內燃機的排氣凈化系統的制作方法

本發明涉及一種內燃機的排氣凈化系統，其具有被設置在內燃機的排氣通道中的選擇性催化還原過濾器(SCR過濾器)。

背景技術：

已知一種在內燃機的排氣通道中設置在過濾器中負載有SCR催化劑(選擇還原型NO_X催化劑)的結構的SCR過濾器的技術。在此，SCR催化劑具有將氨作為還原劑來對排氣中的NO_X進行還原的功能。此外，過濾器具有對排氣中的顆粒狀物質(Particulate Matter：以下，有時也稱為“PM”)進行捕集的功能。

此外，在專利文獻1中公開了一種如下的技術，即，在于內燃機的排氣通道中的與過濾器相比靠下游側處設置有SCR催化劑的結構的排氣凈化系統中，根據過濾器中的PM堆積量來對向SCR催化劑供給的還原劑的供給量進行補正。在該專利文獻1中，對向SCR催化劑供給的還原劑的供給量進行補正的原因在于，排氣中的NO₂會通過堆積于過濾器中的PM而被還原為NO，由此，為了對NO_X進行凈化而向SCR催化劑供給的還原劑的適當量會發生變化。

此外，在非專利文獻1中公開了如下情況，即，當SCR過濾器中的PM堆積量增加時，由被負載在該SCR過濾器中的SCR催化劑所吸附的氨量、即氨吸附量處于變得易于增加的傾向。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-293606號公報

專利文獻2：日本特開2001-193440號公報

非專利文獻

非專利文獻1："Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF(SCR/DPF)System,"SAE International Journal of Engines,August 2012vol.5no.3,958-974

技術實現要素：

發明所要解決的課題

如上述的在先技術文獻(非專利文獻1)所公開的內容所示，在SCR過濾器中，存在因PM的堆積狀況的影響而使該SCR過濾器所負載的SCR催化劑中的氨吸附量發生變動的情況。在此，當SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而過多時，這有可能會成為導致從SCR過濾器流出的氨流出量的增加的主要原因。另一方面，當SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而過少時，有可能難以在SCR過濾器中獲得所需的NO_X凈化率。

本發明為鑒于上述問題而完成的發明，其目的在于，在具備SCR過濾器的排氣凈化系統中，通過根據該SCR過濾器中的PM的堆積狀況而對向該SCR過濾器供給的氨供給量進行控制，從而盡可能地將負載在該SCR過濾器上的SCR催化劑中的氨吸附量調節為目標吸附量。

用于解決課題的方法

在SCR過濾器中會捕集到排氣中的PM，并且所捕集到的PM會逐漸地堆積。此時，在SCR過濾器中，PM首先會堆積在隔壁內(即，隔壁上所形成的細孔內)。然后，在隔壁內的PM的堆積量達到了上限值之后，PM會堆積在隔壁的表面上。以下，有時也會將PM堆積在SCR過濾器的隔壁內的情況稱為“壁內PM堆積”，將壁內PM堆積正在進行的期間稱為“壁內PM堆積期間”。此外，有時也會將SCR過濾器的隔壁內的PM的堆積量稱為“壁內PM堆積量”。此外，有時也會將PM堆積在SCR過濾器的隔壁的表面上的情況稱為“表層PM堆積”，將表層PM堆積正在進行的期間稱為“表層PM堆積期間”。此外，有時也會將SCR過濾器的隔壁的表面上的PM的堆積量稱為“表層PM堆積量”。

如上所述，一直以來，認為當SCR過濾器中的PM堆積量增加時，該SCR過濾器所負載的SCR催化劑中的氨吸附量處于易于增加的傾向。但是，對于SCR過濾器中的PM的堆積狀況與SCR催化劑中的氨吸附量的增加傾向的詳細的相關關系，至今尚不明了。然而，本發明的發明者新發現了如下的傾向，即，雖然SCR過濾器中的壁內PM堆積量較多的情況下與該壁內PM堆積量較少的情況相比，SCR催化劑中的氨吸附量變得易于增加，但另一方面，SCR過濾器中的表層PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑中的氨吸附量的增減造成影響。在此，認為在壁內PM堆積量較多的情況下與該壁內PM堆積量較少的情況相比SCR催化劑中的氨吸附量變得容易增加是因為，當壁內PM堆積量增加時該SCR催化劑中的氨的飽和吸附量會增加，伴隨于此從該SCR催化劑脫離的氨量會減少。另一方面，由于即使表層PM堆積量發生變化，該SCR催化劑中的氨的飽和吸附量也幾乎不會發生變化，因此從該SCR催化劑脫離的氨量也幾乎不會發生變化。因此，認為表層PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑中的氨吸附量的增減造成影響。本發明將如上所述的新的見解反映到了具備SCR過濾器的排氣凈化系統中的氨供給量的控制中。

更詳細而言，本發明所涉及的內燃機的排氣凈化系統具備：SCR過濾器，其被設置在內燃機的排氣通道中，并具有在過濾器中負載有SCR催化劑的結構，所述SCR催化劑具有將氨作為還原劑而對排氣中的NO_X進行還原的功能，所述過濾器具有對排氣中的顆粒狀物質進行捕集的功能；氨供給裝置，其向所述SCR過濾器中供給氨；控制部，其為了將所述SCR催化劑中的氨吸附量調節為目標吸附量而對由所述氨供給裝置所供給的氨供給量進行控制，將利用排氣的流量而將所述SCR過濾器的上游與下游之間的排氣壓力之差標準化了的變換值設為差壓變換值，并將在基于所述差壓變換值以外的參數而推斷出的所述SCR過濾器中的顆粒狀物質的堆積量設為過濾器PM堆積量時的、與所述過濾器PM堆積量的每單位增加量相對應的所述差壓變換值的增加量設為差壓變化率，在通過所述氨供給裝置而供給氨時的所述差壓變化率小于預定的閾值的情況下，與該差壓變化率在該預定的閾值以上的情況相比，所述控制部將由所述氨供給裝置所供給的氨供給量設為較少的量，并且，在該差壓變化率小于該預定的閾值的情況下，所述控制部將相對于所述過濾器PM堆積量的變化量的、由所述氨供給裝置所供給的氨供給量的變化量設為零。

在本發明所涉及的排氣凈化系統中，通過氨供給裝置而向SCR過濾器供給作為還原劑的氨。而且，所供給的氨將吸附在負載于SCR過濾器中的SCR催化劑上。另外，氨供給裝置既可以將氨作為氣體或者液體來進行供給，此外，也可以供給氨的前軀體。

根據上述新的見解，即使向SCR過濾器供給的氨量相同，但也存在SCR催化劑中的氨吸附量的增加量根據SCR過濾器中的PM堆積狀況而成為不同的量的情況。若更詳細地進行說明，則如上文所述，SCR過濾器中的PM堆積在壁內PM堆積達到了上限值之后會向表層PM堆積推移。因此，若處于表層PM堆積期間中，則壁內PM堆積量始終在上限值。即，表層PM堆積期間中處于與壁內PM堆積期間中相比壁內PM堆積量較多的狀態。而且，在壁內PM堆積量較多的情況下，與壁內PM堆積量較少的情況相比SCR催化劑中的氨吸附量會變得易于增加。因此，即使向SCR過濾器供給的氨量相同，但在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比SCR催化劑中的氨吸附量也易于增加。因此，當將表層PM堆積期間中的向SCR過濾器供給的氨供給量設為與壁內PM堆積期間中的向SCR過濾器供給的氨供給量相同的量時，有可能會造成SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而變得過多。

此外，根據當SCR過濾器中的PM堆積量增加時負載在該SCR過濾器上的SCR催化劑中的氨吸附量會處于易于增加的傾向這種現有的見解，也考慮到在表層PM堆積期間中根據表層PM堆積量的增加而將向SCR過濾器供給的氨供給量設為較少。然而，根據上述新的見解，SCR過濾器中的表層PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑中的氨吸附量的增減造成影響。因此，當在表層PM堆積期間中根據PM堆積量的增加(表層PM堆積量的增加)而將向SCR過濾器供給的氨供給量設為較少時，有可能會造成SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而變得過少。

因此，在本發明中，若與氨供給量的確定相關的其他的參數的值相同，則與壁內PM堆積期間中相比而在表層PM堆積期間中將氨供給量設為較少。并且，在表層PM堆積期間中，將相對于過濾器PM堆積量的變化量的、向SCR過濾器供給的氨供給量的變化量設為零。即，在表層PM堆積期間中，若與氨供給量的確定相關的參數的值相同，則無關乎過濾器PM堆積量而將氨供給量設為固定。

具體而言，在通過氨供給裝置而供給氨時的差壓變化率小于預定的閾值的情況下，與該差壓變化率在該預定的閾值以上的情況相比，控制部將由氨供給裝置所供給的氨供給量設為較少的量。此外，在通過氨供給裝置而供給氨時的差壓變化率小于預定的閾值的情況下，控制部將相對于過濾器PM堆積量的變化量的、由氨供給裝置所供給的氨供給量的變化量設為零。在此，差壓變化率為，與過濾器PM堆積量的每單位增加量相對應的差壓變換值的增加量。另外，過濾器PM堆積量為，根據差壓變換值以外的參數而推斷出的值。以此方式而定義的差壓變化率在表層PM堆積期間中，與壁內顆粒物堆積期間中相比而會成為較小的值。因此，本發明所涉及的預定的閾值被規定為，能夠對是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分的值。

另外，雖然SCR過濾器中的PM堆積在壁內PM堆積達到了上限值之后會向表層PM堆積推移，但另一方面，SCR過濾器中的PM的氧化在隔壁內以及隔壁的表面上均會發生。因此，即使在SCR過濾器中的PM堆積暫時轉移到了表層PM堆積之后，壁內PM堆積量有時也會因隔壁內的PM的氧化而減少。在該情況下，當PM的堆積再次開始時，PM會在隔壁內再次堆積(即，從表層PM堆積向壁內PM堆積轉移)。因此，僅根據PM在SCR過濾器中開始堆積的時間點起的經過時間、過濾器PM堆積量(SCR過濾器整體的PM堆積量)，難以準確地區分出是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中。因此，在本發明中，差壓變化率作為用于對是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分的參數而被使用。

如上所述，通過根據差壓變化率來對由氨供給裝置所供給的氨供給量進行控制，從而若與氨供給量的確定相關的其他的參數的值相同，則在向SCR過濾器供給氨的時刻處于表層PM堆積期間中的情況下，與向SCR過濾器供給氨的時刻處于壁內PM堆積期間中的情況相比，氨供給量會成為較少。由此，能夠抑制在表層PM堆積期間中SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而過多的情況。此外，如上文所述，通過根據差壓變化率來對由氨供給裝置所供給的氨供給量進行控制，從而在向SCR過濾器供給氨的時刻處于表層PM堆積期間中的情況下，相對于過濾器PM堆積量的變化量的、向SCR過濾器供給的氨供給量的變化量會成為零。由此，能夠抑制在表層PM堆積期間中SCR催化劑中的氨吸附量相對于目標吸附量而過少的情況。因此，根據本發明，能夠盡可能將負載在SCR過濾器上的SCR催化劑中的氨吸附量調節為目標吸附量。

發明效果

根據本發明，能夠盡可能地將負載在SCR過濾器上的SCR催化劑中的氨吸附量調節為目標吸附量。

附圖說明

圖1為表示本發明的實施例所涉及的內燃機與其進氣排氣系統的概要結構的圖。

圖2為表示本發明的實施例所涉及的ECU中的PM堆積量計算部的功能的框圖。

圖3為表示本發明的實施例所涉及的ECU中的氨供給量計算部的功能的框圖。

圖4為用于說明SCR過濾器中的PM的堆積狀況對負載在該SCR過濾器上的SCR催化劑的氨的飽和吸附量造成的影響的圖。

圖5為表示SCR過濾器中的PM的堆積狀況與SCR催化劑的氨的飽和吸附量的關系的圖。

圖6為表示過濾器溫度、SCR催化劑中的氨吸附量以及從SCR過濾器流出的氨流出量的推移的時序圖。

圖7為表示與過濾器PM堆積量的增加相對應的差壓變換值的推移的圖。

圖8為表示從本發明的實施例所涉及的尿素水添加閥添加的尿素水添加量的計算流程的流程圖。

圖9為表示由本發明的實施例所涉及的尿素水添加閥實施的尿素水添加控制的流程的流程圖。

圖10為表示本發明的實施例的改變例1所涉及的過濾器溫度與預定值αx的關系的圖。

具體實施方式

以下，基于附圖而對本發明的具體的實施方式進行說明。關于本實施例所記載的結構部件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等，只要未特別進行記載，則并不表示將發明的技術范圍僅限定于此的含義。

實施例1

圖1為表示本實施例所涉及的內燃機與其進氣排氣系統的概要結構的圖。圖1所示的內燃機1為，以輕油為燃料的壓燃式內燃機(柴油發動機)。但是，本發明也能夠應用于以汽油等為燃料的火花點火式內燃機。

內燃機1具備向氣缸2內噴射燃料的燃料噴射閥3。另外在內燃機1為火花點火式內燃機的情況下，也可以將燃料噴射閥3構成為，向進氣端口噴射燃料。

內燃機1與進氣通道4連接。在進氣通道4中設置有空氣流量計40以及節氣門41。空氣流量計40輸出與流動于進氣通道4內的進氣(空氣)的量(質量)相對應的電信號。節氣門41被配置在進氣通道4中的與空氣流量計40相比靠下游側處。節氣門41通過對進氣通道4內的通道截面積進行變更來調節內燃機1的吸入空氣量。

內燃機1與排氣通道5連接。在排氣通道5中，設置有氧化催化劑50、SCR過濾器51、燃料添加閥52以及尿素水添加閥53。SCR過濾器51以在由多孔質的基材所形成的壁流型的過濾器中負載有SCR催化劑51a的方式而構成。過濾器具有對排氣中的PM進行捕集的功能。SCR催化劑51a具有將氨作為還原劑而對排氣中的NO_X進行還原的功能。因此，SCR過濾器51具有PM捕集功能以及NO_X凈化功能。氧化催化劑50被設置在與SCR過濾器51相比靠上游側的排氣通道5中。燃料添加閥52被設置在與氧化催化劑50相比更靠上游側的排氣通道5中。燃料添加閥52向流動于排氣通道5內的排氣中添加燃料。尿素水添加閥53被設置在與氧化催化劑50相比靠下游側且與SCR過濾器51相比靠上游側的排氣通道5中。尿素水添加閥53向流動于排氣通道5內的排氣中添加尿素水。當從尿素水添加閥53向排氣中添加尿素水時，該尿素水被供給至SCR過濾器51中。即，在SCR過濾器51中被供給有作為氨的前驅體的尿素。在SCR過濾器51中，因所供給的尿素被水解而生成的氨將吸附在SCR催化劑51a上。并且，將吸附在該SCR催化劑51a中的氨作為還原劑來將排氣中的NO_X還原。另外，也可以代替尿素水添加閥53而設置將氨氣向排氣中添加的氨添加閥。

在與氧化催化劑50相比靠下游側且與尿素水添加閥53相比靠上游側的排氣通道5中，設置有O₂傳感器54、上游側溫度傳感器55以及上游側NO_X傳感器57。在與SCR過濾器51相比靠下游側的排氣通道5中設置有下游側溫度傳感器56以及下游側NO_X傳感器58。O₂傳感器54輸出與排氣的O₂濃度相對應的電信號。上游側溫度傳感器55以及下游側溫度傳感器56輸出與排氣的溫度相對應的電信號。上游側NO_X傳感器57以及下游側NO_X傳感器58輸出與排氣的NO_X濃度相對應的電信號。此外，在排氣通道5中設置有差壓傳感器59。差壓傳感器59輸出同SCR過濾器51的上游與下游之間的排氣壓力之差(以下，有時也稱為“過濾器差壓”)相對應的電信號。

而且，在內燃機1中同時還設置有電子控制單元(ECU)10。ECU10為對內燃機1的運轉狀態等進行控制的單元。在ECU10中，除了上述的空氣流量計40、O₂傳感器54、上游側溫度傳感器55、上游側NO_X傳感器57、下游側溫度傳感器56、下游側NO_X傳感器58以及差壓傳感器59以外，還電連接有加速器位置傳感器7以及曲軸位置傳感器8等的各種傳感器。加速器位置傳感器7為輸出與未圖示的加速踏板的操作量(加速器開度)相對應的電信號的傳感器。曲軸位置傳感器8為輸出與內燃機1的內燃機輸出軸(曲軸)的旋轉位置相對應的電信號的傳感器。而且，這些傳感器的輸出信號被輸入至ECU10。ECU10根據下游側溫度傳感器56的輸出值來對SCR過濾器51的溫度(以下，有時也稱為“過濾器溫度”)進行推斷。此外，ECU10根據空氣流量計40的輸出值來對流入SCR過濾器51的排氣的流量(以下，有時也簡稱為“排氣流量”)進行推斷。

此外，在ECU10上，電連接有上述的燃料噴射閥3、節氣門41、燃料添加閥52以及尿素水添加閥53等的各種設備。ECU10根據上述的各傳感器的輸出信號來對上述的各種設備進行控制。例如，ECU10為了將SCR催化劑51a中的氨吸附量調節為目標吸附量而對來自尿素水添加閥53的尿素水添加量進行控制。在此，目標吸附量為根據內燃機1的運轉狀態而被確定的SCR催化劑51a中的氨吸附量的目標值。目標吸附量作為能夠確保SCR過濾器51中所需的NO_X凈化率的值且作為能夠將從SCR過濾器51流出的氨的流出量抑制在容許范圍內的值而通過實驗等被預先規定，并被存儲在ECU10中。

此外，在通過后述的方法而被推斷出的SCR過濾器51中的PM堆積量(以下，有時也稱為“過濾器PM堆積量”)達到預定堆積量時，ECU10通過從燃料添加閥52添加燃料而執行過濾器再生處理。在過濾器再生處理中，通過從燃料添加閥52所添加的燃料在氧化催化劑50中被氧化而產生的氧化熱，而使SCR過濾器51升溫。其結果為，堆積于SCR過濾器51中的PM被燃燒除去。

過濾器PM堆積量的推斷

在本實施例中，通過ECU10而以預定的運算周期對過濾器PM堆積量反復進行計算。圖2為表示ECU10中的PM堆積量計算部的功能的框圖。PM堆積量計算部110為用于對過濾器PM堆積量進行計算的功能部，其通過在ECU10中執行預定的程序而實現。另外，本實施例所涉及的PM堆積量計算部110在不使用差壓變換值的條件下對過濾器PM堆積量進行計算，所述差壓變換值為，后述的利用排氣的流量而將由差壓傳感器59所檢測出的過濾器差壓標準化了的變換值。此外，本實施例所涉及的PM堆積量計算部110在假定SCR過濾器51的PM捕集功能處于正常的狀態下，對過濾器PM堆積量進行計算。

PM堆積量計算部110通過對由SCR過濾器51所捕集到的PM量、即PM捕集量與在SCR過濾器51中被氧化的PM的量、即PM氧化量進行累計，從而對當前的過濾器PM堆積量進行計算。詳細而言，PM堆積量計算部110具有PM捕集量計算部111與PM氧化量計算部112。PM捕集量計算部111將在與過濾器PM堆積量的運算周期相對應的第一預定期間中通過SCR過濾器51而被捕集到的PM量作為PM捕集量來進行計算。PM氧化量計算部112將在第一預定期間中于SCR過濾器51中被氧化的PM的量作為PM氧化量來進行計算。

在PM捕集量計算部111中被輸入有在第一預定期間中從內燃機1被排出的PM量(以下，有時也簡稱為“PM排出量”)。PM排出量能夠根據內燃機1的運轉狀態來進行推斷。PM捕集量計算部111通過用預定的PM捕集率(SCR過濾器51所捕集到的PM量相對于流入SCR過濾器51的PM量的比例)乘以被輸入的PM排出量，從而計算出PM捕集量。另外，預定的PM捕集率也可以為根據排氣流量而被推斷出的值。

另一方面，在PM氧化量計算部112中被輸入有過濾器溫度、流入SCR過濾器51的排氣的O₂濃度(以下，有時也稱為“流入O₂濃度”)以及流入SCR過濾器51的排氣的NO₂濃度(以下，有時也稱為“流入NO₂濃度”)。過濾器溫度能夠根據下游側溫度傳感器56的輸出值來進行推斷。流入O₂濃度通過O₂傳感器54而被檢測出。另外，流入O₂濃度還能夠根據排氣的空燃比、內燃機1的運轉狀態等來進行推斷。流入NO₂濃度能夠根據空氣流量計40的輸出值、上游側溫度傳感器55的輸出值以及上游側NO_X傳感器57的輸出值等來進行推斷。更詳細而言，能夠根據上游側NO_X傳感器57的輸出值以及排氣流量來對排氣中的NO_X量進行推斷。此外，能夠根據基于上游側溫度傳感器55的輸出值而推斷出的氧化催化劑50的溫度以及排氣流量來對排氣中的NO_X量之中的NO₂量的比例進行推斷。而且，能夠根據這些排氣中的NO_X量以及排氣中的NO_X量之中的NO₂量的比例的推斷值等來對流入NO₂濃度進行推斷。并且，在PM氧化量計算部112中被輸入有通過前一次的運算而計算出的過濾器PM堆積量(以下，有時也稱為“堆積量前次值”)。而且，在PM氧化量計算部112中，根據所輸入的過濾器溫度、流入O₂濃度、流入NO₂濃度以及堆積量前次值來對PM氧化量進行計算。

而且，在PM堆積量計算部110中，通過針對于堆積量前次值而加上作為增加量的PM捕集量并且減去作為減少量的PM氧化量，從而計算出本次的過濾器PM堆積量(當前的過濾器PM堆積量)。將所計算出的本次的過濾器PM堆積量在下一次的運算時作為堆積量前次值而使用。

另外，本發明所涉及的過濾器PM堆積量的計算方法并不限定于上述的方法。作為本發明所涉及的過濾器PM堆積量，只要是使用了后述的差壓變換值以外的參數的計算方法，則可以采用公知的任意方法。

氨供給量的控制

如上文所述，在本實施例中，從尿素水添加閥53添加的尿素水中所包含的尿素因水解而生成的氨向SCR過濾器51被供給。此時，通過利用ECU10而對從尿素水添加閥53添加的尿素水添加量進行控制，從而以使SCR催化劑51a中的氨吸附量成為目標吸附量的方式來對向SCR過濾器51供給的氨供給量進行控制。

在此，被供給至SCR過濾器51并吸附在SCR催化劑51a上的氨之中的一部分在NO_X的還原中被消耗。而且，吸附在SCR催化劑51a上的氨之中的另一部分未在NO_X的還原中被消耗，而是從該SCR催化劑51a上脫離。因此，在本實施例中，為了將SCR催化劑51a中的氨吸附量調節為目標吸附量，而向SCR過濾器51供給相當于SCR催化劑51a中的在NO_X的還原中被消耗的氨量即氨消耗量、與從SCR催化劑51a脫離的氨量即氨脫離量之和的量的氨。

在此，在本實施例中，通過ECU10而以預定的運算周期對向SCR過濾器51供給的氨供給量(應當向SCR過濾器51供給的氨的量)反復進行計算。圖3為表示ECU10中的氨供給量計算部的功能的框圖。氨供給量計算部120為用于對向SCR過濾器51供給的氨供給量進行計算的功能部，其通過在ECU10中執行預定的程序而被實現。

氨供給量計算部120具有對氨消耗量進行計算的消耗量計算部121與對氨脫離量進行計算的脫離量計算部122。消耗量計算部121將在向SCR過濾器51供給氨的期間(即，執行從尿素水添加閥53添加尿素水的期間)、即預定供給期間中SCR催化劑51a上的在NO_X的還原中被消耗的氨量作為氨消耗量來進行計算。脫離量計算部122將在預定供給期間中從SCR催化劑51a上脫離的氨量作為氨脫離量來進行計算。而且，氨供給量計算部120將在消耗量計算部121中所計算出的氨消耗量與在脫離量計算部122中所計算出的氨脫離量之和作為氨供給量來進行計算。即，氨供給量計算部120將在預定供給期間中應當向SCR過濾器51供給的氨量作為氨供給量來進行計算。

在消耗量計算部121中被輸入有流入NO_X量、過濾器溫度以及目標吸附量。在此，流入NO_X量為在預定供給期間中流入SCR過濾器51的NO_X的量。另外，流入NO_X量能夠根據通過上游側NO_X傳感器57而檢測出的流入SCR過濾器51的排氣的NO_X濃度以及排氣流量來進行計算。SCR過濾器51中的NO_X凈化率與過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量有關。因此，消耗量計算部121根據所輸入的過濾器溫度以及目標吸附量來對被推斷為在SCR催化劑51a中發揮功能的NO_X凈化率(以下，有時也稱為“推斷NO_X凈化率”)進行計算。并且，根據所輸入的流入NO_X量與所計算出的推斷NO_X凈化率來對氨消耗量進行計算。即，消耗量計算部121對假定SCR催化劑51a中的氨吸附量成為目標吸附量的情況下的氨消耗量進行計算。

此外，在脫離量計算部122中被輸入有過濾器溫度以及目標吸附量。若SCR催化劑51a中的氨吸附量相同，則過濾器溫度越高時氨脫離量越多。此外，若過濾器溫度相同，則SCR催化劑51a中的氨吸附量越多時氨脫離量越多。脫離量計算部122依據這些相關關系并基于所輸入的過濾器溫度以及目標吸附量來對氨脫離量進行計算。即，脫離量計算部122對假定SCR催化劑51a中的氨吸附量成為目標吸附量的情況下的氨脫離量進行計算。另外，在后文中對脫離量計算部122中的更詳細的氨脫離量的計算方法進行敘述。

PM堆積狀況與氨吸附量之間的關系

在此，對SCR過濾器51中的PM堆積狀況與SCR催化劑51a中的氨吸附量的關系進行說明。如上文所述，本發明的發明者發現了關于SCR過濾器中的PM的堆積狀況與SCR催化劑中的氨吸附量的增加傾向的相關關系的新的見解。根據該見解，即使過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量相同，即使在SCR過濾器51的隔壁內的PM堆積量(壁內PM堆積量)較多的情況下，與該壁內PM堆積量較少的情況相比，氨脫離量也會變少。其結果為，即使與SCR催化劑51a中的氨吸附量的增加量相關的其他的參數的值相同，但在壁內PM堆積量較多的情況下，與壁內PM堆積量較少的情況相比SCR催化劑51a中的氨吸附量也會變得易于增加。此外，在SCR過濾器51中的壁內PM堆積量達到上限值，并且該SCR過濾器51中的PM堆積從壁內PM堆積向表層PM堆積轉移之后，若過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量相同，則即使過濾器PM堆積量(即，表層PM堆積量)發生變化，氨脫離量也幾乎不會發生變化。因此，表層PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑51a中的氨吸附量的增減造成影響。

這種相對于SCR過濾器51中的PM的堆積狀況的、SCR催化劑51a中的氨吸附量的變動傾向被認為是起因于SCR過濾器51中的PM的堆積狀況與SCR催化劑51a中的氨的飽和吸附量(SCR催化劑51a所能夠吸附的氨量的上限值。以下有時也簡稱為“飽和吸附量”)的相關關系。圖4為用于說明SCR過濾器51中的PM的堆積狀況對SCR催化劑51a的飽和吸附量造成的影響的圖。在圖4中，橫軸表示過濾器溫度，縱軸表示SCR催化劑51a的飽和吸附量。而且，在圖4中，線L1在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時的過濾器溫度與飽和吸附量的關系。另一方面，在圖4中，線L2表示在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態時的過濾器溫度與飽和吸附量的關系。如圖4所示，無論是在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態下、還是在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態下，均為過濾器溫度越高(即，SCR催化劑51a的溫度越高)，則SCR催化劑51a的飽和吸附量越少。換言之，過濾器溫度越低，則SCR催化劑51a的飽和吸附量越多。此時，如圖4所示，若過濾器溫度相同，則在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態時，與SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比SCR催化劑51a的飽和吸附量變多。

在此，根據圖5來對SCR過濾器51中的PM的堆積狀況與SCR催化劑51a的飽和吸附量的更加詳細的相關關系進行說明。圖5為表示被假定的SCR過濾器51中的PM的堆積狀況與SCR催化劑51a的飽和吸附量的關系的圖。在圖5中，橫軸表示過濾器PM堆積量，縱軸表示SCR催化劑51a的飽和吸附量。另外，圖5圖示了在過濾器溫度為固定的條件下的SCR催化劑51a的飽和吸附量的推移。

如圖5所示，在PM于SCR過濾器51中進行堆積時，PM首先會堆積在隔壁內(即，隔壁上所形成的細孔內)。然后，在壁內PM堆積量達到了上限值之后，PM會堆積在隔壁的表面上。即，在壁內PM堆積量達到上限值后，SCR過濾器51中的PM堆積會從壁內PM堆積向表層PM堆積轉移。此時，如圖5所示，在壁內PM堆積期間中，SCR催化劑51a的飽和吸附量會根據過濾器PM堆積量的增加(即，壁內PM堆積量的增加)而增加。另一方面，在表層PM堆積期間中，即使過濾器PM堆積量增加(即，表層PM堆積量的增加)，SCR催化劑51a的飽和吸附量也不會增加。但是，在表層PM堆積期間中，壁內PM堆積量成為上限值。因此，在表層PM堆積期間中，SCR催化劑51a的飽和吸附量在壁內PM堆積量達到上限值時的量處成為固定。即，如圖4所示的那樣的、SCR過濾器51中堆積有PM的狀態時與SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時的SCR催化劑51a的飽和吸附量的差異，被認為是因壁內PM堆積而產生的。

而且，當SCR催化劑51a的飽和吸附量變多時，氨會變得難以從該SCR催化劑51a上脫離。因此，若在作為與氨脫離量有關的其他的參數的過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量相同的狀態下，則在壁內PM堆積量較多的情況下，與壁內PM堆積量較少的情況相比氨脫離量會變少。因此，如果處于過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量相同的狀態下，則在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比氨脫離量會變少。因此認為，在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比SCR催化劑51a中的氨吸附量變得易于增加。因此，在與SCR催化劑51a中的氨吸附量的增加量相關的其他的參數的值相同時，在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比SCR催化劑51a中的氨吸附量會變得更多。

此外，在表層PM堆積期間中，即使過濾器PM堆積量增加(即，表層PM堆積量的增加)，SCR催化劑51a的飽和吸附量也不會增加。因此，在表層PM堆積期間中，如果處于過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量相同的狀態下，則即使表層PM堆積量發生變化氨脫離量也不會發生變化。因此認為，在表層PM堆積期間中，過濾器PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑51a中的氨吸附量的增減造成影響。

氨供給量控制

在此，對SCR催化劑51a中的氨吸附量隨著SCR過濾器51中的壁內PM堆積量的增加而增加了的情況的問題點進行說明。如上文所述，SCR催化劑51a中的氨吸附量隨著SCR過濾器51中的壁內PM堆積量的增加而增加的原因被認為是，SCR催化劑51a的飽和吸附量因壁內PM堆積量增加而增加。而且，如圖4所示，過濾器溫度越低，則由壁內PM堆積所引起的SCR催化劑51a的飽和吸附量的增加量(即，圖4中的L1與L2之差)越大。而且，在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態下、以及在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態下，均在過濾器溫度上升時，SCR催化劑51a的飽和吸附量減少。但是，關于此時的SCR催化劑51a的飽和吸附量的減少量，在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態(即，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態)時，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比而較大。例如，在過濾器溫度從圖4中的TA向TB上升了的情況下，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態下，SCR催化劑51a的飽和吸附量減少GA，而在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態下，SCR催化劑51a的飽和吸附量減少GB。此時，GA大于GB。

而且，以此方式，當SCR催化劑51a的飽和吸附量隨著過濾器溫度的上升而減少時，吸附在該SCR催化劑51a上的氨的一部分會脫離，并且脫離后的氨會從SCR過濾器51流出。此時，SCR催化劑51a的飽和吸附量的下降量越大，則從SCR過濾器51流出的氨流出量越多。在此，圖6為表示過濾器溫度、SCR催化劑51a中的氨吸附量以及從SCR過濾器51流出的氨流出量的推移的時序圖。在圖6中，線L3表示隨著內燃機1的運轉狀態的變化而發生變化的過濾器溫度的推移。在圖6中，線L4表示在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時的氨吸附量的推移，線L5表示在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時的氨吸附量的推移。在圖6中，線L6表示在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時的氨流出量的推移，線L7表示在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時的氨流出量的推移。如該圖6所示，由于當過濾器溫度上升時，隨著SCR催化劑51a的飽和吸附量的減少，氨會從SCR催化劑51a上脫離，因此SCR催化劑51a中的氨吸附量會減少。此時，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時，SCR催化劑51a的飽和吸附量的下降量較大。因此，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時，隨著過濾器溫度的上升而從SCR催化劑51a上脫離的氨的量較多。因此，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時，SCR催化劑51a中的氨吸附量的減少量會變多。而且，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比，在SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM的狀態時，伴隨于過濾器溫度的上升而從SCR過濾器51流出的氨流出量會變多。

根據上文所述，當SCR催化劑51a的飽和吸附量因SCR過濾器51中的壁內PM堆積而增加，并且伴隨于此，SCR催化劑51a中的氨吸附量與目標吸附量相比而增加時，則有可能導致在SCR過濾器51的溫度隨著內燃機1的運轉狀態的變化而上升時，從SCR過濾器51流出的氨流出量會過剩地增加。為了對這種從SCR過濾器51流出的氨流出量的過剩的增加進行抑制，需要考慮SCR過濾器51中的PM堆積狀況來對向該SCR過濾器51供給的氨供給量進行控制，由此而對SCR催化劑51a中的氨吸附量與目標吸附量相比而過多的情況進行抑制。

因此，在本實施例中，在氨供給量計算部120中對氨供給量進行計算時，會參考SCR過濾器51中的PM堆積狀況來進行計算。更詳細而言，在脫離量計算部122中對氨脫離量進行計算時，會參考SCR過濾器51中的PM堆積狀況來進行計算。即，在脫離量計算部122中對氨脫離量進行計算時，即使所輸入的過濾器溫度以及目標吸附量相同，也會根據是在壁內PM堆積期間中還是在表層PM堆積期間中來將氨脫離量計算為不同的值。如圖5所示，在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比飽和吸附量較多。因此，在與氨脫離量相關的其他的參數的值相同時，在表層PM堆積期間中，與壁內PM堆積期間中相比氨脫離量會變少。因此，脫離量計算部122在所輸入的過濾器溫度以及目標吸附量為相同的值的情況下，在表層PM堆積期間中，與在壁內PM堆積期間中相比，會將氨脫離量計算為更少的量。由此，在氨供給量計算部120中作為氨消耗量與氨脫離量之和而被計算出的氨供給量會被計算為，在向SCR過濾器51供給氨的時刻處于表層PM堆積期間中的情況下，與向SCR過濾器51供給氨的時刻處于壁內PM堆積期間中的情況相比為較少的量。而且，通過將向SCR過濾器51供給的氨的量控制為以此方式而被計算出的氨供給量，從而能夠抑制在表層PM堆積期間中SCR催化劑51a中的氨吸附量與目標吸附量相比而過多的情況。

接下來，對表層PM堆積期間中的向SCR過濾器51供給的氨供給量的控制進行說明。如上所述，作為現有的見解而已知當SCR過濾器中的PM堆積量增加時，該SCR過濾器所負載的SCR催化劑中的氨吸附量會處于易于增加的傾向。根據這種現有的見解，為了抑制在表層PM堆積期間中SCR催化劑51a中的氨吸附量與目標吸附量相比而過多的情況，從而也考慮到根據PM堆積量的增加(表層PM堆積量的增加)而將向SCR過濾器51供給的氨供給量設為較少。

然而，根據上述的新的見解，SCR過濾器中的表層PM堆積量的增減幾乎不會對SCR催化劑中的氨吸附量的增減造成影響。更詳細而言，如圖5所示，在表層PM堆積期間中，即使過濾器PM堆積量增加，SCR催化劑51a的飽和吸附量也不會增加。因此，在表層PM堆積期間中，若處于過濾器溫度以及SCR催化劑51a中的氨吸附量為相同的狀態，則即使表層PM堆積量發生變化，氨脫離量也不會變化。因此，在表層PM堆積期間中，當根據表層PM堆積量的增加而將向SCR過濾器51供給的氨供給量設為較少時，有可能會導致SCR催化劑51a中的氨吸附量相對于目標吸附量而變得過少。當SCR催化劑51a中的氨吸附量相對于目標吸附量而變得過少時，將難以確保在SCR過濾器51中所需的NO_X凈化率。

因此，在本實施例中，在向SCR過濾器51供給氨的時刻處于表層PM堆積期間中的狀態下，若所輸入的過濾器溫度以及目標吸附量為相同的值，則脫離量計算部122會將氨脫離量計算為固定量。由此，在氨供給量計算部120中作為氨消耗量與氨脫離量之和而被計算出的氨供給量的、相對于過濾器PM堆積量的變化量的變化量成為零。并且，通過將向SCR過濾器51供給的氨的量控制為以此方式而計算出的氨供給量，從而能夠抑制在表層PM堆積期間中SCR催化劑51a中的氨吸附量與目標吸附量相比而過少的情況。

接下來，根據圖7來說明本實施例所涉及的對是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分的方法。圖7為表示與過濾器PM堆積量的增加相對應的差壓變換值的推移的圖。在圖7中，橫軸表示過濾器PM堆積量，縱軸表示差壓變換值。

在此，差壓變換值為，利用排氣的流量而將通過差壓傳感器59而檢測出的過濾器差壓標準化了的變換值。更詳細而言，本實施例所涉及的差壓變換值通過下述式1來表示。

Ap＝dP/Qg···式1

Ap：差壓變換值

dP：過濾器差壓(差壓傳感器59的檢測值)

Qg：排氣流量

此外，將與過濾器PM堆積量的每單位增加量相對應的差壓變換值的增加量(即，圖7中的線的斜率)定義為差壓變化率。該差壓變化率通過下述式2來表示。

Rp＝dAp/dQpm···式2

Rp：差壓變化率

dAp：第二預定期間中的差壓變換值的增加量

dQpm：第二預定期間中的過濾器PM堆積量的增加量

在此，第二預定期間的長度基于用于計算差壓變化率的運算周期而被預先規定。此外，dAp以及dQpm為，同一時期內的第二預定期間中的差壓變換值的增加量以及過濾器PM堆積量的增加量。

如圖7所示，當過濾器PM堆積量增加時，差壓變換值會變大。在此，在SCR過濾器51中PM堆積于隔壁內時，與PM堆積于隔壁的表面上的情況相比，對過濾器差壓造成的影響較大。因此，若PM堆積量的增加量相同，則在壁內PM堆積量增加的情況下，與表層PM堆積量增加的情況相比差壓變換值的增加幅度較大。因此，如圖7所示，在壁內PM堆積期間中，與在表層PM堆積期間中相比差壓變化率較大。換言之，當SCR過濾器51中的PM堆積從壁內PM堆積向表層PM堆積轉移時，差壓變化率會變小。即，能夠根據差壓變化率來對是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分。具體而言，若差壓變化率為預定的閾值以上，則能夠判斷為處于壁內PM堆積期間中。此外，若差壓變化率小于預定的閾值，則能夠判斷為處于表層PM堆積期間中。

另外，如上文所述，SCR過濾器51中的PM堆積會按照從壁內PM堆積向表層PM堆積的順序而推移。但是，SCR過濾器51中的PM的氧化在隔壁內以及隔壁的表面上均會發生。因此，即使是在暫時轉移到了表層PM堆積之后，壁內PM堆積量有時也會因氧化而減少。而且，在SCR過濾器51中的PM堆積再次開始時，PM將首先堆積在隔壁內。此時，還存在壁內PM堆積是在隔壁的表面上殘留有PM的狀態下進行的情況。因此，僅根據PM在SCR過濾器51中開始堆積的時間點起的經過時間(例如，從過濾器再生處理結束的時間點起的經過時間)、過濾器PM堆積量(SCR過濾器51整體的PM堆積量)，難以準確地區分出是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中。因此，通過使用差壓變化率來作為用于對是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分的參數，從而能夠以更高精度對二者進行區分。

尿素水添加量計算流程

在此，根據圖8來對本實施例所涉及的從尿素水添加閥添加的尿素水添加量的計算流程進行說明。圖8為表示本實施例所涉及的從尿素水添加閥53添加的尿素水添加量的計算流程的流程圖。本流程通過ECU10而以預定的運算周期(上述的氨供給量的運算周期)被反復執行。另外，該運算周期的長度成為預定供給期間的長度以下。

在本流程中，首先，在S101中對氨消耗量Ca進行計算。在該S101中，根據當前時間點的過濾器溫度以及目標吸附量來對推斷NO_X凈化率進行計算。另外，如上文所述，目標吸附量根據內燃機1的運轉狀態而被決定。并且，在S101中，根據所計算出的推斷NO_X凈化率與流入NO_X量來對氨消耗量Ca進行計算。另外，S101的處理通過消耗量計算部121而被執行。

接下來，在S102中，對基準氨脫離量Dab進行計算。在此，基準氨脫離量Dab即為氨脫離量的基準值，并且為假定在SCR過濾器51中未堆積有PM的情況下的氨脫離量。基準氨脫離量Dab根據當前時間點的過濾器溫度以及目標吸附量而被計算出。基準氨脫離量Dab與過濾器溫度以及目標吸附量的關系根據實驗等而被預先確定，并且作為映射圖或者函數而被存儲在ECU10中。在S102中，利用該映射圖或者函數來對基準氨脫離量Dab進行計算。

接下來，在S103中，對當前時間點的差壓變化率Rp進行讀取。另外，通過利用ECU10來執行本流程之外的其他流程，從而利用上述式2而以預定的運算周期來對差壓變化率Rp進行計算。而且，所計算出的差壓變化率Rp被存儲在ECU10中(即，存儲在ECU10中的差壓變化率Rp在每次運算中被更新)。接下來，在S104中，對在S103中讀取到的差壓變化率Rp是否在預定的閾值Rpth以上進行判斷。在此，預定的閾值Rpth為，用于對當前時間點是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中進行區分的閾值。該預定的閾值Rpth根據實驗等而被預先規定，并被存儲在ECU10中。

在S104中作出了肯定判斷的情況下，能夠判斷為當前時間點處于壁內PM堆積期間中。在該情況下，接著執行S105的處理。在S105中，用于后述的S107中的氨脫離量Da的運算的補正系數α被確定為1。另一方面，在于S104中作出了否定判斷的情況下，能夠判斷為當前時間點處于表層PM堆積期間中。在該情況下，接著執行S106的處理。在S106中，用于后述的S107中的氨脫離量Da的運算的補正系數α被確定為預定值αx。在此，預定值αx為大于零且小于1的值。此外，該預定值αx與當前時間點的過濾器PM堆積量無關而為固定的值。即，預定值αx與當前時間點的表層PM堆積量無關而為固定的值。該預定值αx為，以使在S107中所計算出的氨脫離量Da的值成為相當于假設SCR過濾器51中的壁內PM堆積量達到了上限值的情況下的氨脫離量的值的方式而被規定的值。這種預定值αx根據實驗等而被預先規定，并被存儲在ECU10中。

在S105或者S106的處理之后，執行S107的處理。在S107中，通過使在S102中所計算出的基準氨脫離量Dab乘以在S105或者S106中所確定的補正系數α，從而計算出氨脫離量Da。由于補正系數α以如上方式而被決定，從而在S104中作出了肯定判斷的情況下(即，當前時間點處于壁內PM堆積期間中的情況下)，在S102中所計算出的基準氨脫離量Dab的值會就此成為氨脫離量Da的值(即，成為Da＝Dab)。另一方面，在S104中作出了否定判斷的情況下(即，當前時間點處于表層PM堆積期間中的情況)，對在S102中所計算出的基準氨脫離量Dab進行減量補正而得到的值會成為氨脫離量Da的值(即，成為Da＜Dab。)。此外，由于預定值αx與當前時間點的過濾器PM堆積量無關而為固定的值，因此在S104中作出了否定判斷的情況下(即，當前時間點處于表層PM堆積期間中的情況下)，相對于過濾器PM堆積量的變化量的、氨脫離量Da的變化量成為零。另外，S102至S107的處理通過脫離量計算部122而被執行。

接下來，在S108中，對氨供給量Sa進行計算。在此，氨供給量Sa作為在S101中所計算出的氨消耗量Ca與在S108中所計算出的氨脫離量Da之和而被計算出。通過氨脫離量Da以上述方式而被計算出，從而在S104中作出了否定判斷的情況下(即，當前時間點處于表層PM堆積期間中的情況)，與在S104中作出了肯定判斷的情況相比(即，當前時間點處于壁內PM堆積期間中的情況)，氨供給量Sa被計算為較少的量。此外，由于氨脫離量Da以上述方式而被計算出，從而在S104中作出了否定判斷的情況下(即，在當前時間點處于表層PM堆積期間中的情況下)，相對于過濾器PM堆積量的變化量的、氨供給量Sa的變化量成為零。

接下來，在S109中，根據在S108中所計算出的氨供給量Sa來對從尿素水添加閥53添加的尿素水添加量Qu進行計算。在此，在預定供給期間中從尿素水添加閥53所添加的尿素水量作為尿素水添加量Qu而被計算出。而且，在此，以從尿素水添加閥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為在S108中所計算出的氨供給量Sa的方式，而計算出尿素水添加量Qu。氨供給量Sa與尿素水添加量Qu的關系能夠根據實驗等而預先求出。而且，這些關系作為映射圖或者函數而被存儲在ECU10中。在S109中，利用該映射圖或者函數來對尿素水添加量Qu進行計算。而且，在S109中所計算出的尿素水添加量Qu被存儲在ECU10中(即，被存儲在ECU10中的尿素水添加量Qu按照每次執行本流程而被更新)。

尿素水添加控制流程

接下來，根據圖9來對由本實施例所涉及的從尿素水添加閥實施的尿素水添加控制的流程進行說明。圖9為表示由本實施例所涉及的尿素水添加閥53實施的尿素水添加控制的流程的流程圖。本流程通過ECU10而每隔上述的預定供給期間被反復執行。

在本流程中，首先，在S201中，讀取通過執行上述的尿素水添加量的計算流程而被計算并被存儲在ECU10中的尿素水添加量Qu。接下來，在S202中，以使預定供給期間中的從尿素水添加閥53添加的尿素水添加量成為在S201中所讀取的尿素水添加量Qu的方式，來執行尿素水添加閥53的尿素水的添加。

根據上述的尿素水添加量的計算流程以及尿素水添加控制的流程，向SCR過濾器51供給的氨供給量被控制為，依據了SCR過濾器51中的PM的堆積狀況的量。因此，能夠盡可能地將SCR催化劑51a中的氨吸附量調節為目標吸附量。

另外，在上述的尿素水添加量的計算流程中，在計算出基準氨脫離量Dab的基礎上，通過使在S105或者S106中所確定的補正系數α乘以該基準氨脫離量Dab，而計算出氨脫離量Da。然而，作為表示過濾器溫度以及目標吸附量與氨脫離量Da的關系的映射圖，也可以使壁內PM堆積期間中所使用的映射圖和表層PM堆積期間中所使用的映射圖分別存儲在ECU10中。而且，也可以通過根據當前時間點是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中來區分使用這些映射圖，從而對與各個期間中相對應的氨脫離量Da進行計算。在該情況下，在當前時間點為表層PM堆積期間中的情況下所使用的映射圖，與在當前時間點為壁內PM堆積期間中的情況下所使用的映射圖相比，過濾器溫度以及目標吸附量為相同的值時所對應的氨脫離量的值成為較小。此外，在當前時間點為表層PM堆積期間中的情況下所使用的映射圖中，若過濾器溫度以及目標吸附量為相同的值，則氨脫離量的值成為固定。通過在對氨脫離量進行計算時區分使用這些映射圖，從而能夠以與執行上述的尿素水添加量的計算流程中的S102至S107的處理的情況相同的方式而對氨脫離量進行計算。

此外，根據上述的尿素水添加量的計算流程，在S104中被判斷為差壓變化率Rp在預定的閾值Rpth以上的情況下，即，在當前時間點處于壁內PM堆積期間中的情況下，基準氨脫離量Dab的值會無關乎當前時間點的壁內PM堆積量而就此成為氨脫離量Da的值。其結果為，在當前時間點為壁內PM堆積期間中的情況下，氨供給量Sa會無關乎當前時間點的壁內PM堆積量而成為基準氨脫離量Dab與氨消耗量Ca之和。然而認為，即使是在壁內PM堆積期間中，實際的氨脫離量也會因PM堆積在SCR過濾器51的隔壁內而與基準氨脫離量Dab相比而減少。因此，還考慮到當相當于基準氨脫離量Dab與氨消耗量Ca之和的量的氨被供給至SCR過濾器51時，有可能會造成SCR催化劑51a中的氨吸附量相對于目標吸附量而變得過多。

因此，在原本的情況下，即使在壁內PM堆積期間中，也優選為通過根據當前時間點的壁內PM堆積量而對基準氨脫離量Dab進行減量補正，從而對氨脫離量Da進行計算。并且，優選為，以使向SCR過濾器51供給的氨的供給量成為與實施補正后的氨脫離量相對應的量的方式來對尿素水添加量進行控制。然而，如上所述，由于SCR過濾器51中的PM的氧化在隔壁內以及隔壁的表面上均會發生，因此即使過濾器PM堆積量(SCR過濾器51整體的PM堆積量)相同，壁內PM堆積量也并不一定相同。此外，即使壁內PM堆積量相同，但只要表層PM堆積量不同，則差壓變換值也會成為不同的值。因此，根據過濾器PM堆積量、差壓變換值難以準確地掌握壁內PM堆積期間中的壁內PM堆積量。因此，在本實施例中，在當前時間點處于壁內PM堆積期間中的情況下，會將基準氨脫離量Dab的值就此作為氨脫離量Da的值來使用。不過，在一般情況下，壁內PM堆積期間與表層PM堆積期間相比是相當短的。因此，即使壁內PM堆積期間中的實際的SCR催化劑51a中的氨吸附量相對于目標吸附量而僅增加了壁內PM堆積量的影響量，但產生實質性問題的可能性也較低。

此外，在當前時間點處于壁內PM堆積期間中的情況下，并非必須要將氨脫離量Da的值就此設為基準氨脫離量Dab的值。例如，也可以通過預先將壁內PM堆積期間中的壁內PM堆積量的變化假定為某一程度，并根據該假定來對基準氨脫離量Dab進行減量補正，從而對氨脫離量Da進行計算。在該情況下，優選為，在所假定的壁內PM堆積量較多的情況下，與該壁內PM堆積量較少的情況相比，氨脫離量Da被計算為更小的值。即，優選為，在所假定的壁內PM堆積量較多的情況下，與該壁內PM堆積量較少的情況相比，氨供給量Sa被計算為更小的值。但是，即使在以此方式而計算出壁內PM堆積期間中的氨脫離量Da的情況下，該值與過濾器溫度以及目標吸附量相同的情況下的表層PM堆積期間中的氨脫離量Da的值相比也較大。即，若流入NO_X量、過濾器溫度以及目標吸附量相同，則壁內PM堆積期間中的氨供給量Sa與表層PM堆積期間中的氨供給量Sa的值相比而增大。

在本實施例中，SCR過濾器51相當于本發明所涉及的“SCR過濾器”，尿素水添加閥53相當于本發明所涉及的“氨供給裝置”。此外，在本實施例中，ECU10通過執行圖8所示的尿素水添加量的計算流程以及圖9所示的尿素水添加控制的流程而實現了本發明所涉及的“控制部”。

改變例1

如圖4所示，若過濾器溫度相同，則在SCR過濾器51中堆積有PM的狀態時，與在SCR過濾器51中未堆積有PM的狀態時相比SCR催化劑51a的飽和吸附量會變多。如上所述，這種SCR催化劑51a的飽和吸附量的變化并不是因表層PM堆積，而是因壁內PM堆積而產生的。而且，如該圖4所示，過濾器溫度越低，則因壁內PM堆積所引起的SCR催化劑51a的飽和吸附量的增加幅度越大。因此，即使是在壁內PM堆積量為上限值且處于固定的表層PM堆積期間中，也成為過濾器溫度越低，則SCR催化劑51a中的氨吸附量為相同的情況下的、因壁內PM堆積所引起的氨脫離量的減少量越大。由此，SCR過濾器51的溫度越低，則因SCR過濾器51的隔壁內堆積有PM所引起的SCR催化劑51a中的氨吸附量的增加幅度越大。

因此，在本實施例中，也可以根據向脫離量計算部122輸入的過濾器溫度，來對在圖8所示的尿素水添加量的計算流程中的S106中作為補正系數α而被確定的預定值αx的值進行變更。圖10為表示過濾器溫度與預定值αx的關系的圖。如該圖10所示，也可以在過濾器溫度較低的情況下，與該過濾器溫度較高的情況相比而將預定值αx設為更小的值。由此，在向SCR過濾器51供給氨時的差壓變化率Rp小于預定的閾值Rpth的情況下，即，在表層PM堆積期間中的情況下，氨脫離量Da將以更高精度而被計算出。其結果為，能夠以更高精度而將表層PM堆積期間中的SCR催化劑51a中的氨吸附量控制為目標吸附量。

改變例2

在本實施例中，當在氨供給量計算部120的脫離量計算部122中對氨脫離量進行計算時，也可以使用以下的計算方法。在假定SCR催化劑51a的狀態為氨的吸附速度與脫離速度為相同的平衡狀態的情況下，根據朗繆爾的吸附等溫式，SCR催化劑51a中的氨吸附量與氨脫離量的關系能夠以下述式3來表示。

數學式1

AD：SCR催化劑51a中的氨吸附量

Da：氨脫離量

σ：SCR催化劑51a的飽和吸附量

K：平衡常數

而且，通過對上述式3進行變換，從而能夠得到作為用于對氨脫離量進行計算的數學式的下述式4。

數學式2

在此，SCR催化劑51a的飽和吸附量σ以及平衡常數K為根據過濾器溫度而進行變化的值。即，如圖4所示，過濾器溫度越高，則SCR催化劑51a的飽和吸附量σ越變少。此外，過濾器溫度越高，則平衡常數K越變小。

并且，如上所述，即使過濾器溫度相同，但根據是處于壁內PM堆積期間中還是處于表層PM堆積期間中，SCR催化劑51a的飽和吸附量也會成為不同的值。因此，在脫離量計算部122中，也可以利用根據上述式4而得到的下述式5來對氨脫離量進行計算。

數學式3

ADt：目標吸附量

Da：氨脫離量

σ₀：假定SCR過濾器51中未堆積有PM的情況下的SCR催化劑51a的飽和吸附量

K：平衡常數

β：補正系數

上述式5中的SCR催化劑51a的飽和吸附量σ₀以及平衡常數K根據被輸入至脫離量計算部122中的過濾器溫度而被確定。此外，上述式5中的補正系數β根據對氨脫離量進行計算時的差壓變化率Rp(向SCR過濾器51供給氨時的差壓變化率)而以如下方式被決定。

Rp≥Rpth時β＝1

Rp＜Rpth時β＝βx

在此，Rp＜Rpth時的補正系數β被決定為預定值βx。該βx為大于1的值。此外，該預定值βx與過濾器PM堆積量無關而為固定的值。

由于通過以上述方式而被決定的補正系數β來對SCR催化劑51a的飽和吸附量σ₀進行補正，因此即使根據上述式5，因過濾器溫度相同從而平衡常數K以及飽和吸附量σ₀相同且目標吸附量Adt相同，但在表層PM堆積期間中(即，β＝βx(＞1)時)，與壁內PM堆積期間中(即，β＝1時)相比氨脫離量Da也會被計算為較少的量。此外，由于在表層PM堆積期間中，被決定為補正系數β的預定值βx與過濾器PM堆積量無關而為固定值，因此只要過濾器溫度以及目標吸附量Adt相同，則氨脫離量Da無關乎過濾器PM堆積量而被計算為固定量。

因此，在脫離量計算部122中使用上述式5來對氨脫離量進行計算的情況下，也能夠以與執行圖8所示的尿素水添加量的計算流程中的S102至S107的處理的情況相同的方式對氨脫離量進行計算。因此，在圖8所示的尿素水添加量的計算流程中，即使是在代替S102至S107的處理而使用上述式5來執行對氨脫離量Da進行計算的處理的情況下，也能夠取得與上述的效果相同的效果。

另外，與上述的改變例1中的預定值αx同樣，也可以根據過濾器溫度來對預定值βx進行變更。在該情況下，也可以在過濾器溫度較低的情況下，與該過濾器溫度較高的情況相比而將預定值βx設定為較大的值。由此，與上述的改變例1同樣，在向SCR過濾器51供給氨時的差壓變化率Rp小于預定的閾值Rpth的情況下，即，在表層PM堆積期間中的情況下，氨脫離量Da將以更高的精度而被計算出。其結果為，能夠以更高的精度而將表層PM堆積期間中的SCR催化劑51a中的氨吸附量控制為目標吸附量。

符號說明

1···內燃機

4···進氣通道

5···排氣通道

50··氧化催化劑

51··SCR過濾器

51a··SCR催化劑

53··尿素水添加閥

59··差壓傳感器

10··ECU