JP2013221487A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、選択還元型触媒の前後の排気通路に配置されたＮＯ_Ｘセンサの出力信号に基づいて選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率を演算する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯ_Ｘ浄化率の誤差をより早期に校正することを課題とする。
【解決手段】本発明は、選択還元型触媒より上流の排気通路に配置された第１ＮＯ_Ｘセンサと、選択還元型触媒より下流の排気通路に配置された第２ＮＯ_Ｘセンサと、第１ＮＯ_Ｘセンサ及び第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値に基づいて選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率を演算する演算手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の冷間始動時から選択還元型触媒の温度が活性温度より低く且つ脱離完了温度以上となるまでの期間における積算ＮＯ_Ｘ流入量と積算ＮＯ_Ｘ流出量を演算し、それら二つの積算値の比に基づいてＮＯ_Ｘ浄化率を補正するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関し、特に、選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率を求める技術に関する。

従来、内燃機関の排気通路に選択還元型触媒を含む触媒コンバータを配置するとともに、該選択還元型触媒へアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を供給する装置を備えた排気浄化システム（所謂、尿素ＳＣＲシステム）が知られている。

上記したような尿素ＳＣＲシステムにおいては、触媒コンバータの前後の排気通路（すなわち、触媒コンバータより上流の排気通路と下流の排気通路）にＮＯ_Ｘセンサを配置し、それらＮＯ_Ｘセンサの出力信号に基づいて選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率を演算する技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００９−１８０１５０号公報 特開２００６−０３７７７１号公報 特開２０１０−１０６７１５号公報

ところで、尿素ＳＣＲシステムにおいては、還元剤供給装置等の異常を検出する際のパラメータとして、ＮＯ_Ｘ浄化率が用いられる場合がある。そのような場合において、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値に誤差（演算値と実際の値との差）が生じると、上記の異常検出処理の精度が低下する可能性がある。たとえば、２つのＮＯ_Ｘセンサのゲインに差が生じると、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値に誤差が生じるため、上記の異常検出処理を正確に行えなくなる可能性がある。

しかしながら、ＮＯ_Ｘセンサのゲインを校正するための処理が内燃機関の暖機完了後や運転停止後等に実施されると、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値に誤差が生じた状態で内燃機関が長期間に亘って運転される可能性がある。その結果、異常検出処理の誤検出を招いたり、又は排気エミッションの増加を招いたりする可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、選択還元型触媒の前後の排気通路に配置されたＮＯ_Ｘセンサの出力信号に基づいて選択還元型触媒におけるＮＯ_Ｘ浄化率を演算する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯ_Ｘ浄化率の誤差をより早期に校正することができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、選択還元型触媒の前後の排気通路に配置されたＮＯ_Ｘセンサの出力信号に基づいて該選択還元型触媒におけるＮＯ_Ｘ浄化率を演算する内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の冷間始動時から所定時期までの期間に２つのＮＯ_Ｘセンサの各々の出力信号を積算し、それら２つの積算値の比に基づいてＮＯ_Ｘ浄化率の演算値を補正するようにした。

詳細には、本発明は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置され、前記選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量であるＮＯ_Ｘ流入量を測定する第１ＮＯ_Ｘセンサと、
前記選択還元型触媒より下流の排気通路に配置され、前記選択還元型触媒から流出するＮＯ_Ｘの量であるＮＯ_Ｘ流出量を測定する第２ＮＯ_Ｘセンサと、
前記第１ＮＯ_Ｘセンサ及び前記第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値に基づいて、ＮＯ_Ｘ流入量に対して前記選択還元型触媒で浄化されるＮＯ_Ｘ量の割合であるＮＯ_Ｘ浄化率を演算する演算手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記内燃機関の冷間始動時から前記選択還元型触媒が活性する前の所定時期までの期間に前記ＮＯ_Ｘ流入量及び前記ＮＯ_Ｘ流出量を積算し、それらの積算値の比に基づいて前記ＮＯ_Ｘ浄化率を補正する補正手段を備えるようにした。

ここでいう「内燃機関の冷間始動時」は、選択還元型触媒が活性していない状態（すなわち、選択還元型触媒がＮＯ_Ｘを浄化することができない状態）において内燃機関が始動されるとき（クランキングが開始されるとき）をいう。

内燃機関が冷間始動されたとき（選択還元型触媒が活性していない状態で内燃機関が始動されたとき）は、選択還元型触媒は、排気中のＮＯ_Ｘを吸着する。その後、選択還元型触媒の温度が活性温度より低い所定の脱離開始温度に上昇すると、選択還元型触媒に吸着されていたＮＯ_Ｘが該選択還元型触媒から脱離する。さらに、選択還元型触媒が前記脱離開始温度より高く、且つ前記活性温度より低い所定の脱離完了温度に上昇すると、該選択還元型触媒に吸着されているＮＯ_Ｘ量が略零（全てのＮＯ_Ｘの脱離が終了）になる。

なお、ここでいう「活性温度」は、選択還元型触媒の全体が活性する温度ではなく、選択還元型触媒の一部が活性する温度（すなわち、選択還元型触媒の一部においてＮＯ_Ｘが浄化され始める温度であり、以下では「部分活性温度」と称する）をいう。また、「脱離開始温度」は、選択還元型触媒に吸着されているＮＯ_Ｘが該選択還元型触媒から脱離し始める温度である。「脱離完了温度」は、選択還元型触媒に吸着されている全てのＮＯ_Ｘが脱離し終わる温度、言い換えると、選択還元型触媒がＮＯ_Ｘを吸着しなくなる最低の温度である。

内燃機関の冷間始動時から選択還元型触媒が活性する前の所定時期までの期間において選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Ｘ量の積算値と選択還元型触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の積算値は略同等になる。

したがって、内燃機関の冷間始動時から選択還元型触媒が活性する前の所定時期までの期間におけるＮＯ_Ｘ流入量の積算値（以下、「積算ＮＯ_Ｘ流入量」と称する）とＮＯ_Ｘ流出量の積算値（以下、「積算ＮＯ_Ｘ流出量」と称する）との比は、第１ＮＯ_Ｘセンサのゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインとの比に相当する。

ここで、第１ＮＯ_Ｘセンサのゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインが相異する場合は、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値と実際の値との間に誤差が生じる。これに対し、積算ＮＯ_Ｘ流入量と積算ＮＯ_Ｘ流出量との比に基づいてＮＯ_Ｘ浄化率が補正されると、第１ＮＯ_Ｘセンサのゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインの差に起因したＮＯ_Ｘ浄化率の誤差を解消若しくは小さくすることができる。さらに、本発明におけるＮＯ_Ｘ浄化率の補正は、内燃機関が冷間始動された直後の早い時期に行われるため、ＮＯ_Ｘ浄化率の誤差をより早期に校正することができる。その結果、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値と実際の値との間に誤差が生じた状態で内燃機関が長期間に亘って運転される事態を回避することができる。

なお、上記した所定時期は、選択還元型触媒の温度が部分活性温度より低く、且つ脱離
完了温度以上となる時期に設定されてもよい。その場合、積算ＮＯ_Ｘ流入量と積算ＮＯ_Ｘ流出量との比は、第１ＮＯ_Ｘセンサのゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインとの差がより正確に反映された値となる。その結果、選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率をより正確に補正することができる。

本発明において、補正手段は、積算ＮＯ_Ｘ流入量を積算ＮＯ_Ｘ流出量で除算することにより補正係数を演算してもよい。すなわち、補正手段は、以下の式（１）にしたがって補正係数を演算してもよい。
α＝ΣＡｎｏｘｉｎ／ΣＡｎｏｘｏｕｔ・・・（１）
式（１）中のαは、補正係数である。式（１）中のΣＡｎｏｘｉｎは、積算ＮＯ_Ｘ流入量である。式（１）中のΣＡｎｏｘｏｕｔは、積算ＮＯ_Ｘ流出量である。

これに対し、演算手段は、第１ＮＯ_Ｘセンサの測定値を第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値で除算して得られる値と前記補正係数とを乗算し、その積を１から減算することによりＮＯ_Ｘ浄化率を演算してもよい。すなわち、演算手段は、以下の式（２）にしたがってＮＯ_Ｘ浄化率を演算してもよい。
Ｅｎｏｘ＝１−（Ａｎｏｘｏｕｔ／Ａｎｏｘｉｎ）＊α・・・（２）
上記式（２）中のＥｎｏｘは、選択還元型触媒のＮＯ_Ｘ浄化率である。式（２）中のＡｎｏｘｏｕｔは、ＮＯ_Ｘ流出量（第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値）である。式（２）中のＡｎｏｘｉｎは、ＮＯ_Ｘ流入量（第１ＮＯ_Ｘセンサの測定値）である。

上記式（１）、（２）にしたがってＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘが演算されると、第１ＮＯ_Ｘセンサ及び第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインずれに起因したＮＯ_Ｘ浄化率の誤差を解消若しくは小さくすることができる。

本発明によれば、選択還元型触媒の前後の排気通路に配置されたＮＯ_Ｘセンサの出力信号に基づいて選択還元型触媒におけるＮＯ_Ｘ浄化率を演算する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯ_Ｘ浄化率の誤差をより早期に校正することができる。

本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 第２ＮＯ_Ｘセンサのゲインに対する第１ＮＯ_Ｘセンサのゲインの比（ｇ２／ｇ１）とＮＯ_Ｘ浄化率の演算値Ｅｎｏｘとの関係を示す図である。 内燃機関が冷間始動されたときの選択還元型触媒の温度（床温）とＮＯ_Ｘ流入量とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 ＥＣＵがＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを補正する際に実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。

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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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。

図１は、本発明を適用する内燃機関とその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、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）又は希薄燃焼（リーンバーン運転）可能な火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。

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は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路２の途中には、
第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４が上流側から直列に配置されている。

第１触媒ケーシング３は、たとえば、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、あるいはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。

第２触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、選択還元型触媒が担持された触媒担体を収容したものである。触媒担体は、たとえば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼等から形成されるハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。さらに、触媒担体には、酸化能を有する貴金属触媒（たとえば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持されている。

なお、第２触媒ケーシング４の内部において、選択還元型触媒より下流には酸化触媒を担持した触媒担体が配置されるようにしてもよい。その場合の酸化触媒は、後述する還元剤添加弁５から選択還元型触媒へ供給される還元剤のうち、選択還元型触媒をすり抜けた還元剤を酸化するための触媒である。

第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２には、アンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を排気中へ添加（噴射）するための還元剤添加弁５が取り付けられている。還元剤添加弁５は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。還元剤添加弁５は、ポンプ５０を介して還元剤タンク５１に接続されている。ポンプ５０は、還元剤タンク５１に貯留されている還元剤を吸引するとともに、吸引された還元剤を還元剤添加弁５へ圧送する。還元剤添加弁５は、ポンプ５０から圧送されてくる還元剤を排気通路２内へ噴射する。なお、還元剤添加弁５の開閉タイミングやポンプ５０の吐出圧力は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９によって電気的に制御されるようになっている。

ここで、還元剤タンク５１に貯留される還元剤は、アンモニアの前駆体である還元剤である。アンモニアの前駆体である還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液を用いることができる。本実施例では、当該還元剤として尿素水溶液を用いるものとする。

還元剤添加弁５から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第２触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気や選択還元型触媒の熱を受けて熱分解又は加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ_３）が生成される。このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ_３）は、選択還元型触媒に吸着又は吸蔵される。選択還元型触媒に吸着又は吸蔵されたアンモニア（ＮＨ_３）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して窒素（Ｎ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ_３）は、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の還元剤として機能する。その際、選択還元型触媒の広い範囲においてアンモニア（ＮＨ_３）が吸着されていると、選択還元型触媒における窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の浄化率を高めることができる。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ９には、第１ＮＯ_Ｘセンサ６、第２ＮＯ_Ｘセンサ７、排気温度センサ８、クランクポジションセンサ１０、及びアクセルポジションセンサ１１等の各種センサが電気的に接続されている。

第１ＮＯ_Ｘセンサ６は、第１触媒ケーシング３より下流、且つ第２触媒ケーシング４より上流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４へ流入する排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の量（以下、「ＮＯ_Ｘ流入量」と称する）に相関する電気信号を出力する。第２ＮＯ_Ｘセンサ７は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出するＮＯ_Ｘの量（以下、「ＮＯ_Ｘ流出量」と称する）に相関する電気信号を出力する。排気温度センサ８は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出する排気の温度と相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。

ＥＣＵ９には、内燃機関１に取り付けられた各種機器（たとえば、燃料噴射弁等）、還元剤添加弁５、及びポンプ５０等が電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の各種機器、還元剤添加弁５、及びポンプ５０等を電気的に制御する。たとえば、ＥＣＵ９は、内燃機関１の燃料噴射制御、還元剤添加弁５から間欠的に還元剤を噴射させる添加制御、あるいは還元剤添加弁５等の異常検出処理等を行う。

たとえば、異常検出処理では、ＥＣＵ９は、先ず、第１ＮＯ_Ｘセンサ６及び第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号に基づいて、選択還元型触媒（第２触媒ケーシング４）へ流入するＮＯ_Ｘ量（ＮＯ_Ｘ流入量）に対して選択還元型触媒で浄化されるＮＯ_Ｘ量の割合（ＮＯ_Ｘ浄化率）を演算する。詳細には、ＥＣＵ９は、以下の式（３）にしたがって、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを演算する。
Ｅｎｏｘ＝１−（Ａｎｏｘｏｕｔ／Ａｎｏｘｉｎ）・・・（３）
式（３）中のＡｎｏｘｏｕｔは第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号（ＮＯ_Ｘ流入量）であり、Ａｎｏｘｏｕｔは第１ＮＯ_Ｘセンサ６の出力信号（ＮＯ_Ｘ流出量）である。

続いて、ＥＣＵ９は、前記式（３）にしたがって演算されたＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘが下限値未満であるか否かを判別し、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘが下限値未満であれば還元剤添加弁５が異常であると判定する。

ところで、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインが相異している場合は、前記式（３）にしたがって算出されるＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との間に誤差が生じる可能性がある。たとえば、図２に示すように、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインｇ１が第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインｇ２より大きい場合（図２中において、（ｇ２／ｇ１）が１．０より小さい場合）は、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値Ｅｎｏｘが実際の値より大きくなる。この傾向は、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインｇ１と第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインｇ２との差が大きくなるほど顕著となる。一方、第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインｇ２が第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインｇ１より大きい場合（図２中において、（ｇ２／ｇ１）が１．０より大きい場合）は、ＮＯ_Ｘ浄化率の演算値Ｅｎｏｘが実際の値より小さくなる。この傾向は、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインｇ１と第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインｇ２との差が大きくなるほど顕著となる。

したがって、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインが相異する場合に、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして異常検出処理が実施されると、還元剤添加弁５が正常であるにもかかわらず異常であると誤判定されたり、還元剤添加弁５が異常であるにもかかわらず正常である誤判定されたりする虞がある。

また、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして還元剤の添加量が調整される場合に、上記したような誤差が発生すると、排気エミッションが増加したり、還元剤の消費量が不
要に増加したりする虞もある。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ９は、内燃機関１が冷間始動されたときに、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインとの比に基づく補正係数を演算し、その補正係数を用いてＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを補正するようにした。具体的には、ＥＣＵ９は、内燃機関１が冷間始動されたときから選択還元型触媒が活性する前の所定時期までの期間において、第１ＮＯ_Ｘセンサ６及び第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号を各々積算し、それらの積算値から補正係数を演算する。

ここで、内燃機関１の冷間始動時におけるＮＯ_Ｘ流入量とＮＯ_Ｘ流出量と選択還元型触媒の温度（床温）との関係を図３に示す。ＮＯ_Ｘ流入量は、内燃機関１の冷間始動時（クランキング開始時）に増加し始め（図３中のｔ１）、始動完了後（機関回転数がアイドル回転数に収束した後）に略一定量で安定する（図３中のｔ３）。

一方、ＮＯ_Ｘ流出量は、内燃機関１の冷間始動時から選択還元型触媒の温度が脱離開始温度Ｔｅ１に達するまでは略零となる（図３中のｔ１からｔ２までの期間）。これは、第２触媒ケーシング４へ流入したＮＯ_Ｘが選択還元型触媒に吸着又は付着するためである。そして、選択還元型触媒の温度が脱離開始温度Ｔｅ１に到達すると、ＮＯ_Ｘ流出量が増加し始める（図３中のｔ２）。その後、選択還元型触媒の温度が脱離完了温度Ｔｅ２に到達すると、ＮＯ_Ｘ流出量がＮＯ_Ｘ流入量と略同等になる（図３中のｔ４）。これは、第２触媒ケーシング４へ流入したＮＯ_Ｘが選択還元型触媒において吸着及び還元されずに第２触媒ケーシング４から流出するためである。さらに、選択還元型触媒の温度が部分活性温度Ｔｅ３に達すると、ＮＯ_Ｘ流出量がＮＯ_Ｘ流入量より少なくなる（図３中のｔ５）。これは、第２触媒ケーシング４へ流入したＮＯ_Ｘの一部が選択還元型触媒の一部（活性した部分）において浄化されるためである。

図３中のｔ１からｔ４までの期間、言い換えると、内燃機関１の冷間始動時から選択還元型触媒の温度が脱離完了温度Ｔｅ２以上、且つ部分活性温度Ｔｅ３未満の温度に達する時期（所定時期）までの期間において、ＮＯ_Ｘ流入量の積算値とＮＯ_Ｘ流出量の積算値は等しくなる。よって、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインが同等である場合は、内燃機関１の冷間始動時から選択還元型触媒の温度が脱離完了温度Ｔｅ２以上、且つ部分活性温度Ｔｅ３未満の温度に達するまでの期間（以下、「積算期間」と称する）における第１ＮＯ_Ｘセンサ６の出力信号の積算値（積算ＮＯ_Ｘ流入量）と第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号の積算値（積算ＮＯ_Ｘ流出量）とは等しくなる。一方、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインが相異する場合は、積算ＮＯ_Ｘ流入量と積算ＮＯ_Ｘ流出量が相異する。その際、積算ＮＯ_Ｘ流入量と積算ＮＯ_Ｘ流出量との比は、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインとの比に等しくなる。すなわち、以下の式（４）に示す関係が成立する。
ｇ１／ｇ２＝ΣＡｎｏｘｉｎ／ΣＡｎｏｘｏｕｔ・・・（４）
式（４）中のΣＡｎｏｘｉｎは、積算期間における第１ＮＯ_Ｘセンサ６の出力信号の積算値（積算ＮＯ_Ｘ流入量）である。式（４）中のΣＡｎｏｘｏｕｔは、積算期間における第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号の積算値（積算ＮＯ_Ｘ流出量）である。

したがって、ＥＣＵ９は、積算ＮＯ_Ｘ流出量ΣＡｎｏｘｏｕｔに対する積算ＮＯ_Ｘ流入量ΣＡｎｏｘｉｎの比（＝ΣＡｎｏｘｉｎ／ΣＡｎｏｘｏｕｔ）を補正係数αとして、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを補正することにより、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との誤差を解消又は縮小させることができる。具体的には、ＥＣＵ９は、以下の式（２）にしたがって、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを演算する。
Ｅｎｏｘ＝１−（Ａｎｏｘｏｕｔ／Ａｎｏｘｉｎ）＊α・・・（２）

このような方法によりＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘが算出されると、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインとが相異する場合であっても、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との誤差を解消又は縮小させることができる。また、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘの補正は内燃機関１の始動直後の早い時期に実施されるため、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との間に誤差が生じた状態で内燃機関１が長期間に亘って運転される事態を回避することができる。その結果、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして異常検出処理が実施される場合に、還元剤添加弁５が正常であるにもかかわらず異常であると誤判定されたり、還元剤添加弁５が異常であるにもかかわらず正常である誤判定されたり事態を回避することができる。また、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして還元剤の添加量が調整される場合に、排気エミッションが増加したり、還元剤の消費量が不要に増加したりする事態を回避することも可能になる。

以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘの補正手順について図４に沿って説明する。図４は、ＥＣＵ９がＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを補正する際に実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。図４に示す処理ルーチンは、内燃機関１が始動されるとき（たとえば、イグニッションスイッチがオフからオンへ切り替えられたとき）に実行されるルーチンであり、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されている。

図４の処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１において内燃機関１の冷間始動条件が成立している否かを判別する。ここでいう「冷間始動条件」は、選択還元型触媒の温度Ｔｃａｔが前記脱離開始温度Ｔｅ１より低いことである。なお、選択還元型触媒の温度Ｔｃａｔは、第２触媒ケーシング４に温度センサを取り付けて直接測定されても良く、内燃機関１の冷却水温度や排気温度センサ８の出力信号が代替値として用いられてもよい。

Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、内燃機関１のクランキングが開始されたか否か（たとえば、スタータスイッチがオフからオンへ切り替えられたか否か）を判別する。

Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、該Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、第１ＮＯ_Ｘセンサ６の出力信号（Ａｎｏｘｉｎ）と第２ＮＯ_Ｘセンサ７の出力信号（Ａｎｏｘｏｕｔ）の積算を開始する。すなわち、ＥＣＵ９は、積算ＮＯ_Ｘ流入量ΣＡｎｏｘｉｎと積算ＮＯ_Ｘ流出量ΣＡｎｏｘｏｕｔの演算を開始する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ９は、選択還元型触媒の温度Ｔｃａｔが前記脱離完了温度Ｔｅ２以上であるか否かを判別する。Ｓ１０４において否定判定された場合（Ｔｃａｔ＜Ｔｅ２）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。Ｓ１０４において肯定判定された場合（Ｔｃａｔ≧Ｔｅ２）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ９は、選択還元型触媒の温度Ｔｃａｔが前記部分活性温度Ｔｅ３未満であるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ９は、選択還元型触媒の温度Ｔｃａｔが前記脱離完了温度Ｔｅ２以上、且つ前記部分活性温度Ｔｅ３未満であるか否かを判別する。

Ｓ１０５において否定判定された場合（Ｔｃａｔ≧Ｔｅ３）は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０５において肯定判定された場合（Ｔｃａｔ＜Ｔｅ３）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ９は、積算ＮＯ_Ｘ流入量ΣＡｎｏｘｉｎ及び積算ＮＯ_Ｘ流出量ΣＡｎｏｘｏｕｔの演算を終了し、終了時の積算ＮＯ_Ｘ流入量ΣＡｎｏｘｉｎと積算ＮＯ_Ｘ流出量ΣＡｎｏｘｏｕｔとを用いて補正係数αを演算す
る。すなわち、ＥＣＵ９は、積算終了時の積算ＮＯ_Ｘ流入量ΣＡｎｏｘｉｎと積算ＮＯ_Ｘ流出量ΣＡｎｏｘｏｕｔを以下の式（１）に代入することにより、補正係数αを演算する。
α＝ΣＡｎｏｘｉｎ／ΣＡｎｏｘｏｕｔ・・・（１）

Ｓ１０７では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０６で算出された補正係数αによりＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを補正する。詳細には、ＥＣＵ９は、前記式（２）にしたがってＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘを演算する。

以上述べたようにＥＣＵ９が図４の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる演算手段及び補正手段が実現される。その結果、第１ＮＯ_Ｘセンサ６のゲインと第２ＮＯ_Ｘセンサ７のゲインとが相異する場合であっても、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との誤差を解消又は縮小させることができる。また、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘの補正は内燃機関１の始動直後の早い時期に実施されるため、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘと実際の値との間に誤差が生じた状態で内燃機関１が長期間に亘って運転される事態を回避することができる。

したがって、本実施例の内燃機関の排気浄化システムによれば、ＮＯ_Ｘ浄化率の誤差をより早期に校正することができる。その結果、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして異常検出処理が実施される場合に、還元剤添加弁５が正常であるにもかかわらず異常であると誤判定されたり、還元剤添加弁５が異常であるにもかかわらず正常である誤判定されたり事態を回避することができる。また、ＮＯ_Ｘ浄化率Ｅｎｏｘをパラメータとして還元剤の添加量が調整される場合に、排気エミッションが増加したり、還元剤の消費量が不要に増加したりする事態を回避することも可能になる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 第１触媒ケーシング
４ 第２触媒ケーシング
５ 還元剤添加弁
６ 第１ＮＯ_Ｘセンサ
７ 第２ＮＯ_Ｘセンサ
８ 排気温度センサ
９ ＥＣＵ
５０ ポンプ
５１ 還元剤タンク

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置され、前記選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量であるＮＯ_Ｘ流入量を測定する第１ＮＯ_Ｘセンサと、
   前記選択還元型触媒より下流の排気通路に配置され、前記選択還元型触媒から流出するＮＯ_Ｘの量であるＮＯ_Ｘ流出量を測定する第２ＮＯ_Ｘセンサと、
   前記第１ＮＯ_Ｘセンサ及び前記第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値に基づいて、ＮＯ_Ｘ流入量に対して前記選択還元型触媒で浄化されるＮＯ_Ｘ量の割合であるＮＯ_Ｘ浄化率を演算する演算手段と、
   を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記内燃機関の冷間始動時から前記選択還元型触媒が活性する前の所定時期までの期間に前記ＮＯ_Ｘ流入量及び前記ＮＯ_Ｘ流出量を積算し、それらの積算値の比に基づいて前記ＮＯ_Ｘ浄化率を補正する補正手段を備える内燃機関の排気浄化システム。
2. 請求項１において、前記所定時期は、前記選択還元型触媒の温度が該選択還元型触媒の活性温度より低い温度であって、且つ、該選択還元型触媒に吸着されていたＮＯ_Ｘが脱離し終わる温度以上となる時期である内燃機関の排気浄化システム。
3. 請求項１又は２において、前記補正手段は、前記ＮＯ_Ｘ流入量の積算値を前記ＮＯ_Ｘ流出量の積算値で除算することにより補正係数を演算し、
   前記演算手段は、前記第１ＮＯ_Ｘセンサの測定値を前記第２ＮＯ_Ｘセンサの測定値で除算して得られる値と前記補正係数との積を演算し、その積を１から減算することによりＮＯ_Ｘ浄化率を演算する内燃機関の排気浄化システム。

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