(57)【要約】【課題】選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減できないときにも、外気への窒素酸化物の排出を抑制することのできる排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）が増量処理実施判定値αまで低減されていないと判定されるときには（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＳＣＲ装置から流出したアンモニアを酸化するＡＳＣ装置の触媒床温（ＡＳＣ床温）が、ＨＣを還元剤とした選択触媒還元によりＡＳＣ装置にて排気中のＮＯｘを還元可能なＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあることを条件に、排気への未燃燃料の添加を通じてＡＳＣ装置に流入する排気中のＨＣの量を増量する増量処理（Ｓ１０５〜１０８）を実施することで、ＡＳＣ装置でのＮＯｘの選択触媒還元反応がより活発に行われるようにする。【選択図】図２
2016183563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室から排出された排気を流す排気通路に、排気に尿素水を添加する尿素添加弁、前記尿素水から生成されたアンモニアを還元剤とした選択触媒還元により排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒装置、および酸化触媒が担持されて前記選択還元型触媒装置から流出したアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒装置、が上流側から順に設けられるとともに、前記燃焼室で燃焼された既燃ガスに未燃燃料を添加する添加手段と、前記添加手段を制御することで既燃ガスへの未燃燃料の添加制御を行う添加制御部を備える排気浄化装置において、
前記添加制御部は、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないときに、前記アンモニアスリップ触媒装置の触媒床温が、炭化水素を還元剤とした選択触媒還元により同アンモニアスリップ触媒装置にて排気中の窒素酸化物を還元可能な温度域内にあることを条件に、未燃燃料の添加を通じて前記アンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素の量を増量する増量処理を行う、
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記添加制御部は、前記選択還元型触媒装置を通過した排気中の窒素酸化物の量が規定値を超えているときを、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないときとして前記増量処理を行う、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記添加制御部は、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対する前記選択還元型触媒装置で還元される窒素酸化物の量の比率である窒素酸化物浄化率を規定値よりも大きくするために必要な前記尿素水の添加量よりも添加可能な同尿素水の量が少ないときを、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないときとして前記増量処理を行う、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記添加制御部は、前記増量処理を行っているときに、前記選択還元型触媒装置を通過した排気中の窒素酸化物の量が規定値以下となったときに同増量処理を停止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記添加制御部は、前記増量処理を行っているときに、前記選択還元型触媒装置への窒素酸化物の流入量に対する前記選択還元型触媒装置での窒素酸化物の還元量の比率である窒素酸化物浄化率が規定値以上となったときに同増量処理を停止する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記添加制御部は、前記増量処理を行っているときに、前記アンモニアスリップ触媒装置の床温が前記温度域外となったときに同増量処理を停止する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記添加制御部は、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量が多いほど、前記増量処理での未燃燃料の添加量を多くする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
前記添加制御部は、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対する同選択還元型触媒装置で還元される窒素酸化物の量の比率である窒素酸化物浄化率が低いほど、前記増量処理での未燃燃料の添加量を多くする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項９】
前記排気通路における前記選択還元型触媒装置よりも上流側の部分には、酸化触媒が担持された更なる触媒装置が設けられ、
前記増量処理において前記添加制御部が添加する未燃燃料の量は、前記更なる触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量よりも多い、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記増量処理において前記添加制御部は、前記更なる触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量と、前記アンモニアスリップ触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量と、を個別に演算し、それら演算した未燃燃料の量を合計分の未燃燃料の添加を行う、
請求項９に記載の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記添加手段は、排気通路に設置された燃料添加弁であり、前記未燃燃料の添加は、その燃料添加弁による排気への燃料添加により行われる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記添加手段は、前記燃焼室内に燃料を噴射するインジェクターであり、前記未燃燃料の添加は、そのインジェクターによる排気行程中の前記燃焼室内への燃料噴射により行われる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを還元剤とした選択触媒還元により排気中の窒素酸化物を還元して浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような排気浄化装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の排気浄化装置は、排気に尿素水を添加する尿素水添加弁と、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤とした選択触媒還元により排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する選択還元型触媒装置と、選択還元型触媒装置から漏れ出たアンモニアを酸化する酸化触媒装置と、を備える。ところで、選択還元型触媒装置が吸着可能な尿素水の量は、選択還元型触媒装置の床温が高くなるほど少なくなる。そのため、選択還元型触媒装置の床温が急上昇したときには、同触媒装置から大量のアンモニアが脱離する、いわゆるアンモニアスリップが発生することがある。そこで、上記従来の排気浄化装置では、選択還元型触媒装置の床温が急上昇したときには、尿素水の添加を停止するとともに、燃料噴射時期の進角化や排気再循環の停止により、燃焼室から排出される排気中のＮＯｘの量を増大させることで、脱離したアンモニアをＮＯｘと反応させて、処理するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の排気浄化装置におけるアンモニアスリップ抑制のための尿素水添加の停止時などのように、尿素水の添加量が制限されているときには、選択還元型触媒装置に流入するＮＯｘの量に対して同選択還元型触媒装置から流出するＮＯｘの量を所望の量まで低減できないことがある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量を所望の量まで低減できないときにも、外気への窒素酸化物の排出を抑制することのできる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】
【０００６】
上記課題を解決する排気浄化装置は、燃焼室から排出された排気を流す排気通路に、排気に尿素水を添加する尿素添加弁、前記尿素水から生成されたアンモニアを還元剤とした選択触媒還元により排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒装置、および酸化触媒が担持されて、前記選択還元型触媒装置から流出したアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒装置、が上流側から順に設けられるとともに、燃焼室で燃焼された既燃ガスに未燃燃料を添加する添加手段と、その添加手段を制御することで既燃ガスへの未燃燃料の添加制御を行う添加制御部を備える。そして、前記添加制御部が、前記選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないときに、炭化水素を還元剤とした選択触媒還元により前記アンモニアスリップ触媒装置にて排気中の窒素酸化物を還元可能な温度域内に同アンモニアスリップ触媒装置の触媒床温があることを条件に、未燃燃料の添加を通じて前記アンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素の量を増量する増量処理を行うようにしている。
【０００７】
アンモニアスリップ触媒装置は、その触媒床温が適宜な温度域にあれば、排気中の炭化水素を還元剤とした選択触媒還元により排気中の窒素酸化物を還元浄化することができる。一方、アンモニアスリップの抑制などの制約のため、添加可能な尿素水の量には限界があり、選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量を所望の量まで低減できないことがある。
【０００８】
上記排気浄化装置では、選択還元型触媒装置への窒素酸化物の流入量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないときには、同アンモニアスリップ触媒装置の触媒床温が、同アンモニアスリップ触媒装置において炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元が可能な温度域内にあることを条件に、未燃燃料の添加を通じてアンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素の量を増量する増量処理が添加制御部により行われる。こうした増量処理が行われると、アンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素の量が増え、アンモニアスリップ触媒装置において、炭化水素を還元剤とした選択触媒還元によって、より多くの窒素酸化物が還元されるようになる。そのため、選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量を所望の量まで低減できないときにも、外気への窒素酸化物の排出を抑制することができる。
【０００９】
なお、例えば選択還元型触媒装置を通過した排気中の窒素酸化物の量が規定値を超えているときや、選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対する選択還元型触媒装置で還元される窒素酸化物の量の比率である窒素酸化物浄化率を規定値よりも大きくするために必要な尿素水の添加量よりも添加可能な同尿素水の量が少ないときに、選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対して、同選択還元型触媒装置から流出する窒素酸化物の量が所望の量まで低減されていないと判断することができる。
【００１０】
また、上記増量処理を行っているときに、選択還元型触媒装置を通過した排気中の窒素酸化物の量が規定値以下となったときや、選択還元型触媒装置への窒素酸化物の流入量に対する選択還元型触媒装置での窒素酸化物の還元量の比率である窒素酸化物浄化率が規定値以上となったときには、選択還元型触媒装置の窒素酸化物の浄化能力の不足は解消していると考えられる。よって、これらのときには増量処理を停止するようにすれば、窒素酸化物の排出を抑制しつつ、未燃燃料の添加に伴う燃料消費を抑えられる。
【００１１】
さらに、上記増量処理を行っているときに、アンモニアスリップ触媒装置の床温が前記温度域外となったときには、未燃燃料の添加を継続しても、アンモニアスリップ触媒装置の炭化水素を還元剤とした選択触媒還元での窒素酸化物の浄化を良好に続けられなくなる。よって、このときにも、増量処理は停止することが望ましい。
【００１２】
選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量が多いほど、あるいは選択還元型触媒装置に流入する窒素酸化物の量に対する同選択還元型触媒装置で還元される窒素酸化物の量の比率である窒素酸化物浄化率が低いほど、選択還元型触媒装置で浄化されずにアンモニアスリップ触媒装置に流入する窒素酸化物の量が増えるため、増量処理での未燃燃料の添加量を増やして、アンモニアスリップ触媒装置の窒素酸化物の浄化能力を高めるようにするとよい。
【００１３】
排気通路における前記選択還元型触媒装置よりも上流側の部分に、酸化触媒が担持された更なる触媒装置が設けられている場合、排気中に未燃燃料が存在すると、その更なる触媒装置においても、炭化水素を還元剤とした選択触媒還元反応による窒素酸化物の還元が行われるようになる。そのため、そうした場合には、増量処理時に添加制御部が添加する未燃燃料の量を、上記更なる触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量よりも多くすることで、アンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素を確実に増量することができる。そして、更なる触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量と、アンモニアスリップ触媒装置における炭化水素を還元剤とした選択触媒還元による窒素酸化物の還元反応に消費される量の炭化水素を排気中に供給するために必要な未燃燃料の量と、を個別に演算し、それら演算した未燃燃料の量を合計分の未燃燃料の添加を増量処理において行うようにすれば、アンモニアスリップ触媒装置に流入する排気中の炭化水素の増量が更に確実となる。
【００１４】
ちなみに、未燃燃料の添加は、例えば排気通路に設置された燃料添加弁を添加手段として用いてその燃料添加弁による排気への燃料添加により行ったり、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクターを添加手段として用いてそのインジェクターによる排気行程中の前記燃焼室内への燃料噴射により行ったり、することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の排気浄化装置が適用されるディーゼルエンジンの吸気系および排気系の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の排気浄化装置において実行される増量処理ルーチンのフローチャート。
【図３】同増量処理ルーチンにおける増量処理の実施判定に使用される増量処理実施判定値とエンジン回転速度および燃料噴射量との関係を示すグラフ。
【図４】第２実施形態の排気浄化装置において実行される増量処理ルーチンのフローチャート。
【図５】同増量処理ルーチンにおける増量処理の実施判定に使用される増量処理実施判定値と排気流量およびＳＣＲ床温との関係を示すグラフ。
【図６】増量処理時の未燃燃料の添加量をＳＣＲ流入ＮＯｘ量に基づき演算する場合のＳＣＲ流入ＮＯｘ量と増量処理時の未燃燃料の添加量の演算値との関係を示すグラフ。
【図７】増量処理時の未燃燃料の添加量をＳＣＲ装置のＮＯｘ浄化率に基づき演算する場合のＳＣＲ流入ＮＯｘ量と増量処理時の未燃燃料の添加量の演算値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、排気浄化装置の第１実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンの吸気通路１０には、上流側から順に、エアクリーナー１１、エアフローメーター１２、コンプレッサー１３、インタークーラー１４、Ｉ／Ｃ出ガス温度センサー１５、スロットルバルブ１６、吸気圧センサー２７が設けられている。エアクリーナー１１は、吸気中の不純物を濾過し、エアフローメーター１２は、吸気通路１０を流れる吸気の流量（吸入空気量）を検出する。コンプレッサー１３は、駆動に応じて吸気を加圧し、インタークーラー１４は、コンプレッサー１３通過後の吸気を冷却する。Ｉ／Ｃ出ガス温度センサー１５は、インタークーラー１４通過後の吸気の温度を検出し、スロットルバルブ１６は、その開度の変更に応じて吸入空気量を調整する。そして、吸気圧センサー２７は、吸気通路１０の、スロットルバルブ１６の下流側の部分における吸気の圧力を検出する。
【００１７】
吸気通路１０は、スロットルバルブ１６の下流側において、ディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室１７に接続されている。ディーゼルエンジンの各燃焼室１７には、燃料を噴射するインジェクター１８がそれぞれ設けられている。そして、各燃焼室１７では、吸気通路１０を通じて導入された吸気とインジェクター１８から噴射された燃料との混合気の燃焼が行われる。
【００１８】
各燃焼室１７での混合気の燃焼により生じた排気（既燃ガス）は、排気通路１９を通って外気に放出される。排気通路１９には、タービン２０が設置されている。タービン２０は、吸気通路１０に設けられたコンプレッサー１３と共に排気タービン式過給機を構成し、排気通路１９を流れる排気の流勢により回転してコンプレッサー１３を駆動する。なお、排気通路１９におけるタービン２０上流には、同タービン２０に対する排気吹付口の開口面積を可変とする可変ノズル２１が設置されており、その可変ノズル２１の開度制御を通じてタービン２０の回転速度が調整されている。
【００１９】
さらに、ディーゼルエンジンには、排気の一部を吸気中に再循環させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）システムが設けられている。ＥＧＲシステムは、排気通路１９におけるタービン２０よりも上流側の部分と吸気通路１０におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分とを連通するＥＧＲ通路２２、そのＥＧＲ通路２２を通って吸気中に再循環される排気（ＥＧＲガス）を冷却するＥＧＲクーラー２３、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ２４を備える。また、ＥＧＲシステムは、ＥＧＲクーラー２３を迂回してＥＧＲガスを流すためのバイパス通路２５、同バイパス通路２５を通ってＥＧＲクーラー２３を迂回するＥＧＲガスの流量を調整するバイパスバルブ２６も備えている。
【００２０】
続いて、以上のように構成されたディーゼルエンジンに適用される本実施形態の排気浄化装置の構成を説明する。本実施形態の排気浄化装置には、排気中のＰＭ（Particulate Matter：微粒子物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルター）システムと、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤とした選択還元により排気中のＮＯｘを浄化する尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）システムとが設けられている。
【００２１】
ＤＰＦシステムは、燃料添加弁３０、前段酸化触媒装置３１、ＰＭ捕集フィルター３２を備える。燃料添加弁３０は、排気通路１９におけるタービン２０よりも上流側の部分に設置されている。本実施形態では、この燃料添加弁３０が、排気通路１９を流れる排気（既燃ガス）中に燃料（未燃燃料）を添加する添加手段となっている。また、前段酸化触媒装置３１は、酸化触媒が担持された触媒装置であり、排気通路１９におけるタービン２０よりも下流側、かつＰＭ捕集フィルター３２よりも上流側の部分に設置されている。ＰＭ捕集フィルター３２は、排気中のＰＭを捕捉するフィルターである。前段酸化触媒装置３１は、ＰＭのＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶性有機物質）成分を酸化するとともに、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して、ＰＭ捕集フィルター３２の連続再生に必要な二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する。また、前段酸化触媒装置３１は、ＰＭ捕集フィルター３２の強制再生に際し、燃料添加弁３０より添加された燃料中の炭化水素（ＨＣ）を酸化し、その酸化反応に伴う発熱で排気を高温化することで、ＰＭ捕集フィルター３２の温度をＰＭの燃焼に必要な温度に高める役割を担ってもいる。なお、ＰＭ捕集フィルター３２にも、酸化触媒が担持されており、その酸化触媒は、ＰＭの燃焼に寄与している。
【００２２】
さらにＤＰＦシステムは、同システムの各部における排気の状態を検出するための下記の各センサーを備える。排気通路１９における前段酸化触媒装置３１よりも上流側の部分には、同前段酸化触媒装置３１に流入する排気の温度（ＤＯＣ入ガス温度）を検出する入ガス温度センサー３３が設置されている。また、排気通路１９における前段酸化触媒装置３１とＰＭ捕集フィルター３２との間の部分には、ＰＭ捕集フィルター３２に流入する排気の温度（ＳＣＲ中ガス温度）を検出する中ガス温度センサー３４が設置されている。さらに、排気通路１９におけるＰＭ捕集フィルター３２よりも下流の部分には、ＰＭ捕集フィルター３２から流出した排気の温度（ＳＣＲ出ガス温度）を検出する出ガス温度センサー３５が設置されている。加えて、排気通路１９におけるＰＭ捕集フィルター３２の設置部分には、ＰＭ捕集フィルター３２前後の排気の圧力差を検出する差圧センサー３６が設置されている。
【００２３】
一方、尿素ＳＣＲシステムは、尿素添加弁４０と、前後２つのＳＣＲ装置、すなわち前段ＳＣＲ装置４１および後段ＳＣＲ装置４２と、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst：アンモニアスリップ触媒）装置４３と、を備える。尿素添加弁４０は、排気通路１９におけるＰＭ捕集フィルター３２よりも下流側の部分に設置されて、尿素水を排気に添加する。前段ＳＣＲ装置４１および後段ＳＣＲ装置４２は、排気熱による加水分解によって尿素から生成されたアンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒装置である。前段ＳＣＲ装置４１は、排気通路１９における尿素添加弁４０よりも下流側の部分に設置され、後段ＳＣＲ装置４２は、排気通路１９における前段ＳＣＲ装置４１よりも下流側の部分に設置されている。ＡＳＣ装置４３は、排気通路１９における後段ＳＣＲ装置４２よりも下流側の部分に設置されている。なお、ＡＳＣ装置４３には、酸化触媒が担持されており、この酸化触媒の働きにより、ＡＳＣ装置４３は、前段および後段のＳＣＲ装置（４１，４２）をすり抜けて流出したアンモニアを酸化している。ちなみに、排気通路１９における尿素添加弁４０と前段ＳＣＲ装置４１との間の部分には、尿素添加弁４０が添加した尿素水を排気中に拡散させるための分散板４４が設置されている。
【００２４】
なお、尿素添加弁４０が排気に添加する尿素水は、尿素水タンク４５内に蓄えられている。尿素水タンク４５は、ヒーター付きの配管４６を通じて尿素添加弁４０に接続されている。尿素水タンク４５内には、尿素ポンプ４７が設置されている。そして、その尿素ポンプ４７により、尿素水タンク４５内の尿素水が汲み上げられて、配管４６を通じて尿素添加弁４０に尿素水が送られるようになっている。なお、尿素水タンク４５には、その内部の尿素水の残量を検出する尿素水レベルセンサー４８が設けられている。また、配管４６には、尿素添加弁４０に送られる尿素水の温度を検出する尿素水温度センサー４９が設置されている。
【００２５】
さらに尿素ＳＣＲシステムは、同システムの各部における排気の状態を検出するための下記の各センサーを備える。排気通路１９におけるＰＭ捕集フィルター３２と尿素添加弁４０との間の部分には、入ＮＯｘセンサー５０および空燃比センサー５１が設置されている。入ＮＯｘセンサー５０は、前段ＳＣＲ装置４１に流入する排気中のＮＯｘ量（ＳＣＲ流入ＮＯｘ量）を検出する。空燃比センサー５１は、排気の酸素／未燃成分の濃度に応じた出力を発生し、その出力は、燃焼室１７で燃焼された混合気の空燃比を把握するために用いられる。一方、排気通路１９におけるＡＳＣ装置４３よりも下流側の部分には、出ＮＯｘセンサー５３、ＡＳＣ後ガス温度センサー５４およびＰＭセンサー５５が設置されている。出ＮＯｘセンサー５３は、ＡＳＣ装置４３から流出して外気に排出される排気中のＮＯｘ量（ＡＳＣ流出ＮＯｘ量）を検出する。また、ＡＳＣ後ガス温度センサー５４は、ＡＳＣ装置４３から流出した排気の温度（ＡＳＣ出ガス温度）を検出する。さらに、ＰＭセンサー５５は、ＡＳＣ装置４３から流出して、外気へと放出されるＰＭの量を検出する。
【００２６】
こうした排気浄化装置において、燃料添加弁３０による燃料添加、尿素添加弁４０による尿素水添加は、電子制御ユニット５６により制御されている。電子制御ユニット５６は、制御のための演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶された読出専用メモリー、中央演算処理装置の演算結果や各センサーの検出結果を一時的に記憶する読書可能メモリー、外部からの信号を受信するための入力ポート、および外部に信号を送信するための出力ポートを備える。電子制御ユニット５６の入力ポートには、上述の各センサーが接続されている。また、電子制御ユニット５６の出力ポートには、燃料添加弁３０および尿素添加弁４０が接続されている。そして、電子制御ユニット５６は、燃料添加弁３０および尿素添加弁４０の駆動制御により、排気に対する燃料および尿素水の添加制御を行っている。
【００２７】
なお、この排気浄化装置では、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２が、排気通路１９における選択還元型触媒装置（前段ＳＣＲ装置４１、後段ＳＣＲ装置４２）よりも上流側の部分に設けられて、酸化触媒が担持された更なる触媒装置に相当する。また、この排気浄化装置では、燃料添加弁３０による、排気（既燃ガス）への燃料（未燃燃料）の添加制御を行う電子制御ユニット５６が、添加制御部に相当する。
【００２８】
電子制御ユニット５６は、排気の状態や前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２の温度状態などに応じて、ＰＭ捕集フィルター３２に捕捉されたＰＭの燃焼に必要な量の未燃燃料が前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２に供給されるように、燃料添加弁３０の燃料添加量を制御する。また、電子制御ユニット５６は、排気の状態やＳＣＲ装置（４１，４２）およびＡＳＣ装置４３の温度状態などに応じて、燃焼室１７から排出されたＮＯｘをＳＣＲ装置（４１，４２）で浄化するために必要な量のアンモニアがＳＣＲ装置（４１，４２）に供給されるように、尿素添加弁４０の尿素水添加量を制御する。
【００２９】
さらに、電子制御ユニット５６は、ＳＣＲ装置（４１，４２）に流入するＮＯｘの量に対して、ＳＣＲ装置（４１，４２）から流出するＮＯｘの量を所望の量まで低減できないときに、ＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量を増量する増量処理を行っている。以下、本実施形態の排気浄化装置における増量処理の詳細を説明する。
【００３０】
図２に、増量処理の実施のため、電子制御ユニット５６が実行する増量処理ルーチンのフローチャートを示す。電子制御ユニット５６は、ディーゼルエンジンの運転中に本ルーチンの処理を、規定の制御周期毎に繰り返し実行する。
【００３１】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、出ガス温度センサー３５によるＳＣＲ出ガス温度の検出値からの推定により、ＳＣＲ装置（４１，４２）の触媒床温（ＳＣＲ床温TSCR）が求められる。続いて、ステップＳ１０１において、そのＳＣＲ床温TSCRに基づく推定により、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が演算される。ＮＯｘ浄化率はＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対する、前段および後段のＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ還元量の比率である。そして、続くステップＳ１０２において、入ＮＯｘセンサー５０によるＳＣＲ流入ＮＯｘ量の検出値と上記ＮＯｘ浄化率の演算値とを乗算して、後段ＳＣＲ装置４２から流出してＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＮＯｘの量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）が演算される。なお、こうして演算されるＡＳＣ流入ＮＯｘ量は、実質的に、ＳＣＲ装置（４１，４２）から流出するＮＯｘの量（ＳＣＲ流出ＮＯｘ量）と同じである。
【００３２】
次に、ステップＳ１０３において、エンジン回転速度および燃料噴射量から増量処理実施判定値αが演算される。ここで増量処理実施判定値αは、必要な量の尿素が供給された場合の、エンジン回転速度および燃料噴射量により規定されるディーゼルエンジンの各動作点におけるＡＳＣ流入ＮＯｘ量が取り得る値の範囲の最大値となるように演算されている。よって、実際のＡＳＣ流入ＮＯｘ量が増量処理実施判定値αを超えていれば、想定よりも多くのＮＯｘが、ＳＣＲ装置（４１，４２）で浄化されずにＡＳＣ装置４３に流入していることに、すなわち、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＡＳＣ流入ＮＯｘ量（ＳＣＲ流出ＮＯｘ量）が所望の量まで低減されていないことになる。ちなみに、本実施形態では、エンジン回転速度および燃料噴射量から演算された増量処理実施判定値αが、ここでの所望の量となる。
【００３３】
図３に、増量処理実施判定値αの設定態様の一例を示す。ディーゼルエンジンの高回転高負荷運転時には、排気流量が多くなり、その排気に含まれるＮＯｘ量も多くなるため、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化能力が十分に確保されていても、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量は多くなる。これに対応して、同図の例では、エンジン回転速度が高いほど、あるいは燃料噴射量が多いほど、大きい値となるように増量処理実施判定値αが設定されている。
【００３４】
続いて、ステップＳ１０４において、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量の演算値が増量処理実施判定値αを超えているか否かが判定される。ここで、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量の演算値が増量処理実施判定値αを超えており、上記のようにＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）が所望の量まで低減されていないと判定されるときには（ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に処理が進められる。一方、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量の演算値が増量処理実施判定値αを超えておらず、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）が所望の量まで低減されていると判定されるときには、（ＮＯ）、ステップＳ１０９において、最終添加量QADFTRGの値を「０」に設定した後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００３５】
なお、電子制御ユニット５６は、本ルーチンの処理の終了後、本ルーチンの処理にて設定された最終添加量QAFTRG分の燃料添加の実施を、燃料添加弁３０に指令する。よって、最終添加量QADFTRGの値が「０」に設定されたときには、燃料添加弁３０の燃料添加は実施されないことになる。
【００３６】
一方、ステップＳ１０５に処理が進められると、そのステップＳ１０５において、ＡＳＣ装置４３の触媒床温（ＡＳＣ床温TASC）がＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあるか否かが判定される。ＨＣ−ＳＣＲ可能温度域は、炭化水素（ＨＣ）を還元剤とした選択触媒還元によりＡＳＣ装置４３が排気中のＮＯｘを還元可能な温度域である。ここで、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に処理が進められる。一方、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内になければ（ＮＯ）、上述のステップＳ１０９において最終添加量QADFTRGの値を「０」に設定した後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、本実施形態では、ＡＳＣ後ガス温度センサー５４によるＡＳＣ出ガス温度の検出値を、ＡＳＣ床温TASCとして用いている。
【００３７】
ステップＳ１０６に処理が進められると、そのステップＳ１０６において、入ガス温度センサー３３によるＯＤＣ入ガス温度の検出値と、入ＮＯｘセンサー５０によるＳＣＲ流入ＮＯｘ量の検出値とから、ＤＰＦ用添加量QADMANIの値が演算される。ＤＰＦ用添加量QADMANIの値は、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２でのＮＯｘのＨＣ選択触媒還元に使用される量のＨＣを排気に添加するために必要な燃料添加の量を示す。ちなみに、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２にも、ＨＣ選択触媒還元によりＮＯｘを浄化が可能な触媒（例えばプラチナ）が担持されており、内部を流れる排気中に十分なＨＣが存在すれば、ＮＯｘのＨＣ選択触媒還元反応が発生する。ＤＰＦ用添加量QADMANIの演算値は、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほど、あるいは前段酸化触媒装置３１やＰＭ捕集フィルター３２におけるＨＣ選択触媒還元反応が最も活性化する温度にＤＯＣ入ガス温度が近いほど、大きい値とされる。
【００３８】
なお、燃料添加弁３０が排気に添加した未燃燃料のうち、ＤＰＦ用添加量ＱＡＤＭＡＮＩ分は、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２で消費される。よって、ＡＳＣ装置４３に未燃燃料を到達させるためには、ＤＰＦ用添加量ＱＡＤＭＡＮＩを超える量の未燃燃料を添加する必要がある。そしてそのときのＡＳＣ装置４３には、燃料添加弁３０が添加した未燃燃料の量からＤＰＦ用添加量ＱＡＤＭＡＮＩを差し引いた量の未燃燃料が到達することになる。
【００３９】
続いて、ステップＳ１０７において、ＡＳＣ床温TASCおよびＡＳＣ流入ＮＯｘ量から、ＡＳＣ用添加量QADASCの値が演算される。ここでの演算は、ＡＳＣ用添加量QADASCの値分の未燃燃料に含まれるＨＣの量が、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量分のＮＯｘの選択触媒還元に必要なＨＣの量、および現状のＡＳＣ床温TASCにおいてＡＳＣ装置４３が浄化可能な最大量分のＮＯｘを選択触媒還元するために必要なＨＣの量の２つの量のうちのいずれか少ない方となるように行われる。
【００４０】
次に、ステップＳ１０８において、ＤＰＦ用添加量QADMANIとＡＳＣ用添加量QADASCとを加算した値が最終添加量QADFTRGの値に設定される。そして、その後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４１】
なお、上記のようにＤＰＦ用添加量QADMANIの演算値は、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほど大きい値とされる。また、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が同じであれば、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほどＡＳＣ流入ＮＯｘ量も多くなり、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が多く、その選択触媒還元に必要なＨＣの量が多くなるほど、ＡＳＣ用添加量QADASCの演算値は大きい値とされる。よって、このときの最終添加量QADFTRGの値は、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほど、大きい値に設定されることになる。
【００４２】
また、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が同じであれば、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が低いほどＡＳＣ流入ＮＯｘ量も多くなり、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が多く、その選択触媒還元に必要なＨＣの量が多くなるほど、ＡＳＣ用添加量QADASCの演算値は大きい値とされる。よって、このときの最終添加量QADFTRGの値は、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が低いほど、大きい値に設定されることになる。
【００４３】
そしてこのときには、最終添加量QADFTRGの値に「０」よりも大きい値が設定されるため、本ルーチンの処理の終了後、燃料添加弁３０から最終添加量QADFTRGの値分の燃料添加が実施される。すなわち、こうした増加処理ルーチンでは、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０８が、増加処理に相当する処理となっている。
【００４４】
ちなみに、上述のように本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に繰り返し実行されている。そうした本ルーチンの実行の繰り返しにおいて、本ルーチンの結果、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０８の処理が行われることが続く限り、増量処理は継続される。そして、そうした増量処理の継続中に、本ルーチンの結果、ステップＳ１０９における最終添加量QADFTRGの値を「０」に設定する処理が行われたときに増量処理は停止されることになる。すなわち、増量処理はその継続中に、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量（ＳＣＲ流出ＮＯｘ量）が増量処理実施判定値α以上となったとき（Ｓ１０４：ＮＯ）、或いはＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域外となったとき（Ｓ１０５：ＮＯ）に停止される。
【００４５】
次に、本実施形態の排気浄化装置の作用を説明する。
ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化能力を高めるには、尿素水添加量を増やす必要がある。しかしながら、ＳＣＲ装置（４１，４２）のアンモニア付着量には限界があり、尿素水添加量を増やし過ぎると、ＡＳＣ装置４３が処理可能な量を超えるアンモニアがＳＣＲ装置（４１，４２）から脱離して、外気へのアンモニアの排出、いわゆるアンモニアスリップが発生してしまう。そのため、尿素水添加量は、アンモニアの脱離が生じない程度に制限する必要があり、大量のＮＯｘが排出されたときには、その排出されたＮＯｘのすべてを浄化可能な量の尿素水を添加できないことがある。
【００４６】
また、ディーゼルエンジンがアイドル運転や低回転運転から急加速して、燃焼室１７からのＮＯｘ排出量が急増したときには、その増加に合わせて尿素水添加量を増量しても、ＳＣＲ装置（４１，４２）での選択触媒還元反応が追いつかず、ＮＯｘを十分浄化できないことがある。さらに、このときには、余剰のアンモニアがＳＣＲ装置（４１，４２）から脱離するようになる。そして、このときのＮＯｘの増加に対して排気温度の上昇には遅れが生じるため、ＡＳＣ装置４３がそのアンモニアの酸化機能を十分に発揮できずに、アンモニアスリップが発生してしまうことがある。したがって、こうした場合には、アンモニアスリップを防止するため、ＮＯｘの増加に応じて尿素添加量を増量することができなくなる。
【００４７】
これらの場合のように、燃焼室１７から排出されるＮＯｘの量に対して不十分な量しか尿素水を添加できない場合、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）を所望の量まで低減できないことになる。そして、そうした場合には、浄化されずにＳＣＲ装置（４１，４２）を通過してＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＮＯｘ量（ＡＳＣ流入ＮＯｘ量）が増加するようになる。
【００４８】
このとき、本実施形態の排気浄化装置では、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が増量処理実施判定値αを超えるまで増加すると、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内であることを条件に、増量処理が実施されて、排気通路１９に設置された燃料添加弁３０により、排気（既燃ガス）に未燃燃料が添加される。排気に未燃燃料が添加されると、その未燃燃料に含まれるＨＣの分、排気中のＨＣの量が増加し、ＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量が増量される。このときのＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあれば、ＡＳＣ装置４３において、流入した排気中のＨＣを還元剤としたＮＯｘの選択触媒還元反応が発生するため、ＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量が増量されれば、ＡＳＣ装置４３で浄化されるＮＯｘの量が増加する。したがって、増量処理が実施されると、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が多くなった状態にあっても、ＡＳＣ装置４３で浄化されるＮＯｘの量が増えるため、外気へのＮＯｘの排出が抑えられるようになる。
【００４９】
なお、排気通路１９におけるＳＣＲ装置（４１，４２）よりも上流側の部分に設けられた前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２にも酸化触媒が担持されており、これらにおいても、排気中のＨＣを還元剤としたＮＯｘの選択触媒還元反応が発生する。一方、増量処理では、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２での選択触媒還元反応で消費される分のＨＣを含む未燃燃料の量がＤＰＦ用添加量QADMANIとして演算される。また、ＡＳＣ装置４３に供給しようとする量のＨＣを含む未燃燃料の量がＡＳＣ用添加量QADASCとして演算される。そして、それらＤＰＦ用添加量QADMANIとＡＳＣ用添加量QADASCとの合計分（最終添加量QADFTRG）の未燃燃料の添加が実施される。そのため、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２における選択触媒還元反応では、ＡＳＣ用添加量QADASC分の未燃燃料に含まれる量のＨＣが余剰するようになり、その余剰のＨＣがＡＳＣ装置４３に流入するようになる。
【００５０】
なお、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が増量処理実施判定値α以下となり、ＳＣＲ装置（４１，４２）だけでＮＯｘの浄化を十分に行えるようになると、増量処理は停止される。また、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ温度域外となり、増量処理を継続しても、ＡＳＣ装置４３が十分にＮＯｘを浄化できなくなったときにも、増量処理は停止される。
【００５１】
以上の本実施形態の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）ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＡＳＣ流入ＮＯｘ量が所望の量まで低減されていないときに、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあることを条件に、燃料添加弁３０による排気への未燃燃料添加の実施を通じて、ＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量を増量する増量処理を行うようにしている。そのため、ＡＳＣ装置４３がＨＣ選択還元によりＮＯｘを浄化可能な温度状態にあるときには、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量を所望の量まで低減できないときにも、外気へのＮＯｘの排出を抑制することができる。
【００５２】
（２）増量処理を行っているときに、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量が増量処理実施判定値α以下となったときには、増量処理が停止されるため、敢えて増量処理を行わなくても十分にＮＯｘを浄化できる状態で増量処理が不要に継続されないようになる。そのため、不要な増量処理による燃料消費が抑えられる。
【００５３】
（３）増量処理を行っているときに、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ温度域外となったときには、増量処理が停止されるため、増量処理を行っても、ＡＳＣ装置４３でのＨＣ選択触媒還元によるＮＯｘ浄化が行えない状態で増量処理が不要に継続されないようになる。そのため、不要な増量処理による燃料消費が抑えられる。
【００５４】
（４）前段ＳＣＲ装置４１に流入するＮＯｘの量が多いほど、増量処理において増やされる燃料添加の量が多くされ、ＡＳＣ装置４３でのＨＣ選択触媒還元により浄化されるＮＯｘの量を多くすることができる。そのため、前段ＳＣＲ装置４１に流入するＮＯｘの量が多くなっても、外気へのＮＯｘの排出量を好適に抑えることができる。
【００５５】
（５）前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２におけるＮＯｘの選択触媒還元反応で消費される量のＨＣを排気に添加するために必要な燃料添加の量（ＤＰＦ用添加量QADMANI）を、ＡＳＣ装置４３への供給が必要な量のＨＣを排気に添加するために必要な燃料添加の量（ＡＳＣ用添加量QADASC）とは別に算出している。そして、増量処理の実施中に、それらの合計分の燃料添加を行うようにしている。そのため、前段酸化触媒装置３１およびＰＭ捕集フィルター３２でのＮＯｘのＨＣ選択触媒還元では必ずＨＣが余剰して、その余剰のＨＣがＡＳＣ装置４３に流入するようになる。したがって、ＡＳＣ装置４３に必要な量のＨＣをより確実に供給することが、ひいてはＡＳＣ装置４３でのＨＣ選択触媒還元によるＮＯｘの浄化をより確実に行うことが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、排気浄化装置の第２実施形態を、図４および図５を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５７】
第１実施形態の排気浄化装置では、増量処理ルーチンにおいて、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量が所望の量まで低減されていない状態にあるか否かを、ＳＣＲ装置（４１，４２）を通過した排気中のＮＯｘの量、すなわちＡＳＣ流入ＮＯｘ量に基づき判定していた。これに対して本実施形態では、そうした判定をＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率に基づき行うようにしている。
【００５８】
図４に、本実施形態の排気浄化装置において電子制御ユニット５６が実行する増量処理ルーチンのフローチャートを示す。電子制御ユニット５６は、排気燃料添加の実施中に同ルーチンの処理を規定の制御周期毎に繰り返し実行する。そして、電子制御ユニット５６は、本ルーチンの処理の終了後、その処理にて設定された最終添加量QADFTRGの値分の燃料添加を燃料添加弁３０に指令している。
【００５９】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、出ガス温度センサー３５によるＳＣＲ出ガス温度の検出値に基づく推定により、ＳＣＲ床温TSCRが求められる。また、次のステップＳ２０１において、その演算されたＳＣＲ床温TSCRに基づく推定により、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が求められる。
【００６０】
続いて、ステップＳ２０２において、排気流量およびＳＣＲ床温TSCRから増量処理実施判定値βの値が演算される。ここでは、排気流量（質量流量）を、エアフローメーター１２による吸入空気量の検出値（質量流量）とインジェクター１８からの燃料噴射量（単位時間に噴射した燃料の質量の積算値）との和として演算により求めている。
【００６１】
このとき、増量処理実施判定値βは、排気流量およびＳＣＲ床温TSCRにより規定される各動作点において、必要な量の尿素が供給されてＳＣＲ装置（４１，４２）が想定通りのＮＯｘ浄化能力を発揮した場合のＮＯｘ浄化率が取り得る値の範囲の最小値となるように演算される。よって、実際のＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値βに満たなければ、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が想定よりも低いことになる。一方、ＳＣＲシステムは、必要な量の尿素がＳＣＲ装置（４１，４２）に供給されていれば、外気へのＮＯｘの排出を許容範囲内に抑えられるように設計されている。そのため、実際のＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値βに満たなければ、ＮＯｘ浄化率を増量処理実施判定値β以上とするために必要な尿素水の添加量よりも添加可能な同尿素水の量が少なく、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量が所望の量まで低減されていないことになる。ちなみに、本実施形態では、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に増量処理実施判定値βを乗算した値が、ここでの所望の量となる。
【００６２】
図５に、増量処理実施判定値βの設定態様の一例を示す。必要な量の尿素が供給されているときのＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化能力は、ＳＣＲ床温TSCRにより変化する。一方、排気流量が増えれば、排気中に含まれるＮＯｘの量も増える。そして、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率は、流入する排気中のＮＯｘの量とＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化能力とのバランスによって変化する。同図の領域Ｘは、必要な量の尿素が供給されている場合に、そうしたバランスの結果、ＮＯｘ浄化率が高くなる領域である。同図の例では、これに対応して、増量処理実施判定値βの値は、領域Ｘから離れるほど、その値が小さくなるように設定されている。
【００６３】
こうして増量処理実施判定値βが演算されると、次のステップＳ２０３において、ステップＳ２０１で演算された現状のＮＯｘ浄化率がその増量処理実施判定値β未満であるか否かが判定される。ここで、ＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値β未満であり、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出ＮＯｘ量が所望の量まで低減されていないと判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に処理が進められる。一方、ＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値β以上であり、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出量が所望の量まで低減されていると判定されれば（ＮＯ）、ステップＳ２０８において、最終添加量QADFTRGの値を「０」に設定した後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００６４】
ステップＳ２０４に処理が進められると、そのステップＳ２０４において、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあるか否かが判定される。ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内にあれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に処理が進められる。一方、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域内になければ（ＮＯ）、上述のステップＳ２０８において最終添加量QADFTRGの値が「０」に設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００６５】
ステップＳ２０５に処理が進められると、そのステップＳ２０５において、入ガス温度センサー３３によるＤＯＣ入ガス温度の検出値と、入ＮＯｘセンサー５０によるＳＣＲ流入ＮＯｘ量の検出値とに基づき、ＤＰＦ用添加量QADMANIが演算される。また、続くステップＳ２０６において、ＡＳＣ床温TASCとＡＳＣ流入ＮＯｘ量とに基づき、ＡＳＣ用添加量QADASCが演算される。そして、ステップＳ２０７において、ＤＰＦ用添加量QADMANIとＡＳＣ用添加量QADASCとを加算した値が最終添加量QADFTRGの値に設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、こうした本実施形態の増量処理ルーチンでは、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７が増加処理に相当する処理となっている。
【００６６】
なお、上述のように本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に繰り返し実行されている。よって、そうした本ルーチンの実行の繰り返しにおいて、本ルーチンの結果、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７の処理が行われることが続く限り、増量処理は継続される。そして、そうした増量処理の継続中に、本ルーチンの結果、ステップＳ２０８における最終添加量QADFTRGの値を「０」に設定する処理が行われたときに増量処理は停止されることになる。すなわち、増量処理はその継続中に、ＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値β以上となったとき（Ｓ２０３：ＮＯ）、或いはＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域外となったとき（Ｓ２０４：ＮＯ）に停止される。
【００６７】
本実施形態の排気浄化装置でも、アンモニアスリップ防止のための尿素水添加の制限などでＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出量が所望の量まで低減されていないときには、ＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ温度域内にあることを条件に増量処理が実施される。そして増量処理の実施により、排気（既燃ガス）への未燃燃料の添加を通じてＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量が増量される。その結果、ＡＳＣ装置４３でのＮＯｘの選択触媒還元反応がより活発となって、外気へのＮＯｘの排出が抑えられるようになる。よって、本実施形態の排気浄化装置によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、増量処理時の未燃燃料の添加量（最終添加量QADFTRG）を、ＤＰＦ用添加量QADMANIとＡＳＣ用添加量QADASCとの合計として求めることで、ＡＳＣ装置４３に到達する未燃燃料の量を厳密に制御できるようにしていた。こうした増量処理時の未燃燃料の添加量の演算を別の方法で行うようにしてもよい。例えば増量処理時の未燃燃料の添加量（最終添加量QADFTRG）を、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量やＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率に基づき、より簡易に演算するようにしてもよい。なお、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほど、或いはＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が低いほど、ＡＳＣ流入ＮＯｘ量は増える傾向にある。そのため、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に基づき増量処理時の未燃燃料の添加量を演算する場合、図６に示すように、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量が多いほど、増量処理時の未燃燃料の添加量を増やすことが望ましい。また、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率に基づき増量処理時の未燃燃料の添加量を演算する場合、図７に示すように、ＮＯｘ浄化率が低いほど、増量処理時の未燃燃料の添加量を増やすことが望ましい。そうした場合、ＳＣＲ流出ＮＯｘ量が多くても、ＳＣＲ装置（４１，４２）およびＡＳＣ装置４３を含むＳＣＲシステム全体では、比較的高いＮＯｘ浄化率を確保することができ、外気へのＮＯｘの排出を好適に抑えられるようになる。
【００６９】
・第１実施形態では、増量処理を行っているときにＡＳＣ流入ＮＯｘ量が増量処理実施判定値α未満となったときには増量処理を停止していた。また、第２実施形態では、増量処理を行っているときにＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化率が増量処理実施判定値以上となったときには増量処理を停止していた。さらに第１および第２実施形態では、増量処理を行っているときにＡＳＣ床温TASCがＨＣ−ＳＣＲ可能温度域外となったときにも増量処理を停止していた。こうした増量処理の停止の条件を適宜変更してもよい。例えば、増量処理の実施時間に制限時間を設定し、増量処理の開始から制限時間が経過した時点で増量処理を停止したり、増量処理中に増やされる未燃燃料の総量に制限を設定し、増量処理の開始後に増やされた未燃燃料の量の総量が制限量に達した時点で増量処理を停止したりしてもよい。
【００７０】
・上記実施形態では、ＡＳＣ後ガス温度センサー５４の検出値をＡＳＣ床温TASCとして用いていたが、ＡＳＣ床温TASCとして、ＳＣＲ床温TSCRなどから推定した値を用いるようにしてもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、エンジン回転速度や燃料噴射量、排気流量、ＳＣＲ床温TSCRに応じて増量処理実施判定値α，βの値を可変設定していたが、それらの可変設定を、ＳＣＲ装置（４１，４２）のＮＯｘ浄化能力に相関するそれら以外のパラメーターに基づき行うようにしてもよい。また、増量処理実施判定値α，βを固定した値とするようにしてもよい。
【００７２】
・上記実施形態では、燃料添加弁３０による排気への燃料添加を通じて燃焼室１７で燃焼された既燃ガスへの未燃燃料の添加を行うようにしていた。既燃ガスへの未燃燃料の添加を、インジェクター１８による排気行程中の燃焼室１７内への燃料噴射、いわゆるポスト噴射を通じて行うようにしてもよい。この場合、インジェクター１８が、排気行程中の燃焼室１７内に存在する既燃ガスに未燃燃料を添加する添加手段となる。ポスト噴射により、燃焼室１７内の既燃ガスに未燃燃料を添加しても、ＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量を増量することができる。よって、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量に対してＳＣＲ流出量を所望の量まで低減できないときにも、ＡＳＣ床温TASCがHC−ＳＣＲ可能温度域内にあることを条件に、ポスト噴射を通じてＡＳＣ装置４３に流入する排気中のＨＣの量を増量する増量処理を行えば、外気へのＮＯｘの排出を抑制できるようになる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…吸気通路、１１…エアクリーナー、１２…エアフローメーター、１３…コンプレッサー、１４…インタークーラー、１５…Ｉ／Ｃ出ガス温度センサー、１６…スロットルバルブ、１７…燃焼室、１８…インジェクター（添加手段）、１９…排気通路、２０…タービン、２１…可変ノズル、２２…ＥＧＲ通路、２３…ＥＧＲクーラー、２４…ＥＧＲバルブ、２５…バイパス通路、２６…バイパスバルブ、２７…吸気圧センサー、３０…燃料添加弁（添加手段）、３１…前段酸化触媒装置、３２…ＰＭ捕集フィルター、３３…入ガス温度センサー、３４…中ガス温度センサー、３５…出ガス温度センサー、３６…差圧センサー、４０…尿素添加弁、４１…前段ＳＣＲ装置（選択還元型触媒装置）、４２…後段ＳＣＲ装置（選択還元型触媒装置）、４３…ＡＳＣ装置（選択還元型触媒装置から流出したアンモニアを酸化する酸化触媒装置）、４４…分散板、４５…尿素水タンク、４６…配管、４７…尿素ポンプ、４８…尿素水レベルセンサー、４９…尿素水温度センサー、５０…入ＮＯｘセンサー、５１…空燃比センサー、５２…排気流量センサー、５３…出ＮＯｘセンサー、５４…ＡＳＣ後ガス温度センサー、５５…ＰＭセンサー、５６…電子制御ユニット（添加制御部）。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月25日(2016.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
なお、電子制御ユニット５６は、本ルーチンの処理の終了後、本ルーチンの処理にて設定された最終添加量QADFTRG分の燃料添加の実施を、燃料添加弁３０に指令する。よって、最終添加量QADFTRGの値が「０」に設定されたときには、燃料添加弁３０の燃料添加は実施されないことになる。