JP7234950B2 - 内燃機関の排気浄化制御装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、内燃機関の排気浄化制御装置に関する。

従来、内燃機関から排出される排気を浄化するために、排気管内にＳＣＲ触媒（選択還元触媒）を設置し、還元剤としての尿素水によりＮＯｘを浄化するシステムが知られている。例えば特許文献１に記載の技術では、ＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒において、アンモニア消費量とアンモニア供給量とに応じてアンモニアの実吸着量を導出するとともに、その実吸着量とＮＯｘ触媒の触媒温度とに基づき基準ＮＯｘ浄化率を導出する。そして、基準ＮＯｘ浄化率と実ＮＯｘ浄化率との比較結果に応じて実吸着量を補正し、補正された実吸着量に応じてアンモニアの供給を制御することとしている。つまり、上記先行技術では、ＳＣＲ触媒でのアンモニア消費量とアンモニア供給量とを逐次積算しつつ、その都度、基準ＮＯｘ浄化率と実ＮＯｘ浄化率との比較結果に応じて補正を行うことによりアンモニアの実吸着量を導出し、その実吸着量に応じてアンモニアの供給を制御することとしている。

特許第３９５１７７４号公報

ところで、ＳＣＲ触媒では、アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との相関であるＮＯｘ浄化特性として、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が変わる変曲点を有し、その変曲点よりもアンモニア吸着量が少ない領域ではＮＯｘ浄化率の感度が大きく、変曲点よりもアンモニア吸着量が多い領域ではＮＯｘ浄化率の感度が小さい特性を有している（図２参照）。

上記先行技術において、基準ＮＯｘ浄化率と実ＮＯｘ浄化率との比較結果に応じて実吸着量を補正するには、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の変化が高感度となる領域でアンモニア吸着量を制御する必要がある。しかしながら、ＮＯｘ浄化率が高感度となる領域では、自ずとＮＯｘ浄化率が低くなる。そのため、高いＮＯｘ浄化率を実現する上では改善の余地があると考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘの浄化を適正に実施することができる内燃機関の排気浄化制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中のＮＯｘを浄化させる選択還元型の触媒と、
前記排気通路における前記触媒の上流側に、アンモニアを生成するための還元剤を供給する供給装置と、
を備える排気浄化システムに適用され、前記触媒におけるアンモニア吸着量が目標値に一致するように前記供給装置によるアンモニア供給量を制御する排気浄化制御装置であって、
前記触媒におけるアンモニア供給量とアンモニア消費量とを逐次積算するとともに、それらアンモニア供給量とアンモニア消費量との積算値に基づいて、前記触媒のアンモニア吸着量を算出する第１算出部と、
前記触媒におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいて、前記触媒のアンモニア吸着量を算出する第２算出部と、
前記第１算出部による前記アンモニア吸着量の算出が実施される第１期間において、その算出値に含まれる誤差が許容値を超えたことを判定する誤差判定部と、
前記誤差判定部により前記誤差が許容値を超えたと判定された場合に、一時的に前記第１算出部による前記アンモニア吸着量の算出から前記第２算出部による前記アンモニア吸着量の算出に切り替えるとともに、前記第２算出部による前記アンモニア吸着量の算出が実施される第２期間において前記第１期間よりも前記目標値を小さくする切替制御部と、
を備える。

選択還元型の触媒では、アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率とに相関があり、アンモニア吸着量を目標値に制御することにより、所望のＮＯｘ浄化率が実現される。また、アンモニア吸着量を算出する手法として、触媒におけるアンモニア供給量とアンモニア消費量とを逐次積算するとともに、それらアンモニア供給量とアンモニア消費量との積算値に基づいて、アンモニア吸着量を算出する手法（第１算出手法）と、触媒におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいて、アンモニア吸着量を算出する手法（第２算出手法）とが知られている。

この場合、第１算出手法によれば、広範囲（図２の範囲Ｘ１，Ｘ２）でのアンモニア吸着量の推定が可能となる。ただしその反面、アンモニア供給量やアンモニア消費量に誤差が含まれることを想定すると、誤差が蓄積されることに起因してアンモニア吸着量の算出精度が低下することが懸念される。一方で、第２算出手法によれば、都度のＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいてアンモニア吸着量が算出されるため、誤差の蓄積が生じないことが利点なる。ただしその反面、ＮＯｘ浄化率が飽和状態となる範囲（図２の範囲Ｘ２）でアンモニア吸着量の算出が困難になると考えられる。

この点、上記構成では、第１算出手法によるアンモニア吸着量の算出が実施される第１期間において、その算出値に含まれる誤差が許容値を超えたことを判定する。そして、誤差が許容値を超えたと判定された場合に、一時的に第１算出手法によるアンモニア吸着量の算出から第２算出手法によるアンモニア吸着量の算出に切り替えるとともに、第２算出手法によるアンモニア吸着量の算出が実施される第２期間において第１期間よりも目標値を小さくするようにした。これにより、第１期間において第１算出手法により算出されたアンモニア吸着量を用い、高いＮＯｘ浄化率となるようアンモニア供給量を制御しつつも、一時的に第２算出手法によるアンモニア吸着量の算出を行うことで、第１期間にて蓄積された誤差をリセットすることができる。この場合、選択還元型の触媒では、一般にアンモニア吸着量が少ない少量域で、アンモニア吸着量が多い多量域に比べて、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が高くなることから、第２算出手法によりアンモニア吸着量が算出される第２期間において第１期間よりも目標値を小さくすることで、ＮＯｘ浄化率が高感度で変化する領域でアンモニア吸着量を算出することができ、アンモニア吸着量のリセットを適正に実施できる。その結果、ＮＯｘの浄化を適正に実施することができる。

エンジンの排気浄化システムの概略構成図。 アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率とアンモニアスリップ量との関係を示す図。 第１算出手法によるアンモニア吸着量の算出処理を示す機能ブロック図。 アンモニア消費量の算出に用いる関係を示す図。 第２算出手法によるアンモニア吸着量の算出処理を示す機能ブロック図。 アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との関係を示す図。 尿素水供給装置の尿素水噴射量を制御する処理手順を示すフローチャート。 尿素水の噴射量制御をより具体的に示すタイムチャート。 別例において尿素水噴射量を制御する処理手順を示すフローチャート。 アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との関係を示す図。

本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンを対象に、エンジンの排気浄化システムを構築するものとしている。エンジン排気浄化システムの概略構成図を図１に示す。なお、内燃機関は、ディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１０には、不図示の各燃焼室に空気を供給する吸気通路１１と、各燃焼室内から排気を排出する排気通路１２とが接続されている。また、エンジン１０には、各燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置１３が設けられている。

排気通路１２には、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ２１が設けられるととともに、その下流側に、アンモニアによって排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するＳＣＲ触媒２２（選択還元触媒）が設けられている。ＤＰＦ２１は、排気中のＨＣやＣＯ等を酸化する酸化触媒を含む触媒一体構造となっている。また、ＳＣＲ触媒２２の上流側には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気通路１２内に供給する尿素水供給装置２３が設けられている。

尿素水供給装置２３は、例えば尿素水を排気通路１２内に噴射する尿素水噴射弁である。尿素水供給システムについては公知であるため、構成の図示は割愛するが、簡単に説明すると、尿素水タンクには尿素水が貯留されており、尿素水ポンプの駆動により尿素水が尿素水タンクから尿素水供給装置２３に給送される。そして、尿素水供給装置２３に対する開弁指令に基づいて尿素水供給装置２３から尿素水が噴射される。なお、還元剤としてアンモニア水溶液等を用いることも可能である。

排気通路１２内では、尿素水供給装置２３から噴射された尿素水によりアンモニア（ＮＨ３）が生成される。そして、ＳＣＲ触媒２２において、ＮＯｘとアンモニアとの還元反応によりＮＯｘが無害化された後、排気が下流側に排出される。この場合、ＳＣＲ触媒２２では、アンモニアが逐次吸着され、その吸着されたアンモニアをＮＯｘと反応させることによりＮＯｘが浄化される。

排気通路１２において、ＳＣＲ触媒２２の上流側及び下流側には、それぞれ排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２４，２５が設けられている。これら各センサ２４,２５の検出結果は、ＥＣＵ３０に逐次出力される。便宜上、以下の説明では、上流側のＮＯｘセンサ２４を上流側センサ２４、下流側のＮＯｘセンサ２５を下流側センサ２５とも言う。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなる周知のマイクロコンピュータを備えており、各種センサの検出結果に基づいて、所望とされる態様で尿素水供給装置２３をはじめとする各種アクチュエータを操作し、排気浄化に係る各種の制御を実施する。例えば、尿素水供給装置２３による尿素水の噴射量（噴射時間）を制御することにより、適切な時期に適正な量の尿素水を排気通路１２内に噴射供給する。なお、ＥＣＵ３０が「排気浄化制御装置」に相当し、尿素水の噴射量制御が、ＳＣＲ触媒２２に対するアンモニア供給量の制御に相当する。

尿素水の噴射量制御として、ＥＣＵ３０は、ＳＣＲ触媒２２におけるアンモニア吸着量ωを算出するとともに、そのアンモニア吸着量ωを所定の目標値ωｔｇに一致させるフィードバック制御を実施する。この場合、ＳＣＲ触媒２２では、アンモニア吸着量ωとＮＯｘ浄化率とには相関があり、アンモニア吸着量ωを目標値ωｔｇに制御することにより、所望のＮＯｘ浄化率が実現されるものとなっている。

図２には、ＳＣＲ触媒２２におけるアンモニア吸着量ωとＮＯｘ浄化率とアンモニアスリップ量との相関関係を示す。図２では、アンモニア吸着量ωとＮＯｘ浄化率との関係を実線で示し、アンモニア吸着量ωとアンモニアスリップ量との関係を一点鎖線で示している。

図２において、ＮＯｘ浄化率は、アンモニア吸着量ωが増えるほど増加し、アンモニア吸着量ωがＡ１以上になると、略飽和状態となる。つまり、アンモニア吸着量ωとＮＯｘ浄化率との関係を示すＮＯｘ浄化特性は、アンモニア吸着量ωが０～Ａ１となる範囲Ｘ１ではＮＯｘ浄化率が所定の傾きで単調増加し、アンモニア吸着量ωがＡ１以上となる範囲Ｘ２ではＮＯｘ浄化率が略一定となり、それら範囲Ｘ１，Ｘ２の境界部に変曲点Ｐを有している。換言すれば、ＳＣＲ触媒２２は、ＮＯｘ浄化特性として、アンモニア吸着量ωに対するＮＯｘ浄化率の感度が変わる変曲点Ｐを有し、その変曲点Ｐよりもアンモニア吸着量ωが少ない領域ではＮＯｘ浄化率の感度が大きく、変曲点Ｐよりもアンモニア吸着量ωが多い領域ではＮＯｘ浄化率の感度が小さい特性を有するものとなっている。変曲点Ｐは、ＮＯｘ浄化率の傾きが大きい領域とＮＯｘ浄化率の傾きが小さい領域との間において、その傾きが変化する中間点である。この場合、アンモニア吸着量ωがＡ１を含むＡ１近傍領域に入るように尿素水噴射量を制御することで、ＮＯｘ浄化率を高いレベルで維持することができる。

なお、ＳＣＲ触媒２２では、一旦吸着したアンモニアが脱離するアンモニアスリップが生じることが考えられ、範囲Ｘ２のＡ２以上の領域では、アンモニア吸着量ωの増加に伴いアンモニアスリップ量が急増する。

アンモニア吸着量ωを算出する手法として、以下に示す第１算出手法と第２算出手法とが知られている。第１算出手法は、ＳＣＲ触媒２２におけるアンモニア供給量とアンモニア消費量とを逐次積算するとともに、それらアンモニア供給量とアンモニア消費量との積算値に基づいて、ＳＣＲ触媒２２のアンモニア吸着量ωを算出する手法である。また、第２算出手法は、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいて、ＳＣＲ触媒２２のアンモニア吸着量ωを算出する手法である。以下の説明では、第１算出手法により算出されたアンモニア吸着量ωを「アンモニア吸着量ω１」、第２算出手法により算出されたアンモニア吸着量ωを「アンモニア吸着量ω２」とする。

図３は、第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出処理を示す機能ブロック図である。図３において、供給量算出部Ｍ１１は、図示の関係を用い、尿素水供給装置２３の尿素水噴射量に基づいて、ＳＣＲ触媒２２に供給されるアンモニア量としてアンモニア供給量Ｑ１を算出する。消費量算出部Ｍ１２は、図示の関係を用い、ＳＣＲ触媒２２へのＮＯｘ流入量に基づいて、ＳＣＲ触媒２２で消費されるアンモニア量としてアンモニア消費量Ｑ２を算出する。つまり、ＮＯｘ流入量が多いほどＮＯｘ還元反応が促進されることに基づいて、アンモニア消費量Ｑ２を算出する。このとき、ＳＣＲ触媒２２へのＮＯｘ流入量は、上流側センサ２４の検出結果に基づいて算出されるとよい。エンジン回転速度、燃料噴射量、ＥＧＲ量といったエンジン運転状態に基づいてＮＯｘ流入量を算出することも可能である。

なお、消費量算出部Ｍ１２では、ＮＯｘ流入量に加え、ＳＣＲ触媒２２の温度（触媒温度）や排気温度、排気流速に基づいて、アンモニア消費量Ｑ２を算出してもよい。つまり、触媒温度が高いほど、アンモニアの酸化反応が促進される。また、排気温度が高いほど、又は排気流速が大きいほど、ＳＣＲ触媒２２からのアンモニアの脱離が促進される。そのため、図４（ａ）の関係や図４（ｂ）の関係を用いて、アンモニア消費量Ｑ２を算出してもよい。

積算部Ｍ１３は、アンモニア供給量Ｑ１とアンモニア消費量Ｑ２との逐次の積算により、アンモニア吸着量ω１を算出する。このとき、アンモニア吸着量ω１の前回値に対して、都度のアンモニア供給量Ｑ１とアンモニア消費量Ｑ２との収支を積算することで、アンモニア吸着量ω１の今回値を算出する。

また、図５は、第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出処理を示す機能ブロック図である。図５において、浄化率算出部Ｍ２１は、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とを取得し、図示の関係を用い、ＮＯｘ流入量に対するＮＯｘ流出量の割合（＝流出量／流入量）に基づいて、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘの実浄化率を算出する。このとき、ＳＣＲ触媒２２へのＮＯｘ流入量は、上流側センサ２４の検出結果に基づいて算出されるとよい。エンジン回転速度、燃料噴射量、ＥＧＲ量といったエンジン運転状態に基づいてＮＯｘ流入量を算出することも可能である。また、ＳＣＲ触媒２２からのＮＯｘ流出量は、下流側センサ２５の検出結果に基づいて算出されるとよい。

吸着量算出部Ｍ２２は、図示の関係を用い、実浄化率に基づいて、アンモニア吸着量ω２を算出する。

なお、第１算出手法は、都度のアンモニア供給量Ｑ１とアンモニア消費量Ｑ２との積算によりアンモニア吸着量ω１を算出することから、「積算方式」であるとも言える。また、第２算出手法は、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘの流入出状態によりアンモニア吸着量ω２を算出することから、「瞬時方式」であるとも言える。

ところで、アンモニア吸着量ωの算出手法として第１算出手法（積算方式）を用いる場合には、時系列で生じるＳＣＲ触媒２２でのアンモニアの供給及び消費の状況を追いつつアンモニア吸着量ω１を推定することができる。また、図２に示す範囲Ｘ１，Ｘ２のいずれにおいてもアンモニア吸着量ω１の推定が可能となっている。つまり、広範囲でのアンモニア吸着量ω１の推定が可能となっている。ただしその反面、アンモニア供給量Ｑ１やアンモニア消費量Ｑ２に誤差が含まれることを想定すると、誤差が蓄積されることに起因してアンモニア吸着量ω１の算出精度が低下することが懸念される。

一方で、アンモニア吸着量ωの算出手法として第２算出手法（瞬時方式）を用いる場合には、都度のＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいてアンモニア吸着量ω２が算出されるため、誤差の蓄積が生じないことが利点となる。ただしその反面、図２に示す範囲Ｘ１，Ｘ２のうち、ＮＯｘ浄化率が飽和状態となる範囲Ｘ２ではアンモニア吸着量ω２の算出が困難になると考えられる。

また、アンモニア吸着量ωを所定の目標値ωｔｇに一致させるフィードバック制御において、高いＮＯｘ浄化率を実現するには、目標値ωｔｇを図２の変曲点Ｐよりも大きい値に設定することが望ましい。そのため、第１算出手法（積算方式）により算出したアンモニア吸着量ω１によりフィードバック制御を行う場合には、図６に示すように、目標値ωｔｇとして、範囲Ｘ２内の「ωｔｇＨ」が設定されるとよい。これに対し、第２算出手法（瞬時方式）により算出したアンモニア吸着量ω２によりフィードバック制御を行う場合には、図６に示すように、目標値ωｔｇとして、範囲Ｘ１内の「ωｔｇＬ」が設定されるとよい。

第１算出手法によりアンモニア吸着量ω１を算出し、かつ目標値ωｔｇを「ωｔｇＨ」としてフィードバック制御が行われる場合には、高いＮＯｘ浄化率を実現できる。しかしながら、アンモニア吸着量ω１に誤差が生じていても、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が低いため、誤差の補正が困難になる。

また、第２算出手法によりアンモニア吸着量ω２を算出し、かつ目標値ωｔｇを「ωｔｇＬ」としてフィードバック制御が行われる場合には、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が高いため、アンモニア吸着量の誤差補正を行う上では有利である。しかしながら、目標値ωｔｇが低いため、ＮＯｘ浄化率が低くなる。

そこで本実施形態では、ＥＣＵ３０は、第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が実施される第１期間において、そのアンモニア吸着量ω１に含まれる誤差が許容値を超えたことを判定する（誤差判定部）。そして、誤差が許容値を超えたと判定された場合に、一時的に第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出から第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出に切り替えるとともに、第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出が実施される第２期間において第１期間よりも目標値ωｔｇを小さくする（切替制御部）。

図７は、尿素水供給装置２３の尿素水噴射量を制御する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ３０により所定の時間周期で繰り返し実施される。

図７において、ステップＳ１０では、アンモニア吸着量ωの算出手法を、第１算出手法から第２算出手法に切り替える切り替え要求が生じているか否かを判定する。そして、切り替え要求が生じていなければステップＳ１１に進み、切り替え要求が生じていればステップＳ２１に進む。

ステップＳ１１では、目標値ωｔｇを「ωｔｇＨ」とし、続くステップＳ１２では、第１算出手法によりアンモニア吸着量ω１を算出する。アンモニア吸着量ω１の算出手順は図３及び図４に示したとおりである。その後、ステップＳ１３では、目標値ωｔｇとアンモニア吸着量ω１とに基づいて、尿素水噴射量のフィードバック制御を実施する。

その後、ステップＳ１４では、カウンタＣを１加算する。続くステップＳ１５では、カウンタＣが所定値Ｔｈに到達したか否かを判定する。そして、カウンタＣが所定値Ｔｈに到達していなければ、本処理をそのまま終了し、カウンタＣが所定値Ｔｈに到達していれば、後続のステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、切り替え要求をオンし、続くステップＳ１７では、カウンタＣを０にリセットする。そしてその後、本処理を終了する。なお、ステップＳ１５，Ｓ１６が「誤差判定部」に相当する。

また、ステップＳ２１では、目標値ωｔｇを「ωｔｇＬ」とし、続くステップＳ２２では、第２算出手法によりアンモニア吸着量ω２を算出する。アンモニア吸着量ω２の算出手順は図５に示したとおりである。その後、ステップＳ２３では、目標値ωｔｇとアンモニア吸着量ω２とに基づいて、尿素水噴射量のフィードバック制御を実施する。

その後、ステップＳ２４では、アンモニア吸着量ω２が目標値ωｔｇ（ωｔｇＬ）に到達したか否かを判定する。このとき、アンモニア吸着量ω２と目標値ωｔｇ（ωｔｇＬ）との偏差が所定値以下になり、かつその状態のまま所定時間経過した場合に、アンモニア吸着量ω２が目標値ωｔｇに到達した旨を判定する。そして、ステップＳ２４が否定されれば、本処理をそのまま終了し、ステップＳ２４が肯定されれば、後続のステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、切り替え要求をオフし、その後本処理を終了する。

図８は、尿素水の噴射量制御をより具体的に示すタイムチャートである。図８では、第１期間ＴＡにおいて第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が行われ、第２期間ＴＢにおいて第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出が行われる。

図８において、タイミングｔ１では、第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が開始され、タイミングｔ１以降の第１期間ＴＡでは、目標値ωｔｇＨとアンモニア吸着量ω１とに基づいて、尿素水噴射量のフィードバック制御が実施される。また、第１期間ＴＡでは、カウンタＣが加算される一方、積算誤差が徐々に増加する。

タイミングｔ２では、カウンタＣが所定値Ｔｈに到達することに伴い、切り替え要求がオンされる。より具体的には、第１期間ＴＡにおいて開始から所定時間が経過したタイミングで切り替え要求がオンされる。このとき、積算誤差が許容限界に達していることが考えられ、アンモニア吸着量ωの算出手法が第１算出手法から第２算出手法に切り替えられる。タイミングｔ２以降の第２期間ＴＢでは、第２算出手法によりアンモニア吸着量ω２が算出され、目標値ωｔｇＬとアンモニア吸着量ω２とに基づいて、尿素水噴射量のフィードバック制御が実施される。第２期間ＴＢでは、アンモニア吸着量ω１の積算誤差がリセット（排除）される。

第２期間ＴＢでは、切り替え後の目標値ωｔｇ（ωｔｇＬ）に一致するようにアンモニア吸着量ω２が変化する。そして、アンモニア吸着量ω２が目標値ωｔｇ（ωｔｇＬ）に収束し、その状態で所定時間が経過したタイミングｔ３では、切り替え要求がオフされる。

タイミングｔ３以降、第２期間ＴＢで算出されたアンモニア吸着量ω２を起点として、積算によるアンモニア吸着量ω１の算出が再開される。そして、再び、目標値ωｔｇＨとアンモニア吸着量ω１とに基づくフィードバック制御が実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が実施される第１期間ＴＡにおいて、その算出値に含まれる誤差（蓄積誤差）が許容値を超えたことを判定する。そして、誤差が許容値を超えたと判定された場合に、一時的に第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出から第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出に切り替えるとともに、アンモニア吸着量ω２の算出が実施される第２期間ＴＢにおいて第１期間ＴＡよりも目標値を小さくするようにした。これにより、第１期間ＴＡにおいて第１算出手法により算出されたアンモニア吸着量ω１を用い、高いＮＯｘ浄化率となるようアンモニア供給量（尿素水噴射量）を制御しつつも、一時的に第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出を行うことで、第１期間ＴＡにて蓄積された誤差をリセットすることができる。この場合、ＳＣＲ触媒２２では、一般にアンモニア吸着量が少ない少量域で、アンモニア吸着量が多い多量域に比べて、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が高くなることから、第２期間ＴＢにおいて第１期間ＴＡよりも目標値を小さくすることで、ＮＯｘ浄化率が高感度で変化する領域でアンモニア吸着量を算出することができ、アンモニア吸着量のリセットを適正に実施できる。その結果、高い浄化性能を維持し、ＮＯｘの浄化を適正に実施することができる。

なお、第２算出手法（瞬時方式）により算出されるアンモニア吸着量ω２にも誤差は含まれるが、第２期間ＴＢでは少量側で目標値ωｔｇ（ωｔｇＬ）が設定されるため、制御により生じる誤差は軽微なものとなっている。

尿素水噴射量のフィードバック制御において、第１算出手法によりアンモニア吸着量ω１が算出される第１期間ＴＡでは、目標値ωｔｇとしてＮＯｘ浄化率の変曲点Ｐよりも多量側の「ωｔｇＨ」を用い、第２算出手法によりアンモニア吸着量ωが算出される第２期間ＴＢでは、目標値ωｔｇとしてＮＯｘ浄化率の変曲点Ｐよりも少量側の「ωｔｇＬ」を用いる構成とした。これにより、第１期間では、高いＮＯｘ浄化率を実現しつつ、第２期間では、第１期間にて蓄積された誤差を適正にリセットすることができる。

第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が行われる第１期間ＴＡでは、時間の経過に伴い徐々に誤差が蓄積される。したがって、第１期間ＴＡでの経過時間が所定時間になったことに基づいて、誤差が許容値を超えたとみなして、切り替え要求をオンして第１算出手法から第２算出手法への切り替えを行うことで、適正なる切り替え処理を実施することができる。

第２期間ＴＢにおいてＳＣＲ触媒２２のアンモニア吸着量が目標値に収束したと判定されたことに基づいて、第２算出手法によるアンモニア吸着量ω２の算出から第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出に戻す構成とした。これにより、第２期間ＴＢにおいてアンモニア吸着量のリセット、すなわち蓄積誤差の排除を適正に実施することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、第１算出手法によるアンモニア吸着量ω１の算出が行われる第１期間ＴＡにおいて、所定時間が経過することを条件に切り替え要求をオンする構成としたが、これ以外に、アンモニア吸着量ω１の誤差が許容値を超えたことを判定できるものであれば、切り替え条件を任意に変更することが可能である。すなわち、ＥＣＵ３０は、第１期間ＴＡでの経過時間が所定時間になったこと以外に、第１期間ＴＡでの尿素水供給装置２３によるアンモニア供給量の積算値が所定値になったこと、第１期間ＴＡでのＳＣＲ触媒２２へのＮＯｘ流入量の積算値が所定値になったこと、第１期間ＴＡでのエンジン１０の燃料噴射量の積算値が所定値になったこと、第１期間ＴＡでの車両走行距離が所定距離になったことのいずれかに基づいて、誤差が許容値を超えたことを判定するとよい。また、これら各条件のうち２以上を組み合わせ、それら２以上の条件が共に成立することに基づいて、誤差が許容値を超えたことを判定するものであってもよい。

より具体的には、図７のステップＳ１４，Ｓ１５において、カウンタＣが所定値Ｔｈに到達したか否かを判定する処理に代えて、尿素水供給装置２３によるアンモニア供給量（尿素水噴射量）の積算値が所定値に到達したか否かを判定する処理、ＳＣＲ触媒２２へのＮＯｘ流入量の積算値が所定値に到達したか否かを判定する処理、エンジン１０の燃料噴射量の積算値が所定値に到達したか否かを判定する処理、車両走行距離が所定距離に到達したか否かを判定する処理のいずれかを実施するとよい。

・第１期間ＴＡにおいてアンモニア吸着量ω１の誤差が意図せず増加すると、それに起因する尿素水噴射量の制御性の低下に伴い、ＳＣＲ触媒２２のＮＯｘ浄化率が低下することが考えられる。これ考慮し、第１期間ＴＡにおいて、ＳＣＲ触媒２２のＮＯｘ浄化率が所定値よりも低下したことに基づいて、アンモニア吸着量ω１の誤差が許容値を超えたと判定するとよい。

また、第１期間ＴＡでは、時間経過に伴いアンモニア吸着量ω１の誤差が次第に蓄積されること以外に、一時的な要因でアンモニア吸着量ω１の誤差が一気に増えることがあると考えられる。例えば、車両の加速に伴うエンジン１０の高負荷運転により排気温度（排気通路１２内の温度）が一時的に上昇する場合や、アイドリングストップ制御でのエンジン１０の自動停止により排気通路１２内の温度が一時的に低下する場合には、アンモニア吸着量ω１の誤差の蓄積でなく、一時的要因によりアンモニア吸着量ω１の誤差が一気に増加する。排気通路１２内の温度の上昇に伴いＳＣＲ触媒２２の温度が過剰に上昇すると、ＳＣＲ触媒２２での還元反応の促進によりアンモニア消費量Ｑ２が過剰に増え、アンモニア吸着量ω１の誤差が大きくなると考えられる。また、排気通路１２内の温度が低下すると、排気通路１２での尿素水の付着（ウエット）が生じ易くなり、やはりアンモニア吸着量ω１の誤差が大きくなると考えられる。これらを考慮し、第１期間ＴＡにおいて、アンモニア吸着量ω１の誤差発生要因となる事象が生じたことに基づいて、アンモニア吸着量ω１の誤差が許容値を超えたと判定するとよい。

具体的には、ＥＣＵ３０は、尿素水噴射量の制御処理として図９に示す処理を実施する。なお、図９は図７の一部を変更したものであり、図７と同様の処理については同じステップ番号を付すとともに説明を割愛する。

図９において、ステップＳ３１では、ＳＣＲ触媒２２のＮＯｘ浄化率が所定値よりも低下したか否かを判定する。また、ステップＳ３２では、アンモニア吸着量ω１の誤差発生要因となる事象が生じたか否かを判定する。なお、ステップＳ３２では、エンジン１０が高負荷運転状態である場合、又はアイドリングストップ制御によるエンジン停止時間が所定時間以上である場合に、誤差発生要因となる事象が生じた旨を判定するとよい。

そして、ステップＳ１０，Ｓ３１，Ｓ３２がいずれも否定されると、ステップＳ１１に進み、第１算出手法（積算方式）によりアンモニア吸着量ω１を算出する。これに対し、ステップＳ１０，Ｓ３１，Ｓ３２のいずれかが肯定されると、ステップＳ２１に進み、第２算出手法（瞬時方式）によりアンモニア吸着量ω２を算出する。これらステップＳ１０，Ｓ３１，Ｓ３２によれば、アンモニア吸着量ω１に含まれる誤差が許容値を超えたとして、アンモニア吸着量ωの算出手法が第１算出手法から第２算出手法に切り替えられる。

なお、アンモニア吸着量ω１の誤差発生要因となる事象としては、上記以外に、尿素水供給システムにおいて、尿素水ポンプの駆動不良などの異常が一時的に生じる場合が考えられる。

・図１０に示すように、ＳＣＲ触媒２２の劣化度合いが大きくなると、ＳＣＲ触媒２２のＮＯｘ浄化特性において、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の傾きが小さくなる。これを考慮し、ＳＣＲ触媒２２の劣化度合いが大きい場合に、該劣化度合いが小さい場合に比べて、第２期間ＴＢにおける目標値ωｔｇを大きい値にするとよい。これにより、触媒劣化が生じている場合にも、第２期間ＴＢにおいてＮＯｘ浄化率を適正に制御することができる。なお、ＳＣＲ触媒２２の劣化度合いは、例えば、ＳＣＲ触媒２２においてＮＯｘ流入量に対するＮＯｘ流出量の割合（＝流出量／流入量）に基づいて求めることが可能である。

・上記実施形態では、第２算出手法（瞬時方式）において、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいて実浄化率（ＮＯｘ浄化率）を算出するとともに、その実浄化率に基づいて、アンモニア吸着量ω２を算出する構成としたが（図５参照）、これを変更してもよい。具体的には、ＳＣＲ触媒２２におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づきＮＯｘ浄化率を算出する処理を省略し、ＮＯｘ浄化率を算出することなく、ＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいてアンモニア吸着量ω２を算出してもよい。この場合、例えばＮＯｘ流入量に対するＮＯｘ流出量の割合とＮＯｘ浄化率との相関関係を定めておき、その相関関係を用いてアンモニア吸着量ω２を算出する。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…エンジン（内燃機関）、１２…排気通路、２２…ＳＣＲ触媒、２３…尿素水供給装置、３０…ＥＣＵ（排気浄化制御装置）。

Claims (8)

1. 内燃機関（１０）の排気通路（１２）に設けられ、アンモニアを用いて排気中のＮＯｘを浄化させる選択還元型の触媒（２２）と、
   前記排気通路における前記触媒の上流側に、アンモニアを生成するための還元剤を供給する供給装置（２３）と、
   を備える排気浄化システムに適用され、前記触媒におけるアンモニア吸着量が目標値に一致するように前記供給装置によるアンモニア供給量を制御する排気浄化制御装置（３０）であって、
   前記触媒におけるアンモニア供給量とアンモニア消費量とを逐次積算するとともに、それらアンモニア供給量とアンモニア消費量との積算値に基づいて、前記触媒のアンモニア吸着量を算出する第１算出部と、
   前記触媒におけるＮＯｘ流入量とＮＯｘ流出量とに基づいて、前記触媒のアンモニア吸着量を算出する第２算出部と、
   前記第１算出部による前記アンモニア吸着量の算出が実施される第１期間において、その算出値に含まれる誤差が許容値を超えたことを判定する誤差判定部と、
   前記誤差判定部により前記誤差が許容値を超えたと判定された場合に、一時的に前記第１算出部による前記アンモニア吸着量の算出から前記第２算出部による前記アンモニア吸着量の算出に切り替えるとともに、前記第２算出部による前記アンモニア吸着量の算出が実施される第２期間において前記第１期間よりも前記目標値を小さくする切替制御部と、
   を備える排気浄化制御装置。
2. 前記触媒は、アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との相関であるＮＯｘ浄化特性として、アンモニア吸着量に対するＮＯｘ浄化率の感度が変わる変曲点を有し、その変曲点よりもアンモニア吸着量が少ない領域ではＮＯｘ浄化率の感度が大きく、変曲点よりもアンモニア吸着量が多い領域ではＮＯｘ浄化率の感度が小さい特性を有するものであり、
   前記第１期間では、前記変曲点よりも多量側のアンモニア吸着量を前記目標値とし、前記第２期間では、前記変曲点よりも少量側のアンモニア吸着量を前記目標値とする請求項１に記載の排気浄化制御装置。
3. 前記誤差判定部は、前記第１期間での経過時間が所定時間になったこと、前記第１期間での前記供給装置によるアンモニア供給量の積算値が所定値になったこと、前記第１期間での前記触媒へのＮＯｘ流入量の積算値が所定値になったこと、前記第１期間での前記内燃機関の燃料噴射量の積算値が所定値になったこと、前記排気浄化システムを搭載した車両において前記第１期間での車両走行距離が所定距離になったことの少なくともいずれかに基づいて、前記誤差が許容値を超えたことを判定する請求項１又は２に記載の排気浄化制御装置。
4. 前記誤差判定部は、前記第１期間において、前記触媒のＮＯｘ浄化率が所定値よりも低下したことに基づいて、前記誤差が許容値を超えたと判定する請求項１～３のいずれか１項に記載の排気浄化制御装置。
5. 前記誤差判定部は、前記第１期間において、前記アンモニア吸着量の誤差発生要因となる事象が生じたことに基づいて、前記誤差が許容値を超えたと判定する請求項１～４のいずれか１項に記載の排気浄化制御装置。
6. 前記誤差判定部は、前記第１期間において、前記誤差発生要因として、前記排気通路内の温度が上昇又は降下する事象が生じたことに基づいて、前記誤差が許容値を超えたと判定する請求項５に記載の排気浄化制御装置。
7. 前記切替制御部は、前記触媒の劣化度合いが大きい場合に、該劣化度合いが小さい場合に比べて、前記第２期間における前記目標値を大きい値にする請求項１～６のいずれか１項に記載の排気浄化制御装置。
8. 前記第２期間において前記触媒のアンモニア吸着量が前記目標値に収束したことを判定する収束判定部を備え、
   前記切替制御部は、前記第２期間において前記触媒のアンモニア吸着量が前記目標値に収束したと判定されたことに基づいて、前記第２算出部による前記アンモニア吸着量の算出から前記第１算出部による前記アンモニア吸着量の算出に戻す請求項１～７のいずれか１項に記載の排気浄化制御装置。

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