内燃機関の排気浄化装置
【課題】本発明は、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられており、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側にＰＭセンサが設けられている。そして、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給すべく該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を添加するときに、選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも還元剤の添加周期を短くする。
【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられており、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側にＰＭセンサが設けられている。そして、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給すべく該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を添加するときに、選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも還元剤の添加周期を短くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）に対して尿素を供給する排気浄化装置において、尿素からアンモニアへの反応途中に生成される中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達すると、尿素水の供給を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達するまでは、還元剤をＮＯｘ触媒に供給することができる。
【０００３】
ところで、排気通路には、粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」ともいう。）を捕集するためのフィルタを備えることがある。さらに、このフィルタの故障を判定するために、排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサを排気通路に設けることがある。このＰＭセンサの電極またはカバーに前記中間生成物が付着すると、ＰＭ量を正確に検出することが困難となる虞がある。そうすると、フィルタの故障判定の精度が低くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側にＮＯｘ触媒が設けられており、ＮＯｘ触媒よりも下流側にＰＭセンサが設けられている。そして、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際には該ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する。このとき、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量に基づいて還元剤の添加周期を変更する。
【０００７】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際に、該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する添加装置と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする制御部と、
を備える。
【０００８】
ここで、添加装置から還元剤を供給したときに、排気やＮＯｘ触媒の状態によっては、還元剤の一部がＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元に消費されずにＮＯｘ触媒を通り抜けて
ＰＭセンサに付着することがある。ＰＭセンサに還元剤が付着すると、該ＰＭセンサの出力値が変化してしまい、ＰＭを正確に検出することが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明では、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、添加装置からの還元剤の添加周期を短くする。ここで、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量は、所定期間にＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量の積算値であってもよく、単位時間当たりにＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量であってもよい。また、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量における閾値とは、ＰＭセンサに付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量（即ち、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの出力値の変化量が許容範囲の上限値となる量）であってもよい。
【００１０】
還元剤の添加周期を短くすると、一回の添加当たりの還元剤の添加量が減少する。そのため、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を少なくすることができる。その結果、ＰＭセンサに付着する還元剤の量を少なくできる。従って、ＰＭセンサの検出値が還元剤により変化することを抑制できる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いために添加装置からの還元剤の添加周期を短くする場合は、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時に添加装置から還元剤が添加されるように、還元剤の添加周期を排気の脈動周期と同期させてもよい。これによれば、排気の流量が可及的に少ない時（即ち、排気の流速が低い時）に還元剤が添加される。そのため、ＮＯｘ触媒を還元剤がより通り抜け難くなる。従って、ＰＭセンサに付着する還元剤の量を可及的に少なくできる。
【００１２】
ここで、ＮＯｘ触媒の温度が低くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤が反応し難くなるため、該ＮＯｘ触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、ＮＯｘ触媒の温度と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気の温度が低くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤が反応し難くなるため、該ＮＯｘ触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、排気の温度と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。
【００１３】
また、ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量が多くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤の反応が終了する前に還元剤が該ＮＯｘ触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、排気の流量と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、ＮＯｘ触媒に吸着している還元剤量が多くなると、該ＮＯｘ触媒に還元剤が吸着し難くなるので、還元剤が該ＮＯｘ触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、還元剤の吸着量と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。
【００１４】
そこで、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を、ＮＯｘ触媒の温度、排気の温度、排気の流量、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出してもよい。
【００１５】
また、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合に、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いと判断してもよい。
【００１６】
なお、排気の流量に代えて排気の流速としてもよい。また、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量に代えて、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着率としてもよい。この吸着率は、吸
着している還元剤量を、最大限吸着可能な還元剤量で除算した値である。
【００１７】
また、還元剤には、添加装置から添加される物質、添加装置から添加される物質から最終的に生成される物質、添加装置から添加される物質から最終的に生成される物質に至るまでの中間生成物が含まれる。これらの物質の何れかがＮＯｘ触媒においてＮＯｘと反応し、該ＮＯｘが還元される。
【００１８】
また、本発明において、ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合とは、還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値より大きい場合であってもよい。
【００１９】
ここで、指数には、ＮＯｘ触媒の温度の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度とは、例えば、ＮＯｘ触媒に流入する還元剤の量に対する、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量の割合であってもよい。また、指数は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の大小を示す値としてもよい。例えば、指数が大きいほど、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤が多くなるとしてもよい。これら指数を用いることにより、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。
【００２０】
また、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が多いほど添加装置からの還元剤の添加周期を短くしてもよい。また、制御部は、ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、排気の温度が低いほど、排気の流量が多いほど、又は、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど、添加装置からの還元剤の添加周期を短くしてもよい。これによれば、ＰＭセンサに付着する還元剤の量が過剰に多い量となることをより高い確率で抑制することができる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下をより高い確率で抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、還元剤がＰＭセンサに付着することに起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る内燃機関１の吸排気系の概略構成図である。
【図２】実施例１に係るＰＭセンサの概略構成図である。
【図３】実施例１に係るＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図４】フィルタが正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】ＰＭセンサの検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。
【図６】実施例１に係る還元剤の添加周期の制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例１に係る、還元剤量と、ＮＯｘ触媒の温度と、中間生成物の生成量と、の関係を示した図である。
【図８】実施例１に係る、吸入空気量Ｇａと、ＮＨ３吸着率と、ＮＯｘ触媒に流入する中間生成物に対してＮＯｘ触媒を通過する中間生成物の割合と、の関係を示した図である。
【図９】実施例１に係る、添加弁からの還元剤の添加周期の一例を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、通常周期Ｔｎに設定された場合を示しており、図９（ｂ）は短縮周期Ｔｓに設定された場合を示している。
【図１０】実施例１に係る、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させた場合の、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量と添加実行タイミングとの関係を示す図である。
【図１１】実施例２に係る還元剤の添加周期の制御のフローを示すフローチャートである。
【図１２】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。
【図１３】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。
【図１４】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、その相対配置等は、特に記載がない限りは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。
【００２４】
＜実施例１＞
［吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関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、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。
【００２５】
内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、該吸気通路２を流通する吸気の量を検出するエアフローメータ１１が設けられている。一方、排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、酸化触媒４、フィルタ５、添加弁６、選択還元型ＮＯｘ触媒７（以下、ＮＯｘ触媒７という。）が設けられている。
【００２６】
酸化触媒４は、酸化能を有する触媒であればよく、例えば三元触媒であってもよい。酸化触媒４は、フィルタ５に担持されていてもよい。
【００２７】
フィルタ５は、排気中のＰＭを捕集する。なお、フィルタ５には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ５によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ５にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ５の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタの再生処理を実行することで、該フィルタ５に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。例えば、酸化触媒４にＨＣを供給することでフィルタ５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒４を備えずに、フィルタ５の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ５の温度を上昇させてもよい。
【００２８】
添加弁６は、ＮＯｘ触媒７に還元剤を供給すべきときに排気中に還元剤を添加する。添加弁６は、還元剤を添加する際には短い周期で還元剤の噴射と停止とを繰り返す。つまり、添加弁６は還元剤を周期的に添加する。還元剤には、例えば、尿素水等のアンモニア由来のものが用いられる。例えば、添加弁６から添加された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、その一部又は全部がＮＯｘ触媒７に吸着する。以下では、添加弁６から還元剤として尿素水を添加するものとする。なお、本実施例においては
添加弁６が、本発明における添加装置に相当する。
【００２９】
ＮＯｘ触媒７は、還元剤が存在するときに、排気中のＮＯｘを還元する。例えば、ＮＯｘ触媒７にアンモニア（ＮＨ３）を予め吸着させておけば、ＮＯｘ触媒７をＮＯｘが通過するときにＮＯｘをアンモニアにより還元させることができる。
【００３０】
酸化触媒４よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第一排気温度センサ１２が設けられている。酸化触媒４よりも下流で且つフィルタ５よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第二排気温度センサ１３が設けられている。フィルタ５よりも下流で且つ添加弁６よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第三排気温度センサ１４及び排気中のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１５が設けられている。ＮＯｘ触媒７よりも下流の排気通路３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１６及び排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサ１７が設けられている。これらセンサの全てが必須というわけではなく、必要に応じて設けることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１８、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、添加弁６が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により添加弁６が制御される。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、フィルタ５に堆積しているＰＭ量を推定し、推定されたＰＭ量が所定量以上になると、前記フィルタの再生処理を実施する。なお、フィルタの再生処理は、内燃機関１が搭載されている車両の前回の該再生処理の実施完了からの走行距離が所定距離以上となったときに行ってもよい。また、規定期間ごとにフィルタの再生処理を実施してもよい。
【００３４】
また、ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ１７により検出されるＰＭ量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行う。ここで、フィルタ５の溶損又は破損等の故障が発生すると、該フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通り抜けるＰＭ量が増加する。このＰＭ量の増加をＰＭセンサ１７により検出すれば、フィルタ５の故障を判定することができる。
【００３５】
例えば、フィルタ５の故障判定は、ＰＭセンサ１７の検出値に基づいて算出される所定期間中のＰＭ量の積算値と、フィルタ５が所定の状態であると仮定した場合における所定期間中のＰＭ量の積算値とを比較することで行われる。なお、所定期間におけるＰＭセンサ１７の検出値の増加量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行ってもよい。例えば、所定期間におけるＰＭセンサ１７の検出値の増加量が閾値以上のときに、フィルタ５が故障していると判定してもよい。
【００３６】
［ＰＭセンサ］
図２は、ＰＭセンサ１７の概略構成図である。ＰＭセンサ１７は、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力するセンサである。ＰＭセンサ１７は、一対の電極１７１と、該一対の電極１７１の間に設けられる絶縁体１７２と、を備えて構成されている。一対の電極１７１の間にＰＭが付着すると、該一対の電極１７１の間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、排気中のＰＭ量と相関関係にあるため、該電気抵抗の変化に基づいて、排気中のＰＭ量を検出することができる。このＰＭ量は、単位時間当たりのＰＭの
質量としてもよく、所定時間におけるＰＭの質量としてもよい。なお、ＰＭセンサ１７の構成は、図２に示したものに限らない。すなわち、ＰＭを検出し、且つ、還元剤の影響により検出値に変化が生じるＰＭセンサであればよい。
【００３７】
次に、図３は、ＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。尚、内燃機関１から排出される単位時間当たりのＰＭ量が一定であるとすると、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は時間の経過と共に一定の割合で増加する。内燃機関１の始動直後のＡで示される期間は、排気通路３内で凝縮する水がＰＭセンサ１７に付着する虞がある期間である。ＰＭセンサ１７に水が付着すると、該ＰＭセンサ１７の検出値が変化したり、ＰＭセンサ１７が故障したりするため、この期間ではＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００３８】
Ａで示される期間の後のＢで示される期間では、前回の内燃機関１の運転時にＰＭセンサ１７に付着したＰＭを除去する処理（以下、ＰＭ除去処理という。）を行う。このＰＭ除去処理は、ＰＭセンサ１７の温度を、ＰＭが酸化する温度まで上昇させることにより行われる。このＢで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００３９】
Ｂで示される期間の後のＣで示される期間は、ＰＭの検出に適した温度となるまでに要する期間である。すなわち、Ｂで示される期間においてＰＭセンサ１７の温度がＰＭの検出に適した温度よりも高くなるため、温度が低下してＰＭの検出に適した温度となるまで待っている。このＣで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００４０】
そして、Ｃで示される期間の後のＤで示される期間でＰＭの検出が行われる。なお、Ｄで示される期間であっても、ＰＭセンサ１７にある程度のＰＭが堆積するまでは、検出値が増加しない。すなわち、ある程度のＰＭが堆積して、一対の電極１７１の間に電流が流れるようになってから検出値が増加を始める。その後は、排気中のＰＭ量に応じて検出値が増加していく。
【００４１】
ここで、ＰＭセンサ１７は、フィルタ５よりも下流側に設けられている。そのため、ＰＭセンサ１７には、フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通過したＰＭが付着する。従って、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５を通過したＰＭ量の積算値に対応した量となる。
【００４２】
図４は、フィルタ５が正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。フィルタ５が故障している場合には、ＰＭセンサ１７にＰＭが早く堆積するため、検出値の増加が始まる時点Ｅが、正常なフィルタ５と比較して早くなる。このため、例えば、内燃機関１の始動後から所定時間Ｆが経過したときの検出値が閾値以上であれば、フィルタ５が故障していると判定できる。この所定時間Ｆは、正常なフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加しておらず、且つ、故障しているフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加している時間である。この所定時間Ｆは、実験等により求められる。また、閾値は、フィルタ５が故障しているときのＰＭセンサ１７の検出値の下限値として予め実験等により求められる。
【００４３】
ところで、ＰＭセンサ１７をフィルタ５よりも下流で且つＮＯｘ触媒７よりも上流に設けることも考えられる。しかし、このような位置にＰＭセンサ１７を設けると、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が短くなる。このため、フィルタ５の溶損又は破損箇所を通過したＰＭが排気中に分散しないままＰＭセンサ１７の周辺に到達する虞がある。そうすると、フィルタ５における溶損又は破損の位置によっては、溶損又は破損箇所を通過
したＰＭがＰＭセンサ１７にほとんど付着しないために、ＰＭが検出されないこともあり、故障判定の精度が低下する虞がある。
【００４４】
これに対して本実施例では、ＮＯｘ触媒７よりも下流にＰＭセンサ１７を設けているため、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が長い。このため、ＰＭセンサ１７の周辺では、フィルタ５を通過したＰＭが排気中に分散している。したがって、フィルタ５における溶損又は破損の位置によらずに、溶損又は破損箇所を通過したＰＭを検出することができる。
【００４５】
［ＰＭセンサの検出値の異常］
しかしながら、添加弁６よりも下流側にＰＭセンサ１７を設けているため、該添加弁６から添加される還元剤がＰＭセンサ１７に付着する虞がある。このＰＭセンサ１７に付着する還元剤は、例えば、尿素、及び、尿素からアンモニアに至るまでの中間生成物（ビウレット、シアヌル酸）である。このようにＰＭセンサ１７に還元剤が付着すると、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量が変化していなくとも、ＰＭセンサ１７の検出値が変化する虞がある。
【００４６】
図５は、ＰＭセンサ１７の検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。異常な検出値は、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着したときの検出値とすることができる。
【００４７】
正常な検出値は、時間の経過とともに検出値が増加するか、または検出値が変化しない。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着したＰＭ量に応じて検出値が増加していく。一方、異常な検出値は、検出値が増加するだけでなく減少する場合がある。ＰＭセンサ１７に前記中間生成物が付着して所定量以上堆積すると、ＰＭが堆積したときと同じように、ＰＭセンサ１７の検出値が増加する。ここで、中間生成物であるビウレットは、１３２−１９０℃のときに生成され、それよりも温度が高くなると気化する。また、中間生成物であるシアヌル酸は、１９０−３６０℃で生成され、それよりも温度が高くなると気化する。このように、ＰＭと比較すると中間生成物は低温で気化する。このため、ＰＭセンサ１７に付着していた中間生成物は、内燃機関１の排気の温度が高いときに気化する。そうすると、中間生成物の堆積量が減少するため、ＰＭセンサ１７の検出値が減少する。これは、ＰＭセンサ１７にＰＭのみが堆積しているときには起こらない現象である。
【００４８】
また、ＰＭセンサ１７にはセンサ素子（一対の電極１７１）を覆うカバーが設けられているが、該カバーに中間生成物が付着して堆積すると、該カバーを閉塞させる虞がある。このカバーが中間生成物により閉塞されると、ＰＭが一対の電極１７１に到達できなくなるので、ＰＭが検出されにくくなる。したがって、ＰＭセンサ１７の検出値の増加が始まる時期が、正常な場合よりも遅くなる。このため、フィルタ５の故障判定の精度が低下する虞がある。
【００４９】
このように、ＮＯｘ触媒７を還元剤が通り抜けると、フィルタ５の故障判定が困難となる虞がある。一般的に尿素水から熱分解及び加水分解を経てＮＨ３が生成されることを考慮すると、ＮＯｘ触媒７を還元剤が通り抜ける原因として、以下の３つが考えられる。
【００５０】
（１）ＮＯｘ触媒７の温度又は排気の温度が低い。すなわち、ＮＯｘ触媒７または排気の温度が低いと、還元剤の熱分解などの反応に時間がかかるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５１】
（２）ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量が多い。なお、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流速が速いとしてもよい。また、内燃機関１の吸入空気量が多いとしてもよい。すなわ
ち、排気の流量が多いと、還元剤がＮＯｘ触媒７と接する時間が短くなるため、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５２】
（３）ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量が多い。なお、ＮＨ３吸着率が高いとしてもよい。ＮＨ３吸着率は、ＮＯｘ触媒７に最大限吸着可能なＮＨ３量に対して、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量の比である。すなわち、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量が多いほど、加水分解が進み難くなるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５３】
上記（１），（２）は、反応時間が不足することにより起こる現象であり、（３）はＮＨ３の吸着量が多いことにより起こる現象である。
【００５４】
［添加周期の制御］
本実施例では、上記のような、還元剤の付着に起因するＰＭセンサ１７の検出精度の低下を抑制すべく、添加弁６から還元剤を周期的に添加する際の添加期間を制御する。具体的には、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量または排気の流速、ＮＯｘ触媒７の温度または排気の温度、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率またはＮＨ３の吸着量の少なくとも１つに基づいて、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤の量（即ち、ＰＭセンサ１７に到達する還元剤の量：以下、通過還元剤量と称する）を算出する。
【００５５】
そして、通過還元剤量が閾値より多い場合には、通過還元剤量が閾値以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期を短くする。即ち、一回毎の還元剤の噴射期間を短くすると共に一回毎の噴射停止期間も短くする。このときの閾値は、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量（即ち、還元剤の付着に起因するＰＭセンサ１７の出力値の変化量が許容範囲の上限値となる量）である。このような閾値は、実験等によって予め求めることができる。
【００５６】
還元剤の添加周期を短くすると、一回の添加当たりの還元剤の添加量が減少する（ただし、添加回数が増加することで、還元剤の添加総量は維持される）。これにより、ＮＯｘ触媒７に一度に到達する還元剤の量が少なくなる。その結果、添加された還元剤のうちＮＯｘ触媒７におけるＮＯｘの還元に消費される還元剤の量が増加するため、通過還元剤量を少なくすることができる。そのため、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量を少なくできる。従って、ＰＭセンサの検出値が還元剤により変化することを抑制できる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。そして、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制されることにより、フィルタ５の故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
以下、本実施例に係る還元剤の添加周期の制御のフローについて、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５８】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＮＯｘ触媒７に還元剤を添加する前提条件が成立しているか否かが判別される。本ステップでは、還元剤を供給可能な状態であるか否かが判別されてもよく、また、添加弁６からの還元剤の添加が行われたか否かが判別されてもよい。
【００５９】
本ステップでは、例えば各種センサが正常であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。各種センサが正常であるか否かは、周知の技術により判別することができる。また、例えば内燃機関１の運転状態が、還元剤の供給に適した運転状態であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。ステップＳ１０
１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、否定判定がなされた場合には本ルーチンの実行が一旦終了される。
【００６０】
ステップＳ１０２においては、通過還元剤量ＱＭが算出される。本実施例では、ＮＯｘ触媒７において生成され且つＮＯｘの還元には消費されずにＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量が、通過還元剤量ＱＭとして算出される。
【００６１】
ここで、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量（通過還元剤量ＱＭ）の算出方法について、図７及び８に基づいて説明する。図７は、ＮＯｘ触媒７へ供給される還元剤量と、ＮＯｘ触媒７の温度と、中間生成物の生成量と、の関係を示した図である。また、図８は、吸入空気量Ｇａと、ＮＨ３吸着率と、ＮＯｘ触媒７に流入する（或いはＮＯｘ触媒で生成される）中間生成物に対してＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合と、の関係を示した図である。
【００６２】
ＮＯｘ触媒７に供給される還元剤量が多くなるほど、中間生成物の生成量が多くなる。また、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、中間生成物の生成量が多くなる。これらの関係を予め実験等により求めてマップ化したものが図７である。このマップと、ＮＯｘ触媒７へ供給する還元剤量（即ち、添加弁６から添加される還元剤量）及びＮＯｘ触媒７の温度と、から、中間生成物の生成量を得ることができる。尚、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて排気の温度を用いることもできる。
【００６３】
また、吸入空気量Ｇａが多いほど、排気の流量が多くなるため、中間生成物がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。また、ＮＨ３吸着率が高いほど、中間生成物がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。これらの関係を予め実験等により求めてマップ化したものが図８である。このマップと、吸入空気量Ｇａ及びＮＨ３吸着率と、から、ＮＯｘ触媒７に流入する中間生成物に対してＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合を得ることができる。
【００６４】
尚、上記のように、ＮＨ３吸着率は、ＮＯｘ触媒７に最大限吸着可能なＮＨ３量に対して、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量の比であり、ＮＯｘ触媒７に吸着されているＮＨ３量を、ＮＯｘ触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量で除算した値である。ＮＯｘ触媒７に吸着されているＮＨ３量は、例えば還元剤の供給量、ＮＯｘ触媒７の温度、排気の流量などに基づいて求めることができる。また、ＮＯｘ触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量は、例えばＮＯｘ触媒７の温度及びＮＯｘ触媒７の劣化の度合いに応じて変化する。これらの関係は、予め実験等により求めておくことができる。また、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率は、周知の技術により求めることもできる。
【００６５】
そして、図７に示したマップにより得られる中間生成物の生成量と、図８に示したＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合と、を乗算することにより、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量を算出することができる。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で算出された通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多いか否かが判別される。閾値ＱＰは、上記のように、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量であって、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００６７】
ステップＳ１０３において否定判定された場合、即ち、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰ以下である場合は、ステップＳ１０５において、添加弁６からの還元剤の添加周期が通常周期Ｔｎに設定される。一方、ステップＳ１０３において肯定判定された場合、即ち、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多い場合は、ステップＳ１０４において、添加弁６からの還元剤の添加周期が、通常周期Ｔｎよりも短い短縮周期Ｔｓに設定される。
【００６８】
図９は、添加弁６からの還元剤の添加周期の一例を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、通常周期Ｔｎに設定された場合を示しており、図９（ｂ）は短縮周期Ｔｓに設定された場合を示している。また、図９（ａ），（ｂ）においては、「ＯＮ」の時が、還元剤が噴射されている時（還元剤の添加が実行されている時）を示しており、「ＯＦＦ」の時が、還元剤の噴射が停止されている時（還元剤の添加が停止されている時）を示している。通常周期Ｔｎ及び短縮周期Ｔｓはいずれも実験等に基づいて予め定められている。また、図９に示すように、添加期間が短縮周期Ｔｓに設定された場合は、添加期間が通常周期Ｔｎに設定された場合に比べて添加回数（噴射回数）が増加される。
【００６９】
上記フローによれば、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多い場合には、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰ以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期が短縮される。
【００７０】
尚、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物が、所定の割合でＰＭセンサ１７に付着すると仮定すれば、該ＰＭセンサ１７に付着する中間生成物の量を算出することができる。そこで、本実施例では、ＰＭセンサ１７に付着する中間生成物の量を通過還元剤量ＱＭとして用いてもよい。
【００７１】
また、ＮＯｘ触媒７の温度又は排気の温度が低いほど通過還元剤量は多くなり、吸入空気量又は排気の流量が多いほど通過還元剤量は多くなり、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３吸着率が高いほど又はＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着量が多いほど通過還元剤量は多くなる。そして、上記フローにおけるステップＳ１０２では、これらの値の全てと添加弁６からの還元剤の添加量とを用いて通過還元剤量ＱＭを算出した。しかしながら、これらの値の少なくとも１つと添加弁６からの還元剤の添加量とに基づいて通過還元剤量ＱＭを算出してもよい。
【００７２】
本実施例においては、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させてもよい。図１０は、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させた場合の、排気通路３における還元剤が添加される部分の排気の流量と添加実行タイミング（添加弁６から還元剤が噴射されるタイミング）との関係を示す図である。図１０に示すように、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させる場合、排気通路３における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時と添加弁６からの還元剤の添加実行タイミングとが重なるように制御する。尚、排気の脈動の周期は、機関回転数に基づいて推定する方法や、圧力センサによって排気圧力を検出する方法等の周知の技術により取得することができる。
【００７３】
上記のようなタイミングで還元剤を添加すると、排気の流量が可及的に少ない時（即ち、排気の流速が低い時）に還元剤が添加されることになる。そのため、通過還元剤量ＱＭを可及的に少なくすることができる。従って、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量をより少なくできる。
【００７４】
また、本実施例では、短縮周期Ｔｓを通過還元剤量ＱＭに応じて変更してもよい。つまり、算出された通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。還元剤の添加周期を短くするほど、添加された還元剤のうちＮＯｘ触媒７におけるＮＯｘの還元に消費される還元剤の量が増加する。そのため、通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くすることで、ＰＭセンサ１７への還元剤の付着をより効果的に抑制することができる。
【００７５】
また、還元剤の添加周期として通常周期Ｔｎと短縮周期Ｔｓとの何れかを選択するための通過還元剤量の閾値ＱＰを特に設けずに、通過還元剤量ＱＭが多いほど還元剤の添加周期を短くしてもよい。
【００７６】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＰＭセンサの構成は実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【００７７】
［添加周期の制御］
本実施例においても、実施例１と同様、通過還元剤量が閾値より多い場合には、通過還元剤量が閾値以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期を短くする。このときの通過還元剤量の算出方法が実施例１とは異なっている。
【００７８】
以下、本実施例に係る還元剤の添加周期の制御のフローについて、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローは、図６に示すフローにおいて通過還元剤量ＱＭを算出するステップであるＳ１０２をＳ２０２〜Ｓ２０６に置き換えたものである。よって、ステップＳ１０１及びＳ１０３〜Ｓ１０５は図６に示すフローと同様であるため、これらのステップについての説明は省略する。
【００７９】
本フローでは、ステップＳ１０１において肯定判定されると、次にステップＳ２０２の処理が実行される。ステップＳ２０２では、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に基づいて第一係数Ｋ１が算出される。この第一係数Ｋ１は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、排気の流量が多いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に代えて、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流速に基づいて第一係数Ｋ１を算出してもよい。また、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に代えて、排気通路３を流通する排気の流量または排気の流速としてもよい。排気の流量または流速は、エアフローメータ１１により検出される吸入空気量に基づいて算出することができる。
【００８０】
ここで、図１２は、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。なお、排気の流量に代えて排気の流速としても同様の関係になる。ここで、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓになるまでは、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第一係数Ｋ１は一定の値とする。そして、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓ以上となると、排気の流量の増加に従って、第一係数Ｋ１が増加する。すなわち、排気の流量が多いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、排気の流量が多いほど通過還元剤量が多くなるので、第一係数Ｋ１が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００８１】
次に、ステップＳ２０３において、ＮＯｘ触媒７の温度に基づいて第二係数Ｋ２が算出される。この第二係数Ｋ２は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７の温度が低いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて、排気の温度に基づいて第二係数Ｋ２を算出してもよい。排気の温度は、ＮＯｘ触媒７よりも下流側の排気の温度、またはＮＯｘ触媒７を通過する排気の温度としてもよい。また、ＮＯｘ触媒７の温度は、第三排気温度センサ１４により検出される温度としてもよい。また、ＮＯｘ触媒７の温度を検出するセンサを備えて、該ＮＯｘ触媒７の温度を直接検出してもよい。
【００８２】
ここで、図１３は、ＮＯｘ触媒７の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。なお、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて排気の温度としても同様の関係になる。ＮＯｘ触媒７の温度が例えば２２０℃以上となると、ＮＯｘ触媒７の温度が十分に高いことにより還元剤の反応が促進される。このため、２２０℃以上では還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第二係数Ｋ２は一定の値とする。そして、ＮＯｘ触媒７の
温度が例えば２２０℃未満となると、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、第二係数Ｋ２が大きくなる。すなわち、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第二係数Ｋ２が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００８３】
ステップＳ２０４では、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率に基づいて第三係数Ｋ３が算出される。この第三係数Ｋ３は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が高いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。
【００８４】
ここで、図１４は、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。なお、ＮＨ３の吸着率に代えてＮＨ３の吸着量としても同様の関係になる。ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８になるまでは、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第三係数Ｋ３は一定の値とする。そして、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８以上となると、吸着率の増加に従って、第三係数Ｋ３が増加する。すなわち、吸着率が高いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、吸着率が高いほど、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第三係数Ｋ３が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着量と、第三係数Ｋ３との関係を実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
【００８５】
ステップＳ２０５では、通り抜け係数ＲＭが算出される。通り抜け係数ＲＭは、第一係数Ｋ１に第二係数Ｋ２及び第三係数Ｋ３を乗算した値である。すなわち、通り抜け係数ＲＭは、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。
【００８６】
ステップＳ２０６では、添加弁６からの還元剤の添加量ＱＵに、ステップＳ２０５で算出される通り抜け係数ＲＭを乗算して、通過還元剤量ＱＭが算出される。尚、添加弁６からの還元剤の添加量ＱＵは、ＥＣＵ１０で算出される指令値を用いることができる。還元剤の添加量の指令値は、例えば、排気中のＮＯｘ量に応じた値に設定される。排気中のＮＯｘ量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。
【００８７】
上記のような方法によっても通過還元剤量ＱＭを算出することができる。なお、上記フローでは、第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３の全てを用いて通り抜け係数ＲＭを算出しているが、何れか１つの値を通り抜け係数ＲＭとしてもよい。また、何れか２つの値を乗算して通り抜け係数ＲＭとしてもよい。さらに、通り抜け係数ＲＭが閾値より大きいときに、添加周期を短縮周期Ｔｓに設定するようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施例においても、実施例１と同様、算出された通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。また、通り抜け係数ＲＭが大きいほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。また、本実施例においても、還元剤の添加周期として通常周期Ｔｎと短縮周期Ｔｓとの何れかを選択するための閾値を特に設けずに、通過還元剤量ＱＭが多いほど又は通り抜け係数ＲＭが大きいほど還元剤の添加周期を短くしてもよい。これらによれば、ＰＭセンサ１７への還元剤の付着をより効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・酸化触媒
５・・・フィルタ
６・・・添加弁
７・・・選択還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
１０・・ＥＣＵ
１１・・エアフローメータ
１２・・第一排気温度センサ
１３・・第二排気温度センサ
１４・・第三排気温度センサ
１５・・第一ＮＯｘセンサ
１６・・第二ＮＯｘセンサ
１７・・ＰＭセンサ
１８・・アクセル開度センサ
１９・・クランクポジションセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）に対して尿素を供給する排気浄化装置において、尿素からアンモニアへの反応途中に生成される中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達すると、尿素水の供給を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達するまでは、還元剤をＮＯｘ触媒に供給することができる。
【０００３】
ところで、排気通路には、粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」ともいう。）を捕集するためのフィルタを備えることがある。さらに、このフィルタの故障を判定するために、排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサを排気通路に設けることがある。このＰＭセンサの電極またはカバーに前記中間生成物が付着すると、ＰＭ量を正確に検出することが困難となる虞がある。そうすると、フィルタの故障判定の精度が低くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側にＮＯｘ触媒が設けられており、ＮＯｘ触媒よりも下流側にＰＭセンサが設けられている。そして、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際には該ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する。このとき、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量に基づいて還元剤の添加周期を変更する。
【０００７】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際に、該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する添加装置と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする制御部と、
を備える。
【０００８】
ここで、添加装置から還元剤を供給したときに、排気やＮＯｘ触媒の状態によっては、還元剤の一部がＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元に消費されずにＮＯｘ触媒を通り抜けて
ＰＭセンサに付着することがある。ＰＭセンサに還元剤が付着すると、該ＰＭセンサの出力値が変化してしまい、ＰＭを正確に検出することが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明では、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、添加装置からの還元剤の添加周期を短くする。ここで、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量は、所定期間にＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量の積算値であってもよく、単位時間当たりにＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量であってもよい。また、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量における閾値とは、ＰＭセンサに付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量（即ち、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの出力値の変化量が許容範囲の上限値となる量）であってもよい。
【００１０】
還元剤の添加周期を短くすると、一回の添加当たりの還元剤の添加量が減少する。そのため、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を少なくすることができる。その結果、ＰＭセンサに付着する還元剤の量を少なくできる。従って、ＰＭセンサの検出値が還元剤により変化することを抑制できる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いために添加装置からの還元剤の添加周期を短くする場合は、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時に添加装置から還元剤が添加されるように、還元剤の添加周期を排気の脈動周期と同期させてもよい。これによれば、排気の流量が可及的に少ない時（即ち、排気の流速が低い時）に還元剤が添加される。そのため、ＮＯｘ触媒を還元剤がより通り抜け難くなる。従って、ＰＭセンサに付着する還元剤の量を可及的に少なくできる。
【００１２】
ここで、ＮＯｘ触媒の温度が低くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤が反応し難くなるため、該ＮＯｘ触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、ＮＯｘ触媒の温度と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気の温度が低くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤が反応し難くなるため、該ＮＯｘ触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、排気の温度と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。
【００１３】
また、ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量が多くなると、該ＮＯｘ触媒において還元剤の反応が終了する前に還元剤が該ＮＯｘ触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、排気の流量と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、ＮＯｘ触媒に吸着している還元剤量が多くなると、該ＮＯｘ触媒に還元剤が吸着し難くなるので、還元剤が該ＮＯｘ触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、還元剤の吸着量と、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。
【００１４】
そこで、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を、ＮＯｘ触媒の温度、排気の温度、排気の流量、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出してもよい。
【００１５】
また、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合に、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いと判断してもよい。
【００１６】
なお、排気の流量に代えて排気の流速としてもよい。また、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量に代えて、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着率としてもよい。この吸着率は、吸
着している還元剤量を、最大限吸着可能な還元剤量で除算した値である。
【００１７】
また、還元剤には、添加装置から添加される物質、添加装置から添加される物質から最終的に生成される物質、添加装置から添加される物質から最終的に生成される物質に至るまでの中間生成物が含まれる。これらの物質の何れかがＮＯｘ触媒においてＮＯｘと反応し、該ＮＯｘが還元される。
【００１８】
また、本発明において、ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又はＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合とは、還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値より大きい場合であってもよい。
【００１９】
ここで、指数には、ＮＯｘ触媒の温度の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すもの、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤がＮＯｘ触媒を通り抜ける程度とは、例えば、ＮＯｘ触媒に流入する還元剤の量に対する、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量の割合であってもよい。また、指数は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の大小を示す値としてもよい。例えば、指数が大きいほど、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤が多くなるとしてもよい。これら指数を用いることにより、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。
【００２０】
また、本発明において、制御部は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が多いほど添加装置からの還元剤の添加周期を短くしてもよい。また、制御部は、ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、排気の温度が低いほど、排気の流量が多いほど、又は、ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど、添加装置からの還元剤の添加周期を短くしてもよい。これによれば、ＰＭセンサに付着する還元剤の量が過剰に多い量となることをより高い確率で抑制することができる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下をより高い確率で抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、還元剤がＰＭセンサに付着することに起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る内燃機関１の吸排気系の概略構成図である。
【図２】実施例１に係るＰＭセンサの概略構成図である。
【図３】実施例１に係るＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図４】フィルタが正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】ＰＭセンサの検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。
【図６】実施例１に係る還元剤の添加周期の制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例１に係る、還元剤量と、ＮＯｘ触媒の温度と、中間生成物の生成量と、の関係を示した図である。
【図８】実施例１に係る、吸入空気量Ｇａと、ＮＨ３吸着率と、ＮＯｘ触媒に流入する中間生成物に対してＮＯｘ触媒を通過する中間生成物の割合と、の関係を示した図である。
【図９】実施例１に係る、添加弁からの還元剤の添加周期の一例を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、通常周期Ｔｎに設定された場合を示しており、図９（ｂ）は短縮周期Ｔｓに設定された場合を示している。
【図１０】実施例１に係る、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させた場合の、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量と添加実行タイミングとの関係を示す図である。
【図１１】実施例２に係る還元剤の添加周期の制御のフローを示すフローチャートである。
【図１２】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。
【図１３】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。
【図１４】実施例２に係る、ＮＯｘ触媒におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、その相対配置等は、特に記載がない限りは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。
【００２４】
＜実施例１＞
［吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関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、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。
【００２５】
内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、該吸気通路２を流通する吸気の量を検出するエアフローメータ１１が設けられている。一方、排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、酸化触媒４、フィルタ５、添加弁６、選択還元型ＮＯｘ触媒７（以下、ＮＯｘ触媒７という。）が設けられている。
【００２６】
酸化触媒４は、酸化能を有する触媒であればよく、例えば三元触媒であってもよい。酸化触媒４は、フィルタ５に担持されていてもよい。
【００２７】
フィルタ５は、排気中のＰＭを捕集する。なお、フィルタ５には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ５によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ５にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ５の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタの再生処理を実行することで、該フィルタ５に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。例えば、酸化触媒４にＨＣを供給することでフィルタ５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒４を備えずに、フィルタ５の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ５の温度を上昇させてもよい。
【００２８】
添加弁６は、ＮＯｘ触媒７に還元剤を供給すべきときに排気中に還元剤を添加する。添加弁６は、還元剤を添加する際には短い周期で還元剤の噴射と停止とを繰り返す。つまり、添加弁６は還元剤を周期的に添加する。還元剤には、例えば、尿素水等のアンモニア由来のものが用いられる。例えば、添加弁６から添加された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、その一部又は全部がＮＯｘ触媒７に吸着する。以下では、添加弁６から還元剤として尿素水を添加するものとする。なお、本実施例においては
添加弁６が、本発明における添加装置に相当する。
【００２９】
ＮＯｘ触媒７は、還元剤が存在するときに、排気中のＮＯｘを還元する。例えば、ＮＯｘ触媒７にアンモニア（ＮＨ３）を予め吸着させておけば、ＮＯｘ触媒７をＮＯｘが通過するときにＮＯｘをアンモニアにより還元させることができる。
【００３０】
酸化触媒４よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第一排気温度センサ１２が設けられている。酸化触媒４よりも下流で且つフィルタ５よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第二排気温度センサ１３が設けられている。フィルタ５よりも下流で且つ添加弁６よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第三排気温度センサ１４及び排気中のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１５が設けられている。ＮＯｘ触媒７よりも下流の排気通路３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１６及び排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサ１７が設けられている。これらセンサの全てが必須というわけではなく、必要に応じて設けることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１８、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、添加弁６が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により添加弁６が制御される。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、フィルタ５に堆積しているＰＭ量を推定し、推定されたＰＭ量が所定量以上になると、前記フィルタの再生処理を実施する。なお、フィルタの再生処理は、内燃機関１が搭載されている車両の前回の該再生処理の実施完了からの走行距離が所定距離以上となったときに行ってもよい。また、規定期間ごとにフィルタの再生処理を実施してもよい。
【００３４】
また、ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ１７により検出されるＰＭ量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行う。ここで、フィルタ５の溶損又は破損等の故障が発生すると、該フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通り抜けるＰＭ量が増加する。このＰＭ量の増加をＰＭセンサ１７により検出すれば、フィルタ５の故障を判定することができる。
【００３５】
例えば、フィルタ５の故障判定は、ＰＭセンサ１７の検出値に基づいて算出される所定期間中のＰＭ量の積算値と、フィルタ５が所定の状態であると仮定した場合における所定期間中のＰＭ量の積算値とを比較することで行われる。なお、所定期間におけるＰＭセンサ１７の検出値の増加量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行ってもよい。例えば、所定期間におけるＰＭセンサ１７の検出値の増加量が閾値以上のときに、フィルタ５が故障していると判定してもよい。
【００３６】
［ＰＭセンサ］
図２は、ＰＭセンサ１７の概略構成図である。ＰＭセンサ１７は、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力するセンサである。ＰＭセンサ１７は、一対の電極１７１と、該一対の電極１７１の間に設けられる絶縁体１７２と、を備えて構成されている。一対の電極１７１の間にＰＭが付着すると、該一対の電極１７１の間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、排気中のＰＭ量と相関関係にあるため、該電気抵抗の変化に基づいて、排気中のＰＭ量を検出することができる。このＰＭ量は、単位時間当たりのＰＭの
質量としてもよく、所定時間におけるＰＭの質量としてもよい。なお、ＰＭセンサ１７の構成は、図２に示したものに限らない。すなわち、ＰＭを検出し、且つ、還元剤の影響により検出値に変化が生じるＰＭセンサであればよい。
【００３７】
次に、図３は、ＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。尚、内燃機関１から排出される単位時間当たりのＰＭ量が一定であるとすると、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は時間の経過と共に一定の割合で増加する。内燃機関１の始動直後のＡで示される期間は、排気通路３内で凝縮する水がＰＭセンサ１７に付着する虞がある期間である。ＰＭセンサ１７に水が付着すると、該ＰＭセンサ１７の検出値が変化したり、ＰＭセンサ１７が故障したりするため、この期間ではＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００３８】
Ａで示される期間の後のＢで示される期間では、前回の内燃機関１の運転時にＰＭセンサ１７に付着したＰＭを除去する処理（以下、ＰＭ除去処理という。）を行う。このＰＭ除去処理は、ＰＭセンサ１７の温度を、ＰＭが酸化する温度まで上昇させることにより行われる。このＢで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００３９】
Ｂで示される期間の後のＣで示される期間は、ＰＭの検出に適した温度となるまでに要する期間である。すなわち、Ｂで示される期間においてＰＭセンサ１７の温度がＰＭの検出に適した温度よりも高くなるため、温度が低下してＰＭの検出に適した温度となるまで待っている。このＣで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。
【００４０】
そして、Ｃで示される期間の後のＤで示される期間でＰＭの検出が行われる。なお、Ｄで示される期間であっても、ＰＭセンサ１７にある程度のＰＭが堆積するまでは、検出値が増加しない。すなわち、ある程度のＰＭが堆積して、一対の電極１７１の間に電流が流れるようになってから検出値が増加を始める。その後は、排気中のＰＭ量に応じて検出値が増加していく。
【００４１】
ここで、ＰＭセンサ１７は、フィルタ５よりも下流側に設けられている。そのため、ＰＭセンサ１７には、フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通過したＰＭが付着する。従って、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５を通過したＰＭ量の積算値に対応した量となる。
【００４２】
図４は、フィルタ５が正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。フィルタ５が故障している場合には、ＰＭセンサ１７にＰＭが早く堆積するため、検出値の増加が始まる時点Ｅが、正常なフィルタ５と比較して早くなる。このため、例えば、内燃機関１の始動後から所定時間Ｆが経過したときの検出値が閾値以上であれば、フィルタ５が故障していると判定できる。この所定時間Ｆは、正常なフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加しておらず、且つ、故障しているフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加している時間である。この所定時間Ｆは、実験等により求められる。また、閾値は、フィルタ５が故障しているときのＰＭセンサ１７の検出値の下限値として予め実験等により求められる。
【００４３】
ところで、ＰＭセンサ１７をフィルタ５よりも下流で且つＮＯｘ触媒７よりも上流に設けることも考えられる。しかし、このような位置にＰＭセンサ１７を設けると、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が短くなる。このため、フィルタ５の溶損又は破損箇所を通過したＰＭが排気中に分散しないままＰＭセンサ１７の周辺に到達する虞がある。そうすると、フィルタ５における溶損又は破損の位置によっては、溶損又は破損箇所を通過
したＰＭがＰＭセンサ１７にほとんど付着しないために、ＰＭが検出されないこともあり、故障判定の精度が低下する虞がある。
【００４４】
これに対して本実施例では、ＮＯｘ触媒７よりも下流にＰＭセンサ１７を設けているため、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が長い。このため、ＰＭセンサ１７の周辺では、フィルタ５を通過したＰＭが排気中に分散している。したがって、フィルタ５における溶損又は破損の位置によらずに、溶損又は破損箇所を通過したＰＭを検出することができる。
【００４５】
［ＰＭセンサの検出値の異常］
しかしながら、添加弁６よりも下流側にＰＭセンサ１７を設けているため、該添加弁６から添加される還元剤がＰＭセンサ１７に付着する虞がある。このＰＭセンサ１７に付着する還元剤は、例えば、尿素、及び、尿素からアンモニアに至るまでの中間生成物（ビウレット、シアヌル酸）である。このようにＰＭセンサ１７に還元剤が付着すると、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量が変化していなくとも、ＰＭセンサ１７の検出値が変化する虞がある。
【００４６】
図５は、ＰＭセンサ１７の検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。異常な検出値は、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着したときの検出値とすることができる。
【００４７】
正常な検出値は、時間の経過とともに検出値が増加するか、または検出値が変化しない。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着したＰＭ量に応じて検出値が増加していく。一方、異常な検出値は、検出値が増加するだけでなく減少する場合がある。ＰＭセンサ１７に前記中間生成物が付着して所定量以上堆積すると、ＰＭが堆積したときと同じように、ＰＭセンサ１７の検出値が増加する。ここで、中間生成物であるビウレットは、１３２−１９０℃のときに生成され、それよりも温度が高くなると気化する。また、中間生成物であるシアヌル酸は、１９０−３６０℃で生成され、それよりも温度が高くなると気化する。このように、ＰＭと比較すると中間生成物は低温で気化する。このため、ＰＭセンサ１７に付着していた中間生成物は、内燃機関１の排気の温度が高いときに気化する。そうすると、中間生成物の堆積量が減少するため、ＰＭセンサ１７の検出値が減少する。これは、ＰＭセンサ１７にＰＭのみが堆積しているときには起こらない現象である。
【００４８】
また、ＰＭセンサ１７にはセンサ素子（一対の電極１７１）を覆うカバーが設けられているが、該カバーに中間生成物が付着して堆積すると、該カバーを閉塞させる虞がある。このカバーが中間生成物により閉塞されると、ＰＭが一対の電極１７１に到達できなくなるので、ＰＭが検出されにくくなる。したがって、ＰＭセンサ１７の検出値の増加が始まる時期が、正常な場合よりも遅くなる。このため、フィルタ５の故障判定の精度が低下する虞がある。
【００４９】
このように、ＮＯｘ触媒７を還元剤が通り抜けると、フィルタ５の故障判定が困難となる虞がある。一般的に尿素水から熱分解及び加水分解を経てＮＨ３が生成されることを考慮すると、ＮＯｘ触媒７を還元剤が通り抜ける原因として、以下の３つが考えられる。
【００５０】
（１）ＮＯｘ触媒７の温度又は排気の温度が低い。すなわち、ＮＯｘ触媒７または排気の温度が低いと、還元剤の熱分解などの反応に時間がかかるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５１】
（２）ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量が多い。なお、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流速が速いとしてもよい。また、内燃機関１の吸入空気量が多いとしてもよい。すなわ
ち、排気の流量が多いと、還元剤がＮＯｘ触媒７と接する時間が短くなるため、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５２】
（３）ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量が多い。なお、ＮＨ３吸着率が高いとしてもよい。ＮＨ３吸着率は、ＮＯｘ触媒７に最大限吸着可能なＮＨ３量に対して、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量の比である。すなわち、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量が多いほど、加水分解が進み難くなるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯｘ触媒７を通過してしまう。
【００５３】
上記（１），（２）は、反応時間が不足することにより起こる現象であり、（３）はＮＨ３の吸着量が多いことにより起こる現象である。
【００５４】
［添加周期の制御］
本実施例では、上記のような、還元剤の付着に起因するＰＭセンサ１７の検出精度の低下を抑制すべく、添加弁６から還元剤を周期的に添加する際の添加期間を制御する。具体的には、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量または排気の流速、ＮＯｘ触媒７の温度または排気の温度、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率またはＮＨ３の吸着量の少なくとも１つに基づいて、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤の量（即ち、ＰＭセンサ１７に到達する還元剤の量：以下、通過還元剤量と称する）を算出する。
【００５５】
そして、通過還元剤量が閾値より多い場合には、通過還元剤量が閾値以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期を短くする。即ち、一回毎の還元剤の噴射期間を短くすると共に一回毎の噴射停止期間も短くする。このときの閾値は、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量（即ち、還元剤の付着に起因するＰＭセンサ１７の出力値の変化量が許容範囲の上限値となる量）である。このような閾値は、実験等によって予め求めることができる。
【００５６】
還元剤の添加周期を短くすると、一回の添加当たりの還元剤の添加量が減少する（ただし、添加回数が増加することで、還元剤の添加総量は維持される）。これにより、ＮＯｘ触媒７に一度に到達する還元剤の量が少なくなる。その結果、添加された還元剤のうちＮＯｘ触媒７におけるＮＯｘの還元に消費される還元剤の量が増加するため、通過還元剤量を少なくすることができる。そのため、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量を少なくできる。従って、ＰＭセンサの検出値が還元剤により変化することを抑制できる。つまり、還元剤の付着に起因するＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。そして、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制されることにより、フィルタ５の故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
以下、本実施例に係る還元剤の添加周期の制御のフローについて、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５８】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＮＯｘ触媒７に還元剤を添加する前提条件が成立しているか否かが判別される。本ステップでは、還元剤を供給可能な状態であるか否かが判別されてもよく、また、添加弁６からの還元剤の添加が行われたか否かが判別されてもよい。
【００５９】
本ステップでは、例えば各種センサが正常であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。各種センサが正常であるか否かは、周知の技術により判別することができる。また、例えば内燃機関１の運転状態が、還元剤の供給に適した運転状態であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。ステップＳ１０
１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、否定判定がなされた場合には本ルーチンの実行が一旦終了される。
【００６０】
ステップＳ１０２においては、通過還元剤量ＱＭが算出される。本実施例では、ＮＯｘ触媒７において生成され且つＮＯｘの還元には消費されずにＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量が、通過還元剤量ＱＭとして算出される。
【００６１】
ここで、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量（通過還元剤量ＱＭ）の算出方法について、図７及び８に基づいて説明する。図７は、ＮＯｘ触媒７へ供給される還元剤量と、ＮＯｘ触媒７の温度と、中間生成物の生成量と、の関係を示した図である。また、図８は、吸入空気量Ｇａと、ＮＨ３吸着率と、ＮＯｘ触媒７に流入する（或いはＮＯｘ触媒で生成される）中間生成物に対してＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合と、の関係を示した図である。
【００６２】
ＮＯｘ触媒７に供給される還元剤量が多くなるほど、中間生成物の生成量が多くなる。また、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、中間生成物の生成量が多くなる。これらの関係を予め実験等により求めてマップ化したものが図７である。このマップと、ＮＯｘ触媒７へ供給する還元剤量（即ち、添加弁６から添加される還元剤量）及びＮＯｘ触媒７の温度と、から、中間生成物の生成量を得ることができる。尚、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて排気の温度を用いることもできる。
【００６３】
また、吸入空気量Ｇａが多いほど、排気の流量が多くなるため、中間生成物がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。また、ＮＨ３吸着率が高いほど、中間生成物がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。これらの関係を予め実験等により求めてマップ化したものが図８である。このマップと、吸入空気量Ｇａ及びＮＨ３吸着率と、から、ＮＯｘ触媒７に流入する中間生成物に対してＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合を得ることができる。
【００６４】
尚、上記のように、ＮＨ３吸着率は、ＮＯｘ触媒７に最大限吸着可能なＮＨ３量に対して、ＮＯｘ触媒７に吸着しているＮＨ３量の比であり、ＮＯｘ触媒７に吸着されているＮＨ３量を、ＮＯｘ触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量で除算した値である。ＮＯｘ触媒７に吸着されているＮＨ３量は、例えば還元剤の供給量、ＮＯｘ触媒７の温度、排気の流量などに基づいて求めることができる。また、ＮＯｘ触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量は、例えばＮＯｘ触媒７の温度及びＮＯｘ触媒７の劣化の度合いに応じて変化する。これらの関係は、予め実験等により求めておくことができる。また、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率は、周知の技術により求めることもできる。
【００６５】
そして、図７に示したマップにより得られる中間生成物の生成量と、図８に示したＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の割合と、を乗算することにより、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物の量を算出することができる。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で算出された通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多いか否かが判別される。閾値ＱＰは、上記のように、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量が許容範囲の上限値となる量であって、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００６７】
ステップＳ１０３において否定判定された場合、即ち、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰ以下である場合は、ステップＳ１０５において、添加弁６からの還元剤の添加周期が通常周期Ｔｎに設定される。一方、ステップＳ１０３において肯定判定された場合、即ち、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多い場合は、ステップＳ１０４において、添加弁６からの還元剤の添加周期が、通常周期Ｔｎよりも短い短縮周期Ｔｓに設定される。
【００６８】
図９は、添加弁６からの還元剤の添加周期の一例を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、通常周期Ｔｎに設定された場合を示しており、図９（ｂ）は短縮周期Ｔｓに設定された場合を示している。また、図９（ａ），（ｂ）においては、「ＯＮ」の時が、還元剤が噴射されている時（還元剤の添加が実行されている時）を示しており、「ＯＦＦ」の時が、還元剤の噴射が停止されている時（還元剤の添加が停止されている時）を示している。通常周期Ｔｎ及び短縮周期Ｔｓはいずれも実験等に基づいて予め定められている。また、図９に示すように、添加期間が短縮周期Ｔｓに設定された場合は、添加期間が通常周期Ｔｎに設定された場合に比べて添加回数（噴射回数）が増加される。
【００６９】
上記フローによれば、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰより多い場合には、通過還元剤量ＱＭが閾値ＱＰ以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期が短縮される。
【００７０】
尚、ＮＯｘ触媒７を通過する中間生成物が、所定の割合でＰＭセンサ１７に付着すると仮定すれば、該ＰＭセンサ１７に付着する中間生成物の量を算出することができる。そこで、本実施例では、ＰＭセンサ１７に付着する中間生成物の量を通過還元剤量ＱＭとして用いてもよい。
【００７１】
また、ＮＯｘ触媒７の温度又は排気の温度が低いほど通過還元剤量は多くなり、吸入空気量又は排気の流量が多いほど通過還元剤量は多くなり、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３吸着率が高いほど又はＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着量が多いほど通過還元剤量は多くなる。そして、上記フローにおけるステップＳ１０２では、これらの値の全てと添加弁６からの還元剤の添加量とを用いて通過還元剤量ＱＭを算出した。しかしながら、これらの値の少なくとも１つと添加弁６からの還元剤の添加量とに基づいて通過還元剤量ＱＭを算出してもよい。
【００７２】
本実施例においては、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させてもよい。図１０は、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させた場合の、排気通路３における還元剤が添加される部分の排気の流量と添加実行タイミング（添加弁６から還元剤が噴射されるタイミング）との関係を示す図である。図１０に示すように、短縮周期Ｔｓを排気の脈動に同期させる場合、排気通路３における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時と添加弁６からの還元剤の添加実行タイミングとが重なるように制御する。尚、排気の脈動の周期は、機関回転数に基づいて推定する方法や、圧力センサによって排気圧力を検出する方法等の周知の技術により取得することができる。
【００７３】
上記のようなタイミングで還元剤を添加すると、排気の流量が可及的に少ない時（即ち、排気の流速が低い時）に還元剤が添加されることになる。そのため、通過還元剤量ＱＭを可及的に少なくすることができる。従って、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の量をより少なくできる。
【００７４】
また、本実施例では、短縮周期Ｔｓを通過還元剤量ＱＭに応じて変更してもよい。つまり、算出された通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。還元剤の添加周期を短くするほど、添加された還元剤のうちＮＯｘ触媒７におけるＮＯｘの還元に消費される還元剤の量が増加する。そのため、通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くすることで、ＰＭセンサ１７への還元剤の付着をより効果的に抑制することができる。
【００７５】
また、還元剤の添加周期として通常周期Ｔｎと短縮周期Ｔｓとの何れかを選択するための通過還元剤量の閾値ＱＰを特に設けずに、通過還元剤量ＱＭが多いほど還元剤の添加周期を短くしてもよい。
【００７６】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＰＭセンサの構成は実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【００７７】
［添加周期の制御］
本実施例においても、実施例１と同様、通過還元剤量が閾値より多い場合には、通過還元剤量が閾値以下の場合よりも、添加弁６からの還元剤の添加周期を短くする。このときの通過還元剤量の算出方法が実施例１とは異なっている。
【００７８】
以下、本実施例に係る還元剤の添加周期の制御のフローについて、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローは、図６に示すフローにおいて通過還元剤量ＱＭを算出するステップであるＳ１０２をＳ２０２〜Ｓ２０６に置き換えたものである。よって、ステップＳ１０１及びＳ１０３〜Ｓ１０５は図６に示すフローと同様であるため、これらのステップについての説明は省略する。
【００７９】
本フローでは、ステップＳ１０１において肯定判定されると、次にステップＳ２０２の処理が実行される。ステップＳ２０２では、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に基づいて第一係数Ｋ１が算出される。この第一係数Ｋ１は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、排気の流量が多いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に代えて、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流速に基づいて第一係数Ｋ１を算出してもよい。また、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量に代えて、排気通路３を流通する排気の流量または排気の流速としてもよい。排気の流量または流速は、エアフローメータ１１により検出される吸入空気量に基づいて算出することができる。
【００８０】
ここで、図１２は、ＮＯｘ触媒７を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。なお、排気の流量に代えて排気の流速としても同様の関係になる。ここで、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓになるまでは、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第一係数Ｋ１は一定の値とする。そして、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓ以上となると、排気の流量の増加に従って、第一係数Ｋ１が増加する。すなわち、排気の流量が多いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、排気の流量が多いほど通過還元剤量が多くなるので、第一係数Ｋ１が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００８１】
次に、ステップＳ２０３において、ＮＯｘ触媒７の温度に基づいて第二係数Ｋ２が算出される。この第二係数Ｋ２は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７の温度が低いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて、排気の温度に基づいて第二係数Ｋ２を算出してもよい。排気の温度は、ＮＯｘ触媒７よりも下流側の排気の温度、またはＮＯｘ触媒７を通過する排気の温度としてもよい。また、ＮＯｘ触媒７の温度は、第三排気温度センサ１４により検出される温度としてもよい。また、ＮＯｘ触媒７の温度を検出するセンサを備えて、該ＮＯｘ触媒７の温度を直接検出してもよい。
【００８２】
ここで、図１３は、ＮＯｘ触媒７の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。なお、ＮＯｘ触媒７の温度に代えて排気の温度としても同様の関係になる。ＮＯｘ触媒７の温度が例えば２２０℃以上となると、ＮＯｘ触媒７の温度が十分に高いことにより還元剤の反応が促進される。このため、２２０℃以上では還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第二係数Ｋ２は一定の値とする。そして、ＮＯｘ触媒７の
温度が例えば２２０℃未満となると、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、第二係数Ｋ２が大きくなる。すなわち、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、ＮＯｘ触媒７の温度が低いほど、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第二係数Ｋ２が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
【００８３】
ステップＳ２０４では、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率に基づいて第三係数Ｋ３が算出される。この第三係数Ｋ３は、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が高いことが原因となってＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。
【００８４】
ここで、図１４は、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。なお、ＮＨ３の吸着率に代えてＮＨ３の吸着量としても同様の関係になる。ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８になるまでは、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第三係数Ｋ３は一定の値とする。そして、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８以上となると、吸着率の増加に従って、第三係数Ｋ３が増加する。すなわち、吸着率が高いほど、還元剤がＮＯｘ触媒７を通り抜けやすくなる。このため、吸着率が高いほど、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第三係数Ｋ３が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、ＮＯｘ触媒７におけるＮＨ３の吸着量と、第三係数Ｋ３との関係を実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
【００８５】
ステップＳ２０５では、通り抜け係数ＲＭが算出される。通り抜け係数ＲＭは、第一係数Ｋ１に第二係数Ｋ２及び第三係数Ｋ３を乗算した値である。すなわち、通り抜け係数ＲＭは、ＮＯｘ触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。
【００８６】
ステップＳ２０６では、添加弁６からの還元剤の添加量ＱＵに、ステップＳ２０５で算出される通り抜け係数ＲＭを乗算して、通過還元剤量ＱＭが算出される。尚、添加弁６からの還元剤の添加量ＱＵは、ＥＣＵ１０で算出される指令値を用いることができる。還元剤の添加量の指令値は、例えば、排気中のＮＯｘ量に応じた値に設定される。排気中のＮＯｘ量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。
【００８７】
上記のような方法によっても通過還元剤量ＱＭを算出することができる。なお、上記フローでは、第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３の全てを用いて通り抜け係数ＲＭを算出しているが、何れか１つの値を通り抜け係数ＲＭとしてもよい。また、何れか２つの値を乗算して通り抜け係数ＲＭとしてもよい。さらに、通り抜け係数ＲＭが閾値より大きいときに、添加周期を短縮周期Ｔｓに設定するようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施例においても、実施例１と同様、算出された通過還元剤量ＱＭが多いほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。また、通り抜け係数ＲＭが大きいほど短縮周期Ｔｓを短くしてもよい。また、本実施例においても、還元剤の添加周期として通常周期Ｔｎと短縮周期Ｔｓとの何れかを選択するための閾値を特に設けずに、通過還元剤量ＱＭが多いほど又は通り抜け係数ＲＭが大きいほど還元剤の添加周期を短くしてもよい。これらによれば、ＰＭセンサ１７への還元剤の付着をより効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・酸化触媒
５・・・フィルタ
６・・・添加弁
７・・・選択還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
１０・・ＥＣＵ
１１・・エアフローメータ
１２・・第一排気温度センサ
１３・・第二排気温度センサ
１４・・第三排気温度センサ
１５・・第一ＮＯｘセンサ
１６・・第二ＮＯｘセンサ
１７・・ＰＭセンサ
１８・・アクセル開度センサ
１９・・クランクポジションセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際に、該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する添加装置と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時に前記添加装置から還元剤が添加されるように、還元剤の添加周期を排気の脈動周期と同期させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度、排気の温度、排気の流量、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いとする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合とは、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値より大きい場合である請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が多いほど前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする請求項１又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、排気の温度が低いほど、排気の流量が多いほど、又は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際に、該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気中に還元剤を周期的に添加する添加装置と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以下の場合よりも、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多い場合は、排気通路における還元剤が添加される部分の排気の流量がその脈動によって減少している状態の時に前記添加装置から還元剤が添加されるように、還元剤の添加周期を排気の脈動周期と同期させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量を、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度、排気の温度、排気の流量、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値より多いとする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が閾値より低い場合、排気の温度が閾値より低い場合、排気の流量が閾値より多い場合、又は前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が閾値より多い場合の少なくとも１つに該当する場合とは、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値より大きい場合である請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒を通り抜ける還元剤の量が多いほど前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする請求項１又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、排気の温度が低いほど、排気の流量が多いほど、又は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒における還元剤の吸着量が多いほど、前記添加装置からの還元剤の添加周期を短くする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−８７６５２（Ｐ２０１３−８７６５２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６９１６（Ｐ２０１１−２２６９１６）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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