であって、ステップＳ１０１で検出される排気の流量、及び、ステップＳ１０２で検出される検出ＮＯｘ濃度に基づいて算出されるＮＯｘ量である。
【００６４】
ステップＳ１０８では、検出必要添加量が算出される。検出必要添加量は、ステップＳ１０７で算出される検出ＮＯｘ量をすべて還元するために最低限必要な還元剤添加量である。
【００６５】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で算出された検出必要添加量が添加され、その後、本フローチャートが終了する。
【００６６】
図５に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合に、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いずに還元剤の添加量を算出している。これは、算出制限を行っているといえる。
【００６７】
従来では、排気の流量が少ない場合において排気の脈動によって還元剤が逆流すると考えていたが、ミキサ４のような抵抗が排気通路２に存在する場合には、排気の流量が多い場合において還元剤が逆流し得る。本実施例では、排気の流量が多い場合においてアンモニアにより第一ＮＯｘセンサ１２の検出値が大きくなったとしても、還元剤の添加量が過
多になることを抑制できる。これにより、還元剤がＮＯｘ触媒５を通り抜けることを抑制したり、還元剤の消費量を低減したりできる。また、ミキサ４を備えると酸化触媒３とＮＯｘ触媒５との距離を短くすることができるが、酸化触媒３とＮＯｘ触媒５との間に第一ＮＯｘセンサ１２及び添加弁６を備える場合には、第一ＮＯｘセンサ１２と添加弁６との距離が近くなってしまう。このため、ミキサ４によって還元剤が逆流したときの影響が大きくなり得る。このように配置された排気浄化装置では、本願発明の効果がより大きくなる。
【００６８】
なお、本実施例では、排気の流量に応じて算出制限を行っているが、これに代えて、機関回転速度または機関負荷に応じて算出制限を行ってもよい。ここで、排気の流量は、機関回転速度及び機関負荷によって変化する。機関回転速度が高いほど、また、機関負荷が高いほど、排気の流量は多くなる。したがって、機関回転速度が所定速度以上のとき、または、機関負荷が所定負荷以上のときに、算出制限を行ってもよい。所定速度及び所定負荷は、第一ＮＯｘセンサ１２に還元剤が到達し得る値として予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００６９】
また、本実施例では、排気の流量が所定流量以上の場合において、推定ＮＯｘ量に基づいて還元剤の添加量を算出している。これに代えて、本実施例では、排気の流量が所定流量以上の場合において、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を補正してから検出ＮＯｘ量を算出し、この検出ＮＯｘ量に基づいて検出必要添加量を算出してもよい。なお、第一ＮＯｘセンサの検出値を補正する代わりに、検出必要添加量を補正してもよい。
【００７０】
図４に示されるように、排気の流量と、排気の回り込み割合とには関係があるため、この割合で還元剤も第一ＮＯｘセンサ１２へ回り込むと考えると、排気の流量に基づいて、第一ＮＯｘセンサ１２に到達する還元剤量を算出することができる。この還元剤による検出値の増加分を、検出ＮＯｘ濃度から減算することにより、検出ＮＯｘ濃度を補正することができる。なお、図４に示した関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００７１】
また、ステップＳ１０６において還元剤添加量を推定必要添加量として還元剤を添加しているが、これに代えて、還元剤の添加を禁止してもよい。
【００７２】
また、本実施例では、算出制限を行うことにより、アンモニアの影響を受けた検出値をそのまま用いることによって起こる還元剤の過剰供給を抑制することについて説明したが、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いて異常診断を実施する場合にも同様に考えることができる。例えば、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値及び第二ＮＯｘセンサ１３の検出値を用いてＮＯｘ浄化率を算出し、該ＮＯｘ浄化率を用いてＮＯｘ触媒５の異常診断を実施することができる。このような場合に、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値が還元剤の逆流の影響を受けると、誤診断の虞がある。これに対して、第一ＮＯｘセンサ１２がアンモニアを検出し得る状態の場合には、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いたＮＯｘ浄化率の算出を禁止する、または、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いた異常診断を禁止することで、誤診断を抑制できる。また、ＮＯｘ浄化率の算出を禁止する代わりに、ＮＯｘ浄化率を算出し該ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。ＮＯｘ浄化率を補正する場合には、例えば、排気の流量が多くなるほど、第一ＮＯｘセンサ１２にアンモニアが検出され易くなる。このため、排気の流量が多くなるほど、補正値または補正係数を大きくするようにしてもよい。この補正値または補正係数は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００７３】
本実施例では、ミキサ４を本発明に係る断面縮小部の例として説明したが、これに代えて、排気中のＰＭを捕集するフィルタを断面縮小部とすることもできる。このフィルタに
は、ＮＯｘ触媒が担持されていてもよい。排気の流量が所定流量以上の場合には、フィルタが抵抗となって排気が逆流し、第一ＮＯｘセンサ１２へ還元剤が到達し得る。なお、ミキサ４を備えずに、フィルタのみを備える構成であってもよいが、ミキサ４とフィルタとの両方を備える構成であってもよい。ミキサ４とフィルタとの両方を備える場合には、ミキサ４とフィルタとの両方を合わせて断面縮小部としてもよく、ミキサ４またはフィルタの何れか一方を断面縮小部としてもよい。
【００７４】
（実施例２）
実施例１では、排気の流量に基づいて算出制限を行うか否か判定しているが、本実施例では、さらに排気の温度を考慮して判定を行う。
【００７５】
ここで、添加弁６から尿素水を添加する場合において、排気の温度が低い場合には、尿素がアンモニアに転化し難い。このため、アンモニアに転化する前の尿素の状態で第一ＮＯｘセンサ１２へ到達することもある。尿素の状態で第一ＮＯｘセンサ１２へ到達しても、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値は変化しないので、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を使用しても問題はない。
【００７６】
図６は、排気の温度とアンモニア発生量との関係を示した図である。アンモニア発生量は、尿素から転化したアンモニアの量である。一点鎖線は、尿素をアンモニアに転化させる所定温度である。尿素をアンモニアに転化させる所定温度未満では、アンモニアは発生しない。一方、所定温度以上では、アンモニアが発生し、さらに、温度が高くなるほどアンモニアの発生量が多くなる。
【００７７】
そこで本実施例では、排気の流量が所定流量以上で、且つ、排気の温度が尿素をアンモニアに転化させる所定温度以上の場合に限り、算出制限を行う。
【００７８】
図７は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。なお、前記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１０１の処理が完了すると、ステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、排気の温度が検出される。排気の温度は、温度センサ１１により検出される。
【００８０】
また、図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３で肯定判定がなされると、ステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で検出された排気の温度が、所定温度以上であるか否か判定される。所定温度は、尿素がアンモニアへ転化する温度である。すなわち、本ステップでは、尿素がアンモニアへ転化するか否か判定している。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００８１】
このように、排気の流量が所定流量以上で且つ排気の温度が所定温度以上の場合には、算出制限を行っている。その他の場合には、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を使用して還元剤を添加する。
【００８２】
なお、排気の温度は、内燃機関１の運転状態と関係しているため、該内燃機関１の運転状態に基づいて排気の温度を推定することもできる。したがって、温度センサ１１を省略することもできる。また、排気の温度に代えて、排気通路２の壁面温度を用いることもできる。さらに、排気の温度が所定温度以上の場合に、排気の温度に基づいて第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を補正してもよい。ここで、排気の温度が高くなるほど、アンモニアへ
転化する尿素の割合が高くなるため、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値が大きくなる。したがって、排気の温度が高くなるほど、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がより小さくなるように補正してもよい。排気の温度と補正値との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。なお、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値に基づいて算出される還元剤添加量またはＮＯｘ浄化率を補正してもよい。ＮＯｘ浄化率を補正する場合には、例えば、排気の流量が多くなるほど、または、排気の温度が高くなるほど、第一ＮＯｘセンサ１２にアンモニアが検出され易くなる。このため、排気の流量が多くなるほど、または、排気の温度が高くなるほど、補正値または補正係数を大きくするようにしてもよい。この補正値または補正係数は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００８３】
（実施例３）
本実施例では、推定必要添加量よりも検出必要添加量が還元剤量閾値以上多い場合に、算出制限を行う。
【００８４】
ここで、排気の流量が所定流量以上であったり、排気の温度が所定温度以上であったとしても、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けない場合も考えられる。また、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けたとしても、検出値の変化量が無視し得るほど小さい場合も考えられる。そこで、本実施例では、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値が、アンモニアの影響により無視できないほど変化している場合に限り、算出制限を行う。
【００８５】
図８は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。なお、前記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図８に示したフローチャートでは、ステップＳ１０２の処理が完了すると、ステップＳ１０７及びステップＳ１０８が処理され、さらにその後にステップＳ１０３へ進む。なお、図８に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を省略することもできる。
【００８７】
図８に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、検出必要添加量が、推定必要添加量に還元剤量閾値を加えた値以上であるか否か判定される。ここでいう還元剤量閾値は、第一ＮＯｘセンサ１２によりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。また、還元剤量閾値は、検出必要添加量がアンモニアの影響を受けている場合の該アンモニアによる検出必要添加量の増加分としてもよい。ステップＳ１０３及びステップＳ２０２で肯定判定がなされたとしても、検出必要添加量が推定必要添加量よりも還元剤量閾値以上多くなっていなければ、検出必要添加量を添加する。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００８８】
また、本実施例では、内燃機関１の運転状態に基づいて算出されるＮＯｘ濃度（以下、推定ＮＯｘ濃度ともいう。）よりも検出ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度閾値以上高い場合に、算出制限を行ってもよい。なお、推定ＮＯｘ濃度は、第一ＮＯｘセンサ１２よりも上流または第一ＮＯｘセンサ１２近傍のＮＯｘ濃度を推定した値である。推定ＮＯｘ濃度は、第一ＮＯｘセンサ１２により検出されるＮＯｘ濃度を推定した値ともいえる。そして、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けているか否かを、検出ＮＯｘ濃度と推定ＮＯｘ濃度とを比較して判定する。
【００８９】
図９は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フ
ローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。なお、前記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図９に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を省略することができる。
【００９０】
図９に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ４０１へ進んで、推定ＮＯｘ濃度が算出される。推定ＮＯｘ濃度は、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度の推定値であり、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関負荷等）に基づいて算出される。ここで、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度と、には関連があるため、内燃機関１の運転状態に基づいて推定ＮＯｘ濃度を算出することができる。なお、内燃機関１の運転状態と推定ＮＯｘ濃度との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。ステップＳ４０１の処理が完了すると、ステップＳ４０２へ進む。
【００９１】
ステップＳ４０２では、検出ＮＯｘ濃度が、推定ＮＯｘ濃度にＮＯｘ濃度閾値を加えた値以上であるか否か判定される。ここでいうＮＯｘ濃度閾値は、第一ＮＯｘセンサ１２によりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。また、ＮＯｘ濃度閾値は、検出ＮＯｘ濃度がアンモニアの影響を受けている場合の該アンモニアによる検出ＮＯｘ濃度の増加分としてもよい。ステップＳ１０３及びステップＳ２０２で肯定判定がなされたとしても、検出ＮＯｘ濃度が、推定ＮＯｘ濃度よりもＮＯｘ濃度閾値以上高くなっていなければ、検出必要添加量を添加する。ステップＳ４０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００９２】
また、本実施例では、推定ＮＯｘ量よりも検出ＮＯｘ量がＮＯｘ量閾値以上多い場合に、算出制限を行ってもよい。すなわち、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けているか否かを、検出ＮＯｘ量と推定ＮＯｘ量とを比較して判定する。
【００９３】
図１０は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。なお、前記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図１０に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を省略することができる。
【００９４】
図１０に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５の処理が完了するとステップＳ５０１へ進む。ステップＳ５０１では、検出ＮＯｘ量が、推定ＮＯｘ量にＮＯｘ量閾値を加えた値以上であるか否か判定される。ここでいうＮＯｘ量閾値は、第一ＮＯｘセンサ１２によりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。また、ＮＯｘ量閾値は、検出ＮＯｘ量がアンモニアの影響を受けている場合の該アンモニアによる検出ＮＯｘ量の増加分としてもよい。ステップＳ１０３及びステップＳ２０２で肯定判定がなされたとしても、検出ＮＯｘ量が、推定ＮＯｘ量よりもＮＯｘ量閾値以上多くなっていなければ、検出必要添加量を添加する。ステップＳ５０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００９５】
また、本実施例では、内燃機関１の運転状態に基づいて推定されるＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率（以下、推定ＮＯｘ浄化率ともいう。）よりも、第一ＮＯｘセンサ１２及び第二ＮＯｘセンサ１３の検出値に基づいて算出されるＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率（以下、検出ＮＯｘ浄化率ともいう。）が、ＮＯｘ浄化率閾値以上高い場合に、算出制限を行ってもよい。上記のように、検出ＮＯｘ浄化率は、以下のようにして求められる。
検出ＮＯｘ浄化率＝（第一ＮＯｘセンサ１２の検出値−第二ＮＯｘセンサ１３の検出値）／第一ＮＯｘセンサ１２の検出値
排気中のアンモニアはＮＯｘ触媒５に吸着されるので、第一ＮＯｘセンサ１２においてアンモニアが検出される状態であっても、第二ＮＯｘセンサ１３ではアンモニアがほとんど検出されない。したがって、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けて高くなると、検出ＮＯｘ浄化率が高くなる。このため、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値がアンモニアの影響を受けているか否かを、検出ＮＯｘ浄化率と推定ＮＯｘ浄化率とを比較して判定することができる。
【００９６】
図１１は、本実施例に係る還元剤添加制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、所定時間毎にＥＣＵ１０により実行される。なお、前記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図１０に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を省略することができる。
【００９７】
図１１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０８の処理が完了するとステップＳ６０１へ進む。ステップＳ６０１では、第二ＮＯｘセンサ１２によりＮＯｘが検出される。このときに検出されるＮＯｘ濃度を第二ＮＯｘ濃度としている。次に、ステップＳ６０２へ進んで、検出ＮＯｘ浄化率が算出される。ステップＳ６０２の処理が完了すると、ステップＳ１０３へ進む。
【００９８】
また、図１１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ６０３へ進んで推定ＮＯｘ浄化率が算出される。ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒５の温度（排気の温度としてもよい。）、及び排気の流量（吸入空気量としてもよい。）と関連しているため、これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めて記憶しておくことにより、推定ＮＯｘ浄化率を算出することができる。なお、ＮＯｘ触媒５の温度及び排気の流量は、機関回転数及び機関負荷に基づいて推定してもよい。本ステップＳ６０３では、内燃機関１の運転状態に基づいて推定ＮＯｘ浄化率を算出しているといえる。ステップＳ６０３の処理が完了すると、ステップＳ６０４へ進む。
【００９９】
ステップＳ６０４では、検出ＮＯｘ浄化率が、推定ＮＯｘ浄化率にＮＯｘ浄化率閾値を加えた値以上であるか否か判定される。ここでいうＮＯｘ浄化率閾値は、第一ＮＯｘセンサ１２によりアンモニアが検出されているか否かの境界を示す値である。また、ＮＯｘ浄化率閾値は、検出ＮＯｘ浄化率がアンモニアの影響を受けている場合の該アンモニアによる検出ＮＯｘ浄化率の増加分としてもよい。ステップＳ１０３及びステップＳ２０２で肯定判定がなされたとしても、検出ＮＯｘ浄化率が、推定ＮＯｘ浄化率よりもＮＯｘ浄化率閾値以上高くなっていなければ、検出必要添加量を添加する。ステップＳ６０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【０１００】
なお、本実施例では、還元剤の添加量を算出する際に、算出制限を行うことを例に挙げて説明している。一方、ＮＯｘ浄化率を算出する際に、算出制限を行う場合でも同様に考えることができる。この場合、ステップＳ１０６に代えて、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いたＮＯｘ浄化率の算出を禁止する、または、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いてＮＯｘ浄化率を算出し、このＮＯｘ浄化率を補正する。ＮＯｘ浄化率を補正する場合には、例えば、排気の流量が多くなるほど、補正値または補正係数を大きくするようにしてもよい。この補正値または補正係数は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、ステップＳ１０９に代えて、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値を用いてＮＯｘ浄化率を算出する。また、本実施例では、必要添加量、ＮＯｘ濃度、ＮＯｘ量、ＮＯｘ浄化率を例に挙げて説明している。一方、この他の物理量であっても適用可能である。すなわち、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値と相関する物理量であって第一ＮＯｘセ
ンサ１２の検出値が大きくなるほど大きくなる物理量（以下、検出物理量ともいう。）と、内燃機関１の運転状態に基づいて算出される該物理量の推定値（以下、推定物理量ともいう。）と、の差が閾値以上であれば、算出制限を行うことができる。
【０１０１】
（実施例４）
図１２は、本実施例に係る内燃機関１の吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。本実施例では、酸化触媒３よりも上流にターボチャージャ２０を設けている。その他の装置等は上記実施例と同じため、説明を省略する。
【０１０２】
図１３は、ターボチャージャ２０よりも下流の排気の流れを破線で示した図である。ここで、排気がターボチャージャ２０を通過すると、排気通路２の中心軸を中心として排気が旋回する。このときの遠心力により排気が排気通路２の壁面方向に偏る。この偏りは、排気の流量が多いほど、より顕著になる。この排気の偏りのため、排気通路２の中心軸側の圧力が、排気通路２の壁面側の圧力よりも、相対的に低くなる。このため、ターボチャージャ２０と酸化触媒３との距離が比較的近い場合には、酸化触媒３において外周側の圧力よりも中心軸側の圧力のほうが低くなる。このような状態で排気がミキサ４に到達すると、酸化触媒３の外周側を通り抜けた排気が、ミキサ４の抵抗により、酸化触媒３の中心軸側に逆流する虞がある。このように排気が逆流すると、添加弁６から添加される還元剤が、第一ＮＯｘセンサ１２へ到達し得る。
【０１０３】
このような構成であっても、上記実施例と同様にして、算出制限を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１     内燃機関
２     排気通路
３     酸化触媒
４     ミキサ
５     選択還元型ＮＯｘ触媒
６     添加弁
７     吸気通路
１０   ＥＣＵ
１１   温度センサ
１２   第一ＮＯｘセンサ
１３   第二ＮＯｘセンサ
１５   エアフローメータ
１６   クランクポジションセンサ
１７   アクセル開度センサ
２０   ターボチャージャ
４１   螺旋通路
４２   開口部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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