JP6149940B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に選択還元型触媒と該選択還元型触媒へ還元剤を供給するための供給装置とを備えた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配置された選択還元型触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）と、ＳＣＲ触媒より上流の排気通路にアンモニア（ＮＨ_３）又はＮＨ_３の前駆体である添加剤（例えば、尿素水溶液）を供給する供給装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒の熱劣化が進行すると、ＮＨ_３がＳＣＲ触媒によって酸化され、ＮＯ_Ｘが生成されることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

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ところで、ＳＣＲ触媒が熱劣化していない場合であっても、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝されると、ＳＣＲ触媒におけるＮＨ_３の酸化反応が発現し易くなる。そのような場合は、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化性能が低下する。

これに対し、特許文献２に記載されているように、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝されたときにＳＣＲ触媒に供給されるＮＨ_３の量を増加させる方法が考えられる。しかしながら、ＮＨ_３の酸化反応が発現し易いときに、ＳＣＲ触媒へ供給されるＮＨ_３の量が増加されると、排気中のＯ_２と反応するＮＨ_３が増加し、ＳＣＲ触媒による効率的なＮＯ_Ｘの浄化を行うことが困難になる可能性がある。その結果、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量が却って増加する可能性がある。

また、特許文献３には、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝されたときにＮＨ_３の供給を停止させる方法が提案されている。その場合、ＮＨ_３の酸化反応は抑制されるものの、ＮＯ_Ｘの還元に寄与するＮＨ_３の量が少なくなるため、ＳＣＲ触媒へ流入したＮＯ_Ｘが殆ど浄化されない可能性がある。そのため、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量が増加する可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、内燃機関の排気通路に配置されたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒へＮＨ_３又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を供給する供給装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝された場合に、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の増加を少なく抑えることにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）と、ＳＣＲ触媒へＮＨ_３又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を供給する供給装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上であるときは所定温度未満であるときに比べ、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＮＯ_Ｘ濃度とＳＣＲ触媒へ供給される添加剤の量とを増加させるようにした。

詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
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ＮＯ_Ｘを浄化する選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒より上流の排気にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する供給装置と、
前記選択還元型触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度が所定温度より高いときは所定温度以下であるときに比べ、前記選択還元型触媒へ流入する排気のＮＯ_Ｘ濃度であるＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させ、且つ、前記選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量に対するアンモニア量の比である当量比が大きくなるように添加剤の添加量を増加させる制御手段と、
を備えるようにした。

ここでいう「所定温度」は、ＳＣＲ触媒の温度が該所定温度を超えると、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ流出量）が許容量を超えると考えられる温度である。なお、「許容量」は、法規制等に基づいて適宜決定される量である。

アンモニア（ＮＨ_３）は、ＳＣＲ触媒においてＮＯ_Ｘ及び酸素（Ｏ_２）と反応し得る。ＮＨ_３がＮＯ_Ｘと反応した場合は、以下の（１）乃至（３）の化学反応式が成立する。また、ＮＨ_３がＯ_２と反応する場合は、以下の（４）の化学反応式が成立する。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・（１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ・・・（３）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）

ここで、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以下である場合は、前記（１）乃至（３）の化学反応式に示す反応（以下、「第一の反応」と称する）が支配的になると考えられる。そのため、排気中のＮＯ_Ｘと接触（反応）するＮＨ_３の量が多くなるとともに、排気中のＯ_２と接触（反応）するＮＨ_３の量が少なくなる。その結果、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率が高くなり、ＮＯ_Ｘ流出量が少なくなる。

一方、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高い場合は、前記（４）の化学反応式に示す反応（以下、「第二の反応」と称する）が支配的になると考えられる。そのため、排気中のＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量が少なくなるとともに、排気中のＯ_２と接触するＮＨ_３の量が多くなる。その結果、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率が低下し、ＮＯ_Ｘ流出量が多くなる。

ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高いときに、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＮＯ_Ｘ濃度（ＮＯ_Ｘ流入濃度）が増加されると、排気中においてＮＯ_Ｘが占める割合が高くなるため、Ｏ_２と接触するＮＨ_３の量が減少するとともに、ＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量が増加する。その結果、前記第二の反応が抑制され、ＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量が減少する。つまり、ＮＨ_３の酸化に起因したＮＯ_Ｘ流出量（ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量）の増加を少なく抑えることができる。

ところで、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加された場合は増加されない場合に比べ、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ流入量）に対してＳＣＲ触媒へ供給されるＮＨ_３の量の比である当量比（以下、単に「当量比」と記す場合もある）が小さくなる。そのため、ＮＨ_３と接触（反応）せずにＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量が多くなる可能性がある。

そこで、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高い場合は低い場合に比べ、ＮＯ_Ｘ流入濃度に加え、ＳＣＲ触媒へ供給されるＮＨ_３の量も増加させるようにした。具体的には、本発明の制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高いときは所定温度以下であるときに比べ、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させるとともに、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比が大きくなるように添加剤の量を増加させるようにした。

このようにＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量が増加されると、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤が増加された後の当量比は、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤が増加される前の当量比より大きくなる。その結果、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加に伴うＮＯ_Ｘ流入量の増加分と接触するＮＨ_３の量が増加し、ＮＯ_Ｘ流入量の増加に起因したＮＯ_Ｘ流出量の増加を少なく抑えることができる。また、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤が増加された後の当量比が１より大きくされれば、ＮＯ_Ｘ流入量の増加分に加え、前記第二の反応により生成されたＮＯ_Ｘを還元することも期待できる。よって、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤を増加させた後の当量比が１より大きくなるように、添加剤の量が増加されてもよい。

したがって、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、Ｏ_２と反応するＮＨ_３の量を少なく抑えつつ、ＮＨ_３と反応しないＮＯ_Ｘの量を減少させることができる。つまり、前記第二の反応により生成されるＮＯ_Ｘの量を少なく抑えつつ、前記第一の反応により浄化されるＮＯ_Ｘの量を増加させることができる。よって、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝された場合に、該ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率を高めることができ、該ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の増加を少なく抑えることができる。

なお、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させる方法としては、圧縮着火式内燃機関の燃料噴射時期を進角させる方法、火花点火式内燃機関の点火タイミングを進角させる方法、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関においてＥＧＲガス量を減量させる方法等を用いることができる。このような方法によれば、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させつつ、内燃機関の燃料消費量を少なく抑えることも可能になる。

次に、本発明の制御手段は、温度検出手段により検出された温度が所定温度より高い場合において、該温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、ＮＯ_Ｘ流入濃度を大きくするとともに添加剤の添加量を多くしてもよい。

ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高い場合は、ＳＣＲ触媒の触媒温度が高くなるほど、前記第二の反応（ＮＨ_３とＯ_２との反応）が顕著になる。ここで、ＳＣＲ触媒は、前記（２）の化学反応式による反応（ファスト反応）を促進させるために、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）へ酸化するための物質（例えば、鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）などの金属）を含む。このようなＳＣＲ触媒においては、前記ファスト反応が好適に行われる温度範囲を超えると、前記物質の酸化能力が高まる。この傾向は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になる。そして、前記物質の酸化能力によってＮＨ_３が酸化され、ＮＯ_Ｘが生成される。

これに対し、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくされると、ＮＨ_３とＯ_２との接触（第二の反応）がより確実に抑制される。その結果、ＮＨ_３の酸化に起因したＮＯ_Ｘ流出量の増加をより確実に少なく抑えることができる。

ところで、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくされると、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の比である当量比が小さくなる。そのため、ＮＨ_３と反応せずにＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量が多くなる可能性がある。しかしながら、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど添加剤の添加量も多くされると、当量比の減少が抑制される。その結果、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加に起因したＮＯ_Ｘ流出量の増加をより確実に少なく抑えることもできる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記ＮＯ_Ｘ流入濃度を検出するＮＯ_Ｘ濃度検出手段を更に備えるようにしてもよい。そして、制御手段は、温度検出手段により検出された温度が所定温度より高い場合において、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されていないときに前記ＮＯ_Ｘ濃度検出手段により検出されたＮＯ_Ｘ流入濃度が、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量を増加させることでＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を減少させることできる最小のＮＯ_Ｘ流入濃度である下限値より小さければ、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、且つ、前記供給装置による添加剤の添加を停止させるようにしてもよい。

ＮＯ_Ｘ流入濃度が小さい場合は、ＮＨ_３とＯ_２との接触を抑制するために必要となるＮＯ_Ｘ流入量の増加分が多くなり、それに伴って添加剤の添加量も多くなる。ＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくなるとともに添加剤の添加量が多くなると、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率が高くなる可能性はあるが、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量が増加されない場合に比してＮＯ_Ｘ流出量の絶対量が増える可能性がある。

これに対し、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量を増加させることによってＮＯ_Ｘ流出量を減らすことができる最小のＮＯ_Ｘ流入濃度を下限値に定め、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させていないときのＮＯ_Ｘ流入濃度が前記下限値を下回る場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させないようにした。その場合、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加に起因するＮＯ_Ｘ流出量の増加を抑制することができる。

さらに、ＮＯ_Ｘ流入濃度が小さいときに添加剤が添加されると、排気中のＯ_２と接触するＮＨ_３が増加し、ＮＯ_Ｘ流出量が多くなる。これに対し、添加剤の添加を停止させることにより、ＮＨ_３の酸化に起因するＮＯ_Ｘ流出量の増加を抑制するようにした。

したがって、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量を増加させてもＮＯ_Ｘ流出量を減少させることができない場合、言い換えると、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の添加量を増加させることでＮＯ_Ｘ流出量が却って増加してしまう場合に、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を最小限に抑えることができるとともに、添加剤の不要な消費を抑制することができる。

なお、上記したように、前記第二の反応は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になる。そのため、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＮＨ_３の酸化反応を抑制するために必要となるＮＯ_Ｘの量が多くなる。

そこで、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、前記下限値が大きな値に設定されてもよい。このように下限値が定められると、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を最小限に抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤が不要に増加されることがより確実に防止することができる。

また、ＮＯ_Ｘ流入濃度が下限値以上である場合であっても、内燃機関の運転状態によってはＮＯ_Ｘ流入濃度を所望の濃度まで増加させることができない可能性がある。よって、内燃機関の運転状態に応じた最大のＮＯ_Ｘ濃度（内燃機関のそれぞれの運転状態において増加させることができる最大のＮＯ_Ｘ濃度）に基づいて、下限値が定められてもよい。

なお、ＮＯ_Ｘ濃度検出手段は、ＳＣＲ触媒より上流の排気通路に設けられたＮＯ_ＸセンサによりＮＯ_Ｘ流入濃度を測定する手段であってもよく、内燃機関の運転状態（燃料噴射量、吸入空気量、機関回転速度、機関負荷等）からＮＯ_Ｘ流入濃度を推定（演算）する手段であってもよい。

次に、本発明の制御手段は、温度検出手段により検出された温度が所定温度より高い場合において、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されていないときにＮＯ_Ｘ濃度検出手段により検出されたＮＯ_Ｘ流入濃度が、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させることでＮＨ_３の酸化量を減らすことができる最大のＮＯ_Ｘ流入濃度である上限値より多ければ、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させずに、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＨ_３の量を増加させるようにしてもよい。

ＮＯ_Ｘ流入濃度がある程度大きくなると、それ以上ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されてもＮＨ_３の酸化を抑制することができず、ＳＣＲ触媒をすり抜けるＮＯ_Ｘが増える可能性がある。そこで、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させることによってＮＨ_３の酸化を抑制することができる最大のＮＯ_Ｘ流入濃度を上限値として定め、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させていないときのＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きいときは、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加を停止させ、添加剤の添加量のみを増加させるようにした。このような構成によれば、ＮＯ_Ｘ流入濃度が十分に大きいときに、ＮＯ_Ｘ流入濃度の不要な増加に起因したＮＯ_Ｘ流出量の増加を抑制することができる。

なお、上記したように、前記第二の反応は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になる。そのため、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＮＨ_３の酸化反応を抑制するために必要となるＮＯ_Ｘの量が多くなる。

そこで、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、前記上限値が大きな値に設定されてもよい。言い換えると、ＳＣＲ触媒の温度が低くなるほど、前記上限値が小さな値に設定されてもよい。このように上限値が定められると、ＮＯ_Ｘ流入濃度の不要な増加を抑制しつつ、ＮＯ_Ｘ流出量を最小限に抑えることができる。

本発明の制御手段は、温度検出手段により検出された温度が所定温度より高い場合に、ＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係において、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されたと想定した場合のＮＯ_Ｘ流出量が許容量以下となる最小の当量比を求め、該当量比に従って添加剤の添加量を増加させてもよい。

ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比が過剰に大きくされると、添加剤の消費量が多くなる可能性がある。よって、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加された場合においてＮＯ_Ｘ流出量が許容量以下となる最小の当量比を目標当量比としてもよい。また、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されたときの当量比がある程度大きくなると、ＮＯ_Ｘ流出量がそれ以上減少しなくなる場合もある。そのような場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が最も小さくなる最小の当量比に従って、添加剤の添加量を増加させてもよい。

このように添加剤の添加量が増加されると、添加剤の消費量を少なく抑えつつ、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の増加を最小限に抑えることができる。

本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置において、制御手段は、温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、排気中の酸素濃度が小さくなるような処理を行ってもよい。例えば、制御手段は、温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、混合気の空燃比が低く（リッチ寄り）なるように、吸入空気量又は燃料噴射量を調整してもよい。

前記第二の反応は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になる傾向がある。これに対し、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど排気中の酸素濃度が小さくなると、ＮＨ_３と接触するＯ_２の量をより確実に減らすことができる。その結果、前記第二の反応により生成されるＮＯ_Ｘの量をより確実に減らすことができる。よって、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝された場合に、該ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の増加をより確実に少なくすることができる。

本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置において、制御手段は、温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）が大きくなるような処理を行ってもよい。ＳＣＲ触媒によるＮＯ_Ｘ浄化量は、該ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度が大きくなるほど多くなる傾向がある。よって、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度が大きくされると、ＮＯ_Ｘ浄化量の減少をより確実に抑制することができる。その結果、ＮＯ_Ｘ流出量の増加をより確実に少なく抑えることができる。

本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持された排気浄化装置に対しても有効である。ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持された排気浄化装置（以下、「ＳＣＲＦ」と称する）は、内燃機関が高負荷運転された場合等に加え、該ＳＣＲＦに捕集されたＰＭを酸化させるためのＰＭ再生処理が実行された場合にも高温な雰囲気に曝される。また、ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持された場合は、内燃機関からＳＣＲ触媒までの距離が短くなり、排気からＳＣＲ触媒へ伝達される熱量が多くなる可能性もある。よって、ＳＣＲＦは、パティキュレートフィルタとＳＣＲ触媒が別体とされた場合に比べ、高温な雰囲気に曝されやすいと言える。そのため、ＳＣＲＦが高温な雰囲気に曝されているときに、上記した各種制御が実施されれば、ＳＣＲＦのＮＯ_Ｘ浄化率の低下を抑制することができ、ＳＣＲＦから流出するＮＯ_Ｘの量を少なく抑えることができる。

本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒へアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を供給する供給装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が高温な雰囲気に曝された場合に、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量が増加することを抑制することができる。

第１の実施例における内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度とＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上である場合におけるＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ浄化率との関係を示す図である。 ＮＯ_Ｘ流入濃度が基準ＮＯ_Ｘ流入濃度以上である場合におけるＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ浄化率との関係を示す図である。 ＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と目標ＮＯ_Ｘ流入濃度との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と目標当量比との関係を示す図である。 ＮＯ_Ｘ低減処理の実行手順を示すタイミングチャートである。 実施例１において、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上であるときにＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施例における内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 ＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と下限値との関係を示す図である。 実施例２において、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上であるときにＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＮＯ_Ｘ流入濃度が上限値より大きい場合における当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と上限値との関係を示す図である。 実施例３において、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上であるときにＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度とＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）との関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度とＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度との関係を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図１０に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、本発明を適用する内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関に限られず、希薄燃焼運転される火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であってもよい。

内燃機関１は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１ａを備えている。また、内燃機関１には、吸気通路２と排気通路３が接続されている。吸気通路２は、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒へ導く通路である。排気通路３は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。

吸気通路２の途中には、吸気絞り弁（スロットル弁）４が配置されている。スロットル弁４は、吸気通路２の通路断面積を変更することにより、内燃機関１の気筒内に吸入される空気量を調整する弁機構である。なお、スロットル弁４は、弁体と該弁体を開閉駆動するための電動機とを備え、電動機が後述するＥＣＵ１０によって制御されことで、弁体の開度が調整される。

排気通路３の途中には、第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６が上流側から直列に配置されている。第一触媒ケーシング５は、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、あるいはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。

また、第二触媒ケーシング６は、筒状のケーシング内に、選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）が担持された触媒担体を収容したものである。触媒担体は、例えば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。さらに、触媒担体には、酸化能を有する貴金属触媒（例えば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持されている。

なお、第二触媒ケーシング６の内部において、ＳＣＲより下流には酸化触媒を担持した触媒担体が配置されるようにしてもよい。その場合の酸化触媒は、ＳＣＲへ供給された還元剤のうち、ＳＣＲをすり抜けた還元剤を酸化するためのものである。

第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６との間の排気通路３には、ＮＨ_３又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を排気中へ噴射するための添加弁７が取り付けられている。添加弁７は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。添加弁７は、ポンプ７０を介してタンク７１に接続されている。ポンプ７０は、タンク７１に貯留されている添加剤を吸引するとともに、吸引された添加剤を添加弁７へ圧送する。添加弁７は、ポンプ７０から圧送されてくる添加剤を排気通路３内へ噴射する。なお、添加弁７とポンプ７０は、本発明に係わる供給装置の一実施態様である。

ここで、タンク７１に貯留される添加剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液や、アンモニアガスを用いることができる。本実施例では、添加剤として、尿素水溶液を用いる例について述べる。

添加弁７から尿素水溶液が噴射されると、尿素水溶液が排気とともに第二触媒ケーシング６へ流入する。その際、尿素水溶液が排気の熱を受けて熱分解され、又はＳＣＲ触媒により加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ_３）が生成される。このようにして生成されたＮＨ_３は、ＳＣＲに吸着（又は吸蔵）される。ＳＣＲに吸着されたＮＨ_３は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）と反応して窒素（Ｎ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。つまり、ＮＨ_３は、ＮＯ_Ｘの還元剤として機能する。

また、内燃機関１は、吸気通路２と排気通路３を連通するＥＧＲ通路１００、及び該ＥＧＲ通路１００の通路断面積を変更するＥＧＲ弁１０１を含むＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ通路１００は、排気通路３を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路２のスロットル弁４より下流へ導く通路である。ＥＧＲ弁１０１は、前記ＥＧＲ通路１００の通路断面積を変更することにより、排気通路３から吸気通路２へ供給されるＥＧＲガス量を調整する弁機構である。なお、ＥＧＲ弁１０１は、弁体と該弁体を開閉駆動するための電動機とを備え、電動機は後述するＥＣＵ１０によって制御される。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、第一排気温度センサ８、第二排気温度センサ９、クランクポジションセンサ１１、アクセルポジションセンサ１２、エアフローメータ１３、及びＡ／Ｆセンサ１４等の各種センサと電気的に接続されている。

第一排気温度センサ８は、第一触媒ケーシング５より下流、且つ第二触媒ケーシング６より上流の排気通路３に配置され、第一触媒ケーシング５から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力する。第二排気温度センサ９は、第二触媒ケーシング６より下流の排気通路３に配置され、第二触媒ケーシング６から流出する排気の温度、言い換えると、第二触媒ケーシング６に収容されたＳＣＲ触媒の温度に相関する電気信号を出力する。

クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。エアフローメータ１３は、内燃機関１に吸入される空気量（吸入空気量）に相関する電気信号を出力する。Ａ／Ｆセンサ１４は、第一触媒ケーシング５より上流の排気通路３に配置され、排気の空燃比に相関する電気信号を出力する。

ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁１ａ、スロットル弁４、添加弁７、ポンプ７０、及びＥＧＲ弁１０１等の各種機器と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、前記各種機器を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の燃料噴射制御や、添加弁７から間欠的に添加剤を噴射させる添加制御等の既知の制御に加え、第二触媒ケーシング６に収容されたＳＣＲ触媒の温度が高いときに、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの増加を少なく抑えるための処理（以下、「ＮＯ_Ｘ低減処理」と称する）を実行する。以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ低減処理の実行方法について述べる。

先ず、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化能力が活性する温度範囲（ＮＯ_Ｘ浄化ウィンド）について図２に基づいて説明する。図２中の横軸はＳＣＲ触媒の温度を示し、縦軸はＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率（ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘ量に対してＳＣＲ触媒で浄化されるＮＯ_Ｘ量の比率）を示す。

ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０以下であるときは、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＮＯ_Ｘ浄化率が増加する。そして、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０まで上昇したときに、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率が最大となる。さらに、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０を超えると、該ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＮＯ_Ｘ浄化率が減少する。

ここで、内燃機関１が高負荷運転された場合や第一触媒ケーシング５のパティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化除去する処理（ＰＭ再生処理）が実行された場合は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高くなる可能性がある。その場合、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量が多くなる可能性がある。

そこで、本実施例のＮＯ_Ｘ低減処理においては、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い場合は所定温度Ｔｅ０以下である場合に比べ、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＮＯ_Ｘ濃度（ＮＯ_Ｘ流入濃度）を増加させ、且つ、当量比（ＳＣＲ触媒へ流入する排気に含まれるＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ流入量）に対するＮＨ_３量の比）が大きくなるように添加剤の添加量を増加させるようにした。

ＳＣＲ触媒に供給されたＮＨ_３は、排気中のＮＯ_Ｘ及び酸素（Ｏ_２）と反応し得る。ＮＨ_３がＮＯ_Ｘと反応した場合は、以下の（１）乃至（３）の化学反応式が成立する（第一の反応）。一方、ＮＨ_３がＯ_２と反応する場合は、以下の（４）の化学反応式が成立する（第二の反応）。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・（１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ・・・（３）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）

ここで、ＳＣＲ触媒の温度が前記所定温度Ｔｅ０より高いときは、前記第二の反応が支配的になる。この傾向は、ＳＣＲ触媒の温度が取り得る温度範囲において、該ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著となる。

これに対し、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高いときに、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加させられると、ＳＣＲ触媒へ流入する排気においてＮＯ_Ｘが占める割合が大きくなるため、ＳＣＲ触媒においてＯ_２と接触するＮＨ_３の量が減少し、それに伴ってＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量が増加する。その結果、前記第二の反応が抑制され、ＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量が減少する。つまり、ＮＨ_３の酸化に起因したＮＯ_Ｘ流出量（ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量）の増加を少なく抑えることができる。

ところで、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されると、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比が小さくなるため、ＮＨ_３と接触（反応）しないＮＯ_Ｘの量が多くなる可能性がある。しかしながら、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加に伴って、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比も増加されると、ＮＯ_Ｘ流入量の増加分と接触するＮＨ_３の量が多くなる。その際、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比が１より大きくされると、ＮＯ_Ｘ流入量の増加分に加え、前記第二の反応により生成されたＮＯ_Ｘを還元することも期待できる。よって、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されたときのＮＯ_Ｘ流出量の増加を少なく抑えることもできる。

ここで、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い一定の温度である場合におけるＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ浄化率との関係を図３に示す。図３中の実線はＮＯ_Ｘ流入濃度が排気中のＯ_２濃度より十分に小さい第一ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ１であるときのＮＯ_Ｘ浄化率を示す。図３中の一点鎖線はＮＯ_Ｘ流入濃度が前記第一ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ１より大きく、且つ排気中のＯ_２濃度と同等の第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２であるときのＮＯ_Ｘ浄化率を示す。図３中の点線はＮＯ_Ｘ流入濃度が前記第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２より大きく、且つ排気中のＯ_２濃度より十分に大きい第三ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ３であるときのＮＯ_Ｘ浄化率を示す。

図３において、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第一ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ１であるときは、当量比が大きくなるほど、ＮＯ_Ｘ浄化率が低くなる。これは、排気中においてＮＯ_Ｘの占める割合がＯ_２の占める割合に比して十分に小さいため、当量比が大きくされると、ＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量の増加分に比べ、Ｏ_２と接触するＮＨ_３の量の増加分が大きくなることに因る推測される。

ＮＯ_Ｘ流入濃度が第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２であるときは、当量比が大きくなっても、ＮＯ_Ｘ浄化率が殆ど変化しない。これは、排気中においてＮＯ_Ｘの占める割合とＯ_２の占める割合とが同等であるため、当量比が大きくされると、ＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量及びＯ_２と接触するＮＨ_３の量が同様に増加することに因ると推測される。

ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２より大きい第三ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ３であるときは、当量比が大きくなるほど、ＮＯ_Ｘ浄化率が大きくなる。これは、排気中においてＮＯ_Ｘの占める割合がＯ_２の占める割合に比して十分に大きいため、当量比が大きくされると、ＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量の増加分がＯ_２と接触するＮＨ_３の量の増加分より多くなることに因ると推測される。

図３に示したような特性を鑑みると、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２より大きいときに当量比が大きくされると、ＮＯ_Ｘ浄化率を高めることができる。また、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２より大きいときは、図４に示すように、ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎが大きくなるほど、当量比が大きくされた際のＮＯ_Ｘ浄化率が高くなる。したがって、ＮＯ_Ｘ流入濃度は、前記第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２より大きい濃度まで増加させることが望ましい。以下では、前記第二ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ２を基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０と称する。

ところで、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０に比して過剰に大きくされると、当量比の増加によってＮＯ_Ｘ浄化率を高めることはできるものの、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの絶対量（ＮＯ_Ｘ流出量）が増える可能性がある。たとえば、増加前のＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より小さいときに、ＮＯ_Ｘ流入濃度が基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より大きな濃度へ大幅に増加されると、たとえ当量比が増加されても、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加される前のＮＯ_Ｘ流出量に比してＮＯ_Ｘ流入濃度が増加された後のＮＯ_Ｘ流出量の方が多くなる可能性がある。

図５は、ＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。図５中の実線は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記ときのＮＯ_Ｘ流出量を示す。図５中の一点鎖線は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より大きい第五ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ５であるときのＮＯ_Ｘ流出量を示す。図５中の点線は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記第五ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ５より更に大きい第六ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ６であるときのＮＯ_Ｘ流出量を示す。

ＮＯ_Ｘ流入濃度が第五ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ５であるときは第四ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎであるときに比べ、当量比を増加させた際のＮＯ_Ｘ流出量が少なくなる。一方、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第六ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ６であるときは、当量比を増加させることで、ＮＯ_Ｘ流出量を少なくすることができるものの、ＮＯ_Ｘ流出量の絶対量は第四ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ４であるときより多くなる。よって、ＮＯ_Ｘ流入濃度を第四ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ４から第五ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ５へ増加させれば、当量比を増加させることによってＮＯ_Ｘ流出量を減少させることができるが、ＮＯ_Ｘ流入濃度を第四ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ４から第六ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ６まで増加させると、当量比を増加させてもＮＯ_Ｘ流出量を減少させることができず、その絶対量が却って増加することになる。

そこで、本実施例においては、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させる前のＮＯ_Ｘ流出量に対し、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させた後のＮＯ_Ｘ流出量が少なくなる最小のＮＯ_Ｘ流入濃度（目標ＮＯ_Ｘ流入濃度）及び最小の当量比（目標当量比）をを予め実験的に求めておくものとする。なお、目標当量比は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が目標ＮＯ_Ｘ流入濃度と等しい場合においてＮＯ_Ｘ流出量が最も少なくなる当量比であってもよい。ただし、図６に示すように、当量比がある程度大きくなると、ＮＯ_Ｘ流出量がそれ以上減少しなくなる場合もある。そのような場合は、ＮＯ_Ｘ流出量が最も少なくなる最小の当量比（例えば、図６中のｅｒ０）を目標当量比に設定してもよい。

また、前記第二の反応はＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になるため、目標ＮＯ_Ｘ流入濃度は、図７に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど大きくされることが望ましい。本実施例では、図７に示したような目標ＮＯ_Ｘ流入濃度とＳＣＲ触媒の温度との関係を予めマップ化しておき、そのマップをＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶させておくものとする。同様に、目標当量比も、図８に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど大きくされることが望ましい。よって、図８に示したような目標当量比とＳＣＲ触媒の温度との関係についても予めマップ化しておき、そのマップをＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶させておくものとする。なお、図８に示したマップの代わりに、添加剤の目標添加量とＳＣＲ触媒の温度との関係を予めマップ化しておくようにしてもよい。その場合、添加剤の目標添加量は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど多くなるように定められればよい。

前記図７、８に示したようなマップに従って目標ＮＯ_Ｘ流入濃度及び目標当量比が決定されると、図９に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０を超えたときに、ＳＣＲ触媒の温度に比例してＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比が増加されることになる。その結果、Ｏ_２と反応するＮＨ_３の量の増加を少なく抑えつつ、ＮＨ_３と反応するＮＯ_Ｘの量を増加させることができる。つまり、前記第二の反応により生成されるＮＯ_Ｘの量を少なく抑えつつ、前記第一の反応により浄化されるＮＯ_Ｘの量を増加させることができる。さらに、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０を超えたときの当量比が１より大きくされると、前記第二の反応により生成されたＮＯ_Ｘを還元させることもできる。よって、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い場合に、ＮＯ_Ｘ浄化率の低下を少なく抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流出量の増加を少なく抑えることができる。

なお、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させる具体的な方法としては、燃料噴射弁１ａの燃料噴射時期を進角させる方法、ＥＧＲ装置により吸気通路２へ導入されるＥＧＲガスの量を減量させる方法、又はそれらを組み合わせる方法を用いることができる。詳細には、目標ＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくなるほど、燃料噴射時期の進角量を多くし、およびまたはＥＧＲガスの量を少なくすればよい。

以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ低減処理の実行手順について図１０に沿って説明する。図１０は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高いときにＥＣＵ１０によって繰り返し実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。

図１０の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１の処理においてＳＣＲ触媒の温度Ｔｅｓｃｒを読み込む。ＳＣＲ触媒の温度Ｔｅｓｃｒは、内燃機関１の運転履歴に基づいて推定されてもよく、第二排気温度センサ９の測定値が代用されてもよい。なお、ＥＣＵ１０がＳ１０１の処理を実行することにより、本発明に係わる温度検出手段が実現される。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１の処理で読み込まれた温度Ｔｅｓｃｒが所定温度Ｔｅ０より高いか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合（Ｔｅｓｃｒ≦Ｔｅ０）は、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を終了する。その場合、ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されず、ＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３量の当量比が略１となるように添加剤が添加される。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｔｅｓｃｒ＞Ｔｅ０）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３の処理へ進む。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１の処理で読み込まれた温度Ｔｅｓｃｒと前述した図７のマップとに基づいて、目標ＮＯ_Ｘ流入濃度を求める。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１の処理で読み込まれた温度Ｔｅｓｃｒと前述した図８のマップとに基づいて、目標当量比を求める。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の排気に含まれるＮＯ_Ｘの濃度が前記Ｓ１０３の処理で求められた目標ＮＯ_Ｘ流入濃度と等しくなる燃料噴射時期又はＥＧＲガス量を演算する。その際、目標ＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくなるほど、燃料噴射時期の進角量が多くされ、又はＥＧＲガス量が少なくされる。

Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１０は、目標ＮＯ_Ｘ流入濃度と排気の流量（吸入空気量と燃料噴射量との総量）とを乗算することにより、ＮＯ_Ｘ流入濃度が目標ＮＯ_Ｘ流入濃度まで増加された際にＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量（ＮＯ_Ｘ流入量）を求め、そのＮＯ_Ｘ流入量に対するＮＨ_３の当量比が前記Ｓ１０４の処理で求められた目標当量比と等しくなる添加剤の量（目標添加量）を演算する。

Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ１０は、ＮＯ_Ｘ低減処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０５の処理で算出された燃料噴射時期又はＥＧＲガス量に従って燃料噴射弁１ａ又はＥＧＲ装置を制御し、且つ、前記Ｓ１０６の処理で算出された目標添加量に従って添加弁７を制御することにより、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させる。

なお、ＥＣＵ１０がＳ１０３乃至Ｓ１０７の処理を実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。

図１０の処理ルーチンに従ってＮＯ_Ｘ低減処理が実行されると、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０以上である場合に、ＮＨ_３とＯ_２との反応を抑制しつつ、ＮＨ_３とＮＯ_Ｘとの反応を促進させることができる。その結果、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０以上である場合に、ＮＯ_Ｘ浄化率の低下を少なく抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流出量の増加を少なく抑えることができる。

なお、本実施例においては、ＳＣＲ触媒の温度とＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ浄化率との関係においてＮＯ_Ｘ浄化率が最大となるときの温度が所定温度Ｔｅ０に設定される例について述べたが、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量が許容量より少なくなる最低の温度からマージンを差し引いた温度が所定温度Ｔｅ０に定められてもよい。ここでいう「許容量」は、法規制等に基づいて適宜決定されるＮＯ_Ｘ流出量である。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１１乃至図１４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高い場合において、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯ_Ｘの量が下限値より少なければ、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、且つ添加剤の添加を停止させる点にある。

図１１は、本実施例における内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１１において、前述した第１の実施例と同様の構成については同一の符号が付されている。

図１１に示すように、第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６との間の排気通路３には、ＮＯ_Ｘセンサ１５が配置されている。ＮＯ_Ｘセンサ１５は、第二触媒ケーシング６へ流入する排気に含まれるＮＯ_Ｘの濃度に相関した電気信号を出力する。ＮＯ_Ｘセンサ１５の出力信号は、ＥＣＵ１０へ入力されるようになっている。なお、その他の構成は、前述した第１の実施例と同様である。

ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い場合に、ＮＯ_Ｘセンサ１５の出力信号（ＮＯ_Ｘ濃度）が所定の下限値以上であれば、前述した第１の実施例で述べた方法によりＮＯ_Ｘ流入濃度及び添加剤の量を増加させる。一方、ＳＣＲ触媒のＮＯ_Ｘ流入濃度が下限値より小さい場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、且つ添加剤の添加を停止させる。

ここで、前述の第１の実施例で述べたように、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より小さい場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より大きい濃度まで増加させる必要がある。しかしながら、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０に対して十分に小さいときに、ＮＯ_Ｘ流入濃度を基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より大きな濃度まで増加させると、当量比の増加によってＮＯ_Ｘ浄化率が高くなる可能性はあるが、ＮＯ_Ｘ流出量が却って増加する可能性がある。

図１２は、ＮＯ_Ｘ流入濃度と当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。図１２中の実線はＮＯ_Ｘ流入濃度が前述の基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０に比して十分に小さい第七ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ７であるときのＮＯ_Ｘ流出量を示し、図１２中の点線はＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０より大きい第八ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ８であるときのＮＯ_Ｘ流出量を示す。

ＮＯ_Ｘ流入濃度を第八ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ８であるときは第七ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ７であるときに比べ、ＮＯ_Ｘ流出量が多くなる。この関係は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第八ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ８であるときに当量比を増加させても変わらない。また、ＮＯ_Ｘ流入濃度が第七ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ７であるときは、当量比が小さくなるほどＮＯ_Ｘ流出量が少なくなり、添加剤が添加されない場合（当量比が零の場合）のＮＯ_Ｘ流出量が最も少なくなる。

そこで、本実施例においては、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させることによってＮＯ_Ｘ流出量を減らすことができる最小のＮＯ_Ｘ流入濃度を下限値に定め、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させる前のＮＯ_Ｘ流入濃度が前記下限値を下回る場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、且つ添加剤の添加を停止させるようにした。その場合、ＮＯ_Ｘ流入濃度の増加に起因するＮＯ_Ｘ流出量の増加を抑制することができるとともに、当量比の増加に起因するＮＯ_Ｘ流出量の増加も抑制することができる。

なお、ＳＣＲ触媒の温度が高いときは低いときに比べ、ＮＨ_３とＯ_２との反応が顕著になる。そのため、ＳＣＲ触媒の温度が高いときは低いときに比べ、ＮＨ_３の酸化反応を抑制するために必要となるＮＯ_Ｘの量が多くなる。そこで、下限値は、図１３に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど大きくされてもよい。このように下限値が定められると、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量を最小限に抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比が不要に増加されることがより確実に防止することができる。

以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ低減処理の実行手順について図１４に沿って説明する。図１４は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高いときにＥＣＵ１０によって繰り返し実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。なお、図１４において、前述した図１０の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号が付されている。

図１４の処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｔｅｓｃｒ＞Ｔｅ０）に、Ｓ２０１の処理を実行する。Ｓ２０１の処理では、ＥＣＵ１０は、ＮＯ_Ｘセンサ１５の出力信号（ＮＯ_Ｘ流入濃度）Ｃｎｏｘｉｎを読み込む。

ＥＣＵ１０は、Ｓ２０１の処理を実行した後に、Ｓ２０２の処理を実行する。Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ２０１の処理で読み込まれたＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎが下限値Ｌｌｏｗ以上であるか否かを判別する。下限値Ｌｌｏｗは、第二排気温度センサ９の出力信号（ＳＣＲ触媒の温度）と前記図１３に示したようなマップとに基づいて求められる。

前記Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合（Ｃｎｏｘｉｎ≧Ｌｌｏｗ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３乃至Ｓ１０７の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１０は、前述した第１の実施例と同様の手順によりＮＯ_Ｘ低減処理を実行する。

一方、前記Ｓ２０２の処理において否定判定された場合（Ｃｎｏｘｉｎ＜Ｌｌｏｗ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０３の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１０は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、且つ添加剤の添加を停止させる。

図１４の処理ルーチンに従ってＮＯ_Ｘ低減処理が実行されると、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、ＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させてもＮＯ_Ｘ流出量を減らすことができない場合のＮＯ_Ｘ流出量を最小限に抑えることができる。

なお、本実施例では、ＮＯ_Ｘセンサ１５を利用してＮＯ_Ｘ流入濃度を求める例について述べたが、内燃機関１の運転状態（燃料噴射量、吸入空気量、アクセル開度等）をパラメータとして、ＮＯ_Ｘ流入濃度が演算（推定）されてもよい。

また、ＮＯ_Ｘ流入濃度が下限値以上である場合であっても、内燃機関１の運転状態によってはＮＯ_Ｘ流入濃度を所望の濃度まで増加させることができない可能性がある。よって、内燃機関１の運転状態に応じて下限値が補正されてもよい。

＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１５乃至図１７に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高い場合において、ＮＯ_Ｘ流入濃度が所定の上限値より大きければ、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させず、当量比の増加のみを行う点にある。

詳細には、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い場合に、ＮＯ_Ｘ流入濃度が所定の上限値以下であれば、前述した第１の実施例で述べた方法によりＮＯ_Ｘ流入濃度及び当量比を増加させる。一方、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きい場合は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させずに、当量比のみを増加させる。

ここで、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記基準ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎ０に対して十分に大きくなると、それ以上ＮＯ_Ｘ流入濃度が増加されても、ＮＯ_Ｘと反応するＮＨ_３の量が増えず、ＳＣＲ触媒をすり抜けるＮＯ_Ｘの量が増加する。そこで、本実施例においては、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させることによってＮＯ_Ｘと接触するＮＨ_３の量を増加させることができる最大のＮＯ_Ｘ流入濃度を上限値として定め、ＮＯ_Ｘ流入濃度が上限値より大きいときは、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させずに、当量比のみを増加させるようにした。また、第二触媒ケーシング６に収容されるＳＣＲ触媒の量は有限であるため、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値以上であるときに、当量比がある程度大きくなると、ＮＨ_３と反応するＮＯ_Ｘの量がそれ以上増加しなくなる。

図１５は、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きいときの当量比とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。図１５に示すように、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きい場合は、当量比が所定の量ｅｒ１より小さければ、当量比が大きくなるほどＮＯ_Ｘ流出量が減少する。ただし、当量比が所定量ｅｒ１以上になると、ＳＣＲ触媒によるＮＯ_ＸとＮＨ_３との反応が飽和するため、当量比が前記所定量ｅｒ１より増加されてもＮＯ_Ｘ流出量が殆ど減少しない。よって、ＮＯ_Ｘ流出量が最も少なくなる最小の当量比（図１５中の所定量ｅｒ１）を目標当量比に定め、該目標当量比に従って添加剤の添加量が増加されればよい。このような方法によれば、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きいときに、添加剤の消費量を最小限に抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流出量を最小限に抑えることができる。

なお、ＳＣＲ触媒の温度が高いときは低いときに比べ、ＮＨ_３とＯ_２との反応が顕著になる。そのため、ＳＣＲ触媒の温度が高いときは低いときに比べ、ＮＨ_３の酸化反応を抑制するために必要となるＮＯ_Ｘ流入濃度が大きくなる。よって、前記上限値は、図１６に示すように、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど大きくされてもよい。このように上限値が定められると、添加剤の消費量を最小限に抑えつつ、ＮＯ_Ｘ流出量を最小限に抑えることができる。

以下、本実施例におけるＮＯ_Ｘ低減処理の実行手順について図１７に沿って説明する。図１７は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高いときにＥＣＵ１０によって繰り返し実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。なお、図１７において、前述した図１０の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号が付されている。

図１７の処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｔｅｓｃｒ＞Ｔｅ０）に、Ｓ３０１の処理を実行する。Ｓ３０１の処理では、ＥＣＵ１０は、ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎを読み込む。ＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎは、内燃機関１の運転状態に基づいて演算されてもよく、又は前述の第２の実施例と同様に、第一触媒ケーシング５と第二触媒ケーシング６との間の排気通路３に設けられたＮＯ_Ｘセンサ１５によって測定されてもよい。

ＥＣＵ１０は、Ｓ３０１の処理を実行した後に、Ｓ３０２の処理を実行する。Ｓ３０２の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ３０１の処理で読み込まれたＮＯ_Ｘ流入濃度Ｃｎｏｘｉｎが上限値Ｌｈｉｇｈ以下であるか否かを判別する。上限値Ｌｈｉｇｈは、第二排気温度センサ９の出力信号（ＳＣＲ触媒の温度）と前記図１６に示したようなマップとに基づいて求められる。

前記Ｓ３０２の処理において肯定判定された場合（Ｃｎｏｘｉｎ≦Ｌｌｏｗ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３乃至Ｓ１０７の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１０は、前述した第１の実施例と同様の手順によりＮＯ_Ｘ低減処理を実行する。

一方、前記Ｓ３０２の処理において否定判定された場合（Ｃｎｏｘｉｎ＞Ｌｈｉｇｈ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０３の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１０は、ＮＯ_Ｘ流入濃度を増加させずに、添加剤の添加量を増加（当量比を増加）させる。その場合、ＥＣＵ１０は、前述した図１５の説明で述べたように、ＮＯ_Ｘ流出量が最も少なくなる最小の当量比を求め、該当量比に従って添加剤の添加量を増加させる。

図１７の処理ルーチンに従ってＮＯ_Ｘ低減処理が実行されると、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、ＮＯ_Ｘ流入濃度の不要な増加に起因するＮＯ_Ｘ流出量の増加、及び添加剤の消費量の増加を抑制することができる。

なお、本実施例のＮＯ_Ｘ低減処理は、前述した第２の実施例のＮＯ_Ｘ低減処理と組み合わせることもできる。その場合、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記上限値より大きいときに加え、ＮＯ_Ｘ流入濃度が前記下限値より小さいときのＮＯ_Ｘ流出量を最小限に抑えることができるとともに、添加剤の消費量を最小限に抑えることができる。

＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図１８乃至図１９に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、前記ＮＯ_Ｘ低減処理が実行される際に、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）を大きくする点にある。

図１８は、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高い場合においてＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）とＮＯ_Ｘ流出量との関係を示す図である。図１８に示すように、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）が大きくなるほど、ＮＯ_Ｘ流出量が少なくなる。これは、空間速度（ｓｖ）の増加によってＳＣＲ触媒の活性点が増加し、それに伴ってＮＯ_ＸとＮＨ_３との反応量が増加することに因ると考えられる。

したがって、図１９に示すように、前記ＮＯ_Ｘ低減処理が実行される際のＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）が大きくされると、ＮＯ_Ｘ浄化量の減少をより確実に抑制することができる。その結果、ＮＯ_Ｘ流出量の増加をより確実に少なく抑えることができる。なお、空間速度（ｓｖ）が過剰に大きくなると、ＮＯ_ＸがＮＨ_３と反応せずにＳＣＲ触媒をすり抜けてしまう可能性あるため、空間速度（ｓｖ）が過剰に大きくされないように制限することが望ましい。

ここで、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）を大きくする方法としては、スロットル弁４の開度を増加させることにより、吸入空気量を増加させ、以て単位時間あたりにＳＣＲ触媒を通過する排気の量を増加させる方法を用いることができる。また、排気通路３に可変容量型ターボチャージャのタービンが配置される構成においては、タービンの回転速度が増加するようにターボチャージャの容量を変更する方法を用いることもできる。さらに、ＥＧＲ装置により還流されるＥＧＲガス量を減少させることにより、吸入空気量を増加させ、以て単位時間あたりにＳＣＲ触媒を通過する排気の量を増加させる方法を用いることもできる。

なお、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）を大きくする処理は、前記第２の実施例およびまたは前記第３の実施例のＮＯ_Ｘ低減処理と組み合わせることもできる。その場合、ＮＯ_Ｘ流入濃度が上限値より大きいとき、およびまたはＮＯ_Ｘ流入濃度が下限値より小さいときに、ＳＣＲ触媒を通過する排気の空間速度（ｓｖ）を増加させることで、ＮＯ_Ｘ流出量をより確実に少なくすることができる。

＜実施例５＞
次に、本発明の第５の実施例について図２０に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、前記ＮＯ_Ｘ低減処理が実行される際に、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度を低くする点にある。

前述した第二の反応（ＮＨ_３とＯ_２との反応）は、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど顕著になる傾向がある。これに対し、図２０に示すように、前記ＮＯ_Ｘ低減処理が実行される際のＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度が小さくされると、Ｏ_２と接触（反応）するＮＨ_３の量をより確実に減らすことができる。その結果、前記第二の反応により生成されるＮＯ_Ｘの量をより確実に減らすことができる。よって、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘ量の増加をより確実に少なくすることができる。

なお、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度を小さくする方法としては、混合気の空燃比が低く（リッチ寄り）なるように、吸入空気量又は燃料噴射量を調整する方法を用いることができる。

なお、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度を小さくする処理は、前記第２の実施例乃至前記第４の実施例の少なくとも一つのＮＯ_Ｘ低減処理と組み合わせることができる。その場合、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度より高いとき、ＮＯ_Ｘ流入濃度が下限値より小さいとき、又はＮＯ_Ｘ流入濃度が上限値より大きいときに、ＳＣＲ触媒へ流入する排気のＯ_２濃度を小さくすることで、ＮＯ_Ｘ流出量をより確実に少なく抑えることが可能になる。

＜他の実施例＞
前述した第１乃至第５の実施例では、パティキュレートフィルタとＳＣＲ触媒が異なる触媒ケーシングに収容される例について述べたが、パティキュレートフィルタとＳＣＲ触媒が同一の触媒ケーシングに収容されてもよい。具体的には、ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持されてもよい。その場合、内燃機関１の高負荷運転時に加え、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを酸化及び除去する処理（ＰＭ再生処理）の実行時においても、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０より高くなる可能性がある。また、ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持された構成においては、内燃機関１からＳＣＲ触媒に至る排気経路が短くなるため、ＳＣＲ触媒の温度が所定温度Ｔｅ０を超える機会が増える可能性がある。

よって、ＳＣＲ触媒がパティキュレートフィルタに担持された構成（ＳＣＲＦ）において、前述した第１乃至第５の実施例で述べたＮＯ_Ｘ低減処理が実行されると、内燃機関１が高負荷運転された場合やＰＭ再生処理が実行された場合等において、ＳＣＲＦから流出するＮＯ_Ｘ量の増加を少なく抑えることができる。

１ 内燃機関
１ａ 燃料噴射弁
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ スロットル弁
５ 第一触媒ケーシング
６ 第二触媒ケーシング
７ 添加弁
８ 第一排気温度センサ
９ 第二排気温度センサ
１０ ＥＣＵ
１５ ＮＯ_Ｘセンサ
７０ ポンプ
７１ タンク
１００ ＥＧＲ通路
１０１ ＥＧＲ弁

Claims (9)

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ＮＯ_Xを浄化する
   選択還元型触媒と、
   前記選択還元型触媒より上流の排気にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する供給装置と、
   前記選択還元型触媒の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度が、前記選択還元型触媒のＮＯ _Ｘ 浄化率が最大となる温度として予め定められた所定温度より高いときは前記所定温度以下であるときに比べ、前記選択還元型触媒へ流入する排気のＮＯ_X濃度であるＮＯ_X流入濃度を増加させ、且つ、前記選択還元型触媒へ流入する排気に含まれるＮＯ_Xの量に対するアンモニア量の
   比である当量比が大きくなるように添加剤の添加量を増加させる制御手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合に、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、ＮＯ_X流入
   濃度を大きくするとともに、前記当量比が大きくなるように添加剤の添加量を多くする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. ＮＯ_X流入濃度を検出するＮＯ_X濃度検出手段を更に備え、
   前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合において、
   ＮＯ_X流入濃度が増加されていないときに前記ＮＯ_X濃度検出手段により検出されたＮＯ_X流入濃度が、ＮＯ_X流入濃度及び添加剤の添加量を増加させることで前記選択還元型触媒から流出するＮＯ_X量を減少させることができる最小のＮＯ_X流入濃度である下限値より少なければ、ＮＯ_X流入濃度を増加させず、且つ、前記供給装置による添加剤の添加を停止
   させる請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記温度検出手段により検出される温度が前記所定温度より高い場合において、
   前記下限値は、前記温度検出手段により検出される温度が高いときは低いときに比べ、大きな値に設定される請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. ＮＯ_X流入濃度を検出するＮＯ_X濃度検出手段を更に備え、
   前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合において、
   ＮＯ_X流入濃度が増加されていないときに前記ＮＯ_X濃度検出手段により検出されたＮＯ_X流入濃度が、ＮＯ_X流入濃度を増加させることで前記選択還元型触媒で酸化されるアンモニアの量を減少させることができる最大のＮＯ_X流入濃度である上限値より多ければ、Ｎ
   Ｏ_X流入濃度を増加させず、且つ、添加剤の添加量を増加させる請求項１又は２に記載の
   内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記温度検出手段により検出される温度が前記所定温度より高い場合において、
   前記上限値は、前記温度検出手段により検出される温度が高いときは低いときに比べ、大きな値に設定される請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合において、
   前記制御手段は、ＮＯ_X流入濃度と当量比と前記選択還元型触媒から流出するＮＯ_X量との関係に基づいて、ＮＯ_X流入濃度が増加された場合に前記選択還元型触媒から流出する
   ＮＯ_X量が許容量以下となる最小の当量比を求め、該当量比に従って添加剤の添加量を増
   加させる請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合において、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、前記選択還元型触媒へ流入する排気の酸素濃度を小さくする請求項１乃至７の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より高い場合において、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるほど、前記選択還元型触媒を通過する排気の空間速度を大きくする請求項１乃至８の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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