JP2023013397A - 内燃機関の排気浄化システムおよび内燃機関の排気浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水の供給異常の有無を、精度よく判定する。【解決手段】ポンプ制御手段１１０は、供給通路内４２の尿素水圧力を所定圧に制御する。実噴射量算出手段１４０は、噴射停車時回転速度Ｎｓと噴射時におけるポンプ回転速度Ｎとの差に基づいて実噴射量Ｑｐを算出する。異常判定手段１５０は、車両１の停車時における実噴射量Ｑｐと指令噴射量Ｔｐとを比較することにより、尿素水の供給異常を判定する。【選択図】図４

Description

本開示は、内燃機関の排気浄化システム、および内燃機関の排気浄化方法に関する。

内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気浄化装置として、内燃機関の排気通路に還元剤を供給してＮＯｘを還元することが知られている。たとえば、特開２０１９－１０８８４０号公報（特許文献１）には、排気通路に設けた噴射弁から尿素水を噴射し、噴射した尿素水から生成したアンモニアを還元剤として用い、排気中のＮＯｘを還元する選択還元触媒（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒とも称する）を備えた排気浄化装置が開示されている。この特許文献１に開示された内燃機関の排気浄化装置は、尿素水の供給異常が発生しているか否かの診断を行う異常判定装置を備えている。

特開２０１９－１０８８４０号公報

特許文献１に開示された排気浄化装置は、尿素水を噴射弁に加圧供給するポンプを備えており、噴射弁の噴射状態におけるポンプの回転速度である噴射時回転速度に基づいて、尿素水の供給異常を判定している。詳細には、噴射弁の噴射停止状態におけるポンプの回転速度である無噴射時回転速度に対する噴射時回転速度の上昇量から、実噴射量を算出し、噴射弁の要求噴射量と実噴射量との差に基づいて、尿素水の供給異常を判定している。

車両の加減速時等、ポンプに加速度が加わると、加速度の影響によりポンプの回転速度が不安定になる。このため、車両の走行時には、特に、噴射弁の噴射停止状態におけるポンプの回転速度である無噴射時回転速度（以下、基準回転速度とも称する）が変動し、実噴射量の算出精度が悪化する場合がある。実噴射量の算出精度が悪化すると、尿素水の供給異常の有無を誤判定する可能性がある。

本開示の目的は、尿素水の供給異常の有無を、精度よく判定することである。

本開示の内燃機関の排気浄化システムは、車両に搭載された内燃機関の排気通路に尿素水を供給し、排気通路に設けられた選択還元触媒で内燃機関から排出されたＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化システムである。内燃機関の排気浄化システムは、排気通路に尿素水を噴射する添加弁と、回転駆動されることにより、尿素水を添加弁へ吐出するポンプと、ポンプから吐出された尿素水を添加弁に供給する供給通路と、供給通路内の尿素水の圧力を所定圧に制御するポンプ制御手段と、添加弁の指令噴射量を算出する指令噴射量算出手段と、添加弁から噴射される実噴射量を算出する実噴射量算出手段と、指令噴射量と実噴射量とを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する異常判定手段と、を備える。実噴射量算出手段は、添加弁の噴射停止時におけるポンプの回転速度である基準回転速度と添加弁の噴射時におけるポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて実噴射量を算出する。異常判定手段は、車両の停車時に実噴射量算出手段で算出した実噴射量と、車両の停車時に指令噴射量算出手段で算出した指令噴射量と、を比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。

この構成によれば、供給通路内の尿素水は、添加弁から排気通路に噴射される。ポンプ制御手段は、供給通路内の尿素水の圧力が所定圧になるようポンプを制御する。異常判定手段は、指令噴射量算出手段で算出した添加弁の指令噴射量と、実噴射量算出手段で算出した添加弁から噴射される実噴射量とを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。

添加弁から尿素水が噴射されると、供給通路内の尿素水の圧力が低下する。供給通路内の還元剤の圧力は所定圧に制御されているので、供給通路内の尿素水の圧力が低下するとポンプの回転速度が上昇する。このため、添加弁から噴射された尿素水の量と、ポンプの回転速度の上昇量は相関する。

実噴射量算出手段は、添加弁の噴射停止時におけるポンプの回転速度である基準回転速度と添加弁の噴射時におけるポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて実噴射量を算出する。基準回転速度と噴射時回転速度の差は、ポンプの回転速度の上昇量に相当するので、添加弁から噴射される実噴射量を算出することができる。

車両の走行時、加減速や旋回等により車両に加速度が加わると、ポンプにも加速度が加わる。ポンプに加速度が加わると、添加弁の噴射停止時におけるポンプの回転速度である基準回転速度が変動する。このため、車両の走行時、基準回転速度が変動し、実噴射量の算出精度が悪化する場合がある。実噴射量の算出精度が悪化すると、尿素水の供給異常の有無を誤判定する可能性がある。

異常判定手段は、車両の停車時に実噴射量算出手段で算出した実噴射量と、車両の停車時に指令噴射量算出手段で算出した指令噴射量と、を比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。したがって、車両の停車時に算出した実噴射量を用いて、尿素水の供給異常の有無を判定しているので、ポンプに加わる加速度の影響を排除でき、精度よく供給異常の有無を判定できる。

好ましくは、内燃機関の排気浄化システムは、停止条件が成立すると内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立すると内燃機関を再始動する自動停止再始動制御手段と、自動停止再始動制御手段によって内燃機関が自動停止したとき、供給通路内の尿素水の回収を行う回収手段と、異常判定手段が尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、回収手段による尿素水の回収を禁止する回収禁止手段と、をさらに備えてもよい。

この構成によれば、自動停止再始動制御手段は、停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止し、ＣＯ_２（二酸化炭素）の排出を抑制する（燃費の向上を図る）。回収手段は、内燃機関が自動停止したとき、供給通路内の尿素水を回収する。これにより、たとえば、添加弁内の尿素水の温度が上昇して尿素結晶が生成され、添加弁の目詰まりが生じる虞を低減できる。

回収手段によって尿素水の回収を行うと、添加弁から尿素水を噴射できないので、異常判定手段によって尿素水の供給異常の有無を判定できない。回収禁止手段は、内燃機関が自動停止しても、異常判定手段が尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、回収手段による尿素水の回収を禁止するので、添加弁から尿素水を噴射することが可能になり、尿素水の供給異常の有無を判定することができる。

好ましくは、選択還元触媒に吸着されているアンモニアの量である吸着アンモニア量を算出する吸着量算出手段と、自動停止再始動制御手段によって内燃機関が自動停止している場合、吸着アンモニア量が第１所定値を超えると、添加弁から尿素水の噴射を停止する噴射停止手段と、をさらに備え、自動停止再始動制御手段によって内燃機関が自動停止している場合、指令噴射量算出手段は、吸着アンモニア量が第１所定値を超えるまで、指令噴射量を第２所定値に設定するようにしてもよい。

自動停止再始動手段によって内燃機関が自動停止すると、内燃機関からＮＯｘが排出されない。この状態で、添加弁から尿素水を噴射すると、尿素水から生成されたアンモニアはＮＯｘの還元浄化によって消費されない。選択還元触媒のアンモニア吸着量には限界があるので、余剰のアンモニアが選択還元触媒から放出され、アンモニアが大気に放出されるアンモニアスリップが発生する懸念がある。

指令噴射量算出手段は、内燃機関が自動停止しているとき、吸着アンモニア量が第１所定値を超えるまで、指令噴射量を第２所定値に設定する。これにより、内燃機関が自動停止していても、吸着アンモニア量が第１所定値を超えるまで、第２所定値の噴射量の尿素水が添加弁から噴射され、尿素水の供給異常の有無を判定することができる。噴射停止手段は、内燃機関の自動停止時、吸着アンモニア量が第１所定値を超えると、尿素水の噴射を停止するので、アンモニアスリップを抑止できる。

好ましくは、自動停止再始動制御手段によって内燃機関が自動停止している場合、回収禁止手段は、噴射停止手段によって添加弁から尿素水の噴射が停止されたとき、回収手段による尿素水の回収を許可するようにしてもよい。

この構成によれば、尿素水の供給異常の有無を判定する前に、尿素水の噴射が停止されると、供給通路内の尿素水を回収することが可能になる。

好ましくは、添加弁は、所定の周期で噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう制御される。この場合、実噴射量算出手段は、添加弁の噴射開始前に基準回転速度を取得し、添加弁の噴射開始後に噴射時回転速度を取得するとともに、噴射開始前の基準回転速度に対する噴射開始後の噴射時回転速度の上昇量に基づいて実噴射量を算出し、実噴射量算出手段は、添加弁の噴射開始前に基準回転速度を取得できない場合、前回の周期で取得した基準回転速度を用いて上昇量を求めるようにしてもよい。

この構成によれば、所定の周期で噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう、添加弁が制御される。実噴射量算出手段は、添加弁の噴射開始前の基準回転速度に対する添加弁の噴射開始後の噴射時回転速度の上昇量に基づいて実噴射量を算出する。指令噴射量が大きく噴射期間が長くなると、噴射停止期間が短くなる。噴射停止期間が短くなると、直前の噴射の影響を受けて、噴射開始前の基準回転速度を取得できなくなる場合がある。この場合、実噴射量算出手段は、前回の周期で取得した基準回転速度を用いて上昇量を求めることにより、実噴射量を算出することができる。

本開示の内燃機関の排気浄化方法は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒と、選択還元触媒の上流の排気通路に尿素水を供給する添加弁と、回転駆動されることにより、尿素水を前記添加弁に供給するポンプと、ポンプから吐出された尿素水を前記添加弁に供給する供給通路と、供給通路内の尿素水の圧力を所定圧に制御するポンプ制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化方法である。内燃機関の排気浄化方法は、添加弁の指令噴射量を算出するステップと、添加弁の噴射停止時におけるポンプの回転速度である基準回転速度と添加弁の噴射時におけるポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて、添加弁から噴射される実噴射量を算出するステップと、車両の停車時に算出した実噴射量と、車両の停車時に算出した指令噴射量と、を比較することにより尿素水の供給異常の有無を判定するステップと、を含む。

この方法によれば、添加弁から噴射される実噴射量は、添加弁の噴射停止時におけるポンプの回転速度である基準回転速度と添加弁の噴射時におけるポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて算出される。そして、尿素水の供給異常の有無が、車両の停車時に算出した実噴射量と、車両の停車時に算出した指令噴射量と、を比較することにより判定される。したがって、車両の停車時に算出した実噴射量を用いて、尿素水の供給異常の有無を判定しているので、ポンプに加わる加速度の影響を排除でき、精度よく供給異常の有無を判定できる。

好ましくは、内燃機関は、停止条件が成立すると内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立すると内燃機関を再始動する自動停止再始動制御手段を、さらに備え、内燃機関の排気浄化方法は、停止条件が成立し内燃機関が自動停止したとき、供給通路内の尿素水の回収を行うステップと、車両の停車時、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、尿素水の回収を禁止するステップと、をさらに含んでもよい。

この方法によれば、内燃機関が自動停止しても、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、尿素水の回収が禁止されるので、添加弁から尿素水を噴射することが可能になり、尿素水の供給異常の有無を判定することができる。

本開示によれば、尿素水の供給異常の有無を、精度よく判定することができる。

本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムを搭載した車両の全体構成図である。 尿素添加弁３０の尿素水噴射時における、ポンプ４１のポンプ回転速度Ｎと供給通路４２内の尿素水圧力Ｐの推移を示した図である。 車両１に加わる加速度とポンプ回転速度Ｎの関係を示した図である。 本実施の形態における機能ブロックを示す図である。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、自動停止再始動制御の処理を示すフローチャートである。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、指令噴射量算出制御の処理を示すフローチャートである。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、実噴射量算出／異常判定制御の処理を示すフローチャートである。 上昇量積算値ΣΔＮと実噴射量Ｑｐの換算マップである。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００において実行される、回収制御の処理を示すフローチャートである。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００において実行される、吸着量算出制御の処理を示すフローチャートである。 Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、噴射停止制御の処理を示すフローチャートである。 変形例において、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、実噴射量算出／異常判定制御の処理を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムを搭載した車両１の全体構成図である。図１において、車両１は、内燃機関１０と、トルクコンバータ付き自動変速機３と、ディファレンシャルギヤ５と、駆動輪７とを備える。内燃機関１０は、圧縮自己着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、内燃機関本体のシリンダ（気筒）に形成された燃焼室に、燃料噴射弁（インジェクター）から燃料を噴射し、圧縮自己着火を行う内燃機関である。内燃機関１０から出力された動力は、自動変速機３およびディファレンシャルギヤ５を介して駆動輪７に伝達される。

内燃機関１０の燃焼室から排出される排気（排気ガス）は、排気マニホールドに集められ、排気通路２０を介して、外気に放出される。排気通路２０には、排気浄化システム２が設けられており、上流側から、酸化触媒２２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２４、選択還元触媒２６（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒２６とも称する）、酸化触媒２８が設けられている。酸化触媒２２は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ_２）に酸化し、排気中の炭化水素（ＨＣ）を水（Ｈ_２Ｏ）とＣＯ_２に酸化する。また、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）に酸化する。これは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元反応は、ＮＯとＮＯ_２が１：１の比率のとき、反応速度が速いため、ディーゼル内燃機関の排気中にはＮＯが多く含まれているため、排気中のＮＯをＮＯ_２に酸化して、ＮＯとＮＯ_２の比を１：１に近づけるためである。

ＤＰＦ２４は、排気中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を適宜燃焼除去することにより、浄化する。ＳＣＲ触媒２６は、排気中のＮＯｘを還元浄化する。ＳＣＲ触媒２６は、たとえば、セラミック担体に銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであり、アンモニア（ＮＨ_３）を還元剤として用いることにより、高い浄化率を示すものである。還元剤として利用するアンモニアは、ＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路２０に供給した尿素水を加水分解することにより生成する。ＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路には、尿素添加弁（尿素水噴射インジェクター）３０が設けられ、尿素水タンク４０からポンプ４１によって圧送される尿素水を、尿素添加弁３０から、ＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路２０に噴射する。酸化触媒２８は、ＳＣＲ触媒２６から排出された（スリップした）アンモニアを酸化して浄化する。

図１において、尿素水タンク４０には、所定の濃度の尿素水が貯留されている。尿素水タンク４０に貯留された尿素水は、ポンプ４１によって、供給通路４２を介して尿素添加弁３０に圧送される。

ポンプ４１は、たとえば、電動モータ（図示しない）によって回転駆動される外接歯車ポンプであり、その歯車の回転速度に応じて、尿素水タンク４０内の尿素水を供給通路４２へ吐出する。ポンプ４１には、回転速度センサ４５が設けられている。回転速度センサ４５は、単位時間当たりのポンプの回転数であるポンプ回転速度Ｎを検出する。なお、三相ブラシレスモータのように、各相コイルに発生する誘起電圧（逆起電圧）を用いてモータの回転速度を検出している場合には、センサレスでポンプ回転速度Ｎを検出することができる。ポンプ４１は、回転駆動されて尿素水を吐出するものであればよく、たとえば、ベーンポンプであってもよい。

ポンプ４１から吐出された尿素水を尿素添加弁３０に供給する供給通路４２には、圧力センサ４６が設けられており、供給通路４２内の尿素水の圧力（尿素水圧力）Ｐを検出する。供給通路４２には、リターン通路４３が連通している。リターン通路４３はポンプ４１から吐出された余剰の尿素水を尿素水タンク４０に戻す。リターン通路４３と尿素水タンク４０の接続部には、逆止弁４４が設けられており、尿素水タンク４０の尿素水がリターン通路４３に逆流することが抑止される。逆止弁４４は、供給通路４２内の尿素水圧力Ｐが所定圧より高くなると開弁し、リターン通路４３を介して、余剰の尿素水を尿素水タンク４０へ戻す。

尿素添加弁３０は、たとえば、ニードルタイプの噴射弁であり、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、噴射口を開閉するためのニードルを有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されている。添加弁開弁指示信号に基づいて、電磁ソレノイドが通電されると、ニードルが開放方向に移動し、ニードルの移動によって噴射口が開放されて尿素水が噴射される。

水位センサ４７は、たとえば、尿素水タンク４０の底面に設けられており、超音波を水面（液面）に向かって照射し、水面で反射した反射波の伝搬時間を用いて、尿素水タンク４０に貯留された尿素水の水位を検出する。

排気浄化システム２は、制御装置として、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるメモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ１０２に記憶された情報、回転速度センサ４５、圧力センサ４６、水位センサ４７、車速センサ６１、冷却水温センサ６２、ブレーキセンサ６３、アクセル開度センサ６４、エンジン回転速度センサ６５、等の各種センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行する。そして、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００は、演算処理の結果に基づいて、尿素添加弁３０、ポンプ４１、および内燃機関１０等を制御する。なお、車速センサ６１は車両１の車速（車体速度）ＳＰＤを検出し、冷却水温センサ６２は内燃機関１０の冷却水温度ＴＨＷを検出し、ブレーキセンサ６３はブレーキペダルの踏み込み量ＢＡを検出し、アクセル開度センサ６４はアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）ＡＰを検出し、エンジン回転速度センサ６５は内燃機関１０の回転速度ＮＥを検出する。

ＨＭＩ装置５０は、車両１の運転を支援するための情報をユーザに提供する装置である。ＨＭＩ装置５０は、代表的には、車室内に設けられたディスプレイであり、スピーカ等も含む。ＨＭＩ装置５０は、視覚情報（図形情報、文字情報）や聴覚情報（音声情報、音情報）等を出力することによって様々な情報をユーザに提供する。

図２は、尿素添加弁３０の尿素水噴射時における、ポンプ４１のポンプ回転速度Ｎと供給通路４２内の尿素水圧力Ｐの推移を示した図である。図２において、上段は尿素添加弁３０の開閉指示（添加弁開閉指示）を示し、中段はポンプ４１のポンプ回転速度Ｎを示し、下段は供給通路４２内の尿素水圧力Ｐを示している。横軸は、時間を表す。

本実施の形態において、尿素添加弁３０は、所定の周期で噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう制御される。図２の上段に示すように、添加弁開閉指示は、ＯＮ指示とＯＦＦ指示の２値からなる信号である。ＯＮ指示では、尿素添加弁３０が開弁され、尿素水が噴射される。ＯＦＦ指示では、尿素添加弁３０が閉弁して、噴射が停止される。図２において、ＴはＯＮ指示とＯＦＦ指示が繰り返される周期であり、周期Ｔ毎に、尿素水の噴射と噴射停止が繰り返される。ＯＮ指示の期間を噴射期間Ｔｐと称し、ＯＦＦ指示の期間を噴射停止期間Ｔｓと称する。

添加弁開閉指示がＯＮ指示となり、尿素添加弁３０から尿素水が噴射されると、噴射に伴い供給通路４２内の尿素水圧力Ｐが低下する。ポンプ４１は、尿素水圧力Ｐが所定圧（基準圧）Ｐ０になるよう、フィードバック制御されている。噴射に伴う尿素水圧力Ｐの低下を補うため、ポンプ４１から吐出される尿素水量が増加し、これに伴いポンプ４１のポンプ回転速度Ｎが上昇し、尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０に制御される。

供給通路４２内の尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０にフィードバック制御されるので、尿素水の噴射が停止しているとき、ポンプ回転速度Ｎは基準回転速度Ｎ０に制御される。したがって、噴射時のポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮ（基準回転速度Ｎ０と噴射時のポンプ回転速度Ｎの差）は、尿素添加弁３０から噴射された尿素水量と相関し、上昇量ΔＮの積算値（基準回転速度Ｎ０とポンプ回転速度Ｎに囲まれた面積）は、尿素添加弁３０から噴射された尿素水量に相当する。

尿素添加弁３０が目詰等により、尿素水の供給異常（噴射異常）が生じる可能性がある。このため、尿素水の供給異常を判定することが望ましい。本実施の形態では、ポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮ（基準回転速度Ｎ０と噴射時のポンプ回転速度Ｎの差）に基づいて、尿素添加弁３０から噴射された実噴射量Ｑｐを算出することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。

図３は、車両１に加わる加速度とポンプ回転速度Ｎの関係を示した図である。図３において、上段は添加弁開閉指示であり、ＯＮ指示とＯＦＦ指示が周期Ｔ毎に繰り返される。中段は車両１に加わる前後加速度（前後Ｇ）であり、下段はポンプ回転速度Ｎである。横軸は、時間を表している。停車中（あるいは、定速走行中）の車両１において、時刻ｔ１にアクセルペダルを踏み込み発進（加速）を開始すると、中段に示すように、前後加速度（前後Ｇ）が立ち上がる（前加速度が大きくなる）。車両１に加速度が加わると、ポンプ４１にも加速度が加わる。ポンプ４１に加速度が加わると、ポンプ回転速度Ｎと吐出量の関係が変化する。このため、車両１に加わる（ポンプ４１に加わる）加速度の影響を受け、噴射停止時のポンプ回転速度Ｎ（基準回転速度）が変動する。図３に示す例では、時刻ｔ１で車両１の加速が開始されると、噴射停止時のポンプ回転速度Ｎ（基準回転速度）がＮ０から下降している。加速に伴い基準回転速度が変動した際に、基準回転速度を更新できず、停車中（あるいは、定速走行中）の基準回転速度Ｎ０を用いて、ポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮを算出する場合がある。このため、車両１の加速時には、図３に斜線で示した領域分だけ、実噴射量Ｑｐが少なく算出され、実噴射量Ｑｐの算出精度が悪化する場合がある。この結果、車両１の走行中は、尿素水の供給異常の有無を誤判定する可能性がある。

本実施形態では、車両１の停車時に算出した実噴射量Ｑｐを用いて、尿素水の供給異常の有無を判定することにより、車両１に加わる加速度の影響を排除し、尿素水の供給異常の有無を精度よく判定する。

図４は、本実施の形態における機能ブロックを示す図である。各機能ブロックは、各種センサ、内燃機関１０、ポンプ４１、およびＥ／Ｇ－ＥＣＵ１００、等によって構成され、メモリ１０２に記憶されたプログラムによって達成される。

ポンプ制御手段１１０は、圧力センサ４６で検出した尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０になるようポンプ４１の回転速度を制御する。尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０より低いとき、電動モータの駆動電流を増加してポンプ回転速度Ｎを増大し、尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０より高いとき、電動モータの駆動電流を減少してポンプ回転速度Ｎを減少する。これにより、尿素水圧力Ｐが基準圧Ｐ０にフィードバック制御されるので、尿素添加弁３０から尿素水が噴射され尿素水圧力Ｐが低下すると、尿素水圧力Ｐの低下を補うため、ポンプ４１から吐出される尿素水量が増加し、ポンプ４１のポンプ回転速度Ｎが上昇する。

自動停止再始動制御手段１２０は、所定の停止条件が成立すると、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して内燃機関１０を自動停止し、所定の再始動条件が成立するとスタータモータ１１を駆動して内燃機関１０の再始動を行う、所謂、アイドリングストップ制御を行う。

指令噴射量算出手段１３０は、内燃機関１０の作動時、尿素添加弁３０から噴射される尿素水の量が内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量に応じた値になるよう、指令噴射量Ｑｏを算出する。内燃機関１０の自動停止時、指令噴射量算出手段１３０は、ＳＣＲ触媒２６の吸着アンモニア量が所定値ｂを超えるまで、指令噴射量Ｑｏを所定値Ｑｃに設定する。また、指令噴射量算出手段１３０は、尿素添加弁３０から噴射される尿素水の量が、指令噴射量Ｑｏになるよう、尿素添加弁３０の噴射期間Ｔｐを算出する。

実噴射量算出手段１４０は、ポンプ回転速度Ｎを用いて、尿素添加弁３０から実際に噴射された尿素水の量である実噴射量Ｑｐを算出する。異常判定手段１５０は、指令噴射量Ｑｏと実噴射量Ｑｐを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。

回収手段１６０は、自動停止再始動制御手段１２０によって、内燃機関１０が自動停止すると、ポンプ４１を逆回転することにより、供給通路４２内の尿素水を吸い戻し、供給通路４２内の尿素水を尿素水タンク４０へ回収する。尿素添加弁３０内の尿素水が尿素水タンク４０へ回収されるので、尿素添加弁３０内の尿素水の温度が上昇して尿素結晶が生成され、尿素添加弁３０の目詰まりが生じる虞を低減する。

回収禁止手段１７０は、異常判定手段１５０によって、尿素水の供給異常の有無を判定するまでは、回収手段１６０による尿素水の回収を禁止する。これにより、内燃機関１０の自動停止時であっても、回収手段１６０によって尿素水の回収を禁止している間は、尿素添加弁３０から尿素水を噴射することが可能になり、尿素水の供給異常の有無を判定することが可能になる。また、回収禁止手段１７０は、噴射停止手段１９０によって尿素添加弁３０から尿素水の噴射が停止されたとき、回収手段１６０による尿素水の回収を許可する。

吸着量算出手段１８０は、ＳＣＲ触媒２６に吸着されている吸着アンモニア量を算出する。噴射停止手段１９０は、内燃機関１０の自動停止時、吸着アンモニア量が所定値ｂを超えると、尿素添加弁３０から尿素水の噴射を停止する。

図５は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、自動停止再始動制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の動作中（イグニッションスイッチがオンされてから、イグニッションスイッチがオフされるまで）に、所定期間毎に繰り返し処理される。ステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、停止条件が成立しているか否かを判定する。たとえば、「車速ＳＰＤが所定値ｓ以下」、「冷却水温ＴＨＷが所定値ｔｗ以上」、および「ブレーキ踏み込み量ＢＡが所定値ｆ以上」の全ての条件が成立したときに、停止条件が成立したと判定する。所定値ｓは、車両１がほぼ停車状態であると見做せる値であり、たとえば、３ｋｍ／ｈであってよい。所定値ｔｗは、内燃機関１０の暖機が完了したと見做せる値であり、たとえば、８０℃であってよい。所定値ｆは、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検知できる値であればよく、「ブレーキ踏み込み量ＢＡが所定値ｆ以上」を「ブレーキスイッチがオン」に代えてもよい。

停止条件が成立していると、Ｓ１０において肯定判定され、Ｓ１１へ進む。Ｓ１１では、燃料噴射を停止して内燃機関１０を自動停止し、Ｓ１２へ進む。Ｓ１２では、フラグＦｉを１に設定し、今回のルーチンを終了する。

Ｓ１０において、「車速ＳＰＤが所定値ｓ以下」、「冷却水温ＴＨＷが所定値ｔｗ以上」、あるいは「ブレーキ踏み込み量ＢＡが所定値ｆ以上」のいずれかの条件が不正立であると、否定判定されＳ１３へ進む。Ｓ１３では、フラグＦｉが１であるか否かを判定し、フラグＦ１が１であり肯定判定されると、Ｓ１４へ進む。Ｓ１４では、スタータモータ１１を用いて内燃機関１０をクランキングして再始動を行う。このように、本実施の形態では、内燃機関１０が自動停止しているとき（フラグＦｉが１に設定されているとき）、停止条件が不成立の場合、再始動条件が成立し、内燃機関１０の再始動を行う。Ｓ１４に続くＳ１５では、フラグＦｉを０に設定するとともにフラグＦｓを０に設定し、今回のルーチンを終了する。

Ｓ１３で否定判定された場合、内燃機関１０は作動中であるので、今回のルーチンを終了する。以上のように、自動停止再始動制御では、停止条件が成立すると、内燃機関１０が自動停止し、ＣＯ２（二酸化炭素）の排出を抑制する（燃費の向上を図る）ことができる。

図６は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、指令噴射量算出制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートも、車両１の動作中に、所定期間毎に繰り返し処理される。Ｓ２０において、フラグＦｉが１であるか否かを判定する。フラグＦｉが０であり、内燃機関１０が自動停止していない場合（内燃機関１０が作動中の場合）には、Ｓ２０において否定判定され、Ｓ２１へ進む。

Ｓ２１では、内燃機関１０の燃料噴射量Ｆｑとエンジン回転速度ＮＥ等をパラメータとしたマップを用いて、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量（排出ＮＯｘ量）を算出する。燃料噴射量Ｆｑは、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥに基づいて決定される。なお、排気通路２０に設けたＮＯｘ濃度センサにより、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量を検出するようにしてもよい。

続くＳ２２では、Ｓ２１で算出した排出ＮＯｘ量に基づいて、尿素水の指令噴射量Ｑｏを算出し、Ｓ２７へ進む。指令噴射量Ｑｏは、内燃機関１０から排出されるＮＯｘの全てを還元するのに必要な尿素水の量として決定される。

Ｓ２０において、内燃機関１０が自動停止していると、フラグＦｉは１に設定されているので、肯定判定されＳ２３へ進む。Ｓ２３では、フラグＦｃが１であるか否かを判定する。フラグＦｃは、後述する噴射停止制御で設定されるフラグであり、フラグＦｃが１に設定されているとき、尿素添加弁３０から尿素水の噴射を停止する。フラグＦｃが０の場合、Ｓ２３で否定判定されＳ２４へ進む。

Ｓ２４では、フラグＦｓが１であるか否かを判定する。フラグＦｓは、後述する実噴射量／異常判定制御で設定されるフラグであり、フラグＦｓが１に設定されているとき、供給通路４２から尿素水の回収が禁止される。フラグＦｓが１であり、尿素水の回収が禁止されているとき、Ｓ２４で肯定判定されＳ２５へ進む。

Ｓ２５では、指令噴射量Ｑｏを所定値Ｑｃに設定する。所定値Ｑｃは、尿素水の供給異常の有無を精度良く判定可能な尿素水の噴射量であり、可能な限り小さな値として設定され、予め実験等によって設定される。なお、所定値Ｑｃは、本開示の「第２所定値」に相当する。Ｓ２５の次はＳ２７へ進む。

フラグＦｃが１に設定されており、Ｓ２３で肯定判定されたとき、および、フラグＦｓが０に設定されており、Ｓ２４で否定判定されたとき、Ｓ２６へ進む。Ｓ２６では、指令噴射量Ｑｏを０に設定したあと、Ｓ２７へ進む。

Ｓ２７では、尿素添加弁３０から噴射される尿素水の量が、指令噴射量Ｑｏになるよう、尿素添加弁３０の噴射期間Ｔｐを算出し、今回のルーチンを終了する。噴射期間Ｔｐの間、添加弁開閉指示がＯＮ指示になることにより、尿素添加弁３０から、指令噴射量Ｑｏの尿素水が噴射される。周期Ｔの残りの期間（噴射期間Ｔｐでない期間）は、噴射停止期間Ｔｓとされ、添加弁開閉指示はＯＦＦ指示になる。なお、指令噴射量Ｑｏが０の場合、噴射期間Ｔｐは０に設定され、尿素水の噴射は停止する。

図７は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、実噴射量算出／異常判定制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートも、車両１の動作中に、所定期間毎に繰り返し処理される。Ｓ３０では、車速ＳＰＤが所定値ｓ以下であり、車両１が停車状態であるか否かを判定する。本実施の形態では、Ｓ３０において、自動停止再始動制御と同様に、所定値ｓを用いて車両１が停車状態であることを判定しているが、車速ＳＰＤ＝０の状態が所定時間継続したとき、車両１が停車状態であると判定するようにしてもよい。車両１が走行中であるとき、Ｓ３０で否定判定され、今回のルーチンを終了する。

車両１が停車状態であり、Ｓ３０で肯定判定されるとＳ３１へ進む。Ｓ３１では、添加弁開閉指示がＯＮ指示であるか否かを判定する。ＯＦＦ指示（噴射停止期間Ｔｓ）である場合は、否定判定され、Ｓ３２へ進む。

Ｓ３２では、回転速度センサ４５で検出したポンプ回転速度Ｎに基づいて、噴射停止時回転速度Ｎｓを取得する。図２に示すように、車両１が停車しており加速度が加わっていない場合、添加弁開閉指示がＯＦＦ指示（噴射停止期間Ｔｓ）におけるポンプ回転速度Ｎは、基準回転速度Ｎ０であるが、応答遅れに起因して、直前の噴射により基準回転速度Ｎ０から変動している場合がある。このため、今回の噴射停止期間Ｔｓの直前に尿素水の噴射を行っている場合は、噴射停止期間Ｔｓの開始から（噴射期間Ｔｐの終了から）所定期間Ｔｄ経過後に、ポンプ回転速度Ｎを取得する。なお、今回の噴射停止期間Ｔｓの直前に尿素水の噴射を行っていない場合、ポンプ回転速度Ｎを取得するタイミングは、噴射停止期間Ｔｓ内であればよい。以下、噴射停止期間Ｔｓ内、あるいは、噴射停止期間Ｔｓの開始から所定期間Ｔｄ経過後に取得したポンプ回転速度Ｎを、噴射停止時回転速度Ｎｓと称する。噴射停止時回転速度Ｎｓは、尿素添加弁３０の噴射停止時におけるポンプ４１のポンプ回転速度Ｎであり、本開示の「基準回転速度」に相当する。

続くＳ３３では、Ｓ３２で噴射停止時回転速度Ｎｓを取得できたか否かを判定する。尿素添加弁３０から噴射される尿素水量が多くなり、噴射期間Ｔｐが長くなると、噴射停止期間Ｔｓの開始から所定期間Ｔｄ経過後には、次回の噴射が開始されており、噴射停止時回転速度Ｎｓを取得できない場合がある、この場合は、Ｓ３３において、否定判定されＳ３４へ進む。Ｓ３２で噴射停止時回転速度Ｎｓを取得でいている場合は、肯定判定され今回のルーチンを終了する。

Ｓ３４において、前回のルーチンで算出した噴射停止時回転速度Ｎｓ（前回値）を今回の噴射停止時回転速度Ｎｓとして、今回のルーチンを終了する。なお、前回のルーチンのＳ３２においても、噴射停止時回転速度Ｎｓを取得できていない場合は、前々回のルーチンで算出した噴射停止時回転速度Ｎｓ（前々回値）を今回の噴射停止時回転速度Ｎｓとして、今回のルーチンを終了する。このように、Ｓ３４においては、今回のルーチンで噴射停止時回転速度Ｎｓを取得できない場合に、取得済みの噴射停止時回転速度Ｎｓのうち最新の値を、今回の噴射停止時回転速度Ｎｓとする。

Ｓ３１において、添加弁開閉指示がＯＮ指示（噴射期間Ｔｐ）である場合は、肯定判定されＳ３５へ進む。Ｓ３５では、噴射停止時回転速度Ｎｓと尿素水噴射時のポンプ回転速度Ｎの差に基づいて、尿素水噴射に伴うポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮを算出する。図２に示すように、尿素添加弁３０から尿素水が噴射されると、噴射期間Ｔｐの終了から所定期間Ｔｄが経過するまで、ポンプ回転速度Ｎが上昇する。噴射期間Ｔｐと所定期間Ｔｄを併せた期間を計算期間Ｔｃと称する。本実施の形態では、計算期間Ｔｃに亘ってポンプ回転速度Ｎを取得する。計算期間Ｔｃに亘って取得したポンプ回転速度Ｎを、噴射時回転速度と称する。そして、取得した噴射時回転速度から、Ｓ３２において、今回の噴射期間Ｔｐの前の噴射区間において取得した噴射停止時回転速度Ｎｓを差し引く（減算する）ことにより、計算期間Ｔｃに亘って上昇量ΔＮを算出する。たとえば、今回の噴射期間Ｔｐが噴射区間ｉ＋１（図３参照）である場合は、噴射区間ｉ＋１の噴射時回転速度から、噴射区間ｉの噴射停止時回転速度Ｎｓを減算することにより、上昇量ΔＮを算出する。（なお、Ｓ３２において、噴射停止時回転速度Ｎｓが取得できない場合は、Ｓ３４で設定した、取得済みの噴射停止時回転速度Ｎｓのうち最新の値を、噴射区間ｉ＋１の噴射時回転速度から、減算することにより、上昇量ΔＮを算出する。）
続くＳ３６では、計算期間Ｔｃに亘って算出した上昇量ΔＮに基づいて、実噴射量Ｑｐを算出する。図８は、上昇量積算値ΣΔＮと実噴射量Ｑｐの換算マップである。上昇量積算値ΣΔＮは上昇量ΔＮの積算値であり、計算期間Ｔｃにおいて、噴射停止時回転速度Ｎｓとポンプ回転速度Ｎに囲まれた面積の大きさである。Ｓ３６では、計算期間Ｔｃに亘って算出した上昇量ΔＮを積算して上昇量積算値ΣΔＮを算出し、算出した上昇量積算値ΣΔＮを、図８の換算マップを用いて実噴射量Ｑｐに換算し、実噴射量Ｑｐを算出する。

続くＳ３７で、実噴射量Ｑｐを算出した回数を示すカウンタＣｔをインクリメントしたあと、Ｓ３８へ進む。Ｓ３８では、カウンタＣｔの値が所定値α以上であるか否かを判定する。所定値αは、尿素添加弁３０の供給異常を適正に判定するために、実噴射量Ｑｐを積算する計算期間Ｔｃの数であり、たとえば、本実施の形態では「３０」に設定している。カウンタＣｔの値が所定値α未満であり、Ｓ３８で否定判定されると、Ｓ３９で、フラグＦｓを１に設定したあと、今回のルーチンを終了する。カウンタＣｔの値が所定値α以上であり、Ｓ３８で肯定判定されると、Ｓ４０へ進む。

Ｓ４０では、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏを算出する。積算実噴射量ΣＱｐは、カウンタＣｔが１から所定値αになるまで、Ｓ３６で算出された（α個の）実噴射量Ｑｐを積算したものである。同様に、積算指令噴射量ΣＱｏは、カウンタＣｔが１から所定値αになるまで、図６のＳ２２およびＳ２５で算出された（α個の）指令噴射量Ｑｏを積算したものである。

続くＳ４１では、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏとの差の絶対値である噴射量差Ｄｃ（Ｄｃ＝｜ΣＱｐ－ΣＱｏ｜）を算出したあと、Ｓ４２に進み、カウンタＣｔを０にリセットする。

続くＳ４３では、噴射量差Ｄｃが異常判定閾値β以上か否かを判定する。異常判定閾値βは、尿素添加弁３０から供給（噴射）される尿素水の供給量に、尿素添加弁３０の経年変化以上の許容できない変化が生じているか否かを判定する閾値である。たとえば、異常判定閾値βは、積算指令噴射量ΣＱｏの１／４に相当する値であってよい。噴射量差Ｄｃが異常判定閾値β未満の場合は、尿素添加弁３０の供給異常は発生していないので、Ｓ４３で否定判定され、Ｓ４４に進み、正常判定を行ったあと、Ｓ４６へ進む。

噴射量差Ｄｃが異常判定閾値β以上の場合は、尿素水の供給異常（噴射異常）が発生しているので、Ｓ４３で肯定判定され、Ｓ４５に進む。Ｓ４５では、異常判定を行い、たとえば、ＨＭＩ装置５０のディスプレイに、尿素水の供給異常である旨を表示したあと、Ｓ４６へ進む。

Ｓ４６では、フラグＦｓを０に設定し今回のルーチンを終了する。フラグＦｓは、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、Ｓ３９で、１に設定される。フラグＦｓは、尿素水の供給異常の有無の判定が終了すると、Ｓ４６で、０に設定される。

図９は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００において実行される、回収制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の動作中に、所定期間毎に繰り返し処理される。Ｓ５０において、フラグＦｉが１であるか否かを判定する。フラグＦｉが０のときは、内燃機関１０が自動停止していないので、供給通路４２内の尿素水の吸い戻しは不要であり、今回のルーチンを終了する。フラグＦｉが１であり、内燃機関１０が自動停止している場合は、Ｓ５０で肯定判定されＳ５１へ進む。

Ｓ５１では、フラグＦｃが１であるか否かを判定する。フラグＦｃが１であり、尿素添加弁３０から尿素水の噴射が停止している場合、Ｓ５１で肯定判定され、Ｓ５２へ進んで、供給通路４２内の尿素水を回収する。フラグＦｃが０であり、後述する噴射停止制御で尿素水の噴射が停止していない場合、Ｓ５１で否定判定され、Ｓ５３へ進む。

Ｓ５３では、フラグＦｓが１であるか否かを判定する。フラグＦｓが０の場合、尿素水の供給異常の有無を判定済みであるので、Ｓ５５３で否定判定され、Ｓ５２へ進んで、供給通路４２内の尿素水を回収する。フラグＦｓが１の場合、尿素水の供給異常の有無を判定中であるので、Ｓ５３で肯定判定され、尿素水の回収を行うことなく、今回のルーチンを終了する。

Ｓ５２では、ポンプ４１を所定時間逆回転することにより、供給通路４２内の尿素水を吸い戻すことにより、供給通路４２内の尿素水を尿素水タンク４０に回収する。この際、尿素添加弁３０を開弁することが望ましい。ポンプ４１を所定時間逆回転して尿素水を回収し、ポンプ４１を停止したあと、今回のルーチンを終了する。

図１０は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００において実行される、吸着量算出制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートも、車両１の動作中に、所定期間毎に繰り返し処理される。この吸着量算出制御では、ＳＣＲ触媒２６に吸着されているアンモニアの量（吸着アンモニア量）Ｑを算出する。Ｓ６０では、前回、このルーチンが処理されてから、今回のルーチンが開始されるまでの間に、内燃機関１０から排出されたＮＯｘ量ΣＮＯｘを算出する。たとえば、図６のＳ２１で算出した排出ＮＯｘ量を積算することより、ＮＯｘ量ΣＮＯｘを算出する。

Ｓ６１では、前回、このルーチンが処理されてから、今回のルーチンが開始されるまでの間に、生成されたアンモニア量Σｕを算出する。たとえば、この間に尿素添加弁３０から排気通路２０に供給された尿素水の量から、アンモニア量Σｕを算出する。

続くＳ６２では、吸着アンモニア量Ｕを「Ｕ＝Ｕ（ｎ－１）＋Σｕ－（ｋ＊ΣＮＯｘ）」として算出する。Ｕ（ｎ－１）は、吸着アンモニア量Ｕの前回値であり、ｋはアンモニアとＮＯｘの反応における当量比から求めた係数である。

Ｓ６３では、Ｓ６２で算出した吸着アンモニア量Ｕが、アンモニア吸着可能量Ｕａ以下か否かを判定する。アンモニア吸着可能量Ｕａは、ＳＣＲ触媒２６の温度が高いほど小さな値になり、たとえば、ＳＣＲ触媒２６の温度をパラメータとしたマップを予め実験等で求めておき、メモリ１０２に記憶しておく。そして、ＳＣＲ触媒２６の温度を用いて、マップ検索することにより、アンモニア吸着可能量Ｕａを求める。吸着アンモニア量Ｕがアンモニア吸着可能量Ｕａより大きい場合、否定判定されＳ６４へ進み、吸着アンモニア量Ｕをアンモニア吸着可能量Ｕａとして、Ｓ６５へ進む。S６３で、吸着アンモニア量Ｕがアンモニア吸着可能量Ｕａ以下の場合は、肯定判定されＳ６５へ進む。

Ｓ６５では、今回算出した吸着アンモニア量Ｕを、前回値Ｕ（ｎ－１）としてメモリに記憶し、今回のルーチンを終了する。

図１１は、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、噴射停止制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の動作中に、所定期間毎に繰り返し処理される。Ｓ７０で、フラグＦｉが１であるか否かを判定する。内燃機関１０が自動停止しており、フラグＦｉが１のとき、肯定判定されＳ７１へ進む。

Ｓ７１では、図１０の吸着量算出制御で算出した、吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ以上であるか否かを判定する。所定値ｂは、ＳＣＲ触媒２６のアンモニア吸着可能量Ｕａより小さい値であり、たとえば、ｂ＝Ｕａ＊０．９であってもよい。吸着アンモニア量が所定値ｂ以上のとき、Ｓ７２で肯定判定され、Ｓ７２に進んでフラグＦｃを１に設定したあと、今回のルーチンを終了する。このフラグＦｃが１に設定されると、図６のＳ２３で肯定判定され、Ｓ２６で指令噴射量Ｑｏが０に設定されることにより、尿素水の噴射が停止される。なお、所定値ｂが、本開示の「第１所定値」に相当する。

フラグＦｉが０であり、内燃機関１０が自動停止していない場合にはＳ７０で否定判定され、Ｓ７３へ進む。また、吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ未満のときには、Ｓ７１で否定判定され、Ｓ７３に進む。Ｓ７３では、フラグＦｃを０に設定したあと、今回のルーチンを終了する。

本実施の形態では、車両１の停車時に、噴射停止時回転速度Ｎｓ（基準回転速度）と噴射時のポンプ回転速度Ｎの差に基づいて、尿素水噴射に伴うポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮを算出し、実噴射量Ｑｐを求めている（図７のＳ３０～Ｓ３７）。そして、車両１の停車時に算出した実噴射量Ｑｐと、車両１の停車時に算出した指令噴射量Ｑｏと、を比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定している（Ｓ４０～Ｓ４５）。車両１の停車時に算出した実噴射量Ｑｐを用いて、尿素水の供給異常の有無を判定しているので、ポンプ４１に加わる加速度の影響を排除でき、精度よく供給異常の有無を判定できる。

本実施の形態では、内燃機関１０が自動停止すると（図９のＳ５０で肯定判定されると）、供給通路４２内の尿素水を回収する（Ｓ５２）。供給通路４２内の尿素水を回収すると、尿素添加弁３０から尿素水を噴射できないので、尿素水の供給異常の有無を判定できない。本実施の形態では、内燃機関１０が自動停止しても（図６のＳ２０で肯定判定されても）、吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ未満であれば（フラグＦｃが０に設定されていれば）、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間（図７のＳ３９で、フラグＦｓが１に設定されている間）、指令噴射量Ｑｏが所定値Ｑｃに設定され（図６のＳ２５）、尿素添加弁３０から尿素水が噴射されるとともに、供給通路４２内の尿素水の回収が禁止される（図９のＳ５３で肯定判定される）。これにより、内燃機関１０の自動停止時であっても、尿素水の供給異常の有無を判定できる。また、内燃機関１０の自動停止を、供給異常の有無の判定が終了するまで、禁止する場合に比較して、ＣＯ_２（二酸化炭素）の排出をより抑制することができる。（燃費の向上を図ることができる。）
本実施の形態では、内燃機関１０が自動停止しているとき、ＳＣＲ触媒２６の吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ以上になるまで、フラグＦｃが０に設定され（図１１のＳ７３）、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間（図７のＳ３９で、フラグＦｓが１に設定されている間）、指令噴射量Ｑｏが所定値Ｑｃに設定され（図６のＳ２５）、尿素添加弁３０から尿素水が噴射される。しかし、ＳＣＲ触媒２６の吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ以上になり、フラグＦｃが１に設定されると（図１１のＳ７２）、指令噴射量Ｑｏが０に設定され、尿素水の噴射を停止する（図６のＳ２６）。これにより、ＳＣＲ触媒２６からアンモニアが放出され、アンモニアスリップが発生することを抑制することができる。

本実施の形態では、ＳＣＲ触媒２６の吸着アンモニア量Ｕが所定値ｂ以上になり、フラグＦｃが１に設定されると（図１１のＳ７２）、指令噴射量Ｑｏが０に設定され、尿素水の噴射を停止する（図６のＳ２６）。そして、フラグＦｃが１に設定されると、供給通路４２から尿素水が回収される（図９のＳ５１で肯定判定）。これにより、内燃機関１０が自動停止し、フラグＦｃが１に設定され尿素水の噴射が停止すると、尿素水の供給異常の有無の判定に係わらず、供給通路４２から尿素水を回収することができる。

本実施の形態では、尿素添加弁３０は、所定の周期Ｔで噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう制御される。実噴射量Ｑｐは、噴射開始前に取得した噴射停止時回転速度Ｎｓ（基準回転速度）に対する噴射開始後のポンプ回転速度Ｎの上昇量ΔＮに基づいて算出される。尿素添加弁３０の噴射開始前に噴射停止時回転速度Ｎｓを取得できない場合、前回の周期で取得した噴射停止時回転速度Ｎｓを用いて上昇量ΔＮを求めているので（図７のＳ３３、Ｓ３４）、指令噴射量Ｑｏが大きく、噴射停止期間Ｔｓが短い場合であっても、実噴射量Ｑｐを算出することができる。

本実施の形態では、複数の噴射における指令噴射量Ｑｏの積算値ΣＱｏと、複数の噴射における実噴射量Ｑｐの積算値ΣＱｐとの差に基づいて、尿素水の供給異常の有無を判定している（図７のＳ４０～Ｓ４５）。したがって、指令噴射量Ｑｏおよび実噴射量Ｑｐの値が小さくても、尿素水の供給異常の有無を精度よく判定することが可能になる。

本実施の形態において、図５のＳ１０、Ｓ１１、およびＳ１４の処理が、自動停止再始動制御手段１２０に相当する。図６のＳ２０～Ｓ２７の処理が指令噴射量算出手段１３０に相当し、図７のＳ３１～Ｓ３６が実噴射量算出手段１４０に相当する。図７のＳ４０～Ｓ４５が異常判定手段１５０に相当する。図９のＳ５０およびＳ５２が回収手段１６０に相当し、図７のＳ３９の処理（フラグＦｓを１に設定する処理）および図９のＳ５１におおいて肯定判定する処理（尿素水の回収を許可する処理）が、回収禁止手段１７０に相当する。また、図１０のＳ６０～Ｓ６４の処理が吸着量算出手段１８０に相当し、図１１のＳ７２の処理（フラグＦｃを１に設定する処理）が噴射停止手段１９０に相当する。

（変形例）
本実施の形態では、実噴射量Ｑｐを算出した回数を示すカウンタＣｔの値が所定値α以上になったとき、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏを算出し、噴射量差Ｄｃ（Ｄｃ＝｜ΣＱｐ－ΣＱｏ｜）を求めている。しかし、カウンタＣｔを用いることなく、また、噴射量差Ｄｃを求めることなく、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定してもよい。

図１２は、変形例において、Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ１００で実行される、実噴射量算出／異常判定制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図７のフローチャートのＳ３７～Ｓ４６を、Ｓ８０～Ｓ８７に置き換えたものである。Ｓ３６で実噴射量Ｑｐを算出すると、Ｓ８０に進む。

Ｓ８０では、積算実噴射量ΣＱｐを算出するとともに、積算指令噴射量ΣＱｏを算出する。Ｓ３６で算出された実噴射量Ｑｐを積算することにより、積算実噴射量ΣＱｐを算出する。図６のＳ２２およびＳ２５で算出した指令噴射量Ｑｏのうち、積算実噴射量ΣＱｐ対応する指令噴射量Ｑｏを積算することにより、積算指令噴射量ΣＱｏを算出する。

続くＳ８１で、積算指令噴射量ΣＱｏが所定値Ａ以上か否かを判定する。積算指令噴射量ΣＱｏが所定値Ａ未満であり、否定判定されると、Ｓ８２でフラグＦｓを１に設定したあと、今回のルーチンを終了する。積算指令噴射量ΣＱｏが所定値Ａ以上の場合、肯定判定されＳ８３へ進む。なお、所定値Ａは、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏを比較することにより、精度よく尿素水の供給異常を判定可能な値として設定され、予め実験等により定めることができる。

Ｓ８３では、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏとを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する。たとえば、「（ΣＱｐ／ΣＱｏ）＜Ｂ」が成立する場合、実噴射量Ｑｐが指令噴射量Ｑｏより大きく減少しており、尿素添加弁３０に目詰まりが発生している可能性が高い。この場合、Ｓ８３で肯定判定され、Ｓ８４へ進んで、尿素水の供給異常であると判定する。Ｂは、尿素水の供給異常を判定するための判定値であり、予め実験等により設定され、たとえば、０．６であってよい。「（ΣＱｐ／ΣＱｏ）≧Ｂ」の場合は、実噴射量Ｑｐと指令噴射量Ｑｏの乖離は比較的小さく、尿素添加弁３０の供給異常は発生していないので、Ｓ８３で否定判定され、Ｓ８５に進み、正常判定を行ったあと、Ｓ８６へ進む。

Ｓ８６では、積算実噴射量ΣＱｐを０に設定するとともに積算指令噴射量ΣＱｏを０に設定し、Ｓ８７へ進んで、フラグＦｓを０に設定したあと、今回のルーチンを終了する。

この変形例においても、積算指令噴射量ΣＱｏが所定値Ａ以上になったときに、積算実噴射量ΣＱｐと積算指令噴射量ΣＱｏを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定しているので、指令噴射量Ｑｏおよび実噴射量Ｑｐの値が小さくとも、指令噴射量Ｑｏと実噴射量Ｑｐとの差に基づいて、尿素添加弁３０の供給異常を的確に判定することができる。

本実施の形態では、車両１の動力源として内燃機関１０を用いていたが、車両１は、動力源として内燃機関１０に加えて回転電機（電気モータ）を備えたハイブリッド車両であってもよい。ハイブリッド車両の場合、たとえば、回転電機に電力を供給する蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて、内燃機関１０の自動停止および再始動を行うようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 排気浄化システム、３ トルクコンバータ付き自動変速機、５ ディファレンシャルギヤ、７ 駆動輪、１０ 内燃機関、１１ スタータモータ、２０ 排気通路、２２ 酸化触媒、２４ ＤＰＦ、２６ ＳＣＲ触媒、２８ 酸化触媒、３０ 尿素添加弁、４０ 尿素水タンク、４１ ポンプ、４２ 供給通路、４３ リターン通路、４４ 逆止弁、４５ 回転速度センサ、４６ 圧力センサ、４７ 水位センサ、５０ ＨＭＩ装置、６１ 車速センサ、６２ 冷却水温センサ、６３ ブレーキセンサ、６４ アクセル開度センサ、６５ エンジン回転速度センサ、１００ Ｅ／Ｇ－ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１０ ポンプ制御手段、１２０ 自動停止再始動制御手段、１３０ 指令噴射量算出手段、１４０ 実噴射量算出手段、１５０ 異常判定手段、１６０ 回収手段、１７０ 回収禁止手段、１８０ 吸着量算出手段、１９０ 噴射停止手段。

Claims (8)

1. 車両に搭載された内燃機関の排気通路に尿素水を供給し、前記排気通路に設けられた選択還元触媒で前記内燃機関から排出されたＮＯｘを浄化する内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記排気通路に尿素水を噴射する添加弁と、
   回転駆動されることにより、尿素水を前記添加弁へ吐出するポンプと、
   前記ポンプから吐出された尿素水を前記添加弁に供給する供給通路と、
   前記供給通路内の尿素水の圧力を所定圧に制御するポンプ制御手段と、
   前記添加弁の指令噴射量を算出する指令噴射量算出手段と、
   前記添加弁から噴射される実噴射量を算出する実噴射量算出手段と、
   前記指令噴射量と前記実噴射量とを比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する異常判定手段と、を備え、
   前記実噴射量算出手段は、前記添加弁の噴射停止時における前記ポンプの回転速度である基準回転速度と前記添加弁の噴射時における前記ポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて前記実噴射量を算出し、
   前記異常判定手段は、前記車両の停車時に前記実噴射量算出手段で算出した実噴射量と、前記車両の停車時に前記指令噴射量算出手段で算出した指令噴射量と、を比較することにより、尿素水の供給異常の有無を判定する、内燃機関の排気浄化システム。
2. 停止条件が成立すると前記内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立すると前記内燃機関を再始動する自動停止再始動制御手段と、
   前記自動停止再始動制御手段によって前記内燃機関が自動停止したとき、前記供給通路内の尿素水の回収を行う回収手段と、
   前記異常判定手段が尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、前記回収手段による尿素水の回収を禁止する回収禁止手段と、をさらに備える、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記選択還元触媒に吸着されているアンモニアの量である吸着アンモニア量を算出する吸着量算出手段と、
   前記自動停止再始動制御手段によって前記内燃機関が自動停止している場合、前記吸着アンモニア量が第１所定値を超えると、前記添加弁から尿素水の噴射を停止する噴射停止手段と、をさらに備え、
   前記自動停止再始動制御手段によって前記内燃機関が自動停止している場合、前記指令噴射量算出手段は、前記吸着アンモニア量が前記第１所定値を超えるまで、前記指令噴射量を第２所定値に設定する、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記自動停止再始動制御手段によって前記内燃機関が自動停止している場合、前記回収禁止手段は、前記噴射停止手段によって前記添加弁から尿素水の噴射が停止されたとき、前記回収手段による尿素水の回収を許可する、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記添加弁は、所定の周期で噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう制御され、
   前記実噴射量算出手段は、前記添加弁の噴射開始前に前記基準回転速度を取得し、前記添加弁の噴射開始後に前記噴射時回転速度を取得するとともに、前記噴射開始前の前記基準回転速度に対する前記噴射開始後の前記噴射時回転速度の上昇量に基づいて前記実噴射量を算出し、
   前記実噴射量算出手段は、前記添加弁の噴射開始前に前記基準回転速度を取得できない場合、前回の前記周期で取得した前記基準回転速度を用いて、前記上昇量を求める、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記添加弁は、所定の周期で噴射と噴射停止とを繰り返し実行するよう制御され、
   前記異常判定手段は、複数の噴射における前記指令噴射量の積算値と、前記複数の噴射における前記実噴射量の積算値との差に基づいて、尿素水の供給異常の有無を判定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒と、
   前記選択還元触媒の上流の排気通路に尿素水を供給する添加弁と、
   回転駆動されることにより、尿素水を前記添加弁に供給するポンプと、
   前記ポンプから吐出された尿素水を前記添加弁に供給する供給通路と、
   前記供給通路内の尿素水の圧力を所定圧に制御するポンプ制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化方法であって、
   前記添加弁の指令噴射量を算出するステップと、
   前記添加弁の噴射停止時における前記ポンプの回転速度である基準回転速度と前記添加弁の噴射時における前記ポンプの回転速度である噴射時回転速度との差に基づいて、前記添加弁から噴射される実噴射量を算出するステップと、
   前記車両の停車時に算出した前記実噴射量と、前記車両の停車時に算出した前記指令噴射量と、を比較することにより尿素水の供給異常の有無を判定するステップと、を含む、内燃機関の排気浄化方法。
8. 前記内燃機関は、停止条件が成立すると前記内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立すると前記内燃機関を再始動する自動停止再始動制御手段を、さらに備え、
   前記内燃機関の排気浄化方法は、
   停止条件が成立し前記内燃機関が自動停止したとき、前記供給通路内の尿素水の回収を行うステップと、
   前記車両の停車時、尿素水の供給異常の有無を判定するまでの間、前記尿素水の回収を禁止するステップと、をさらに含む請求項７に記載の内燃機関の排気浄化方法。

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