排ガス浄化装置
【課題】アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができるようにする。
【解決手段】内燃機関の運転状態と、ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘ濃度とに基づいて、触媒の１／５番目の分割部分及び２／５番目の分割部分の各々におけるＮＨ３吸着量を推定する（１０４、１１０）。１／５番目の分割部分に対するＮＨ３の目標吸着量との差分に基づいて、尿素添加量を算出する（１０６、１０８）。２／５番目の分割部分に対するＮＨ３の目標吸着量との差分に基づいて、尿素添加量を算出する（１１２、１１４）。触媒温度が低いほど、１／５番目に対する重みを大きくし、触媒温度が高いほど、２／５番目に対する重みを大きくして、尿素添加量の重み付き加算を算出し、尿素の添加を制御する（１１６、１１８）。
【解決手段】内燃機関の運転状態と、ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘ濃度とに基づいて、触媒の１／５番目の分割部分及び２／５番目の分割部分の各々におけるＮＨ３吸着量を推定する（１０４、１１０）。１／５番目の分割部分に対するＮＨ３の目標吸着量との差分に基づいて、尿素添加量を算出する（１０６、１０８）。２／５番目の分割部分に対するＮＨ３の目標吸着量との差分に基づいて、尿素添加量を算出する（１１２、１１４）。触媒温度が低いほど、１／５番目に対する重みを大きくし、触媒温度が高いほど、２／５番目に対する重みを大きくして、尿素添加量の重み付き加算を算出し、尿素の添加を制御する（１１６、１１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に還元剤を供給して排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アンモニアを還元剤とする排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が比較的高温の状態であると、アンモニア吸着量の限界値が小さくなるため、アンモニア吸着量の適正な管理が困難になる。また、高温条件下ではＳＣＲ触媒からのアンモニアの離脱が多くなり、アンモニアスリップが生じやすくなる。
【０００３】
このため、ＳＣＲ触媒温度が所定値以上である場合には、アンモニア吸着量をパラメータとする尿素水添加制御を停止し、アンモニア吸着量をパラメータとしない別の尿素水添加制御を実施する内燃機関の排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
また、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持するために、実ＮОｘ浄化率ηが目標ＮОｘ浄化率Ｍηを超えている場合には、アンモニアスリップの恐れがあるので尿素水の添加を禁止し、実ＮОｘ浄化率ηが目標ＮОｘ浄化率Ｍη未満である場合には、還元剤添加量ＤＮＨ３(ｎ)あるいは基本添加量ＤＮＨ３のアンモニア量に相当する尿素水量を添加できるように、還元剤供給手段の尿素水供給部を駆動制御する内燃機関のＮＯｘ浄化装置が知られている（例えば、特許文献２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３４４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、高温時には吸着量に基づく制御が実施されないため、高温による浄化反応が活性化されるとしても、触媒上に十分なＮＨ３が吸着されず、浄化率が低下する恐れがある、という問題がある。
【０００７】
また、触媒温度は，浄化率とアンモニアスリップのしやすさを決める重要な要素であるが、触媒内のアンモニア分布も大きな要素である。例えば、上記の特許文献２に記載の技術では、実ＮＯｘ浄化率が目標値を超えると、アンモニアスリップの危険が高いので、尿素添加を停止する制御を行なうが、発明者らの知見では、いくら浄化率が高くても、ＮＨ３が触媒内の上流側に分布していれば、アンモニアスリップは起こりにくい。逆に、ＮＯｘ浄化率が低くても、ＮＨ３が下流側に分布していれば、アンモニアスリップの危険がある。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる排ガス浄化装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る排ガス浄化装置は、排出ガスの排出経路に設けられたＮＯｘ還元触媒と、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記ＮＯｘ還元触媒で前記排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する物理量取得手段と、前記ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する温度取得手段と、内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量とに基づいて、前記ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及び前記ＮＯｘ還元触媒における前記第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された前記第１部分の前記還元剤の吸着量と、前記第１部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第１算出手段と、前記推定手段によって推定された前記第２部分の前記還元剤の吸着量と、前記第２部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第２算出手段と、前記温度取得手段によって取得された前記ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくし、前記ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくして、前記第１算出手段によって算出された前記還元剤の供給量と、前記第２算出手段によって算出された前記還元剤の供給量との重み付き加算を、前記ＮＯｘ還元触媒に対する前記還元剤の供給量として算出する第３算出手段と、前記第３算出手段によって算出された前記還元剤の供給量を供給するように前記還元剤供給手段を制御する供給制御手段と、を含んで構成されている。
【００１０】
本発明に係る排ガス浄化装置では、還元剤供給手段によって、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒より上流に、ＮＯｘ還元触媒で排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する。また、物理量取得手段によって、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する。温度取得手段によって、ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する。
【００１１】
そして、推定手段によって、内燃機関の運転状態と、物理量取得手段によって取得されたＮＯｘに関する物理量とに基づいて、ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及びＮＯｘ還元触媒における第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する。第１算出手段によって、推定手段によって推定された第１部分の前記還元剤の吸着量と、第１部分に対する還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、第１部分に対する還元剤の供給量を算出する。第２算出手段によって、推定手段によって推定された第２部分の前記還元剤の吸着量と、第２部分に対する還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、第２部分に対する還元剤の供給量を算出する。
【００１２】
そして、第３算出手段によって、温度取得手段によって取得されたＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する還元剤の供給量の重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する還元剤の供給量の重みを大きくして、第１算出手段によって算出された還元剤の供給量と、第２算出手段によって算出された還元剤の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出する。供給制御手段によって、第３算出手段によって算出された還元剤の供給量を供給するように還元剤供給手段を制御する。
【００１３】
このように、ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する重みを大きくして、第１部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量と、第２部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。
【００１４】
本発明に係る第１部分に対する目標吸着量を、第２部分に対する目標吸着量より大きくすることができる。これによって、アンモニアスリップをより抑制しつつＮＯｘ浄化率をより高く維持することができる。
【００１５】
本発明に係る第１部分に対する目標吸着量は、予め定められた第１部分に対する目標吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められ、第２部分に対する目標吸着量は、予め定められた第２部分に対する目標吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められるようにすることができる。
【００１６】
本発明に係る推定手段は、第１部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量、及び第２部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量を推定するようにすることができる。
【００１７】
本発明において、ＮＯｘ還元触媒を排出ガスの流れ方向に５分割したときの、最も上流側の分割部分を、第１部分とし、第１部分より下流側に隣接する分割部分を、第２部分とすることができる。
【００１８】
本発明に係る推定手段は、内燃機関の運転状態と、物理量取得手段によって取得されたＮＯｘに関する物理量と、還元剤供給手段によって供給された還元剤の供給量とに基づいて、第１部分におけるＮＯｘの放出量と、還元剤の消費量、吸着量、及び放出量とを算出することにより、第１部分に吸着している還元剤の吸着量を推定し、算出された第１部分におけるＮＯｘの放出量と還元剤の放出量とに基づいて、第２部分における還元剤の消費量、吸着量、及び放出量を算出することにより、第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定するようにすることができる。
【００１９】
本発明に係る還元剤供給手段は、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に尿素水を供給することにより、還元剤としてのアンモニアを供給するようにすることができる。
【００２０】
本発明に係る還元剤供給手段は、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に、還元剤としてのアンモニアを供給するようにすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明に係る排ガス浄化装置は、ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する重みを大きくして、第１部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量と、第２部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】５分割触媒モデルを説明するための図である。
【図３】１／５番目の触媒モデルを説明するための図である。
【図４】ＳＣＲモデルを説明するための図である。
【図５】ＮＨ３吸着モデルを説明するための図である。
【図６】ＮＨ３の目標吸着率の分布を示すグラフである。
【図７】触媒温度と重みとの関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置のコントローラによる尿素添加制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】比較手法における流入するＮＯｘ濃度と放出されるＮＯｘ濃度との変化を示すグラフである。
【図１０】提案手法における流入するＮＯｘ濃度と放出されるＮＯｘ濃度との変化を示すグラフである。
【図１１】比較手法における触媒の各分割部分の弱酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１２】提案手法における触媒の各分割部分の弱酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１３】比較手法における触媒の各分割部分の強酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１４】提案手法における触媒の各分割部分の強酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１５】比較手法におけるＮＨ３噴射量及び重みの変化を示すグラフである。
【図１６】提案手法におけるＮＨ３噴射量及び重みの変化を示すグラフである。
【図１７】比較手法におけるガス温度の変化を示すグラフである。
【図１８】提案手法におけるガス温度の変化を示すグラフである。
【図１９】（Ａ）触媒温度と１／５番目の分割部分に対する重みとの関係を示す図、及び（Ｂ）触媒温度と２／５番目の分割部分に対する重みとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、車両に搭載された排ガス浄化装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る排ガス浄化装置１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関１２の排気管１４中に供給される尿素でＮＯｘを浄化する触媒１６と、内燃機関１２と触媒１６との間の排気管１４中に尿素水を噴射して添加するインジェクタ１８を有する尿素噴射装置２０と、尿素噴射装置２０に供給される尿素水を蓄えておく尿素タンク２２と、触媒１６より上流側の排気管１４中に設置されたＮＯｘセンサ２４と、触媒１６より上流側の排気管１４中に設置された温度センサ２６と、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御するコントローラ２８とを備えている。
【００２５】
触媒１６は、ＮＯｘ還元触媒であり、尿素噴射装置２０によって排気管１４に供給された尿素水が転換されてアンモニアガスとして排気ガスと共に触媒１６に流入される。触媒１６では、アンモニアガスにより排気ガス中のＮＯｘが選択的に還元又は分解され、これにより、排気ガス中のＮＯｘガスが浄化されて大気中に放出される。
【００２６】
排気管１４には、尿素水を排気管１４内に噴射するためのインジェクタ１８が設けられており、尿素噴射装置２０がコントローラ２８によって制御されることにより、インジェクタ１８から尿素水が排気管１４内に噴射される。
【００２７】
尿素噴射装置２０は、尿素タンク２２に貯留された尿素水を、吸入管３０を介して吸い出すための尿素ポンプ（図示省略）を備えており、尿素ポンプによって吸入管３０を介して吸い出された尿素水が、供給管３２及びインジェクタ１８を介して排気管１４に供給される。なお、吸入管３０の尿素タンク２２側の端部にはフィルタ（図示省略）が設けられており、フィルタによって異物等が除去されて排気管１４に尿素水が供給されるようになっている。
【００２８】
ＮＯｘセンサ２４は、排気管１４の触媒１６より上流側において、ＮＯｘ濃度を検出する。また、温度センサ２６は、排気管１４の触媒１６より上流側において、温度を検出する。
【００２９】
コントローラ２８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータで構成されている。ＲＯＭには、後述する尿素添加制御処理ルーチンを実行するためのプログラム、内燃機関１２の運転状態と排出ＮＯｘ量の関係を表わすマップなどの種々のマップ、各種データ等が記憶されており、ＲＡＭは、ＲＯＭに記憶されたプログラム等を展開して実行するための作業エリアとして機能する。
【００３０】
また、コントローラ２８は、内燃機関１２に接続されており、内燃機関１２に設けられた、内燃機関１２の運転状態（負荷、回転数など）を検出する運転状態センサから、内燃機関の負荷及び回転数を取得する。
【００３１】
また、コントローラ２８は、尿素噴射装置２０、ＮＯｘセンサ２４、及び温度センサ２６に接続されており、コントローラ２８には、ＮＯｘセンサ２４及び温度センサ２６の検出結果が入力され、各センサの検出結果に基づいて、尿素噴射装置２０が制御される。
【００３２】
ここで、コントローラ２８によって尿素噴射装置２０を制御する原理について説明する。
【００３３】
まず、コントローラ２８は、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ、図示省略）内に堆積したすす等を除去するために、ディーゼルエンジンの運転状態を変化させることで高温の排出ガスが排気管１４に導入された時、触媒１６が高温状態（例えば、４００℃）になる。この時、触媒１６に吸着しているＮＨ３を全て放出したとして、ＮＨ３吸着量を０とする。そして、コントローラ２８は、尿素噴射装置２０による尿素水の供給を開始すると共に、内燃機関１２の負荷、エンジン回転数、尿素水の供給量、ＮＯｘセンサ２４の検出値、及び温度センサ２６の検出値を継続的に取得する。
【００３４】
また、コントローラ２８は、図２に示すような、排気ガスの流れ方向に５分割した５分割触媒のモデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ中に現在吸着しているＮＨ３量、及び２／５番目の分割部分１６Ｂ中に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。
【００３５】
以下に、ＮＨ３吸着量の推定方法について説明する。
【００３６】
まず、内燃機関１２の負荷及びエンジン回転数と、ガス流速及び酸素濃度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するガスのガス流速Ｑ＿ｄｏｔ及び酸素濃度Ｏ２＿ｃｏｎｃを推定する。また、内燃機関１２の負荷及びエンジン回転数と、ＮＯモル速度及びＮＯ２モル速度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ及びＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔを推定する。
【００３７】
また、尿素水噴射量とＮＨ３モル速度及びＮＨ３モル濃度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ及びＮＨ３モル濃度ＮＨ＿ｃｏｎｃを推定する。また、温度センサ２６によって検出された値を、触媒１６上流のガス温度Ｔ＿ｇａｓとして取得する。また、ＮＯｘセンサ２４によって検出された値を、触媒１６の上流から流入するＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃとして取得する。
【００３８】
そして、１／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａから下流側へ放出される、ＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを推定する。
【００３９】
１／５番目の触媒モデルでは、図３に示すように、ＳＣＲモデル及びＮＨ３吸着モデルを用いて、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃと、弱酸点でのＮＨ３消費速度ＮＨ３＿ｃｏｎと、弱酸点でのＮＨ３吸着量ＮＨ３＿ａｄとを推定する。
【００４０】
ＳＣＲモデルでは、図４に示すように、化学反応モデルを用いて、ＮＯ反応速度とＮＯ２反応速度を推定する。
【００４１】
化学反応モデルは、非特許文献（高田圭、草鹿仁、大聖泰弘（早稲田大学大学院理工学研究科）、「簡易型１次元反応モデルによるＵｒｅａ−ＳＣＲシステムのＮｏｘ 洗化履歴の予測法と尿素水供給方法の最適化に関する研究」、自動車技技術会論文集）に記載されているモデルであり、以下の３つの反応モデル（ＮＯｘ反応モデル：総括モデル）を考慮している。
【００４２】
（Ｓｔａｎｄａｒｄ反応）
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（１）
（Ｆａｓｔ反応）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（２）
（ＮＯ２反応）
８ＮＨ３＋６ＮＯ２→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ ・・・（３）
【００４３】
上記（１）式〜（３）式で表される各反応の反応速度ｖ2、ｖ3、ｖ4は、以下の（４）〜（６）式のように表現される。
【００４４】
ｖ2＝ｋ１［ＮＯ］［Ｏ２］［ＮＨ３（σｗ）］α ・・・（４）
ｖ3＝ｋ２［ＮＯ］［ＮＯ２］［ＮＨ３（σｗ）］β ・・・（５）
ｖ4＝ｋ３＊［ＮＯ２］［ＮＨ３（σｗ）］γ ・・・（６）
【００４５】
ここで、［ ］は、各濃度を表す。σｗは、弱酸点への吸収を表す。ｋ１、ｋ２、ｋ３は、以下の（７）式〜（９）式に示すアレニウスの形の式を用いて計算されている。
【００４６】
【数１】
【００４７】
ただし、Ａは頻度因子、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度である。
【００４８】
ＳＣＲモデルでは、以下の（１０）式、（１１)式に従って、ＮＯ、ＮＯ２の反応速度を算出する。
【００４９】
【数２】
【００５０】
また、ＳＣＲモデルでは、上記のように算出されるＮＯの反応速度（減少するＮＯモル速度）と、上流から流入するＮＯモル速度とを、ある時間刻みごとに計算し、計算されたＮＯの反応速度及びＮＯモル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、下流へ放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ及びＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃを算出する。
【００５１】
また、ＳＣＲモデルでは、上記のように算出されるＮＯ２の反応速度（減少するＮＯ２モル速度）と、上流から流入するＮＯ２モル速度とを、ある時間刻みごとに計算し、計算されたＮＯ２の反応速度及びＮＯ２モル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、下流へ放出されるＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ及びＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃを算出する。
【００５２】
また、浄化されるＮＯとＮＯ２と、消費される弱酸点でのＮＨ３との間には、上記（１）式〜（３）式の関係があり、また反応速度は、上記（４）式〜（９）式で計算されるので、ＳＣＲモデルでは、各反応の反応速度ｖ2、ｖ3、ｖ4に基づいて、所定の計算式に従って、弱酸点でのＮＨ３消費速度ＮＨ３＿ｃｏｎが算出される。
【００５３】
ＮＨ３吸着モデルでは、図５に示すように、弱酸点ＮＨ３吸着モデルを用いて、弱酸点上に吸着するＮＨ３量ＮＨ３＿ａｄを推定すると共に、強酸点ＮＨ３吸着モデルを用いて、強酸点上に吸着するＮＨ３量ＮＨ３＿ａｄを推定する。
【００５４】
なお、弱酸点、強酸点は、触媒上で、ＮＨ３が吸着する点であり、以下の特徴を持つ。
【００５５】
弱酸点に吸着したＮＨ３は気相及び強酸点の各々との間で、吸着・脱離する。また、弱酸点では、低温からＮＨ３が脱離し、弱酸点上のＮＨ３がＮＯｘ浄化に寄与する。一方、強酸点に吸着したＮＨ３は、弱酸点との間でのみ、吸着・脱離する。強酸点では、高温でのみＮＨ３が脱離し、強酸点上のＮＨ３はＮＯｘ浄化には寄与しない。
【００５６】
弱酸点ＮＨ３吸着モデルでは、以下の（１２)式に従って、弱酸点への吸着速度ｖａを算出する。
【００５７】
ｖa＝ｋa[ＮＨ３]（１−ｓ） ・・・（１２）
【００５８】
ここで、ｋａは弱酸点への吸着速度定数であり、ｓは弱酸点のＮＨ３の飽和吸着率（最大吸着量に対する吸着量の比）である。また、［ＮＨ３］は、１／５番目の分割部分１６Ａへ流入するガス中のＮＨ３濃度である。
【００５９】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、弱酸点ＮＨ３放出モデルを用いて、以下の（１３)式に従って、弱酸点からの放出速度ｖｂを算出する。
【００６０】
ｖｂ＝ｋｂ[ＮＨ３（σｗ）]（１−ｓ） ・・・（１３）
【００６１】
ここで、ｋｂは弱酸点からの放出速度定数であり、［ＮＨ３（σｗ）］は、弱酸点に吸着しているＮＨ３濃度であり、弱酸点のＮＨ３吸着量から求められる。
【００６２】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、１／５番目の分割部分１６Ａについて、上記の所定の計算式、（１２)式、（１３)式、後述する（１４)式、（１５)式に従って、ある時間刻みごとに、弱酸点でのＮＨ３消費速度、弱酸点への吸着ＮＨ３速度、弱酸点からのＮＨ３放出速度、強酸点へのＮＨ３吸着速度、及び強酸点からのＮＨ３放出速度を計算する。そして、弱酸点への吸着ＮＨ３速度と弱酸点でのＮＨ３消費速度との差分を積算して、弱酸点へのＮＨ３吸着量（吸着しているＮＨ３のモル数）ＮＨ３＿ａｄを算出する。
【００６３】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流からのガスの温度に基づいて、予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わす関数、または予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わすマップに従って、弱酸点の飽和吸着量を計算する。
【００６４】
強酸点ＮＨ３吸着モデルでは、以下の（１４)式に従って、強酸点への吸着速度ｖａ’を算出する。
【００６５】
ｖa’＝ｋa’[ＮＨ３（σｗ）]（１−ｓ’） ・・・（１４）
【００６６】
ここで、ｋａ’は強酸点への吸着速度定数であり、ｓ’は強酸点のＮＨ３の飽和吸着率（最大吸着量に対する吸着量の比）である。また、［ＮＨ３（σｗ）］は弱酸点に吸着しているＮＨ３濃度である。
【００６７】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、強酸点ＮＨ３放出モデルを用いて、以下の（１５)式に従って、強酸点からの放出速度ｖｂ’を算出する。
【００６８】
ｖｂ’＝ｋｂ’[ＮＨ３（σｓ）] ・・・（１５）
【００６９】
ここで、ｋｂ’は強酸点からの放出速度定数であり、［ＮＨ３（σｓ）］は、強酸点に吸着しているＮＨ３濃度であり、強酸点のＮＨ３吸着量から求められる。
【００７０】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上記の（１４)式、（１５)式に従って、ある時間刻みごとに、強酸点へのＮＨ３吸着速度、及び強酸点からのＮＨ３放出速度を計算し、強酸点へのＮＨ３吸着量（吸着しているＮＨ３のモル数）ＮＨ３＿ａｄを算出する。
【００７１】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流からのガスの温度に基づいて、予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わす関数、または予め定められた強酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わすマップに従って、弱酸点または強酸点の飽和吸着量を計算する。
【００７２】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流から１／５番目の分割部分１６Ａへ流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、弱酸点への吸着により減少するＮＨ３モル速度、および弱酸点からの放出により増加するＮＨ３モル速度を、ある時間刻みごとに計算し、計算された流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、減少するＮＨ３モル速度、及び増加するＮＨ３モル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、１／５番目の分割部分１６Ａより下流へ放出されるＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを算出する。
【００７３】
また、２／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ａから下流へ放出される、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを推定する。
【００７４】
２／５番目の触媒モデルでは、上記の１／５番目の触媒モデルと同様に、ＳＣＲモデル及びＮＨ３吸着モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂから下流側へ放出される、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃと、弱酸点でのＮＨ３消費速度と、弱酸点でのＮＨ３吸着量ＮＨ３＿ａｄとを推定する。このとき、上流から流入するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃとして、１／５番目の触媒モデルにより算出された、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａから下流側へ放出するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを用いる。
【００７５】
以上のように、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量、及び２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を随時繰り返し推定する。
【００７６】
また、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々について、推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と、目標吸着量との差分を求める。このとき、１／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着量は、触媒１６の温度に応じて求められる弱酸点上の飽和吸着量と、１／５番目の分割部分１６Ａに対して予め定められた目標吸着率とに基づいて算出される。また、２／５番目の分割部分１６Ｂに対する目標吸着量は、触媒１６の温度に応じて求められる弱酸点上の飽和吸着量と、２／５番目の分割部分１６Ｂに対して予め定められた目標吸着率とに基づいて算出される。
【００７７】
なお、図６に示すように上流にＮＨ３が多く分布するように、１／５番目の分割部分１６Ａの目標吸着率が、２／５番目の分割部分１６Ｂの目標吸着率より高く設定されている。これによって、触媒１６上のＮＨ３分布に着目し、触媒１６の上流では、ＮＨ３吸着量を限界まで吸着させて浄化率を向上させる一方、その下流では、吸着量をある目標値に制御することで、ＮＨ３の流出を防止する。
【００７８】
また、触媒１６の温度と、飽和吸着量との関係を示すマップに従って、触媒１６の温度に応じた弱酸点上の飽和吸着量が求められる。
【００７９】
また、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々について、目標吸着量との差分に基づき、差分をなくすように、フィードバック制御を行って、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々に対する尿素添加量ｆ1、ｆ2を計算する。フィードバック制御としては、例えば、以下の（１６）式で表されるＰＩ制御を適用する。
【００８０】
【数３】
【００８１】
ここで、ｅは１／５番目もしくは２／５番目の分割部分の、弱酸点上の目標ＮＨ３吸着量と推定ＮＨ３吸着量の差分であり、ｉは１又は２である（１／５番目の分割部分については１、２／５番目の分割部分については２）。Ｋｐは比例ゲインであり、ＫＩは積分ゲインである。
【００８２】
コントローラ２８は、推定される触媒１６の温度Ｔから、図７に示すような、触媒温度と重みθとの関係を示すマップに基づいて、重みθを求め、以下の（１７）式により、最終の尿素添加量ｆを求める。
【００８３】
ｆ＝θ×ｆ１＋(１−θ)×ｆ２ ・・・（１７）
【００８４】
触媒温度と重みθとの関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθが大きくなり、触媒温度が高いほど、重みθが小さくなるように定められている。これによって、触媒温度が低いほど、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１による制御の重みが大きくなり、一方、触媒温度が高いほど、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２による制御の重みが大きくなる。
【００８５】
コントローラ２８は、求めた最終の尿素添加量ｆに応じて、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御する。
【００８６】
上述したＮＨ３吸着量の推定値及び尿素添加量の制御は、繰り返し行われる。
【００８７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００８８】
自動車の内燃機関１２の運転中に、コントローラ２８は、随時、図８に示す尿素添加量制御処理ルーチンを繰り返し実行する。
【００８９】
まず、ステップ１００において、内燃機関１２の負荷、エンジン回転数、尿素水の供給量、ＮＯｘセンサ２４の検出値、及び温度センサ２６の検出値を取得する。そして、ステップ１０２では、上記ステップ１００で取得した各種の値に基づいて、触媒１６の温度（ガス温度)、触媒１６に流入するガスのガス流速、流入するガスの酸素濃度、流入するガスのＮＯモル速度、ＮＯ２モル速度、ＮＨ３モル速度、ＮＯモル濃度、ＮＯ２モル濃度、及びＮＨ３モル濃度の各々を推定する。
【００９０】
そして、ステップ１０４において、１／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。次のステップ１０６では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上の飽和吸着量を算出し、予め定められた１／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着率を用いて、１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上の目標吸着量を算出する。
【００９１】
そして、ステップ１０８において、上記ステップ１０４で推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と上記ステップ１０６で算出された弱酸点上の目標吸着量との差分を計算し、計算した差分に基づいて、１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１を算出する。
【００９２】
次のステップ１１０では、２／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。次のステップ１１２では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上の飽和吸着量を算出し、予め定められた２／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着率を用いて、２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上の目標吸着量を算出する。
【００９３】
そして、ステップ１１４において、上記ステップ１１０で推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と上記ステップ１１２で算出された弱酸点上の目標吸着量との差分を計算し、計算した差分に基づいて、２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２を算出する。
【００９４】
次のステップ１１６では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、重みθを決定し、ステップ１１８において、上記ステップ１０８で算出された尿素添加量ｆ１と、上記ステップ１１４で算出された尿素添加量ｆ２と、上記ステップ１１６で決定された重みθとに基づいて、尿素添加量ｆを算出し、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御し、尿素添加制御処理ルーチンを終了する。これによって、尿素噴射装置２０によって、排気管１４に尿素添加量ｆの尿素水が噴射される。
【００９５】
次に、本実施の形態で提案する尿素添加量の制御方法を用いた実験の結果について説明する。比較手法では、図１７、１８に示すように、ガス温度（触媒温度）が提案手法と同様に変化する条件の下で、図９、１０に示すように、提案手法と比較手法とでほぼ同じ浄化率となるように、各時刻の重みθ（＝０又は１）を定めて、最終的な尿素添加量の制御を行った。
【００９６】
図１１、１２に示すように、触媒の各分割部分について、弱酸点におけるＮＨ３の飽和吸着率（飽和吸着量に対するＮＨ３吸着量の比率）が得られた。図１５、１６に示すように、提案手法と比較手法とでほぼ同じ噴射量であるが、高温時の弱酸点へのＮＨ３吸着量が抑制されていることがわかる。また、提案手法では、触媒内の下流の分割部分ほど、弱酸点のＮＨ３吸着量が比較手法より少なくなっている（特に５／５番目触媒の吸着量が少ない）ので、ＮＨ３がスリップしにくいことがわかる。
【００９７】
また、図１３、１４に示すように、触媒の各分割部分について、強酸点におけるＮＨ３の飽和吸着率が得られた。比較手法と比較して、提案手法では、触媒の５／５番目の分割部分におけるＮＨ３吸着量が約１／２となっているので、ＮＨ３がスリップしにくいことがわかる。
【００９８】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る排ガス浄化装置によれば、触媒の温度が低いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が高いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを大きくして、１／５番目の分割部分に対する弱酸点上の目標吸着量との差分に基づく尿素添加量と、２／５番目の分割部分に対する弱酸点上の目標吸着量との差分に基づく尿素添加量との重み付き加算を、最終的な尿素添加量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。また、１／５番目の分割部分に対する目標吸着率を、２／５番目の分割部分に対する目標吸着率より高く設定することにより、ＮＯｘ浄化率を高く維持したまま、アンモニアスリップを抑制することができる。
【００９９】
また、モデルに基づく制御を行うため、マップを適合する方式に比べ、システマティックな制御系の構築が可能となる。
【０１００】
また、触媒内にＮＨ３吸着量の分布をつけること、すなわち、触媒内の上流はＮＨ３吸着量を多くし、触媒内の下流はＮＨ３吸着量を少なくすることで、ＮＯｘ浄化とアンモニアスリップの抑制を両立することが可能となる。また、本実施の形態では、この分布制御をより確実に実現するために、触媒温度に着目した。触媒温度が低い時ほど、触媒上のＮＨ３の下流への移動やアンモニアスリップの危険性が低いため、浄化率を高めることが可能な、上流側の触媒のＮＨ３分布制御の重みを大きくし、一方、触媒温度が高いほど、アンモニアスリップの危険が増すために、アンモニアスリップを抑制する目的で、下流側の触媒のＮＨ３分布制御の重みを大きくすることにより、ＮＯｘ浄化とアンモニアスリップの抑制とを両立することを可能とした。
【０１０１】
次に、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置について説明する。なお、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０２】
第２の実施の形態では、触媒１６の温度Ｔから、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１の重みθ１と、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２の重みθ２とをそれぞれ決定している点が、第１の実施の形態と異なっている。
【０１０３】
第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置では、コントローラ２８によって、推定される触媒１６の温度Ｔから、図１９（Ａ）に示すような、触媒温度と重みθ１との関係を示すマップに基づいて、重みθ１を求めると共に、図１９（Ｂ）に示すような、触媒温度と重みθ２との関係を示すマップに基づいて、重みθ２を求める。そして、コントローラ２８は、以下の（１８）式により、最終の尿素添加量ｆを求める。
【０１０４】
ｆ＝θ１×ｆ１＋θ２×ｆ２ ・・・（１８）
【０１０５】
触媒温度と重みθ１との関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθ１が大きくなり、触媒温度が高いほど、重みθ１が小さくなるように定められている。また、触媒温度と重みθ２との関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθ２が小さくなり、触媒温度が高いほど、重みθ２が大きくなるように定められている。
【０１０６】
なお、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０７】
このように、触媒の温度が低いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が高いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを小さくした。また、触媒の温度が高いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が低いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを小さくした。これによって、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。
【０１０８】
なお、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、センサとして、触媒より上流にＮＯｘセンサ及び温度センサを設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサとして、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだＮＯｘセンサを用いてもよい。この場合には、触媒に流入するＮＯｘ量を、エンジン運転条件（負荷、回転数）との関係を示すマップもしくは関係式に従って算出すればよい。また、ＮＯｘセンサを用いて２／５番目の分割部分から放出されるＮＯｘ量を計測し、流入するＮＯｘ量との差を求めることで、触媒入口から２／５番目の分割部分までの間に消費されたＮＯｘ量を算出することができる。
【０１０９】
また、センサとして、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第１ＮＨ３センサと、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだ第２ＮＨ３センサとを用いてもよい。また、センサとして、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第１ＮＯｘセンサと、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだ第２ＮＯｘセンサとを用いてもよい。また、センサとして、触媒より上流側に設けた第１ＮＨ３センサと、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第２ＮＨ３センサとを用いてもよい。また、センサとして、触媒より上流側に設けた第１ＮＯｘセンサと、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第２ＮＯｘセンサとを用いてもよい。
【０１１０】
また、触媒の上流から流入するＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ２）を、エンジンの運転状態と排出ＮＯｘ量との関係を示すマップ又は関係式から推定するようにしてもよい。
【０１１１】
また、触媒の温度を、エンジンの運転状態と温度との関係を示すマップ又は関係式から推定するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、尿素水を排気管に噴射する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、アンモニアガスを排気管に直接供給するようにしてもよい。この場合には、コントローラによって、アンモニア供給装置によるアンモニアガスの供給量を制御するようにすればよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１０ 排ガス浄化装置
１２ 内燃機関
１４ 排気管
１６ 触媒
１６Ａ １／５番目の分割部分
１６Ｂ ２／５番目の分割部分
１８ インジェクタ
２０ 尿素噴射装置
２２ 尿素タンク
２４ ＮＯｘセンサ
２６ 温度センサ
２８ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に還元剤を供給して排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アンモニアを還元剤とする排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が比較的高温の状態であると、アンモニア吸着量の限界値が小さくなるため、アンモニア吸着量の適正な管理が困難になる。また、高温条件下ではＳＣＲ触媒からのアンモニアの離脱が多くなり、アンモニアスリップが生じやすくなる。
【０００３】
このため、ＳＣＲ触媒温度が所定値以上である場合には、アンモニア吸着量をパラメータとする尿素水添加制御を停止し、アンモニア吸着量をパラメータとしない別の尿素水添加制御を実施する内燃機関の排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
また、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持するために、実ＮОｘ浄化率ηが目標ＮОｘ浄化率Ｍηを超えている場合には、アンモニアスリップの恐れがあるので尿素水の添加を禁止し、実ＮОｘ浄化率ηが目標ＮОｘ浄化率Ｍη未満である場合には、還元剤添加量ＤＮＨ３(ｎ)あるいは基本添加量ＤＮＨ３のアンモニア量に相当する尿素水量を添加できるように、還元剤供給手段の尿素水供給部を駆動制御する内燃機関のＮＯｘ浄化装置が知られている（例えば、特許文献２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３４４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、高温時には吸着量に基づく制御が実施されないため、高温による浄化反応が活性化されるとしても、触媒上に十分なＮＨ３が吸着されず、浄化率が低下する恐れがある、という問題がある。
【０００７】
また、触媒温度は，浄化率とアンモニアスリップのしやすさを決める重要な要素であるが、触媒内のアンモニア分布も大きな要素である。例えば、上記の特許文献２に記載の技術では、実ＮＯｘ浄化率が目標値を超えると、アンモニアスリップの危険が高いので、尿素添加を停止する制御を行なうが、発明者らの知見では、いくら浄化率が高くても、ＮＨ３が触媒内の上流側に分布していれば、アンモニアスリップは起こりにくい。逆に、ＮＯｘ浄化率が低くても、ＮＨ３が下流側に分布していれば、アンモニアスリップの危険がある。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる排ガス浄化装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る排ガス浄化装置は、排出ガスの排出経路に設けられたＮＯｘ還元触媒と、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記ＮＯｘ還元触媒で前記排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する物理量取得手段と、前記ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する温度取得手段と、内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量とに基づいて、前記ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及び前記ＮＯｘ還元触媒における前記第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された前記第１部分の前記還元剤の吸着量と、前記第１部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第１算出手段と、前記推定手段によって推定された前記第２部分の前記還元剤の吸着量と、前記第２部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第２算出手段と、前記温度取得手段によって取得された前記ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくし、前記ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくして、前記第１算出手段によって算出された前記還元剤の供給量と、前記第２算出手段によって算出された前記還元剤の供給量との重み付き加算を、前記ＮＯｘ還元触媒に対する前記還元剤の供給量として算出する第３算出手段と、前記第３算出手段によって算出された前記還元剤の供給量を供給するように前記還元剤供給手段を制御する供給制御手段と、を含んで構成されている。
【００１０】
本発明に係る排ガス浄化装置では、還元剤供給手段によって、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒より上流に、ＮＯｘ還元触媒で排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する。また、物理量取得手段によって、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する。温度取得手段によって、ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する。
【００１１】
そして、推定手段によって、内燃機関の運転状態と、物理量取得手段によって取得されたＮＯｘに関する物理量とに基づいて、ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及びＮＯｘ還元触媒における第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する。第１算出手段によって、推定手段によって推定された第１部分の前記還元剤の吸着量と、第１部分に対する還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、第１部分に対する還元剤の供給量を算出する。第２算出手段によって、推定手段によって推定された第２部分の前記還元剤の吸着量と、第２部分に対する還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、第２部分に対する還元剤の供給量を算出する。
【００１２】
そして、第３算出手段によって、温度取得手段によって取得されたＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する還元剤の供給量の重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する還元剤の供給量の重みを大きくして、第１算出手段によって算出された還元剤の供給量と、第２算出手段によって算出された還元剤の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出する。供給制御手段によって、第３算出手段によって算出された還元剤の供給量を供給するように還元剤供給手段を制御する。
【００１３】
このように、ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する重みを大きくして、第１部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量と、第２部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。
【００１４】
本発明に係る第１部分に対する目標吸着量を、第２部分に対する目標吸着量より大きくすることができる。これによって、アンモニアスリップをより抑制しつつＮＯｘ浄化率をより高く維持することができる。
【００１５】
本発明に係る第１部分に対する目標吸着量は、予め定められた第１部分に対する目標吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められ、第２部分に対する目標吸着量は、予め定められた第２部分に対する目標吸着率と、ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められるようにすることができる。
【００１６】
本発明に係る推定手段は、第１部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量、及び第２部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量を推定するようにすることができる。
【００１７】
本発明において、ＮＯｘ還元触媒を排出ガスの流れ方向に５分割したときの、最も上流側の分割部分を、第１部分とし、第１部分より下流側に隣接する分割部分を、第２部分とすることができる。
【００１８】
本発明に係る推定手段は、内燃機関の運転状態と、物理量取得手段によって取得されたＮＯｘに関する物理量と、還元剤供給手段によって供給された還元剤の供給量とに基づいて、第１部分におけるＮＯｘの放出量と、還元剤の消費量、吸着量、及び放出量とを算出することにより、第１部分に吸着している還元剤の吸着量を推定し、算出された第１部分におけるＮＯｘの放出量と還元剤の放出量とに基づいて、第２部分における還元剤の消費量、吸着量、及び放出量を算出することにより、第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定するようにすることができる。
【００１９】
本発明に係る還元剤供給手段は、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に尿素水を供給することにより、還元剤としてのアンモニアを供給するようにすることができる。
【００２０】
本発明に係る還元剤供給手段は、排出経路におけるＮＯｘ還元触媒の上流に、還元剤としてのアンモニアを供給するようにすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明に係る排ガス浄化装置は、ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、第１部分に対する重みを大きくし、ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、第２部分に対する重みを大きくして、第１部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量と、第２部分に対する目標吸着量との差分に基づく還元の供給量との重み付き加算を、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】５分割触媒モデルを説明するための図である。
【図３】１／５番目の触媒モデルを説明するための図である。
【図４】ＳＣＲモデルを説明するための図である。
【図５】ＮＨ３吸着モデルを説明するための図である。
【図６】ＮＨ３の目標吸着率の分布を示すグラフである。
【図７】触媒温度と重みとの関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置のコントローラによる尿素添加制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】比較手法における流入するＮＯｘ濃度と放出されるＮＯｘ濃度との変化を示すグラフである。
【図１０】提案手法における流入するＮＯｘ濃度と放出されるＮＯｘ濃度との変化を示すグラフである。
【図１１】比較手法における触媒の各分割部分の弱酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１２】提案手法における触媒の各分割部分の弱酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１３】比較手法における触媒の各分割部分の強酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１４】提案手法における触媒の各分割部分の強酸点上の飽和吸着率の変化を示すグラフである。
【図１５】比較手法におけるＮＨ３噴射量及び重みの変化を示すグラフである。
【図１６】提案手法におけるＮＨ３噴射量及び重みの変化を示すグラフである。
【図１７】比較手法におけるガス温度の変化を示すグラフである。
【図１８】提案手法におけるガス温度の変化を示すグラフである。
【図１９】（Ａ）触媒温度と１／５番目の分割部分に対する重みとの関係を示す図、及び（Ｂ）触媒温度と２／５番目の分割部分に対する重みとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、車両に搭載された排ガス浄化装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る排ガス浄化装置１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関１２の排気管１４中に供給される尿素でＮＯｘを浄化する触媒１６と、内燃機関１２と触媒１６との間の排気管１４中に尿素水を噴射して添加するインジェクタ１８を有する尿素噴射装置２０と、尿素噴射装置２０に供給される尿素水を蓄えておく尿素タンク２２と、触媒１６より上流側の排気管１４中に設置されたＮＯｘセンサ２４と、触媒１６より上流側の排気管１４中に設置された温度センサ２６と、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御するコントローラ２８とを備えている。
【００２５】
触媒１６は、ＮＯｘ還元触媒であり、尿素噴射装置２０によって排気管１４に供給された尿素水が転換されてアンモニアガスとして排気ガスと共に触媒１６に流入される。触媒１６では、アンモニアガスにより排気ガス中のＮＯｘが選択的に還元又は分解され、これにより、排気ガス中のＮＯｘガスが浄化されて大気中に放出される。
【００２６】
排気管１４には、尿素水を排気管１４内に噴射するためのインジェクタ１８が設けられており、尿素噴射装置２０がコントローラ２８によって制御されることにより、インジェクタ１８から尿素水が排気管１４内に噴射される。
【００２７】
尿素噴射装置２０は、尿素タンク２２に貯留された尿素水を、吸入管３０を介して吸い出すための尿素ポンプ（図示省略）を備えており、尿素ポンプによって吸入管３０を介して吸い出された尿素水が、供給管３２及びインジェクタ１８を介して排気管１４に供給される。なお、吸入管３０の尿素タンク２２側の端部にはフィルタ（図示省略）が設けられており、フィルタによって異物等が除去されて排気管１４に尿素水が供給されるようになっている。
【００２８】
ＮＯｘセンサ２４は、排気管１４の触媒１６より上流側において、ＮＯｘ濃度を検出する。また、温度センサ２６は、排気管１４の触媒１６より上流側において、温度を検出する。
【００２９】
コントローラ２８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータで構成されている。ＲＯＭには、後述する尿素添加制御処理ルーチンを実行するためのプログラム、内燃機関１２の運転状態と排出ＮＯｘ量の関係を表わすマップなどの種々のマップ、各種データ等が記憶されており、ＲＡＭは、ＲＯＭに記憶されたプログラム等を展開して実行するための作業エリアとして機能する。
【００３０】
また、コントローラ２８は、内燃機関１２に接続されており、内燃機関１２に設けられた、内燃機関１２の運転状態（負荷、回転数など）を検出する運転状態センサから、内燃機関の負荷及び回転数を取得する。
【００３１】
また、コントローラ２８は、尿素噴射装置２０、ＮＯｘセンサ２４、及び温度センサ２６に接続されており、コントローラ２８には、ＮＯｘセンサ２４及び温度センサ２６の検出結果が入力され、各センサの検出結果に基づいて、尿素噴射装置２０が制御される。
【００３２】
ここで、コントローラ２８によって尿素噴射装置２０を制御する原理について説明する。
【００３３】
まず、コントローラ２８は、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ、図示省略）内に堆積したすす等を除去するために、ディーゼルエンジンの運転状態を変化させることで高温の排出ガスが排気管１４に導入された時、触媒１６が高温状態（例えば、４００℃）になる。この時、触媒１６に吸着しているＮＨ３を全て放出したとして、ＮＨ３吸着量を０とする。そして、コントローラ２８は、尿素噴射装置２０による尿素水の供給を開始すると共に、内燃機関１２の負荷、エンジン回転数、尿素水の供給量、ＮＯｘセンサ２４の検出値、及び温度センサ２６の検出値を継続的に取得する。
【００３４】
また、コントローラ２８は、図２に示すような、排気ガスの流れ方向に５分割した５分割触媒のモデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ中に現在吸着しているＮＨ３量、及び２／５番目の分割部分１６Ｂ中に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。
【００３５】
以下に、ＮＨ３吸着量の推定方法について説明する。
【００３６】
まず、内燃機関１２の負荷及びエンジン回転数と、ガス流速及び酸素濃度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するガスのガス流速Ｑ＿ｄｏｔ及び酸素濃度Ｏ２＿ｃｏｎｃを推定する。また、内燃機関１２の負荷及びエンジン回転数と、ＮＯモル速度及びＮＯ２モル速度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ及びＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔを推定する。
【００３７】
また、尿素水噴射量とＮＨ３モル速度及びＮＨ３モル濃度との関係を示すマップに従って、触媒１６の上流から流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ及びＮＨ３モル濃度ＮＨ＿ｃｏｎｃを推定する。また、温度センサ２６によって検出された値を、触媒１６上流のガス温度Ｔ＿ｇａｓとして取得する。また、ＮＯｘセンサ２４によって検出された値を、触媒１６の上流から流入するＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃとして取得する。
【００３８】
そして、１／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａから下流側へ放出される、ＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを推定する。
【００３９】
１／５番目の触媒モデルでは、図３に示すように、ＳＣＲモデル及びＮＨ３吸着モデルを用いて、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃと、弱酸点でのＮＨ３消費速度ＮＨ３＿ｃｏｎと、弱酸点でのＮＨ３吸着量ＮＨ３＿ａｄとを推定する。
【００４０】
ＳＣＲモデルでは、図４に示すように、化学反応モデルを用いて、ＮＯ反応速度とＮＯ２反応速度を推定する。
【００４１】
化学反応モデルは、非特許文献（高田圭、草鹿仁、大聖泰弘（早稲田大学大学院理工学研究科）、「簡易型１次元反応モデルによるＵｒｅａ−ＳＣＲシステムのＮｏｘ 洗化履歴の予測法と尿素水供給方法の最適化に関する研究」、自動車技技術会論文集）に記載されているモデルであり、以下の３つの反応モデル（ＮＯｘ反応モデル：総括モデル）を考慮している。
【００４２】
（Ｓｔａｎｄａｒｄ反応）
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（１）
（Ｆａｓｔ反応）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（２）
（ＮＯ２反応）
８ＮＨ３＋６ＮＯ２→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ ・・・（３）
【００４３】
上記（１）式〜（３）式で表される各反応の反応速度ｖ2、ｖ3、ｖ4は、以下の（４）〜（６）式のように表現される。
【００４４】
ｖ2＝ｋ１［ＮＯ］［Ｏ２］［ＮＨ３（σｗ）］α ・・・（４）
ｖ3＝ｋ２［ＮＯ］［ＮＯ２］［ＮＨ３（σｗ）］β ・・・（５）
ｖ4＝ｋ３＊［ＮＯ２］［ＮＨ３（σｗ）］γ ・・・（６）
【００４５】
ここで、［ ］は、各濃度を表す。σｗは、弱酸点への吸収を表す。ｋ１、ｋ２、ｋ３は、以下の（７）式〜（９）式に示すアレニウスの形の式を用いて計算されている。
【００４６】
【数１】
【００４７】
ただし、Ａは頻度因子、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度である。
【００４８】
ＳＣＲモデルでは、以下の（１０）式、（１１)式に従って、ＮＯ、ＮＯ２の反応速度を算出する。
【００４９】
【数２】
【００５０】
また、ＳＣＲモデルでは、上記のように算出されるＮＯの反応速度（減少するＮＯモル速度）と、上流から流入するＮＯモル速度とを、ある時間刻みごとに計算し、計算されたＮＯの反応速度及びＮＯモル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、下流へ放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ及びＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃを算出する。
【００５１】
また、ＳＣＲモデルでは、上記のように算出されるＮＯ２の反応速度（減少するＮＯ２モル速度）と、上流から流入するＮＯ２モル速度とを、ある時間刻みごとに計算し、計算されたＮＯ２の反応速度及びＮＯ２モル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、下流へ放出されるＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ及びＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃを算出する。
【００５２】
また、浄化されるＮＯとＮＯ２と、消費される弱酸点でのＮＨ３との間には、上記（１）式〜（３）式の関係があり、また反応速度は、上記（４）式〜（９）式で計算されるので、ＳＣＲモデルでは、各反応の反応速度ｖ2、ｖ3、ｖ4に基づいて、所定の計算式に従って、弱酸点でのＮＨ３消費速度ＮＨ３＿ｃｏｎが算出される。
【００５３】
ＮＨ３吸着モデルでは、図５に示すように、弱酸点ＮＨ３吸着モデルを用いて、弱酸点上に吸着するＮＨ３量ＮＨ３＿ａｄを推定すると共に、強酸点ＮＨ３吸着モデルを用いて、強酸点上に吸着するＮＨ３量ＮＨ３＿ａｄを推定する。
【００５４】
なお、弱酸点、強酸点は、触媒上で、ＮＨ３が吸着する点であり、以下の特徴を持つ。
【００５５】
弱酸点に吸着したＮＨ３は気相及び強酸点の各々との間で、吸着・脱離する。また、弱酸点では、低温からＮＨ３が脱離し、弱酸点上のＮＨ３がＮＯｘ浄化に寄与する。一方、強酸点に吸着したＮＨ３は、弱酸点との間でのみ、吸着・脱離する。強酸点では、高温でのみＮＨ３が脱離し、強酸点上のＮＨ３はＮＯｘ浄化には寄与しない。
【００５６】
弱酸点ＮＨ３吸着モデルでは、以下の（１２)式に従って、弱酸点への吸着速度ｖａを算出する。
【００５７】
ｖa＝ｋa[ＮＨ３]（１−ｓ） ・・・（１２）
【００５８】
ここで、ｋａは弱酸点への吸着速度定数であり、ｓは弱酸点のＮＨ３の飽和吸着率（最大吸着量に対する吸着量の比）である。また、［ＮＨ３］は、１／５番目の分割部分１６Ａへ流入するガス中のＮＨ３濃度である。
【００５９】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、弱酸点ＮＨ３放出モデルを用いて、以下の（１３)式に従って、弱酸点からの放出速度ｖｂを算出する。
【００６０】
ｖｂ＝ｋｂ[ＮＨ３（σｗ）]（１−ｓ） ・・・（１３）
【００６１】
ここで、ｋｂは弱酸点からの放出速度定数であり、［ＮＨ３（σｗ）］は、弱酸点に吸着しているＮＨ３濃度であり、弱酸点のＮＨ３吸着量から求められる。
【００６２】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、１／５番目の分割部分１６Ａについて、上記の所定の計算式、（１２)式、（１３)式、後述する（１４)式、（１５)式に従って、ある時間刻みごとに、弱酸点でのＮＨ３消費速度、弱酸点への吸着ＮＨ３速度、弱酸点からのＮＨ３放出速度、強酸点へのＮＨ３吸着速度、及び強酸点からのＮＨ３放出速度を計算する。そして、弱酸点への吸着ＮＨ３速度と弱酸点でのＮＨ３消費速度との差分を積算して、弱酸点へのＮＨ３吸着量（吸着しているＮＨ３のモル数）ＮＨ３＿ａｄを算出する。
【００６３】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流からのガスの温度に基づいて、予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わす関数、または予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わすマップに従って、弱酸点の飽和吸着量を計算する。
【００６４】
強酸点ＮＨ３吸着モデルでは、以下の（１４)式に従って、強酸点への吸着速度ｖａ’を算出する。
【００６５】
ｖa’＝ｋa’[ＮＨ３（σｗ）]（１−ｓ’） ・・・（１４）
【００６６】
ここで、ｋａ’は強酸点への吸着速度定数であり、ｓ’は強酸点のＮＨ３の飽和吸着率（最大吸着量に対する吸着量の比）である。また、［ＮＨ３（σｗ）］は弱酸点に吸着しているＮＨ３濃度である。
【００６７】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、強酸点ＮＨ３放出モデルを用いて、以下の（１５)式に従って、強酸点からの放出速度ｖｂ’を算出する。
【００６８】
ｖｂ’＝ｋｂ’[ＮＨ３（σｓ）] ・・・（１５）
【００６９】
ここで、ｋｂ’は強酸点からの放出速度定数であり、［ＮＨ３（σｓ）］は、強酸点に吸着しているＮＨ３濃度であり、強酸点のＮＨ３吸着量から求められる。
【００７０】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上記の（１４)式、（１５)式に従って、ある時間刻みごとに、強酸点へのＮＨ３吸着速度、及び強酸点からのＮＨ３放出速度を計算し、強酸点へのＮＨ３吸着量（吸着しているＮＨ３のモル数）ＮＨ３＿ａｄを算出する。
【００７１】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流からのガスの温度に基づいて、予め定められた弱酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わす関数、または予め定められた強酸点の飽和吸着量と温度との関係を表わすマップに従って、弱酸点または強酸点の飽和吸着量を計算する。
【００７２】
また、ＮＨ３吸着モデルでは、上流から１／５番目の分割部分１６Ａへ流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、弱酸点への吸着により減少するＮＨ３モル速度、および弱酸点からの放出により増加するＮＨ３モル速度を、ある時間刻みごとに計算し、計算された流入するＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、減少するＮＨ３モル速度、及び増加するＮＨ３モル速度と、ガス流速Ｑ＿ｄｏｔとを用いて、１／５番目の分割部分１６Ａより下流へ放出されるＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを算出する。
【００７３】
また、２／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ａから下流へ放出される、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを推定する。
【００７４】
２／５番目の触媒モデルでは、上記の１／５番目の触媒モデルと同様に、ＳＣＲモデル及びＮＨ３吸着モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂから下流側へ放出される、放出されるＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃと、弱酸点でのＮＨ３消費速度と、弱酸点でのＮＨ３吸着量ＮＨ３＿ａｄとを推定する。このとき、上流から流入するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃとして、１／５番目の触媒モデルにより算出された、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａから下流側へ放出するＮＯモル速度ＮＯ＿ｄｏｔ、ＮＯ２モル速度ＮＯ２＿ｄｏｔ、ＮＯモル濃度ＮＯ＿ｃｏｎｃ、ＮＯ２モル濃度ＮＯ２＿ｃｏｎｃ、ＮＨ３モル速度ＮＨ３＿ｄｏｔ、及びＮＨ３モル濃度ＮＨ３＿ｃｏｎｃを用いる。
【００７５】
以上のように、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量、及び２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を随時繰り返し推定する。
【００７６】
また、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々について、推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と、目標吸着量との差分を求める。このとき、１／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着量は、触媒１６の温度に応じて求められる弱酸点上の飽和吸着量と、１／５番目の分割部分１６Ａに対して予め定められた目標吸着率とに基づいて算出される。また、２／５番目の分割部分１６Ｂに対する目標吸着量は、触媒１６の温度に応じて求められる弱酸点上の飽和吸着量と、２／５番目の分割部分１６Ｂに対して予め定められた目標吸着率とに基づいて算出される。
【００７７】
なお、図６に示すように上流にＮＨ３が多く分布するように、１／５番目の分割部分１６Ａの目標吸着率が、２／５番目の分割部分１６Ｂの目標吸着率より高く設定されている。これによって、触媒１６上のＮＨ３分布に着目し、触媒１６の上流では、ＮＨ３吸着量を限界まで吸着させて浄化率を向上させる一方、その下流では、吸着量をある目標値に制御することで、ＮＨ３の流出を防止する。
【００７８】
また、触媒１６の温度と、飽和吸着量との関係を示すマップに従って、触媒１６の温度に応じた弱酸点上の飽和吸着量が求められる。
【００７９】
また、コントローラ２８は、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々について、目標吸着量との差分に基づき、差分をなくすように、フィードバック制御を行って、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａ及び２／５番目の分割部分１６Ｂの各々に対する尿素添加量ｆ1、ｆ2を計算する。フィードバック制御としては、例えば、以下の（１６）式で表されるＰＩ制御を適用する。
【００８０】
【数３】
【００８１】
ここで、ｅは１／５番目もしくは２／５番目の分割部分の、弱酸点上の目標ＮＨ３吸着量と推定ＮＨ３吸着量の差分であり、ｉは１又は２である（１／５番目の分割部分については１、２／５番目の分割部分については２）。Ｋｐは比例ゲインであり、ＫＩは積分ゲインである。
【００８２】
コントローラ２８は、推定される触媒１６の温度Ｔから、図７に示すような、触媒温度と重みθとの関係を示すマップに基づいて、重みθを求め、以下の（１７）式により、最終の尿素添加量ｆを求める。
【００８３】
ｆ＝θ×ｆ１＋(１−θ)×ｆ２ ・・・（１７）
【００８４】
触媒温度と重みθとの関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθが大きくなり、触媒温度が高いほど、重みθが小さくなるように定められている。これによって、触媒温度が低いほど、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１による制御の重みが大きくなり、一方、触媒温度が高いほど、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２による制御の重みが大きくなる。
【００８５】
コントローラ２８は、求めた最終の尿素添加量ｆに応じて、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御する。
【００８６】
上述したＮＨ３吸着量の推定値及び尿素添加量の制御は、繰り返し行われる。
【００８７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００８８】
自動車の内燃機関１２の運転中に、コントローラ２８は、随時、図８に示す尿素添加量制御処理ルーチンを繰り返し実行する。
【００８９】
まず、ステップ１００において、内燃機関１２の負荷、エンジン回転数、尿素水の供給量、ＮＯｘセンサ２４の検出値、及び温度センサ２６の検出値を取得する。そして、ステップ１０２では、上記ステップ１００で取得した各種の値に基づいて、触媒１６の温度（ガス温度)、触媒１６に流入するガスのガス流速、流入するガスの酸素濃度、流入するガスのＮＯモル速度、ＮＯ２モル速度、ＮＨ３モル速度、ＮＯモル濃度、ＮＯ２モル濃度、及びＮＨ３モル濃度の各々を推定する。
【００９０】
そして、ステップ１０４において、１／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。次のステップ１０６では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上の飽和吸着量を算出し、予め定められた１／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着率を用いて、１／５番目の分割部分１６Ａの弱酸点上の目標吸着量を算出する。
【００９１】
そして、ステップ１０８において、上記ステップ１０４で推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と上記ステップ１０６で算出された弱酸点上の目標吸着量との差分を計算し、計算した差分に基づいて、１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１を算出する。
【００９２】
次のステップ１１０では、２／５番目の触媒モデルを用いて、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上に現在吸着しているＮＨ３量を推定する。次のステップ１１２では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上の飽和吸着量を算出し、予め定められた２／５番目の分割部分１６Ａに対する目標吸着率を用いて、２／５番目の分割部分１６Ｂの弱酸点上の目標吸着量を算出する。
【００９３】
そして、ステップ１１４において、上記ステップ１１０で推定された弱酸点上のＮＨ３吸着量と上記ステップ１１２で算出された弱酸点上の目標吸着量との差分を計算し、計算した差分に基づいて、２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２を算出する。
【００９４】
次のステップ１１６では、上記ステップ１０２で推定した触媒１６の温度（ガス温度)に基づいて、重みθを決定し、ステップ１１８において、上記ステップ１０８で算出された尿素添加量ｆ１と、上記ステップ１１４で算出された尿素添加量ｆ２と、上記ステップ１１６で決定された重みθとに基づいて、尿素添加量ｆを算出し、尿素噴射装置２０による尿素水の噴射を制御し、尿素添加制御処理ルーチンを終了する。これによって、尿素噴射装置２０によって、排気管１４に尿素添加量ｆの尿素水が噴射される。
【００９５】
次に、本実施の形態で提案する尿素添加量の制御方法を用いた実験の結果について説明する。比較手法では、図１７、１８に示すように、ガス温度（触媒温度）が提案手法と同様に変化する条件の下で、図９、１０に示すように、提案手法と比較手法とでほぼ同じ浄化率となるように、各時刻の重みθ（＝０又は１）を定めて、最終的な尿素添加量の制御を行った。
【００９６】
図１１、１２に示すように、触媒の各分割部分について、弱酸点におけるＮＨ３の飽和吸着率（飽和吸着量に対するＮＨ３吸着量の比率）が得られた。図１５、１６に示すように、提案手法と比較手法とでほぼ同じ噴射量であるが、高温時の弱酸点へのＮＨ３吸着量が抑制されていることがわかる。また、提案手法では、触媒内の下流の分割部分ほど、弱酸点のＮＨ３吸着量が比較手法より少なくなっている（特に５／５番目触媒の吸着量が少ない）ので、ＮＨ３がスリップしにくいことがわかる。
【００９７】
また、図１３、１４に示すように、触媒の各分割部分について、強酸点におけるＮＨ３の飽和吸着率が得られた。比較手法と比較して、提案手法では、触媒の５／５番目の分割部分におけるＮＨ３吸着量が約１／２となっているので、ＮＨ３がスリップしにくいことがわかる。
【００９８】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る排ガス浄化装置によれば、触媒の温度が低いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が高いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを大きくして、１／５番目の分割部分に対する弱酸点上の目標吸着量との差分に基づく尿素添加量と、２／５番目の分割部分に対する弱酸点上の目標吸着量との差分に基づく尿素添加量との重み付き加算を、最終的な尿素添加量として算出することにより、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。また、１／５番目の分割部分に対する目標吸着率を、２／５番目の分割部分に対する目標吸着率より高く設定することにより、ＮＯｘ浄化率を高く維持したまま、アンモニアスリップを抑制することができる。
【００９９】
また、モデルに基づく制御を行うため、マップを適合する方式に比べ、システマティックな制御系の構築が可能となる。
【０１００】
また、触媒内にＮＨ３吸着量の分布をつけること、すなわち、触媒内の上流はＮＨ３吸着量を多くし、触媒内の下流はＮＨ３吸着量を少なくすることで、ＮＯｘ浄化とアンモニアスリップの抑制を両立することが可能となる。また、本実施の形態では、この分布制御をより確実に実現するために、触媒温度に着目した。触媒温度が低い時ほど、触媒上のＮＨ３の下流への移動やアンモニアスリップの危険性が低いため、浄化率を高めることが可能な、上流側の触媒のＮＨ３分布制御の重みを大きくし、一方、触媒温度が高いほど、アンモニアスリップの危険が増すために、アンモニアスリップを抑制する目的で、下流側の触媒のＮＨ３分布制御の重みを大きくすることにより、ＮＯｘ浄化とアンモニアスリップの抑制とを両立することを可能とした。
【０１０１】
次に、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置について説明する。なお、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０２】
第２の実施の形態では、触媒１６の温度Ｔから、触媒１６の１／５番目の分割部分１６Ａに対する尿素添加量ｆ１の重みθ１と、触媒１６の２／５番目の分割部分１６Ｂに対する尿素添加量ｆ２の重みθ２とをそれぞれ決定している点が、第１の実施の形態と異なっている。
【０１０３】
第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置では、コントローラ２８によって、推定される触媒１６の温度Ｔから、図１９（Ａ）に示すような、触媒温度と重みθ１との関係を示すマップに基づいて、重みθ１を求めると共に、図１９（Ｂ）に示すような、触媒温度と重みθ２との関係を示すマップに基づいて、重みθ２を求める。そして、コントローラ２８は、以下の（１８）式により、最終の尿素添加量ｆを求める。
【０１０４】
ｆ＝θ１×ｆ１＋θ２×ｆ２ ・・・（１８）
【０１０５】
触媒温度と重みθ１との関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθ１が大きくなり、触媒温度が高いほど、重みθ１が小さくなるように定められている。また、触媒温度と重みθ２との関係を示すマップでは、触媒温度が低いほど、重みθ２が小さくなり、触媒温度が高いほど、重みθ２が大きくなるように定められている。
【０１０６】
なお、第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０７】
このように、触媒の温度が低いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が高いほど、１／５番目の分割部分に対する重みを小さくした。また、触媒の温度が高いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを大きくし、触媒の温度が低いほど、２／５番目の分割部分に対する重みを小さくした。これによって、アンモニアスリップを抑制しつつＮＯｘ浄化率を高く維持することができる。
【０１０８】
なお、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、センサとして、触媒より上流にＮＯｘセンサ及び温度センサを設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサとして、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだＮＯｘセンサを用いてもよい。この場合には、触媒に流入するＮＯｘ量を、エンジン運転条件（負荷、回転数）との関係を示すマップもしくは関係式に従って算出すればよい。また、ＮＯｘセンサを用いて２／５番目の分割部分から放出されるＮＯｘ量を計測し、流入するＮＯｘ量との差を求めることで、触媒入口から２／５番目の分割部分までの間に消費されたＮＯｘ量を算出することができる。
【０１０９】
また、センサとして、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第１ＮＨ３センサと、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだ第２ＮＨ３センサとを用いてもよい。また、センサとして、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第１ＮＯｘセンサと、２／５番目の分割部分と３／５番目の分割部分との間に埋め込んだ第２ＮＯｘセンサとを用いてもよい。また、センサとして、触媒より上流側に設けた第１ＮＨ３センサと、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第２ＮＨ３センサとを用いてもよい。また、センサとして、触媒より上流側に設けた第１ＮＯｘセンサと、１／５番目の分割部分と２／５番目の分割部分の間に埋め込んだ第２ＮＯｘセンサとを用いてもよい。
【０１１０】
また、触媒の上流から流入するＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ２）を、エンジンの運転状態と排出ＮＯｘ量との関係を示すマップ又は関係式から推定するようにしてもよい。
【０１１１】
また、触媒の温度を、エンジンの運転状態と温度との関係を示すマップ又は関係式から推定するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、尿素水を排気管に噴射する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、アンモニアガスを排気管に直接供給するようにしてもよい。この場合には、コントローラによって、アンモニア供給装置によるアンモニアガスの供給量を制御するようにすればよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１０ 排ガス浄化装置
１２ 内燃機関
１４ 排気管
１６ 触媒
１６Ａ １／５番目の分割部分
１６Ｂ ２／５番目の分割部分
１８ インジェクタ
２０ 尿素噴射装置
２２ 尿素タンク
２４ ＮＯｘセンサ
２６ 温度センサ
２８ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスの排出経路に設けられたＮＯｘ還元触媒と、
前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記ＮＯｘ還元触媒で前記排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する物理量取得手段と、
前記ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する温度取得手段と、
内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量とに基づいて、前記ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及び前記ＮＯｘ還元触媒における前記第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記第１部分の前記還元剤の吸着量と、前記第１部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第１算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記第２部分の前記還元剤の吸着量と、前記第２部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第２算出手段と、
前記温度取得手段によって取得された前記ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくし、前記ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくして、前記第１算出手段によって算出された前記還元剤の供給量と、前記第２算出手段によって算出された前記還元剤の供給量との重み付き加算を、前記ＮＯｘ還元触媒に対する前記還元剤の供給量として算出する第３算出手段と、
前記第３算出手段によって算出された前記還元剤の供給量を供給するように前記還元剤供給手段を制御する供給制御手段と、
を含む排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記第１部分に対する前記目標吸着量を、前記第２部分に対する前記目標吸着量より大きくした請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第１部分に対する前記目標吸着量は、予め定められた前記第１部分に対する目標吸着率と、前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められ、
前記第２部分に対する前記目標吸着量は、予め定められた前記第２部分に対する目標吸着率と、前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められる請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記第１部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量、及び前記第２部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量を推定する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ還元触媒を前記排出ガスの流れ方向に５分割したときの、最も上流側の分割部分を、前記第１部分とし、前記第１部分より下流側に隣接する分割部分を、前記第２部分とした請求項１〜請求項４の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記推定手段は、前記内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量と、前記還元剤供給手段によって供給された還元剤の供給量とに基づいて、前記第１部分におけるＮＯｘの放出量と、還元剤の消費量、吸着量、及び放出量とを算出することにより、前記第１部分に吸着している還元剤の吸着量を推定し、
前記算出された前記第１部分におけるＮＯｘの放出量と前記還元剤の放出量とに基づいて、前記第２部分における還元剤の消費量、吸着量、及び放出量を算出することにより、前記第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する請求項１〜請求項５の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤供給手段は、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に尿素水を供給することにより、前記還元剤としてのアンモニアを供給する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤供給手段は、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記還元剤としてのアンモニアを供給する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項１】
排出ガスの排出経路に設けられたＮＯｘ還元触媒と、
前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記ＮＯｘ還元触媒で前記排ガスと接触して該排ガスを浄化する還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流のＮＯｘに関する物理量を取得する物理量取得手段と、
前記ＮＯｘ還元触媒の温度を取得する温度取得手段と、
内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量とに基づいて、前記ＮＯｘ還元触媒における上流側の第１部分に吸着している還元剤の吸着量、及び前記ＮＯｘ還元触媒における前記第１部分より下流側の第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記第１部分の前記還元剤の吸着量と、前記第１部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第１算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記第２部分の前記還元剤の吸着量と、前記第２部分に対する前記還元剤の目標吸着量との差分に基づいて、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量を算出する第２算出手段と、
前記温度取得手段によって取得された前記ＮＯｘ還元触媒の温度が低いほど、前記第１部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくし、前記ＮＯｘ還元触媒の温度が高いほど、前記第２部分に対する前記還元剤の供給量の重みを大きくして、前記第１算出手段によって算出された前記還元剤の供給量と、前記第２算出手段によって算出された前記還元剤の供給量との重み付き加算を、前記ＮＯｘ還元触媒に対する前記還元剤の供給量として算出する第３算出手段と、
前記第３算出手段によって算出された前記還元剤の供給量を供給するように前記還元剤供給手段を制御する供給制御手段と、
を含む排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記第１部分に対する前記目標吸着量を、前記第２部分に対する前記目標吸着量より大きくした請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第１部分に対する前記目標吸着量は、予め定められた前記第１部分に対する目標吸着率と、前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められ、
前記第２部分に対する前記目標吸着量は、予め定められた前記第２部分に対する目標吸着率と、前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて決定される飽和吸着量とに基づいて求められる請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記第１部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量、及び前記第２部分の弱酸点上に吸着している還元剤の吸着量を推定する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ還元触媒を前記排出ガスの流れ方向に５分割したときの、最も上流側の分割部分を、前記第１部分とし、前記第１部分より下流側に隣接する分割部分を、前記第２部分とした請求項１〜請求項４の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記推定手段は、前記内燃機関の運転状態と、前記物理量取得手段によって取得された前記ＮＯｘに関する物理量と、前記還元剤供給手段によって供給された還元剤の供給量とに基づいて、前記第１部分におけるＮＯｘの放出量と、還元剤の消費量、吸着量、及び放出量とを算出することにより、前記第１部分に吸着している還元剤の吸着量を推定し、
前記算出された前記第１部分におけるＮＯｘの放出量と前記還元剤の放出量とに基づいて、前記第２部分における還元剤の消費量、吸着量、及び放出量を算出することにより、前記第２部分に吸着している還元剤の吸着量を推定する請求項１〜請求項５の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤供給手段は、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に尿素水を供給することにより、前記還元剤としてのアンモニアを供給する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤供給手段は、前記排出経路における前記ＮＯｘ還元触媒より上流に、前記還元剤としてのアンモニアを供給する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の排ガス浄化装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１５４２２９（Ｐ２０１２−１５４２２９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３０８（Ｐ２０１１−１３３０８）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【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２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【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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