JP2011202620A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気通路に２つの選択還元触媒を設ける場合において、２つの選択還元触媒への還元剤供給を適切に行い、機関運転状態の変化に関わらず常に良好なＮＯｘ浄化性能を維持することができる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 第１ＳＣＲ触媒１２の上流側にＮＨ３ガスを供給する上流側供給モードと、第１ＳＣＲ触媒１２の下流側であってかつ第２ＳＣＲ触媒１３の上流側にＮＨ３ガスを供給する下流側供給モードとを、第１ＳＣＲ触媒１２の温度ＴＳＣＲＣＣに応じて切り換える。第１ＳＣＲ温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ以下であるときは、上流側供給モードが選択され、第１ＳＣＲ温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いときは、下流側供給モードが選択される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元する選択還元触媒を備えるものに関する。

特許文献１には、内燃機関の排気通路の上流側から順に、第１還元剤噴射弁、第１排気浄化装置、第２還元剤噴射弁、分散板、及び第２排気浄化装置を備える装置が示されている。還元剤としては例えば尿素が使用され、第１及び第２排気浄化装置としては例えば選択還元型ＮＯｘ触媒が使用される。分散板は、噴射された還元剤を分散させるために設けられるものである。この装置においては、分散板に堆積した粒子状物質を除去するために所定時間毎に第２還元剤噴射弁による還元剤の噴射が行われる。また第１排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が使用されている場合において、その吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復のためのリーン空燃比運転を行うときに、第２還元剤噴射弁による還元剤の噴射が行われる。第２還元剤噴射弁による噴射を行うときは、第１還元剤噴射弁による噴射が停止される。

特開２００９−２７５６６７号公報

特許文献１に示されるように、第１還元剤噴射弁、第１排気浄化装置、第２還元剤噴射弁、及び第２排気浄化装置を排気通路に配置し、第１及び第２排気浄化装置として、還元剤によるＮＯｘの浄化を行う選択還元触媒を使用する場合、上流側の選択還元触媒を機関の直ぐ下流側に近接して設けることにより、機関始動後早期にその触媒を活性化させることができる。

しかしながら、機関の高負荷運転状態においては、上流側の触媒温度が高くなり過ぎて浄化性能が低下する可能性が高くなる。特許文献１に示される装置では、主として分散板に堆積した粒子状物質を除去することを目的として、第２還元剤噴射弁を作動させる制御が行われるため、上流側の触媒の温度が過剰に上昇する問題については考慮されていない。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、排気通路に２つの選択還元触媒を設ける場合において、２つの選択還元触媒への還元剤供給を適切に行い、機関運転状態の変化に関わらず常に良好なＮＯｘ浄化性能を維持することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路（３）に設けられ、還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元する第１選択還元触媒（１２）と、該第１選択還元触媒（１２）の下流側に設けられた第２選択還元触媒（１３）と、前記第１選択還元触媒（１２）の上流側に還元剤を供給する第１還元剤供給手段（２１，２２，２３）と、前記第１選択還元触媒（１２）の下流側であってかつ前記第２選択還元触媒（１３）の上流側に還元剤を供給する第２還元剤供給手段（２１，２４，２５）とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記第１選択還元触媒（１２）の温度である第１触媒温度（ＴＳＣＲＣＣ）を検出する第１触媒温度検出手段（３１）と、前記第１及び第２還元剤供給手段（１２，１３）の一方を選択して作動させる還元剤供給制御手段とを備え、前記還元剤供給制御手段は、前記第１触媒温度（ＴＳＣＲＣＣ）が所定温度（ＴＳＣＲＨＬＭＴ）以下であるときは、前記第１還元剤供給手段を選択し、前記第１触媒温度（ＴＳＣＲＣＣ）が前記所定温度（ＴＳＣＲＨＬＭＴ）より高いときは、前記第２還元剤供給手段を選択することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１選択還元触媒（１２）の上流側に酸化触媒（１１）を備えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第１選択還元触媒（１２）と第２選択還元触媒（１３）の間に設けられ、排気中の前記還元剤の濃度（ＮＨ３ＣＯＮＳ）を検出する還元剤濃度検出手段（３３）と、検出される還元剤濃度（ＮＨ３ＣＯＮＳ）に応じて前記第１選択還元触媒（１２）から排出される還元剤の量である還元剤スリップ量（ＮＨ３ＡＣＴ）を算出する還元剤スリップ量算出手段と、前記還元剤供給制御手段は、前記還元剤スリップ量（ＮＨ３ＡＣＴ）が目標還元剤量（ＮＨ３ＴＲＧＴ）と一致するように、前記第１還元剤供給手段による還元剤供給量（ＧＮＨ３ＣＣ）を制御するフィードバック制御手段を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御手段は、前記第２選択還元触媒（１３）に流入するＮＯｘ量（ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ）を算出するＮＯｘ量算出手段を有し、前記第２還元剤供給手段による還元剤供給量（ＧＮＨ３ＵＦ）を、前記ＮＯｘ量算出手段により算出される量のＮＯｘを浄化するために必要な還元剤量以下となるように制御することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給制御手段は、前記第１選択還元触媒（１２）から排出される還元剤量である排出還元剤量（ＫＳＴＣＯＭＰ×（ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ−ＮＨ３ＴＲＧＴ））を算出する排出還元剤量算出手段を有し、前記排出還元剤量に応じて前記第２還元剤供給手段による還元剤供給量（ＧＮＨ３ＵＦ）を制御することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第２選択還元触媒の温度である第２触媒温度（ＴＳＣＲＵＦ）を検出する第２触媒温度検出手段（３２）を備え、前記還元剤供給制御手段は、前記第２触媒温度（ＴＳＣＲＵＦ）が所定上限温度（ＴＳＣＲＨＬＭＴ）より高いときは、前記還元剤の供給を禁止する禁止手段を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤としてアンモニアガスを使用することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１選択還元触媒の温度である第１触媒温度が所定温度以下であるときは、第１還元剤供給手段による還元剤の供給が行われる一方、第１触媒温度が所定温度より高いときは、第２還元剤供給手段による還元剤の供給が行われる。したがって、第１触媒温度が高くなり、第１選択還元触媒の浄化性能が低下したときは、第２選択還元触媒によってＮＯｘの浄化が行われ、機関運転状態に変化に関わらず常に良好なＮＯｘ浄化性能を維持することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１選択還元触媒の上流側に酸化触媒が設けられるので、排気中に含まれる炭化水素が酸化触媒で酸化され、第１選択還元触媒の浄化性能が炭化水素の被毒によって低下することを防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、第１選択還元触媒の下流側で検出される還元剤濃度から算出される還元剤スリップ量が目標還元剤量と一致するように、第１還元剤供給手段による還元剤供給量が制御されるので、第１選択還元触媒には排気中のＮＯｘを還元するのに十分な量の還元剤が供給され、早期に活性化する第１選択還元触媒の浄化性能を最大限に発揮させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、第２選択還元触媒に流入するＮＯｘ量が算出されるとともに、算出された量のＮＯｘを浄化するために必要な還元剤量以下となるように、第２還元剤供給手段による還元剤供給量が制御される。したがって、第２選択還元触媒による高いＮＯｘ浄化率を確保しつつ、第２選択還元触媒の下流側に還元剤が排出されることを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、第１選択還元触媒から排出される還元剤量である排出還元剤量が算出され、排出還元剤量に応じて第２還元剤供給手段による還元剤供給量が制御される。第１還元剤供給手段による還元剤の供給から第２還元剤供給手段による供給に切り換えた直後は、第１選択還元触媒から還元剤が排出されるので、その排出される還元剤量を考慮することにより、第２選択還元触媒に供給する還元剤量を適量に制御できる。

請求項６に記載の発明によれば、第２選択還元触媒の温度である第２触媒温度が所定上限温度より高いときは、還元剤の供給が禁止される。選択還元触媒の温度が高すぎると、酸化反応が促進されＮＯｘ浄化率が低下するので、還元剤の供給を禁止することにより、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。

請求項７に記載の発明によれば、還元剤としてアンモニアガスが使用される。還元剤として尿素を使用することもできるが、尿素を使用する場合には加水分解反応によってアンモニアが生成されるためのスペース及び時間が必要となる。アンモニアガスを使用することにより、スペース上の制約がなく、かつより早期に高い浄化率を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図２はＳＣＲシステム制御処理のフローチャートである。 図２の処理で実行されるＮＨ３ガス供給制御処理のフローチャートである。 図３の処理で実行される第１ＮＨ３ガス供給量算出処理のフローチャートである。 図４の処理で参照されるマップを示す図である。 図３の処理で実行される第１ＮＨ３ガス供給量算出処理のフローチャートである。 図２の処理で実行される第１ＳＣＲ触媒温度制御処理のフローチャートである。 ＳＣＲシステム制御処理を説明するためのタイムチャートである。 図４に示す処理の変形例のフローチャートである。 図６に示す処理の変形例のフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその排気浄化装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、空燃比を理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比に設定して運転するリーンバーン運転が主として行われるディーゼル（圧縮着火型）エンジンである。

エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられ、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁２には、図示しない燃料供給通路を介して加圧された燃料が供給され、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５によりその作動が制御される。

エンジン１の排気通路３には、排気中の炭化水素あるいは一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒１１と、還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元する第１選択還元触媒（以下「第１ＳＣＲ触媒」という）１２と、還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元する第２選択還元触媒（以下「第２ＳＣＲ触媒」という）１３とが、上流側からこの順序で設けられている。第１ＳＣＲ触媒１２は、エンジン１の直ぐ下流側に（例えばエンジン１が搭載される車両のエンジンルーム内）配置されており、第２ＳＣＲ触媒１３は、第１ＳＣＲ触媒１２の下流側の適宜の位置（例えば当該車両の車室床下）に配置されている。本実施形態では、還元剤としてアンモニア（ＮＨ₃）ガスが使用される。以下、アンモニアガスを「ＮＨ３ガス」と記述する。第１及び第２ＳＣＲ触媒１２，１３は、ＮＨ３を貯蔵可能に構成されている。

排気通路３の酸化触媒１１と第１ＳＣＲ触媒１２との間の接続部３ａにおいて、第１ＮＨ３ガス通路２２が接続されており、第１ＮＨ３ガス通路２２は、ＮＨ３ガスを貯蔵するＮＨ３ガスタンク２１に接続されている。第１ＮＨ３ガス通路２２には、排気通路３に供給するＮＨ３ガス量を制御する第１流量制御弁２３が設けられている。また排気通路３の第１ＳＣＲ触媒１２と第２ＳＣＲ触媒１３との間の接続部３ｂにおいて、第２ＮＨ３ガス通路２４が接続されており、第２ＮＨ３ガス通路２４はＮＨ３ガスタンク２１に接続されている。第２ＮＨ３ガス通路２４には、排気通路３に供給するＮＨ３ガス量を制御する第２流量制御弁２５が設けられている。第１及び第２流量制御弁２３，２５はＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。ＮＨ３ガスタンク２１には、タンク内を過熱するヒータ２６が設けられており、その作動はＥＣＵ５により制御される。

第１ＮＨ３ガス通路２２を介して、第１ＳＣＲ触媒１２の上流側にＮＨ３ガスが供給され、第２ＮＨ３ガス通路２４を介して、第１ＳＣＲ触媒１２の下流側であってかつ第２ＳＣＲ触媒１３の上流側にＮＨ３ガスが供給される。

第１ＳＣＲ触媒１２には、第１ＳＣＲ触媒１２の温度である第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣを検出する第１触媒温度センサ３１が設けられ、第２ＳＣＲ触媒１３には、第２ＳＣＲ触媒１３の温度である第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＵＦを検出する第２触媒温度センサ３２が設けられている。また第２ＮＨ３ガス通路２４の接続部３ｂの下流側であってかつ第２ＳＣＲ触媒１３の上流側には、排気中のＮＨ３ガス濃度ＮＨ３ＣＯＮＳを検出するＮＨ３濃度センサ３３が設けられている。これらのセンサ３１〜３３の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３４及びエンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３５が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、上述したセンサ及び図示しないセンサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路を有し、さらに燃料噴射弁２、第１及び第２流量制御弁２３，２５、ヒータ２６などに駆動信号を供給する出力回路を備えている。

ＥＣＵ５は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２による燃料噴射制御を行うとともに、エンジン１から排出されるＮＯｘを浄化するためのＳＣＲシステム制御を行う。ＳＣＲシステム制御においては、第１及び第２流量制御弁２３，２５の開度を変更することにより、第１及び第２ＳＣＲ触媒１２，１３に適量のＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給制御と、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣを適温に保持するための第１ＳＣＲ触媒温度制御とが行われる。

図２は、ＳＣＲシステム制御処理のフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば５０ｍｓｅｃ）毎に実行される。
ステップＳ１では、図７に示す第１ＳＣＲ触媒温度制御処理を実行し、ステップＳ２では、図３に示すＮＨ３ガス供給制御処理を実行する。

図３は、ＮＨ３ガス供給制御処理のフローチャートである。
ステップＳ１１では、ＮＨ３供給装置故障フラグＦＮＨ３ＳＤＦが「１」であるか否かを判別する。ＮＨ３供給装置故障フラグＦＮＨ３ＳＤＦは、ＮＨ３流量制御弁２３，２５、ヒータ２６などの故障が検出されると「１」に設定される。ステップＳ１１の答が否定であるときは、ＳＣＲ異常劣化フラグＦＳＣＲＮＧが「１」であるか否かを判別する。ＳＣＲ異常劣化フラグＦＳＣＲＮＧは、第１ＳＣＲ触媒１２または第２ＳＣＲ触媒１３の異常劣化が検出されると「１」に設定される。

ステップＳ１１またはＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１ＮＨ３通路２２を介して供給されるＮＨ３ガス量である第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)、及び第２ＮＨ３通路２４を介して供給されるＮＨ３ガス量である第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦ(k)をともに「０」に設定し（ステップＳ２６）、ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥ(k)を「３」に設定する（ステップＳ２７）。

ステップＳ１２の答が否定であるときは、ＮＨ３ガスタンク空フラグＦＮＨ３ＴＥが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、運転者に対する警告表示または警告音の出力を行い（ステップＳ１４）、前記ステップＳ２６に進む。

ステップＳ１３の答が否定であるときは、センサ正常フラグＦＳＮＳＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。センサ正常フラグＦＳＮＳＯＫは、触媒温度センサ３１，３２及びＮＨ３濃度センサ３３の故障が検出されていないとき「１」に設定される。ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、センサ活性化フラグＦＮＨ３ＳＡＣＶが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。センサ活性化フラグＦＮＨ３ＳＡＣＶは、ＮＨ３濃度センサ３３の活性化が完了すると「１」に設定される。ステップＳ１６の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定活性化温度ＴＳＣＲＣＣＡＣＴ（例えば１６０℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１５〜Ｓ１７の何れかの答が否定であるときは、前記ステップＳ２６に進み、ステップＳ１７の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ（例えば３００℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）であって、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ以下であるときは、図４に示す第１ＮＨ３ガス供給量算出処理を実行し、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)を算出する（ステップＳ１９）。「ｋ」は、この処理の実行周期で離散化した離散化時刻であり、(k)は今回値であることを示す。

次いで、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦ(k)を「０」に設定し（ステップＳ２０）、ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥ(k)を「１」に設定して（ステップＳ２１）、本処理を終了する。ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥ(k)が「１」であるＮＨ３供給モードを、以下「上流側供給モード」という。

ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いときは、第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＵＦが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いか否かを判別する（ステップＳ２２）。その答が否定（ＮＯ）であって、第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＵＦが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ以下であるときは、図６に示す第２ＮＨ３ガス供給量算出処理を実行し、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦを算出する（ステップＳ２３）。次いで、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)を「０」に設定し（ステップＳ２４）、ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥ(k)を「２」に設定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥ(k)が「２」であるＮＨ３供給モードを、以下「下流側供給モード」という。

ステップＳ２２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、前記ステップＳ２６に進み、ＮＨ３の供給は停止される。

図３の処理によれば、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ以下であるときは、上流側供給モードが選択され（第１ＮＨ３通路２２を介したＮＨ３ガスの供給が行われ）、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いときは、下流側供給モードが選択される（第２ＮＨ３通路２４を介したＮＨ３ガスの供給が行われる）。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上流側供給モードにおいては、第１ＮＨ３通路２２を介して供給するＮＨ３ガス量が第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)と等しくなるように第１流量制御弁２３の制御を行い、下流側供給モードにおいては、第２ＮＨ３通路２４を介して供給するＮＨ３ガス量が第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦ(k)と等しくなるように第２流量制御弁２５の制御を行う。

図４は、図３のステップＳ１９で実行される第１ＮＨ３ガス供給量算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルク（エンジン負荷）ＴＲＱに応じて図５に示すＮＯｘＥＮＧＯＵＴマップを検索し、エンジン１から排出されるＮＯｘ量の推定値である推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)を算出する。要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰにほぼ比例するように算出されるエンジン１の要求トルクである。図５に示す各曲線は、それぞれ所定要求トルク値ＴＲＱ１，ＴＲＱ２，及びＴＲＱ３に対応し、所定要求トルク値ＴＲＱ１，ＴＲＱ２，及びＴＲＱ３は、ＴＲＱ１＜ＴＲＱ２＜ＴＲＱ３なる関係を満たす。すなわち、ＮＯｘＥＮＧＯＵＴマップは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴが増加し、かつ要求トルクＴＲＱが増加するほど推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴが増加するように設定されている。

ステップＳ４２では、第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＵＦが所定活性化温度ＴＳＣＲＵＦＡＣＴ（例えば１６０℃）より高いか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴを下記式（１）に適用し、第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦ(k)を算出する（ステップＳ４３）。
ＧＮＨ３ＦＦ(k)＝ＫＡＬＦＡＣＣＳＬ×ＫＮＯｘＮＨ３×ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)
（１）

式（１）のＫＡＬＦＡＣＣＳＬは、第２ＳＣＲ触媒１３が活性化していないときに適用される当量比調整係数（以下「不活性状態調整係数」という）であり、「１．０」以下の所定値（「１．０」または「１．０」に近い値）に設定される。ＫＮＯｘＮＨ３は、単位質量のＮＯｘを還元するのに必要とされるＮＨ３量（質量）を示す換算係数であり、例えば「０．５３」に設定される。第２ＳＣＲ触媒１３の不活性時は、第１ＳＣＲ触媒１２の下流側にＮＨ３が排出されると第２ＳＣＲ触媒１４をそのまま通過して大気に放出されるおそれがあるため、第１ＳＣＲ触媒１２に供給されたＮＨ３が下流側に排出されることを確実に防止するために、不活性状態調整係数ＫＡＬＦＡＣＣＳＬは「１．０」以下に設定される。

ステップＳ４４では、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)を第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦ(k)に設定し、本処理を終了する。

ステップＳ４２の答が肯定（ＹＥＳ）であって、第２ＳＣＲ触媒１３が活性化しているときは、下記式（２）に推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)を適用して、第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦ(k)を算出する（ステップＳ４５）。
ＧＮＨ３ＦＦ(k)＝ＫＡＬＦＡＣＣＳＴ×ＫＮＯｘＮＨ３×ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)
（２）

式（２）のＫＡＬＦＡＣＣＳＴは、第２ＳＣＲ触媒１３が活性化しているときに適用される当量比調整係数であり、「１．０」以上の所定値（「１．０」または「１．０」に近い値）に設定される。これにより、第１ＳＣＲ触媒１２へのＮＨ３ガス供給量が、流入するＮＯｘを還元するのに要する量以上に設定され、第１ＳＣＲ触媒１２のＮＨ３貯蔵量を最大化し、ＮＯｘ浄化率を最大化することができる。

ステップＳ４６では、ＮＨ３濃度センサ３３による検出されるＮＨ３濃度ＮＨ３ＣＯＮＳを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて単位時間当たりのＮＨ３量（質量）に変換することにより、第１ＳＣＲ触媒１２から流出するＮＨ３量であり、第２ＳＣＲ触媒１３に流入するＮＨ３量を示す実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ(k)を算出する。

ステップＳ４７では、下記式（３）に実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ(k)を適用し、第１ＮＨ３偏差ＥＮＨ３(k)を算出する。式（３）のＮＨ３ＴＲＧＴは、予め実験により最適値に設定される目標ＮＨ３量である。
ＥＮＨ３(k)＝ＮＨ３ＡＣＴ(k)−ＮＨ３ＴＲＧＴ （３）

ステップＳ４８では、第１ＮＨ３偏差ＥＮＨ３(k)を下記式（４）及び（５）に適用し、比例項ＧＮＨ３Ｐ(k)及び積分項ＧＮＨ３Ｉ(k)を算出する。式（４）のＫＰＮＨ３は比例制御ゲインであり、式（５）のＫＩＮＨ３は積分制御ゲインである。

ステップＳ４９では、比例項ＧＮＨ３Ｐ(k)及び積分項ＧＮＨ３Ｉ(k)を下記式（６）に適用し、第１フィードバックＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＢ(k)を算出する。
ＧＮＨ３ＦＢ(k)＝ＧＮＨ３Ｐ(k)＋ＧＮＨ３Ｉ(k) （６）

ステップＳ５０では、第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦ(k)及び第１フィードバックＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＢ(k)を下記式（７）に適用し、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ(k)を算出する。
ＧＮＨ３ＣＣ(k)＝ＧＮＨ３ＦＦ(k)＋ＧＮＨ３ＦＢ(k) （７）

図６は、図３のステップＳ２３で実行される第２ＮＨ３ガス供給量算出処理のフローチャートである。

ステップＳ６１では、図４のステップＳ４１と同様に推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)を算出する。ステップＳ６２では、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)を下記式（１１）に適用し、目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)を算出する。目標流入ＮＨ３量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)は、第２ＳＣＲ触媒１３に供給するＮＨ３ガス量の目標値である。
ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)＝ＫＡＬＦＡＵＦ×ＫＮＯｘＮＨ３×ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)
（１１）

式（１１）のＫＡＬＦＡＵＦは、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦの算出に適用される当量比調整係数（以下「第２ＳＣＲ調整係数」という）であり、「１．０」以下の所定値（「１．０」または「１．０」に近い値）に設定される。第２ＳＣＲ触媒１３に供給されたＮＨ３が下流側に排出されることを確実に防止するために、第２ＳＣＲ調整係数ＫＡＬＦＡＵＦは「１．０」以下に設定される。

ステップＳ６３では、ＮＨ３供給モードインデクスＮＨ３ＩＮＪＭＯＤＥの前回値が「１」であったか否か、すなわち上流側供給モードから下流側供給モードへの移行直後であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＮＯｘ浄化補正係数の前回値ＫＳＴＣＯＭＰ(k-1)を「１．０」に設定し（ステップＳ６４）、ステップＳ６５に進む。ステップＳ６３の答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５では、ＮＯｘ浄化補正係数の前回値ＫＳＴＣＯＭＰ(k-1)を下記式（１２）に適用し、ＮＯｘ浄化補正係数ＫＳＴＣＯＭＰ(k)を算出する。

ＫＳＴＣＯＭＰ(k)＝ＫＳＴＣ×ＫＳＴＣＯＭＰ(k-1) （１２）
式（１２）のＫＳＴＣは、「１．０」より小さい所定値に設定される漸減係数である。式（１２）の演算を繰り返すことにより、ＮＯｘ浄化補正係数ＫＳＴＣＯＭＰ(k)は漸減する。ＮＯｘ浄化補正係数ＫＳＴＣＯＭＰ(k)は、上流側供給モードから下流側供給モードへの移行直後において、第１ＳＣＲ触媒１２から排出されるＮＨ３によるＮＯｘ浄化への寄与度合を徐々に減少させるために適用される補正係数である。
なお、漸減係数ＫＳＴＣは、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣに応じて変更する（「１．０」より小さい範囲で）ようにしてもよい。

ステップＳ６６では、目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)及びＮＯｘ浄化補正係数ＫＳＴＣＯＭＰ(k)を下記式（１３）に適用し、第２フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦＵＦ(k)を算出する。式（１３）のＮＨ３ＴＲＧＴは、式（３）に適用される目標ＮＨ３量である。
ＧＮＨ３ＦＦＵＦ(k)＝ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)
−ＫＳＴＣＯＭＰ(k)×（ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)−ＮＨ３ＴＲＧＴ） （１３）

式（１３）よれば、上流側供給モードから下流側供給モードへの移行直後においては、第２フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦＵＦ(k)は、目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴにほぼ等しい値に設定され、その後ＮＯｘ浄化補正係数ＫＳＴＣＯＭＰ(k)が漸減することにより、目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)に漸近するように設定される。

ステップＳ６７では、図４のステップＳ４６と同様にして実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ(k)を算出する。ＮＨ３濃度センサ３３は、第２ＮＨ３通路２４の接続部３ｂより下流側に設けられているので、実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ(k)は下流側供給モードでは第２ＮＨ３通路２４を介して供給されるＮＨ３量を示す（下流側供給モードへの移行直後においては、第１ＳＣＲ触媒１２から流出するＮＨ３量が加算されたＮＨ３量を示す）。

ステップＳ６８では、下記式（１４）に実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ(k)及び目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)を適用し、第２ＮＨ３偏差ＥＮＨ３ＵＦ(k)を算出する。
ＥＮＨ３ＵＦ(k)＝ＮＨ３ＡＣＴ(k)−ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k) （１４）

ステップＳ６９では、第２ＮＨ３偏差ＥＮＨ３ＵＦ(k)を下記式（１５）及び（１６）に適用し、比例項ＧＮＨ３ＰＵＦ(k)及び積分項ＧＮＨ３ＩＵＦ(k)を算出する。式（１５）のＫＰＮＨ３ＵＦは比例制御ゲインであり、式（１６）のＫＩＮＨ３ＵＦは積分制御ゲインである。

ステップＳ７０では、比例項ＧＮＨ３ＰＵＦ(k)及び積分項ＧＮＨ３ＩＵＦ(k)を下記式（１７）に適用し、第２フィードバックＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＢＵＦ(k)を算出する。
ＧＮＨ３ＦＢＵＦ(k)＝ＧＮＨ３ＰＵＦ(k)＋ＧＮＨ３ＩＵＦ(k) （１７）

ステップＳ７１では、第２フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦＵＦ(k)及び第２フィードバックＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＢＵＦ(k)を下記式（１８）に適用し、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦ(k)を算出する。
ＧＮＨ３ＵＦ(k)＝ＧＮＨ３ＦＦＵＦ(k)＋ＧＮＨ３ＦＢＵＦ(k) （１８）

図７は、図２のステップＳ１で実行される第１ＳＣＲ触媒温度制御処理のフローチャートである。第１ＳＣＲ触媒温度の制御は、燃料噴射弁２によりポスト噴射（通常の燃料噴射の実行後であって排気行程終了前に行う燃料噴射）を実行し、そのポスト噴射における燃料噴射量（以下「ポスト燃料噴射量」という）ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を変更することにより行われる。

ステップＳ８１では、燃料噴射装置故障フラグＦＩＮＪＦが「１」であるか否かを判別する。燃料噴射装置故障フラグＦＩＮＪＦは、燃料噴射弁２を含む燃料噴射装置の故障が検出されると「１」に設定される。ステップＳ８１の答が否定（ＮＯ）であるときは、酸化触媒異常劣化フラグＦＤＯＣＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ８２）。酸化触媒異常劣化フラグＦＤＯＣＮＧは、酸化触媒１１の異常劣化が検出されると「１」に設定される。ステップＳ８２の答が否定（ＮＯ）であるときは、温度センサ正常フラグＦＴＳＮＳＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ８３）。温度センサ正常フラグＦＴＳＮＳＯＫは、第１触媒温度センサ３１の故障が検出されていないとき「１」に設定される。

ステップＳ８１若しくはＳ８２の答が肯定（ＹＥＳ）、またはステップＳ８３の答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ９０に進み、ポスト燃料噴射量ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を「０」に設定する。

ステップＳ８３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定ＤＯＣ活性温度ＴＳＣＲＤＯＣＡＣＴ（例えば１２０℃）より高いか否かを判別する。酸化触媒１１の温度は、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣと相関があるので、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定ＤＯＣ活性温度ＴＳＣＲＤＯＣＡＣＴより高いときは、酸化触媒１１の温度が活性化温度を超えていると判定する。なお、酸化触媒１１に温度センサを設けて、その温度センサの検出温度に応じて酸化触媒１１の活性化を判定するようにしてもよい。

ステップＳ８４の答が否定（ＮＯ）であって、酸化触媒１１が活性化していないときは、前記ステップＳ９０に進む。ステップＳ８４の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ８５〜Ｓ９０を実行し、ポスト燃料噴射量ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を算出する。

ステップＳ８５では、下記式（２１）に第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣ(k)を適用し、温度偏差ＥＴＳＣＲ(k)を算出する。式（２１）のＴＳＣＲＴＲＧＴは、第１ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化率が最大となる温度（例えば２５０℃）に設定される目標温度である。
ＥＴＳＣＲ(k)＝ＴＳＣＲＣＣ(k)−ＴＳＣＲＴＲＧＴ （２１）

ステップＳ８６では、温度偏差ＥＴＳＣＲ(k)を下記式（２２）及び（２３）に適用し、比例項ＧＰＰ(k)及び積分項ＧＰＩ(k)を算出する。式（２２）のＫＰは比例制御ゲインであり、式（２３）のＫＩは積分制御ゲインである。

ステップＳ８７では、比例項ＧＰＰ(k)及び積分項ＧＰＩ(k)を下記式（２４）に適用し、噴射量演算パラメータＧＰＴＥＭＰ(k)を算出する。
ＧＰＴＥＭＰ(k)＝ＧＰＰ(k)＋ＧＰＩ(k) （２４）

ステップＳ８８では、噴射量演算パラメータＧＰＴＥＭＰ(k)が「０」以上であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、ポスト燃料噴射量ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を「０」に設定する（ステップＳ９０）。ステップＳ８８の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ポスト燃料噴射量ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を噴射量演算パラメータＧＰＴＥＭＰ(k)に設定する（ステップＳ８９）。

ポスト噴射された燃料は、酸化触媒１１で燃焼し、排気温度を上昇させ、第１ＳＣＲ触媒１２の温度を上昇させるので、図７の処理により、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣを目標温度ＴＳＣＲＴＲＧＴに制御することができる（図８，時刻ｔ０〜ｔ３参照）。ただし、エンジン１の高負荷運転状態などでは、酸化触媒１１に流入する排気の温度が高くなるため、ポスト燃料噴射量ＧＦＵＥＬＰＯＳＴ(k)を「０」としても第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣは、目標温度ＴＳＣＲＴＲＧＴより高くなる（図８、時刻ｔ３以後参照）。

図８は、上述した第１ＳＣＲ触媒温度制御及びＮＨ３ガス供給制御を説明するためのタイムチャートであり、車速ＶＰ（同図（ａ））、第１及び第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣ，ＴＳＣＲＵＦ（同図（ｂ））、実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴ（同図（ｃ））、第１及び第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣ，ＧＮＨ３ＵＦ（同図（ｄ））の推移を示す。

時刻ｔ０にエンジン１が始動されると、第１及び第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣ，ＴＳＣＲＵＦは、徐々に上昇する。第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣは、図７の制御処理により、比較的早期に目標温度ＴＳＣＲＴＲＧＴに達し、目標温度ＴＳＣＲＴＲＧＴに維持される。

時刻ｔ１に第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定活性化温度ＴＳＣＲＣＣＡＣＴを超えると、上流側供給モードによるＮＨ３ガスの供給が開始される。時刻ｔ２までの期間は、第２ＳＣＲ触媒１３が活性化していないため、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣは、第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦに設定される。そのため、流入するＮＯｘを完全に還元するために必要なＮＨ３ガス量（図８（ｄ）に一点鎖線で示す、以下「最適ＮＨ３量」という）より若干少ない量のＮＨ３ガスが供給される。

時刻ｔ２に第２ＳＣＲ触媒１３が活性化すると、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣは、第１フィードフォワードＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＦと、第１フィードバックＮＨ３供給量ＧＮＨ３ＦＢとの和に設定され、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣは、最適ＮＨ３量より若干大きな値（第１ＳＣＲ触媒１２の下流側における目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴだけ大きな値）に設定される。

時刻ｔ３より少し前からエンジン１の負荷が増加し、排気温が上昇するため、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣを目標温度ＴＳＣＲＴＲＧＴに維持できなくなる。したがって、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣは上昇し、時刻ｔ４において所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴに達する。その結果、上流側供給モードから下流側供給モードへの切換が行われる。すなわち、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣは「０」となり、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦが「０」からステップ的に増加する。第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦは、最適ＮＨ３量と同一または若干小さな値に制御される。なお、時刻ｔ４の直後においては、第１ＳＣＲ触媒１２から排出されるＮＨ３が存在するため、図８（ｄ）における最適ＮＨ３量（一点鎖線）と、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦとの差が大きくなっている。

実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴは、図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ２までは「０」であり、その後増加して目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴに維持される。時刻ｔ４後は、図６の処理におけるフィードバック制御により、実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴは、目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴから増加し、目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴと一致するように制御される。なお、図８（ｃ）において、目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴ（太い破線）及び目標ＮＨ３供給量ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ（細い破線）は、実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴと一致している部分は線が重なっているため示されていない。

以上のように本実施形態では、第１ＳＣＲ触媒１２の温度である第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴ以下であるときは、上流側供給モードによるＮＨ３の供給が行われる一方、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いときは、下流側供給モードによるＮＨ３の供給が行われる。したがって、第１ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＣＣが高くなり、第１ＳＣＲ触媒の浄化性能が低下したときは、第２ＳＣＲ触媒１３によってＮＯｘの浄化が行われ、エンジン運転状態の変化に関わらず常に良好なＮＯｘ浄化性能を維持することができる。

また第１ＳＣＲ触媒１２の上流側に酸化触媒１１が設けられるので、排気中に含まれる炭化水素が酸化触媒１１で酸化され、第１ＳＣＲ触媒１２の浄化性能が炭化水素の被毒によって低下することを防止できるとともに、酸化触媒１１を用いて第１ＳＣＲ触媒１２の温度制御を行うことができる。

また第１ＳＣＲ触媒１２の下流側で検出されるＮＨ３濃度ＮＨ３ＣＯＮＳから算出される実ＮＨ３量ＮＨ３ＡＣＴが目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴと一致するように、第１ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＣＣが算出されるので、第１ＳＣＲ触媒１２には排気中のＮＯｘを還元するのに十分な量のＮＨ３が供給され、早期に活性化する第１ＳＣＲ触媒１２の浄化性能を最大限に発揮させることができる。

また下流側供給モードにおいて、第２ＳＣＲ触媒１３に流入するＮＯｘ量に相当する推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴが算出されるとともに、第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦが、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴのＮＯｘを浄化するために必要なＮＨ３量以下となるように算出される。したがって、第２ＳＣＲ触媒１３による高いＮＯｘ浄化率を確保しつつ、第２ＳＣＲ触媒１３の下流側にＮＨ３が排出されることを防止できる。

また下流側供給モードへの移行直後において、第１ＳＣＲ触媒１２から排出されるＮＨ３量である排出ＮＨ３量（式（１３）の右辺第２項：ＫＳＴＣＯＭＰ(k)×（ＮＨ３ＵＦＴＲＧＴ(k)−ＮＨ３ＴＲＧＴ））が算出され、排出ＮＨ３量を用いて第２ＮＨ３ガス供給量ＧＮＨ３ＵＦが算出される。上流側供給モードから下流側供給モードへの切換直後は、第１ＳＣＲ触媒１２からＮＨ３が排出されるので、排出ＮＨ３量を考慮することにより、下流側供給モードの移行直後におけるＮＨ３ガス供給量を適量に制御できる。

また第２ＳＣＲ触媒１３の温度である第２ＳＣＲ触媒温度ＴＳＣＲＵＦが所定上限温度ＴＳＣＲＨＬＭＴより高いときは、ＮＨ３の供給が禁止される。ＳＣＲ触媒の温度が高すぎると、酸化反応が促進され、ＮＯｘ浄化率が低下するので、ＮＨ３の供給を禁止することにより、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。

また還元剤として尿素を使用することもできるが、尿素を使用する場合には加水分解反応によってＮＨ３が生成されるためのスペース及び時間が必要となる。ＮＨ３ガスを使用することにより、スペース上の制約がなく、かつより早期に高い浄化率を得ることができる。

本実施形態では、ＮＨ３ガスタンク２１、第１ＮＨ３通路２２、及び第１流量制御弁２３が第１還元剤供給手段に相当し、ＮＨ３ガスタンク２１、第２ＮＨ３通路２４、及び第２流量制御弁２５が第２還元剤供給手段に相当し、第１触媒温度センサ３１及び第２触媒温度センサ３２がそれぞれ第１触媒温度検出手段及び第２触媒温度検出手段に相当し、ＮＨ３濃度センサ３３が還元剤濃度検出手段に相当する。またＥＣＵ５が、還元剤供給制御手段、還元剤スリップ量算出手段、フィードバック制御手段、ＮＯｘ量算出手段、排出還元剤量算出手段、及び禁止手段を構成する。具体的には、図３の処理が還元剤供給制御手段に相当し、図４のステップＳ４６が還元剤スリップ量算出手段に相当し、ステップＳ４７〜Ｓ４９がフィードバック制御手段に相当し、図６のステップＳ６１がＮＯｘ量算出手段に相当し、ステップＳ６３〜Ｓ６６が排出還元剤量算出手段に相当し、図３のステップＳ２２及びＳ２６が禁止手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、排気通路３の第１ＳＣＲ触媒１２の上流側にＮＯｘ濃度センサを設け、検出されるＮＯｘ濃度ＮＯｘＣＯＮＳに応じて、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴを算出するようにしてもよい。

図９及び図１０は、そのような変形例に対応する第１ＮＨ３ガス供給量算出処理及び第２ＮＨ３ガス供給量算出処理のフローチャートである。図９の処理は、図４の処理にステップＳ３１及びＳ３２を追加したものである。

ステップＳ３１では、ＮＯｘ濃度センサ活性化フラグＦＮＯｘＳＡＣＶが「１」であるか否かを判別する。ＮＯｘ濃度センサ活性化フラグＦＮＯｘＳＡＣＶは、ＮＯｘ濃度センサが活性化しているとき「１」に設定される。ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＮＯｘ濃度センサが活性化しているときは、ステップＳ３２に進み、検出ＮＯｘ濃度ＮＯｘＣＯＮＳをエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて単位時間当たりのＮＯｘ量（質量）に変換することにより、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)を算出する。ステップＳ３２に実行後は、ステップＳ４２に進む。

図１０の処理は、図６の処理にステップＳ３１及びＳ３２を追加したものであり、図９の処理と同様に、ＮＯｘ濃度センサが活性化しているときは、検出ＮＯｘ濃度ＮＯｘＣＯＮＳに応じて推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)が算出される。

ＮＯｘ濃度センサを用いることにより、推定排出ＮＯｘ量ＮＯｘＥＮＧＯＵＴ(k)の算出精度を高めることができる。

また上述した実施形態では、還元剤としてＮＨ３ガスを用いたが尿素（尿素水溶液）を用いてもよい。

また上述した実施形態では、目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴは予め実験により最適値に設定するようにしたが、第２ＳＣＲ触媒１３のＮＨ３貯蔵量ＳＴＮＨ３を推定し、推定したＮＨ３貯蔵量ＳＴＮＨ３に応じて目標ＮＨ３量ＮＨ３ＴＲＧＴを設定するようにしてもよい。ＮＨ３貯蔵量ＳＴＮＨ３の推定は、第２ＳＣＲ触媒１３に流入するＮＨ３量と、ＮＯｘ量とに基づいて行うことができる。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの排気浄化装置にも適用が可能である。

１ 内燃機関
３ 排気通路
５ 電子制御ユニット（還元剤供給制御手段、還元剤スリップ量算出手段、フィードバック制御手段、ＮＯｘ量算出手段、排出還元剤量算出手段、禁止手段）
２１ ＮＨ３ガスタンク（第１還元剤供給手段、第２還元剤供給手段）
２２ 第１ＮＨ３通路（第１還元剤供給手段）
２３ 第１流量制御弁（第１還元剤供給手段）
２４ 第２ＮＨ３通路（第２還元剤供給手段）
２５ 第２流量制御弁（第２還元剤供給手段）
３１ 第１触媒温度センサ（第１触媒温度検出手段）
３２ 第２触媒温度センサ（第２触媒温度検出手段）
３３ ＮＨ３濃度センサ（還元剤濃度検出手段）

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元する第１選択還元触媒と、該第１選択還元触媒の下流側に設けられた第２選択還元触媒と、前記第１選択還元触媒の上流側に還元剤を供給する第１還元剤供給手段と、前記第１選択還元触媒の下流側であってかつ前記第２選択還元触媒の上流側に還元剤を供給する第２還元剤供給手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記第１選択還元触媒の温度である第１触媒温度を検出する第１触媒温度検出手段と、
   前記第１及び第２還元剤供給手段の一方を選択して作動させる還元剤供給制御手段とを備え、
   前記還元剤供給制御手段は、前記第１触媒温度が所定温度以下であるときは、前記第１還元剤供給手段を選択し、前記第１触媒温度が前記所定温度より高いときは、前記第２還元剤供給手段を選択することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記第１選択還元触媒の上流側に酸化触媒を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記第１選択還元触媒と第２選択還元触媒の間に設けられ、排気中の前記還元剤の濃度を検出する還元剤濃度検出手段と、検出される還元剤濃度に応じて前記第１選択還元触媒から排出される還元剤の量である還元剤スリップ量を算出する還元剤スリップ量算出手段とを備え、
   前記還元剤供給制御手段は、前記還元剤スリップ量が目標還元剤量と一致するように、前記第１還元剤供給手段による還元剤供給量を制御するフィードバック制御手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記還元剤供給制御手段は、前記第２選択還元触媒に流入するＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出手段を有し、
   前記第２還元剤供給手段による還元剤供給量を、前記ＮＯｘ量算出手段により算出される量のＮＯｘを浄化するために必要な還元剤量以下となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記還元剤供給制御手段は、前記第１選択還元触媒から排出される還元剤量である排出還元剤量を算出する排出還元剤量算出手段を有し、
   前記排出還元剤量に応じて前記第２還元剤供給手段による還元剤供給量を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記第２選択還元触媒の温度である第２触媒温度を検出する第２触媒温度検出手段を備え、
   前記還元剤供給制御手段は、前記第２触媒温度が所定上限温度より高いときは、前記還元剤の供給を禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記還元剤としてアンモニアガスを使用することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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