JP2013238164A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの再生時に選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が低下することを抑制する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられてＮＨ_３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置と、選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ
と、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、排気中のＮＨ_３を検出するＮＨ_３センサと、フィルタの温度を上昇させるときに、ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となるように、供給装置から供給する還元剤量を調整する制御装置と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）を配置する技術が知られている。このＳＣＲ触媒は、ＮＨ_３を吸着し、該ＮＨ_３によりＮＯｘを還元することができる。

また、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭともいう。）を捕集するフィルタを備えることがある。このフィルタに捕集されたＰＭは、フィルタの温度を高くすると共に排気中の酸素濃度を高くすることで除去することができる。このようにフィルタからＰＭを除去することを、フィルタの再生という。

このフィルタの再生を実施すると、ＳＣＲ触媒の温度も上昇する。そして、ＳＣＲ触媒の温度が高くなると、ＳＣＲ触媒が吸着していたＮＨ_３が脱着して下流へと流出する虞がある。すなわち、ＮＨ_３スリップが発生する虞がある。

ここで、フィルタの再生時にＳＣＲ触媒への還元剤の供給を停止すると共に、フィルタの昇温制御を開始し、この昇温制御中に昇温と昇温停止とを繰り返してフィルタを段階的に昇温することにより、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３の放出を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、ＳＣＲ触媒への還元剤の供給を停止することにより、ＳＣＲ触媒において還元剤が不足して、ＮＯｘ浄化率が低下する虞がある。

特開２０１０−２６１３２０号公報 特開２０１２−００２０６４号公報 特開２０１１−０９４５９２号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの再生時に選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が低下することを抑制することにある。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＨ_３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕
集するフィルタと、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、排気中のＮＨ_３を検出するＮＨ_３センサと、
前記フィルタの温度を上昇させるときに、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となる
ように、前記供給装置から供給する還元剤量を調整する制御装置と、
を備える。

フィルタの再生を実施するときには、フィルタの温度を上昇させる。このときに、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）の温度も上昇してしまい、該ＳＣＲ触媒からＮＨ_３が流出する虞がある。ここで、ＮＨ_３センサを備えていることにより、ＳＣＲ触媒から流出するＮＨ_３を検出することができる。そして、ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となるように、供給装置から供給する還元剤量を調整すれば、ＳＣＲ触媒から流出するＮＨ_３量（ＮＨ_３濃度としてもよい）を許容範囲内に収めることができる。したがって、閾値は、許容されるＮＨ_３濃度を超えたときの値とすることができる。このようにして、ＳＣＲ触媒からＮＨ_３が流出することを抑制しつつ、ＮＯｘ浄化率が低下することを抑制できる。

なお、ＮＨ_３センサよりも下流側にＮＨ_３を浄化する触媒を備えている場合には、該触媒において浄化可能なＮＨ_３濃度の上限値を超える値として閾値を設定してもよい。また、ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上の場合には、ＮＯｘ浄化率が許容範囲内となるように、供給装置から供給する還元剤量を段階的に低減してもよい。

また、本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量を算出する吸着量算出手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記吸着量算出手段が算出する前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量が、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘを浄化するために要求される還元剤の量よりも少ない場合に、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となる範囲内で前記供給装置から供給する還元剤量を増加することができる。

ここで、供給装置から供給する還元剤量を減少させすぎると、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量が、ＮＯｘの浄化に必要となるＮＨ_３量（すなわち、要求される還元剤の量）よりも少なくなる虞がある。これに対し、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量を推定し、この値が要求されるＮＨ_３の吸着量を下回った場合に還元剤の供給量を増加させることにより、フィルタの再生時であっても、ＮＯｘの浄化に必要なＮＨ_３量を確保することができる。

ＮＯｘを浄化するために要求される還元剤の量は、例えばＳＣＲ触媒の温度に応じて変化するため、制御装置は、該ＳＣＲ触媒の温度に応じて該要求される還元剤の量を算出してもよい。吸着量算出手段は、ＳＣＲ触媒が吸着するＮＨ_３量、ＮＯｘを浄化したときに減少するＮＨ_３量、ＳＣＲ触媒から脱着するＮＨ_３量等に基づいて、ＳＣＲ触媒が吸着している還元剤の量を算出することができる。

また、本発明においては、前記吸着量算出手段は、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上となった場合に、前記温度取得手段が取得する前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて決まる前記選択還元型ＮＯｘ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３の量を、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量として算出することができる。

ここで、ＳＣＲ触媒の温度と、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量と、には相関関係があり、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量が減少する。この関係を利用すれば、ＳＣＲ触媒の温度から、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量を求めることができる。また、ＳＣＲ触媒の温度が上昇することにより、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量が減少すると、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３が脱着することがある。このようにして脱着するＮＨ_３は、ＮＨ_３センサにより検出される。
ここで、閾値は、上記したように、許容されるＮＨ_３濃度を超えたときの値とすることができる。

すなわち、ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上となっている場合には、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量は、その時の温度においてＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量と等しくなっている。したがって、ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上の場合には、ＳＣＲ触媒の温度に基づいて、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量を算出することができる。また、この後に、ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となるように、供給装置から供給する還元剤量を調整すると、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量が減少する。この場合には、以下のようにして、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量を算出してもよい。

本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量に対して該選択還元型ＮＯｘ触媒で浄化されたＮＯｘ量の比であるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段を備え、
前記吸着量算出手段は、前記温度取得手段により取得された温度と、前記ＮＯｘ浄化率算出手段により算出されたＮＯｘ浄化率と、に基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量を算出することができる。

ここで、ＳＣＲ触媒の温度が分かれば、その温度においてＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量が分かる。また、ＮＯｘ浄化率が分かれば、ＳＣＲ触媒において消費されたＮＨ_３量が分かる。したがって、温度取得手段により取得された温度に基づいて、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量を求め、その後に、ＮＯｘ浄化率算出手段により算出されたＮＯｘ浄化率に基づいて、ＳＣＲ触媒で消費されるＮＨ_３量を求めることができる。そして、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量から、ＳＣＲ触媒で消費されるＮＨ_３量を減算した値に基づいて、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量（還元剤量）を算出することができる。このようにして、ＳＣＲ触媒が吸着している還元剤の量を算出することで、該還元剤の量をより高精度に求めることができる。

また、本発明においては、前記制御装置は、前記供給装置から供給する還元剤量を０としても、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満とならない場合には、前記フィルタの温度を低下させることができる。

ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上の場合に、還元剤の供給量を減少させていくと、還元剤の供給量が０になるまで減少させても、ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上の場合もある。すなわち、還元剤を供給しなくても、ＳＣＲ触媒から許容範囲を超えるＮＨ_３が流出することもある。このような場合に、フィルタの温度を低下させれば、ＳＣＲ触媒の温度上昇を抑制することができるので、ＳＣＲ触媒からのＮＨ_３の脱着を抑制できる。したがって、単位時間当たりにＳＣＲ触媒から流出するＮＨ_３量を低減することができる。

本発明によれば、フィルタの再生時に選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が低下することを抑制できる。

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３の量と、の関係を示した図である。 実施例１に係る還元剤の供給量の制御フローを示したフローチャートである。 実施例２に係る還元剤の供給量の制御フローを示したフローチャートである。 フィルタの昇温量と、ＳＣＲ触媒からのＮＨ_３の脱着量との関係を示した図である。 実施例３に係るフィルタの再生の制御フローを示したフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であっても、また、ガソリン機関であってもよい。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、酸化触媒３、フィルタ４、噴射弁５、選択還元型ＮＯｘ触媒６（以下、ＳＣＲ触媒６という。）、アンモニア酸化触媒７が設けられている。

酸化触媒３は、酸化機能を有する触媒であればよく、例えば三元触媒または吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。

また、フィルタ４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。なお、フィルタ４には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ４によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ４にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ４の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタ４の再生処理を実行することで、該フィルタ４に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。たとえば、酸化触媒３にＨＣを供給することでフィルタ４の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒３を備えずに、フィルタ４の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ４の温度を上昇させてもよい。

噴射弁５は、還元剤を噴射するときに開き、還元剤の噴射を停止するときに閉じる。還元剤には、アンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。なお、噴射弁５は、アンモニアを噴射してもよく、尿素水を噴射してもよい。噴射弁５から噴射された尿素水は、排気の熱またはＳＣＲ触媒６からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒６に吸着する。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒６において還元剤として利用される。すなわち、噴射弁５からは、ＮＨ_３に変化する物質、または、ＮＨ_３を供給する。なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。

また、ＳＣＲ触媒６は、還元剤を吸着しておき、ＮＯxが通過するときに、吸着してい
た還元剤によりＮＯxを選択還元する機能を有する。したがって、ＳＣＲ触媒６に還元剤
としてＮＨ_３を予め吸着させておけば、ＳＣＲ触媒６において、ＮＯｘをＮＨ_３により還元させることができる。

アンモニア酸化触媒７は、酸化能を有する触媒であればよく、たとえば酸化触媒または三元触媒であってもよい。アンモニア酸化触媒７は、ＳＣＲ触媒６から流出するＮＨ_３を酸化させる。なお、本実施例では、アンモニア酸化触媒７を設けなくてもよい。

また、フィルタ４よりも下流で且つＳＣＲ触媒６よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する温度センサ１１と、排気中のＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ１２と、が
取り付けられている。なお、温度センサ１１によりフィルタ４の温度、または、ＳＣＲ触媒６の温度を検出することができる。また、ＮＯxセンサ１２により、ＳＣＲ触媒６に流
入する排気中のＮＯx濃度またはＮＨ_３濃度を検出することができる。また、ＮＯxセンサ１２により検出されるＮＨ_３濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒６が吸着するＮＨ_３量を算出することもできる。また、ＳＣＲ触媒６よりも下流で且つアンモニア酸化触媒７よりも上流の排気通路には、排気中のアンモニア（ＮＨ_３）の濃度を検出するＮＨ_３センサ１３が取り付けられている。なお、本実施例においては温度センサ１１が、本発明における温度取得手段に相当する。

一方、内燃機関１には、吸気通路８が接続されている。吸気通路８の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル９が設けられている。また、スロットル９よりも上流の吸気通路８には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が取り付けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。

また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１５を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１６、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１７が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。

一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５及びスロットル９が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期及びスロットル９の開度が制御される。

また、ＥＣＵ１０は、フィルタ４の再生時に、噴射弁５から供給する還元剤量を調整する。ここで、フィルタ４の再生時には、フィルタ４を流通する排気の温度を例えば５００℃から６００℃まで上昇させている。このような状況では、ＳＣＲ触媒６の温度も上昇し得る。

ここで、図２は、ＳＣＲ触媒６の温度（ＳＣＲ触媒温度）と、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３の量（ＮＨ_３吸着量）と、の関係を示した図である。ＮＨ_３吸着量は、ＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３量である。このように、ＮＨ_３吸着量は、ＳＣＲ触媒６の温度が高くなるほど少なくなる。

そして、ＳＣＲ触媒６の温度が上昇するにしたがって、ＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３量が減少するので、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３が徐々に脱着する。このため、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出し、該ＮＨ_３は、ＮＨ_３センサ１３により検出される。なお、ＮＨ_３センサ１３により、ある程度のＮＨ_３が検出されているときには、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が、ＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３量と等しくなっているものと考えられる。

ここで、アンモニア酸化触媒７を備えていない場合や、アンモニア酸化触媒７で酸化可能なＮＨ_３量よりも多くのＮＨ_３がアンモニア酸化触媒７に流入すると、大気中にＮＨ_３が放出される虞がある。そこで、本実施例では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上となる場合には、噴射弁５から供給する還元剤の量を減少させる。これにより、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出することを抑制する。

そして、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満となった場合には、噴射弁５から供給す
る還元剤の量を通常の量に戻す。ここでいう通常の量とは、フィルタ４の再生を実施していないときに供給する還元剤の量である。

なお、ＳＣＲ触媒６への還元剤の供給量を減少させるときには、ＮＯｘ浄化率の急激な低下を抑制するように、１回当たりの還元剤の減少量を決定し、段階的に供給量を減少させる。

図３は、本実施例に係る還元剤の供給量の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、本実施例においては図３に示すフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。

ステップＳ１０１では、フィルタ４の再生中であるか否か判定される。すなわち、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出する虞があるか否か判定される。フィルタ４の再生はＥＣＵ１０により実行される。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０２では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上であるか否か判定される。この閾値は、ＮＨ_３濃度が許容範囲であるか否かの境にあるときのＮＨ_３センサ１３の検出値である。例えば、アンモニア酸化触媒７で酸化可能なＮＨ_３量に相当する値を閾値としてもよい。また、アンモニア酸化触媒７を備えていない場合には、大気中へ放出されるガス中のＮＨ_３濃度が許容範囲となるか否かの境にあるときのＮＨ_３センサ１３の検出値としてもよい。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０３では、噴射弁５からＳＣＲ触媒６へ供給する還元剤量が減少される。このときの減少量は、ＮＯｘ浄化率の急激な低下を抑制し得る値として、予め実験等により求めておく。ステップＳ１０３の処理が完了すると、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満であるか否か判定される。本ステップでは、ＮＨ_３の流出量が許容範囲内となっているか否か判定される。すなわち、還元剤の供給量の減少により、ＮＨ_３の濃度が許容範囲内まで減少したか否か判定される。この閾値は、ステップＳ１０２で設定される閾値と同じである。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ戻り還元剤の供給量が再度減少される。すなわち、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満となるまで、段階的に還元剤の供給量が減少される。

ステップＳ１０５では、噴射弁５から供給する還元剤の量が、通常の量に戻される。ここでいう通常の量とは、フィルタ４の再生を実施していないときに供給する還元剤の量である。

このようにして、還元剤の供給量を低減させることで、ＮＨ_３が大気中へ放出されることを抑制できる。また、従来のように、フィルタ４の再生時に還元剤の供給を停止させる必要がなくなるので、フィルタ４の再生中のＮＯｘ浄化率の減少を抑制し得る。また、従来のように、ＳＣＲ触媒６に吸着されているＮＨ_３量を推定して、ＮＨ_３の流出を抑制しつつフィルタ４の再生を実施すると、実際のＮＨ_３の吸着量と推定されるＮＨ_３の吸着量とに差がある場合には、フィルタ４の再生時間が必要以上に長くなり、燃費が悪化する虞がある。また、フィルタ４の再生の開始時にＮＨ_３が多く放出される虞もある。これに対して本実施例では、ＮＨ_３センサ１３の検出値に基づいて還元剤の供給量を調整するので、ＮＨ_３の放出を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することもできる。

＜実施例２＞
実施例１では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上である場合に、還元剤の供給量を減少させている。しかし、還元剤の供給量を減少すると、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の流出は抑制できるものの、ＮＯｘの浄化率が低下する虞がある。すなわち、ＳＣＲ触媒６においてＮＨ_３が不足する虞がある。このような場合に、本実施例では、還元剤の供給量を増加させる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。

ここで、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３の量（ＮＨ_３吸着量）を算出する。図２に示されるように、ＳＣＲ触媒６の温度が分かれば、その時の温度においてＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３の量を求めることができる。そして、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上のときには、ＮＨ_３吸着量は、その時の温度においてＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３量になっている。したがって、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上のときには、その時のＳＣＲ触媒６の温度と、図２の関係と、からその時にＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が分かる。

また、還元剤の供給量が減少されたときには、ＮＨ_３吸着量が、その時の温度においてＳＣＲ触媒６が最大限吸着可能なＮＨ_３量よりも少なくなる。すなわち、ＳＣＲ触媒６に流入するＮＯｘによりＮＨ_３が消費されるため、ＮＨ_３吸着量が、最大限吸着可能なＮＨ_３量よりも少なくなる。このときのＮＨ_３吸着量の減少分は、ＳＣＲ触媒６におけるＮＯｘ浄化率に応じた値となる。すなわち、ＮＯｘ浄化率が高いほど、ＮＨ_３吸着量が少なくなる。したがって、ＮＨ_３吸着量を、ＮＯｘ浄化率に基づいて算出することができる。さらに、噴射弁５からの還元剤噴射量、ＳＣＲ触媒６の温度、排気の流量、を考慮して、ＮＨ_３吸着量を算出してもよい。すなわち、噴射弁５からの還元剤噴射量からＳＣＲ触媒６へ到達するＮＨ_３量が分かる。また、ＳＣＲ触媒６の温度に応じてＮＨ_３の吸着量が変化する。また、排気の流量が多いほど、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出し易くなる。なお、ＮＯｘ浄化率は、例えばＳＣＲ触媒６よりも上流側と下流側とにＮＯｘセンサを設け、ＳＣＲ触媒６において減少するＮＯｘ濃度を算出し、該減少するＮＯｘ濃度を、ＳＣＲ触媒６よりも上流側のＮＯｘセンサの検出値で除算することにより得る。これらの関係から、ＮＨ_３吸着量を算出することができる。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化される。なお、周知の技術によりＮＨ_３吸着量を算出してもよい。そして、本実施例においてはＮＨ_３吸着量を算出するＥＣＵ１０が、本発明における吸着量算出手段に相当する。また、本実施例においてはＮＯｘ浄化率を算出するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ浄化率算出手段に相当する。

また、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒６が吸着するＮＨ_３量の要求値（ＮＨ_３要求量）を算出する。ＮＨ_３要求量は、所望のＮＯｘ浄化率を維持するために必要となるＮＨ_３量であり、ＳＣＲ触媒６の温度に基づいて算出される。このときに、さらに排気の流量を考慮してＮＨ_３要求量を算出してもよい。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化される。なお、周知の技術によりＮＨ_３要求量を算出することもできる。

そして、ＮＨ_３吸着量がＮＨ_３要求量未満になったときに、噴射弁５から還元剤の供給量を増加する。すなわち、ＮＨ_３吸着量がＮＨ_３要求量以上となるように、還元剤を供給してもよい。このときにも、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の流出量が許容範囲内となるように、還元剤の供給量を調整する。

図４は、本実施例に係る還元剤の供給量の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、図３に示したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図４に示すフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。

本ルーチンでは、ステップＳ１０３の処理が完了すると、ステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、ＮＨ_３吸着量及びＮＨ_３要求量が算出される。ＮＨ_３吸着量及びＮＨ_３要求量は、上述のようにマップを用いて算出される。ステップＳ２０１の処理が完了すると、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、ＮＨ_３吸着量がＮＨ_３要求量以上であるか否か判定される。本ステップでは、ＮＯｘ浄化率が低下する虞がないか否か判定される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３では、噴射弁５からＳＣＲ触媒６へ供給する還元剤量が増加される。このときの増加量は、ステップＳ１０３で設定される減少量よりも少ない値として設定されるステップＳ２０３の処理が完了すると、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、ＮＨ_３吸着量がＮＨ_３要求量以上であるか否か判定される。本ステップでは、還元剤を増量したことにより、ＮＯｘ浄化率が低下する虞がなくなったか否か判定される。ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ戻り、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。すなわち、ＮＨ_３吸着量がＮＨ_３要求量以上となるまで、還元剤の供給量が段階的に増加される。

以上説明したように本実施例によれば、還元剤の供給量を減少したとしても、ＮＯｘの浄化に必要となるＮＨ_３をＳＣＲ触媒６に吸着させておくことができるので、ＮＯｘ浄化率が低下することを抑制できる。

＜実施例３＞
実施例１では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上の場合に、還元剤の供給量を減少させている。しかし、還元剤の供給量が０になるまで減少させても、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上の場合もある。すなわち、ＳＣＲ触媒６の温度が高すぎるために、ＮＨ_３の脱着を止めることができない場合もある。このような場合に、本実施例では、フィルタ４の温度を低下させる。これにより、ＳＣＲ触媒６の温度上昇を抑制することができるので、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の脱着を抑制できる。そして、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満となった場合には、フィルタ４の温度を、低下前の温度まで段階的に上昇させる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。

図５は、フィルタ４の昇温量と、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の脱着量との関係を示した図である。フィルタ４の昇温量は、フィルタ４の再生を行わない場合のフィルタ４の温度からの上昇分である。なお、図５のフィルタ４の昇温量は、フィルタ４の温度としてもよい。

図５に示されるように、フィルタ４の昇温量が多くなるにしたがって、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の脱着量が増加する。したがって、矢印に示されるように、フィルタ４の昇温量を減少させることにより、ＮＨ_３の脱着量を減少させることができる。

なお、実施例２で説明したように、ＳＣＲ触媒６の温度に基づいて、そのときにＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量（ＮＨ_３吸着量）を推定することができる。そして、図５に示されるフィルタ４の昇温量と、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の脱着量との関係から、そのときの内燃機関１の運転状態におけるＳＣＲ触媒６よりも下流のＮＨ_３濃度を推定することができる。この、推定されるＮＨ_３濃度が許容値範囲内となるように、フィルタ４の昇温量を低減させてもよい。

図６は、本実施例に係るフィルタ４の再生の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、図３に示したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施例においては図６に示すフローを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。

本ルーチンでは、ステップＳ１０２で肯定判定がなされると、ステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、噴射弁５から供給する還元剤の量が、０よりも大きいか否か判定される。すなわち、還元剤が実際に供給されているか否か判定される。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、フィルタ４の昇温量が減少される。例えば、酸化触媒３へ供給するＨＣの量を所定量だけ減少させる。このときのフィルタ４の昇温量の減少量は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。また、推定されるＮＨ_３濃度が許容値範囲内となるように、フィルタ４の昇温量を低減させてもよい。ステップＳ３０２の処理が完了すると、ステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０３では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満であるか否か判定される。本ステップでは、フィルタ４の昇温量の減少により、ＮＨ_３の流出量が許容範囲内となったか否か判定される。この閾値は、ステップＳ１０２で設定される閾値と同じである。ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ戻りフィルタ４の昇温量を再度減少させる。すなわち、フィルタ４の昇温量を段階的に減少させる。

ステップＳ３０４では、フィルタ４の昇温量が増加される。すなわち、ＮＨ_３センサ１３の検出値が許容範囲内となったので、フィルタ４の温度を段階的に上昇させる。このときのフィルタ４の昇温量の増加量は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ３０４の処理が完了すると、ステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５では、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値未満であるか否か判定される。本ステップでは、フィルタ４の昇温量の増加により、ＮＨ_３の流出が許容範囲外まで増加していないか否か判定される。この閾値は、ステップＳ１０２で設定される閾値と同じである。ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ戻りフィルタ４の昇温量が再度減少される。

ステップＳ３０６では、フィルタ４の昇温量が通常の昇温量になっているか否か判定される。ここでいう通常の昇温量とは、フィルタ４の昇温量を減少させる前の昇温量である。この通常の昇温量は、予め実験等により最適値が求められて、ＥＣＵ１０に記憶される。ステップＳ３０６で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了し、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０４へ戻ってフィルタ４の昇温量が再度増加される。

このようにして、フィルタ４の再生を中断せずにＮＨ_３の放出を抑制できる。これにより、フィルタ４の再生に要する時間を短縮することができる。さらに、フィルタ４の再生による燃費の悪化を抑制できる。なお、本実施例では、還元剤の供給量が０になるまで減少させても、ＮＨ_３センサ１３の検出値が閾値以上の場合に、フィルタ４の温度を低下させるが、これに代えて、ＮＨ_３吸着量が実施例２で説明したＮＨ_３要求量未満になるときに、フィルタ４の温度を低下させてもよい。

なお、ＳＣＲ触媒６が直列に２つ設けられている場合、または、ＳＣＲ触媒６よりも下流にアンモニア酸化触媒７が設けられている場合には、それぞれの影響（ＮＨ_３の浄化量もしくは浄化率）を加味して昇温量を算出してもよい。すなわち、ＮＨ_３が下流に流出しても、下流の触媒で浄化可能であれば、昇温量を低減しなくてもよい。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 酸化触媒
４ フィルタ
５ 噴射弁
６ 選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
７ アンモニア酸化触媒
８ 吸気通路
９ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ 温度センサ
１２ ＮＯｘセンサ
１３ ＮＨ_３センサ
１４ エアフローメータ
１５ アクセルペダル
１６ アクセル開度センサ
１７ クランクポジションセンサ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられてＮＨ_３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置と、
   前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕
   集するフィルタと、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、排気中のＮＨ_３を検出するＮＨ_３センサと、
   前記フィルタの温度を上昇させるときに、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となるように、前記供給装置から供給する還元剤量を調整する制御装置と、
   を備える内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量を算出する吸着量算出手段と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記吸着量算出手段が算出する前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量が、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘを浄化するために要求される還元剤の量よりも少ない場合に、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満となる範囲内で前記供給装置から供給する還元剤量を増加する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記吸着量算出手段は、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値以上となった場合に、前記温度取得手段が取得する前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて決まる前記選択還元型ＮＯｘ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３の量を、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量として算出する請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量に対して該選択還元型ＮＯｘ触媒で浄化されたＮＯｘ量の比であるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段を備え、
   前記吸着量算出手段は、前記温度取得手段により取得された温度と、前記ＮＯｘ浄化率算出手段により算出されたＮＯｘ浄化率と、に基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着している還元剤の量を算出する請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御装置は、前記供給装置から供給する還元剤量を０としても、前記ＮＨ_３センサの検出値が閾値未満とならない場合には、前記フィルタの温度を低下させる請求項１から４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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