JP2018178879A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】堆積物の堆積量を精度高く推定することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ、排気通路に添加剤を添加する添加弁と、排気通路の添加弁よりも下流側に設けられ、排気を浄化する触媒と、排気通路の前記添加弁よりも下流側であって触媒よりも上流側に設けられ、前記添加剤と排気との混合を促進するミキサと、添加剤に由来する可溶分および不溶分のミキサへの堆積量を推定する推定部と、を具備し、推定部は、所定時間前における可溶分および不溶分の堆積量に基づいて、添加弁から添加される添加剤のうちミキサに付着する添加剤の量を算出し、可溶分およびミキサに付着する添加剤のうち不溶分への変質量、可溶分およびミキサに付着する添加剤の熱分解量、ならびに不溶分の熱分解量を推定することで、可溶分および不溶分の堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置。
【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。

内燃機関から発生する排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、例えば選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒：Selective Catalytic Reduction）などの触媒が用いられている。内燃機関の排気通路には、添加剤（尿素水）を添加する添加弁、および添加弁よりも下流側に位置する触媒が設けられる。添加弁から排気に尿素水を添加し、尿素水からアンモニアを発生させる。触媒はＮＯｘを吸着し、アンモニアと還元反応させることで窒素と水に分解し、ＮＯｘを浄化する。

尿素水に由来する堆積物により、触媒の浄化性能が低下することが知られている。このため、堆積物の堆積量の予測を行う技術が要求されている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−１２４５５２号公報

ミキサに尿素水を衝突させることで、尿素水と排気とを混合させ、触媒の浄化性能を高めることがある。しかし、尿素水由来の堆積物がミキサに堆積することがある。堆積物が堆積すると、ミキサにより尿素水を排気に分散させることが難しくなり、浄化性能が悪化する。また、排気通路の圧力損失（圧損）の増加の恐れもある。浄化性能の確保などのために、堆積物をミキサから除去するなどの対策を取ることがある。このため堆積物のミキサへの堆積量を正確に推定することが好ましい。しかし、堆積物の堆積量は内燃機関の状態などに応じて変化するため、推定が困難であった。そこで、堆積物の堆積量を精度高く推定することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的は、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路に添加剤を添加する添加弁と、前記排気通路の前記添加弁よりも下流側に設けられ、排気を浄化する触媒と、前記排気通路の前記添加弁よりも下流側であって前記触媒よりも上流側に設けられ、前記添加剤と前記排気との混合を促進するミキサと、前記添加剤に由来する可溶分および不溶分の前記ミキサへの堆積量を推定する推定部と、を具備し、前記推定部は、所定時間前における前記可溶分および前記不溶分の堆積量に基づいて、前記添加弁から添加される前記添加剤のうち前記ミキサに付着する添加剤の量を算出し、前記可溶分および前記ミキサに付着する添加剤のうち前記不溶分への変質量、前記可溶分および前記ミキサに付着する添加剤の熱分解量、ならびに前記不溶分の熱分解量を推定することで、前記可溶分および前記不溶分の堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置によって達成できる。

堆積物の堆積量を精度高く推定することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供できる。

図１は排気浄化装置を例示する模式図である。 図２（ａ）から図２（ｃ）はミキサの拡大図である。 図３はＥＣＵが行う堆積量推定処理を例示するフローチャートである。 図４（ａ）はエンジンが作動する時間、堆積量および付着係数の関係を示す図である。図４（ｂ）は排気流量と堆積速度との関係を示す図である。図４（ｃ）はミキサの表面温度と液滴の寿命との関係を示す図である。 図５は温度と反応速度係数との関係を示す図である。 図６（ａ）はミキサ温度とデポジットの堆積速度との関係を示す図である。図６（ｂ）はミキサ温度、デポジットの堆積量および添加量の関係を示す図である。図６（ｃ）は排気温度、デポジットの堆積量および添加量の関係を示す図である。

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の排気浄化装置１００について説明する。図１は排気浄化装置１００を例示する模式図である。排気浄化装置１００はエンジン１０（内燃機関）に適用され、添加弁２７、ミキサ４０、ＳＣＲ触媒４２およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。エンジン１０は例えば自動車などの車両に搭載されるディーゼルエンジンであり、例えば４気筒エンジンなどの多気筒エンジンとすることができる。

エンジン１０にインテークマニホールド１１およびエキゾーストマニホールド１２が接続されている。インテークマニホールド１１は吸気管１３に接続されている。エキゾーストマニホールド１２は排気管１４に接続され、排気通路を形成する。

吸気管１３には、上流側から下流側にかけて、エアクリーナ１５、ターボチャージャ３０のコンプレッサ３２、インタークーラ１６、スロットルバルブ１７およびエアフローメータ１８が設けられている。インテークマニホールド１１には吸気温度センサ１９が設けられている。エアクリーナ１５は、例えば吸気管１３に導入される吸気を濾過する。インタークーラ１６は吸気を冷却する。スロットルバルブ１７は吸気の流量を調整する。エアフローメータ１８は吸気の流量を測定する。吸気温度センサ１９は吸気の温度を測定する。

排気管１４には、上流側から下流側にかけて、ターボチャージャ３０のタービン３４、排気温度センサ２５、ＮＯｘセンサ２６、添加弁２７、ミキサ４０およびＳＣＲ触媒４２が設けられている。排気温度センサ２５は排気の温度を測定する。ＮＯｘセンサ２６は排気中のＮＯｘの濃度を検出する。

添加弁２７はミキサ４０に向けて尿素水を噴射する。尿素水はミキサ４０に衝突し、ミキサ４０は尿素水の排気への分散を促進させる。排気の熱により尿素水はアンモニア（ＮＨ_３）に分解される。ＳＣＲ触媒４２はアンモニアを利用して排気中のＮＯｘを還元して窒素および水に分解することで、排気を浄化する。なお、排気管１４には、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particle Matter）を捕集するフィルタ（例えばＤＰＦ：Diesel Particle Filter）、および酸化触媒などが設けられてもよい。

吸気管１３と排気管１４とは、ＥＧＲ通路２１により接続され、排気の一部は、ＥＧＲ通路２１を通じて、排気管１４から吸気管１３へと循環する。ＥＧＲ通路２１にはＥＧＲクーラ２２およびＥＧＲバルブ２３が設けられている。ＥＧＲクーラ２２はＥＧＲ通路２１内の排気（ＥＧＲガス）を冷却する。ＥＧＲバルブ２３はＥＧＲガスの流量を調整する。

エンジン１０には気筒ごとに燃料噴射弁２８が設けられ、燃料噴射弁２８はコモンレール２９と連結されている。燃料は不図示の燃料ポンプからコモンレール２９に供給され、各燃料噴射弁２８からエンジン１０の燃焼室内に噴射される。

ターボチャージャ３０は、連結部３６により連結されたコンプレッサ３２およびタービン３４を含む。タービン３４は排気により回転する。コンプレッサ３２はタービン３４とともに回転し、吸気を圧縮する。

図２（ａ）から図２（ｃ）はミキサ４０の拡大図であり、排気の流れる方向から見た正面図である。図２（ａ）から図２（ｃ）に示すように、ミキサ４０は旋回翼４０ａを備える。旋回翼４０ａは、放射状に延び、例えば排気の流れにより旋回する。旋回翼４０ａが回転することで、尿素水が排気中に拡散される。図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、ミキサ４０にはデポジット４１が堆積することがある。図２（ｂ）は少量のデポジット４１が堆積した状態であり、図２（ｃ）は大量のデポジット４１が堆積した状態である。デポジット４１はミキサ４０による尿素水の分散を阻害する恐れがある。この結果、ＳＣＲ触媒４２の浄化性能が低下し、排気管１４の圧力損失（圧損）が増大する恐れもある。

ミキサ４０への堆積物は可溶分と不溶分に分類することができる。可溶分は、液体状の尿素水、または析出した尿素であり、水溶性の成分である。可溶分はミキサ４０による尿素水の拡散に大きく影響しない。一方、不溶分は図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すデポジット４１であり、例えば尿素水が化学反応することで生じる水に溶けにくい固体である。可溶分は熱により不溶分に変質することがある。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ１７、エアフローメータ１８、吸気温度センサ１９、ＥＧＲバルブ２３、排気温度センサ２５、ＮＯｘセンサ２６、添加弁２７、燃料噴射弁２８に電気的に接続され、またミキサ４０に設けられた不図示のヒータに接続されてもよい。

ＥＣＵ５０は、エアフローメータ１８から吸入空気量を、排気温度センサ２５から排気の温度を、ＮＯｘセンサ２６からＮＯｘの濃度を取得する。ＥＣＵ５０は、吸入空気量に基づき排気流量を算出し、かつ例えば排気温度、排気流量、尿素水の添加量および温度などからミキサ４０の温度を推定する。ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ１７およびＥＧＲバルブ２３の開度を調整し、また燃料噴射弁２８の燃料噴射量および噴射時期を制御し、さらに例えばＮＯｘの濃度に応じて添加弁２７からの尿素水の添加量および添加時期を制御する。ＥＣＵ５０は、ミキサ４０に設けられた不図示のヒータを用いてミキサ４０を加熱することで、デポジット４１を除去してもよい。さらにＥＣＵ５０は、ＳＣＲ触媒４２への堆積物（可溶分および不溶分）の堆積量を推定する推定部として機能し、図３に示す堆積量推定処理を行う。

（堆積量推定処理）
図３はＥＣＵ５０が行う堆積量推定処理を例示するフローチャートである。この処理は、例えば車両の運転中に所定の周期ごとに繰り返し実行される。

図３に示すように、ＥＣＵ５０はエンジン１０の状態を取得する（ステップＳ１０）。エンジン１０の状態とは、エアフローメータ１８により測定される吸入空気量、排気流量、排気温度センサ２５により測定される排気の温度、ＮＯｘセンサ２６により測定されるＮＯｘの濃度、本処理の開始の所定時間（Δｔ秒）前におけるミキサ４０への可溶分の堆積量Ｄ１および不溶分の堆積量Ｄ２などである。堆積量Ｄ１およびＤ２は例えばＥＣＵ５０が備える記憶装置に記憶されている。ＥＣＵ５０は、排気流量、排気温度などに基づき、ミキサ４０の温度を取得する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１０とＳ１２とは順番を入れ替えてもよい。

ＥＣＵ５０は、添加弁２７による尿素水の添加を実行するか否かを判定する（ステップＳ１４）。例えばＮＯｘの濃度が所定量以上ならば添加を行い、ＮＯｘの濃度が所定量未満ならば添加を行わない。また排気温度が所定の温度より高い場合に添加を行い、所定の温度より低い場合に添加を行わないとしてもよい。排気温度が高いとＳＣＲ触媒４２が活性温度になり、ＮＯｘの還元浄化が効果的に行われる。ステップＳ１４において肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、尿素水の添加が行われ、さらにステップＳ１６が実行される。否定判定（Ｎｏ）の場合、後述のステップＳ２２が行われる。

ＥＣＵ５０は、付着係数を取得する（ステップＳ１６）。付着係数とは、添加弁２７から噴射された尿素水のうち、ミキサ４０に付着する量（付着量）を決定するパラメータである。添加直後にミキサ４０に付着するのは液体の状態の尿素水である。ＥＣＵ５０は、後述の図４（ａ）に示すマップに基づき付着係数を取得する。ＥＣＵ５０は、付着係数を用いてミキサ４０への尿素水の付着量を推定する（ステップＳ１８）。例えば次の（１）式により付着量が算出される。
付着量＝付着係数×添加量 （１）

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０で取得した所定時間前の可溶分の堆積量Ｄ１に、ステップＳ１８で推定された付着量を加算する（ステップＳ２０）。ミキサ４０への付着直後における添加剤はほぼすべて液体の状態、すなわち可溶分の状態にある。このため、ステップＳ２０では添加剤の添加直後のミキサ４０における可溶分の合計量が算出される。

ＥＣＵ５０は、不溶分の堆積量Ｄ２が、所定の量（閾値）Ｄ０未満であるか否か判定する（ステップＳ２２）。肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は、ミキサ温度に基づいて反応速度係数を取得する（ステップＳ２４）。一方、否定判定の場合、ＥＣＵ５０は排気温度に基づいて反応速度係数を取得する（ステップＳ２６）。

図５において後述するように、反応速度係数とは、可溶分の不溶分（デポジット４１）への変質に関するパラメータである可溶分変質速度係数、可溶分の熱分解に関するパラメータである可溶分熱分解速度係数、不溶分の熱分解に関するパラメータである不溶分熱分解速度係数などである。これら各反応速度係数を用いた（２）式により、各反応の反応速度が算出される。
反応速度＝反応速度係数×物質量 （２）
反応速度の一例として、可溶分から不溶分への変質速度の算出式を次の（３）式に示す。
可溶分の変質速度＝可溶分変質速度係数×可溶分の物質量 （３）
ＥＣＵ５０は反応速度係数を用いて、変質速度、可溶分および不溶分それぞれの熱分解速度（反応速度と総称）を算出する。こうして算出された反応速度を用いて、反応量（可溶分の不溶分への変質量、可溶分および不溶分それぞれの熱分解量など）を算出することができる。

デポジット４１の堆積量が少ない場合、ミキサ４０の露出面積が大きい。したがってミキサ４０の表面から堆積物へと熱が伝わりやすく、ミキサ４０の温度が、変質および熱分解に大きく影響する。このため、ステップＳ２４のように、ミキサ温度を引数とすることで、精度の高い反応速度係数を取得することができる。一方、堆積量が多くなると、ミキサ４０の露出面積が小さくなる（図２（ａ）から図２（ｃ）参照）。したがって、堆積物には、ミキサ４０からの熱が伝わりにくくなる。このためミキサ４０の温度よりも排気温度が変質および熱分解に大きく影響する。そこで、ステップＳ２６のように、排気温度を引数とすることで、精度の高い反応速度係数を取得することができる。

ＥＣＵ５０は可溶分の堆積量Ｄ３および不溶分の堆積量Ｄ４を推定する（ステップＳ２８）。推定は例えば以下のように行われる。ＥＣＵ５０は、ステップＳ２６で得られた各種の反応速度係数および（２）式を用いて各反応速度を計算し、さらに反応量（可溶分から不溶分への変質量、ならびに可溶分および不溶分それぞれの熱分解量）を算出する。ステップＳ２０で得られた尿素水の付着量と可溶分との合計のうち、熱分解量および不溶分に変質する量を減じた後の量が可溶分の堆積量Ｄ３である。また、ステップＳ１０で取得されたΔｔ前の不溶分の堆積量Ｄ２に、不溶分への変質量を加え、不溶分の熱分解量を減じたものが不溶分（デポジット４１）の堆積量Ｄ４である。

ＥＣＵ５０は堆積量Ｄ３およびＤ４を記憶装置に格納する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の後、処理は終了する。ここで格納された堆積量は、所定時間後に行われる図３の処理において用いられる。つまり可溶分の堆積量Ｄ３は、次に行われる処理では堆積量Ｄ１として用いられ、不溶分の堆積量Ｄ４は堆積量Ｄ２として用いられる。また、例えば不溶分の堆積量Ｄ４が所定量より多い場合、ＥＣＵ５０はミキサ４０を加熱してデポジット４１を除去してもよい。ＳＣＲ触媒４２の浄化率の悪化を抑制するため、ＥＣＵ５０は添加弁２７からの尿素水の添加量を増加させてもよい。次に付着係数、反応速度係数、および堆積量について詳しく説明する。

（付着係数）
付着係数は、ミキサ４０の温度、堆積量、排気流量および排気温度などに基づき定めることができる。図４（ａ）はエンジン１０が作動する時間、堆積量および付着係数の関係を示す図である。横軸はエンジン１０の作動する時間、左側の縦軸および破線はΔｔ前におけるデポジット４１の堆積量Ｄ２、右側の縦軸および実線は付着係数である。

図４（ａ）に示すように、時間とともにデポジット４１の堆積量は多くなる。デポジット４１は細孔構造であるため、ミキサ４０に比べて尿素水が付着しやすい。したがってデポジット４１の堆積量Ｄ２の増大に伴い付着係数を大きくすることで、付着量を精度高く推定することができる。時間ｔ１以前、堆積量は少なく、デポジット４１が堆積していないこともある。このとき、付着係数はＸ１である。図４（ａ）のｔ１〜ｔ２の期間において堆積量は増大し、付着係数はＸ２（＞Ｘ１）である。時間ｔ２以降において堆積量はさらに増大し、付着係数はＸ３（＞Ｘ２）である。このように、ＥＣＵ５０はΔｔ前のデポジット４１の堆積量Ｄ２に基づいて、適切な付着係数を取得する（図３のステップＳ１６）。これにより付着量の算出の精度が向上する。付着係数は階段状に変化するものとしたが、例えば堆積量とともに連続的に上昇してもよい。

なお、堆積量Ｄ２だけでなく、ミキサ４０の温度、排気温度および排気流量などの条件も付着係数に影響する。図４（ｂ）は排気流量と堆積速度との関係を示す図である。図４（ｂ）に示すように、排気流量が大きいほど堆積速度は小さくなる。排気流量が大きくなると尿素水の蒸発が促進され、また尿素水の液膜の厚さが減少するため、ミキサ４０に付着しにくくなる。このため図４（ｂ）のように堆積速度も小さくなる。

図４（ｃ）はミキサ４０の表面温度と液滴の寿命との関係を示す図である。横軸は表面温度、縦軸は液滴の寿命を表し、Ｔ１はライデンフロスト点である。表面温度としては、例えばステップＳ１２で取得したミキサ４０の温度を用いることができる。尿素水の液滴の寿命は表面温度に対して図４（ｃ）のような挙動を示す。液滴の寿命が短くなれば付着量も少なくなる。

図４（ｂ）および図４（ｃ）において述べたように、排気流量およびミキサ４０の温度によって付着量は変化する。また排気温度が高くなると、尿素水の微粒化が促進され、ミキサ４０に到達しにくいため、付着量は少なくなる。付着量を精度高く推定するため、条件（ミキサ４０の温度、排気温度および排気流量など）に応じた付着係数を取得することが好ましい。そこでＥＣＵ５０は、各条件に対応した図４（ａ）のマップを記憶する。これによりＥＣＵ５０は、図３のステップＳ１０およびＳ１２で取得する条件に応じたマップを参照して、適切な付着係数を定めることができる。例えば排気流量が大きい場合、小さな付着係数が得られるようなマップを用いる。

（反応速度係数）
図５は温度と反応速度係数との関係を示す図である。横軸は温度の逆数、縦軸は反応速度係数を示す。温度とはミキサ温度または排気温度である。円は可溶分変質速度係数、四角は可溶分熱分解速度係数、三角は不溶分熱分解速度係数を表す。図５に示すように、いずれの係数も温度が低いほど小さく、温度が高いほど大きい。例えばＴ２未満の低温（１／Ｔ２より右側）においては可溶分変質速度係数が小さいため、可溶分が不溶分に変質しにくい。また、Ｔ３よりも高温（１／Ｔ３より左側）においては可溶分熱分解速度係数および不溶分熱分解速度係数が大きいため、可溶分および不溶分の熱分解量が多くなる。したがって低温および高温では不溶分（デポジット４１）が堆積しにくい。一方、中程度の温度（例えばＴ２〜Ｔ３）では、可溶分が不溶分に変質し、かつ可溶分および不溶分が熱分解しにくい。したがって不溶分が堆積しやすい。

（堆積速度および堆積量）
図６（ａ）はミキサ温度とデポジット４１の堆積速度との関係を示す図である。横軸はミキサ４０の温度、縦軸はデポジット４１の堆積速度を示す。図６（ａ）に示すように、ミキサ温度がＴ４未満では、ミキサ温度の上昇とともに堆積速度は上昇する。Ｔ４において堆積速度は最大になり、Ｔ４以上ではミキサ温度の上昇とともに堆積速度は低下する。図５において説明したように、低温では可溶分が不溶分（デポジット４１）に変質しにくいため、不溶分の堆積速度は小さい。一方、高温では可溶分および不溶分の熱分解が促進されるため、堆積速度は小さくなる。Ｔ４付近のミキサ温度においては、可溶分が不溶分に変質しやすく、かつ熱分解も起こりにくい。したがって不溶分の堆積速度が大きくなる。

図６（ｂ）はミキサ温度、デポジット４１の堆積量および添加量の関係を示す図である。横軸はミキサ温度、縦軸は堆積量を表す。図６（ｂ）においても、Ｔ５以下の低温およびＴ６以上の高温では堆積量が小さい。これは図５において説明したように、温度に応じて反応速度係数が変化し、低温では可溶分の変質が起こりにくく、高温では熱分解が促進されるためである。また、中間の温度（Ｔ５〜Ｔ６）において堆積量が大きいのは、熱分解が起こりにくく、かつ可溶分が不溶分（デポジット４１）に変質しやすいためである。なお、同じミキサ温度で比較すると、添加量がＹ１〜Ｙ４にかけて大きくなるほど堆積量も大きくなる。

図６（ｃ）は排気温度、デポジット４１の堆積量および添加量の関係を示す図である。横軸は排気温度、縦軸は堆積量を表す。図６（ｃ）においても、図６（ｂ）の例と同様に、排気温度が低温の場合は可溶分の変質が起こりにくく、高温の場合には熱分解が促進されるため、中間の温度において堆積量が多くなる。

堆積量が少ない場合、ミキサ温度の反応速度係数および堆積量への影響が大きくなり、堆積量が多い場合は排気温度の影響が大きくなる。そこで図３に示したように、Δｔ前の堆積量Ｄ２がＤ０未満の場合、ＥＣＵ５０はミキサ温度を引数として反応速度係数を定める（ステップＳ２４）。このため、堆積量は図６（ｂ）のような傾向を示す。Δｔ前の堆積量Ｄ２がＤ０以上の場合、ＥＣＵ５０は排気温度を引数として反応速度係数を定める（ステップＳ２６）。このとき、堆積量は図６（ｃ）のような傾向を示す。

以上のように、本実施形態によれば、ＥＣＵ５０は、Δｔ前における堆積量に基づき、ミキサ４０への尿素水の付着量を算出し、可溶分の堆積量Ｄ１と付着量とを加えることで、可溶分の合計量を取得する（図３のステップＳ１８およびＳ２０）。さらにＥＣＵ５０は、合計された可溶分の不溶分への変質量、ならびに可溶分および不溶分の熱分解量を推定することで、可溶分および不溶分（デポジット４１）の堆積量Ｄ３およびＤ４を推定する（図３のステップＳ２８）。図４（ａ）において説明したように、ミキサ４０に既に堆積しているデポジット４１の量が多いほど、尿素水はミキサ４０に付着しやすい（付着係数が大きくなる）。したがって、Δｔ前の堆積量を考慮することで、堆積量Ｄ３およびＤ４の算出の精度が向上する。特に、デポジット４１はミキサ４０による尿素水の拡散を阻害することがあるため、デポジット４１の堆積量Ｄ４を精度高く推定することが重要である。堆積量に応じてデポジット４１の除去などを行うことができる。

得られた堆積量Ｄ３およびＤ４は、その後に再び行われる図３の処理において、堆積量推定のためのパラメータＤ１およびＤ２として用いられる（図３のステップＳ２０およびＳ２２）。このように本実施形態では、堆積量の変動を考慮し、堆積量推定処理前（Δｔ前）の堆積量を用いて、デポジット４１の堆積量を算出する。したがって堆積量を精度高く推定することができる。

尿素水の付着量と可溶分の堆積量Ｄ１とを加算することで、添加後の可溶分の合計量を算出する。この可溶分から不溶分への変質量および熱分解量を算出することで、堆積量Ｄ３およびＤ４の推定の精度が向上する。

図５に示したように、低い温度では堆積物のうち可溶分が不溶分（デポジット４１）に変質しにくく、高い温度では堆積物が分解しやすい。また、その中間の温度ではデポジット４１が多く堆積する。本実施形態によれば、ミキサ温度または排気温度に基づいて反応速度係数（可溶分変質速度係数、可溶分熱分解速度係数、不溶分熱分解速度係数など）を求め、堆積量を算出する。このため堆積量の推定の精度が高い。

反応速度係数の引数として、ミキサ温度および排気温度のいずれか一方を用いることができる。例えば堆積量Ｄ２がＤ０未満の場合はミキサ温度、Ｄ２がＤ０以上の場合は排気温度を引数とする（図３のステップＳ２４およびＳ２６）。これにより反応速度係数を精度高く求めることができる。なお、反応速度係数の取得のための温度として、ミキサ温度または排気温度のいずれか一方のみを用いてもよい。これにより処理が簡単になる。

ミキサ４０は旋回翼４０ａを有するとしたが、異なる構成を有してもよく、尿素水を排気中に拡散させるものであればよい。また、添加剤は尿素水以外の還元剤でもよい。エンジンはディーゼルエンジン以外にガソリンエンジンでもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１１ インテークマニホールド
１２ エキゾーストマニホールド
１３ 吸気管
１４ 排気管
１５ エアクリーナ
１６ インタークーラ
１７ スロットルバルブ
１８ エアフローメータ
１９ 吸気温度センサ
２１ ＥＧＲ通路
２２ ＥＧＲクーラ
２３ ＥＧＲバルブ
２５ 排気温度センサ
２６ ＮＯｘセンサ
２７ 添加弁
２８ 燃料噴射弁
２９ コモンレール
３０ ターボチャージャ
３２ コンプレッサ
３４ タービン
３６ 連結部
４０ ミキサ
４０ａ 旋回翼
４１ デポジット
４２ ＳＣＲ触媒
５０ ＥＣＵ
１００ 排気浄化装置

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路に添加剤を添加する添加弁と、
   前記排気通路の前記添加弁よりも下流側に設けられ、排気を浄化する触媒と、
   前記排気通路の前記添加弁よりも下流側であって前記触媒よりも上流側に設けられ、前記添加剤と前記排気との混合を促進するミキサと、
   前記添加剤に由来する可溶分および不溶分の前記ミキサへの堆積量を推定する推定部と、を具備し、
   前記推定部は、所定時間前における前記可溶分および前記不溶分の堆積量に基づいて、前記添加弁から添加される前記添加剤のうち前記ミキサに付着する添加剤の量を算出し、
   前記可溶分および前記ミキサに付着する添加剤のうち前記不溶分への変質量、前記可溶分および前記ミキサに付着する添加剤の熱分解量、ならびに前記不溶分の熱分解量を推定することで、前記可溶分および前記不溶分の堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置。

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