JP5842805B2

JP5842805B2 - 尿素水添加制御装置

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Publication number: JP5842805B2
Application number: JP2012287439A
Authority: JP
Inventors: 東海林　正和; 正和東海林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: US9169761B2; DE102013114641B4; US20140182274A1; DE102013114641A1; JP2014129745A

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化するために排気へ尿素水を添加する尿素水添加制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気を浄化する後処理として尿素を用いた尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である。尿素ＳＣＲシステムでは、排気に尿素を添加することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する（例えば、特許文献１参照）。ここで、尿素は、水溶液の尿素水として排気に噴射される。尿素を噴射する尿素水噴射弁は、噴射弁制御手段によって開閉が制御される。噴射弁制御手段は、排気中のＮＯｘの量や内燃機関の運転状態に応じて、排気に添加する尿素水の噴射量を制御している。特許文献１の場合、噴射弁制御手段は、排気通路を流れる排気に含まれるＮＯｘの量を検出し、検出したＮＯｘの量に適した尿素水の量を算出し、尿素水噴射弁を制御している。

しかしながら、尿素水噴射弁は、個体差や経年的な変化によって、噴射弁制御手段からの指令値に対する尿素水の噴射量にばらつきが生じる。排気に添加する尿素水の量にばらつきが生じると、排気に含まれるＮＯｘの還元が不十分になったり、排気に過剰な尿素水に由来するアンモニアが含まれるおそれがある。

特開２００３−２６９１４２号公報

そこで、本発明の目的は、工程の複雑化を招くことなく、排気へ添加する尿素水の量の精度が高い尿素水添加制御装置を提供することにある。

請求項１記載の尿素水添加制御装置によると、噴射量補正手段は、噴射弁制御手段で設定した尿素水の噴射量の総和と、尿素水タンクにおける尿素水の減少量との差から、尿素水噴射弁における尿素水の噴射特性を推定する。すなわち、尿素水噴射弁における尿素水の噴射特性が理想的であれば、噴射弁制御手段で設定した尿素水の噴射量の総和と、尿素水タンクにおける尿素水の減少量とは等しくなる。しかし、尿素水噴射弁は、個体差や経時的な変化によって、これら設定した噴射量の総和と尿素水タンクにおける尿素水の減少量との間には誤差が生じる。そこで、噴射量補正手段は、この誤差すなわち尿素水噴射弁の噴射特性を推定し、推定した噴射特性に基づいて尿素水噴射弁から排気へ噴射する尿素水の噴射量を補正している。これにより、噴射量補正手段は、任意の時期に尿素水噴射弁の噴射特性を取得する。そのため、尿素水噴射弁の個別の噴射特性や、尿素水噴射弁の経時的な変化にともなう噴射特性は、尿素水添加装置への搭載前に予め取得する必要がなく、工程の複雑化を招かない。したがって、工程の複雑化を招くことなく、排気へ添加する尿素水の量の精度を高めることができる。

第１実施形態による尿素水添加制御装置を適用した排気浄化装置を示すブロック図第１実施形態による尿素水添加制御装置を適用した排気浄化装置を示す模式図時間とともに減少する尿素水タンクにおける尿素水の残量を示す概略図尿素水の総噴射量を示す概略図第１実施形態による尿素水添加制御装置における制御信号の指令値および実際の尿素水の噴射量の経時的な変化を示す概略図従来例による尿素水添加制御装置における制御信号の指令値および実際の尿素水の噴射量の経時的な変化を示す概略図第１実施形態による尿素水添加制御装置における制御信号の指令値および実際の尿素水の噴射量の経時的な変化を示す概略図従来例による尿素水添加制御装置における制御信号の指令値および実際の尿素水の噴射量の経時的な変化を示す概略図第１実施形態による尿素水添加制御装置の処理の流れを示す概略図第２実施形態による尿素水添加制御装置の図２に相当する図第２実施形態による尿素水添加制御装置の図１に相当する図第３実施形態による尿素水添加制御装置の図１に相当する図第４実施形態による尿素水添加制御装置の図１に相当する図

以下、複数の実施形態による尿素水添加制御装置を適用した排気浄化装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する
（第１実施形態）
図２に示す排気浄化装置１０は、例えば車両に搭載されている内燃機関１１から排出される排気に尿素水を添加し、排気に含まれるＮＯｘを還元するＳＣＲシステムを構成している。内燃機関１１から排出される排気は、排気管部材１２が形成する排気通路１３を経由して大気へ放出される。内燃機関１１は、例えばディーゼルエンジンである。なお、排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスタービンエンジンなどに適用してもよい。また、排気浄化装置１０は、車載の内燃機関１１に限らず、例えば発電ユニットなどの据置型の内燃機関に適用してもよい。

排気浄化装置１０は、尿素水タンク１４、尿素水ポンプ１５、尿素水配管部１６および還元触媒１７を備えている。尿素水タンク１４は、尿素の水溶液を貯えている。尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４に収容されている。尿素水配管部１６は、尿素水通路１８を形成している。還元触媒１７は、排気管部材１２が形成する排気通路１３に設けられている。

排気浄化装置１０は、上記に加えて尿素水噴射弁としてのインジェクタ２０を備えている。尿素水配管部１６は、尿素水ポンプ１５と反対側の端部がインジェクタ２０に接続している。尿素水ポンプ１５から吐出された尿素水は、尿素水通路１８を経由してインジェクタ２０に供給される。インジェクタ２０は、排気管部材１２に設けられている。インジェクタ２０は、この排気管部材１２を貫いて、先端が排気通路１３に露出している。インジェクタ２０へ供給された尿素水は、排気通路１３を流れる排気へ噴射される。内燃機関１１から排出された排気とインジェクタ２０から噴射された尿素水とは、排気通路１３において混合され、還元触媒１７へ流入する。排気に含まれるＮＯｘは、還元触媒１７において尿素水に含まれる尿素と反応することにより還元される。

尿素水添加装置３０は、上述の排気浄化装置１０を構成するインジェクタ２０および尿素水タンク１４に加え、尿素水量検出手段としての尿素水量センサ３２を備えている。尿素水添加制御装置としての制御ユニット３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムによって尿素水添加装置３０を制御する。制御ユニット３１は、尿素水量センサ３２およびＮＯｘセンサ３３と接続している。制御ユニット３１は、コンピュータプログラムを実行することにより、図１に示すように噴射弁制御部３４および噴射量補正部３５をソフトウェア的に実現している。なお、噴射弁制御部３４および噴射量補正部３５は、ハードウェアによって実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現してもよい。

尿素水量センサ３２は、尿素水タンク１４に設けられている。尿素水量センサ３２は、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水の量を検出する。尿素水量センサ３２は、尿素水タンク１４における尿素水の液面位置を検出する。なお、尿素水量センサ３２は、尿素水タンク１４における尿素水の体積や重さなどに基づいて尿素水の量を検出してもよい。尿素水量センサ３２は、検出した尿素水の量を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。ＮＯｘセンサ３３は、内燃機関１１と還元触媒１７との間の排気通路１３に設けられている。ＮＯｘセンサ３３は、排気通路１３を流れる排気に含まれるＮＯｘの量を検出する。なお、ＮＯｘセンサ３３は、排気に含まれるＮＯｘの濃度を検出する構成としてもよい。ＮＯｘセンサ３３は、検出したＮＯｘの量を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。また、制御ユニット３１は、記憶部３６に接続している。記憶部３６は、例えば不揮発性メモリなどで構成されており、各種センサで取得したデータなどを記憶する。記憶部３６は、制御ユニット３１のＲＯＭやＲＡＭと共用してもよい。

噴射弁制御部３４は、排気へ噴射する尿素水の噴射量を設定する。具体的には、噴射弁制御部３４は、ＮＯｘセンサ３３で検出した排気に含まれるＮＯｘの量に基づいて、排気へ噴射する尿素水の噴射量を設定する。そして、噴射弁制御部３４は、設定した尿素水の噴射量に基づいて、インジェクタ２０からの尿素水の噴射を制御する。インジェクタ２０は、例えば電磁的に尿素水の噴射を断続する。そのため、噴射弁制御部３４は、インジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を変更することによって尿素水の噴射期間や単位時間当たりの噴射量を調整し、排気への噴射量を制御する。これにより、インジェクタ２０は、噴射弁制御部３４で設定された量の尿素水を排気へ噴射する。

噴射量補正部３５は、インジェクタ２０の噴射特性に基づいてインジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量を補正する。具体的には、噴射量補正部３５は、噴射弁制御部３４からインジェクタ２０へ出力される制御信号の指令値を補正する。インジェクタ２０は、上述のように噴射弁制御部３４から出力される制御信号によって尿素水の噴射を断続する。例えば単位時間当たりの尿素水の噴射量が一定のインジェクタ２０であれば、制御信号の指令値はインジェクタ２０からの尿素水の噴射期間に対応する。噴射量補正部３５は、この制御信号の指令値に基づいてインジェクタ２０からの尿素水の噴射期間を延長または短縮することにより、インジェクタ２０から排気へ噴射される燃料の噴射量を補正する。また、例えば噴孔の開度の変更によって単位時間あたりの尿素水の噴射量が変更可能なインジェクタ２０であれば、制御信号の指令値はインジェクタ２０の開度に対応する。噴射量補正部３５は、この制御信号の指令値に基づいてインジェクタ２０の開度を変更することにより、インジェクタ２０から排気へ噴射される燃料の噴射量を補正する。このように、噴射量補正部３５は、これらインジェクタ２０の種類に応じて、インジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値、すなわち噴射期間や開度を補正して、インジェクタ２０からの尿素水の噴射量を補正する。

噴射量補正部３５は、噴射弁制御部３４で設定した尿素水の噴射量の総和を総噴射量Ｃｔとして取得する。インジェクタ２０は、噴射弁制御部３４から出力される制御信号の指令値にしたがって尿素水を噴射する。噴射量補正部３５は、この制御信号の指令値に基づいて算出される尿素水の噴射量の総和を総噴射量Ｃｔとして取得する。また、噴射量補正部３５は、尿素水量センサ３２で検出した尿素水タンク１４における尿素水の量から算出される尿素水の減少量を減少量Ｌｄとして取得する。そして、噴射量補正部３５は、この総噴射量Ｃｔと減少量Ｌｄとの差から、インジェクタ２０における尿素水の噴射特性を推定する。噴射量補正部３５は、この推定したインジェクタ２０における尿素水の噴射特性に基づいて、インジェクタ２０から排気へ噴射する尿素水の噴射量を補正する。

尿素水タンク１４の尿素水の残量は、図３に示すようにインジェクタ２０からの噴射によって時間の経過とともに減少する。噴射量補正部３５は、尿素水タンク１４における尿素水の残量が第一基準残量Ｌａから第二基準残量Ｌｂまで減少すると、この差を減少量Ｌｄとする。すなわち、Ｌｄ＝Ｌａ−Ｌｂである。これとともに、噴射量補正部３５は、図４に示すように尿素水の残量が第一基準残量Ｌａに達した時期Ｔａから第二基準残量Ｌｂに達した時期Ｔｂまでの間に、インジェクタ２０によって噴射された尿素水の総量を総噴射量Ｃｔとして取得する。この総噴射量Ｃｔは、例えば尿素水の残量が第一基準残量Ｌａから第二基準残量Ｌｂまで減少する間、制御信号の指令値に基づく単位当たりの噴射量を噴射時間で積算することにより算出される。噴射量補正部３５は、これら減少量Ｌｄおよび総噴射量Ｃｔに基づいて、インジェクタ２０の噴射特性、すなわち制御信号の指令値に対する尿素水の噴射量の関係を噴射量誤差Ｅとして取得する。噴射量補正部３５は、例えば尿素水タンク１４における尿素水の減少量Ｌｄを、総噴射量Ｃｔで除することにより、噴射量誤差ＥをＥ＝Ｌｄ／Ｃｔとして算出する。そして、噴射量補正部３５は、取得した指令値と噴射量との関係すなわち噴射量誤差Ｅに基づいて、インジェクタ２０に出力する制御信号の指令値を補正する。噴射量補正部３５は、例えば噴射量誤差Ｅの逆数を補正値として、制御信号の指令値に乗ずる。これにより、噴射弁制御部３４からインジェクタ２０に出力される制御信号の指令値は、噴射量誤差Ｅによって補正される。

このように噴射弁制御部３４からインジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を補正することにより、インジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量も補正される。第１実施形態の場合、図５に示すように尿素水タンク１４における尿素水の残量が第二基準残量Ｌｂとなる時期Ｔｂになると、インジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量は補正される。そのため、破線で示す噴射量の指令値と実線で示すインジェクタ２０からの尿素水の実際の噴射量との誤差は小さくなる。したがって、インジェクタ２０の個体差に起因する尿素水の噴射量の誤差を低減することができる。一方、補正を加えない従来例の場合、図６に示すようにインジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量は補正されない。そのため、破線で示す噴射量の指令値と実線で示すインジェクタ２０からの尿素水の実際の噴射量との誤差は解消されない。

また、インジェクタ２０の噴射特性は、同一のインジェクタ２０であっても経年的に変化する。第１実施形態の場合、図７に示すように尿素水タンク１４における尿素水の残量が第二基準残量Ｌｂとなる時期Ｔｂになると、インジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量は補正される。そのため、破線で示す噴射量の指令値と実線で示すインジェクタ２０からの尿素水の実際の噴射量との誤差は、第二基準残量Ｌｂとなる時期Ｔｂごとに解消される。したがって、インジェクタ２０の経時的な変化に起因する噴射量の誤差も定期的に低減することができる。一方、補正を加えない従来例の場合、図８に示すようにインジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量は補正されない。そのため、破線で示す噴射量の指令値と実線で示すインジェクタ２０からの尿素水の実際の噴射量との誤差は、インジェクタ２０の経時的な変化にともない徐々に拡大する傾向となる。

次に、上記の構成による制御ユニット３１の作動の流れについて図９に基づいて説明する。
制御ユニット３１は、内燃機関１１が運転されているとき、予め設定された設定時期Ｔｓごとに図９に示す処理を実行する。設定時期の間隔は、例えばＴｓ＝１０ｍｓに設定されている。噴射弁制御部３４は、設定時期Ｔｓになると、尿素水の噴射量を設定する（Ｓ１０１）。噴射弁制御部３４は、ＮＯｘセンサ３３で取得した排気に含まれるＮＯｘの量に基づいて、このＮＯｘを還元するのに必要な尿素水の噴射量を算出する。そして、噴射弁制御部３４は、算出した尿素水の噴射量に基づいて、インジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を設定する。

尿素水の噴射量が設定されると、噴射量補正部３５は尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑａを取得する（Ｓ１０２）。具体的には、噴射量補正部３５は、尿素水量センサ３２から尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑａを取得する。この尿素水の残量は、尿素水タンク１４の容量Ｑに対する液面や残量の割合（％）でもよく、尿素水タンク１４における尿素水の体積そのものであってもよい。噴射量補正部３５は、Ｓ１０２で取得した尿素水の残量Ｑａが第一基準残量Ｌａであるか否かを判断する（Ｓ１０３）。第一基準残量Ｌａは、例えば尿素水タンク１４の容量Ｑの８０％に設定されている。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０３においてＱａ＝Ｌａであると判断すると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、総噴射量Ｃｔを初期値であるＣｔ＝０に設定する（Ｓ１０４）。すなわち、噴射量補正部３５は、インジェクタ２０における噴射量の補正の処理を開始するために、インジェクタ２０から噴射する尿素水の総量である総噴射量Ｃｔを「０」とする。この総噴射量Ｃｔは、噴射量補正部３５で設定された尿素水の噴射量の総和である。この場合、総噴射量Ｃｔは、尿素水の体積そのものであってもよく、尿素水の噴射量に対応してインジェクタ２０へ出力される制御信号の指令値であってもよい。一方、Ｓ１０３においてＱａ＝Ｌａでないと判断されると（Ｓ１０３：Ｎｏ）、噴射量補正部３５は尿素水の残量Ｑａが第一基準残量Ｌａより小さいか否かを判断する（Ｓ１０５）。噴射量補正部３５は、Ｑａ＜Ｌａでないと判断すると（Ｓ１０５：Ｎｏ）、処理を終了する。Ｓ１０５においてＱａ＜Ｌａでないと判断されたとき、尿素水タンク１４における尿素水の残量ＱａはＱａ＞Ｌａである。第一基準残量Ｌａを８０％に設定する例の場合、尿素水の残量Ｑａは尿素水タンク１４の容量の８０％〜１００％の範囲にある。したがって、噴射量補正部３５は、尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑａが第一基準残量Ｌａまで減少するまで処理を待機する。これに対し、Ｓ１０５においてＱａ＜Ｌａであると判断されたとき（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑａは第一基準残量Ｌａ未満となる。したがって、噴射量補正部３５は、インジェクタ２０における噴射量の補正の処理を継続する。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０４で指令値の総量を初期値に設定した後、またはＳ１０５でＱａ＜Ｌａと判断されると（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、噴射量の指令値の総量Ｃｔを算出する（Ｓ１０６）。Ｓ１０４において噴射量の指令値の総量Ｃｔを初期値に設定した場合、本処理は１サイクル目である。そのため、噴射量補正部３５は、Ｓ１０１で設定した尿素水の噴射量をＳ１０６における噴射量の指令値の総量Ｃｔに設定する。また、Ｓ１０５でＱａ＜Ｌａと判断されたとき、本処理は２サイクル目以降である。そのため、噴射量補正部３５は、すでに算出されている噴射量の指令値の総量Ｃｔに、Ｓ１０１で設定した尿素水の噴射量を加えてＳ１０６における噴射量の指令値の総量Ｃｔとする。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０６において噴射量の指令値の総量Ｃｔを更新すると、尿素水の残量Ｑｂを取得する（Ｓ１０７）。そして、噴射量補正部３５は、Ｓ１０７で取得した尿素水の残量Ｑｂが第二基準残量Ｌｂであるか否かを判断する（Ｓ１０８）。第二基準残量Ｌｂは、例えば尿素水タンク１４の容量Ｑの２０％に設定されている。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０８においてＱｂ＝Ｌｂであると判断すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、噴射量誤差Ｅを算出する（Ｓ１０９）。Ｓ１０８においてＱｂ＝Ｌｂと判断されたとき、尿素水タンク１４における尿素水の減少量は上述の減少量Ｌｄである。この減少量Ｌｄは、尿素水タンク１４に固有の一定値である。一方、Ｓ１０６で算出した総噴射量Ｃｔは、インジェクタ２０によって変化する。そこで、噴射量補正部３５は、この減少量ＬｄをＳ１０６で算出した総噴射量Ｃｔで除することにより、噴射量誤差Ｅを算出する。この噴射量誤差Ｅは、インジェクタ２０ごとの噴射特性として異なるとともに、同一のインジェクタ２０であっても経年的な変化によって徐々に変化する。噴射量補正部３５は、この噴射量誤差Ｅに応じて噴射弁制御部３４からインジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を補正する。噴射量補正部３５は、噴射弁制御部３４からインジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値に、噴射量誤差Ｅの逆数を乗ずることによって指令値を補正する。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０９で噴射量誤差Ｅを算出すると、インジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を補正するための補正指令値を算出する（Ｓ１１０）。これにより、噴射弁制御部３４は、Ｓ１１０において噴射量補正部３５が算出した補正指令値を用いてインジェクタ２０を駆動する。その結果、インジェクタ２０ごとの噴射特性、またはインジェクタ２０の経年的な変化に関わらず、インジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の量は適切に制御される。

噴射量補正部３５は、Ｓ１０８においてＱｂ＝Ｌｂでないと判断すると（Ｓ１０８：Ｎｏ）、尿素水の残量Ｑｂが第二基準残量Ｌｂより小さいか否かを判断する（Ｓ１１１）。噴射量補正部は、Ｑｂ＜Ｌｂであると判断すると（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、処理を終了する。Ｓ１１１においてＱｂ＜Ｌｂであると判断されたとき、尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑｂは第二基準残量Ｌｂ未満である。第二基準残量Ｌｂを２０％に設定する例の場合、尿素水の残量Ｑｂは尿素水タンク１４の容量の０〜２０％である。したがって、噴射量補正部３５は、処理を終了する。これに対し、Ｓ１１１においてＱｂ＜Ｌｂでないと判断されたとき（Ｓ１１１：Ｎｏ）、尿素水タンク１４における尿素水の残量Ｑｂは第一基準残量Ｌａと第二基準残量Ｌｂとの間にある。したがって、噴射量補正部３５は、Ｓ１０１にリターンし、Ｓ１０１以降の処理を繰り返す。

第１実施形態では、噴射量補正部３５は、噴射弁制御部３４で設定した尿素水の総噴射量Ｃｔと、尿素水タンク１４における尿素水の減少量Ｌｄとから算出される噴射量誤差Ｅから、インジェクタ２０における尿素水の噴射特性を推定する。すなわち、インジェクタ２０における尿素水の噴射特性が理想的であれば、インジェクタ２０へ指示した尿素水の総噴射量と尿素水タンクにおける尿素水の消費量とは等しくなる。そのため、理想的な噴射特性のインジェクタ２０の場合、噴射弁制御部３４で設定した総噴射量Ｃｔと、尿素水タンク１４における尿素水の減少量Ｌｄとは一致する。しかし、インジェクタ２０は、個体差や経時的な変化によって、これら設定した総噴射量Ｃｔと減少量Ｌｄとの間には噴射量誤差Ｅが生じる。そこで、噴射量補正部３５は、この噴射量誤差Ｅからインジェクタ２０の噴射特性を推定し、推定した噴射特性に基づいてインジェクタ２０へ出力する制御信号の指令値を補正する。これにより、インジェクタ２０から排気へ噴射される尿素水の噴射量は、インジェクタ２０の個体毎または経時的な変化を考慮して補正される。噴射量補正部３５は、内燃機関１１の運転中における任意の時期にインジェクタ２０の噴射特性を取得する。そのため、インジェクタ２０の個別の噴射特性や、インジェクタ２０の経時的な変化にともなう噴射特性は、排気浄化装置１０への搭載前に予め取得する必要がなく、搭載前における工程の複雑化を招かない。したがって、工程の複雑化を招くことなく、排気へ添加する尿素水の量の精度を高めることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による尿素水添加制御装置を適用した排気浄化装置を図１０および図１１に示す。
第２実施形態の場合、尿素水添加制御装置３０は、排気通路１３における排気の流れ方向において還元触媒１７の入口側のＮＯｘセンサ３３に加え、出口側にもＮＯｘセンサ３７を備えている。ＮＯｘセンサ３７は、制御ユニット３１に接続し、ＮＯｘセンサ３３と同様に排気に含まれるＮＯｘの量を検出する。

排気が還元触媒１７を通過することにより、排気に含まれるＮＯｘはインジェクタ２０から添加された尿素水によって還元触媒１７で還元される。インジェクタ２０から噴射された尿素水の量が排気に含まれるＮＯｘの還元に適切な量であるとき、還元触媒１７を通過した排気にはＮＯｘはほとんど含まれない。すなわち、ＮＯｘセンサ３７は、排気に含まれるＮＯｘをほとんど検出しない。特に、インジェクタ２０の噴射特性、すなわち制御信号の指令値に対するインジェクタ２０からの尿素水の噴射量の精度が十分に高いとき、この噴射特性を補正しなくても還元触媒１７を通過した排気に含まれるＮＯｘは十分に減少する。

しかし、インジェクタ２０の噴射特性の精度が十分に高いとき、尿素水の減少量Ｌｄに基づいて噴射量の補正の処理を実行すると、インジェクタ２０からの尿素水の噴射量精度がかえって低下するおそれもある。そこで、噴射量補正部３５は、噴射量の補正とともにＮＯｘセンサ３７で還元触媒１７を通過した排気に含まれるＮＯｘの量を監視する。そして、噴射量補正部３５は、ＮＯｘセンサ３７で検出したＮＯｘの量がＮＯｘセンサ３３で検出したＮＯｘの量よりも増加したり、ＮＯｘの処理が不十分であると判断したとき、噴射量の補正の処理を停止する。
これにより、尿素水量センサ３２の検出精度がインジェクタ２０の精度よりも低いときでも、インジェクタ２０の噴射量の補正に対する尿素水量センサ３２の検出精度の影響が排除される。したがって、排気へ添加する尿素水の量の精度を高めることができる。

（第３、第４実施形態）
第３実施形態、第４実施形態による尿素水添加制御装置をそれぞれ図１２または図１３に示す。
図１２に示す第３実施形態の場合、制御ユニット３１は、傾斜センサ４１と接続している。傾斜センサ４１は、尿素水タンク１４の傾斜、すなわち重力に対する傾きを検出し、検出した傾斜を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。内燃機関１１を車両に搭載する場合、車両は平坦な場所を走行したり平坦な場所に停車するとは限らない。傾斜地に車両があるとき、尿素水タンク１４も車両とともに傾斜した状態となり、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水の液面も傾斜する。このように尿素水の液面が傾斜しているとき、第一基準残量Ｌａや第二基準残量Ｌｂを正確に取得することは難しく、噴射量誤差Ｅの精度も低下する。そこで、制御ユニット３１は、傾斜センサ４１から車両すなわち尿素水タンク１４の傾斜角度を取得する。傾斜センサ４１は、例えば内燃機関１１を搭載する車両に設けられている。

第３実施形態では、噴射量補正部３５は、尿素水タンク１４の傾斜が予め設定された上限傾斜角よりも大きいとき、インジェクタ２０の噴射特性の推定、またはインジェクタ２０の噴射量の補正の少なくともいずれか一方を停止する。したがって、尿素水添加装置３０を車両に搭載するときでも、傾斜の影響を排除することができ、排気へ添加する尿素水の量の精度を高めることができる。このとき、上限傾斜角は、噴射特性の推定や噴射量の補正に影響を与えない範囲で任意に設定することができる。

また、図１３に示す第４実施形態の場合、制御ユニット３１は、加速度センサ４２と接続している。加速度センサ４２は、尿素水タンク１４に作用する加速度を検出し、検出した加速度を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。内燃機関１１を車両に搭載する場合、車両は加速、減速および旋回などによって常に作用する加速度が変化する。車両に加速度が加わると、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水に揺れが生じ、尿素水の液面は変化する。このように、尿素水の液面が変化するとき、第一基準残量Ｌａや第二基準残量Ｌｂを正確に取得することは難しく、噴射量誤差Ｅの精度も低下する。そこで、制御ユニット３１は、加速度センサ４２から車両すなわち尿素水タンク１４に加わる加速度を取得する。加速度センサ４２は、例えば内燃機関１１を搭載する車両に設けられている。

第４実施形態では、噴射量補正部３５は、車両に搭載された尿素水タンク１４に加わる加速度が予め設定された上限加速度よりも大きいとき、インジェクタ２０の噴射特性の推定、またはインジェクタ２０の噴射量の補正の少なくともいずれか一方を停止する。したがって、尿素水添加装置３０を車両に搭載するときでも、車両の揺れの影響を排除することができ、排気へ添加する尿素水の量の精度を高めることができる。このとき、上限加速度は、噴射特性の推定や噴射量の補正に影響を与えない範囲で任意に設定することができる。

（その他の実施形態）
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば、噴射量補正部は、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせて噴射特性の推定や噴射量の補正の可否を判断してもよい。すなわち、制御ユニット３１に傾斜センサ４１および加速度センサ４２をそれぞれ接続し、これら傾斜センサ４１で取得した傾斜および加速度センサ４２で取得した加速度の双方を用いて、噴射特性の推定や噴射量の補正の可否を判断してもよい。また、第２実施形態と第３実施形態または第４実施形態を組み合わせてもよい。

図面中、１０は排気浄化装置、１１は内燃機関、１３は排気通路、１４は尿素水タンク、１７は還元触媒、２０はインジェクタ（尿素水噴射弁）、３０は尿素水添加装置、３１は制御ユニット（尿素水添加制御装置）、３２は尿素水量センサ（尿水量検出手段）、３３、３７はＮＯｘセンサ、３４は噴射弁制御部（噴射弁制御手段）、３５は噴射量補正部（噴射量補正手段）、４１は傾斜センサ、４２は加速度センサを示す。

Claims

排気通路（１３）を流れる排気に尿素水を噴射する尿素水噴射弁（２０）と、
前記尿素水噴射弁（２０）に供給する尿素水を貯える尿素水タンク（１４）と、
前記尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水の量を検出する尿素水量検出手段（３２）と、を備える尿素水添加装置（３０）を制御する尿素水添加制御装置（３１）であって、
前記排気通路（１３）を流れる排気への尿素水の噴射量を設定するとともに、設定した噴射量に基づいて前記尿素水噴射弁（２０）の開閉を制御する噴射弁制御手段（３４）と、
前記噴射弁制御手段（３４）で設定した尿素水の噴射量の総和と、前記尿素水量検出手段（３２）で検出した前記尿素水タンク（１４）における尿素水の量から算出される尿素水の減少量との差から、前記尿素水噴射弁（２０）における尿素水の噴射特性を噴射量誤差として推定し、推定した前記噴射量誤差の逆数を補正値として前記尿素水噴射弁（２０）に出力する制御信号に乗ずることにより、前記尿素水噴射弁（２０）から排気へ噴射する尿素水の噴射量を補正する噴射量補正手段（３５）と、を備え、
前記噴射量補正手段（３５）は、
前記噴射弁制御手段（３４）で設定した尿素水の噴射量の総和を総噴射量Ｃｔとし、
前記尿素水タンク（１４）における尿素水の減少量を減少量Ｌｄとし、
前記噴射量誤差を噴射量誤差Ｅとしたとき、
Ｅ＝Ｌｄ／Ｃｔ
として前記噴射量誤差を算出する尿素水添加制御装置。
前記排気通路（１３）に設けられ、排気に含まれる窒素酸化物の分解を促す触媒（１７）と、
前記排気通路（１３）における排気の流れ方向において、前記触媒（１７）の入口側および出口側にそれぞれ設けられているＮＯｘセンサ（３３、３７）と、をさらに備える尿素水添加装置（３０）の尿素水添加制御装置（３１）であって、
前記噴射量補正手段（３５）は、前記ＮＯｘセンサ（３３、３７）で検出した窒素酸化物の濃度が前記触媒（１７）の入口側よりも前記触媒（１７）の出口側が大きいとき、前記尿素水噴射弁（２０）から排気へ噴射する尿素水の噴射量の補正を停止する請求項１記載の尿素水添加制御装置。
重力方向に対する前記尿素水タンク（１４）の傾きを検出する傾斜センサ（４１）をさらに備える尿素水添加装置（３０）の尿素水添加制御装置（３１）であって、
前記噴射量補正手段（３５）は、前記傾斜センサ（４１）で検出した前記尿素水タンク（１４）の傾きが予め設定された上限傾斜角よりも大きいとき、前記尿素水噴射弁（２０）の噴射特性の推定、および前記尿素水噴射弁（２０）から排気へ噴射する尿素水の噴射量の補正の少なくともいずれか一方を停止する請求項１または２記載の尿素水添加制御装置。
前記尿素水タンク（１４）に加わる加速度を検出する加速度センサ（４２）をさらに備える尿素水添加装置（３０）の尿素水添加制御装置（３１）であって、
前記噴射量補正手段（３５）は、前記加速度センサ（４２）で検出した前記尿素水タンク（１４）に加わる加速度が予め設定された上限加速度よりも大きいとき、前記尿素水噴射弁（２０）の噴射特性の推定、および前記尿素水噴射弁（２０）から排気へ噴射する尿素水の噴射量の補正の少なくともいずれか一方を停止する請求項１、２または３記載の尿素水添加制御装置。