JP7115334B2 - 内燃機関の排気浄化装置、及び車両 - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関の排気浄化装置、及び車両に関する。

内燃機関の排気浄化装置として、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として、排ガス中のＮＯｘを選択的に還元するＮＯｘ選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、「ＳＣＲ触媒」と称する）を有するＳＣＲ触媒排気浄化システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このＳＣＲ触媒排気浄化システムにおいて、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ還元特性を効果的に機能させるためには、当該ＳＣＲ触媒中のアンモニアの溜め込み量（以下、「アンモニアストレージ量」と称する）を適切な量にコントロールする必要がある。そのコントロール手法としては、コントロールユニットにて、種々のセンサ情報に基づいて、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの消費量を逐次的に予測し、不足するアンモニア量を前駆体である尿素水としてＳＣＲ触媒に供給する手法が一般的である。

特開２０１２－１８９００７号公報

しかしながら、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化反応は、複雑であり、そのＮＯｘ浄化反応に基づくアンモニアの消費量を正確に演算するのは困難である。加えて、アンモニアの消費量の予測値は、尿素水噴射装置における噴射量の誤差やＮＯｘセンサの検出誤差等に起因した誤差も含むことになる。

そのため、コントロールユニットの演算により推定されるアンモニアストレージ量の推定値が、実際値と乖離することは稀ではない。そして、その乖離が拡大すると、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量が不足した状態（以下、「アンダーストレージ状態」と称する）、又は、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量が過剰な状態（以下、「オーバーストレージ状態」と称する）が発生することになる。

ここで、ＳＣＲ触媒におけるアンダーストレージ状態が発生した場合には、ＮＯｘ浄化反応を引き起こすアンモニアが不足することによって、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率が低下することになる。

一方、ＳＣＲ触媒におけるオーバーストレージ状態が発生した場合には、過剰なアンモニアがＳＣＲ触媒から脱離し、脱離したアンモニアが後段の酸化触媒によりＮＯｘに変化することで排気浄化装置のＮＯｘ浄化性能が低下する。又、脱離したアンモニアが後段の酸化触媒によりアンモニアのまま排出されたとしても、ＳＣＲ触媒の下流側ＮＯｘセンサは、アンモニアをＮＯｘとして検出し、コントローラ側ではＮＯｘ浄化性能が低下していると判断してしまうことになる。加えて、オーバーストレージ状態においては、余剰な尿素水又はアンモニアが排出されるおそれもある。

このような背景から、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘ浄化率の低下が検出された場合には、当該ＮＯｘ浄化率の低下が、ＳＣＲ触媒におけるアンダーストレージ状態又はオーバーストレージ状態のいずれが発生しているのかを正確に特定し、その上でＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の推定値の補正等を実行することが求められる。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の推定値が、実際値と乖離した場合にも、アンモニアストレージ量の推定値を適切に補正することを可能とする内燃機関の排気浄化装置、及び車両を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
内燃機関の排気通路に配設される排気浄化装置であって、
前記排気通路内に配設されたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒と、
前記排気通路内の前記ＳＣＲ触媒の上流側で、尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、
前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量を推定し、当該アンモニアストレージ量の推定値に基づいて、前記尿素水噴射装置の尿素水噴射量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値以下まで低下した場合、前記尿素水噴射量を現時点の前記アンモニアストレージ量の推定値に基づいて決定される第１噴射量から第２噴射量に増加させる試験動作を行い、
前記試験動作において、所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上まで増加した場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値を減少させる補正処理を行い、
前記試験動作において、前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第２閾値以上まで増加しない場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値を増加させる補正処理を行う、
排気浄化装置である。

又、他の局面では、
上記排気浄化装置を備える車両である。

本開示に係る排気浄化装置によれば、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の推定値が、実際値と乖離した場合にも、アンモニアストレージ量の推定値を適切に補正することができる。

一実施形態に係る排気浄化装置の構成の一例を示す図 一実施形態に係るＥＣＵの構成の一例を示すブロック図 一実施形態に係る補正処理部が行う具体的な動作フローの一例を示す図 本実施形態に係る排気浄化装置における、尿素水噴射量の挙動（図４Ａ）、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の挙動（図４Ｂ）、及び、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率の挙動（図４Ｃ）の一例を示すタイムチャート 本実施形態に係る排気浄化装置における、尿素水噴射量の挙動（図５Ａ）、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の挙動（図５Ｂ）、及び、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率の挙動（図５Ｃ）の一例を示すタイムチャート

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［排気浄化装置の構成］
以下、図１を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る排気浄化装置Ｕは、例えば、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排ガス中のＮＯｘを浄化する。

エンジン１０は、例えば、燃焼室、燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置等（図示せず）を含んで構成される。エンジン１０は、燃焼室内で、燃料と空気の混合気を燃焼及び膨張させて、動力を発生する。エンジン１０には、燃焼室内に空気を導入する吸気通路（例えば、吸気管）２０と、燃焼室から排出される燃焼後の排ガスを、車両の外部に排出する排気通路（例えば、排気管）３０と、が接続されている。

尚、本実施形態に係るエンジン１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０からは吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルドを介して排気通路３０に合流する構成となっている。

排気浄化装置Ｕは、ＳＣＲ触媒４０、尿素水噴射装置５０、各種センサ６１～６４、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。

ＳＣＲ触媒４０は、尿素水噴射装置５０から供給される尿素水が加水分解したアンモニアを吸着すると共に、当該吸着したアンモニアによって排ガス中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。ＳＣＲ触媒４０としては、公知のＳＣＲ触媒を用いることができ、例えば、セラミック製の担持体の表面に、Ｆｅゼオライト、Ｃｕゼオライト又はバナジウム等のＮＯｘ還元触媒を担持したものを用いることができる。尚、ＳＣＲ触媒４０としては、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するタイプのものを用いてもよい。

尿素水噴射装置５０は、排気通路３０内のＳＣＲ触媒４０の上流側において、尿素水を噴射する。尿素水噴射装置５０は、例えば、尿素水添加弁５１、尿素水タンク５２、及び、サプライポンプ５３を含んで構成される。

尿素水噴射装置５０においては、尿素水タンク５２からサプライポンプ５３によって圧送された尿素水が、尿素水添加弁５１から排気通路３０中に噴射される。尿素水添加弁５１から排気通路３０中に噴射された尿素水は、排ガスの高温により加水分解され、アンモニアに変換されてＳＣＲ触媒４０に供給される。そして、当該アンモニアは、ＳＣＲ触媒４０に吸着して、当該ＳＣＲ触媒４０の作用でＮＯｘと反応して、ＮＯｘを還元浄化する。

尿素水噴射装置５０から排気通路３０に噴射する尿素水の噴射量は、尿素水添加弁５１の開度の調整により行われる。尚、尿素水添加弁５１の開度の制御は、ＥＣＵ１００（尿素水噴射制御部１０３）から出力される制御信号によって行われる。

各種センサ６１～６４は、排気通路３０を通流する排ガスの状態、及びＳＣＲ触媒４０の状態等を検出するために設けられている。具体的には、排気通路３０には、第１ＮＯｘセンサ６１、第２ＮＯｘセンサ６２、温度センサ６３、及び流量センサ６４等が備え付けられている。

第１ＮＯｘセンサ６１は、排気通路３０のＳＣＲ触媒４０の上流側に配設され、ＳＣＲ触媒４０に流入するＮＯｘ量（即ち、ＮＯｘ濃度）を検出する。第２ＮＯｘセンサ６２は、排気通路３０のＳＣＲ触媒４０の下流側に配設され、ＳＣＲ触媒４０から流出するＮＯｘ量（即ち、ＮＯｘ濃度）を検出する。温度センサ６３は、エンジン１０から排出される排ガスの温度を検出する。流量センサ６４は、エンジン１０から排出される排ガスの流量を検出する。そして、これらの各種センサ６１～６４は、検出により得られたセンサ情報を、逐次、ＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００（本発明の「制御装置」に相当）は、排気浄化装置Ｕの動作を制御する。ＥＣＵ１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ＥＣＵ１００の後述する各機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。

尚、ＥＣＵ１００は、エンジン１０及び尿素水噴射装置５０等と通信することで、これらを制御したり、これらの状態情報を取得したりする。又、ＥＣＵ１００は、各種センサ６１～６４からセンサ情報を取得して、排気通路３０を通流する排ガスの状態、及びＳＣＲ触媒４０の状態等を検出する。

［ＥＣＵ１００の詳細構成］
次に、図２、図３、図４、図５を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ１００の詳細構成について説明する。

図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１００の構成の一例を示すブロック図である。

ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ浄化率検出部１０１、アンモニアストレージ量推定部１０２、尿素水噴射制御部１０３、補正係数設定部１０４、及び、補正処理部１０５を備えている。

＜ＮＯｘ浄化率検出部１０１について＞
ＮＯｘ浄化率検出部１０１は、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率を検出し、補正処理部１０５に送出する。ＮＯｘ浄化率検出部１０１は、例えば、第１ＮＯｘセンサ６１のセンサ信号（即ち、ＳＣＲ触媒４０に流入するＮＯｘ量）及び第２ＮＯｘセンサ６２のセンサ信号（即ち、ＳＣＲ触媒４０から流出するＮＯｘ量）に基づいて、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率を検出する。

尚、ＮＯｘ浄化率検出部１０１は、ＳＣＲ触媒４０のＮＯｘ浄化率を検出する際、ＳＣＲ触媒４０に流入するＮＯｘ量については、エンジン１０の運転状態から推定された値を用いてもよい。

＜アンモニアストレージ量推定部１０２について＞
アンモニアストレージ量推定部１０２は、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量を推定する。アンモニアストレージ量推定部１０２は、典型的には、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量に基づいて、ＳＣＲ触媒４０に新たに吸着するアンモニアの吸着量を算出し、ＳＣＲ触媒４０に到来するＮＯｘ量に基づいて、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアの消費量を算出する。そして、アンモニアストレージ量推定部１０２は、ＳＣＲ触媒４０に新たに吸着したアンモニアの吸着量から、ＳＣＲ触媒４０中で消費したアンモニアの消費量を減算することによって、現時点におけるＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量を推定する。つまり、アンモニアストレージ量推定部１０２は、尿素水噴射量の推移とＳＣＲ触媒４０におけるアンモニア消費量の推移とに基づいて、記憶部（例えば、ＲＡＭ）に記憶する現時点のアンモニアストレージ量を逐次的に更新していく。

尚、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアの消費量は、例えば、ＳＣＲ触媒４０に到来するＮＯｘ量（例えば、第１ＮＯｘセンサ６１のセンサ情報）、排ガス温度（例えば、温度センサ６３のセンサ情報）、排ガス流量（例えば、流量センサ６４のセンサ情報）、及び、現時点におけるＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量に基づいて、算出される。

アンモニアストレージ量推定部１０２は、補正処理部１０５から補正指令を受信した場合、記憶部（例えば、ＲＡＭ）に記憶する現時点におけるＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量の推定値を、補正処理部１０５から指令された値に補正する。これにより、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量の推定値が実際値と乖離した場合に、ＳＣＲ触媒４０中のアンモニアストレージ量の推定値を、再度、実際値に近づける。

＜尿素水噴射制御部１０３について＞
尿素水噴射制御部１０３は、尿素水添加弁５１に開度指令信号を出力することによって、尿素水噴射装置５０からの尿素水噴射を制御する。この際、尿素水噴射制御部１０３は、例えば、アンモニアストレージ量推定部１０２によって推定されるＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の推定値が目標値に維持されるように、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量を制御する。これによって、ＳＣＲ触媒４０を、ＮＯｘ浄化率が高い状態で維持する。

尚、ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の目標値は、現時点における排ガス温度等によって適宜変化させられてもよい。

尿素水噴射制御部１０３は、例えば、現時点のＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の推定値と目標値の差分と、尿素水噴射量とを関連付けた制御マップに基づいて、尿素水噴射量を算出する。そして、尿素水噴射制御部１０３は、制御マップを用いて算出した尿素水噴射量に、補正係数設定部１０４に設定された尿素噴射補正係数（例えば、０．５～１．５の間のいずれかの値）を乗算した値を、尿素水噴射装置５０に指令する尿素水噴射量と決定する。

＜補正係数設定部１０４について＞
補正係数設定部１０４は、尿素水噴射制御部１０３にて尿素水噴射量を決定する際の補正係数である尿素噴射補正係数を設定する。

尿素噴射補正係数は、主に、尿素水噴射装置５０の装置誤差（例えば、開度指令信号が指示する弁開度に対する実際の尿素水添加弁５１の弁開度の誤差）を校正するべく設定される。つまり、尿素水噴射装置５０が実際に噴射する尿素水噴射量は、尿素水噴射装置５０の装置誤差に起因して、尿素水噴射制御部１０３からの指令値からずれる場合があるため、排気浄化装置Ｕは、尿素噴射補正係数により当該装置誤差を校正する。

尿素噴射補正係数は、例えば、初期状態では「１．０」に設定され、補正処理部１０５からの増加指令に応じて、「１．１」、「１．２」…と段階的に増加させられる。又、尿素噴射補正係数は、補正処理部１０５からの減少指令に応じて、「０．９」、「０．８」…と段階的に減少させられる。尿素噴射補正係数は、尿素水噴射制御部１０３からの指令値に係る尿素水噴射量と、実際に尿素水噴射装置５０が噴射する尿素水噴射量とを合致させるように機能する。

尚、尿素噴射補正係数を適切に設定することは、アンモニアストレージ量推定部１０２における推定精度の向上にもつながり、アンモニアストレージ量の推定値が実際値と乖離した状態が発生する頻度を低減することにも資する。

＜補正処理部１０５について＞
補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値以下（例えば、６０％）まで低下した場合に、当該ＮＯｘ浄化率が低下した要因を特定するための試験動作を実行する。そして、補正処理部１０５は、当該試験動作の結果に基づいて、ＮＯｘ浄化率低下の要因がアンダーストレージ状態にあるのか、オーバーストレージ状態にあるのかを特定し、アンモニアストレージ量の推定値を実際値に近づけるべく、アンモニアストレージ量の推定値を補正する。

補正処理部１０５が実行する具体的な試験動作としては、尿素水噴射装置５０の尿素水噴射量を現時点のアンモニアストレージ量の推定値に基づいて決定される第１噴射量から第２噴射量（＞第１噴射量）に増加させ、所定時間（例えば、１分間）内にＮＯｘ浄化率が第１閾値よりも大きい第２閾値（例えば、８０％）以上まで増加するか否かを判定する手法である。補正処理部１０５は、この試験動作において、所定時間内にＮＯｘ浄化率が第１閾値よりも大きい第２閾値以上まで増加した場合には、ＳＣＲ触媒４０においてアンモニアのアンダーストレージが発生していると特定し、所定時間内にＮＯｘ浄化率が第２閾値以上まで増加しない場合には、ＳＣＲ触媒４０においてアンモニアのオーバーストレージが発生していると特定する。

ここで、補正処理部１０５が試験動作として、一時的に尿素水噴射量を増加させる手法を用いている理由としては、アンダーストレージ状態に起因してＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が低下している場合には、当該試験動作によってＮＯｘ浄化率が急速に回復する一方、オーバーストレージ状態に起因してＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が低下している場合には、当該試験動作によってもＮＯｘ浄化率が回復せず、当該試験動作の応答の結果が明確に判別可能であるためである。換言すると、仮に、補正処理部１０５が試験動作として、一時的に尿素水噴射量を減少させたとしても、ＮＯｘ浄化率変化に係る応答が小さく、ＳＣＲ触媒４０においてＮＯｘ浄化率が低下している要因が、アンダーストレージ状態であるのかオーバーストレージ状態であるのかを判別することができない。

図３は、補正処理部１０５が行う具体的な動作フローの一例を示す図である。図３に示すフローチャートは、例えば、ＥＣＵ１００がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１００ｍｓ毎）で実行するものである。

図４、図５は、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕにおける、尿素水噴射量の挙動（図４Ａ、図５Ａ）、ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の挙動（図４Ｂ、図５Ｂ）、及び、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率の挙動（図４Ｃ、図５Ｃ）の一例を示すタイムチャートである。尚、図４、図５のタイミングＴ１は、補正処理部１０５が試験動作を開始したタイミングを表し、タイミングＴ２は、補正処理部１０５が試験動作を終了したタイミングを表す。

図４は、ＳＣＲ触媒４０においてアンダーストレージ状態が発生している場合の各値の挙動を示し、図５は、ＳＣＲ触媒４０においてオーバーストレージ状態が発生している場合の各値の挙動を示している。

尚、図４Ｂ及び図５Ｂは、ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の推定値（実線）と実際値（点線）の挙動を示している。又、ここでは、排気浄化装置Ｕは、ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の推定値が、ＳＣＲ触媒４０のストレージ可能量に対して９０％となるように、尿素水噴射量を制御している。

ステップＳ１において、補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値（例えば、６０％）以下まで低下しているか否かを判定する。ここで、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値以下まで低下していない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、補正処理部１０５は、特に処理を実行することなく、図３のフローチャートの処理を終了する。一方、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値以下まで低下している場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、補正処理部１０５は、ステップＳ２に処理を進める。

尚、このステップＳ１において、補正処理部１０５は、ＮＯｘ浄化率の積分値に基づいて、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が低下しているか否かを判定してもよい。これによって、ＮＯｘ浄化率を検出する際のノイズに起因して、無用に試験動作を実施してしまうことを回避することができる。

ステップＳ２において、補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率の低下の要因を確定するための試験動作を開始する。この際、補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率の低下の要因を、ＳＣＲ触媒４０のアンダーストレージ状態と仮定して、暫定的に、現時点のＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値を低下させる。加えて、補正処理部１０５は、暫定的に、現時点の尿素噴射補正係数を一段階増加させる（例えば、１．０から１．１に増加させる）。これによって、尿素水噴射制御部１０３が尿素水噴射装置５０に対して指令する尿素水噴射量は、試験開始前よりも増加する。

尚、このステップＳ２において、暫定的にアンモニアストレージ量の推定値を低下させる度合いは、例えば、予め規定した値（例えば、１０％）であってもよい。又、暫定的にアンモニアストレージ量の推定値に対して、他のアンモニアストレージ量推定手法で推定したアンモニアストレージ量の推定値を代入する手法を用いてもよい。

ステップＳ３において、補正処理部１０５は、試験終了までの所定時間内（例えば、１分間）に、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第２閾値（例えば、８０％）以上まで上昇するか否かを判定する。ここで、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第２閾値以上まで上昇した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、補正処理部１０５は、ステップＳ４に処理を進める。一方、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が第２閾値未満である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、補正処理部１０５は、ステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ４において、補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０のアンダーストレージがＮＯｘ浄化率低下の要因と特定する。そして、補正処理部１０５は、アンモニアストレージ量の推定値を減少させる方向に補正し、尿素噴射補正係数を増加させる方向に補正する（図４を参照）。

このステップＳ４の補正処理は、例えば、ステップＳ２にて暫定的に補正したＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値及び尿素噴射補正係数を、現時点のＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値及び尿素噴射補正係数と確定する処理であってもよい。

尚、このステップＳ４の補正処理は、例えば、現時点のＮＯｘ浄化率、ＳＣＲ触媒４０の温度、及び、排気通路内の排ガス流量に基づいて、記憶部（例えば、ＲＯＭ）に予め記憶した制御マップや物理式を用いて、ＳＣＲ触媒４０における現時点のアンモニアストレージ量を算出し、当該アンモニアストレージ量を、記憶部（例えば、ＲＡＭ）に記憶する現時点のアンモニアストレージ量に上書きする処理であってもよい。

ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量は、ＮＯｘ浄化率、ＳＣＲ触媒４０の温度、及び、排気通路内の排ガス流量と相関関係を有するため、現時点のこれらの値から、一意に算出され得る。又、現時点のＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値を算出する物理式としては、例えば、ＮＯｘの化学反応の反応速度式から導出される以下の式（１）を用いてよい。

このステップＳ４によって、尿素水噴射装置５０から噴射される尿素水噴射量は、現時点のＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の実際値に即した量となり、試験開始前よりも増加することになる。その結果、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率は、回復することになる。

又、このステップＳ４で、尿素噴射補正係数を増加させることによって、アンモニアストレージ量の推定値と目標値との間の差分の単位量当たりの尿素水噴射量を増加させることになるため、尿素水噴射装置５０の装置誤差に伴う噴射量不足を抑制することができる。

ステップＳ５において、補正処理部１０５は、ＳＣＲ触媒４０のオーバーストレージがＮＯｘ浄化率低下の要因と特定する。そして、補正処理部１０５は、アンモニアストレージ量の推定値を増加させる方向に補正し、尿素噴射補正係数を減少させる方向に補正する。

このステップＳ５の補正処理は、例えば、ステップＳ２にて暫定的に補正したＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値を破棄し、記憶部（例えば、ＲＡＭ）に記憶する現時点のＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値を、現時点のＳＣＲ触媒４０のストレージ可能量に補正する処理であってもよい。尚、ＳＣＲ触媒４０の温度とＳＣＲ触媒４０のストレージ可能量との関係を規定する制御マップを、予め記憶部に記憶しておき、補正処理部１０５は、当該制御マップを用いて、補正処理を行えばよい。

又、このステップＳ５の補正処理は、ステップＳ２にて暫定的に補正した尿素噴射補正係数を破棄し、尿素噴射補正係数を１段階減少させる方向に補正する処理であってもよい。

このステップＳ５によって、尿素水噴射装置５０から噴射される尿素水噴射量は、現時点のＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアストレージ量の実際値に即した量となり、試験開始前よりも減少することになる。その結果、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率は、時間の経過と共に回復することになる（図５を参照）。

又、このステップＳ５で、尿素噴射補正係数を減少させることによって、アンモニアストレージ量の推定値と目標値との間の差分の単位量当たりの尿素水噴射量を減少させることになるため、尿素水噴射装置５０の装置誤差に伴う過剰噴射を抑制することができる。

尚、ステップＳ４及びＳ５を実行した際には、所定時間（例えば、１０分間）、図３に示すフローチャートの処理の実行を禁止するのが望ましい。これによって、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率が回復する前に、ＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値及び尿素噴射補正係数を補正する処理を繰り返し実行してしまうことを抑制することができる。

以上のような処理により、ＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値と実際値との間の乖離は、解消されることになる。又、尿素噴射補正係数も適切な値に設定されることになるため、長期的に見て、ＳＣＲ触媒４０のアンモニアストレージ量の推定値と実際値との間の乖離が発生する頻度も抑制されることになる。

尚、補正処理部１０５にてアンモニアストレージ量推定部１０２が推定するアンモニアストレージ量の推定値を減少させたり、増加させたりする処理（上記したステップＳ４、Ｓ５）は、任意の手法であってよい。かかる処理は、例えば、段階的に（例えば、５％毎）、アンモニアストレージ量推定部１０２が推定するアンモニアストレージ量の推定値を増加又は減少させる処理であってもよい。かかる手法であっても、図３のフローチャートの処理を繰り返し実行することで、アンモニアストレージ量推定部１０２が推定するアンモニアストレージ量の推定値を段階的に実際値に近づけることができる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕ（ＥＣＵ１００）によれば、ＳＣＲ触媒４０におけるＮＯｘ浄化率の低下の原因が、ＳＣＲ触媒４０におけるアンモニアのオーバーストレージ状態に起因するのか又はアンダーストレージ状態に起因するのかを特定することが可能である。そして、これによって、アンモニアストレージ量の推定値、及び、尿素噴射補正係数を適切に補正することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、ＥＣＵ１００の構成の一例として、ＮＯｘ浄化率検出部１０１、アンモニアストレージ量推定部１０２、尿素水噴射制御部１０３、補正係数設定部１０４、及び、補正処理部１０５の機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、アンモニアストレージ量推定部１０２の機能と尿素水噴射制御部１０３の機能は、それぞれ別個のＥＣＵに搭載されてもよい。

又、上記実施形態では、一例として、排気浄化装置Ｕをディーゼルエンジンに適用した態様ついて説明する。但し、本実施形態に係る排気浄化装置Ｕは、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも適用し得る。

又、上記実施形態では、排気浄化装置Ｕの適用対象の一例として、車両を示したが、排気浄化装置Ｕの適用対象は、これに限定されない。例えば、排気浄化装置Ｕは、発電機、建設機械、船舶等に適用されてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係る排気浄化装置によれば、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量の推定値が、実際値と乖離した場合にも、アンモニアストレージ量の推定値を適切に補正することができる。

Ｕ 排気浄化装置
１０ エンジン
２０ 吸気通路
３０ 排気通路
４０ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ選択還元化型触媒）
５０ 尿素水噴射装置
５１ 尿素水添加弁
５２ 尿素水タンク
５３ サプライポンプ
６１ 第１ＮＯｘセンサ
６２ 第２ＮＯｘセンサ
６３ 温度センサ
６４ 流量センサ
１００ ＥＣＵ（制御装置）
１０１ ＮＯｘ浄化率検出部
１０２ アンモニアストレージ量推定部
１０３ 尿素水噴射制御部
１０４ 補正係数設定部
１０５ 補正処理部

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に配設される排気浄化装置であって、
   前記排気通路内に配設されたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒と、
   前記排気通路内の前記ＳＣＲ触媒の上流側で、尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、
   前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニアストレージ量を推定し、当該アンモニアストレージ量の推定値に基づいて、前記尿素水噴射装置の尿素水噴射量を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が第１閾値以下まで低下した場合、前記尿素水噴射量を現時点の前記アンモニアストレージ量の推定値に基づいて決定される第１噴射量から第２噴射量に増加させる試験動作を行い、
   前記試験動作において、所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上まで増加した場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値を減少させる補正処理を行い、
   前記試験動作において、前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第２閾値以上まで増加しない場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値を増加させる補正処理を行う、
   排気浄化装置。
2. 前記制御装置は、
   前記尿素水噴射量の推移と前記ＳＣＲ触媒におけるアンモニア消費量の推移とに基づいて、現時点の前記アンモニアストレージ量を推定する、
   請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記制御装置は、前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上まで増加した場合には、現時点の前記アンモニアストレージ量の推定値を、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率、前記ＳＣＲ触媒の温度、及び、前記排気通路内の排ガス流量に基づいて算出されるアンモニアストレージ量に補正する、
   請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記制御装置は、前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第２閾値以上まで増加しない場合には、現時点の前記アンモニアストレージ量の推定値を、現時点の前記ＳＣＲ触媒のストレージ可能量に補正する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
5. 前記制御装置は、
   前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上まで増加した場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値と前記アンモニアストレージ量の目標値との間の差分の単位量当たりの前記尿素水噴射量が増加するように、前記尿素水噴射量を調整する補正係数を補正し、
   前記所定時間内に前記ＮＯｘ浄化率が前記第２閾値以上まで増加しない場合には、前記アンモニアストレージ量の推定値と前記アンモニアストレージ量の目標値との間の差分の単位量当たりの前記尿素水噴射量が減少するように、前記補正係数を補正する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気浄化装置を備える車両。

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