(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲフィルタにおけるＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に高い精度で推定することを目的とする。【解決手段】アンモニア吸着量推定装置は、ＳＣＲ触媒が担持されたＳＣＲフィルタへのアンモニア供給量、ＳＣＲ触媒でのアンモニア消費量及びＳＣＲ触媒からのアンモニア脱離量との積算により算出されるＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量の精度を向上させるために、ＳＣＲ触媒の、フィルタへのＰＭ堆積による浄化率向上量に基づき、アンモニア脱離量をより少量に算出するか否かを判断し、判断結果に従ってアンモニア脱離量を算出する。【選択図】図３
2017110547.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ており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、前記ＳＣＲフィルタよりも上流側の前記排気通路に設けられたアンモニア供給装置によって供給されるアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する前記ＳＣＲフィルタにおける、前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を推定するアンモニア吸着量推定装置であって、
前記アンモニア供給装置により前記ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、前記ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量と、を積算することで、前記ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量を算出する吸着量算出部であり、前回算出された前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量である吸着量前回値に対し、前記アンモニア供給量を加算し、且つ、前記アンモニア消費量とアンモニア脱離量とを減算することで、今回の前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を算出する吸着量算出部を備えたアンモニア吸着量推定装置において、
前記アンモニア脱離量を算出する際の前記ＳＣＲフィルタの温度と、前記吸着量前回値と、に基づき、前記アンモニア脱離量を算出する脱離量算出部を備え、
前記ＳＣＲフィルタに流入する排気のＮＯｘ濃度と前記ＳＣＲフィルタから流出する排気のＮＯｘ濃度とに基づき算出された前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率から、前記フィルタの粒子状物質の堆積量以外の条件が同一であり、前記堆積量が“０”である場合における前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を減じた値を浄化率向上量とし、
前記脱離量算出部は、前記アンモニア脱離量を算出する際に、前記浄化率向上量を算出し、算出した前記浄化率向上量が所定の閾値よりも大きい場合には、前記浄化率向上量が前記所定の閾値以下である場合よりも、前記アンモニア脱離量を少量に算出する
アンモニア吸着量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられるＳＣＲフィルタにおけるＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を推定するアンモニア吸着量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタを設ける技術が知られている。ここで、ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。また、フィルタは、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」と称する場合もある。）を捕集する機能を有する。
【０００３】
また、特許文献１には、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲ触媒を備えた排気浄化システムにおいて、ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量を推定し、該推定されたアンモニア吸着量と目標吸着量との差分に基づいて、ＳＣＲ触媒への還元剤の供給量を調整する技術が開示されている。このような技術によれば、ＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率（ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量に対するＳＣＲ触媒において還元されるＮＯｘ量の割合）を高く維持しつつ、ＳＣＲ触媒から流出するアンモニア量を少なくすることができる。
【０００４】
特許文献２には、内燃機関の排気通路におけるフィルタよりも下流側にＳＣＲ触媒が設けられた構成の排気浄化システムにおいて、フィルタにおけるＰＭ堆積量に基づいてＳＣＲ触媒への還元剤の供給量を補正する技術が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５４２２９号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３４４０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】"Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF (SCR/DPF) System," SAE International Journal of Engines, August 2012 vol. 5 no. 3, 958-974
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあると考えられていた。ただし、本発明の発明者は、ＰＭ堆積量、アンモニア供給量、フィルタ温度等の条件が同じであっても、ＳＣＲフィルタ内のＰＭの堆積状態によってアンモニア吸着量が異なることを新たに見出した。
【０００９】
本発明は、上記知見を、ＳＣＲフィルタにおけるＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の推
定に反映させたものであり、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲフィルタにおけるＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に高い精度で推定することを目的とする。
【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、本発明のアンモニア吸着量推定装置は、内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、前記ＳＣＲフィルタよりも上流側の前記排気通路に設けられたアンモニア供給装置によって供給されるアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する前記ＳＣＲフィルタにおける、前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を推定するアンモニア吸着量推定装置であって、前記アンモニア供給装置により前記ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、前記ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量と、を積算することで、前記ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量を算出する吸着量算出部であり、前回算出された前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量である吸着量前回値に対し、前記アンモニア供給量を加算し、且つ、前記アンモニア消費量とアンモニア脱離量とを減算することで、今回の前記ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を算出する吸着量算出部を備えたアンモニア吸着量推定装置において、前記アンモニア脱離量を算出する際の前記ＳＣＲフィルタの温度と、前記吸着量前回値と、に基づき、前記アンモニア脱離量を算出する脱離量算出部を備え、前記ＳＣＲフィルタに流入する排気のＮＯｘ濃度と前記ＳＣＲフィルタから流出する排気のＮＯｘ濃度とに基づき算出された前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率から、前記フィルタの粒子状物質の堆積量以外の条件が同一であり、前記堆積量が“０”である場合における前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を減じた値を浄化率向上量とし、前記脱離量算出部は、前記アンモニア脱離量を算出する際に、前記浄化率向上量を算出し、算出した前記浄化率向上量が所定の閾値よりも大きい場合には、前記浄化率向上量が前記所定の閾値以下である場合よりも、前記アンモニア脱離量を少量に算出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲフィルタにおけるＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量を可及的に高い精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るＥＣＵにおけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るＥＣＵにおける吸着量算出部の機能を示すブロック図である。
【図４】流入ＮＯｘ濃度とアンモニア消費量との相関を示す図である。
【図５】フィルタ温度とアンモニア消費量との相関を示す図である。
【図６】排気流量とアンモニア消費量との相関を示す図である。
【図７】ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量とアンモニア消費量との相関を示す図である。
【図８】フィルタ温度とアンモニア脱離量と相関を示す図である。
【図９】ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量とアンモニア脱離量との相関を示す図である。
【図１０】ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況が該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。
【図１１】ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量との相関を示す図である。
【図１２】フィルタ温度とＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量との相関を示す図である。
【図１３】フィルタ温度と平衡定数との相関を示す図である。
【図１４】本発明の実施例に係るＥＣＵにおける状態判定部が周期的に実行する状態判定処理のフローチャートである。
【図１５】フィルタＰＭ堆積量が増加していった場合における、補正係数α、浄化率向上量Δη、アンモニア吸着量のそれぞれについての推移を示したタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施例に係る、表層ＰＭ堆積期間中における、フィルタ温度と補正係数αとして使用されるＢの相関を示す図である。
【図１７】本発明の実施例に係る、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の算出フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、その相対配置等は、特に記載がない限りは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。
【００１４】
＜実施例１＞
図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関とその吸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、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。
【００１５】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００１６】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００１７】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、酸化触媒５０、ＳＣＲフィルタ５１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、ＳＣＲ触媒５１ａが担持されて構成されている。フィルタは、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。ＳＣＲ触媒５１ａは、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。そのため、ＳＣＲフィルタ５１は、ＰＭ捕集機能およびＮＯｘ浄化機能を有している。酸化触媒５０は、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、酸化触媒５０よりもさらに上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。尿素水添加弁５３は、酸化触媒５０よりも下流側且つＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。尿素水添加弁５３は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁５３から排気中に尿素水が添加されると、該尿素水がＳＣＲフィルタ５１に供給される。つまり、ＳＣＲフィルタ５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。ＳＣＲフィルタ５１においては、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒５１ａに吸着する。そして、このＳＣＲ触媒５１ａに吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。なお、尿素水添加弁５３に代えて、アンモ
ニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。
【００１８】
酸化触媒５０よりも下流側且つ尿素水添加弁５３よりも上流側の排気通路５には、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５および上流側ＮＯｘセンサ５７が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１より下流側の排気通路５には下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５８が設けられている。Ｏ２センサ５４は排気のＯ２濃度に応じた電気信号を出力する。上流側温度センサ５５および下流側温度センサ５６は排気の温度に応じた電気信号を出力する。上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、排気通路５には、差圧センサ５９が設けられている。差圧センサ５９は、ＳＣＲフィルタ５１の上流と下流との間の排気圧力の差（以下、「フィルタ差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。
【００１９】
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の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５、上流側ＮＯｘセンサ５７、下流側温度センサ５６、下流側ＮＯｘセンサ５８、および差圧センサ５９に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に対応した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、下流側温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲフィルタ５１の温度（以下、「フィルタ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。
【００２０】
また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を所定の目標吸着量に維持または調整すべく、尿素水添加弁５３からの尿素水添加量を制御する。なお、所定の目標吸着量は、ＳＣＲフィルタ５１において所望のＮＯｘ浄化率を確保でき、且つ、ＳＣＲフィルタ５１からのアンモニアの流出量を許容範囲内に抑制することができる値として実験等に基づき予め定められた値である。
【００２１】
また、ＥＣＵ１０は、後述する方法により推定されるＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積量（以下、「フィルタＰＭ堆積量」と称する場合もある。）が所定堆積量に達したときに、燃料添加弁５２から燃料を添加することでフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理では、燃料添加弁５２から添加された燃料が酸化触媒５０において酸化されることで生じる酸化熱によって、ＳＣＲフィルタ５１が昇温される。その結果、ＳＣＲフィルタ５１に堆積したＰＭが燃焼し除去される。
【００２２】
（フィルタＰＭ堆積量の推定）
本実施例においては、ＥＣＵ１０によってフィルタＰＭ堆積量が所定の演算周期で繰り返し算出される。図２は、ＥＣＵ１０におけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。ＰＭ堆積量算出部１１０は、フィルタＰＭ堆積量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。なお、本実施例に係るＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１のＰＭ捕集機能が正常な状態であると仮定して、フィルタＰＭ堆積量が算出される。
【００２３】
ＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量であるＰＭ捕集量と、ＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量であるＰＭ酸化量とを積算することで、現在のフィルタＰＭ堆積量が算出される。詳細には、ＰＭ堆積量算出部１１０は、ＰＭ捕集量算出部１１１とＰＭ酸化量算出部１１２とを有する。ＰＭ捕集量算出部１１１は、フィルタＰＭ堆積量の演算周期に応じた第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量をＰＭ捕集量として算出する。ＰＭ酸化量算出部１１２は、第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量をＰＭ酸化量として算出する。
【００２４】
ＰＭ捕集量算出部１１１には、第１所定期間中に内燃機関１から排出されるＰＭ量（以下、単に「ＰＭ排出量」と称する場合もある。）が入力される。ＰＭ排出量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。ＰＭ捕集量算出部１１１では、入力されたＰＭ排出量に対して所定のＰＭ捕集率（ＳＣＲフィルタ５１に流入するＰＭ量に対するＳＣＲフィルタ５１に捕集されるＰＭ量の割合）が乗算されることで、ＰＭ捕集量が算出される。なお、所定のＰＭ捕集率は、排気流量に基づいて決定されてもよい。
【００２５】
一方、ＰＭ酸化量算出部１１２には、フィルタ温度、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＯ２濃度（以下、「流入Ｏ２濃度」と称する場合もある。）、および、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯ２濃度（以下、「流入ＮＯ２濃度」と称する場合もある。）が入力される。フィルタ温度は下流側温度センサ５６の出力値に基づいて推定することができる。流入Ｏ２濃度はＯ２センサ５４によって検出される。なお、流入Ｏ２濃度は、排気の空燃比や内燃機関１の運転状態等に基づいて推定することもできる。流入ＮＯ２濃度は、エアフローメータ４０の出力値、上流側温度センサ５５の出力値、および、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値等に基づいて推定することができる。より詳細には、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値および排気流量に基づいて、排気中のＮＯｘ量を推定することができる。また、上流側温度センサ５５の出力値に基づいて推定される酸化触媒５０の温度、および、排気流量に基づいて、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ２量の割合を推定することができる。そして、これら排気中のＮＯｘ量、および、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ２量の割合の推定値等に基づいて、流入ＮＯ２濃度を推定することができる。さらに、ＰＭ酸化量算出部１１２には、前回の演算で算出されたフィルタＰＭ堆積量（以下、「堆積量前回値」と称する場合もある。）が入力される。そして、ＰＭ酸化量算出部１１２においては、入力された、フィルタ温度、流入Ｏ２濃度、流入ＮＯ２濃度、および、堆積量前回値に基づいて、ＰＭ酸化量が算出される。
【００２６】
そして、ＰＭ堆積量算出部１１０においては、堆積量前回値に対し、増加分であるＰＭ捕集量を加算するとともに、減少分であるＰＭ酸化量を減算することで、今回のフィルタＰＭ堆積量（現在のフィルタＰＭ堆積量）が算出される。算出された今回のフィルタＰＭ堆積量が、次回の演算の際に堆積量前回値として用いられる。
【００２７】
ＰＭ堆積量算出部１１０においては、上記手順でフィルタＰＭ堆積量が推定され、上記したフィルタ再生処理によりＰＭが完全に除去された場合には、フィルタＰＭ堆積量が“０”とリセットされる。なお、本発明に係るフィルタＰＭ堆積量の算出方法は、上記のような方法に限られるものではない。本発明に係るフィルタＰＭ堆積量の算出方法としては、或る程度の精度でフィルタＰＭ堆積量を算出できるものであれば、周知のどのような方法も採用することが出来る。
【００２８】
（アンモニア吸着量の推定）
また、本実施例においては、ＥＣＵ１０によって、ＳＣＲ触媒５１ａに吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量が所定の演算周期で繰り返し算出される。図３は、ＥＣＵ１０における吸着量算出部の機能を示すブロック図である。吸着量算出部１２０は、
ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。なお、本実施例に係る吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能が正常な状態であると仮定してアンモニア吸着量が算出される。
【００２９】
吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５１ａから脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量とを積算することで現在のアンモニア吸着量が算出される。
【００３０】
詳細には、吸着量算出部１２０は、消費量算出部１２１と脱離量算出部１２２と状態判定部１２５とを有する。消費量算出部１２１は、アンモニア吸着量の演算周期に応じた第２所定期間中にＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量をアンモニア消費量として算出する。脱離量算出部１２２は、第２所定期間中にＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量をアンモニア脱離量として算出する。また、吸着量算出部１２０では、第２所定期間中にＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量がアンモニア供給量として推定される。上述したように、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニアは、尿素水添加弁５３から添加された尿素水に含まれる尿素が加水分解することで生成されたものである。そのため、アンモニア供給量は、第２所定期間中に尿素水添加弁５３から添加された尿素水量に基づいて推定することができる。
【００３１】
消費量算出部１２１には、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯｘ濃度（以下、「流入ＮＯｘ濃度」と称する場合もある。）、排気流量、フィルタ温度、および、前回の演算で算出されたＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量（以下、「吸着量前回値」と称する場合もある。）が入力される。流入ＮＯｘ濃度は上流側ＮＯｘセンサ５７によって検出される。ここで、ＳＣＲ触媒５１ａでのＮＯｘ浄化率は、排気流量、フィルタ温度、および、該ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量と相関がある。そこで、消費量算出部１２１では、入力された、排気流量、フィルタ温度、および、吸着量前回値に基づいて、現時点においてＳＣＲ触媒５１ａにおいて発揮されると推定されるＮＯｘ浄化率（以下、「推定ＮＯｘ浄化率」と称する場合もある。）が算出される。さらに、消費量算出部１２１では、入力された、流入ＮＯｘ濃度と、排気流量と、に基づいて、第２所定期間中にＳＣＲフィルタ５１に流入するＮＯｘ量（以下、「流入ＮＯｘ量」と称する場合もある。）が算出される。そして、算出された推定ＮＯｘ浄化率および流入ＮＯｘ量に基づいて、アンモニア消費量が算出される。
【００３２】
図４は、流入ＮＯｘ濃度とアンモニア消費量との相関を示す図である。図４に示すように、アンモニア消費量と相関のある他のパラメータが同一であれば、流入ＮＯｘ濃度が高いほどアンモニア消費量が多くなる。図５は、フィルタ温度とアンモニア消費量との相関を示す図である。図５に示すように、アンモニア消費量と相関のある他のパラメータが同一であれば、フィルタ温度がＳＣＲ触媒５１ａの活性温度以上のときは、フィルタ温度が高いほどアンモニア消費量が多くなる。図６は、排気流量とアンモニア消費量との相関を示す図である。図６に示すように、アンモニア消費量と相関のある他のパラメータが同一であれば、排気流量が多いほどアンモニア消費量が少なくなる。図７は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量とアンモニア消費量との相関を示す図である。図７に示すように、アンモニア消費量と相関のある他のパラメータが同一であれば、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が多いほどアンモニア消費量が多くなる。消費量算出部１２１では、これらの図に示されるような、流入ＮＯｘ濃度、フィルタ温度、排気流量、および、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量と、アンモニア消費量との相関関係を踏まえて、アンモニア消費量が算出される。
【００３３】
一方、脱離量算出部１２２には、フィルタ温度、および、吸着量前回値が入力される。そして、入力された、フィルタ温度と、吸着量前回値とに基づいて、アンモニア脱離量が算出される。図８は、フィルタ温度とアンモニア脱離量との相関を示す図である。図８に示すように、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタ温度が高いほどアンモニア脱離量が多くなる。図９は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量とアンモニア脱離量との相関を示す図である。図９に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が多いほどアンモニア脱離量が多くなる。脱離量算出部１２２では、これらの図に示されるような、フィルタ温度、および、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量と、アンモニア脱離量との相関関係を踏まえて、アンモニア脱離量が算出される。状態判定部１２５については後述する。
【００３４】
そして、吸着量算出部１２０においては、吸着量前回値に対し、増加分であるアンモニア供給量を加算するとともに、減少分であるアンモニア消費量およびアンモニア脱離量を減算することで、今回のＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が算出される。
【００３５】
以上、吸着量算出部１２０によるアンモニア吸着量の基本的な算出手順を説明したが、上述したように、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状態と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との相関関係について新たな知見を得ている。この知見によれば、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であっても、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内のＰＭ堆積量（壁内ＰＭ堆積量）が多いときは、該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、アンモニア脱離量が少なくなる。その結果、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータが同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなる。また、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しており、該ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行した後においては、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が変化してもアンモニア脱離量はほとんど変化しない。そのため、表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない。
【００３６】
このような、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状態に対するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の変動傾向は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状態とＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量との相関関係に起因していると考えられる。なお、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量（以下、単に「飽和吸着量」と称する場合もある。）とは、ＳＣＲ触媒５１ａに吸着可能なアンモニア量の上限値のことである。図１０は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状態がＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。図１０において、横軸はフィルタ温度を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。そして、図１０において、線Ｌ１は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。一方、図１０において、線Ｌ２は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。上述したとおり、フィルタ温度が高いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は少なくなる。換言すれば、フィルタ温度が低いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。このとき、図１０に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。
【００３７】
ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状態とＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量とのより詳細な相関関係について図１１に基づいて説明する。図１１は、想定される、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状態と、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量との相関を
示す図である。図１１において、横軸はフィルタＰＭ堆積量を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。なお、図１１は、フィルタ温度が一定の下でのＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の推移を示している。
【００３８】
図１１に示すように、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積する際には、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。つまり、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達してから、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行する。このとき、図１１に示すように、壁内ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、壁内ＰＭ堆積量）の増加に応じて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加する。一方で、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が増加しても、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。ただし、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積量は上限値となっている。そのため、表層ＰＭ堆積期間中は、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しているときの量で一定となる。つまり、図１０に示すような、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときと、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときとの、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の差異は、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものと考えられる。
【００３９】
図１１に示すように、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりも壁内ＰＭ堆積量が多い状態となっており、そのために、フィルタ温度が同一であれば、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。そして、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が多くなると、該ＳＣＲ触媒５１ａからアンモニアが脱離し難くなる。そのため、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加するとアンモニア脱離量が減少することになる。したがって、アンモニア脱離量と相関のあるフィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア脱離量が少なくなる。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなると考えられる。つまり、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータが同一のときは、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量がより多くなると考えられる。
【００４０】
また、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が増加してもＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。したがって、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積量が変化してもアンモニア脱離量は変化しない。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（表層ＰＭ堆積量）の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しないと考えられる。つまり、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータが同一のときは、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）に関わらず、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量は一定となると考えられる。
【００４１】
以上のようなことを考慮すると、フィルタ温度および吸着量前回値の同じ組合せから脱離量算出部１２２によって算出されるアンモニア脱離量が、表層ＰＭ堆積期間中である場合よりも壁内ＰＭ堆積期間中である場合の方が多くなるようにしておけば、より正確にアンモニア吸着量を算出できることになる。
【００４２】
そのようなアンモニア脱離量の算出を可能とするために、本実施例に係る吸着量算出部１２０（図３）には、表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるかを判定するための状態判定部１２５が組み込まれている。また、本実施例に係る脱離量算出部１２
２は、下記式１を用いてアンモニア脱離量を算出するように構成されている。
【００４３】
【数１】
2017110547.tif 000003
ＡＤ：ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量
ｄＤ：アンモニア脱離量
σ０：ＰＭが堆積していない場合におけるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニアの飽和吸着量
Ｋ：平衡定数
α：補正係数
【００４４】
なお、上記した式１は、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの吸着速度と脱離速度とが等しいと仮定することにより得られる以下の式２（ラングミュアの吸着等温式を変形した式）における“σ０”を、“σ０×α”に置き換えたものである。
【００４５】
【数２】
2017110547.tif 000004
【００４６】
式１（及び式２）によるアンモニア吸着量ｄＤの算出に使用される、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋは、フィルタ温度に応じて変化する値である。
【００４７】
図１２は、フィルタ温度とＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０との相関を示す図である。図１２に示すように、フィルタ温度が高いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０は少なくなる。図１３は、平衡定数Ｋとフィルタ温度との相関を示す図である。図１３に示すように、フィルタ温度が高いほど平衡定数Ｋは小さくなる。そして、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋのそれぞれと、フィルタ温度と、が図１２，１３に示すような相関関係を有するため、式１によるアンモニア吸着量ｄＤの算出に必要とされる飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋをフィルタ温度から求めることが出来る。
【００４８】
補正係数αは、状態判定部１２５が管理している値である。状態判定部１２５内（ＥＣＵ１０内のメモリ上）には、この補正係数αの初期値として、“１”が設定されている。そして、状態判定部１２５は、入力されている流入ＮＯｘ濃度及び流出ＮＯｘ濃度（図３参照）に基づき、ＰＭの堆積状態（表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるか）を把握して、補正係数αの値を、把握したＰＭの堆積状態に応じた値に変更する。ここで、流出ＮＯｘ濃度とは、下流側ＮＯｘセンサ５８によって検出される、ＳＣＲフィルタ５１から流出する排気のＮＯｘ濃度のことである。
【００４９】
より具体的には、状態判定部１２５は、図１４に示した手順の状態判定処理を周期的に行うことにより、ＰＭの堆積状態（表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるか）を把握して、補正係数αの値を、把握したＰＭの堆積状態に応じた値に変更する。
【００５０】
以下、図１５も用いて、状態判定処理（図１４）の内容を説明する。なお、図１５は、
フィルタＰＭ堆積量以外の条件が一定の状況下、フィルタＰＭ堆積量が増加していった場合における、アンモニア吸着量、浄化率向上量Δη、補正係数αのそれぞれについての推移を示したタイムチャートである。また、以下の説明では、ＳＣＲフィルタ５１に担持されているＳＣＲ触媒５１ａのアンモニア吸着量、ＮＯｘ浄化率のことを、それぞれ、ＳＣＲフィルタ５１のアンモニア吸着量、ＮＯｘ浄化率と称する場合もある。
【００５１】
図１４に示してあるように、この状態判定処理では、まず、Ｓ１にて、判定実行条件が満たされているか否かが判定される。判定実行条件は、「フィルタ温度、排気流量及び推定アンモニア吸着量が、それぞれ、特定の範囲内にある」といったような条件である。この判定実行条件としては、それが満たされている場合に、ＳＣＲ触媒５１ａのＮＯｘ浄化性能が高くなる条件（より正確には、後述する浄化率向上量Δηが大きくなる条件）が使用される。
【００５２】
判定実行条件が満たされていなかった場合（Ｓ１；ＮＯ）には、状態判定部１２５内（ＥＣＵ１０内のメモリ上）の補正係数αの値が維持されて（Ｓ９）、状態判定処理が終了される。また、判定実行条件が満たされていた場合（Ｓ１；ＹＥＳ）には、Ｓ２において、流入ＮＯｘ濃度及び流出ＮＯｘ濃度から、ＳＣＲ触媒５１ａのＮＯｘ浄化率ηｉ（以下、実ＮＯｘ浄化率ηｉと称する）が算出される。
【００５３】
実ＮＯｘ浄化率ηｉの算出が完了すると、Ｓ３にて、現在のフィルタＰＭ堆積量（ＰＭ堆積量算出部１１０によって算出された最新のフィルタＰＭ堆積量）が、予め定められている閾値Ａ０を超えているか否かが判定される。このＳ３にて、現在のフィルタＰＭ堆積量と比較される閾値Ａ０は、ほぼ“０”（０に近い正の値）である。従って、Ｓ３の判定結果は、ＳＣＲフィルタ５１に全くＰＭが堆積していない場合（ＳＣＲフィルタ５１が新品である場合、フィルタ再生処理によりＳＣＲフィルタ５１内のＰＭが完全に酸化除去された場合）に、否定判定となる。
【００５４】
Ｓ３の判定結果が否定判定であった場合（Ｓ３；ＮＯ）には、Ｓ４において、基準浄化率η０の値が、Ｓ２にて算出された実ＮＯｘ浄化率ηｉの値に変更される。ここで、基準浄化率η０とは、状態判定部１２５が管理している（ＥＣＵ１０内のメモリに記憶されている）値のことである。状態判定部１２５内（ＥＣＵ１０内のメモリ上）には、この基準浄化率η０の初期値として、新品のＳＣＲフィルタ５１の、判定実行条件が満たされている場合におけるＮＯｘ浄化率が設定されている。Ｓ４では、状態判定部１２５内（ＥＣＵ１０内のメモリ上）の基準浄化率η０が、上記初期値又は前回の実測値から、その時点における実測値に変更される。Ｓ３の判定結果が否定判定であった場合（ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していなかった場合）に基準浄化率η０の値を更新している理由については後述する。
【００５５】
一方、フィルタＰＭ堆積量がＡ０を超えていた場合（Ｓ３；ＹＥＳ）には、浄化率向上量Δηとして、“実ＮＯｘ浄化率ηｉ−基準浄化率η０”が算出される（Ｓ５）。その後、Ｓ６において、浄化率向上量Δηの値が判定閾値β（本実施例では、固定値）よりも大きくなっているか否かが判定される。
【００５６】
このＳ６の処理は、表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるかを判定するための処理である。
【００５７】
以下、図１５を用いて、浄化率向上量Δηから、表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるかを判定している理由、及び、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していなかった場合に基準浄化率η０の値を更新している理由を説明する。
【００５８】
上述したように、発明者は、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であっても、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内のＰＭ堆積量（壁内ＰＭ堆積量）が多いときは、該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、アンモニア脱離量が少なくなり、その結果として、以下の現象が生ずることを見出している。
・ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータが同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなる。
・ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しており、該ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行した後においては、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量（表層ＰＭ堆積量）が変化してもアンモニア脱離量はほとんど変化しない。
【００５９】
すなわち、図１５（ｃ）に示してあるように、ＳＣＲフィルタ５１（ＳＣＲ触媒５１ａ）のアンモニア吸着量は、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達するまでの壁内ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（壁内ＰＭ堆積量）が増加するにつれ、増加する。そして、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達して表層ＰＭ堆積期間中となると、アンモニア吸着量は、フィルタＰＭ堆積量（表層ＰＭ堆積量）が増加しても殆ど増加しなくなる。
【００６０】
従って、ＳＣＲフィルタ５１のアンモニア吸着量がほぼ上限値となったことを検出できれば、表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるかを判定することできる。そして、ＮＯｘ浄化率は、アンモニア吸着量と強く相関するため、ＮＯｘ浄化率に基づき、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを判定することが出来る。
【００６１】
ただし、ＳＣＲフィルタ５１には、固体差があり、ＮＯｘ浄化性能が標準性能よりも高いＳＣＲフィルタ５１も、ＮＯｘ浄化性能が標準性能よりも低いＳＣＲフィルタ５１も存在する。また、ＰＭ再生処理が繰り返されることにより、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化性能が低下することもある。従って、ＮＯｘ浄化率自体に基づき、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかが判定されるようにした場合には、ＳＣＲフィルタ５１の固体差や劣化により、ＰＭの堆積状態について誤判定がなされてしまう虞がある。
【００６２】
一方、本実施例に係る状態判定処理では、浄化率向上量Δηに基づきＰＭの堆積状態が判定され（Ｓ６）、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していなかった場合には、基準浄化率η０の値が実ＮＯｘ浄化率ηｉに変更される（Ｓ４）。従って、本実施例に係る状態判定処理によれば、ＳＣＲフィルタ５１の固体差や劣化に起因する誤判定がなされるのを抑止することが出来る。
【００６３】
詳細には、ＰＭが堆積しているＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化率（つまり、Ｓ２にて算出される実ＮＯｘ浄化率）は、ＰＭが堆積していないＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化率が、ＰＭの堆積に因り上昇した値であると考えることが出来る。従って、実ＮＯｘ浄化率から、ＰＭが堆積していない場合におけるＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化率（つまり、基準浄化率η０）を減ずれば、ＰＭの堆積に因るＮＯｘ浄化率の向上量と強く相関する値（つまり、浄化率向上量Δ）を得ることが出来る。そして、基準浄化率η０は、ＳＣＲフィルタ５１の固体差や劣化によって大きさ値であるが、上記状態判定処理では、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない場合（Ｓ３；ＮＯ）に、基準浄化率η０の値が実ＮＯｘ浄化率ηｉの値に変更される（Ｓ４）。すなわち、基準浄化率η０が、アンモニア吸着量の算出対象となっているＳＣＲフィルタ５１（ＳＣＲ触媒５１ａ）のＮＯｘ浄化率の実測値に変更される。
【００６４】
そして、図１５（ｂ）に示してあるように、浄化率向上量Δηは、表層ＰＭ堆積期間になると、ほぼ一定値となるため、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中である
かを判定できるように、判定閾値βの値を決定することが出来る。
【００６５】
従って、上記状態判定処理によれば、ＳＣＲフィルタ５１の固体差や劣化に起因する誤判定がなされない形で、表層ＰＭ堆積期間中であるか壁内ＰＭ堆積期間中であるかを判定できる。
【００６６】
以下、判定閾値βについて補足する。
上記したように、本実施例の判定閾値βは、固定値である。固定値である判定閾値βの値は、例えば、以下のようにして定めることが出来る。
【００６７】
上記したように、本状態判定処理（図１４）では、Ｓ１にて、判定実行条件が満たされていると判定された場合にのみ、Ｓ２以降の処理が行われる。そして、判定実行条件としては、それが満たされている場合に浄化率向上量Δηが大きくなる条件が使用されるが、判定実行条件が満たされていていても、実際の条件（フィルタ温度等）によって、表層ＰＭ堆積期間における浄化率向上量Δηの値は異なる。そのため、判定閾値βとして固定値を使用する場合には、例えば、判定実行条件を満たす場合における表層ＰＭ堆積期間の浄化率向上量Δηの最小値を実験により求め、求めた最小値未満の値が判定閾値βとして使用される。
【００６８】
また、状態判定処理を、判定閾値βとして、固定値ではない値（フィルタ温度等に依存する値）を使用する処理に変形することも出来る。この場合には、例えば、判定実行条件が、同時に満たされることがない複数の区分条件に区分される。そして、それらの区分条件のそれぞれについて、その区分条件を満たす場合における表層ＰＭ堆積期間の浄化率向上量Δηの最小値が求められて、求められた最小値未満の値がその区分条件用の判定閾値βとされる。また、状態判定処理のＳ６は、その時点（Ｓ６の処理の実行時点）において満たされている区分条件用の判定閾値βと、Δηとを比較する処理とされる。
【００６９】
図１４に戻って、本実施例に係る状態判定処理の説明を続ける。浄化率向上量Δηの値が判定閾値βを超えていなかった場合（Ｓ６；ＮＯ）、すなわち、壁内ＰＭ堆積期間中であった場合には、Ｓ７にて、補正係数αの値が“１”とされる。一方、浄化率向上量Δηの値が判定閾値βを超えていた場合（Ｓ６；ＹＥＳ）、すなわち、表層ＰＭ堆積期間中であった場合には、Ｓ８にて、補正係数αの値が、１よりも大きな値であるＢ（図１５（ａ）参照）とされる。
【００７０】
また、図１０に示したように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。上述したとおり、このようなＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の変化は、表層ＰＭ堆積によるものではなく、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものである。そして、この図１０に示すように、壁内ＰＭ堆積に起因するＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の増加幅はフィルタ温度が低いほど大きい。したがって、壁内ＰＭ堆積量が上限値で一定となっている表層ＰＭ堆積期間中であっても、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であるときの、壁内ＰＭ堆積に起因するアンモニア脱離量の減少分は、フィルタ温度が低いほど大きくなる。
【００７１】
そこで、図１６に示すように、Ｂを、フィルタ温度に基づいて変更してもよい。つまり、アンモニア脱離量を算出する際のフィルタ温度が低いほど、Ｂを大きい値に設定してもよい。これによれば、上記式１によって、表層ＰＭ堆積期間中におけるアンモニア脱離量がより高い精度で算出されることになる。その結果、表層ＰＭ堆積期間中におけるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量がより高い精度で算出されることになる。
【００７２】
上記手順で補正係数αの値が決定されるため、本実施例では、フィルタ温度が同一であるために平衡定数Ｋが同一であり且つ吸着量前回値が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中（すなわち、α＝Ｂ＞１のとき）は、壁内ＰＭ堆積期間中（すなわち、α＝１のとき）に比べて、アンモニア脱離量が少ない量に算出されることになる。また、表層ＰＭ堆積期間中は、Ｂ（補正係数αの値）がフィルタＰＭ堆積量にかかわらず一定の値であるために、フィルタ温度および吸着量前回値が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量にかかわらず、アンモニア脱離量が一定量に算出されることになる。
【００７３】
以下、本実施例に係るＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の算出フローについて図１７に基づいて説明する。図１７は、本実施例に係るＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の算出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０における吸着量算出部１２０によって、所定の演算周期で繰り返し実行される。
【００７４】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、第２所定期間（すなわち、本フローの実行間隔に応じた期間）中における尿素水添加弁５３からの尿素水添加量に基づいてアンモニア供給量ｄＳが算出される。次に、Ｓ１０２において、排気流量、フィルタ温度、および、吸着量前回値に基づいて、ＳＣＲ触媒５１ａでの推定ＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘが算出される。次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で算出された推定ＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘ、および、上流側ＮＯｘセンサ５７によって検出された流入ＮＯｘ濃度に基づいて、アンモニア消費量ｄＣが算出される。なお、Ｓ１０２およびＳ１０３の処理は消費量算出部１２１によって実行される。
【００７５】
次に、Ｓ１０４において、フィルタ温度に基づいて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋが算出される。ＥＣＵ１０には、図１２に示すようなフィルタ温度とＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０との相関関係、および、図１３に示すようなフィルタ温度と平衡定数Ｋとの相関関係がマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０４では、このマップまたは関数を用いてＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋが算出される。
【００７６】
Ｓ１０５においては、状態判定部１２５がその時点において保持している補正係数α（１又はＢ）を用いて、上記式１によりアンモニア脱離量ｄＤが算出される。このとき、上記式１のアンモニア吸着量ＡＤとしては、吸着量前回値が用いられる。また、上記式１のＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量σ０および平衡定数Ｋとしては、Ｓ１０４で算出された値が用いられる。なお、Ｓ１０５の処理は脱離量算出部１２２よって実行される。
【００７７】
次に、Ｓ１０６において、吸着量前回値に対し、Ｓ１０１で算出されたアンモニア供給量ｄＳを加算するとともに、Ｓ１０３で算出されたアンモニア消費量ｄＣおよびＳ１０５で算出されたアンモニア脱離量ｄＤを減算することで、今回のアンモニア吸着量ＡＤが算出される。なお、Ｓ１０６で算出されたアンモニア吸着量ＡＤはＥＣＵ１０に記憶される。そして、記憶されたアンモニア吸着量ＡＤが、次回の演算の際に吸着量前回値として用いられる。
【００７８】
なお、本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１が本発明に係る「ＳＣＲフィルタ」に相当し、尿素水添加弁５３が本発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。また、本実施例においては、吸着量算出部１２０が本発明に係る「吸着量算出部」に相当し、脱離量算出部１２２が本発明に係る「脱離量算出部」に相当する。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５０・・酸化触媒
５１・・ＳＣＲフィルタ
５１ａ・・ＳＣＲ触媒
５３・・尿素水添加弁
５９・・差圧センサ
１０・・ＥＣＵ
【図１】
2017110547.tif 000005
【図２】
2017110547.tif 000006
【図３】
2017110547.tif 000007
【図４】
2017110547.tif 000008
【図５】
2017110547.tif 000009
【図６】
2017110547.tif 000010
【図７】
2017110547.tif 000011
【図８】
2017110547.tif 000012
【図９】
2017110547.tif 000013
【図１０】
2017110547.tif 000014
【図１１】
2017110547.tif 000015
【図１２】
2017110547.tif 000016
【図１３】
2017110547.tif 000017
【図１４】
2017110547.tif 000018
【図１５】
2017110547.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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