WO2014115303A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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ammonia
exhaust gas
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小田　富久
小木曽　誠人
佐藤　正明
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • NSR catalyst NOx storage reduction catalyst
  • SCR catalyst selective reduction NOx catalyst
  • the NSR catalyst stores NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reduces the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present.
  • the SCR catalyst selectively reduces NOx with a reducing agent.
  • an SCR catalyst is provided on the downstream side of the NSR catalyst, and the amount of reducing agent supplied to the SCR catalyst is determined according to the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst.
  • a NOx sensor is provided downstream of the NSR catalyst and upstream of the SCR catalyst.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to discharge ammonia from the selective reduction NOx catalyst when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage reduction NOx catalyst decreases. It is to suppress doing.
  • the present invention provides: An occlusion reduction provided in the exhaust passage of the internal combustion engine that occludes NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and reduces the NOx occluded when the air-fuel ratio of the exhaust gas is less than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • Type NOx catalyst A selective reduction type NOx catalyst which is provided in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst and reduces NOx using ammonia as a reducing agent;
  • a NOx sensor for detecting concentrations of NOx and ammonia in the exhaust gas in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst and upstream of the selective reduction NOx catalyst;
  • An air-fuel ratio lowering section in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio;
  • An ammonia supply device for supplying ammonia from the upstream side of the selective reduction type NOx catalyst;
  • a control device for determining the amount of ammonia to be supplied from the ammonia supply device based on a detection value of the NOx sensor;
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising: When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is made lower than or equal to the stoichiometric air-fuel ratio by
  • the amount of ammonia supplied from the ammonia supply device is smaller than when the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Less.
  • the detection value of the NOx sensor is corrected or the amount of ammonia supplied from the ammonia supply device is corrected.
  • the control device detects the detected value of the NOx sensor. May be corrected.
  • the corrected NOx concentration is greater when the exhaust air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio than when the exhaust air-fuel ratio is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. Is corrected so as to be low.
  • the detection value of the NOx sensor may be corrected in consideration of effects other than ammonia released from the NSR catalyst. Even when such correction is performed, the detected value of the NOx sensor is further corrected when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the coefficient may be reduced.
  • the detected value of the NOx sensor may be made smaller by a predetermined value than when the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • control device supplies the ammonia from the ammonia supply device when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is made lower than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio reduction unit.
  • the amount of ammonia to be corrected may be corrected.
  • the ammonia supply amount may be corrected so that the ammonia amount decreases.
  • the ammonia supply amount may be reduced by a predetermined value compared to when the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • control device is configured to detect the detected value of the NOx sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is made equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio reduction unit. Use can be restricted.
  • the detected value of the NOx sensor may be corrected based on the detected value of the NOx sensor when the air-fuel ratio of the exhaust is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, during a period in which the air-fuel ratio is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the detected value of the NOx sensor may be treated as 0 ppm. That is, the detected value of the NOx sensor may be corrected so that the detected value of the NOx sensor becomes 0 ppm.
  • the detected value of the NOx sensor before the air-fuel ratio is made lower than the stoichiometric air-fuel ratio may be used during the period when the air-fuel ratio is lower than the stoichiometric air-fuel ratio. That is, the detected value of the NOx sensor may be corrected so that it becomes the detected value of the NOx sensor before the air-fuel ratio is made lower than the stoichiometric air-fuel ratio during the period when the air-fuel ratio is lower than the theoretical air-fuel ratio. .
  • the NOx sensor is set such that the detected value of the NOx sensor before the air-fuel ratio is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio and the detected value of the NOx sensor when the air-fuel ratio is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio are average values.
  • the detected value may be corrected. These facilitate the correction of the detection value of the NOx sensor.
  • control device is configured such that the value of the air-fuel ratio of the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio reduction unit.
  • the detection of the NOx sensor by ammonia generated in the NOx storage reduction catalyst based on at least one of the temperature of the NOx storage reduction catalyst or the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst By calculating a change amount of the value and subtracting the change amount from the detection value of the NOx sensor, the detection value of the NOx sensor can be corrected.
  • the detected value of the NOx sensor changes due to ammonia flowing out of the NSR catalyst
  • the detected value is corrected by removing the change due to ammonia from the detected value.
  • the amount of ammonia produced in the NSR catalyst changes according to the value of the air-fuel ratio of the exhaust, the temperature of the NSR catalyst, or the amount of NOx occluded in the NSR catalyst. Therefore, the NOx sensor detects according to these values. The value can be corrected.
  • the amount of ammonia generated in the NSR catalyst may be calculated, and the change in the detection value of the NOx sensor corresponding to this ammonia amount may be calculated.
  • control device is configured such that the value of the air-fuel ratio of the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio reduction unit.
  • Calculating the amount of ammonia generated in the NOx storage reduction catalyst based on at least one of the temperature of the NOx storage reduction catalyst or the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst The ammonia amount supplied from the ammonia supply device is corrected by subtracting the ammonia amount generated in the NOx storage reduction catalyst from the ammonia amount supplied from the ammonia supply device determined based on the detected value of the NOx sensor. can do.
  • ammonia flowing out from the NSR catalyst becomes a reducing agent in the SCR catalyst, and accordingly, the amount of ammonia supplied from the ammonia supply device is reduced accordingly.
  • the amount of ammonia produced in the NSR catalyst changes according to the value of the air-fuel ratio of the exhaust, the temperature of the NSR catalyst, or the amount of NOx occluded in the NSR catalyst. The amount of ammonia produced can be calculated.
  • ammonia can be prevented from flowing out from the selective reduction type NOx catalyst when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage reduction type NOx catalyst is lowered.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment and its intake system and exhaust system.
  • the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine, but may be a gasoline engine.
  • the internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle, for example.
  • the exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1.
  • the NOx storage reduction catalyst 3 hereinafter referred to as NSR catalyst 3
  • the reducing agent injection valve 4 and the selective reduction type NOx catalyst 5 (hereinafter referred to as SCR catalyst 5) in order from the upstream side. ) Is provided.
  • the NSR catalyst 3 stores NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reduces the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present.
  • HC HC or CO that is unburned fuel discharged from the internal combustion engine 1 can be used.
  • a fuel addition valve for injecting fuel (HC) of the internal combustion engine 1 may be provided in the exhaust passage 2 upstream of the NSR catalyst 3, and HC may be supplied as a reducing agent from the fuel addition valve to the NSR catalyst 3. .
  • the SCR catalyst 5 adsorbs a reducing agent, and selectively reduces NOx by the adsorbing reducing agent when NOx passes.
  • a reducing agent supplied to the SCR catalyst 5 ammonia (NH 3 ) can be used.
  • the reducing agent injection valve 4 supplies the reducing agent to the SCR catalyst 5 by injecting ammonia.
  • the reducing agent injection valve 4 may inject urea water.
  • the urea water injected from the reducing agent injection valve 4 is hydrolyzed by the heat of the exhaust or the heat from the SCR catalyst 5 to become ammonia, and is adsorbed on the SCR catalyst 5.
  • ammonia precursor or ammonia may be supplied from the reducing agent injection valve 4.
  • the reducing agent injection valve 4 corresponds to the ammonia supply device in the present invention.
  • a NOx sensor 11 for detecting the NOx concentration in the exhaust and a temperature sensor 12 for detecting the temperature of the exhaust are provided in the exhaust passage 2 downstream of the NSR catalyst 3 and upstream of the reducing agent injection valve 4, a NOx sensor 11 for detecting the NOx concentration in the exhaust and a temperature sensor 12 for detecting the temperature of the exhaust are provided. It is attached. Based on the detection value of the temperature sensor 12, the temperature of the NSR catalyst 3 or the temperature of the SCR catalyst 5 can be calculated. Further, the detected value of the temperature sensor 12 may be the temperature of the NSR catalyst 3 or the SCR catalyst 5. Further, the temperature of the NSR catalyst 3 or the SCR catalyst 5 can be estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 6 for supplying fuel to the internal combustion engine 1.
  • An intake passage 7 is connected to the internal combustion engine 1.
  • a throttle 8 for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine 1 is provided in the middle of the intake passage 7.
  • An air flow meter 15 that detects the intake air amount of the internal combustion engine 1 is attached to the intake passage 7 upstream of the throttle 8.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1.
  • the ECU 10 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.
  • the ECU 10 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 16 by the driver to detect the engine load, and an accelerator position sensor 17 for detecting the engine speed. 18 are connected via electric wiring, and output signals of these various sensors are input to the ECU 10.
  • the reducing agent injection valve 4, the fuel injection valve 6, and the throttle 8 are connected to the ECU 10 through electric wiring, and these devices are controlled by the ECU 10.
  • the ECU 10 controls the fuel injection valve 6 so that the air-fuel ratio in the cylinder becomes the target air-fuel ratio.
  • This target air-fuel ratio is an air-fuel ratio set according to the operating state of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 according to this embodiment is normally operated at a lean air-fuel ratio.
  • the internal combustion engine 1 may be operated near the stoichiometric air-fuel ratio during high load operation or the like.
  • NOx stored in the NSR catalyst 3 there is a case where the engine is operated at a theoretical air fuel ratio or less.
  • the ECU 10 performs a reduction process of NOx stored in the NSR catalyst 3.
  • the ECU 10 adjusts the amount of fuel injected from the fuel injection valve 6 or the opening of the throttle 8 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NSR catalyst 3 is predetermined.
  • a so-called rich spike is performed to reduce the air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
  • the ECU 10 that performs the rich spike corresponds to the air-fuel ratio lowering portion in the present invention.
  • This rich spike is performed, for example, when the amount of NOx stored in the NSR catalyst 3 becomes a predetermined amount.
  • the amount of NOx stored in the NSR catalyst 3 is calculated, for example, by integrating the difference between the amount of NOx flowing into the NSR catalyst 3 and the amount of NOx flowing out of the NSR catalyst 3.
  • the amount of NOx flowing into the NSR catalyst 3 and the amount of NOx flowing out of the NSR catalyst 3 can be detected by attaching a sensor.
  • the amount of NOx stored in the NSR catalyst 3 may be calculated from the amount of NOx flowing into the NSR catalyst 3 and the estimated value of the NOx purification rate in the NSR catalyst 3.
  • the rich spike may be performed every predetermined time or every predetermined traveling distance. Moreover, you may obtain
  • the ECU 10 supplies ammonia from the reducing agent injection valve 4 every predetermined time.
  • the ECU 10 calculates the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 5 based on the detection value of the NOx sensor 11, and determines the amount of ammonia supplied from the reducing agent injection valve 4 based on the NOx amount.
  • the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 5 is calculated based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 11 and the exhaust gas flow rate.
  • the flow rate of the exhaust gas is calculated based on the intake air amount detected by the air flow meter 15 and the fuel amount supplied from the fuel injection valve 6.
  • the ECU 10 supplies ammonia necessary for reducing all NOx flowing into the SCR catalyst 5 from the reducing agent injection valve 4. In other words, the ammonia consumed in the SCR catalyst 5 is suppressed from being deficient by replenishing ammonia consumed to reduce NOx.
  • the NOx sensor 11 detects ammonia as well as NOx.
  • NOx and ammonia are released from the NSR catalyst 3.
  • Ammonia released from the NSR catalyst 3 becomes a reducing agent in the SCR catalyst 5.
  • the SCR catalyst 5 since the detected value of the NOx sensor 11 is increased by the ammonia released from the NSR catalyst 3, when the amount of ammonia supplied from the reducing agent injection valve 4 is determined based on the detected value of the NOx sensor 11, the SCR catalyst 5 The amount of ammonia becomes excessive.
  • the detection value of the NOx sensor 11 is corrected when the rich spike is performed. Then, the amount of ammonia injected from the reducing agent injection valve 4 is determined based on the corrected detection value.
  • the time when the rich spike is performed is when the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NSR catalyst 3 is also lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the ECU 10 that corrects the detected value of the NOx sensor 11 corresponds to the control device in the present invention.
  • the detection value of the NOx sensor 11 is changed so that the correction performed when the rich spike is performed is lower than the correction performed when the rich spike is not performed. May be. That is, even if the detection value of the NOx sensor 11 before correction is the same, the detection value after correction is smaller when the rich spike is performed than when the rich spike is not performed. to correct.
  • the detection value of the NOx sensor 11 may be already corrected in consideration of effects other than ammonia released from the NSR catalyst 3. Even in such a case, when the rich spike is performed, the detection value of the NOx sensor 11 is further corrected. Specifically, when correction is performed by multiplying the detected NOx concentration by a coefficient of less than 1, when the rich spike is performed, the coefficient is set more than when the rich spike is not performed. It may be small. For example, when the rich spike is performed, the detected value of the NOx sensor 11 may be made smaller by a predetermined value than when the rich spike is not performed.
  • the detected value is corrected so that the detected value of the NOx sensor 11 becomes 0 ppm. Good. This eliminates the influence of ammonia produced in the NSR catalyst 3.
  • the detected value may be corrected so as to be the detected value of the NOx sensor 11 before the rich spike is performed. This also eliminates the influence of ammonia generated in the NSR catalyst 3.
  • the detected value of the NOx sensor 11 immediately before the rich spike is performed may be used, or the detected value of the NOx sensor 11 a predetermined time before the rich spike is performed may be used. Further, during the period when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the previously detected value of the NOx sensor 11 may be maintained.
  • the detected value of the NOx sensor 11 may be corrected so that the average value of the detected values of the NOx sensor 11 before the rich spike is performed and when the rich spike is performed. Thereby, the influence of the ammonia produced
  • FIG. 2 is a time chart showing the transition of various values when the rich spike is executed a plurality of times.
  • FIG. 2 shows a case where the detected value of the NOx sensor 11 when the rich spike is performed is corrected to be the detected value before the rich spike is performed.
  • FIG. 2 may be a case where the detected value is corrected so that the detected value of the NOx sensor 11 becomes 0 ppm when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • outflow NOx indicates the actual amount of NOx flowing out from the NSR catalyst 3 (may be the NOx concentration).
  • the “detected value” is a detected value of the NOx sensor 11 before correction by the ECU 10, and shows a part that changes due to NOx and a part that changes due to ammonia (NH 3 ).
  • Detected value after correction indicates the detected value of the NOx sensor 11 after the ECU 10 corrects the detected value of the NOx sensor 11. The detection value after correction during execution of rich spike is the same as the detection value before execution of rich spike. That is, even if a rich spike is performed, the detected value after correction does not change and remains the same value.
  • the “reducing agent supply amount” is a reducing agent supply amount calculated by the ECU 10 based on a detection value of the NOx sensor 11 and is an ammonia amount supplied from the reducing agent injection valve 4. “With correction” indicates a case where the ECU 10 corrects the detection value of the NOx sensor 11, and “No correction” indicates a case where the ECU 10 does not correct the detection value of the NOx sensor 11. When the ECU 10 corrects the detected value of the NOx sensor 11, the detected value of NOx becomes smaller than when the ECU 10 does not correct it, so the reducing agent supply amount decreases.
  • FIG. 3 is another time chart showing the transition of various values when the rich spike is executed a plurality of times.
  • FIG. 3 calculates the change in the detected value of the NOx sensor 11 due to ammonia generated in the NSR catalyst 3, and corrects the detected value of the NOx sensor 11 by subtracting the changed value from the detected value of the NOx sensor 11. Shows the case.
  • the ECU 10 corrects the detected value of the NOx sensor 11
  • the detected value of NOx becomes smaller than when the ECU 10 does not correct it, so the reducing agent supply amount decreases.
  • the change in the detected value of the NOx sensor 11 due to the ammonia generated in the NSR catalyst 3 can be calculated based on the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3.
  • the amount of ammonia produced in the NSR catalyst 3 is correlated with the air-fuel ratio of the exhaust, the temperature of the NSR catalyst 3, and the amount of NOx occluded in the NSR catalyst 3, and therefore is based on at least one of these values. Can be calculated. This relationship is obtained in advance by experiment or simulation and stored in the ECU 10 as a map.
  • the amount of NOx stored in the NSR catalyst 3 may be a predetermined amount. Since the ammonia concentration in the exhaust gas can be calculated from the amount of ammonia produced in the NSR catalyst 3 and the exhaust gas flow rate, the change in the detected value of the NOx sensor 11 can be obtained.
  • the amount of ammonia supplied from the reducing agent injection valve 4 may be corrected.
  • the ammonia supply amount may be corrected so that the correction performed when the rich spike is performed is smaller than the correction performed when the rich spike is not performed. That is, even if the detected value of the NOx sensor 11 is the same, the corrected ammonia supply amount is corrected when the rich spike is performed, compared to when the rich spike is not performed.
  • the ammonia supply amount may have already been corrected in consideration of effects other than ammonia released from the NSR catalyst 3. Even in such a case, when the rich spike is performed, the ammonia supply amount is further corrected.
  • the rich spike is executed when the rich spike is executed.
  • the coefficient may be smaller than when it is not.
  • the ammonia supply amount may be decreased by a predetermined value compared to when the rich spike is not performed.
  • the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3 is calculated, and the amount of ammonia supplied is calculated by subtracting the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3 from the amount of ammonia supplied calculated based on the detected value of the NOx sensor 11. May be corrected.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control flow when the rich spike is performed. This routine is repeatedly executed by the ECU 10 every predetermined time.
  • the predetermined time may be an interval for supplying ammonia from the reducing agent injection valve 4.
  • step S101 it is determined whether or not a rich spike is being performed. In this step, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio. If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, it is not necessary to correct the detected value of the NOx sensor 11, and thus this routine is ended.
  • step S102 the detected value of the NOx sensor 11 is set to 0 ppm. That is, the detection value of the NOx sensor 11 is corrected.
  • FIG. 5 is another flowchart showing a control flow when the rich spike is executed. This routine is repeatedly executed by the ECU 10 every predetermined time. Steps in which the same processing as in FIG.
  • step S101 the process proceeds to step S201.
  • step S201 the detected value of the NOx sensor 11 is set to a value before the rich spike is performed. That is, the detection value of the NOx sensor 11 is corrected.
  • the detection value before the rich spike is executed is a detection value immediately before the rich spike is executed, and is stored in the ECU 10.
  • the detected value of the NOx sensor 11 at the previous routine may be maintained. That is, when the rich spike is performed, the detected value of the NOx sensor 11 in the routine immediately before the rich spike is performed may be maintained.
  • FIG. 6 is another flowchart showing a control flow when the rich spike is performed. This routine is repeatedly executed by the ECU 10 every predetermined time. Steps in which the same processing as in FIG. 4 is performed are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • step S101 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S301, and in step S301, the air-fuel ratio of the exhaust is calculated.
  • the air-fuel ratio of the exhaust may be detected by a sensor, or may be calculated based on the intake air amount of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount from the fuel injection valve 6.
  • step S302 the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3 is calculated.
  • the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3 is calculated from the air-fuel ratio of the exhaust gas calculated in step S301 and the map previously stored in the ECU 10. Note that the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3 may be calculated by further considering the temperature of the NSR catalyst 3 or the amount of NOx stored in the NSR catalyst 3. In this step, instead of calculating the amount of ammonia generated in the NSR catalyst 3, a value to be subtracted from the detected value of the NOx sensor 11 may be calculated.
  • step S303 the detected value of the NOx sensor 11 is corrected by subtracting the change in the detected value of the NOx sensor 11 due to the ammonia amount calculated in step S302 from the detected value of the NOx sensor 11.
  • the ammonia supply amount may be corrected based on the ammonia amount calculated in step S302.
  • the present embodiment it is possible to suppress excessive supply of ammonia to the SCR catalyst 5 by correcting the detected value of the NOx sensor 11 when the rich spike is performed. . Thereby, it is possible to suppress the outflow of ammonia from the SCR catalyst 5. In addition, the consumption of ammonia can be reduced.

Abstract

　吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が低下するときに、選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアが流出することを抑制することを目的とする。ＮＳＲ触媒と、ＮＯｘセンサと、ＳＣＲ触媒と、を排気通路の上流側から順に備え、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて選択還元型ＮＯｘ触媒に供給するアンモニア量を決定する制御装置と、を更に備え、制御装置は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい場合よりも、ＮＯｘセンサの検出値に対してアンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくする。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、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吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＳＲ触媒ともいう。）と、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）と、を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＮＳＲ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。ＳＣＲ触媒は、還元剤によりＮＯｘを選択還元する。
　ところで、ＮＳＲ触媒よりも下流側にＳＣＲ触媒を備え、ＳＣＲ触媒へ流入する排気中のＮＯｘ濃度に応じてＳＣＲ触媒へ供給する還元剤量を決定することがある。このようなシステムでは、ＮＳＲ触媒よりも下流で且つＳＣＲ触媒よりも上流にＮＯｘセンサが設けられる。
　ここで、ＮＳＲ触媒へ還元剤を供給するために排気の空燃比が理論空燃比以下まで低下されると、ＮＳＲ触媒においてアンモニアが生成される場合がある。このアンモニアは、ＮＯｘセンサにおいてＮＯｘと同様にして検出される。このため、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するときには、ＮＯｘセンサの検出値が実際のＮＯｘ濃度と比較して大きくなる。このときに、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＳＣＲ触媒へ供給する還元剤量を決定すると、ＳＣＲ触媒において還元剤が過剰となる虞がある。これにより、ＳＣＲ触媒から還元剤が流出する虞がある。また、還元剤の消費量が多くなる虞がある。
特開２０００－２６５８２８号公報
　本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が低下するときに、選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアが流出することを抑制することにある。
　上記課題を達成するために本発明は、
　前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときにＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比以下のときに吸蔵していたＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流の排気通路に設けられてアンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流で且つ前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路において排気中のＮＯｘとアンモニアとの濃度を検出するＮＯｘセンサと、
　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比以下とする空燃比低下部と、
　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流からアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
　前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を決定する制御装置と、
　を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい場合よりも、前記ＮＯｘセンサの検出値に対して前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくする。
　空燃比低下部により排気の空燃比が理論空燃比以下とされると、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）に吸蔵されているＮＯｘが還元される。このときにＮＳＲ触媒において、アンモニアが生成されることがある。このアンモニアは、ＮＯｘセンサにおいてＮＯｘと同様に検出される。そのため、このときのＮＯｘセンサの検出値は、実際のＮＯｘ濃度よりも大きくなっている。このときに、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくすれば、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）へ供給される還元剤が過剰となることを抑制できる。すなわち、ＮＯｘセンサの検出値が同じであっても、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくしている。ＮＯｘセンサの検出値に対してアンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくするには、例えば、ＮＯｘセンサの検出値を補正するか、又は、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を補正する。
　すなわち、本発明においては、前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を補正してもよい。
　例えば、ＮＯｘセンサの検出値が補正前には同じであっても、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、補正後のＮＯｘ濃度が低くなるように補正が行われる。ここで、ＮＳＲ触媒から放出されるアンモニア以外の影響を考慮して、ＮＯｘセンサの検出値が補正される場合もある。このような補正が行われている場合であっても、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、ＮＯｘセンサの検出値をさらに補正する。例えば、ＮＯｘセンサの検出値に１未満の係数を乗算することで補正を行う場合に、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、係数を小さくしてもよい。また、例えば、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、ＮＯｘセンサの検出値を所定値だけ小さくしてもよい。このようにＮＯｘセンサの検出値を補正することで、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量がより少なくなる。
　また、本発明においては、前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を補正してもよい。
　例えば、ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度が同じであっても、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量が少なくなるように、アンモニア供給量を補正してもよい。また、例えば、排気の空燃比が理論空燃比以下のときには、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときよりも、アンモニア供給量を所定値だけ少なくしてもよい。
　また、本発明においては、前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、前記ＮＯｘセンサの検出値の使用を制限することができる。
　すなわち、ＮＳＲ触媒からアンモニアが流出し得る場合には、ＮＯｘセンサの検出値の使用を制限する。ＮＯｘセンサの検出値の使用を制限することには、このときのＮＯｘセンサの検出値を用いないことを含む。また、排気の空燃比が理論空燃比よりも高いときのＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＮＯｘセンサの検出値を補正してもよい。また、空燃比が理論空燃比以下となっている期間には、ＮＯｘセンサの検出値が０ｐｐｍになっているものとして扱ってもよい。すなわち、ＮＯｘセンサの検出値が０ｐｐｍとなるように、該ＮＯｘセンサの検出値を補正してもよい。また、空燃比が理論空燃比以下となっている期間には、空燃比が理論空燃比以下とされる前のＮＯｘセンサの検出値を用いてもよい。すなわち、空燃比が理論空燃比以下となっている期間には、空燃比が理論空燃比以下とされる前のＮＯｘセンサの検出値となるように、ＮＯｘセンサの検出値を補正してもよい。さらに、空燃比が理論空燃比以下となる前のＮＯｘセンサの検出値と、空燃比が理論空燃比以下となっているときのＮＯｘセンサの検出値と、の平均値となるように、ＮＯｘセンサの検出値を補正してもよい。これらにより、ＮＯｘセンサの検出値の補正が容易となる。
　また、本発明においては、前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、該排気の空燃比の値、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度、又は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量の少なくとも１つに基づいて、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニアによる前記ＮＯｘセンサの検出値の変化分を算出し、前記ＮＯｘセンサの検出値から該変化分を減じることで、前記ＮＯｘセンサの検出値を補正することができる。
　すなわち、ＮＳＲ触媒から流出するアンモニアによりＮＯｘセンサの検出値が変化した場合に、アンモニアによる変化分を検出値から取り除くことで、検出値を補正している。ＮＳＲ触媒において生成されるアンモニア量は、排気の空燃比の値、ＮＳＲ触媒の温度、又は、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量に応じて変化するため、これらの値に応じてＮＯｘセンサの検出値を補正することができる。なお、ＮＯｘセンサの検出値を補正するときには、ＮＳＲ触媒において生成されるアンモニア量を算出し、このアンモニア量に対応するＮＯｘセンサの検出値の変化分を算出してもよい。
　また、本発明においては、前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、該排気の空燃比の値、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度、又は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量の少なくとも１つに基づいて、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニア量を算出し、前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて決定される前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量から、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニア量を減じることで、前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を補正することができる。
　すなわち、ＮＳＲ触媒から流出するアンモニアは、ＳＣＲ触媒において還元剤となるため、その分、アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくしている。ＮＳＲ触媒において生成されるアンモニア量は、排気の空燃比の値、ＮＳＲ触媒の温度、又は、ＮＳＲ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量に応じて変化するため、これらの値に応じて、ＮＳＲ触媒において生成されるアンモニア量を算出することができる。
　本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比が低下するときに、選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアが流出することを抑制できる。
実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。 リッチスパイクを複数回実施したときの各種値の推移を示したタイムチャートである。 リッチスパイクを複数回実施したときの各種値の推移を示した他のタイムチャートである。 リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示したフローチャートである。 リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示した他のフローチャートである。 リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示した他のフローチャートである。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の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）
　図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。
　内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３（以下、ＮＳＲ触媒３という。）、還元剤噴射弁４、選択還元型ＮＯｘ触媒５（以下、ＳＣＲ触媒５という。）が備えられている。
　ＮＳＲ触媒３は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。ＮＳＲ触媒３に供給する還元剤には、内燃機関１から排出される未燃燃料であるＨＣまたはＣＯを利用することができる。なお、ＮＳＲ触媒３よりも上流の排気通路２に、内燃機関１の燃料（ＨＣ）を噴射する燃料添加弁を備え、該燃料添加弁からＮＳＲ触媒３へ還元剤としてＨＣを供給してもよい。
　ＳＣＲ触媒５は、還元剤を吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。ＳＣＲ触媒５へ供給する還元剤には、アンモニア（ＮＨ３）を利用することができる。
　還元剤噴射弁４は、アンモニアを噴射することで、ＳＣＲ触媒５に還元剤を供給する。なお、還元剤噴射弁４は、尿素水を噴射してもよい。還元剤噴射弁４から噴射された尿素水は、排気の熱またはＳＣＲ触媒５からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５に吸着する。すなわち、還元剤噴射弁４からは、アンモニアの前駆体、または、アンモニアを供給すればよい。なお、本実施例においては還元剤噴射弁４が、本発明におけるアンモニア供給装置に相当する。
　また、ＮＳＲ触媒３よりも下流で且つ還元剤噴射弁４よりも上流の排気通路２には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１１と、排気の温度を検出する温度センサ１２と、が取り付けられている。温度センサ１２の検出値に基づいて、ＮＳＲ触媒３の温度又はＳＣＲ触媒５の温度を算出することができる。また、温度センサ１２の検出値をＮＳＲ触媒３又はＳＣＲ触媒５の温度としてもよい。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＳＲ触媒３又はＳＣＲ触媒５の温度を推定することもできる。
　また、内燃機関１には、内燃機関１へ燃料を供給する燃料噴射弁６が取り付けられている。また、内燃機関１には、吸気通路７が接続されている。吸気通路７の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル８が設けられている。また、スロットル８よりも上流の吸気通路７には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１５が取り付けられている。
　以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
　また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１７、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
　一方、ＥＣＵ１０には、還元剤噴射弁４、燃料噴射弁６及びスロットル８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
　例えばＥＣＵ１０は、気筒内の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁６を制御する。この目標空燃比は、内燃機関１の運転状態に応じて設定される空燃比である。なお、本実施例に係る内燃機関１は、通常はリーン空燃比で運転されている。ただし、高負荷運転時などにおいて、理論空燃比近傍で内燃機関１が運転されることもある。また、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘを還元するために理論空燃比以下で運転することもある。
　ここで、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元処理を実施する。ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘの還元時には、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁６から噴射する燃料の量またはスロットル８の開度を調整することにより、ＮＳＲ触媒３に流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比まで低下させる所謂リッチスパイクを実施する。なお、本実施例においてはリッチスパイクを実施するＥＣＵ１０が、本発明における空燃比低下部に相当する。
　このリッチスパイクは、たとえば、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量が所定量となった場合に実施される。ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量は、たとえば、ＮＳＲ触媒３に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒３から流出するＮＯｘ量と、の差を積算することにより算出される。ＮＳＲ触媒３に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒３から流出するＮＯｘ量とは、センサを取り付けることにより検出できる。また、ＮＳＲ触媒３に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒３におけるＮＯｘ浄化率の推定値とから、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量を算出してもよい。さらに、所定の時間または所定の走行距離ごとにリッチスパイクを実施してもよい。また、周知の技術を用いて、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量を求めてもよい。
　また、ＥＣＵ１０は、所定の時間毎に還元剤噴射弁４からアンモニアを供給する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて、ＳＣＲ触媒５に流入するＮＯｘの量を算出し、該ＮＯｘ量に基づいて還元剤噴射弁４から供給するアンモニアの量を決定する。ＳＣＲ触媒５に流入するＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサ１１により検出されるＮＯｘ濃度と、排気の流量に基づいて算出される。排気の流量は、エアフローメータ１５により検出される吸入空気量と、燃料噴射弁６から供給される燃料量とに基づいて算出される。そして、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒５に流入するＮＯｘを全て還元するために必要となるアンモニアを還元剤噴射弁４から供給する。すなわち、ＮＯｘを還元するために消費されたアンモニアを補充することで、ＳＣＲ触媒５においてアンモニアが不足することを抑制している。
　ところで、ＮＯｘセンサ１１は、ＮＯｘと同様にアンモニアも検出してしまう。そして、リッチスパイクが実施されると、ＮＳＲ触媒３からＮＯｘ及びアンモニアが放出される。ＮＳＲ触媒３から放出されるアンモニアは、ＳＣＲ触媒５において還元剤となる。しかし、ＮＳＲ触媒３から放出されるアンモニアによりＮＯｘセンサ１１の検出値が増大するため、該ＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて還元剤噴射弁４から供給するアンモニア量を決定すると、ＳＣＲ触媒５においてアンモニア量が過剰となる。
　そこで本実施例では、リッチスパイクが実施されているときに、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正する。そして、補正後の検出値に基づいて、還元剤噴射弁４から噴射するアンモニア量を決定する。なお、リッチスパイクが実施されているときとは、内燃機関１から排出される排気の空燃比が理論空燃比以下となっているときである。このときには、ＮＳＲ触媒３から流出する排気の空燃比も理論空燃比以下となる。なお、本実施例においてはＮＯｘセンサ１１の検出値を補正するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。また、リッチスパイクが実施されている場合に行われる補正は、リッチスパイクが実施されていない場合に行われる補正よりも、検出されるＮＯｘ濃度が低くなるように、ＮＯｘセンサ１１の検出値を変更してもよい。すなわち、補正前のＮＯｘセンサ１１の検出値が同じであっても、リッチスパイクが実施されている場合のほうが、リッチスパイクが実施されていない場合よりも、補正後の検出値が小さくなるように補正する。例えば、ＮＳＲ触媒３から放出されるアンモニア以外の影響を考慮して、ＮＯｘセンサ１１の検出値が既に補正されている場合もある。このような場合であっても、リッチスパイクが実施されている場合には、ＮＯｘセンサ１１の検出値の補正を更に行う。具体的には、検出されるＮＯｘ濃度に１未満の係数を乗算することで補正を行う場合に、リッチスパイクが実施されている場合には、リッチスパイクが実施されていない場合よりも、係数を小さくしてもよい。また、例えば、リッチスパイクが実施されている場合には、リッチスパイクが実施されていない場合よりも、ＮＯｘセンサ１１の検出値を所定値だけ小さくしてもよい。
　なお、リッチスパイクが実施されている場合、すなわち排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、ＮＯｘセンサ１１の検出値が０ｐｐｍとなるように、該検出値を補正してもよい。これにより、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアの影響を受けなくなる。また、リッチスパイクが実施されている場合には、リッチスパイクが実施される前のＮＯｘセンサ１１の検出値となるように、検出値を補正してもよい。これによっても、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアの影響を受けなくなる。この場合、リッチスパイクが実施される直前のＮＯｘセンサ１１の検出値を用いてもよく、リッチスパイクが実施される所定時間前のＮＯｘセンサ１１の検出値を用いてもよい。また、排気の空燃比が理論空燃比以下とされている期間は、前回に検出されたＮＯｘセンサ１１の検出値を維持してもよい。
　また、リッチスパイクが実施される前と、リッチスパイクが実施されているときと、のＮＯｘセンサ１１の検出値の平均値となるように、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正してもよい。これにより、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアの影響が小さくなる。さらに、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアによるＮＯｘセンサ１１の検出値の変化分を算出し、ＮＯｘセンサ１１の検出値から該変化分を減じることで、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正してもよい。この場合、排気中のＮＯｘ濃度をより正確に検出することができる。
　ここで、図２は、リッチスパイクを複数回実施したときの各種値の推移を示したタイムチャートである。この図２は、リッチスパイクを実施しているときのＮＯｘセンサ１１の検出値が、リッチスパイクを実施する前の検出値となるように補正した場合を示している。また、図２は、排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合に、ＮＯｘセンサ１１の検出値が０ｐｐｍとなるように、該検出値を補正した場合としてもよい。
　図２において「流出ＮＯｘ」は、ＮＳＲ触媒３から流出する実際のＮＯｘ量（ＮＯｘ濃度としてもよい）を示している。「検出値」は、ＥＣＵ１０が補正をする前のＮＯｘセンサ１１の検出値であり、ＮＯｘにより変化する分と、アンモニア（ＮＨ３）により変化する分とを分けて示している。「補正後検出値」は、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値を補正した後のＮＯｘセンサ１１の検出値を示している。リッチスパイク実施中の補正後検出値は、リッチスパイク実施前の検出値と同じになる。すなわち、リッチスパイクが実施されても、補正後検出値は変化せず、同じ値のまま維持される。「還元剤供給量」は、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて算出する還元剤の供給量であり、還元剤噴射弁４から供給するアンモニア量である。「補正あり」は、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値を補正した場合を示し、「補正なし」は、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値を補正しない場合を示している。ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値を補正した場合には、補正しない場合よりも、ＮＯｘの検出値が小さくなるため、還元剤供給量は少なくなる。
　また、図３は、リッチスパイクを複数回実施したときの各種値の推移を示した他のタイムチャートである。この図３は、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアによるＮＯｘセンサ１１の検出値の変化分を算出し、ＮＯｘセンサ１１の検出値から該変化分を減じることで、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正した場合を示している。ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ１１の検出値を補正した場合には、補正しない場合よりも、ＮＯｘの検出値が小さくなるため、還元剤供給量は少なくなる。
　なお、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニアによるＮＯｘセンサ１１の検出値の変化分は、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量に基づいて算出することができる。ここで、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量は、排気の空燃比、ＮＳＲ触媒３の温度、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量と相関関係にあるため、これらの少なくとも１つの値に基づいて算出することができる。この関係は、予め実験またはシミュレーションにより求めてＥＣＵ１０にマップとして記憶しておく。なお、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量は所定量としてもよい。そして、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量と、排気の流量とから、排気中のアンモニア濃度を算出することができるため、ＮＯｘセンサ１１の検出値の変化分を求めることができる。
　なお、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正する代わりに、還元剤噴射弁４から供給するアンモニア量を補正してもよい。この場合、リッチスパイクが実施されている場合に行われる補正は、リッチスパイクが実施されていない場合に行われる補正よりも、アンモニア供給量が少なくなるようにアンモニア供給量を補正してもよい。すなわち、ＮＯｘセンサ１１の検出値が同じであっても、リッチスパイクが実施されている場合のほうが、リッチスパイクが実施されていない場合よりも、補正後のアンモニア供給量が少なくなるように補正する。例えば、ＮＳＲ触媒３から放出されるアンモニア以外の影響を考慮して、既にアンモニア供給量が補正されている場合もある。このような場合であっても、リッチスパイクが実施されている場合には、アンモニア供給量の補正を更に行う。具体的には、ＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて算出されるアンモニア供給量に１未満の係数を乗算することで補正を行う場合に、リッチスパイクが実施されているときには、リッチスパイクが実施されていないときよりも、係数を小さくしてもよい。また、例えば、リッチスパイクが実施されているときには、リッチスパイクが実施されていないときよりも、アンモニア供給量を所定値だけ少なくしてもよい。また、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量を算出し、ＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて算出されるアンモニア供給量から、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量を減算することで、アンモニア供給量を補正してもよい。
　図４は、リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。この所定の時間は、還元剤噴射弁４からアンモニアを供給する間隔としてもよい。
　ステップＳ１０１では、リッチスパイクが実施されているか否か判定される。本ステップでは、排気の空燃比が理論空燃比以下となっているか否か判定される。ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはＮＯｘセンサ１１の検出値を補正する必要はないため本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ１０２では、ＮＯｘセンサ１１の検出値を０ｐｐｍとする。すなわち、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正している。
　また、図５は、リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。図４と同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
　ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進み、ステップＳ２０１では、ＮＯｘセンサ１１の検出値をリッチスパイクが実施される前の値とする。すなわち、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正している。リッチスパイクが実施される前の検出値は、リッチスパイクが実施される直前の検出値であり、ＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本ステップでは、前回のルーチンのときのＮＯｘセンサ１１の検出値を維持してもよい。すなわち、リッチスパイクが実施されているときには、リッチスパイクが実施される直前のルーチンのときのＮＯｘセンサ１１の検出値が維持されるようにしてもよい。
　図６は、リッチスパイクを実施している場合の制御フローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。図４と同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
　ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０１へ進み、ステップＳ３０１では、排気の空燃比が算出される。排気の空燃比は、センサで検出してもよく、内燃機関１の吸入空気量と燃料噴射弁６からの燃料噴射量とに基づいて算出してもよい。
　ステップＳ３０２では、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量が算出される。本ステップでは、ステップＳ３０１において算出される排気の空燃比と、予めＥＣＵ１０が記憶しているマップとから、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量が算出される。なお、ＮＳＲ触媒３の温度、または、ＮＳＲ触媒３に吸蔵されているＮＯｘ量をさらに考慮して、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量を算出してもよい。なお、本ステップでは、ＮＳＲ触媒３において生成されるアンモニア量を算出する代わりに、ＮＯｘセンサ１１の検出値から減算する値を算出してもよい。
　ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で算出されるアンモニア量によるＮＯｘセンサ１１の検出値の変化分を、ＮＯｘセンサ１１の検出値から減算することにより、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正する。なお、本ステップでは、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正する代わりに、ステップＳ３０２で算出されるアンモニア量に基づいて、アンモニア供給量を補正してもよい。
　以上説明したように、本実施例によれば、リッチスパイクを実施しているときに、ＮＯｘセンサ１１の検出値を補正することにより、ＳＣＲ触媒５へアンモニアが過剰に供給されることを抑制できる。これにより、ＳＣＲ触媒５からアンモニアが流出することを抑制できる。また、アンモニアの消費量を低減することができる。
１     内燃機関
２     排気通路
３     吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）
４     還元剤噴射弁
５     選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
６     燃料噴射弁
７     吸気通路
８     スロットル
１０   ＥＣＵ
１１   ＮＯｘセンサ
１２   温度センサ
１５   エアフローメータ
１６   アクセルペダル
１７   アクセル開度センサ
１８   クランクポジションセンサ

Claims (6)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときにＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比以下のときに吸蔵していたＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
    　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流の排気通路に設けられてアンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
    　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒よりも下流で且つ前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路において排気中のＮＯｘとアンモニアとの濃度を検出するＮＯｘセンサと、
    　前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比以下とする空燃比低下部と、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流からアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    　前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を決定する制御装置と、
    　を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい場合よりも、前記ＮＯｘセンサの検出値に対して前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を少なくする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を補正する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされている場合には、前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を補正する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、前記ＮＯｘセンサの検出値の使用を制限する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、該排気の空燃比の値、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度、又は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量の少なくとも１つに基づいて、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニアによる前記ＮＯｘセンサの検出値の変化分を算出し、前記ＮＯｘセンサの検出値から該変化分を減じることで、前記ＮＯｘセンサの検出値を補正する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 　前記制御装置は、前記空燃比低下部により前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下とされているときの、該排気の空燃比の値、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度、又は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量の少なくとも１つに基づいて、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニア量を算出し、前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて決定される前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量から、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において生成されるアンモニア量を減じることで、前記アンモニア供給装置から供給するアンモニア量を補正する請求項１または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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