JP2014202077A - 排気ガス浄化装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ＳＣＲ触媒へのアンモニアの吸着を速やかにしつつ、ＮＯｘセンサ等の排気ガスセンサのヒーターの加熱による排気ガスセンサの活性化を行うことができる排気ガス浄化装置の制御装置を提供する。【解決手段】尿素水噴射量を一定量に制御する吸着制御中は、排気ガス流量が所定の下限値であるとの仮定のもと、一定量の尿素水噴射量に基づいて排気ガスに含まれる尿素水由来水蒸気濃度を算出する。この尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、乾燥判定温度を算出し、排気通路温度が乾燥判定温度より高い場合、排気ガスセンサのヒーターに通電を行う。【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関に設けられる排気ガス浄化装置の制御装置に関し、より詳細には、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒と、尿素水噴射システムと、排気ガスセンサとを備えた排気ガス浄化装置の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、ＳＣＲ触媒及び尿素噴射システムを備えた排気ガス浄化装置が知られている。ＳＣＲ触媒は、排気ガス中のＮＯｘを選択的に浄化するために設けられている。ＳＣＲ触媒において、上記の尿素噴射システムにより噴射された尿素水が加水分解されてアンモニアになる。排気ガス中のＮＯｘは、アンモニアと化学反応を引き起こして水と窒素とに還元される。

上記の排気ガス浄化装置は、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するために、排気ガスセンサとしてＮＯｘセンサを備えている。ＮＯｘセンサは、上記のＳＣＲ触媒の下流に設けられている。ＮＯｘセンサが検出したＮＯｘ濃度に基づいて、排気ガスのＮＯｘ濃度に応じた尿素水噴射量のフィードバック制御が行われている。ＮＯｘセンサは、センサの素子を加熱するために、ヒーターを備えている。このヒーターに通電することにより、ＮＯｘセンサを活性化させることができる。

上記のＮＯｘセンサは、高温に加熱した素子に水が付着していると、熱衝撃による素子の破損（以下、素子割れという。）を引き起こすことが知られている。素子に付着する水として、上記のＳＣＲ触媒において噴射される尿素水が原因になることがある。特許文献１には、尿素水が原因の素子割れを防止するための技術が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、まず、空燃比に基づいて、排気ガスの水蒸気濃度が算出される。次に、算出された水蒸気濃度を尿素水噴射量に応じて補正する。そして、補正後の水蒸気濃度に基づいて、排気通路内に発生した水の量を推定し、この水がすべて気化したと判定してからＮＯｘセンサのヒーターに通電を行う。

特開２０１０−１７４６５７号公報 特開２００３−２９３７３６号公報 特開２００７−１１３９２０号公報 特開２００９−２９９６３１号公報

ところで、上記のＳＣＲ触媒が高温になるとアンモニアが脱離することが知られている。ＳＣＲ触媒のアンモニアが脱離すると、ＮＯｘの浄化性能が低下してしまう。そこで、ＳＣＲ触媒の温度が低下した後、尿素水を供給することにより再びアンモニアを吸着させることが望まれる。その場合、できるだけ速やかに所定量を吸着させるため、排気ガス流量によらず尿素水を一定量供給する制御（以下、吸着制御という。）を行うことが考えられる。しかしながら、上記の排気ガス浄化装置において吸着制御を行った場合、以下の様な問題が生じることがわかった。

まず、排気ガスのＮＯｘ濃度に応じた尿素水噴射量のフィードバック制御と吸着制御とのそれぞれが、排気ガスの水蒸気濃度に与える影響の違いについて説明する。図８は、尿素水噴射量と排気ガス流量との関係を表した図である。排気ガスのＮＯｘ濃度に応じた尿素水噴射量のフィードバック制御が行われる場合には、排気ガス流量が増えるほど尿素水噴射量が増加し、また、排気ガスのＮＯｘ濃度が高いほど尿素水噴射量が増加する。対して、吸着制御が行われる場合には、排気ガス流量及び排気ガスのＮＯｘ濃度によらず、一定量の尿素水が噴射される。

図９は、排気ガスの水蒸気濃度と排気ガス流量との関係を表した図である。排気ガスのＮＯｘ濃度に応じた尿素水噴射量のフィードバック制御が行われる場合には、水蒸気濃度はＮＯｘ濃度に応じた一定値になる。対して、吸着制御が行われる場合には、排気ガス流量が低いほど水蒸気濃度が高くなる。これは、排気ガス流量が低いほど排気通路内の排気ガスが流れにくくなり、吸着制御中における一定量の尿素水の噴射によって、排気通路内の排気ガスに含まれる尿素水由来の水蒸気濃度が高くなるからである。

このため、上記の排気ガス浄化装置では、水蒸気濃度に基づいてＮＯｘセンサのヒーターへの通電を判断しているため、吸着制御中に吸気流量が低いときには、水蒸気濃度が高くなりヒーターに通電が行われなくなる。より詳しくは、水蒸気濃度が高くなるほど排気通路内に発生した水の量が高く推定されるため、この水が気化したと判定されるまでの時間が長くなり、ヒーターへの通電が遅れる。この結果、センサの素子の活性化が遅れることが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＳＣＲ触媒へのアンモニアの吸着を速やかにしつつ、ＮＯｘセンサ等の排気ガスセンサのヒーターの加熱による排気ガスセンサの活性化を行うことができる排気ガス浄化装置の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガス浄化装置の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられるＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を噴射する尿素水噴射システムと、
前記ＳＣＲ触媒の下流に設けられ、ヒーターを有する排気ガスセンサと、を備えた排気ガス浄化装置の制御装置において、
尿素水噴射量を一定量に制御する尿素水噴射量制御手段と、
排気ガス流量が所定の下限値であるとの仮定のもと、前記一定量の尿素水噴射量に基づいて、排気ガスに含まれる尿素水由来の水蒸気濃度である第１の尿素水由来水蒸気濃度を算出する第１の水蒸気濃度算出手段と、
前記第１の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、乾燥判定温度を算出する乾燥判定温度算出手段と、
前記排気ガスセンサを通過する排気ガスの温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により検出される排気ガスの温度が前記乾燥判定温度より高い場合、前記排気ガスセンサのヒーターに通電を行う通電手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの推定流量に応じて、尿素水噴射量を補正する尿素水噴射量補正手段と、
実際の排気ガス流量と、実際の尿素水噴射量とから、第２の尿素水由来水蒸気濃度を算出する第２の水蒸気濃度算出手段と、を更に備え、
前記乾燥判定温度算出手段は、前記第２の尿素水由来水蒸気濃度が前記第１の尿素水由来水蒸気濃度よりも高い場合、前記第１の尿素水由来水蒸気濃度に代えて、前記第２の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、乾燥判定温度を算出することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記乾燥判定温度算出手段は、
尿素水の噴射がない場合の排気ガスの露点を算出する手段と、
前記尿素水由来水蒸気濃度に応じた露点補正量を算出する手段と、
前記露点と前記露点補正量との合計値を乾燥判定温度として算出する手段と、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、排気通路内に結露水が発生しないことを判定してからヒーターに通電を行うことができる。このため、排気ガスセンサの素子割れを防止しつつ、センサの活性化を行うことができる。また、判定に用いる乾燥判定温度は、一定の値をとる第１の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて算出される。このため、ヒーターのオンとオフが繰り返されてしまうことを防止できる。

第２の発明によれば、第１及び第２の尿素水由来水蒸気濃度のうち高い方を乾燥判定温度に反映できるため、素子割れのリスクをより低減することができる。

本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための概略構成図である。 実施の形態１において、吸着制御が行われる際にＥＣＵで算出される各パラメータの時系列変化を表した図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行される乾燥判定温度算出ルーチンのフローチャートである。 尿素水由来水蒸気濃度から露点補正量を算出するためのマップのイメージ図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるヒーター通電判定ルーチンのフローチャートである。 実施の形態２において、吸着制御が行われる際のＥＣＵで算出される各値の時系列変化を表した図である。 実施の形態２において、ＥＣＵで実行される乾燥判定温度算出ルーチンのフローチャートである。 尿素水噴射量と排気ガス流量との関係を表した図である。 排気ガスの水蒸気濃度と排気ガス流量との関係を表した図である。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは、エンジン１０を備える。エンジン１０の気筒数や気筒配置は特に限定されるものではない。

エンジン１０には、排気通路１２が接続されている。排気通路１２には、排気ガス浄化装置３０が設けられている。排気ガス浄化装置３０は、触媒、尿素噴射システム、そして各種センサによって構成されている。以下に、排気ガス浄化装置３０の構成について詳述する。

排気ガス浄化装置３０の触媒について説明する。エンジン１０の排気通路１２には、上流から順に、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、そしてＮＯを酸化するＣＣＯ（catalytic converter oxidation）１４と、排気ガス中の粒子状物質（particulate matter）を捕集して燃焼除去するＤＰＲ（Diesel Particulate Reduction）１６と、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒１８とが直列に設けられている。

排気ガス浄化装置３０の尿素噴射システムについて説明する。エンジン１０の排気通路１２において、ＤＰＲ１６とＳＣＲ触媒１８の間に、ＮＯｘ還元剤としての尿素を供給するための尿素噴射弁２０が設けられている。尿素噴射弁２０は、内部に尿素水を蓄える尿素タンク２２と供給ポンプ（不図示）を介して接続されている。尿素タンク２２内の尿素水は、供給ポンプを駆動することで、尿素噴射弁２０からＳＣＲ触媒１８に向かって噴射される。噴射された尿素水に含まれる尿素は、ＳＣＲ触媒１８内でアンモニアに加水分解される。このアンモニアが排気ガス中のＮＯｘと反応し、水と窒素とが発生する。このようにして、ＳＣＲ触媒１８内でＮＯｘを浄化することができる。

排気ガス浄化装置３０の各種センサについて説明する。エンジン１０の排気通路１２において、ＳＣＲ触媒１８の下流に、温度センサ２６とＮＯｘセンサ２４とが取り付けられている。温度センサ２６は、ＮＯｘセンサ２４を通過する排気ガスの温度である排気通路温度を検出するために設けられている。ＮＯｘセンサ２４は、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するために設けられている。ＮＯｘセンサ２４は、センサの素子を加熱するために、ヒーター２８を内蔵している。

本実施形態のシステムの構成は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、ＮＯｘセンサ２４と温度センサ２６とが接続されている。加えて、ＥＣＵ５０の入力側には、エンジン１０に設けられているセンサである、エアフローセンサ３２とクランク角センサ３４とが接続されている。エアフローセンサ３２は、吸気流量に応じた信号を出力する。ＥＣＵ５０は、吸気流量に基づいて、排気ガス流量を算出する。クランク角センサ３４は、エンジン回転数に応じた信号を出力する。ＥＣＵ５０の出力側には、尿素噴射弁２０を含む各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、尿素噴射弁２０の開弁時期を調節して、尿素噴射量を制御している。加えて、ＥＣＵ５０の出力側には、エンジン１０に設けられている燃料噴射弁（不図示）が接続されている。ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁の開弁時期を調節して、燃料噴射量を制御している。

加えて、ＥＣＵ５０の出力側には、ＮＯｘセンサ２４に内蔵されているヒーター２８が電気的に接続されている。ＥＣＵ５０がヒーター２８に通電することにより、ヒーター２８が加熱される。加熱されたヒーター２８は、ＮＯｘセンサ２４の素子を温める。このようにして、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘセンサ２４を活性化させることができる。

上記のＮＯｘセンサ２４は、水が付着した状態でヒーター２８を加熱すると、素子割れを引き起こすことがある。素子割れの原因となる水は、排気通路１２内の排気ガスに含まれる水蒸気が結露することにより発生する。排気通路１２内の排気ガスに含まれる水蒸気が結露する温度（以下、乾燥判定温度という。）は、排気通路１２内の排気ガスの水蒸気濃度に応じて変化する。ＮＯｘセンサ２４の加熱を行うには、素子割れを防止するために、排気通路温度が乾燥判定温度よりも高い温度になったこと、つまり、排気通路１２内に結露水が生じないことを判定してからヒーター２８に通電する必要がある。

また、尿素水噴射システムより噴射される尿素水は、排気通路１２内の排気ガスの水蒸気濃度に影響を及ぼす。このため、乾燥判定温度を把握するために、尿素水噴射量を考慮しなければならない。特に、本実施形態の排気ガス浄化装置３０では、尿素水を一定量噴射する吸着制御が行われる。吸着制御中は、排気ガス流量が排気通路１２内の排気ガスの水蒸気濃度に大きな影響を与える。

そこで、本実施形態では、吸気流量と燃料噴射量とに基づいて空燃比を推定し、推定した空燃比に基づいて、尿素水の噴射がない場合の排気ガスに含まれる水蒸気が結露する温度である露点を算出する。また、露点とは別に、露点補正量を算出する。露点補正量とは、排気ガス中における尿素水由来水蒸気濃度に基づいて算出される値である。吸着制御が行われている場合は、排気ガス流量が一定のものであるとして、一定の尿素水由来水蒸気濃度を算出する。算出された一定の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、露点補正量を算出する。そして、露点補正量を用いて露点を補正する。これにより、吸着制御中に乾燥判定温度を安定させることができる。以下に、吸着制御中の露点補正量について、図２を用いて説明する。

図２は、実施の形態１において、吸着制御が行われる際にＥＣＵ５０で算出される各パラメータの時系列変化を表した図である。図２の（Ａ）には、エンジン回転数と吸気流量とがそれぞれ変化する様子が示されている。吸気流量の変化は、排気ガス流量の変化とほぼ同じ時系列で考えることができる。

図２の（Ｂ）には、尿素水噴射量と、吸着制御要求フラグとがそれぞれ変化する様子が示されている。吸着制御要求フラグは、ＳＣＲ触媒１８が高温になりアンモニアが脱離した後、アンモニアが脱離しない温度になったときに吸着制御を行うためにオンになるフラグである。吸着制御要求フラグの変化をみると、２００ｓｅｃの時点から吸着制御要求フラグがオンになっていることがわかる。これは、２００ｓｅｃから吸着制御が始まることを意味している。尿素水噴射量は、吸着制御が始まるまで、排気ガス流量に応じて変化する。吸着制御が始まると、尿素水噴射量が一定に制御されている。

図２の（Ｃ）には、尿素水由来水蒸気濃度が変化する様子が示されている。尿素水由来水蒸気濃度は、ＥＣＵ５０が排気ガス流量及び尿素水噴射量などに基づいて算出する数値である。図２の（Ｃ）には、２種類の尿素水由来水蒸気濃度が示されている。このうち、Ｑで示される尿素水由来水蒸気濃度は、実際の排気ガス流量と実際の尿素水噴射量とから算出された数値である。このＱの数値は、吸着制御が始まると、図２（Ａ）のエンジン回転数及び吸気流量と反比例するように変動している。以下では、吸着制御中における尿素水由来水蒸気濃度の変動について詳述する。

吸着制御中に排気ガス流量が増加すれば、尿素水由来の水蒸気を含んだ排気ガスが流れやすくなり、尿素水由来水蒸気濃度は減少する。反対に、吸着制御中に排気ガス流量が低下すれば、尿素水由来の水蒸気を含んだ排気ガスが流れにくくなり、尿素水由来水蒸気濃度は増加する。このように、吸着制御中は尿素水噴射量が一定であるため、尿素水由来水蒸気濃度は、排気ガス流量に反比例する。このため、吸着制御中は、排気ガス流量に応じて、乾燥判定温度も大きく変動する。これは、尿素水由来水蒸気濃度に基づいて算出される露点補正量によって、乾燥判定温度が変動するからである。この結果、ヒーター２８のオンとオフが短い周期で繰り返されてしまう恐れがある。

一方、図２の（Ｃ）にＰで示される尿素水由来水蒸気濃度は、エンジン回転数及び吸気流量によらず、一定の数値である。これは、吸着制御中における一定量の尿素水噴射量と、排気ガス流量が所定の下限値であるとの仮定のもとで尿素水由来水蒸気濃度を算出したからである。このように、排気ガス流量が所定の下限値であると仮定することにより、尿素水由来水蒸気濃度が変動することを防止することができる。また、ここでいう所定の下限値とは、エンジン１０において燃焼を行うことができる吸気流量の最小値に対応している。例えば、アイドリング時の吸気流量がこれにあたる。

図２の（Ｄ）には、露点補正量が変化する様子が示されている。図２の（Ｄ）に示すように、露点補正量は、吸着制御が始まってから、図２の（Ｃ）におけるＰで示される尿素水由来水蒸気濃度に基づいて算出される。このため、吸着制御中は一定の露点補正量を算出することができる。

［実施の形態１における乾燥判定温度算出ルーチン］
図３は、実施の形態１において、ＥＣＵ５０で実行される乾燥判定温度算出ルーチンのフローチャートである。ＥＣＵ５０は、本ルーチンを記憶するためのメモリーを有している。ＥＣＵ５０は、記憶した本ルーチンを実行するためのプロセッサを有している。ＥＣＵ５０のこれらの構成は、図３以外で説明するルーチンにおいても同様である。

図３に示すルーチンでは、まず、露点Ｔｂａｓｅが算出される（Ｓ１００）。

次に、吸着制御中か否かが判定される（Ｓ１０２）。吸着制御中ではないと判定された場合、実際の排気ガス流量Ｖが算出される（Ｓ１０６）。実際の排気ガス流量Ｖは、下記のようにＧとＴの２つのパラメータの関数で表すことができる。
Ｖ＝ｆ（Ｇ、Ｔ）・・・（１）
（１）式において、Ｇは、実際の排気ガス流量に対応する吸気流量のことである。Ｔは、温度センサ２６が検出した排気ガスの温度である。

一方、Ｓ１０２において、吸着制御中であると判定された場合、下限排気ガス流量Ｖｍｉｎが算出される（Ｓ１０４）。下限排気ガス流量Ｖｍｉｎとは、排気ガス流量が所定の下限値であるとの仮定に基づいて算出されるものである。下限排気ガス流量Ｖｍｉｎは、下記のようにＧｍｉｎとＴの２つのパラメータの関数で表すことができる。
Ｖｍｉｎ＝ｆ（Ｇｍｉｎ、Ｔ）・・・（２）
（２）式において、Ｇｍｉｎは、吸気流量の所定の下限値である。

Ｓ１０４またはＳ１０６が実行された後、尿素水由来水蒸気濃度Ｗが算出される（Ｓ１０８）。尿素水由来水蒸気濃度Ｗは、Ｓ１０４が実行された場合は、下記の（３）式のようにＶｍｉｎ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γの５つのパラメータの関数で表すことができる。また、Ｓ１０６が実行された場合は、下記の（４）式のようにＶ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γの５つのパラメータの関数で表すことができる。
Ｗ＝ｆ（Ｖｍｉｎ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γ）・・・（３）
Ｗ＝ｆ（Ｖ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γ）・・・（４）
（３）及び（４）式において、Ｑｕｒｅａは尿素水噴射量、αは尿素濃度、βは加水分解効率、γはＮＯｘ浄化率である。

次に、尿素水由来水蒸気濃度Ｗから露点補正量Ｔｕｐが算出される（Ｓ１１０）。図４は、尿素水由来水蒸気濃度Ｗから露点補正量Ｔｕｐを算出するためのマップのイメージ図である。露点補正量Ｔｕｐは、あらかじめＥＣＵ５０のメモリーに記憶してあるこのマップにより算出される。

次に、乾燥判定温度Ｔｄが算出される（Ｓ１１２）。乾燥判定温度Ｔｄは、下記の式によって算出される。
Ｔｄ＝Ｔｂａｓｅ＋Ｔｕｐ・・・（５）
その後、本ルーチンは終了する。

本ルーチンによれば、吸着制御中には、図２の（Ｃ）のＱが示す実際の尿素水由来水蒸気濃度の変動にかかわらず、一定の露点補正量により露点が補正されるため、乾燥判定温度が安定する。このため、ヒーター２８のオンとオフが短い周期で繰り返されてしまうことを予防できる。

なお、本明細書中において、下限排気ガス流量を用いて算出された尿素水由来水蒸気濃度は、第１の尿素水由来水蒸気濃度という。さらに、実際の排気ガス流量を用いて算出された尿素水由来水蒸気濃度は、第２の尿素水由来水蒸気濃度という。第１の尿素水由来水蒸気濃度は、図２の（Ｃ）におけるＰが示す数値である。第２の尿素水由来水蒸気濃度は、図２の（Ｃ）におけるＱが示す数値である。

［ヒーター通電判定ルーチン］
図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ５０で実行されるヒーター通電判定ルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、排気通路温度Ｔｅが、図３のルーチンで算出された乾燥判定温度Ｔｄよりも高いか否かが判定される（Ｓ２００）。排気通路温度Ｔｅが乾燥判定温度Ｔｄ以下であると判定された場合、本ルーチンは終了する。

一方、排気通路温度Ｔｅが乾燥判定温度Ｔｄよりも高いと判定された場合、つまり、排気通路１２内に結露水が生じないことを判定された場合、ＥＣＵ５０は、ヒーターに通電する（Ｓ２０２）。その後、本ルーチンは終了する。

本ルーチンによるヒーター２８の通電に関する制御が行われることにより、排気通路１２内に結露水が発生しないことを判定してからヒーター２８に通電を行うことができる。このため、ＮＯｘセンサ２４の素子割れを防止しつつ、センサの活性化を行うことができる。

なお、実施の形態１においては、ＮＯｘセンサ２４が前記第１の発明による「排気ガスセンサ」に相当している。また、実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、Ｓ１０４及びＳ１０８を実行することにより前記第１の発明による「第１の水蒸気濃度算出手段」が、Ｓ１１２を実行することにより前記第１の発明による「乾燥判定温度算出手段」が、Ｓ２００及びＳ２０２を実行することにより前記第１の発明による「通電手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。図６及び図７では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。ここでは、実施の形態１との相違点を中心に説明を行う。

まず、実施の形態２は実施の形態１と比して、吸着制御の内容が相違している。実施の形態１の吸着制御では、一定の尿素水が噴射されていた。対して、実施の形態２の吸着制御では、一定の尿素水噴射量に加えて、ＮＯｘの推定流量に応じた尿素水噴射量が噴射される。以下、実施の形態２における吸着制御について図６を用いて詳述する。

図６は、実施の形態２において、吸着制御が行われる際のＥＣＵ５０で算出される各値の時系列変化を表した図である。図６の（Ｂ）のＲが示すように、一定の尿素水噴射量に、図６の（Ａ）のエンジン回転数及び吸気流量に応じた尿素水噴射量が加えられている。これは、ＳＣＲ触媒１８に流入する排気ガスに含まれるＮＯｘの推定流量に応じた尿素水噴射量である。ＮＯｘの推定流量は、空燃比による推定ＮＯｘ濃度と排気ガス流量とに基づいて算出される。このため、エンジン１０が高負荷高回転になるにつれて、高いＮＯｘ推定流量が算出される。このように、実施の形態２では、一定の尿素水噴射量に、ＮＯｘ推定流量に応じた尿素水噴射量が加えられる吸着制御が行われている。これにより、運転状態に応じた適切な尿素水噴射量を算出することができる。

次に、実施の形態２は実施の形態１と比して、吸着制御中の露点補正量の算出方法が相違している。実施の形態１の吸着制御中には、第１の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて露点補正量が算出されていた。対して、実施の形態２の吸着制御中には、第１の尿素水由来水蒸気濃度と第２の尿素水由来水蒸気濃度との最大値に基づいて露点補正量が算出される。以下、実施の形態２における露点補正量について図６を用いて詳述する。

図６の（Ｄ）のＳには、露点補正量が変動する様子が示されている。これは、図６の（Ｃ）のＰで示される第１の尿素水由来水蒸気濃度よりも、Ｑで示される第２の尿素水由来水蒸気濃度の方が大きい数値を算出した場合には、第２の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて露点補正量が算出されるからである。このように、実施の形態２では、第１の尿素水由来水蒸気濃度と第２の尿素水由来水蒸気濃度との最大値を用いて露点補正量を算出する。このため、第１の尿素水由来水蒸気濃度のみに基づいて露点補正量を算出する場合に比べて、素子割れのリスクをより低減することができる。

［実施の形態２における乾燥判定温度算出ルーチン］
図７は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０で実行される乾燥判定温度算出ルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンでは、まず、露点Ｔｂａｓｅが算出される（Ｓ３００）。

次に、実際の排気ガス流量Ｖが算出される（Ｓ３０２）。

次に、第２の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_２が算出される（Ｓ３０４）。第２の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_２は、下記のようにＶ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γの５つのパラメータの関数で表すことができる。
Ｗ_２＝ｆ（Ｖ、Ｑｕｒｅａ、α、β、γ）・・・（６）
（６）式において、Ｑｕｒｅａは実際の尿素水噴射量、αは尿素濃度、βは加水分解効率、γはＮＯｘ浄化率である。

次に、吸着制御中であるか否かが判定される（Ｓ３０６）。吸着制御とは、図５の（Ｂ）の尿素水噴射量に示される尿素水の噴射制御のことである。吸着制御中ではないと判定された場合、後述するＳ３１４が実行される。

一方、Ｓ３０６において、吸着制御中であると判定された場合、下限排気ガス流量Ｖｍｉｎが算出される（Ｓ３０８）。

次に、第１の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_１が算出される（Ｓ３１０）。第１の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_１は、下記のようにＶｍｉｎ、Ｑｍ、α、β、γの５つのパラメータの関数で表すことができる。
Ｗ_１＝ｆ（Ｖｍｉｎ、Ｑｍ、α、β、γ）・・・（７）
（７）式において、Ｑｍは一定の尿素水噴射量、αは尿素濃度、βは加水分解効率、γはＮＯｘ浄化率である。ここでいうＱｍは、吸着制御における尿素水噴射量からＮＯｘ推定流量に応じた尿素水噴射量を除いた数値である。

次に、第１の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_１または第２の尿素水由来水蒸気濃度Ｗ_２から最大値が選択される（Ｓ３１２）。

次に、Ｓ３１２で選択された最大値から露点補正量Ｔｕｐが算出される（Ｓ３１４）。露点補正量Ｔｕｐは、あらかじめＥＣＵ５０のメモリーに記憶してある、図４に示すマップにより算出される。なお、Ｓ３０６からＳ３１４へ処理が進んだ場合には、第２の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて露点補正量Ｔｕｐが算出される。

次に、乾燥判定温度Ｔｄが算出される（Ｓ３１６）。乾燥判定温度Ｔｄは、下記の式により算出される。
Ｔｄ＝Ｔｂａｓｅ＋Ｔｕｐ・・・（８）
その後、本ルーチンは終了する。

実施の形態２におけるヒーター通電判定ルーチンは、図５で説明したものと同様であるため、説明を省略する。

なお、実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、Ｓ３０４を実行することにより前記第２の発明による「第２の水蒸気濃度算出手段」が、Ｓ３１０を実行することにより前記第１の発明による「第１の水蒸気濃度算出手段」が、それぞれ実現されている。

また、本発明の実施の形態において、排気通路温度は温度センサ２６によって検出されているが、これに限定されるものではない。例えば、空燃比、点火時期、またはエンジン水温などの運転条件から推定されるものでもよい。これにより、温度センサ２６を取り付けなくてよくなるため、部品コストを低減することができる。

１０ エンジン
１２ 排気通路
１８ ＳＣＲ触媒
２０ 尿素噴射弁
２２ 尿素タンク
２４ ＮＯｘセンサ
２６ 温度センサ
２８ ヒーター
３０ 排気ガス浄化装置
３２ エアフローセンサ
３４ クランク角センサ
５０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられるＳＣＲ触媒と、
   前記ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を噴射する尿素水噴射システムと、
   前記ＳＣＲ触媒の下流に設けられ、ヒーターを有する排気ガスセンサと、を備えた排気ガス浄化装置の制御装置において、
   尿素水噴射量を一定量に制御する尿素水噴射量制御手段と、
   排気ガス流量が所定の下限値であるとの仮定のもと、前記一定量の尿素水噴射量に基づいて、排気ガスに含まれる尿素水由来の水蒸気濃度である第１の尿素水由来水蒸気濃度を算出する第１の水蒸気濃度算出手段と、
   前記第１の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、乾燥判定温度を算出する乾燥判定温度算出手段と、
   前記排気ガスセンサを通過する排気ガスの温度を取得する温度取得手段と、
   前記温度取得手段により検出される排気ガスの温度が前記乾燥判定温度より高い場合、前記排気ガスセンサのヒーターに通電を行う通電手段と、
   を備えることを特徴とする排気ガス浄化装置の制御装置。
2. 前記ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘの推定流量に応じて、尿素水噴射量を補正する尿素水噴射量補正手段と、
   実際の排気ガス流量と、実際の尿素水噴射量とから、第２の尿素水由来水蒸気濃度を算出する第２の水蒸気濃度算出手段と、を更に備え、
   前記乾燥判定温度算出手段は、前記第２の尿素水由来水蒸気濃度が前記第１の尿素水由来水蒸気濃度よりも高い場合、前記第１の尿素水由来水蒸気濃度に代えて、前記第２の尿素水由来水蒸気濃度に基づいて、乾燥判定温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置の制御装置。
3. 前記乾燥判定温度算出手段は、
   尿素水の噴射がない場合の排気ガスの露点を算出する手段と、
   前記尿素水由来水蒸気濃度に応じた露点補正量を算出する手段と、
   前記露点と前記露点補正量との合計値を乾燥判定温度として算出する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置の制御装置。

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