CN106894869B - 内燃机的排气净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的排气净化***，其目的在于，在具备SCR过滤器的排气净化***中，尽可能地将负载在SCR过滤器上的SCR催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量。在本发明中，在通过氨供给装置而供给氨时的差压变化率小于预定的阈值的情况下，与该差压变化率在该预定的阈值以上的情况相比，将由氨供给装置所供给的氨供给量设为较少的量，并且，在该差压变化率小于该预定的阈值的情况下，将相对于过滤器PM堆积量的变化量的、由氨供给装置所供给的氨供给量的变化量设为零。

Description

内燃机的排气净化***
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化***，其具有被设置在内燃机的排气通道中的选择性催化还原过滤器(SCR过滤器)。
背景技术
已知一种在内燃机的排气通道中设置在过滤器中负载有SCR催化剂(选择还原型NOX催化剂)的结构的SCR过滤器的技术。在此，SCR催化剂具有将氨作为还原剂来对排气中的NOX进行还原的功能。此外，过滤器具有对排气中的颗粒状物质(Particulate Matter：以下，有时也称为“PM”)进行捕集的功能。
此外，在专利文献1中公开了一种如下的技术，即，在于内燃机的排气通道中的与过滤器相比靠下游侧处设置有SCR催化剂的结构的排气净化***中，根据过滤器中的PM堆积量来对向SCR催化剂供给的还原剂的供给量进行补正。在该专利文献1中，对向SCR催化剂供给的还原剂的供给量进行补正的原因在于，排气中的NO2会通过堆积于过滤器中的PM而被还原为NO，由此，为了对NOX进行净化而向SCR催化剂供给的还原剂的适当量会发生变化。
此外，在非专利文献1中公开了如下情况，即，当SCR过滤器中的PM堆积量增加时，由被负载在该SCR过滤器中的SCR催化剂所吸附的氨量、即氨吸附量处于变得易于增加的倾向。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-293606号公报
专利文献2：日本特开2001-193440号公报
非专利文献
非专利文献1："Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF(SCR/DPF)System,"SAE International Journal of Engines,August 2012vol.5no.3,958-974
发明内容
发明所要解决的课题
如上述的在先技术文献(非专利文献1)所公开的内容所示，在SCR过滤器中，存在因PM的堆积状况的影响而使该SCR过滤器所负载的SCR催化剂中的氨吸附量发生变动的情况。在此，当SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而过多时，这有可能会成为导致从SCR过滤器流出的氨流出量的增加的主要原因。另一方面，当SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而过少时，有可能难以在SCR过滤器中获得所需的NOX净化率。
本发明为鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，在具备SCR过滤器的排气净化***中，通过根据该SCR过滤器中的PM的堆积状况而对向该SCR过滤器供给的氨供给量进行控制，从而尽可能地将负载在该SCR过滤器上的SCR催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量。
用于解决课题的方法
在SCR过滤器中会捕集到排气中的PM，并且所捕集到的PM会逐渐地堆积。此时，在SCR过滤器中，PM首先会堆积在隔壁内(即，隔壁上所形成的细孔内)。然后，在隔壁内的PM的堆积量达到了上限值之后，PM会堆积在隔壁的表面上。以下，有时也会将PM堆积在SCR过滤器的隔壁内的情况称为“壁内PM堆积”，将壁内PM堆积正在进行的期间称为“壁内PM堆积期间”。此外，有时也会将SCR过滤器的隔壁内的PM的堆积量称为“壁内PM堆积量”。此外，有时也会将PM堆积在SCR过滤器的隔壁的表面上的情况称为“表层PM堆积”，将表层PM堆积正在进行的期间称为“表层PM堆积期间”。此外，有时也会将SCR过滤器的隔壁的表面上的PM的堆积量称为“表层PM堆积量”。
如上所述，一直以来，认为当SCR过滤器中的PM堆积量增加时，该SCR过滤器所负载的SCR催化剂中的氨吸附量处于易于增加的倾向。但是，对于SCR过滤器中的PM的堆积状况与SCR催化剂中的氨吸附量的增加倾向的详细的相关关系，至今尚不明了。然而，本发明的发明者新发现了如下的倾向，即，虽然SCR过滤器中的壁内PM堆积量较多的情况下与该壁内PM堆积量较少的情况相比，SCR催化剂中的氨吸附量变得易于增加，但另一方面，SCR过滤器中的表层PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂中的氨吸附量的增减造成影响。在此，认为在壁内PM堆积量较多的情况下与该壁内PM堆积量较少的情况相比SCR催化剂中的氨吸附量变得容易增加是因为，当壁内PM堆积量增加时该SCR催化剂中的氨的饱和吸附量会增加，伴随于此从该SCR催化剂脱离的氨量会减少。另一方面，由于即使表层PM堆积量发生变化，该SCR催化剂中的氨的饱和吸附量也几乎不会发生变化，因此从该SCR催化剂脱离的氨量也几乎不会发生变化。因此，认为表层PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂中的氨吸附量的增减造成影响。本发明将如上所述的新的见解反映到了具备SCR过滤器的排气净化***中的氨供给量的控制中。
更详细而言，本发明所涉及的内燃机的排气净化***具备：SCR过滤器，其被设置在内燃机的排气通道中，并具有在过滤器中负载有SCR催化剂的结构，所述SCR催化剂具有将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行还原的功能，所述过滤器具有对排气中的颗粒状物质进行捕集的功能；氨供给装置，其向所述SCR过滤器中供给氨；控制部，其为了将所述SCR催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量而对由所述氨供给装置所供给的氨供给量进行控制，将利用排气的流量而将所述SCR过滤器的上游与下游之间的排气压力之差标准化了的变换值设为差压变换值，并将在基于所述差压变换值以外的参数而推断出的所述SCR过滤器中的颗粒状物质的堆积量设为过滤器PM堆积量时的、与所述过滤器PM堆积量的每单位增加量相对应的所述差压变换值的增加量设为差压变化率，在通过所述氨供给装置而供给氨时的所述差压变化率小于预定的阈值的情况下，与该差压变化率在该预定的阈值以上的情况相比，所述控制部将由所述氨供给装置所供给的氨供给量设为较少的量，并且，在该差压变化率小于该预定的阈值的情况下，所述控制部将相对于所述过滤器PM堆积量的变化量的、由所述氨供给装置所供给的氨供给量的变化量设为零。
在本发明所涉及的排气净化***中，通过氨供给装置而向SCR过滤器供给作为还原剂的氨。而且，所供给的氨将吸附在负载于SCR过滤器中的SCR催化剂上。另外，氨供给装置既可以将氨作为气体或者液体来进行供给，此外，也可以供给氨的前躯体。
根据上述新的见解，即使向SCR过滤器供给的氨量相同，但也存在SCR催化剂中的氨吸附量的增加量根据SCR过滤器中的PM堆积状况而成为不同的量的情况。若更详细地进行说明，则如上文所述，SCR过滤器中的PM堆积在壁内PM堆积达到了上限值之后会向表层PM堆积推移。因此，若处于表层PM堆积期间中，则壁内PM堆积量始终在上限值。即，表层PM堆积期间中处于与壁内PM堆积期间中相比壁内PM堆积量较多的状态。而且，在壁内PM堆积量较多的情况下，与壁内PM堆积量较少的情况相比SCR催化剂中的氨吸附量会变得易于增加。因此，即使向SCR过滤器供给的氨量相同，但在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比SCR催化剂中的氨吸附量也易于增加。因此，当将表层PM堆积期间中的向SCR过滤器供给的氨供给量设为与壁内PM堆积期间中的向SCR过滤器供给的氨供给量相同的量时，有可能会造成SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而变得过多。
此外，根据当SCR过滤器中的PM堆积量增加时负载在该SCR过滤器上的SCR催化剂中的氨吸附量会处于易于增加的倾向这种现有的见解，也考虑到在表层PM堆积期间中根据表层PM堆积量的增加而将向SCR过滤器供给的氨供给量设为较少。然而，根据上述新的见解，SCR过滤器中的表层PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂中的氨吸附量的增减造成影响。因此，当在表层PM堆积期间中根据PM堆积量的增加(表层PM堆积量的增加)而将向SCR过滤器供给的氨供给量设为较少时，有可能会造成SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而变得过少。
因此，在本发明中，若与氨供给量的确定相关的其他的参数的值相同，则与壁内PM堆积期间中相比而在表层PM堆积期间中将氨供给量设为较少。并且，在表层PM堆积期间中，将相对于过滤器PM堆积量的变化量的、向SCR过滤器供给的氨供给量的变化量设为零。即，在表层PM堆积期间中，若与氨供给量的确定相关的参数的值相同，则无关乎过滤器PM堆积量而将氨供给量设为固定。
具体而言，在通过氨供给装置而供给氨时的差压变化率小于预定的阈值的情况下，与该差压变化率在该预定的阈值以上的情况相比，控制部将由氨供给装置所供给的氨供给量设为较少的量。此外，在通过氨供给装置而供给氨时的差压变化率小于预定的阈值的情况下，控制部将相对于过滤器PM堆积量的变化量的、由氨供给装置所供给的氨供给量的变化量设为零。在此，差压变化率为，与过滤器PM堆积量的每单位增加量相对应的差压变换值的增加量。另外，过滤器PM堆积量为，根据差压变换值以外的参数而推断出的值。以此方式而定义的差压变化率在表层PM堆积期间中，与壁内颗粒物堆积期间中相比而会成为较小的值。因此，本发明所涉及的预定的阈值被规定为，能够对是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分的值。
另外，虽然SCR过滤器中的PM堆积在壁内PM堆积达到了上限值之后会向表层PM堆积推移，但另一方面，SCR过滤器中的PM的氧化在隔壁内以及隔壁的表面上均会发生。因此，即使在SCR过滤器中的PM堆积暂时转移到了表层PM堆积之后，壁内PM堆积量有时也会因隔壁内的PM的氧化而减少。在该情况下，当PM的堆积再次开始时，PM会在隔壁内再次堆积(即，从表层PM堆积向壁内PM堆积转移)。因此，仅根据PM在SCR过滤器中开始堆积的时间点起的经过时间、过滤器PM堆积量(SCR过滤器整体的PM堆积量)，难以准确地区分出是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中。因此，在本发明中，差压变化率作为用于对是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分的参数而被使用。
如上所述，通过根据差压变化率来对由氨供给装置所供给的氨供给量进行控制，从而若与氨供给量的确定相关的其他的参数的值相同，则在向SCR过滤器供给氨的时刻处于表层PM堆积期间中的情况下，与向SCR过滤器供给氨的时刻处于壁内PM堆积期间中的情况相比，氨供给量会成为较少。由此，能够抑制在表层PM堆积期间中SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而过多的情况。此外，如上文所述，通过根据差压变化率来对由氨供给装置所供给的氨供给量进行控制，从而在向SCR过滤器供给氨的时刻处于表层PM堆积期间中的情况下，相对于过滤器PM堆积量的变化量的、向SCR过滤器供给的氨供给量的变化量会成为零。由此，能够抑制在表层PM堆积期间中SCR催化剂中的氨吸附量相对于目标吸附量而过少的情况。因此，根据本发明，能够尽可能将负载在SCR过滤器上的SCR催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量。
发明效果
根据本发明，能够尽可能地将负载在SCR过滤器上的SCR催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量。
附图说明
图1为表示本发明的实施例所涉及的内燃机与其进气排气***的概要结构的图。
图2为表示本发明的实施例所涉及的ECU中的PM堆积量计算部的功能的框图。
图3为表示本发明的实施例所涉及的ECU中的氨供给量计算部的功能的框图。
图4为用于说明SCR过滤器中的PM的堆积状况对负载在该SCR过滤器上的SCR催化剂的氨的饱和吸附量造成的影响的图。
图5为表示SCR过滤器中的PM的堆积状况与SCR催化剂的氨的饱和吸附量的关系的图。
图6为表示过滤器温度、SCR催化剂中的氨吸附量以及从SCR过滤器流出的氨流出量的推移的时序图。
图7为表示与过滤器PM堆积量的增加相对应的差压变换值的推移的图。
图8为表示从本发明的实施例所涉及的尿素水添加阀添加的尿素水添加量的计算流程的流程图。
图9为表示由本发明的实施例所涉及的尿素水添加阀实施的尿素水添加控制的流程的流程图。
图10为表示本发明的实施例的改变例1所涉及的过滤器温度与预定值αx的关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图而对本发明的具体的实施方式进行说明。关于本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要未特别进行记载，则并不表示将发明的技术范围仅限定于此的含义。
实施例1
图1为表示本实施例所涉及的内燃机与其进气排气***的概要结构的图。图1所示的内燃机1为，以轻油为燃料的压燃式内燃机(柴油发动机)。但是，本发明也能够应用于以汽油等为燃料的火花点火式内燃机。
内燃机1具备向气缸2内喷射燃料的燃料喷射阀3。另外在内燃机1为火花点火式内燃机的情况下，也可以将燃料喷射阀3构成为，向进气端口喷射燃料。
内燃机1与进气通道4连接。在进气通道4中设置有空气流量计40以及节气门41。空气流量计40输出与流动于进气通道4内的进气(空气)的量(质量)相对应的电信号。节气门41被配置在进气通道4中的与空气流量计40相比靠下游侧处。节气门41通过对进气通道4内的通道截面积进行变更来调节内燃机1的吸入空气量。
内燃机1与排气通道5连接。在排气通道5中，设置有氧化催化剂50、SCR过滤器51、燃料添加阀52以及尿素水添加阀53。SCR过滤器51以在由多孔质的基材所形成的壁流型的过滤器中负载有SCR催化剂51a的方式而构成。过滤器具有对排气中的PM进行捕集的功能。SCR催化剂51a具有将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行还原的功能。因此，SCR过滤器51具有PM捕集功能以及NOX净化功能。氧化催化剂50被设置在与SCR过滤器51相比靠上游侧的排气通道5中。燃料添加阀52被设置在与氧化催化剂50相比更靠上游侧的排气通道5中。燃料添加阀52向流动于排气通道5内的排气中添加燃料。尿素水添加阀53被设置在与氧化催化剂50相比靠下游侧且与SCR过滤器51相比靠上游侧的排气通道5中。尿素水添加阀53向流动于排气通道5内的排气中添加尿素水。当从尿素水添加阀53向排气中添加尿素水时，该尿素水被供给至SCR过滤器51中。即，在SCR过滤器51中被供给有作为氨的前驱体的尿素。在SCR过滤器51中，因所供给的尿素被水解而生成的氨将吸附在SCR催化剂51a上。并且，将吸附在该SCR催化剂51a中的氨作为还原剂来将排气中的NOX还原。另外，也可以代替尿素水添加阀53而设置将氨气向排气中添加的氨添加阀。
在与氧化催化剂50相比靠下游侧且与尿素水添加阀53相比靠上游侧的排气通道5中，设置有O2传感器54、上游侧温度传感器55以及上游侧NOX传感器57。在与SCR过滤器51相比靠下游侧的排气通道5中设置有下游侧温度传感器56以及下游侧NOX传感器58。O2传感器54输出与排气的O2浓度相对应的电信号。上游侧温度传感器55以及下游侧温度传感器56输出与排气的温度相对应的电信号。上游侧NOX传感器57以及下游侧NOX传感器58输出与排气的NOX浓度相对应的电信号。此外，在排气通道5中设置有差压传感器59。差压传感器59输出同SCR过滤器51的上游与下游之间的排气压力之差(以下，有时也称为“过滤器差压”)相对应的电信号。
而且，在内燃机1中同时还设置有电子控制单元(ECU)10。ECU10为对内燃机1的运转状态等进行控制的单元。在ECU10中，除了上述的空气流量计40、O2传感器54、上游侧温度传感器55、上游侧NOX传感器57、下游侧温度传感器56、下游侧NOX传感器58以及差压传感器59以外，还电连接有加速器位置传感器7以及曲轴位置传感器8等的各种传感器。加速器位置传感器7为输出与未图示的加速踏板的操作量(加速器开度)相对应的电信号的传感器。曲轴位置传感器8为输出与内燃机1的内燃机输出轴(曲轴)的旋转位置相对应的电信号的传感器。而且，这些传感器的输出信号被输入至ECU10。ECU10根据下游侧温度传感器56的输出值来对SCR过滤器51的温度(以下，有时也称为“过滤器温度”)进行推断。此外，ECU10根据空气流量计40的输出值来对流入SCR过滤器51的排气的流量(以下，有时也简称为“排气流量”)进行推断。
此外，在ECU10上，电连接有上述的燃料喷射阀3、节气门41、燃料添加阀52以及尿素水添加阀53等的各种设备。ECU10根据上述的各传感器的输出信号来对上述的各种设备进行控制。例如，ECU10为了将SCR催化剂51a中的氨吸附量调节为目标吸附量而对来自尿素水添加阀53的尿素水添加量进行控制。在此，目标吸附量为根据内燃机1的运转状态而被确定的SCR催化剂51a中的氨吸附量的目标值。目标吸附量作为能够确保SCR过滤器51中所需的NOX净化率的值且作为能够将从SCR过滤器51流出的氨的流出量抑制在容许范围内的值而通过实验等被预先规定，并被存储在ECU10中。
此外，在通过后述的方法而被推断出的SCR过滤器51中的PM堆积量(以下，有时也称为“过滤器PM堆积量”)达到预定堆积量时，ECU10通过从燃料添加阀52添加燃料而执行过滤器再生处理。在过滤器再生处理中，通过从燃料添加阀52所添加的燃料在氧化催化剂50中被氧化而产生的氧化热，而使SCR过滤器51升温。其结果为，堆积于SCR过滤器51中的PM被燃烧除去。
过滤器PM堆积量的推断
在本实施例中，通过ECU10而以预定的运算周期对过滤器PM堆积量反复进行计算。图2为表示ECU10中的PM堆积量计算部的功能的框图。PM堆积量计算部110为用于对过滤器PM堆积量进行计算的功能部，其通过在ECU10中执行预定的程序而实现。另外，本实施例所涉及的PM堆积量计算部110在不使用差压变换值的条件下对过滤器PM堆积量进行计算，所述差压变换值为，后述的利用排气的流量而将由差压传感器59所检测出的过滤器差压标准化了的变换值。此外，本实施例所涉及的PM堆积量计算部110在假定SCR过滤器51的PM捕集功能处于正常的状态下，对过滤器PM堆积量进行计算。
PM堆积量计算部110通过对由SCR过滤器51所捕集到的PM量、即PM捕集量与在SCR过滤器51中被氧化的PM的量、即PM氧化量进行累计，从而对当前的过滤器PM堆积量进行计算。详细而言，PM堆积量计算部110具有PM捕集量计算部111与PM氧化量计算部112。PM捕集量计算部111将在与过滤器PM堆积量的运算周期相对应的第一预定期间中通过SCR过滤器51而被捕集到的PM量作为PM捕集量来进行计算。PM氧化量计算部112将在第一预定期间中于SCR过滤器51中被氧化的PM的量作为PM氧化量来进行计算。
在PM捕集量计算部111中被输入有在第一预定期间中从内燃机1被排出的PM量(以下，有时也简称为“PM排出量”)。PM排出量能够根据内燃机1的运转状态来进行推断。PM捕集量计算部111通过用预定的PM捕集率(SCR过滤器51所捕集到的PM量相对于流入SCR过滤器51的PM量的比例)乘以被输入的PM排出量，从而计算出PM捕集量。另外，预定的PM捕集率也可以为根据排气流量而被推断出的值。
另一方面，在PM氧化量计算部112中被输入有过滤器温度、流入SCR过滤器51的排气的O2浓度(以下，有时也称为“流入O2浓度”)以及流入SCR过滤器51的排气的NO2浓度(以下，有时也称为“流入NO2浓度”)。过滤器温度能够根据下游侧温度传感器56的输出值来进行推断。流入O2浓度通过O2传感器54而被检测出。另外，流入O2浓度还能够根据排气的空燃比、内燃机1的运转状态等来进行推断。流入NO2浓度能够根据空气流量计40的输出值、上游侧温度传感器55的输出值以及上游侧NOX传感器57的输出值等来进行推断。更详细而言，能够根据上游侧NOX传感器57的输出值以及排气流量来对排气中的NOX量进行推断。此外，能够根据基于上游侧温度传感器55的输出值而推断出的氧化催化剂50的温度以及排气流量来对排气中的NOX量之中的NO2量的比例进行推断。而且，能够根据这些排气中的NOX量以及排气中的NOX量之中的NO2量的比例的推断值等来对流入NO2浓度进行推断。并且，在PM氧化量计算部112中被输入有通过前一次的运算而计算出的过滤器PM堆积量(以下，有时也称为“堆积量前次值”)。而且，在PM氧化量计算部112中，根据所输入的过滤器温度、流入O2浓度、流入NO2浓度以及堆积量前次值来对PM氧化量进行计算。
而且，在PM堆积量计算部110中，通过针对于堆积量前次值而加上作为增加量的PM捕集量并且减去作为减少量的PM氧化量，从而计算出本次的过滤器PM堆积量(当前的过滤器PM堆积量)。将所计算出的本次的过滤器PM堆积量在下一次的运算时作为堆积量前次值而使用。
另外，本发明所涉及的过滤器PM堆积量的计算方法并不限定于上述的方法。作为本发明所涉及的过滤器PM堆积量，只要是使用了后述的差压变换值以外的参数的计算方法，则可以采用公知的任意方法。
氨供给量的控制
如上文所述，在本实施例中，从尿素水添加阀53添加的尿素水中所包含的尿素因水解而生成的氨向SCR过滤器51被供给。此时，通过利用ECU10而对从尿素水添加阀53添加的尿素水添加量进行控制，从而以使SCR催化剂51a中的氨吸附量成为目标吸附量的方式来对向SCR过滤器51供给的氨供给量进行控制。
在此，被供给至SCR过滤器51并吸附在SCR催化剂51a上的氨之中的一部分在NOX的还原中被消耗。而且，吸附在SCR催化剂51a上的氨之中的另一部分未在NOX的还原中被消耗，而是从该SCR催化剂51a上脱离。因此，在本实施例中，为了将SCR催化剂51a中的氨吸附量调节为目标吸附量，而向SCR过滤器51供给相当于SCR催化剂51a中的在NOX的还原中被消耗的氨量即氨消耗量、与从SCR催化剂51a脱离的氨量即氨脱离量之和的量的氨。
在此，在本实施例中，通过ECU10而以预定的运算周期对向SCR过滤器51供给的氨供给量(应当向SCR过滤器51供给的氨的量)反复进行计算。图3为表示ECU10中的氨供给量计算部的功能的框图。氨供给量计算部120为用于对向SCR过滤器51供给的氨供给量进行计算的功能部，其通过在ECU10中执行预定的程序而被实现。
氨供给量计算部120具有对氨消耗量进行计算的消耗量计算部121与对氨脱离量进行计算的脱离量计算部122。消耗量计算部121将在向SCR过滤器51供给氨的期间(即，执行从尿素水添加阀53添加尿素水的期间)、即预定供给期间中SCR催化剂51a上的在NOX的还原中被消耗的氨量作为氨消耗量来进行计算。脱离量计算部122将在预定供给期间中从SCR催化剂51a上脱离的氨量作为氨脱离量来进行计算。而且，氨供给量计算部120将在消耗量计算部121中所计算出的氨消耗量与在脱离量计算部122中所计算出的氨脱离量之和作为氨供给量来进行计算。即，氨供给量计算部120将在预定供给期间中应当向SCR过滤器51供给的氨量作为氨供给量来进行计算。
在消耗量计算部121中被输入有流入NOX量、过滤器温度以及目标吸附量。在此，流入NOX量为在预定供给期间中流入SCR过滤器51的NOX的量。另外，流入NOX量能够根据通过上游侧NOX传感器57而检测出的流入SCR过滤器51的排气的NOX浓度以及排气流量来进行计算。SCR过滤器51中的NOX净化率与过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量有关。因此，消耗量计算部121根据所输入的过滤器温度以及目标吸附量来对被推断为在SCR催化剂51a中发挥功能的NOX净化率(以下，有时也称为“推断NOX净化率”)进行计算。并且，根据所输入的流入NOX量与所计算出的推断NOX净化率来对氨消耗量进行计算。即，消耗量计算部121对假定SCR催化剂51a中的氨吸附量成为目标吸附量的情况下的氨消耗量进行计算。
此外，在脱离量计算部122中被输入有过滤器温度以及目标吸附量。若SCR催化剂51a中的氨吸附量相同，则过滤器温度越高时氨脱离量越多。此外，若过滤器温度相同，则SCR催化剂51a中的氨吸附量越多时氨脱离量越多。脱离量计算部122依据这些相关关系并基于所输入的过滤器温度以及目标吸附量来对氨脱离量进行计算。即，脱离量计算部122对假定SCR催化剂51a中的氨吸附量成为目标吸附量的情况下的氨脱离量进行计算。另外，在后文中对脱离量计算部122中的更详细的氨脱离量的计算方法进行叙述。
PM堆积状况与氨吸附量之间的关系
在此，对SCR过滤器51中的PM堆积状况与SCR催化剂51a中的氨吸附量的关系进行说明。如上文所述，本发明的发明者发现了关于SCR过滤器中的PM的堆积状况与SCR催化剂中的氨吸附量的增加倾向的相关关系的新的见解。根据该见解，即使过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量相同，即使在SCR过滤器51的隔壁内的PM堆积量(壁内PM堆积量)较多的情况下，与该壁内PM堆积量较少的情况相比，氨脱离量也会变少。其结果为，即使与SCR催化剂51a中的氨吸附量的增加量相关的其他的参数的值相同，但在壁内PM堆积量较多的情况下，与壁内PM堆积量较少的情况相比SCR催化剂51a中的氨吸附量也会变得易于增加。此外，在SCR过滤器51中的壁内PM堆积量达到上限值，并且该SCR过滤器51中的PM堆积从壁内PM堆积向表层PM堆积转移之后，若过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量相同，则即使过滤器PM堆积量(即，表层PM堆积量)发生变化，氨脱离量也几乎不会发生变化。因此，表层PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂51a中的氨吸附量的增减造成影响。
这种相对于SCR过滤器51中的PM的堆积状况的、SCR催化剂51a中的氨吸附量的变动倾向被认为是起因于SCR过滤器51中的PM的堆积状况与SCR催化剂51a中的氨的饱和吸附量(SCR催化剂51a所能够吸附的氨量的上限值。以下有时也简称为“饱和吸附量”)的相关关系。图4为用于说明SCR过滤器51中的PM的堆积状况对SCR催化剂51a的饱和吸附量造成的影响的图。在图4中，横轴表示过滤器温度，纵轴表示SCR催化剂51a的饱和吸附量。而且，在图4中，线L1在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时的过滤器温度与饱和吸附量的关系。另一方面，在图4中，线L2表示在SCR过滤器51中堆积有PM的状态时的过滤器温度与饱和吸附量的关系。如图4所示，无论是在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态下、还是在SCR过滤器51中堆积有PM的状态下，均为过滤器温度越高(即，SCR催化剂51a的温度越高)，则SCR催化剂51a的饱和吸附量越少。换言之，过滤器温度越低，则SCR催化剂51a的饱和吸附量越多。此时，如图4所示，若过滤器温度相同，则在SCR过滤器51中堆积有PM的状态时，与SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比SCR催化剂51a的饱和吸附量变多。
在此，根据图5来对SCR过滤器51中的PM的堆积状况与SCR催化剂51a的饱和吸附量的更加详细的相关关系进行说明。图5为表示被假定的SCR过滤器51中的PM的堆积状况与SCR催化剂51a的饱和吸附量的关系的图。在图5中，横轴表示过滤器PM堆积量，纵轴表示SCR催化剂51a的饱和吸附量。另外，图5图示了在过滤器温度为固定的条件下的SCR催化剂51a的饱和吸附量的推移。
如图5所示，在PM于SCR过滤器51中进行堆积时，PM首先会堆积在隔壁内(即，隔壁上所形成的细孔内)。然后，在壁内PM堆积量达到了上限值之后，PM会堆积在隔壁的表面上。即，在壁内PM堆积量达到上限值后，SCR过滤器51中的PM堆积会从壁内PM堆积向表层PM堆积转移。此时，如图5所示，在壁内PM堆积期间中，SCR催化剂51a的饱和吸附量会根据过滤器PM堆积量的增加(即，壁内PM堆积量的增加)而增加。另一方面，在表层PM堆积期间中，即使过滤器PM堆积量增加(即，表层PM堆积量的增加)，SCR催化剂51a的饱和吸附量也不会增加。但是，在表层PM堆积期间中，壁内PM堆积量成为上限值。因此，在表层PM堆积期间中，SCR催化剂51a的饱和吸附量在壁内PM堆积量达到上限值时的量处成为固定。即，如图4所示的那样的、SCR过滤器51中堆积有PM的状态时与SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时的SCR催化剂51a的饱和吸附量的差异，被认为是因壁内PM堆积而产生的。
而且，当SCR催化剂51a的饱和吸附量变多时，氨会变得难以从该SCR催化剂51a上脱离。因此，若在作为与氨脱离量有关的其他的参数的过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量相同的状态下，则在壁内PM堆积量较多的情况下，与壁内PM堆积量较少的情况相比氨脱离量会变少。因此，如果处于过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量相同的状态下，则在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比氨脱离量会变少。因此认为，在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比SCR催化剂51a中的氨吸附量变得易于增加。因此，在与SCR催化剂51a中的氨吸附量的增加量相关的其他的参数的值相同时，在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比SCR催化剂51a中的氨吸附量会变得更多。
此外，在表层PM堆积期间中，即使过滤器PM堆积量增加(即，表层PM堆积量的增加)，SCR催化剂51a的饱和吸附量也不会增加。因此，在表层PM堆积期间中，如果处于过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量相同的状态下，则即使表层PM堆积量发生变化氨脱离量也不会发生变化。因此认为，在表层PM堆积期间中，过滤器PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂51a中的氨吸附量的增减造成影响。
氨供给量控制
在此，对SCR催化剂51a中的氨吸附量随着SCR过滤器51中的壁内PM堆积量的增加而增加了的情况的问题点进行说明。如上文所述，SCR催化剂51a中的氨吸附量随着SCR过滤器51中的壁内PM堆积量的增加而增加的原因被认为是，SCR催化剂51a的饱和吸附量因壁内PM堆积量增加而增加。而且，如图4所示，过滤器温度越低，则由壁内PM堆积所引起的SCR催化剂51a的饱和吸附量的增加量(即，图4中的L1与L2之差)越大。而且，在SCR过滤器51中堆积有PM的状态下、以及在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态下，均在过滤器温度上升时，SCR催化剂51a的饱和吸附量减少。但是，关于此时的SCR催化剂51a的饱和吸附量的减少量，在SCR过滤器51中堆积有PM的状态(即，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态)时，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比而较大。例如，在过滤器温度从图4中的TA向TB上升了的情况下，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态下，SCR催化剂51a的饱和吸附量减少GA，而在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态下，SCR催化剂51a的饱和吸附量减少GB。此时，GA大于GB。
而且，以此方式，当SCR催化剂51a的饱和吸附量随着过滤器温度的上升而减少时，吸附在该SCR催化剂51a上的氨的一部分会脱离，并且脱离后的氨会从SCR过滤器51流出。此时，SCR催化剂51a的饱和吸附量的下降量越大，则从SCR过滤器51流出的氨流出量越多。在此，图6为表示过滤器温度、SCR催化剂51a中的氨吸附量以及从SCR过滤器51流出的氨流出量的推移的时序图。在图6中，线L3表示随着内燃机1的运转状态的变化而发生变化的过滤器温度的推移。在图6中，线L4表示在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时的氨吸附量的推移，线L5表示在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时的氨吸附量的推移。在图6中，线L6表示在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时的氨流出量的推移，线L7表示在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时的氨流出量的推移。如该图6所示，由于当过滤器温度上升时，随着SCR催化剂51a的饱和吸附量的减少，氨会从SCR催化剂51a上脱离，因此SCR催化剂51a中的氨吸附量会减少。此时，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时，SCR催化剂51a的饱和吸附量的下降量较大。因此，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时，随着过滤器温度的上升而从SCR催化剂51a上脱离的氨的量较多。因此，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时，SCR催化剂51a中的氨吸附量的减少量会变多。而且，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比，在SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM的状态时，伴随于过滤器温度的上升而从SCR过滤器51流出的氨流出量会变多。
根据上文所述，当SCR催化剂51a的饱和吸附量因SCR过滤器51中的壁内PM堆积而增加，并且伴随于此，SCR催化剂51a中的氨吸附量与目标吸附量相比而增加时，则有可能导致在SCR过滤器51的温度随着内燃机1的运转状态的变化而上升时，从SCR过滤器51流出的氨流出量会过剩地增加。为了对这种从SCR过滤器51流出的氨流出量的过剩的增加进行抑制，需要考虑SCR过滤器51中的PM堆积状况来对向该SCR过滤器51供给的氨供给量进行控制，由此而对SCR催化剂51a中的氨吸附量与目标吸附量相比而过多的情况进行抑制。
因此，在本实施例中，在氨供给量计算部120中对氨供给量进行计算时，会参考SCR过滤器51中的PM堆积状况来进行计算。更详细而言，在脱离量计算部122中对氨脱离量进行计算时，会参考SCR过滤器51中的PM堆积状况来进行计算。即，在脱离量计算部122中对氨脱离量进行计算时，即使所输入的过滤器温度以及目标吸附量相同，也会根据是在壁内PM堆积期间中还是在表层PM堆积期间中来将氨脱离量计算为不同的值。如图5所示，在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比饱和吸附量较多。因此，在与氨脱离量相关的其他的参数的值相同时，在表层PM堆积期间中，与壁内PM堆积期间中相比氨脱离量会变少。因此，脱离量计算部122在所输入的过滤器温度以及目标吸附量为相同的值的情况下，在表层PM堆积期间中，与在壁内PM堆积期间中相比，会将氨脱离量计算为更少的量。由此，在氨供给量计算部120中作为氨消耗量与氨脱离量之和而被计算出的氨供给量会被计算为，在向SCR过滤器51供给氨的时刻处于表层PM堆积期间中的情况下，与向SCR过滤器51供给氨的时刻处于壁内PM堆积期间中的情况相比为较少的量。而且，通过将向SCR过滤器51供给的氨的量控制为以此方式而被计算出的氨供给量，从而能够抑制在表层PM堆积期间中SCR催化剂51a中的氨吸附量与目标吸附量相比而过多的情况。
接下来，对表层PM堆积期间中的向SCR过滤器51供给的氨供给量的控制进行说明。如上所述，作为现有的见解而已知当SCR过滤器中的PM堆积量增加时，该SCR过滤器所负载的SCR催化剂中的氨吸附量会处于易于增加的倾向。根据这种现有的见解，为了抑制在表层PM堆积期间中SCR催化剂51a中的氨吸附量与目标吸附量相比而过多的情况，从而也考虑到根据PM堆积量的增加(表层PM堆积量的增加)而将向SCR过滤器51供给的氨供给量设为较少。
然而，根据上述的新的见解，SCR过滤器中的表层PM堆积量的增减几乎不会对SCR催化剂中的氨吸附量的增减造成影响。更详细而言，如图5所示，在表层PM堆积期间中，即使过滤器PM堆积量增加，SCR催化剂51a的饱和吸附量也不会增加。因此，在表层PM堆积期间中，若处于过滤器温度以及SCR催化剂51a中的氨吸附量为相同的状态，则即使表层PM堆积量发生变化，氨脱离量也不会变化。因此，在表层PM堆积期间中，当根据表层PM堆积量的增加而将向SCR过滤器51供给的氨供给量设为较少时，有可能会导致SCR催化剂51a中的氨吸附量相对于目标吸附量而变得过少。当SCR催化剂51a中的氨吸附量相对于目标吸附量而变得过少时，将难以确保在SCR过滤器51中所需的NOX净化率。
因此，在本实施例中，在向SCR过滤器51供给氨的时刻处于表层PM堆积期间中的状态下，若所输入的过滤器温度以及目标吸附量为相同的值，则脱离量计算部122会将氨脱离量计算为固定量。由此，在氨供给量计算部120中作为氨消耗量与氨脱离量之和而被计算出的氨供给量的、相对于过滤器PM堆积量的变化量的变化量成为零。并且，通过将向SCR过滤器51供给的氨的量控制为以此方式而计算出的氨供给量，从而能够抑制在表层PM堆积期间中SCR催化剂51a中的氨吸附量与目标吸附量相比而过少的情况。
接下来，根据图7来说明本实施例所涉及的对是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分的方法。图7为表示与过滤器PM堆积量的增加相对应的差压变换值的推移的图。在图7中，横轴表示过滤器PM堆积量，纵轴表示差压变换值。
在此，差压变换值为，利用排气的流量而将通过差压传感器59而检测出的过滤器差压标准化了的变换值。更详细而言，本实施例所涉及的差压变换值通过下述式1来表示。
Ap＝dP/Qg···式1
Ap：差压变换值
dP：过滤器差压(差压传感器59的检测值)
Qg：排气流量
此外，将与过滤器PM堆积量的每单位增加量相对应的差压变换值的增加量(即，图7中的线的斜率)定义为差压变化率。该差压变化率通过下述式2来表示。
Rp＝dAp/dQpm···式2
Rp：差压变化率
dAp：第二预定期间中的差压变换值的增加量
dQpm：第二预定期间中的过滤器PM堆积量的增加量
在此，第二预定期间的长度基于用于计算差压变化率的运算周期而被预先规定。此外，dAp以及dQpm为，同一时期内的第二预定期间中的差压变换值的增加量以及过滤器PM堆积量的增加量。
如图7所示，当过滤器PM堆积量增加时，差压变换值会变大。在此，在SCR过滤器51中PM堆积于隔壁内时，与PM堆积于隔壁的表面上的情况相比，对过滤器差压造成的影响较大。因此，若PM堆积量的增加量相同，则在壁内PM堆积量增加的情况下，与表层PM堆积量增加的情况相比差压变换值的增加幅度较大。因此，如图7所示，在壁内PM堆积期间中，与在表层PM堆积期间中相比差压变化率较大。换言之，当SCR过滤器51中的PM堆积从壁内PM堆积向表层PM堆积转移时，差压变化率会变小。即，能够根据差压变化率来对是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分。具体而言，若差压变化率为预定的阈值以上，则能够判断为处于壁内PM堆积期间中。此外，若差压变化率小于预定的阈值，则能够判断为处于表层PM堆积期间中。
另外，如上文所述，SCR过滤器51中的PM堆积会按照从壁内PM堆积向表层PM堆积的顺序而推移。但是，SCR过滤器51中的PM的氧化在隔壁内以及隔壁的表面上均会发生。因此，即使是在暂时转移到了表层PM堆积之后，壁内PM堆积量有时也会因氧化而减少。而且，在SCR过滤器51中的PM堆积再次开始时，PM将首先堆积在隔壁内。此时，还存在壁内PM堆积是在隔壁的表面上残留有PM的状态下进行的情况。因此，仅根据PM在SCR过滤器51中开始堆积的时间点起的经过时间(例如，从过滤器再生处理结束的时间点起的经过时间)、过滤器PM堆积量(SCR过滤器51整体的PM堆积量)，难以准确地区分出是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中。因此，通过使用差压变化率来作为用于对是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分的参数，从而能够以更高精度对二者进行区分。
尿素水添加量计算流程
在此，根据图8来对本实施例所涉及的从尿素水添加阀添加的尿素水添加量的计算流程进行说明。图8为表示本实施例所涉及的从尿素水添加阀53添加的尿素水添加量的计算流程的流程图。本流程通过ECU10而以预定的运算周期(上述的氨供给量的运算周期)被反复执行。另外，该运算周期的长度成为预定供给期间的长度以下。
在本流程中，首先，在S101中对氨消耗量Ca进行计算。在该S101中，根据当前时间点的过滤器温度以及目标吸附量来对推断NOX净化率进行计算。另外，如上文所述，目标吸附量根据内燃机1的运转状态而被决定。并且，在S101中，根据所计算出的推断NOX净化率与流入NOX量来对氨消耗量Ca进行计算。另外，S101的处理通过消耗量计算部121而被执行。
接下来，在S102中，对基准氨脱离量Dab进行计算。在此，基准氨脱离量Dab即为氨脱离量的基准值，并且为假定在SCR过滤器51中未堆积有PM的情况下的氨脱离量。基准氨脱离量Dab根据当前时间点的过滤器温度以及目标吸附量而被计算出。基准氨脱离量Dab与过滤器温度以及目标吸附量的关系根据实验等而被预先确定，并且作为映射图或者函数而被存储在ECU10中。在S102中，利用该映射图或者函数来对基准氨脱离量Dab进行计算。
接下来，在S103中，对当前时间点的差压变化率Rp进行读取。另外，通过利用ECU10来执行本流程之外的其他流程，从而利用上述式2而以预定的运算周期来对差压变化率Rp进行计算。而且，所计算出的差压变化率Rp被存储在ECU10中(即，存储在ECU10中的差压变化率Rp在每次运算中被更新)。接下来，在S104中，对在S103中读取到的差压变化率Rp是否在预定的阈值Rpth以上进行判断。在此，预定的阈值Rpth为，用于对当前时间点是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中进行区分的阈值。该预定的阈值Rpth根据实验等而被预先规定，并被存储在ECU10中。
在S104中作出了肯定判断的情况下，能够判断为当前时间点处于壁内PM堆积期间中。在该情况下，接着执行S105的处理。在S105中，用于后述的S107中的氨脱离量Da的运算的补正系数α被确定为1。另一方面，在于S104中作出了否定判断的情况下，能够判断为当前时间点处于表层PM堆积期间中。在该情况下，接着执行S106的处理。在S106中，用于后述的S107中的氨脱离量Da的运算的补正系数α被确定为预定值αx。在此，预定值αx为大于零且小于1的值。此外，该预定值αx与当前时间点的过滤器PM堆积量无关而为固定的值。即，预定值αx与当前时间点的表层PM堆积量无关而为固定的值。该预定值αx为，以使在S107中所计算出的氨脱离量Da的值成为相当于假设SCR过滤器51中的壁内PM堆积量达到了上限值的情况下的氨脱离量的值的方式而被规定的值。这种预定值αx根据实验等而被预先规定，并被存储在ECU10中。
在S105或者S106的处理之后，执行S107的处理。在S107中，通过使在S102中所计算出的基准氨脱离量Dab乘以在S105或者S106中所确定的补正系数α，从而计算出氨脱离量Da。由于补正系数α以如上方式而被决定，从而在S104中作出了肯定判断的情况下(即，当前时间点处于壁内PM堆积期间中的情况下)，在S102中所计算出的基准氨脱离量Dab的值会就此成为氨脱离量Da的值(即，成为Da＝Dab)。另一方面，在S104中作出了否定判断的情况下(即，当前时间点处于表层PM堆积期间中的情况)，对在S102中所计算出的基准氨脱离量Dab进行减量补正而得到的值会成为氨脱离量Da的值(即，成为Da＜Dab。)。此外，由于预定值αx与当前时间点的过滤器PM堆积量无关而为固定的值，因此在S104中作出了否定判断的情况下(即，当前时间点处于表层PM堆积期间中的情况下)，相对于过滤器PM堆积量的变化量的、氨脱离量Da的变化量成为零。另外，S102至S107的处理通过脱离量计算部122而被执行。
接下来，在S108中，对氨供给量Sa进行计算。在此，氨供给量Sa作为在S101中所计算出的氨消耗量Ca与在S108中所计算出的氨脱离量Da之和而被计算出。通过氨脱离量Da以上述方式而被计算出，从而在S104中作出了否定判断的情况下(即，当前时间点处于表层PM堆积期间中的情况)，与在S104中作出了肯定判断的情况相比(即，当前时间点处于壁内PM堆积期间中的情况)，氨供给量Sa被计算为较少的量。此外，由于氨脱离量Da以上述方式而被计算出，从而在S104中作出了否定判断的情况下(即，在当前时间点处于表层PM堆积期间中的情况下)，相对于过滤器PM堆积量的变化量的、氨供给量Sa的变化量成为零。
接下来，在S109中，根据在S108中所计算出的氨供给量Sa来对从尿素水添加阀53添加的尿素水添加量Qu进行计算。在此，在预定供给期间中从尿素水添加阀53所添加的尿素水量作为尿素水添加量Qu而被计算出。而且，在此，以从尿素水添加阀53所添加的尿素水中所包含的尿素因水解而生成的氨量成为在S108中所计算出的氨供给量Sa的方式，而计算出尿素水添加量Qu。氨供给量Sa与尿素水添加量Qu的关系能够根据实验等而预先求出。而且，这些关系作为映射图或者函数而被存储在ECU10中。在S109中，利用该映射图或者函数来对尿素水添加量Qu进行计算。而且，在S109中所计算出的尿素水添加量Qu被存储在ECU10中(即，被存储在ECU10中的尿素水添加量Qu按照每次执行本流程而被更新)。
尿素水添加控制流程
接下来，根据图9来对由本实施例所涉及的从尿素水添加阀实施的尿素水添加控制的流程进行说明。图9为表示由本实施例所涉及的尿素水添加阀53实施的尿素水添加控制的流程的流程图。本流程通过ECU10而每隔上述的预定供给期间被反复执行。
在本流程中，首先，在S201中，读取通过执行上述的尿素水添加量的计算流程而被计算并被存储在ECU10中的尿素水添加量Qu。接下来，在S202中，以使预定供给期间中的从尿素水添加阀53添加的尿素水添加量成为在S201中所读取的尿素水添加量Qu的方式，来执行尿素水添加阀53的尿素水的添加。
根据上述的尿素水添加量的计算流程以及尿素水添加控制的流程，向SCR过滤器51供给的氨供给量被控制为，依据了SCR过滤器51中的PM的堆积状况的量。因此，能够尽可能地将SCR催化剂51a中的氨吸附量调节为目标吸附量。
另外，在上述的尿素水添加量的计算流程中，在计算出基准氨脱离量Dab的基础上，通过使在S105或者S106中所确定的补正系数α乘以该基准氨脱离量Dab，而计算出氨脱离量Da。然而，作为表示过滤器温度以及目标吸附量与氨脱离量Da的关系的映射图，也可以使壁内PM堆积期间中所使用的映射图和表层PM堆积期间中所使用的映射图分别存储在ECU10中。而且，也可以通过根据当前时间点是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中来区分使用这些映射图，从而对与各个期间中相对应的氨脱离量Da进行计算。在该情况下，在当前时间点为表层PM堆积期间中的情况下所使用的映射图，与在当前时间点为壁内PM堆积期间中的情况下所使用的映射图相比，过滤器温度以及目标吸附量为相同的值时所对应的氨脱离量的值成为较小。此外，在当前时间点为表层PM堆积期间中的情况下所使用的映射图中，若过滤器温度以及目标吸附量为相同的值，则氨脱离量的值成为固定。通过在对氨脱离量进行计算时区分使用这些映射图，从而能够以与执行上述的尿素水添加量的计算流程中的S102至S107的处理的情况相同的方式而对氨脱离量进行计算。
此外，根据上述的尿素水添加量的计算流程，在S104中被判断为差压变化率Rp在预定的阈值Rpth以上的情况下，即，在当前时间点处于壁内PM堆积期间中的情况下，基准氨脱离量Dab的值会无关乎当前时间点的壁内PM堆积量而就此成为氨脱离量Da的值。其结果为，在当前时间点为壁内PM堆积期间中的情况下，氨供给量Sa会无关乎当前时间点的壁内PM堆积量而成为基准氨脱离量Dab与氨消耗量Ca之和。然而认为，即使是在壁内PM堆积期间中，实际的氨脱离量也会因PM堆积在SCR过滤器51的隔壁内而与基准氨脱离量Dab相比而减少。因此，还考虑到当相当于基准氨脱离量Dab与氨消耗量Ca之和的量的氨被供给至SCR过滤器51时，有可能会造成SCR催化剂51a中的氨吸附量相对于目标吸附量而变得过多。
因此，在原本的情况下，即使在壁内PM堆积期间中，也优选为通过根据当前时间点的壁内PM堆积量而对基准氨脱离量Dab进行减量补正，从而对氨脱离量Da进行计算。并且，优选为，以使向SCR过滤器51供给的氨的供给量成为与实施补正后的氨脱离量相对应的量的方式来对尿素水添加量进行控制。然而，如上所述，由于SCR过滤器51中的PM的氧化在隔壁内以及隔壁的表面上均会发生，因此即使过滤器PM堆积量(SCR过滤器51整体的PM堆积量)相同，壁内PM堆积量也并不一定相同。此外，即使壁内PM堆积量相同，但只要表层PM堆积量不同，则差压变换值也会成为不同的值。因此，根据过滤器PM堆积量、差压变换值难以准确地掌握壁内PM堆积期间中的壁内PM堆积量。因此，在本实施例中，在当前时间点处于壁内PM堆积期间中的情况下，会将基准氨脱离量Dab的值就此作为氨脱离量Da的值来使用。不过，在一般情况下，壁内PM堆积期间与表层PM堆积期间相比是相当短的。因此，即使壁内PM堆积期间中的实际的SCR催化剂51a中的氨吸附量相对于目标吸附量而仅增加了壁内PM堆积量的影响量，但产生实质性问题的可能性也较低。
此外，在当前时间点处于壁内PM堆积期间中的情况下，并非必须要将氨脱离量Da的值就此设为基准氨脱离量Dab的值。例如，也可以通过预先将壁内PM堆积期间中的壁内PM堆积量的变化假定为某一程度，并根据该假定来对基准氨脱离量Dab进行减量补正，从而对氨脱离量Da进行计算。在该情况下，优选为，在所假定的壁内PM堆积量较多的情况下，与该壁内PM堆积量较少的情况相比，氨脱离量Da被计算为更小的值。即，优选为，在所假定的壁内PM堆积量较多的情况下，与该壁内PM堆积量较少的情况相比，氨供给量Sa被计算为更小的值。但是，即使在以此方式而计算出壁内PM堆积期间中的氨脱离量Da的情况下，该值与过滤器温度以及目标吸附量相同的情况下的表层PM堆积期间中的氨脱离量Da的值相比也较大。即，若流入NOX量、过滤器温度以及目标吸附量相同，则壁内PM堆积期间中的氨供给量Sa与表层PM堆积期间中的氨供给量Sa的值相比而增大。
在本实施例中，SCR过滤器51相当于本发明所涉及的“SCR过滤器”，尿素水添加阀53相当于本发明所涉及的“氨供给装置”。此外，在本实施例中，ECU10通过执行图8所示的尿素水添加量的计算流程以及图9所示的尿素水添加控制的流程而实现了本发明所涉及的“控制部”。
改变例1
如图4所示，若过滤器温度相同，则在SCR过滤器51中堆积有PM的状态时，与在SCR过滤器51中未堆积有PM的状态时相比SCR催化剂51a的饱和吸附量会变多。如上所述，这种SCR催化剂51a的饱和吸附量的变化并不是因表层PM堆积，而是因壁内PM堆积而产生的。而且，如该图4所示，过滤器温度越低，则因壁内PM堆积所引起的SCR催化剂51a的饱和吸附量的增加幅度越大。因此，即使是在壁内PM堆积量为上限值且处于固定的表层PM堆积期间中，也成为过滤器温度越低，则SCR催化剂51a中的氨吸附量为相同的情况下的、因壁内PM堆积所引起的氨脱离量的减少量越大。由此，SCR过滤器51的温度越低，则因SCR过滤器51的隔壁内堆积有PM所引起的SCR催化剂51a中的氨吸附量的增加幅度越大。
因此，在本实施例中，也可以根据向脱离量计算部122输入的过滤器温度，来对在图8所示的尿素水添加量的计算流程中的S106中作为补正系数α而被确定的预定值αx的值进行变更。图10为表示过滤器温度与预定值αx的关系的图。如该图10所示，也可以在过滤器温度较低的情况下，与该过滤器温度较高的情况相比而将预定值αx设为更小的值。由此，在向SCR过滤器51供给氨时的差压变化率Rp小于预定的阈值Rpth的情况下，即，在表层PM堆积期间中的情况下，氨脱离量Da将以更高精度而被计算出。其结果为，能够以更高精度而将表层PM堆积期间中的SCR催化剂51a中的氨吸附量控制为目标吸附量。
改变例2
在本实施例中，当在氨供给量计算部120的脱离量计算部122中对氨脱离量进行计算时，也可以使用以下的计算方法。在假定SCR催化剂51a的状态为氨的吸附速度与脱离速度为相同的平衡状态的情况下，根据朗缪尔的吸附等温式，SCR催化剂51a中的氨吸附量与氨脱离量的关系能够以下述式3来表示。
数学式1
AD：SCR催化剂51a中的氨吸附量
Da：氨脱离量
σ：SCR催化剂51a的饱和吸附量
K：平衡常数
而且，通过对上述式3进行变换，从而能够得到作为用于对氨脱离量进行计算的数学式的下述式4。
数学式2
在此，SCR催化剂51a的饱和吸附量σ以及平衡常数K为根据过滤器温度而进行变化的值。即，如图4所示，过滤器温度越高，则SCR催化剂51a的饱和吸附量σ越变少。此外，过滤器温度越高，则平衡常数K越变小。
并且，如上所述，即使过滤器温度相同，但根据是处于壁内PM堆积期间中还是处于表层PM堆积期间中，SCR催化剂51a的饱和吸附量也会成为不同的值。因此，在脱离量计算部122中，也可以利用根据上述式4而得到的下述式5来对氨脱离量进行计算。
数学式3
ADt：目标吸附量
Da：氨脱离量
σ0：假定SCR过滤器51中未堆积有PM的情况下的SCR催化剂51a的饱和吸附量
K：平衡常数
β：补正系数
上述式5中的SCR催化剂51a的饱和吸附量σ0以及平衡常数K根据被输入至脱离量计算部122中的过滤器温度而被确定。此外，上述式5中的补正系数β根据对氨脱离量进行计算时的差压变化率Rp(向SCR过滤器51供给氨时的差压变化率)而以如下方式被决定。
Rp≥Rpth时β＝1
Rp＜Rpth时β＝βx
在此，Rp＜Rpth时的补正系数β被决定为预定值βx。该βx为大于1的值。此外，该预定值βx与过滤器PM堆积量无关而为固定的值。
由于通过以上述方式而被决定的补正系数β来对SCR催化剂51a的饱和吸附量σ0进行补正，因此即使根据上述式5，因过滤器温度相同从而平衡常数K以及饱和吸附量σ0相同且目标吸附量Adt相同，但在表层PM堆积期间中(即，β＝βx(＞1)时)，与壁内PM堆积期间中(即，β＝1时)相比氨脱离量Da也会被计算为较少的量。此外，由于在表层PM堆积期间中，被决定为补正系数β的预定值βx与过滤器PM堆积量无关而为固定值，因此只要过滤器温度以及目标吸附量Adt相同，则氨脱离量Da无关乎过滤器PM堆积量而被计算为固定量。
因此，在脱离量计算部122中使用上述式5来对氨脱离量进行计算的情况下，也能够以与执行图8所示的尿素水添加量的计算流程中的S102至S107的处理的情况相同的方式对氨脱离量进行计算。因此，在图8所示的尿素水添加量的计算流程中，即使是在代替S102至S107的处理而使用上述式5来执行对氨脱离量Da进行计算的处理的情况下，也能够取得与上述的效果相同的效果。
另外，与上述的改变例1中的预定值αx同样，也可以根据过滤器温度来对预定值βx进行变更。在该情况下，也可以在过滤器温度较低的情况下，与该过滤器温度较高的情况相比而将预定值βx设定为较大的值。由此，与上述的改变例1同样，在向SCR过滤器51供给氨时的差压变化率Rp小于预定的阈值Rpth的情况下，即，在表层PM堆积期间中的情况下，氨脱离量Da将以更高的精度而被计算出。其结果为，能够以更高的精度而将表层PM堆积期间中的SCR催化剂51a中的氨吸附量控制为目标吸附量。
符号说明
1···内燃机
4···进气通道
5···排气通道
50··氧化催化剂
51··SCR过滤器
51a··SCR催化剂
53··尿素水添加阀
59··差压传感器
10··ECU

Claims (1)

1.一种内燃机的排气净化***，具备：
选择性催化还原过滤器，其被设置在内燃机的排气通道中，并具有在过滤器中负载有选择性催化还原催化剂的结构，所述选择性催化还原催化剂具有将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行还原的功能，所述过滤器具有对排气中的颗粒状物质进行捕集的功能；
氨供给装置，其向所述选择性催化还原过滤器中供给氨；
控制部，其为了将所述选择性催化还原催化剂中的氨吸附量调节为目标吸附量而对由所述氨供给装置所供给的氨供给量进行控制，
将利用排气的流量而将所述选择性催化还原过滤器的上游与下游之间的排气压力之差标准化了的变换值设为差压变换值，并将在基于所述差压变换值以外的参数而推断出的所述选择性催化还原过滤器中的颗粒状物质的堆积量设为过滤器颗粒物堆积量时的、与所述过滤器颗粒物堆积量的每单位增加量相对应的所述差压变换值的增加量设为差压变化率，
在通过所述氨供给装置而供给氨时的所述差压变化率小于预定的阈值的情况下，与该差压变化率在该预定的阈值以上的情况相比，所述控制部将由所述氨供给装置所供给的氨供给量设为较少的量，并且，在该差压变化率小于该预定的阈值的情况下，所述控制部将相对于所述过滤器颗粒物堆积量的变化量的、由所述氨供给装置所供给的氨供给量的变化量设为零。
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