JP2020023922A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択還元型触媒の床温が変化した場合にも、正しく触媒の劣化診断を行う。【解決手段】アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒を有する排気浄化装置において、排気中の窒素酸化物の還元を目的として選択還元型触媒に供給される還元剤の量よりも多い量の還元剤を、選択還元型触媒に供給し、検出されるアンモニア濃度に基づいて、選択還元型触媒の劣化診断を行う。この劣化診断では、劣化診断の実行中における選択還元型触媒の床温の予測値が算出され、選択還元型触媒の劣化診断を実行する場合に供給する還元剤の供給量が、予測値に応じて決定される。【選択図】図７

Description

本発明は、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。

排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」とも記載する）を浄化するため、排気通路に配置された選択還元型触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、例えば尿素水等の還元剤を排気通路に添加する添加装置を備え、添加された還元剤に由来するアンモニア（以下「ＮＨ_３」とも記載する）を還元剤として、ＮＯｘを還元処理する。

また例えば、特開２０１３−２２７９３０号公報には、選択還元型触媒の劣化診断を行う機能を有する排気浄化装置が記載されている。具体的に、この排気浄化装置における劣化診断の制御では、選択還元触媒で浄化されたＮＯｘ量が算出され、そのＮＯｘ量の浄化に必要なＮＨ_３量である消費ＮＨ_３量が算出される。また、選択還元触媒の下流に設置されたＮＯｘセンサの出力に基づいて、選択還元型触媒の下流に流出する排気に含まれるＮＨ_３量であるＮＨ_３スリップ量が算出される。そして、消費ＮＨ_３量とＮＨ_３スリップ量との比較により、選択還元型触媒の劣化の有無が判定される。

特開２０１３−２２７９３０号公報

選択還元型触媒に吸着可能なアンモニア量であるＮＨ_３限界吸着量は、選択還元型触媒の床温によって変化し、床温が低い場合には大きく、触媒の温度が高くなると小さくなる。従って、ＮＨ_３限界吸着量が大きくなる床温低下時には、ＮＨ_３スリップは発現しにくくなり、逆に、ＮＨ_３限界吸着量が小さくなる床温上昇時には、ＮＨ_３スリップが発現しやすい状態となる。このため、特許文献１のような、消費ＮＨ_３量とＮＨ_３スリップ量との単なる比較による選択還元型触媒の劣化診断では、床温の急変による誤判定が生じることが考えられる。

本発明は、以上の課題を解決することを目的として、選択還元型触媒の床温が変化した場合にも、正しく劣化診断を行うことができるように改良された内燃機関の排気浄化装置を提供するものである。

本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、選択還元型触媒と、還元剤供給装置と、検出手段と、制御装置とを有する。選択還元型触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する。還元剤供給装置は、選択還元型触媒より上流側に設置され、排気通路内にアンモニアの前駆体又はアンモニアを還元剤として供給する。検出手段は、選択還元型触媒より下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する。

制御装置は、排気中の窒素酸化物の還元を目的として選択還元型触媒に供給される還元剤の量よりも多い還元剤を、選択還元型触媒に供給した場合において、検出手段により検出されるアンモニア濃度に基づいて、選択還元型触媒の劣化診断を行うように構成されている。制御装置は、更に、この劣化診断の実行中における選択還元型触媒の床温の予測値を算出し、選択還元型触媒の劣化診断を実行する場合に供給する還元剤の供給量を、前記予測値に応じて決定するように構成されている。

本発明によれば、選択還元型触媒の劣化診断における還元剤の供給量が、劣化診断中の選択還元型触媒の床温の予測値に応じて設定される。従って、選択還元型触媒の劣化診断中の床温変化によるＮＨ_３吸着量の変化を考慮して、正しく劣化診断が可能な量の還元剤を供給することができる。従って、劣化診断中に、選択還元型触媒の床温が変化する場合にも、より高い精度で劣化の有無を判定することができる。

本発明の実施の形態の排気浄化システムの全体構成を模式的に示す図である。 浄化性能に異常のある選択還元型触媒の床温とＮＨ_３吸着量との関係を示す図である。 正常な浄化性能を有する選択還元型触媒の床温とＮＨ_３吸着量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態のＮＨ_３吸着量を算出する機能について説明するためのブロック図である。 従来の選択還元型触媒の劣化診断の制御について説明するためのタイミングチャートである。 従来の選択還元型触媒の劣化診断の制御について説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態におけるＳＣＲ床温の変化の予測について説明するための図である。 本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態．
１．システム全体構成について
図１は、本発明の実施の形態の排気浄化装置及びその周辺機器を含むシステム全体の構成を模式的に示す図である。図１のシステムは、圧縮自着火式の内燃機関（以下「エンジン」と称する）２を有する。図１には、４つの気筒が図示されているが、気筒の数及びその配列に限定はない。エンジン２の排気通路４のターボチャージャの下流には、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）１０及びＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１２が配置されている。

ＤＯＣ１０には、排気中の未燃焼ガスであるＨＣ等を酸化処理する触媒が担持されている。ＤＰＦ１２は、排気中のＰＭ（微粒子成分）を捕集する部材であって、例えば多孔質セラミックで構成されている。ＤＰＦ１２には、ＰＭの酸化を促進するための触媒が担持されている。排気通路４のＤＯＣ１０の上流には、ＤＯＣ１０やＤＰＦ１２に燃料を供給するための燃料添加弁１４が設置されている。

排気通路４のＤＰＦ１２より下流には、選択還元型触媒であるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒２０が設置されている。ＤＰＦ１２の下流側、かつ、ＳＣＲ触媒２０の上流側の排気通路４には、還元剤供給装置である尿素添加弁２２が設置されている。尿素添加弁２２は、ＮＨ_３前駆体である尿素水を排気通路４内に供給する添加弁であり、図示しない尿素水タンクに接続されている。尿素添加弁２２から排気通路４に噴射された尿素水は、加水分解されてアンモニア（以下「ＮＨ_３」とも記載する）となり、ＳＣＲ触媒２０に供給される。ＳＣＲ触媒２０は、供給された尿素水由来のＮＨ_３を還元剤として、排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」とも記載する）を還元する。

排気浄化装置は、更に、制御装置３０を有している。制御装置３０には、ＳＣＲ触媒２０への通過ガス量を計測する計測手段３１、排気温度センサ３２、ＮＯｘセンサ３３及び３４、ＮＨ_３センサ３６の他、エンジン２が有する各種のセンサが電気的に接続されている。ＳＣＲ触媒２０への通過ガス量を計測する計測手段３１としては、例えば、エアフロメータの出力に基づき、通過ガス量を算出するものが挙げられる。ＮＯｘセンサ３３は、ＤＯＣ１０よりも上流側の排気通路４に設置され、ＮＯｘセンサ３４は、ＤＰＦ１２の下流側かつＳＣＲ触媒２０の上流側に設置されている。ＮＨ_３センサ３６は、ＳＣＲ触媒２０の下流に流出する排気のＮＨ_３濃度を計測するための検出手段である。検出手段としては、ＮＨ_３濃度を検出可能なものであればよく、ＮＨ_３センサ３６に替えて、ＮＯｘセンサを用いてもよい。

制御装置３０には、制御装置３０によってその動作が制御される複数のアクチュエータが接続されている。制御装置３０に制御されるアクチュエータには、少なくとも、尿素添加弁２２が含まれている。制御装置３０は、設定される尿素水の供給量に応じて、尿素添加弁２２の操作量を算出し、尿素添加弁２２に制御信号を出力することで、尿素添加弁２２を操作して、尿素水の供給量を制御する。

制御装置３０は、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのメモリとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置３０では、メモリに記憶されているプログラムがロードされて、プロセッサで実行されることで、制御に係る様々な機能が実現される。制御装置３０には各種のセンサから様々な情報が入力される。制御装置３０は、これらの情報に基づいて、各アクチュエータの操作量を決定する。なお、制御装置３０は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。

２．ＳＣＲ触媒の劣化診断について
（１）ＳＣＲ触媒の劣化診断の概念
制御装置３０が有する機能の１つに、ＳＣＲ触媒２０の劣化の有無を自己診断するＯＢＤ（On-Board Diagnostics）機能がある。以下、制御装置３０によるＳＣＲ触媒２０の劣化診断の制御について説明する。図２は、劣化触媒のＳＣＲ床温とＮＨ_３吸着量との関係を示す図であり、図３は正常触媒のＳＣＲ床温とＮＨ_３吸着量との関係を示す図である。「劣化触媒」とは、浄化性能に異常有りと診断されるほどに劣化したＳＣＲ触媒を意味し、「正常触媒」とは、正常な範囲の浄化性能を有するＳＣＲ触媒を意味するものとする。また「ＳＣＲ床温」はＳＣＲ触媒２０の床温を意味する。

図２において曲線ａは異常劣化触媒の吸着可能なＮＨ_３吸着量の上限値である最大吸着量を示し、図３において曲線ｂは正常触媒の吸着可能なＮＨ_３の上限値である最大吸着量を表している。つまり、劣化触媒においては曲線ａを超える場合、又は、正常触媒においては曲線ｂを超える場合に、ＮＨ_３がＳＣＲ触媒２０から脱離するＮＨ_３スリップが発現すると考えられる。

制御装置３０は、ＳＣＲ触媒２０の劣化診断に際し、ＮＯｘの浄化を目的として供給されるＮＨ_３量よりも多い量のＮＨ_３を供給する「アクティブ添加」を実行する。そして、尿素水のアクティブ添加によって、ＮＨ_３スリップが発現するか否かに基づいて、ＳＣＲ触媒２０の劣化の有無を診断する。ここでアクティブ添加におけるＮＨ_３の供給量をアクティブ供給量Ａとする。

ＳＣＲ触媒２０が正常触媒である場合、図３に示されるように、最大吸着量（曲線ｂ参照）が大きいため、現在のＮＨ_３吸着量Ｄと最大吸着量との差も大きい。従って、アクティブ供給量ＡのＮＨ_３が供給された場合であっても、最大吸着量を超える事態は起こりにくく、ＮＨ_３スリップは発現しないと考えられる。

一方、ＳＣＲ触媒２０が劣化触媒である場合、図２に示されるように、最大吸着量（曲線ａ参照）が小さいため、現在のＮＨ_３吸着量Ｃと最大吸着量との差も小さい。従って、ＮＯｘの浄化で消費されるＮＨ_３量より多くのＮＨ_３が供給されれば、すぐにＮＨ_３スリップが起きる状態にある。アクティブ添加によって、アクティブ供給量ＡのＮＨ_３が供給されると、劣化触媒のＮＨ_３吸着量は直ぐに最大吸着量に達し、ＮＨ_３スリップが発現する。

従って、アクティブ添加の結果、ＳＣＲ触媒２０の下流でＮＨ_３スリップが発現するか否かに基づいて、ＳＣＲ触媒２０の劣化の有無が診断される。

なおＮＨ_３スリップが発現すると、ＳＣＲ触媒２０の下流側にＮＨ_３が流出することになる。従って、ＮＨ_３スリップの発現の有無は、ＳＣＲ触媒２０の下流側に排出される排気のＮＨ_３濃度が閾値より高いか否かに基づいて判定することができる。ＳＣＲ触媒２０の下流側のＮＨ_３濃度は、ＮＨ_３センサ３６の出力に基づいて検出される。

（２）アクティブ添加の実行条件
図２において、ＳＣＲ触媒２０が劣化触媒である場合に、ＮＨ_３スリップが確実に発現するＮＨ_３の吸着上限を破線ａ１で示す。破線ａ１で示した吸着上限は、異常劣化触媒における最大吸着量（曲線ａ）に対して、ばらつき等を考慮したマージンを加算した値である。アクティブ供給量Ａは、ＳＣＲ床温に応じて設定される値であり、現在のＮＨ_３吸着量Ｃと吸着上限（破線ａ１）との差分よりも確実に大きくなる値に設定される。これにより、ＳＣＲ触媒２０が劣化触媒である場合、アクティブ添加によって確実にＮＨ_３スリップを起こし、劣化と判定される。

図３において、ＳＣＲ触媒２０が正常触媒である場合、ＮＨ_３スリップが発現しないＮＨ_３の吸着下限を破線ｂ１で示す。破線ｂ１で示した吸着下限は、正常触媒における最大吸着量（曲線ｂ）に対して、ばらつきを考慮したマージンを減算した値である。つまり、ＳＣＲ触媒２０が正常触媒であれば、図３に示す吸着下限を超えない限りＮＨ_３スリップが発現しないと考えられる。

ここで、現在のＳＣＲ床温Ｔ１におけるＮＨ_３吸着量と吸着下限（破線ｂ１）との差分である限界供給量Ｂは、ＳＣＲ触媒２０が正常触媒であれば、アクティブ添加により供給してもＮＨ_３スリップが発現せず、正常の判定が得られる量の上限値であることを意味する。つまり限界供給量Ｂより多くのＮＨ_３がアクティブ添加された場合、正常触媒であっても、ＮＨ_３スリップが発現する可能性がある。従って、本実施の形態の劣化診断の制御では、アクティブ供給量Ａ＜限界供給量Ｂであることを、アクティブ添加条件とする。これにより、ＳＣＲ触媒２０が正常である場合に、劣化と判定される誤判定を回避する。

（３）ＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３吸着量の推定
上述したアクティブ添加の条件であるアクティブ供給量Ａ＜限界供給量Ｂの成立の判断等のためには、ＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３吸着量を把握する必要がある。本実施の形態において、制御装置３０は、ＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３吸着量を算出するための機能を有する。

図４は、制御装置３０が有するＮＨ_３吸着量を算出する機能を示すブロック図である。図４には、制御装置３０が有する機能のうち、ＮＨ_３吸着量の算出に係る機能が抽出されてブロックで表現されている。図４では、機能ごとに演算ユニット４１、４２、４３、４４が割り当てられている。但し、演算ユニット４１〜４４は、ハードウェアとして存在するものではなく、メモリに記憶されたプログラムが実行されたときに、仮想的に実現される。

演算ユニット４１では、供給ＮＨ_３量が算出される。供給ＮＨ_３量は、尿素添加弁２２からの尿素水の供給量に基づいて算出される。

演算ユニット４２では、消費ＮＨ_３量が算出される。消費ＮＨ_３量は、ＳＣＲ触媒２０のＮＯｘ浄化率と、流入するＮＯｘ量とから算出される。ここで、ＮＯｘ浄化率は、空気量（即ち、ＳＣＲ触媒２０に流入する排気流量）と、ＳＣＲ床温と、ＳＣＲ触媒２０でのＮＨ_３吸着量と相関を有する。具体的な相関関係は、予め実験等により求めることができる。本実施の形態では、この相関関係に基づいて空気量、ＳＣＲ床温、及び、ＮＨ_３吸着量を引数とするマップを作成し、予め制御装置３０に記憶しておく。演算ユニット４２には、後述するＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３吸着量と、ＳＣＲ触媒２０の入口のＮＯｘ濃度と、ＳＣＲ触媒２０に流入する空気量と、ＳＣＲ床温とが入力される。演算ユニット４２は、入力された空気量、ＳＣＲ床温、ＮＨ_３吸着量に応じて、ＮＯｘ浄化率のマップに従って、ＮＯｘ浄化率を算出する。更に、算出されたＮＯｘ浄化率と、ＳＣＲ触媒２０に流入するＮＯｘ量とに応じて、消費ＮＨ_３量が算出される。

なお、ＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒２０が正常であるか劣化しているかによって、大きく異なる。従って、ＳＣＲ触媒２０が正常触媒である場合と劣化触媒である場合との両方を想定し、正常触媒及び劣化触媒のそれぞれの特性に応じて、ＮＯｘ浄化率のマップを個別に準備しておく。演算ユニット４２は、それぞれのマップを用いて、ＳＣＲ触媒２０が正常であると想定した場合の消費ＮＨ_３量と、劣化していると想定した場合の消費ＮＨ_３量とをそれぞれ算出する。

演算ユニット４３では、脱離ＮＨ_３量が算出される。脱離ＮＨ_３量は、空気量と脱離ＮＨ_３濃度から算出される。ここで、脱離ＮＨ_３濃度と、ＳＣＲ床温と、ＮＨ_３吸着量とは相関を有し、ＮＨ_３吸着量が同一であれば、ＳＣＲ床温が高いほど脱離ＮＨ_３量も多くなり、ＳＣＲ床温が同一であれば、ＮＨ_３吸着量が多いほど脱離ＮＨ_３量も多くなる。具体的な相関関係は、予め実験等により求めることができる。本実施の形態では、この相関関係に基づいて、ＳＣＲ床温、及び、ＮＨ_３吸着量を引数とする脱離ＮＨ_３濃度のマップを作成し、予め制御装置３０に記憶しておく。演算ユニット４３には、空気量とＳＣＲ床温と、後述するＳＣＲ触媒のＮＨ_３吸着量が入力される。演算ユニット４３は、ＳＣＲ床温とＮＨ_３吸着量とに応じて、脱離ＮＨ_３濃度のマップに従って、脱離ＮＨ_３濃度を算出する。更に、演算ユニット４３は、算出された脱離ＮＨ_３濃度に、空気量を乗算することで、脱離ＮＨ_３量を算出する。

脱離ＮＨ_３濃度は、ＳＣＲ触媒２０が正常であるか異常劣化しているかによって大きく異なる。従って、ＳＣＲ触媒２０が正常触媒である場合と異常劣化触媒である場合との両方を想定して、正常触媒及び異常劣化触媒のそれぞれの特性に応じて、脱離ＮＨ_３濃度のマップを個別に準備しておく。演算ユニット４３は、それぞれのマップを用いて、ＳＣＲ触媒２０が正常であると想定した場合の脱離ＮＨ_３濃度と、劣化していると想定した場合の脱離ＮＨ_３濃度とをそれぞれ算出する。

演算ユニット４４では、ＮＨ_３吸着量が算出される。具体的に、演算ユニット４４には、供給ＮＨ_３量と、演算ユニット４２で算出された消費ＮＨ_３量と、演算ユニット４３で算出された脱離ＮＨ_３量が入力される。演算ユニット４４は、入力された供給ＮＨ_３量、消費ＮＨ_３量、及び脱離ＮＨ_３量に応じて、数式１に従って、ＮＨ_３吸着量を算出する。

演算ユニット４４で算出されたＮＨ_３吸着量は、ＮＨ_３吸着量の推定値として出力されると共に、メモリに記憶され、更に、演算ユニット４２及び４３にそれぞれ入力され、演算ユニット４２及び４３における演算に用いられる。

（４）ＳＣＲ床温に応じたアクティブ供給量Ａの補正
ところで、図２及び図３に示されるように、ＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３吸着量は、ＳＣＲ床温によって変化する。具体的には、ＳＣＲ床温が高くなるとＮＨ_３吸着量が減少する。従って、同一量のＮＨ_３を供給した場合、ＳＣＲ床温が高い環境である場合ほど、ＳＣＲ触媒２０下流へのＮＨ_３スリップが発現しやすくなる。また、ＳＣＲ床温の変化に応じたＮＨ_３吸着量の変化の大きさは、劣化触媒よりも正常触媒の方が大きい。

上述したように、本実施の形態では、アクティブ供給量Ａ＜限界供給量Ｂをアクティブ添加の実行条件とすることで、正確な劣化診断が行われるようにしている。ここで、上述したように、アクティブ供給量Ａは、正常触媒の最大吸着量を超えず、劣化触媒の最大吸着量を超える量に設定される。この最大吸着量は、アクティブ添加開始前のＳＣＲ床温に応じた値である。しかしながら、ＳＣＲ床温は、ＳＣＲ触媒２０の劣化診断の実行中にも大きく変動する可能性がある。ＳＣＲ床温が上昇した場合には、ＳＣＲ触媒２０のＮＨ_３の最大吸着量は減少し、逆に、ＳＣＲ床温が低下した場合には、最大吸着量が増加する。従って、アクティブ添加開始後にＳＣＲ床温が上昇した場合には、ＮＨ_３スリップ量が増加し、ＳＣＲ触媒２０が正常であるにも関わらず異常と判定される事態が起こり起り得る。逆に、ＳＣＲ床温が低下した場合には、ＮＨ_３スリップが発現せず、ＳＣＲ触媒が劣化しているにもかかわらず正常と判定される事態が起こり得る。

図５及び図６は、従来のＳＣＲ触媒の劣化診断の制御を示すタイミングチャートであり、図５は、床温変化が少ない通常時の場合、図６は、ＳＣＲ床温が急上昇した場合の例を表している。図５に示されるように、ＳＣＲ床温が安定している場合には、アクティブ添加されると、劣化触媒の場合にはＮＨ_３スリップ量が増加して、劣化と判定される。一方、正常触媒の場合には、ＮＨ_３スリップが発現せず、正常と判定される。

これに対し、アクティブ供給量Ａの決定後アクティブ添加実行中にＳＣＲ床温が急上昇すると、最大吸着量が減少する。従って、図６に示されるように、従来の劣化診断の制御において設定されるアクティブ添加の供給量は、上昇したＳＣＲ床温における供給量としては過剰であり、ＳＣＲ触媒２０が劣化している場合でも、正常である場合でも、ＮＨ_３スリップ量が増加し、劣化と判定される。

本実施の形態では、このような誤判定を防ぐべく、ＳＣＲ床温の変化を予測して、これに基づいてアクティブ供給量Ａを補正する制御を行う。図７は、ＳＣＲ床温の変化について説明する図である。図７において曲線ａは、ＳＣＲ触媒２０に加わる熱量（以下「ＳＣＲ入熱量」とも称する）を示し、曲線ｂはＳＣＲ床温の変化を示す。図７の曲線ｂに示されるように、ＳＣＲ床温は、ＳＣＲ入熱量（曲線ａ）を、一定の遅れを以って追従する形で変化する。従って、ＳＣＲ入熱量の履歴を基に、アクティブ添加実行後劣化診断中のＳＣＲ床温を予め推定することが可能である。

ここで、ＳＣＲ入熱量は、ＳＣＲ触媒２０に流入する排気ガス温度と、ＳＣＲ触媒２０に流入する排気ガス流量（又は、吸入空気量Ｇａ）とから、算出される。また、ＳＣＲ入熱量の変化に対するＳＣＲ床温の変化の遅れ時間は予め実験等により求められる。

アクティブ供給量Ａは、算出された劣化診断中のＳＣＲ床温の変化量に応じて補正される。より具体的には、ＳＣＲ床温の上昇が予測される場合、アクティブ供給量Ａ（又は、アクティブ供給量Ａに対応する尿素添加量）は減量補正される。一方、ＳＣＲ床温の低下が予測される場合には、アクティブ供給量Ａ（又は、アクティブ供給量Ａに対応する尿素添加量）は増量補正される。

（５）劣化診断の具体的な制御
図８は、制御装置３０が実行する具体的な制御のルーチンを示すフローチャートである。図８のルーチンでは、まず、ステップＳ１０２において、ＳＣＲ触媒２０の現在のＮＨ_３吸着量が算出される。ここでは、上述したようにＳＣＲ触媒２０が正常であると想定した場合と劣化していると想定した場合とのそれぞれの場合におけるＮＨ_３吸着量が算出される。

次に、ステップＳ１０４において、アクティブ添加の実施の予備条件が成立しているか否かが判別される。ここで、アクティブ添加の実施の予備条件としては、例えば、劣化診断に用いられるＮＯｘセンサ、ＮＨ_３センサ等の各種センサが、全て活性温度に達していること、劣化診断に用いられる他の部品の異常が検出されていないこと、バッテリ電圧が劣化診断に必要とされる所定電圧以上であること、触媒制御モードが通常モード（即ち、ＰＭ再生実施中でないこと）、劣化診断における各種センサの信頼性を確保するため、大気圧が所定値以上であること等が挙げられる。また、不必要にＮＨ_３スリップを回避するため、１トリップ内のアクティブ添加の実施完了フラグ及び１トリップ内の劣化診断完了フラグが何れもＯＦＦであること（即ち、アクティブ添加及び劣化診断が１トリップ内で、まだ実施されていないこと）等を条件として加えてもよい。

ステップＳ１０４において、設定された予備条件が成立していないと判別された場合には、今回の処理は終了し、予備条件が成立していると判別された場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、アクティブ添加を実施するか否かが判別される。具体的にステップＳ１０６において、アクティブ添加を実施するか否かは、アクティブ供給量Ａより、限界供給量Ｂが小さいか否かに基づいて判別される。

ステップＳ１０６において、アクティブ供給量Ａが限界供給量Ｂ以上である場合、ＮＯと判別され、今回の処理はこのまま終了し、アクティブ供給量Ａが限界供給量Ｂより小さい場合ＹＥＳと判別されて、次に、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、アクティブ供給量Ａの補正が実行される。具体的には、アクティブ供給量Ａを算出したときの、ＳＣＲ触媒２０に流入する排気ガス温度と排気ガス流量（又は吸入空気量Ｇａ）の履歴に基づき算出されるＳＣＲ入熱量の履歴を基に、アクティブ添加実行後のＳＣＲ床温の変化を予測する。予測されたＳＣＲ床温の変化量に基づいて、アクティブ供給量Ａを増減補正する。ここでの補正量は、ＳＣＲ床温の変化量に対応して増減させた補正量としてもよいし、一定の増量又は減量補正としてもよい。また、ＳＣＲ床温の変化量を一定範囲ごとに区切り、その範囲ごとに補正量を設定して、段階的に補正量を変化させるものとしてもよい。

次に、ステップＳ１１０に進み、補正した供給量に対応する尿素水量で、アクティブ添加が実行される。即ち、尿素添加弁２２から、補正後の供給量に応じた尿素水が供給される。

次に、ステップＳ１１２に進み、診断条件が成立したか否かが算出される。ここでの診断条件は、ＮＨ_３スリップ推定モデルにより選定される診断可能条件である。ステップＳ１１２において診断条件が成立しないと判別された場合には今回の処理は一旦終了し、診断条件が成立すると判別された場合には、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、ＳＣＲ触媒２０の下流に排出されたＮＨ_３量、即ち、ＮＨ_３センサ３６により計測されたＮＨ_３濃度が、診断の閾値より小さいか否かが判別される。閾値は、予め設定された値である。なお、閾値はＳＣＲ床温に応じた値であってもよい。

ステップＳ１１４において、ＮＨ_３計測値が、診断の閾値より小さいと判別された場合、次にステップＳ１１６に進み、ＳＣＲ触媒２０は正常と判定される。一方、ステップ１１４においてＮＨ_３計測値が診断の閾値以上と判別された場合、次にステップＳ１１８に進み、ＳＣＲ触媒２０は、劣化と判定される。その後今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、ＳＣＲ床温の変化を予測して、そのＳＣＲ床温の変化に応じて、アクティブ添加におけるＮＨ_３の供給量が補正される。これにより、アクティブ添加実行後にＳＣＲ床温が変化する場合でも、高い精度で触媒の劣化の有無を判定することができる。

２ エンジン
４ 排気通路
１０ ＤＯＣ
１２ ＤＰＦ
１４ 燃料添加弁
２０ ＳＣＲ触媒
２２ 尿素添加弁
３０ 制御装置
３１ 計測手段
３２ 排気温度センサ
３３ ＮＯｘセンサ
３４ ＮＯｘセンサ
３６ ＮＨ_３センサ
４１〜４４ 演算ユニット

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に配置され、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒より上流側に設置され、前記排気通路内にアンモニアの前駆体又はアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
   前記選択還元型触媒より下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、
   排気中の窒素酸化物の還元を目的として前記選択還元型触媒に供給される前記還元剤の量よりも多い還元剤を、前記選択還元型触媒に供給した場合に、前記検出手段により検出されるアンモニア濃度に基づいて、前記選択還元型触媒の劣化診断を行うように構成された制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、更に、
   前記劣化診断の実行中における前記選択還元型触媒の床温の予測値を算出し、
   前記選択還元型触媒の劣化診断を実行する場合に供給する前記還元剤の供給量を、前記予測値に応じて決定する、
   ように構成されている内燃機関の排気浄化装置。

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