JP2011163195A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択還元触媒からのＮＨ_３吸着可能量以上の多量なＮＨ_３スリップを迅速に抑制する。
【解決手段】第１選択還元触媒と、その下流側に設けられた第２選択還元触媒とを含む選択還元触媒と、排気通路の選択還元触媒の上流側の還元剤供給手段と、第１選択還元触媒と第２選択還元触媒との間のＮＨ_３濃度検出手段と、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量を算出する手段と、算出ＮＨ_３量と第１選択還元触媒内の最大ＮＨ_３ストレージ量との差が減少するよう還元剤の供給量の第１補正量を設定する手段と、検出されたＮＨ_３濃度と目標ＮＨ_３濃度との差分が減少するように、還元剤の供給量の第２補正量を設定する手段とを備え、還元剤供給量設定手段は、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が、最大ＮＨ_３ストレージ量以上になるまでは、第１補正量のみを用いて還元剤の供給量を設定し、最大ＮＨ_３ストレージ量に至ったときから、第２補正量を用いて還元剤の供給量を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より具体的には、還元剤の存在下において排気通路中のＮＯ_ｘを還元する選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、排気中のＮＯ_ｘを浄化する排気浄化装置の１つとして、還元剤を添加することで排気中のＮＯ_ｘを選択的に還元する選択還元触媒を排気通路に設けた装置が提案されている。例えば、還元剤として尿素水を用いる尿素添加式の選択還元触媒では、添加された尿素を加水分解させてアンモニア（ＮＨ_３）を生成し、ＮＨ_３により排気中のＮＯ_ｘを選択的に還元する。

このような選択還元触媒では、還元剤の噴射量が最適な量よりも少ない場合には、ＮＯ_ｘの還元に消費されるＮＨ_３が不足することでＮＯ_ｘの還元率が低下し、最適な量よりも多い場合には、ＮＯ_ｘの還元に余剰となったＮＨ_３が排出する。このため、選択還元触媒を備える排気浄化装置では、還元剤の噴射量を適切に制御することが重要となっている。

特許文献１は、２つの選択還元触媒を用いた内燃機関の排気浄化装置を開示する。この排気浄化装置では、２つの選択還元触媒の間に設けたＮＨ_３センサが検出するＮＨ_３濃度に応じて、選択還元触媒の上流側での還元剤の噴射量をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御する。

国際公開ＷＯ２００９／１２８１６９号公報

選択還元触媒はＮＨ_３を吸着する能力を有しており、このＮＨ_３吸着可能量は選択還元触媒の温度が上昇するにつれて低下する傾向がある。特許文献１に記載の排気浄化装置では、選択還元触媒の温度が低い状態（例えば１６０℃）からＮＨ_３センサが検出するＮＨ_３濃度に応じたＦ／Ｂ制御を実施する。したがって、選択還元触媒の温度が浄化性能を最大限に発揮できる高い温度（例えば２５０℃）まで上昇したときには、選択還元触媒のＮＨ_３吸着可能量が低下してしまい、ＮＨ_３吸着可能量以上の多量なＮＨ_３が排出（スリップ）されてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、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、選択還元触媒からのＮＨ_３吸着可能量以上の多量なＮＨ_３スリップを抑制することを目的とする。

本発明は、さらにそのＮＨ_３スリップの抑制制御を迅速におこなうことを目的とする。

本発明は、内燃機関の排気浄化装置を提供する。その排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤であるＮＨ_３を捕捉すると共に、捕捉したＮＨ_３を用いて排気通路を流れるＮＯ_ｘを還元する選択還元触媒であって、第１選択還元触媒と、排気通路のうち第１選択還元触媒よりも下流側に設けられた第２選択還元触媒とを含む選択還元触媒と、排気通路内の選択還元触媒の上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、排気通路のうち第１選択還元触媒と第２選択還元触媒との間のＮＨ_３濃度を検出するＮＨ_３検出手段と、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量を算出する手段と、算出されたＮＨ_３量と第１選択還元触媒内の最大ＮＨ_３ストレージ量との差分が減少するように、還元剤の供給量の第１補正量を設定する第１補正量設定手段と、検出されたＮＨ_３濃度と目標ＮＨ_３濃度との差分が減少するように、還元剤の供給量の第２補正量を設定する第２補正量設定手段とを備え、還元剤供給量設定手段は、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が、最大ＮＨ_３ストレージ量以上になるまでは、第１補正量のみを用いて還元剤の供給量を設定し、最大ＮＨ_３ストレージ量に至ったときから、第２補正量を用いて還元剤の供給量を設定する。

本発明によれば、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が、最大ＮＨ_３ストレージ量以上になるまでは、検出されたＮＨ_３濃度に基づく第２補正量ではなく算出したＮＨ_３量に基づく第１補正量を用いて還元剤の供給量を設定するので、最大ＮＨ_３ストレージ量以上になるまでの還元剤の供給速度を低く制御することができ、最大ＮＨ_３ストレージ量後の過剰なＮＨ_３スリップ量を抑制することが可能となる。

本発明の一形態によると、還元剤供給量設定手段は、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が最大ＮＨ_３ストレージ量に至った後も、第１補正量を継続して用いて還元剤の供給量を設定する。

本発明の一形態によれば、第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が最大ＮＨ_３ストレージ量に至った後は、第２補正量のみならず第１補正量も併用して還元剤の供給量を設定するので、目標ＮＨ_３濃度への迅速な制御（収束）が可能となる。

本発明の一実施例に従う、エンジンとその排気浄化装置の構成を示す模式図である。 選択還元触媒におけるＮＯ_ｘ濃度と、ＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。 選択還元触媒における温度とＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。 図１のＥＣＵ３の構成（機能）を示すブロック図である。 ＮＨ_３吸着量の推定値の算出と還元剤供給量の第１補正量設定のフローを示す図である。 尿素水の第１および第２の補正量の算出に至る制御フローを示す図である。 触媒温度と、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正量と、ＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。 触媒温度と、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正量と、推定ストレージＦ／Ｂによる尿素水補正量と、ＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（以下「エンジン」という）１及びその排気浄化装置２の構成を示す模式図である。エンジン１は、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。

排気浄化装置２は、エンジン１の排気通路１１に設けられた酸化触媒２１と、排気通路１１の酸化触媒２１の下流側に設けられ、排気通路１１を流れる排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯ_ｘ」という）を還元剤の存在下で浄化する選択還元触媒２３と、排気通路１１の選択還元触媒２３の上流側に還元剤としての尿素水を供給する尿素水噴射装置２５と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３を含む。

ＥＣＵ３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ、テーブルおよびマップを格納することができる。ＥＣＵ３は、後述するように、車両の各部（センサ等）から送られてくるデータを受け取って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。

尿素水噴射装置２５は、タンク２５１と、噴射器２５３とを備える。タンク２５１は、尿素水を貯蔵するものであり、尿素水供給路２５４及び図示しないポンプを介して、噴射器２５３に接続されている。このタンク２５１には、尿素水レベルセンサ２５５が設けられている。このセンサ２５５は、タンク２５１内の尿素水の水位を検出し、この水位に対応する検出信号をＥＣＵ３に出力する。噴射器２５３は、ＥＣＵ３に接続されており、ＥＣＵ３からの制御信号に応じて尿素水を排気通路１１内に噴射する。すなわち、噴射器２５３は、ＥＣＵ３が設定した噴射時間（秒／１ショット）および噴射間隔（秒、周期（Ｈｚ））で所定量の尿素水を排気通路１１内に噴射する。

酸化触媒２１は、排気通路１１のうち選択還元触媒２３及び噴射器２５３よりも上流側に設けられ、排気中のＮＯ_ｘの大部分を占めるＮＯをＮＯ_２に変換し、これにより、選択還元触媒２３におけるＮＯ_ｘの還元を促進させる。

選択還元触媒２３は、第１選択還元触媒２３１と、排気通路１１のうち第１選択還元触媒２３１よりも下流側に設けられた第２選択還元触媒２３２とを含む。第１および第２の選択還元触媒２３１、２３２は、それぞれ、還元剤であるアンモニアが存在する雰囲気下で、排気中のＮＯ_ｘを選択的に還元する。具体的には、尿素水噴射装置２５により尿素水を噴射すると、加水分解により尿素からアンモニア（以下、「ＮＨ_３」という）が生成され、このＮＨ_３により選択還元触媒２３において排気中のＮＯ_ｘ（ＮＯとＮＯ_２）が選択的に還元される。選択還元触媒２３はＮＨ_３を貯蔵する機能も有し、貯蔵されたＮＨ_３によってもＮＯ_ｘが還元浄化される。

ＥＣＵ３には、ＮＨ_３センサ２６、触媒温度センサ２７、及びＮＯ_ｘセンサ２８の他、クランク角度位置センサ１４、アクセル開度センサ１５、及び尿素水残量警告灯１６が接続されている。

ＮＨ_３センサ２６は、排気通路１１のうち第１選択還元触媒２３１と第２選択還元触媒２３２との間における排気のアンモニアの濃度（以下、「ＮＨ_３濃度」という）を検出し、検出したＮＨ_３濃度に対応した検出信号をＥＣＵ３に送る。

触媒温度センサ２７は、第１選択還元触媒２３１の温度（以下、「触媒温度」という）を検出し、検出した触媒温度に対応した検出信号をＥＣＵ３に送る。ＮＯ_ｘセンサ２８は、第１選択還元触媒２３１に流入する排気のＮＯ_ｘの濃度を検出し、検出したＮＯ_ｘに対応する検出信号をＥＣＵ３に送る。

クランク角度位置センサ１４は、エンジン１のクランク軸の回転角度を検出するとともに、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号をＥＣＵ３に送る。ＥＣＵ３では、このパルス信号に基づいて、エンジン１の回転数ＮＥを算出する。クランク角度位置センサ１４は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ＥＣＵ３に送る。

アクセル開度センサ１５は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度」という）を検出し、検出したアクセル開度に対応する検出信号をＥＣＵ３に送る。ＥＣＵ３では、このアクセル開度及び回転数に応じて、エンジン１の要求トルクが算出される。

尿素水残量警告灯１６は、例えば、車両のメータパネルに設けられ、タンク２５１内の尿素水の残量が所定の残量より少なくなったことに応じて点灯する。これにより、タンク２５１内の尿素水の残量が少なくなったことを運転者に警告する。

図２は、図１の選択還元触媒２３におけるＮＯ_ｘ濃度と、ＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３のストレージ量との関係を示す図である。図２のグラフ３０、３１は、ＮＯ_ｘが還元されてＮＯ_ｘ濃度が減少するにつれて、選択還元触媒２３１、２３２のＮＨ_３が消費されてＮＨ_３濃度も減少することを示している。

図２では、第１選択還元触媒２３１においてＮＨ_３がほぼ飽和した状態、すなわち最大ＮＨ_３ストレージ量の状態にある（符号３２）。なお、符号３５で示される破線は、アイドル時等の低負荷（低回転）運転状態においてＮＯ_ｘを還元するために最低限必要なＮＨ_３ストレージ量（下限ストレージ量）を示している。第２選択還元触媒２３２においては、第１選択還元触媒２３１からスリップしたＮＨ_３が符号３３で示される量だけストレージ（吸着）された状態にある。破線３４は、このストレージ量が触媒温度によって変動することを示している。

図３は、選択還元触媒における温度とＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。ＮＨ_３ストレージ量は、低温において大きく、高温になるほど小さくなる傾向がある。

図４は、図１のＥＣＵ３の構成（機能）を示すブロック図である。各ブロックの機能は、ＥＣＵ３が有するＣＰＵがメモリ（図示なし）に格納された制御用プログラムを読み出して実行することによって実現される。第１選択還元触媒のＮＨ_３量算出手段３０１は、図１の第１選択還元触媒２３１に捕獲（吸着）されるＮＨ_３量（推定量）を算出する。還元剤供給量の第１補正量設定手段３０２は、第１選択還元触媒のＮＨ_３量算出手段３０１により算出されるＮＨ_３量と第１選択還元触媒内の最大ＮＨ_３ストレージ量との差分がゼロになるように、還元剤（尿素水）の供給量の第１補正量を設定する。

図５は、ＮＨ_３吸着量の推定値の算出と還元剤供給量の第１補正量設定のフローの一例を示す図である。ＮＨ_３吸着量の推定値Ｖｓは、供給されるＮＨ_３量Ｖ１と、ＮＯ_ｘ還元反応で消費されるＮＨ_３量Ｖ２と、第１選択還元触媒２３１をスリップしてくるＮＨ_３量Ｖ３とから次式により算出される。なお、次式の記号Σは、推定値Ｖｓを単位時間当たりの積算値として得ることを意味する。図５では、ブロック「１／Ｚ」のループ３７がこの積算をすることを意味している。

Ｖｓ＝Σ［Ｖ１−Ｖ２−Ｖ３］

供給されるＮＨ_３量Ｖ１は、噴射器２５３から噴射される尿素水の量から、図５に示した加水分解反応式を用いて算出する。ＮＯ_ｘ還元反応で消費されるＮＨ_３量Ｖ２は以下のように求める。ＮＯ_ｘセンサ２８で検知したＮＯ_ｘ量を予めＥＣＵ３のメモリに格納されているＮＯ_ｘ変換マップを用いてＮＯ量とＮＯ_２量に換算する。同様にＥＣＵ３のメモリに格納されているＮＯ_ｘ浄化率マップから、ＮＯとＮＯ_２のそれぞれに対する浄化（還元）率Ｆ１とＦ２を求める。Ｆ１、Ｆ２をＮＯ量、ＮＯ_２量にそれぞれ乗算して、還元ＮＯ量と還元ＮＯ_２量を算出する。図５中の３つの還元反応式（１）〜（３）のそれぞれから、還元ＮＯ量と還元ＮＯ_２量に対応するＮＨ_３量を求める。各式について得られるＮＨ_３量の合計がＮＯ_ｘ還元反応で消費されるＮＨ_３量Ｖ２となる。

第１選択還元触媒２３１をスリップしてくるＮＨ_３量Ｖ３は、ＮＨ_３センサ２６で検知されるＮＨ_３濃度に予め求めた選択還元触媒の体積等のパラメータを乗算してＮＨ_３重量として求める。

図５において、ＥＣＵ３のメモリに格納されているＮＨ_３ストレージ可能量マップから第１選択還元触媒のＮＨ_３ストレージ可能量Ｖａを得る。このＮＨ_３ストレージ可能量マップは、例えば図３の触媒温度とＮＨ_３ストレージ量との関係図が該当する。このＮＨ_３ストレージ可能量Ｖａと算出されるＮＨ_３吸着量の推定値Ｖｓとの差分（Ｖａ−Ｖｓ）がゼロになるように、言い換えれば、ＮＨ_３吸着量の推定値ＶｓがＮＨ_３ストレージ可能量Ｖａに収束するように、フィードバック（ＰＩ）制御するための制御入力として尿素水の供給量の第１補正量（第１のＦＢ補正量）を算出する。図５では補正尿素水量が算出される。

図４に戻って、還元剤供給量の第２補正量設定手段３０３は、図１のＮＨ_３センサ２６により検出されたＮＨ_３濃度と目標ＮＨ_３濃度との差分がゼロになるように、還元剤の供給量の第２補正量を設定する。より具体的には、検出されたＮＨ_３濃度が予め設定された目標ＮＨ_３濃度に収束するように、フィードバック制御するための制御入力として、尿素水の供給量の第２補正量を（第２のＦＢ補正量）を算出する。

第１の補正量と第２の補正量から還元剤供給量を設定する手段３０４は、還元剤供給手段による尿素水の供給量、すなわち図１の噴射器２５３から噴射される尿素水量を、第１補正量と第２補正量とを用いて設定する。

図６は、本発明の尿素水の供給量の第１および第２の補正量の算出に至る制御フローの一例を示す図である。この制御フローは、ＥＣＵ３がメモリに格納する制御プログラムを呼び出して所定の制御周期毎に実行される。

ステップＳ１では、尿素水噴射装置２５の故障フラグが「１」であるか否かを判別する。この故障フラグは、図示しない判定処理において尿素水噴射装置が故障したと判定されたときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。この判別がＮｏの場合には、ステップＳ２に移る。

ステップＳ２では、選択還元触媒の劣化フラグが「１」であるか否かを判別する。この触媒劣化フラグは、図示しない判定処理において図１の第１選択還元触媒２３１及び第２選択還元触媒２３２の何れかが故障したと判定されたときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。この判別がＮｏの場合には、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、尿素水残量が所定値未満であるか否かを判別する。この尿素水残量は、図１の尿素水タンク２５１内の尿素水の残量を示し、レベルセンサの出力に基づいて算出される。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ４に移り、Ｎｏの場合には、ステップＳ５に移る。

ステップＳ４では、尿素水残量の警告灯を点灯し、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。

ステップＳ５では、図１の酸化触媒２１の暖機タイマ値が所定値より大きいか否かを判別する。この触媒暖機タイマ値は、エンジン始動後の酸化触媒２１の暖機時間を計時するものである。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ６に移る。この判別がＮｏの場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。

ステップＳ６では、センサ故障フラグが「０」であるか否かを判別する。このセンサ故障フラグは、図示しない判定処理において図１のＮＨ_３センサ２６および触媒温度センサ２７の少なくともいずれか一方が故障したと判定されたときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ７に移る。この判別がＮｏの場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。

ステップＳ７では、ＮＨ_３センサ２６の活性フラグが１であるか否かを判別する。このＮＨ_３センサ活性フラグは、図示しない判定処理においてＮＨ_３センサ２６が活性状態に達したと判定されたときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。この判別がＹｅｓの場合には、ステップＳ８に移る。この判別がＮｏの場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。

ステップＳ８では、尿素水が加水分解されてＮＨ_３が発生可能な状態か否かを判別する。具体的には、選択還元触媒２３の温度が尿素水の加水分解可能な所定温度（例えば約１６０℃）以上であるか否かを判別する。この判別がＹｅｓである場合には、尿素水が加水分解されてＮＨ_３が発生可能と判断して、ステップＳ９に移る。この判別がＮｏである場合には、ステップＳ１４に移り、尿素水噴射量を「０」に設定した後に、この処理を終了する。

ステップＳ９において尿素水噴射量の算出を開始する。最初にステップＳ１０において、第１選択還元触媒２３１に捕獲される推定ストレージＮＨ_３量を算出する。この算出方法は、図５の推定量Ｖｓの算出の説明において述べた通りである。

ステップＳ１１では、推定ストレージＮＨ_３量を用いて尿素水の第１補正供給量を算出する。この第１補正供給量の算出方法は、図５の補正尿素水（第１のＦＢ補正量）の算出において述べた通りである。

ステップＳ１２では、ＮＨ_３量センサ２６の出力であるＮＨ_３濃度が得られているか否かを判別する。この判別がＹｅｓである場合には、第１選択還元触媒２３１においてＮＨ_３が最大ストレージＮＨ_３量（例えば図２の符号３２）までストレージされていると判断して、ステップＳ１３に移る。この判別がＮｏである場合には、この処理を終了する。すなわち、第１選択還元触媒２３１においてＮＨ_３が最大ストレージＮＨ_３量までストレージされるまでは、算出した尿素水の第１補正供給量のみが尿素水供給量のＦ／Ｂ制御入力として利用される。

ステップＳ１３では、ＮＨ_３量センサ２６の出力であるＮＨ_３濃度を用いて尿素水の第２補正供給量を算出する。この第２補正供給量の算出方法は、図４の還元剤供給量の第２補正量設定手段３０３による第２のＦ／Ｂ補正量の算出の説明において述べた通りである。このように、本発明では、ＮＨ_３濃度が検出されてから、言い換えれば第１選択還元触媒２３１においてＮＨ_３が最大ストレージＮＨ_３量までストレージされてから、第２補正供給量が算出される。したがって、その最大ストレージ後は、この第２補正供給量と先の第１補正供給量の双方が尿素水供給量の制御入力として利用可能となる。

図７は、触媒温度と、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正量と、ＮＨ_３濃度と、第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。（ａ）は比較のために示す従来例であり、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正を全域、すなわち第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３フル（最大）ストレージの前後において適用する場合の例である。（ｂ）は本発明の一実施例であり、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正を第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３フル（最大）ストレージ後において適用する場合の例である。最初に（ａ）の従来例について説明する。

図７（ａ）において、触媒温度が上昇し尿素水を加水分解可能な温度（例えば１６０℃）になると噴射器２５３から尿素水の供給が開始される。尿素水の供給開始に応じて、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正、すなわち上述した第２のＦＢ補正量による補正を開始する。ＮＨ_３センサ反応、すなわち第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３フル（最大）ストレージが得られるまでは最大限に尿素水の供給量補正が行われる（１）。これに伴い第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３ストレージ量は最大ストレージ速度で増加していく（２）。ＮＨ_３センサ反応が得られてからは、検出されたＮＨ_３濃度が予め設定された目標ＮＨ_３濃度に収束するようにＦ／Ｂ制御されるが、第１選択還元触媒２３１のＮＨ_３フル（最大）ストレージまで最大限に尿素水の供給量補正がおこなわれたために、ＮＨ_３濃度が目標ＮＨ_３濃度を大きく超えてしまう。つまり、触媒の温度上昇に伴う第１選択還元触媒２３１でのＮＨ_３ストレージ可能量の減少に伴い多量のＮＨ_３スリップが発生してしまう（３）。

図７（ｂ）において、（ａ）の場合と同様に、触媒温度が尿素水を加水分解可能な温度（例えば１６０℃）になると噴射器２５３から尿素水の供給が開始される。しかし、（ａ）の場合と異なり、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正は行われず、代わって、尿素水の供給開始からＮＨ_３センサ反応、すなわち第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３フル（最大）ストレージが得られるまでは、図５のＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正（第１のＦＢ補正量による補正）をおこなう。この場合、第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３ストレージ量は（ａ）の場合に比べて緩やかなストレージ速度で増加していく（１）。ＮＨ_３センサ反応が得られてからは、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正（第２のＦＢ補正量による補正）を開始する（２）。ＮＨ_３ストレージ量は緩やかに増加してきたために、ＮＨ_３濃度が目標ＮＨ_３濃度を大きく超えてしまうことなく、迅速に目標ＮＨ_３濃度に収束するように制御される（３）。その結果、ＮＨ_３スリップ量は、（ａ）の場合よりも減少し速やかに収束していく（４）。

また、先のＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正（第１のＦＢ補正量による補正）もＮＨ_３フル（最大）ストレージ後も継続して利用する。その理由は、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御はレスポンスが比較的遅い濃度Ｆ／Ｂであるために、ＮＨ_３吸着可能量に対してオーバーシュートした尿素水噴射量をその可能量に戻す動きが弱いので、併用によりその動きを早めるためである。なお、第１のＦＢ補正量による補正は、状況に応じてＮＨ_３フル（最大）ストレージ後は停止させてもよい。

図８は、触媒温度と、ＮＨ_３センサＦ／Ｂによる尿素水補正量と、ＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正（第１のＦＢ補正量による補正）による尿素水補正量と、ＮＨ_３濃度と、第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３ストレージ量との関係を示す図である。（ａ）はＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正をＮＨ_３フル（最大）ストレージ後は併用しない場合の例であり、（ｂ）はそれを併用する場合の例である。最初に（ａ）の場合について説明する。

図８（ａ）において、触媒温度が上昇し尿素水を加水分解可能な温度（例えば１６０℃）になると噴射器２５３から尿素水の供給が開始される。尿素水の供給開始からＮＨ_３センサ反応が得られるまでの間、ＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正（第１のＦＢ補正量による補正）をおこなう（１）。第１選択還元触媒２３１におけるＮＨ_３ストレージ量は、その間比較的緩やかなストレージ速度で増加していく（２）。

ＮＨ_３センサ反応が得られてからは、図７（ｂ）の場合と同様に、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正（第２のＦＢ補正量による補正）を開始する。その補正量は、最初は増量（プラス）側に向かうが、ＮＨ_３センサのＮＨ_３の実濃度が目標濃度を超えるため減量側へシフトする（３）。しかしながら、尿素水補正量を減らしても、ＮＨ_３センサの反応が遅いために、ＮＨ_３目標濃度以上の濃度が継続されてしまう（４）。つまり、触媒の温度上昇に伴う第１選択還元触媒２３１でのＮＨ_３ストレージ可能量の減少に伴い比較的多量のＮＨ_３スリップが発生してしまう（５）。

図８（ｂ）において、尿素水の供給開始からＮＨ_３センサの反応が得られるまでは（ａ）の場合と同様である。（ａ）との違いは、ＮＨ_３センサの反応が得られた後もＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正を継続し、ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正と併用することである。ＮＨ_３センサＦ／Ｂ制御による尿素水補正量は、最初は増量（プラス）側に向かうが、ＮＨ_３センサのＮＨ_３の実濃度が目標濃度を超えるため減量側へシフトする（１）。同時に、ＮＨ_３推定ストレージ量を用いたＦ／Ｂ補正も、ストレージ可能量を超えているため、その補正量が減量側へシフトする（２）。両Ｆ／Ｂ補正の併用により、ＮＨ_３濃度の目標濃度に対するズレの抑制効果が大きくなる（３）。その結果、触媒の温度上昇に伴う第１選択還元触媒２３１でのＮＨ_３ストレージ可能量の減少があっても、（ａ）の場合よりもＮＨ_３スリップ量は小さく速やかに収束していく（４）。

上述した実施形態は一例でありこれに限定されるものではない。本発明は、任意の数の気筒を有するエンジンに適用可能である。また、本発明は、直接噴射式のガソリンエンジン等のエンジンにも適用可能である。さらに、本発明は、還元剤供給として、上述した一実施形態である尿素水供給のみならず、ガス状のＮＨ_３を直接供給する場合等において適用可能である。例えば、図１の一実施形態を利用する場合、尿素水噴射装置２５の代わりにＮＨ_３ガス供給装置を用いることにより、ＮＨ_３ガスを直接供給することができる。

Claims (2)

1. 内燃機関の排気浄化装置であって、
   内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤であるＮＨ_３を捕捉すると共に、捕捉したＮＨ_３を用いて前記排気通路を流れるＮＯ_ｘを還元する選択還元触媒であって、第１選択還元触媒と、排気通路のうち第１選択還元触媒よりも下流側に設けられた第２選択還元触媒とを含む選択還元触媒と、
   前記排気通路内の前記選択還元触媒の上流側に前記還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   前記排気通路のうち前記第１選択還元触媒と前記第２選択還元触媒との間のＮＨ_３濃度を検出するＮＨ_３検出手段と、
   前記第１選択還元触媒内のＮＨ_３量を算出する手段と、
   算出されたＮＨ_３量と前記第１選択還元触媒内の最大ＮＨ_３ストレージ量との差分が減少するように、前記還元剤の供給量の第１補正量を設定する第１補正量設定手段と、
   検出されたＮＨ_３濃度と目標ＮＨ_３濃度との差分が減少するように、前記還元剤の供給量の第２補正量を設定する第２補正量設定手段とを備え、
   前記還元剤供給量設定手段は、前記第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が、最大ＮＨ_３ストレージ量以上になるまでは、前記第１補正量のみを用いて前記還元剤の供給量を設定し、最大ＮＨ_３ストレージ量に至ったときから、前記第２補正量を用いて前記還元剤の供給量を設定する、排気浄化装置。
2. 前記還元剤供給量設定手段は、前記第１選択還元触媒内のＮＨ_３量が最大ＮＨ_３ストレージ量に至った後も、前記第１補正量を継続して用いて前記還元剤の供給量を設定する、請求項１に記載の排気浄化装置。

Images