特許 6604310 排気浄化システムの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6604310

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】排気浄化システムの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/36 20060101AFI20191031BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20191031BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20191031BHJP

   F02M 27/04 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/36 D

   F01N3/08 B

   F01N3/28 301C

   F02M27/04 B

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-212700(P2016-212700)

(22)【出願日】2016年10月31日

(65)【公開番号】特開2018-71451(P2018-71451A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2018年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】元尾 幸平

(72)【発明者】

【氏名】古川 賢吾

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０３２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５５９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−３５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１９１３０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−１１／００

Ｆ０２Ｍ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（５）の排気系（６）に設けられ、炭化水素化合物を還元剤として排気に含まれる窒素酸化物を還元可能な触媒（１３）と、
前記内燃機関の燃料を添加燃料として排気に添加可能な燃料添加部（１１）と、
前記燃料添加部と前記触媒との間に設けられ、添加燃料に含まれる炭化水素化合物を改質可能な改質部（１２，３２，４２）と、
を有する排気浄化システムの制御装置であって、
前記触媒の状態に応じた信号を出力する第一出力部（２２，２４，２７）と、
前記第一出力部と電気的に接続し、前記第一出力部が出力する信号に応じて前記改質部から排出される気体に含まれる炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する改質制御部（２９，３９，４９）と、
を備える排気浄化システムの制御装置。

【請求項2】

前記改質制御部は、前記触媒の温度が前記触媒の活性温度領域における中温領域であると前記第一出力部が出力するとき、改質炭素数が前記触媒の活性温度領域における低温領域および高温領域での改質炭素数に比べ少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項3】

前記改質制御部は、前記触媒における気体の流速が増加するにしたがって改質炭素数が少なくするよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１または２に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項4】

前記改質制御部は、前記触媒における酸素濃度が増加するにしたがって改質炭素数が多くするよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項5】

前記改質部の状態に応じた信号を前記改質制御部に出力する第二出力部（２１，２３，２６，２８，３１，３３，３６，３８）をさらに備え、
前記改質制御部は、前記第二出力部が出力する信号に応じて前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項6】

前記改質制御部は、前記改質部における気体の流速を制御可能な流速制御部（１４）を制御可能であって、前記流速制御部によって前記改質部における気体の流速を増加するにしたがって改質炭素数が多くなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項7】

前記改質制御部は、前記改質部の温度を制御可能な温度制御部（１２１，３２１，４２１）を制御可能であって、前記温度制御部によって前記改質部の温度を高くするにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項8】

前記改質制御部は、前記改質部における炭化水素化合物の改質反応の進行度合いが温度を高くするにしたがって小さくなるとき、前記温度制御部によって前記改質部の温度を高くするにしたがって改質炭素数が不変となるよう、または、多くなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項７に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項9】

前記改質制御部は、前記改質部の温度が前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を行うことが可能な温度領域のうち低温となるよう前記温度制御部を制御する請求項７または８に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項10】

前記改質制御部は、前記改質部における酸素濃度を制御可能な酸素濃度制御部（１５）を制御可能であって、前記酸素濃度制御部によって前記改質部における酸素濃度を増加するにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項11】

前記改質制御部は、前記改質部の酸素濃度が前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を行うことが可能な酸素濃度範囲のうち高い酸素濃度となるよう前記酸素濃度制御部を制御する請求項１０に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項12】

前記改質制御部は、前記改質部における炭化水素化合物の濃度を制御可能な炭化水素濃度制御部（１１）を制御可能であって、前記炭化水素濃度制御部によって前記改質部における炭化水素化合物の濃度を増加するにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項13】

前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より含酸素炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項14】

前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より炭素同士の二重結合を含む炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【請求項15】

前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より低反応性炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関が排出する排気を浄化する内燃機関の排気浄化システムに適用される排気浄化システムの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を還元し排気を浄化する内燃機関の排気浄化システムが知られている。例えば、特許文献１には、大気または排気に含まれる酸素を用いてオゾンを生成するオゾン生成部、炭化水素化合物を排気に供給する炭化水素供給部、および、炭化水素化合物をオゾンで酸化することによって生成される含酸素炭化水素化合物からなる還元剤によって窒素酸化物を還元する排気浄化部を備える内燃機関の排ガス浄化装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許５４６５３６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の排ガス浄化システムでは、生成されるアルデヒドなどの含酸素炭化水素化合物による触媒被毒について考慮がなされていない。炭化水素化合物を還元剤とする窒素酸化物の非選択接触還元法では、炭化水素化合物による触媒被毒によって触媒の活性が低下するため、特許文献１に記載の内燃機関の排ガス浄化システムでは、所望の窒素酸化物の除去率を達成することができないおそれがある。

【0005】

本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであり、窒素酸化物の除去率を維持しつつ炭化水素化合物による触媒被毒の度合いを低減する排気浄化システムの制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、内燃機関（５）の排気系（６）に設けられ炭化水素化合物を還元剤として排気に含まれる窒素酸化物を還元可能な触媒（１３）と、内燃機関の燃料を添加燃料として排気に添加可能な燃料添加部（１１）と、燃料添加部と触媒との間に設けられ添加燃料に含まれる炭化水素化合物を改質可能な改質部（１２，３２，４２）と、を有する排気浄化システムの制御装置であって、第一出力部（２２，２４，２７）、および、改質制御部（２９，３９，４９）を備える。
第一出力部は、触媒の状態に応じた信号を出力する。
改質制御部は、第一出力部と電気的に接続し、第一出力部が出力する信号に応じて改質部から排出される気体に含まれる炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数が所望の改質炭素数とするよう改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する。

【0007】

一般に、炭化水素化合物を還元剤とする窒素酸化物の非選択接触還元法では、触媒の炭化水素化合物による触媒被毒の度合いは、触媒の温度、触媒を流れる気体の流速、酸素濃度などによって変化する。例えば、触媒の活性温度領域の中温領域では、炭化水素化合物の炭素数が小さくても触媒被毒が比較的発生しやすい。一方、触媒の活性温度領域の低温領域および高温領域では、炭化水素化合物の炭素数が大きくても触媒被毒は比較的発生しにくい。
そこで、本発明の排気浄化システムの制御装置では、改質制御部は、第一出力部が出力する触媒の状態に基づいて改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御し、触媒被毒の度合いに相関関係がある炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数を調整する。これにより、触媒の活性温度領域の全域に亘って窒素酸化物の除去率を維持しつつ排気浄化部における炭化水素化合物の触媒被毒の度合いを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第一実施形態による排気浄化システムの制御装置が適用される内燃機関の排気浄化システムの模式図である。

【図2】本発明の第一実施形態による排気浄化システムの制御装置における排気浄化システムの制御プロセスのフローチャートである。

【図3】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの排気浄化部における炭化水素化合物一分子当たりの炭素数と窒素酸化物の除去率および炭化水素化合物による触媒被毒の度合いとの関係を示す特性図である。

【図4】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部における改質反応の進行度合いと炭化水素化合物一分子当たりの炭素数との関係を示す特性図である。

【図5】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部における気体の流速と改質反応の進行度合いとの関係を示す特性図である。

【図6】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部の温度と改質反応の進行度合いとの関係を示す特性図である。

【図7】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部の温度と改質反応の進行度合いとの関係を示す特性図であって、図６とは異なる温度領域における特性図である。

【図8】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部における酸素濃度と改質反応の進行度合いとの関係を示す特性図である。

【図9】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの改質部における炭化水素化合物の濃度と改質反応の進行度合いとの関係を示す特性図である。

【図10】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの排気浄化部における炭化水素化合物一分子当たりの炭素数と窒素酸化物の除去率との関係を示す特性図であって、含酸素炭化水素化合物の含有割合による違いを示す特性図である。

【図11】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの排気浄化部における（ａ）炭化水素化合物一分子当たりの炭素数と窒素酸化物の除去率との関係を示す特性図、および、（ｂ）炭化水素化合物一分子当たりの炭素数と触媒被毒の度合いとの関係を示す特性図、であって、炭素同士の二重結合を含む炭化水素化合物の含有割合による違いを示す特性図である。

【図12】本発明の第一実施形態の排気浄化システムの排気浄化部における炭化水素化合物一分子当たりの炭素数と触媒被毒の度合いとの関係を示す特性図であって、低反応性炭化水素化合物の割合による違いを示す特性図である。

【図13】本発明の第二実施形態による排気浄化システムの制御装置が適用される内燃機関の排気浄化システムの模式図である。

【図14】本発明の第三実施形態による排気浄化システムの制御装置が適用される内燃機関の排気浄化システムの模式図である。

【図15】本発明の第四実施形態による排気浄化システムの制御装置が適用される内燃機関の排気浄化システムの模式図である。

【図16】本発明の第五実施形態による排気浄化システムの制御装置が適用される内燃機関の排気浄化システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0010】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による「排気浄化システムの制御装置」は、内燃機関が排出する排気に含まれる窒素酸化物を排気から除去する「内燃機関の排気浄化システム」に適用される。

【0011】

最初に、排気浄化システム１の構成について図１に基づいて説明する。排気浄化システム１は、「内燃機関」としてのエンジン８に適用され、「炭化水素濃度制御部」としての燃料添加部１１、改質部１２、「触媒」としての排気浄化部１３、制御装置２０などを有する。なお、図１には、排気浄化システム１における気体の流れを実線矢印Ｆｇで示す。

【0012】

燃料添加部１１は、エンジン８の排気系６に接続する還元剤添加管１１１に設けられている。還元剤添加管１１１が有する還元剤添加通路１１０は、排気系６が有する排気通路６０に連通するよう形成されている。還元剤添加通路１１０には、図示しないフィルタを介して外部から大気圧の空気が流入可能である。

【0013】

燃料添加部１１は、エンジン８に燃料を噴射供給する燃料噴射弁５１の燃料を一時的に貯留するコモンレール５２に接続している。コモンレール５２には、燃料タンク５０が貯留し高圧ポンプ５３によって昇圧された比較的高圧の燃料が貯留されている。燃料添加部１１は、後述する制御装置２０が有する改質制御部２９と電気的に接続している。燃料添加部１１は、改質制御部２９の指令に基づいてコモンレール５２内の燃料を還元剤添加通路１１０に噴射可能である（図１の点線Ｆ１参照）。以下、燃料添加部１１が噴射した燃料を「添加燃料」という。

【0014】

改質部１２は、還元剤添加管１１１の燃料添加部１１の下流側に設けられる。改質部１２は、還元剤添加通路１１０を流れる添加燃料に含まれる炭化水素化合物（以下、単に「炭化水素」という）を改質する。改質部１２において改質された炭化水素（以下、「改質炭化水素」という）は、還元剤添加通路１１０および排気通路６０を介して排気浄化部１３に導かれる。改質部１２における炭化水素の改質反応の詳細については後述する。

【0015】

改質部１２には、改質部１２の温度を変更可能な「温度制御部」としてのヒータ１２１が設けられている。ヒータ１２１は、改質制御部２９と電気的に接続している。ヒータ１２１は、改質制御部２９の指令に応じて改質部１２の温度を制御する。

【0016】

排気浄化部１３は、排気系６の還元剤添加管１１１が接続する部位から下流側に設けられている。排気浄化部１３は、還元触媒を有する。排気浄化部１３は、排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって排気から窒素酸化物を取り除く。排気浄化部１３には、排気通路６０を流れるエンジン８の排気、還元剤添加通路１１０を流れる空気、添加燃料、および、改質炭化水素が流入する。

【0017】

制御装置２０は、流量センサ２１，２２、酸素濃度センサ２３，２４、ガス温度センサ２５、改質部温度センサ２６、触媒温度センサ２７、炭化水素濃度センサ２８、および、改質制御部２９を有する。流量センサ２２、酸素濃度センサ２４、および、触媒温度センサ２７は、特許請求の範囲に記載の「第一出力部」に相当する。流量センサ２１、酸素濃度センサ２３、改質部温度センサ２６、および、炭化水素濃度センサ２８は、特許請求の範囲に記載の「第二出力部」に相当する。

【0018】

流量センサ２１は、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側を流れる気体、すなわち、大気から流入する空気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の流量を検出可能に設けられている。流量センサ２１は、改質制御部２９と電気的に接続している。流量センサ２１は、空気と添加燃料との混合気の流量に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0019】

流量センサ２２は、排気系６において排気浄化部１３の上流側を流れる気体、すなわち、排気通路６０を流れるエンジン８の排気、還元剤添加通路１１０を流れる空気、添加燃料、および、改質炭化水素の混合気の流量を検出可能に設けられている。流量センサ２２は、改質制御部２９と電気的に接続している。流量センサ２２は、排気通路６０を流れるエンジン８の排気、還元剤添加通路１１０を流れる空気、添加燃料、および、改質炭化水素の混合気の流量に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0020】

酸素濃度センサ２３は、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側を流れる大気から流入する空気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度を検出可能に設けられている。酸素濃度センサ２３は、改質制御部２９と電気的に接続している。酸素濃度センサ２３は、空気と添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0021】

酸素濃度センサ２４は、排気系６において排気浄化部１３の上流側を流れるエンジン８の排気、大気から流入する空気、添加燃料、および、改質炭化水素の混合気に含まれる酸素濃度を検出可能に設けられている。酸素濃度センサ２４は、改質制御部２９と電気的に接続している。酸素濃度センサ２４は、エンジン８の排気、空気、添加燃料、および、改質炭化水素の混合気に含まれる酸素濃度に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0022】

ガス温度センサ２５は、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側を流れる大気から流入する空気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の温度を検出可能に設けられている。ガス温度センサ２５は、改質制御部２９と電気的に接続している。ガス温度センサ２５は、空気と添加燃料との混合気の温度に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0023】

改質部温度センサ２６は、改質部１２の温度を検出可能に設けられている。改質部温度センサ２６は、改質制御部２９と電気的に接続している。改質部温度センサ２６は、改質部１２の温度に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0024】

触媒温度センサ２７は、排気浄化部１３の温度を検出可能に設けられている。触媒温度センサ２７は、改質制御部２９と電気的に接続している。触媒温度センサ２７は、排気浄化部１３の温度応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0025】

炭化水素濃度センサ２８は、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側であって改質部１２の上流側を流れる大気から流入する空気と燃料添加部１１によって添加される添加燃料との混合気に含まれる炭化水素の濃度を検出可能に設けられている。炭化水素濃度センサ２８は、改質制御部２９と電気的に接続している。炭化水素濃度センサ２８は、空気と添加燃料との混合気の炭化水素の濃度に応じた信号を改質制御部２９に出力する。

【0026】

改質制御部２９は、燃料添加部１１、および、ヒータ１２１と電気的に接続している。改質制御部２９は、流量センサ２１，２２、酸素濃度センサ２３，２４、ガス温度センサ２５、改質部温度センサ２６、触媒温度センサ２７、および、炭化水素濃度センサ２８が出力する信号に基づいて、改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。具体的には、改質部１２から排出される気体に含まれる炭化水素一分子当たりの炭素数（以下、「改質炭素数」という）が所望の改質炭素数となるよう燃料添加部１１による燃料の添加量および改質部１２の温度を制御する。

【0027】

次に、制御装置２０における排気浄化システムの制御プロセスについて図２〜１２に基づいて説明する。図２に制御装置２０における排気浄化システムの制御プロセスのフローチャートを示す。図２に示すフローチャートは、エンジン８が駆動している間、常時実行される。

【0028】

最初に、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、排気浄化部１３の状態を検出する。Ｓ１０１では、改質制御部２９は、流量センサ２２、酸素濃度センサ２４、および、触媒温度センサ２７が出力する信号に基づいて排気浄化部１３を流れる気体の流量、酸素濃度、および、排気浄化部１３の温度を検出する。

【0029】

次に、Ｓ１０２において、改質部１２における炭化水素の改質反応の進行度合いの目標を設定する。排気浄化部１３における窒素酸化物の除去率（以下、「ＮＯｘ除去率」という）および炭化水素による触媒被毒（以下、「ＨＣ被毒」という）の度合いは、排気浄化部１３に流入する気体の改質炭素数によって異なる。改質炭素数は、改質部１２における炭化水素の改質反応の進行度合いによって異なる。
そこで、Ｓ１０２では、Ｓ１０１において検出された排気浄化部１３の状態に基づいてＮＯｘ除去率を維持しつつＨＣ被毒の度合いを比較的小さくする改質炭素数となる炭化水素の改質反応の進行度合いを目標の進行度合いとして設定する。

【0030】

ここで、排気浄化部１３における改質炭素数とＮＯｘ除去率およびＨＣ被毒の度合いとの関係について図３に基づいて説明する。
図３には、排気浄化部１３が窒素酸化物を還元可能な活性温度領域におけるＮＯｘ除去率およびＨＣ被毒と改質炭素数との関係を示している。図３では、温度軸Ｔ３に沿って、例えば、２５０度以下の低温領域（図３の領域ＴＬ３）、２５０度から４５０度までの間の中温領域（図３の領域ＴＭ３）、および、４５０度以上の高温領域（図３の領域ＴＨ３）におけるＮＯｘ除去率（図３に示す「ＲｅＮＯｘ」）およびＨＣ被毒の度合い（図３に示す「ＰｏＨＣ」）と改質炭素数（図３に示す「ＮｕＣ」）との関係を示している。なお、図３に示す特性図において改質炭素数のスケールは、低温領域から高温領域まで全て同じにしてある

【0031】

図３に示すように、中温領域ＴＭ３および高温領域ＴＨ３では、低温領域ＴＬ３に比べ、炭化水素の炭素数が小さくてもＮＯｘ除去率は比較的高い。一方、中温領域ＴＭ３では、低温領域ＴＬ３および高温領域ＴＨ３に比べ、炭化水素の炭素数が小さくてもＨＣ被毒が発生しやすい。このように、ＮＯｘ除去率およびＨＣ被毒の度合いと改質炭素数との関係は、排気浄化部１３の温度によっても変化する。

【0032】

図４に、改質部１２における炭化水素の改質反応の進行度合いと改質炭素数との関係を示す。図４では、横軸に炭化水素の改質反応の進行度合い（図４に示す「ｄｅＲ」）を示す。縦軸に改質炭素数を示す。図４に示すように、改質部１２における改質反応が一定程度進行した後は、改質反応が進行すると改質炭素数は減少する。
Ｓ１０２では、改質制御部２９は、図３および図４に示す情報およびＳ１０１において検出された排気浄化部１３の状態に基づいて、改質部１２における炭化水素の改質反応の目標を設定する。

【0033】

次に、Ｓ１０３において、改質部１２の状態を検出する。Ｓ１０３では、改質制御部２９は、流量センサ２１、酸素濃度センサ２３、ガス温度センサ２５、炭化水素濃度センサ２８、および、改質部温度センサ２６が出力する信号に基づいて改質部１２を流れる気体の流量、酸素濃度、気体の温度、炭化水素濃度、および、改質部１２の温度を検出する。

【0034】

次に、Ｓ１０４において、改質部１２における炭化水素の改質反応の現在の状態を算出する。ここで、改質部１２の状態を表す因子と炭化水素の改質反応の進行度合いとの関係について、図５〜９に基づいて説明する。

【0035】

図５には、還元剤添加管１１１において大気から流入する空気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の流速と炭化水素の改質反応の進行度合いとの関係を示す。図５では、横軸に当該混合気の流速（図５に示す「ｆｒＭ」）を示し、縦軸に改質反応の進行度合いを示す。図５に示すように、空気と添加燃料との混合気の流速が速くなると、改質反応の進行度合いは小さくなる。

【0036】

図６には、改質部１２の温度と炭化水素の改質反応の進行度合いとの関係を示す。図６では、横軸に改質部１２の温度（図６に示す「ＴｅＭ」）を示し、縦軸に改質反応の進行度合いを示す。図６に示すように、改質部１２の温度が高くなると、改質反応の進行度合いは大きくなる。

【0037】

また、図６に示す改質部１２の温度に比べ低い温度領域では、炭化水素は低温酸化反応によって改質反応が進行する場合がある。この場合、図７の低温領域における改質部１２の温度と燃料の改質反応の進行度合いとの関係を表す特性図に示すように、特定の温度領域において、改質部１２の温度が高くなると改質反応の進行度合いが小さくなる（図７の温度Ｔ７１から温度Ｔ７２までの間）。すなわち、低温領域では、改質反応の進行度合いは、改質部１２の温度の変化に比べ安定している。

【0038】

図８には、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側を流れる大気から流入する空気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度と炭化水素の改質反応の進行度合いとの関係を示す。図８では、横軸に空気と添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度（図８に示す「ＣｏＭ」）を示し、縦軸に改質反応の進行度合いを示す。図８に示すように、空気と添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度が高くなると、改質反応の進行度合いは大きくなる。

【0039】

図９には、還元剤添加管１１１において燃料添加部１１の下流側であって改質部１２の上流側を流れる大気から流入する空気と燃料添加部１１によって添加される添加燃料との混合気に含まれる炭化水素の濃度と炭化水素の改質反応の進行度合いとの関係を示す。図９では、横軸に空気と添加燃料との混合気に含まれる炭化水素の濃度（図９に示す「ＣｈｃＭ」）を示し、縦軸に改質反応の進行度合いを示す。図９に示すように、空気と添加燃料との混合気に含まれる改質燃料の濃度が高くなると、改質反応の進行度合いは大きくなる。

【0040】

Ｓ１０４では、図５〜９に示した改質部１２の状態を示す因子と燃料の改質反応の進行度合いとの関係に基づいて改質部１２における燃料の改質反応の現在の状態を算出する。

【0041】

次に、Ｓ１０５において、改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。改質制御部２９は、排気浄化部１３におけるＮＯｘ除去率を維持しつつＨＣ被毒を低減するよう炭化水素の改質反応を制御する。

【0042】

具体的には、燃料添加部１１によって還元剤添加通路１１０に添加された添加燃料の量を多くすると、改質部１２における改質反応が進行するため、改質炭素数は小さくなる。
また、ヒータ１２１によって改質部１２の温度を高くすると、改質部１２における改質反応が進行するため、改質炭素数は小さくなる。さらに、図７で述べたように、低温領域における改質反応では、温度の変化に対して改質反応が安定していることから、この温度領域での改質反応によって改質炭素数を高い精度で制御することが可能である。
Ｓ１０５では、このように、添加燃料の量および改質部１２の温度を制御することによって，改質部１２における改質反応を目標の改質反応の進行度合いとする。

【0043】

また、排気浄化部１３における流速が速くなるとＨＣ被毒の度合いが高まる。そこで、改質制御部２９は、流量センサ２２が検出する排気浄化部１３を流れる混合気の流量に基づいて、改質部１２における改質反応において改質炭素数を小さくするよう改質部１２を制御する。
また、排気浄化部１３における酸素濃度が低くなるとＨＣ被毒の度合いが高まる。そこで、改質制御部２９は、酸素濃度センサ２４が検出する排気浄化部１３を流れる混合気の酸素濃度に基づいて、改質部１２における改質反応において改質炭化水素の改質炭素数を小さくする。

【0044】

また、排気浄化部１３に流入する気体が含む成分によってＮＯｘ除去率やＨＣ被毒の度合いが変化する。そこで、Ｓ１０５では、改質制御部２９は、炭化水素の分子構造に着目した炭化水素の改質反応を行う。ここで、排気浄化部１３に流入する気体が含む成分とＮＯｘ除去率およびＨＣ被毒の度合いとの関係について、図１０〜１２に基づいて説明する。

【0045】

図１０には、アルデヒドやエーテルなど含酸素炭化水素における改質炭素数とＮＯｘ除去率との関係を示す。図１０では、横軸に改質炭素数を示し、縦軸にＮＯｘ除去率を示す。図１０には、「基準気体」としての主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素の特性を実線Ｌ１００で示し、含酸素炭化水素を比較的多く含む改質炭化水素の特性を点線Ｌ１０１で示す。
図１０に示すように、改質炭素数が少なくなると主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素ではＮＯｘ除去率が低下するが、含酸素炭化水素を比較的多く含む改質炭化水素ではＮＯｘ除去率は向上する。このことから、改質制御部２９は、改質炭化水素に含酸素炭化水素が多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部１２における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。

【0046】

また、含酸素炭化水素を多く含む改質炭化水素は、比較的ＮＯｘ除去率が高い。そこで、ヒータ１２１による改質部１２の温度制御では、改質部１２の温度を炭化水素の改質反応を行うことが可能な温度領域のうち比較的低温とすることによって含酸素炭化水素を比較的多く含むよう制御することもできる。

【0047】

図１１（ａ）には、炭素同士の二重結合を含む炭化水素であるオレフィンにおける改質炭素数とＮＯｘ除去率との関係を示す。図１１（ａ）では、横軸に改質炭素数を示し、縦軸にＮＯｘ除去率を示す。図１１（ａ）には、主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素の特性を実線Ｌ１１０で示し、オレフィンを比較的多く含む改質炭化水素の特性を点線Ｌ１１１で示す。
また、図１１（ｂ）には、オレフィンにおける改質炭素数とＨＣ被毒の度合いとの関係を示す。図１１（ｂ）では、横軸に改質炭素数を示し、縦軸にＨＣ被毒の度合いを示す。図１１（ｂ）には、主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素の特性を実線Ｌ１１２で示し、オレフィンを比較的多く含む改質炭化水素の特性を点線Ｌ１１３で示す。
図１１に示すように、オレフィンを比較的多く含む改質炭化水素では、改質炭素数が少なくなるとＨＣ被毒の度合いは低くなる一方、ＮＯｘ除去率は高いままとなる。このことから、改質炭化水素にオレフィンが多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部１２における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。

【0048】

図１２には、芳香族化合物、ナフテン、側鎖を有する炭化水素、パラフィンなどの低反応性炭化水素における改質炭素数とＨＣ被毒の度合いとの関係を示す。図１２では、横軸に改質炭素数を示し、縦軸にＨＣ被毒の度合いを示す。図１２には、主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素の特性を実線Ｌ１３０で示し、低反応性炭化水素を比較的多く含む改質燃料の特性を点線Ｌ１３１で示す。
図１２に示すように、低反応性炭化水素を比較的多く含む改質炭化水素では、改質炭素数が多くなるとＨＣ被毒の度合いが高くなる。このことから、改質炭化水素に低反応性炭化水素が多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部１２における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。
Ｓ１０５では、燃料添加部１１によって還元剤添加通路１１０に添加された添加燃料の量やヒータ１２１による改質部１２の加熱を利用して、図１０〜１２のような情報を基に改質部１２における燃料の改質反応を制御する。
制御装置２０における排気浄化システムの制御プロセスは、このようにして行われる。

【0049】

一般に、炭化水素を還元剤とする窒素酸化物の非選択接触還元法では、炭化水素が触媒に吸着され触媒の性能が低下するＨＣ被毒が発生する。
第一実施形態による制御装置２０では、流量センサ２２、酸素濃度センサ２４、および、触媒温度センサ２７によって排気浄化部１３の状態を検出する。このとき、改質制御部２９は、触媒温度センサ２７によって検出される排気浄化部１３の温度に基づいて改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。改質制御部２９は、ＨＣ被毒の度合いに相関関係がある改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう改質反応の進行度合いを制御する。これにより、改質制御部２９によって制御される排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を維持しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いを低減することができる。

【0050】

また、改質制御部２９は、排気浄化部１３の温度が触媒の活性温度領域の中温領域であると触媒温度センサ２７が検出するとき、改質炭素数が触媒の活性温度領域の低温領域および高温領域での改質炭素数に比べ小さくなるよう改質部１２を制御する。これにより、図３に示したように、触媒の活性温度領域の範囲内の温度によっても異なる特性を示すＮＯｘ除去率およびＨＣ被毒に対し、改質炭素数を調整することができるため、排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を向上しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0051】

一般に、反応の進行度合いは、反応時間が長いほど、また、反応速度が速いほど、反応は進行する。反応時間は、反応部を流れる気体の流量に対応する。反応速度は、反応部を流れる気体の濃度および反応部の温度に対応する。
改質制御部２９では、還元剤添加通路１１０の混合気の流量を流量センサ２１によって検出する。また、反応速度は、還元剤添加通路１１０の酸素濃度を酸素濃度センサ２３によって検出し、改質部１２の温度を改質部温度センサ２６によって検出し、還元剤添加通路１１０の炭化水素の濃度を炭化水素濃度センサ２８によって検出する。
改質制御部２９では、このように、改質反応の進行度合いに関係する複数の因子についての情報に基づいて改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。第一実施形態では、添加燃料の量を燃料添加部１１において調整することによって改質部１２における改質反応の進行度合いを制御することができる。また、改質部１２の温度をヒータ１２１によって調整することによって改質反応の進行度合いを制御することができる。これにより、排気浄化部１３に流入する改質炭化水素の改質炭素数が制御できるため、排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を向上しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0052】

また、図７に示したように、低温領域における炭化水素の改質反応は、温度の変化に対して比較的安定している。これにより、改質反応の進行度合いに対応する改質炭素数を高い精度で制御することができる。したがって、排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を向上しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0053】

一般に、ＮＯｘ除去率またはＨＣ被毒の度合いは、排気浄化部１３に流入する気体が含む炭化水素の種類によって異なる。そこで、改質制御部２９では、ＮＯｘ除去率を維持しつつＨＣ被毒の度合いを低減することができるよう改質炭素数を制御する。第一実施形態では、含酸素炭化水素、炭素同士の二重結合を含む炭化水素、または、低反応性炭化水素を多く含む場合、改質制御部２９は、改質炭素数が少なくなるよう改質部１２を制御する。また、比較的ＮＯｘ除去率が高い含酸素炭化水素が多く生成されるよう改質部１２の温度を低温とする。これにより、排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を確実に維持しつつＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる

【0054】

また、改質制御部２９は、Ｓ１０５において、改質炭化水素に含酸素炭化水素が多く含まれるよう、改質部１２の温度を炭化水素の改質反応を行うことが可能な温度領域のうち比較的低温とする。これにより、排気浄化システム１は、ＮＯｘ除去率を向上することができる。

【0055】

炭化水素を還元剤とする窒素酸化物の非選択接触還元法では、触媒における流速が速くなるとＨＣ被毒の度合いが高まる傾向がある。そこで、改質制御部２９は、流量センサ２２が検出する排気浄化部１３を流れる混合気の流量に基づいて改質炭素数を小さくする。これにより、排気浄化システム１は、排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0056】

また、炭化水素を還元剤とする窒素酸化物の非選択接触還元法では、排気浄化部における酸素濃度が低くなるとＨＣ被毒の度合いが高まる傾向がある。そこで、改質制御部４９は、酸素濃度センサ２４が検出する排気浄化部１３を流れる混合気の酸素濃度に基づいて改質炭素数を小さくする。これにより、排気浄化システム１は、排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0057】

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による排気浄化システムの制御装置を図１３に基づいて説明する。第二実施形態は、排気系に改質部が設けられている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0058】

第二実施形態の排気浄化システム２は、燃料添加部１１、改質部３２、排気浄化部１３、制御装置３０などを有する。排気浄化システム２では、燃料添加部１１は、排気系６に設けられ、制御装置３０が有する改質制御部３９の指令に基づいてコモンレール５２内の燃料を排気通路６０に噴射可能である（図１３の点線Ｆ２参照）。なお、図１３には、排気浄化システム２における気体の流れを実線矢印Ｆｇで示す。

【0059】

改質部３２は、排気系６の燃料添加部１１の下流側に設けられる。改質部３２は、排気系６を流れる燃料添加部１１が添加した添加燃料に含まれる炭化水素、および、エンジン８から排出された未燃炭化水素を改質する。改質部３２から排出される改質炭化水素は、排気系６を通って排気浄化部１３に到達する。
改質部３２には、改質部３２の温度を変更可能な「温度制御部」としてのヒータ３２１が設けられている。ヒータ３２１は、改質制御部３９の指令に応じて改質部３２の温度を制御する。

【0060】

制御装置３０は、流量センサ３１，２２、酸素濃度センサ３３，２４、ガス温度センサ３５、改質部温度センサ３６、触媒温度センサ２７、炭化水素濃度センサ３８、および、改質制御部３９を有する。流量センサ３１、酸素濃度センサ３３、改質部温度センサ３６、および、炭化水素濃度センサ３８は、特許請求の範囲に記載の「第二出力部」に相当する。

【0061】

流量センサ３１は、排気通路６０において燃料添加部１１の下流側を流れる気体、すなわち、エンジン８が排出する排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の流量を検出可能に設けられている。流量センサ３１は、改質制御部３９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気の流量に応じた信号を改質制御部３９に出力する。

【0062】

酸素濃度センサ３３は、排気通路６０において燃料添加部１１の下流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度を検出可能に設けられている。酸素濃度センサ３３は、改質制御部３９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度に応じた信号を改質制御部３９に出力する。

【0063】

ガス温度センサ３５は、排気通路６０において燃料添加部１１の下流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の温度を検出可能に設けられている。ガス温度センサ３５は、改質制御部３９と電気的に接続し、排気と添加燃料との混合気の温度に応じた信号を改質制御部３９に出力する。

【0064】

改質部温度センサ３６は、改質部３２の温度を検出可能に設けられている。改質部温度センサ３６は、改質制御部３９と電気的に接続し改質部３２の温度に応じた信号を改質制御部３９に出力する。

【0065】

炭化水素濃度センサ３８は、排気通路６０において燃料添加部１１の下流側であって改質部３２の上流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１によって添加される添加燃料との混合気に含まれる炭化水素の濃度を検出可能に設けられている。炭化水素濃度センサ３８は、改質制御部３９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気の炭化水素の濃度に応じた信号を改質制御部３９に出力する。

【0066】

改質制御部３９は、燃料添加部１１、および、ヒータ３２１と電気的に接続している。改質制御部３９は、流量センサ３１，２２、酸素濃度センサ３３，２４、ガス温度センサ３５、改質部温度センサ３６、触媒温度センサ２７、および、炭化水素濃度センサ３８が出力する信号に基づいて改質部３２における炭化水素の改質を制御する。具体的には、第一実施形態と同様に、改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう燃料添加部１１による燃料の添加量および改質部３２の温度を制御する。

【0067】

第二実施形態の排気浄化システム２では、改質部３２は、排気系６に設けられている。改質制御部３９によって制御される改質部３２は、燃料添加部１１の添加燃料だけでなくエンジン８が排出する排気に含まれる未燃炭化水素も改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう改質することができる。これにより、第二実施形態による制御装置３０は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

【0068】

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による排気浄化システムの制御装置を図１４に基づいて説明する。第三実施形態は、還元剤添加管の上流側が排気系から分岐されている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0069】

第三実施形態の排気浄化システム３は、燃料添加部１１、改質部４２、排気浄化部１３、制御装置４０などを有する。排気浄化システム３では、燃料添加部１１は、バイパス管７に設けられ、制御装置４０が有する改質制御部４９の指令に基づいてコモンレール５２内の燃料をバイパス通路７０に噴射可能である（図１４の点線Ｆ３参照）。なお、図１４には、排気浄化システム３における気体の流れを実線矢印Ｆｇで示す。

【0070】

バイパス管７は、両端が排気系６に接続している。バイパス管７の排気系６に接続している端部のうちエンジン８に近い側の端部７１からバイパス管７が有するバイパス通路７０にエンジン８が排出する排気が流入する。バイパス通路７０を流れる排気には、燃料添加部１１が噴射する添加燃料が添加される。バイパス通路７０を流れる排気と添加燃料との混合気は、改質部４２において改質される。改質部４２において改質された改質炭化水素は、バイパス管７の排気系６に接続している端部のうちエンジン８から遠い側の端部７２を通って排気系６に戻される。

【0071】

改質部４２は、バイパス管７の燃料添加部１１の下流側に設けられる。改質部４２は、バイパス管７を流れる燃料添加部１１が添加した添加燃料に含まれる炭化水素、および、エンジン８から排出された未燃炭化水素を改質する。改質部４２から排出される改質炭化水素は、バイパス管７および排気系６を通って排気浄化部１３に到達する。
改質部４２には、改質部４２の温度を変更可能な「温度制御部」としてのヒータ４２１が設けられている。ヒータ４２１は、改質制御部４９の指令に応じて改質部４２の温度を制御する。

【0072】

制御装置４０は、流量センサ４１，２２、酸素濃度センサ４３，２４、ガス温度センサ４５、改質部温度センサ４６、触媒温度センサ２７、炭化水素濃度センサ４８、および、改質制御部４９を有する。流量センサ４１、酸素濃度センサ４３、改質部温度センサ４６、および、炭化水素濃度センサ４８は、特許請求の範囲に記載の「第二出力部」に相当する。

【0073】

流量センサ４１は、バイパス通路７０において燃料添加部１１の下流側を流れる気体、すなわち、エンジン８が排出する排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の流量を検出可能に設けられている。流量センサ４１は、改質制御部４９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気の流量に応じた信号を改質制御部４９に出力する。

【0074】

酸素濃度センサ４３は、バイパス通路７０において燃料添加部１１の下流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度を検出可能に設けられている。酸素濃度センサ４３は、改質制御部４９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気に含まれる酸素濃度に応じた信号を改質制御部４９に出力する。

【0075】

ガス温度センサ４５は、バイパス通路７０において燃料添加部１１の下流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１が添加する添加燃料との混合気の温度を検出可能に設けられている。ガス温度センサ４５は、改質制御部４９と電気的に接続し、排気と添加燃料との混合気の温度に応じた信号を改質制御部４９に出力する。

【0076】

改質部温度センサ４６は、改質部４２の温度を検出可能に設けられている。改質部温度センサ４６は、改質制御部４９と電気的に接続し改質部４２の温度に応じた信号を改質制御部４９に出力する。

【0077】

炭化水素濃度センサ４８は、バイパス通路７０において燃料添加部１１の下流側であって改質部４２の上流側を流れるエンジン８の排気と燃料添加部１１によって添加される添加燃料との混合気に含まれる炭化水素の濃度を検出可能に設けられている。炭化水素濃度センサ４８は、改質制御部４９と電気的に接続し排気と添加燃料との混合気の炭化水素の濃度に応じた信号を改質制御部４９に出力する。

【0078】

改質制御部４９は、燃料添加部１１、および、ヒータ４２１と電気的に接続している。改質制御部４９は、流量センサ４１，２２、酸素濃度センサ４３，２４、ガス温度センサ４５、改質部温度センサ４６、触媒温度センサ２７、および、炭化水素濃度センサ４８が出力する信号に基づいて改質部４２における炭化水素の改質を制御する。具体的には、第一実施形態と同様に、改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう燃料添加部１１による燃料の添加量および改質部４２の温度を制御する。

【0079】

第三実施形態の排気浄化システム３では、改質部４２は、排気系６をバイパスするバイパス管７に設けられている。改質制御部４９によって制御される改質部４２は、燃料添加部１１の添加燃料だけでなくエンジン８が排出する排気に含まれる未燃炭化水素も改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう改質することができる。これにより、第三実施形態による制御装置４０は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

【0080】

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による排気浄化システムの制御装置を図１５に基づいて説明する。第四実施形態は、還元剤添加通路を流れる気体の流量を制御可能な点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0081】

第四実施形態の排気浄化システム４は、燃料添加部１１、改質部１２、排気浄化部１３、「流速制御部」としての供給ポンプ１４、制御装置２０などを有する。

【0082】

供給ポンプ１４は、還元剤添加管１１１の燃料添加部１１の上流側に設けられている。供給ポンプ１４は、改質制御部２９と電気的に接続している。供給ポンプ１４は、改質制御部２９の指令に応じて、還元剤添加通路１１０を流れる気体の流量を調整することが可能である。

【0083】

第四実施形態の排気浄化システム４では、改質制御部２９は、改質反応の進行度合いに関係する還元剤添加通路１１０の混合気の流量に関する情報に基づいて改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。第四実施形態では、供給ポンプ１４によって還元剤添加通路１１０の混合気の流量を調整することによって改質部１２における流速を制御する。これにより、改質部１２における改質反応の進行度合いを制御することができる。したがって、排気浄化部１３に流入する改質炭化水素の改質炭素数が制御できるため、排気浄化システム４は、ＮＯｘ除去率を向上しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0084】

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による排気浄化システムの制御装置を図１６に基づいて説明する。第五実施形態は、バイパス通路を流れる気体の酸素濃度を制御可能な点が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0085】

第五実施形態の排気浄化システム５は、燃料添加部１１、改質部１２、排気浄化部１３、「酸素濃度制御部」としての大気供給バルブ１５、制御装置４０などを有する。

【0086】

大気供給バルブ１５は、バイパス管７の燃料添加部１１の上流側に設けられている。大気供給バルブ１５は、改質制御部４９と電気的に接続している。大気供給バルブ１５は、改質制御部４９の指令に応じて自身の開度を制御することによって、バイパス通路７０に空気を供給することが可能である。これにより、バイパス通路７０を流れる気体の酸素濃度を調整することが可能となる。

【0087】

第五実施形態の排気浄化システム５では、改質制御部４９は、改質反応の進行度合いに関係するバイパス通路７０の混合気の酸素濃度に関する情報に基づいて改質部１２における炭化水素の改質反応を制御する。第五実施形態では、バイパス通路７０の混合気の酸素濃度を大気供給バルブ１５によって調整することによって改質部１２における酸素濃度を制御する。これにより、改質部１２における改質反応の進行度合いを制御することができる。したがって、排気浄化部１３に流入する改質炭化水素の改質炭素数が制御できるため、排気浄化システム５は、ＮＯｘ除去率を向上しつつ排気浄化部１３におけるＨＣ被毒の度合いをさらに低減することができる。

【0088】

また、第一実施形態でも述べたように、含酸素炭化水素を多く含む改質炭化水素は、比較的ＮＯｘ除去率が高い。そこで、大気供給バルブ１５による改質部１２の酸素濃度制御では、改質部１２における酸素濃度を炭化水素の改質反応を行うことが可能な酸素濃度範囲のうち比較的高い酸素濃度とすることによって含酸素炭化水素を比較的多く含むよう制御する。これにより、排気浄化システム５のＮＯｘ除去率を向上することができる。

【0089】

（他の実施形態）
上述の実施形態では、改質制御部は、排気浄化部の温度によって改質炭素数が変化するよう改質反応の進行度合いを変更するとした。しかしながら、排気浄化部の温度によって改質反応の進行度合いを変更しなくてもよい。排気浄化部を流れる気体の流速や酸素濃度によって改質反応の進行度合いを変更してもよい。

【0090】

上述の実施形態では、改質炭化水素の分子構造に着目して炭化水素の改質反応を行うとした。分子構造に着目しなくてもよく、改質部における改質反応での改質炭素数を制御可能であればよい。

【0091】

上述の実施形態では、「第一出力部」として排気浄化部の状態を検出可能な流量センサ、酸素濃度センサ、および、触媒温度センサを備えるとした。しかしながら、「第一出力部」の構成はこれに限定されない。排気浄化部の状態を検出可能であればよい。また、「第一出力部」として、エンジンの運転条件ごとの算出結果をまとめたマップに基づいて排気浄化部の状態を推定する推定部や、物理化学モデルから排気浄化部の状態を演算する演算部を備えてもよい。

【0092】

上述の実施形態では、改質部の状態を検出可能な流量センサ、酸素濃度センサ、改質部温度センサ、および、炭化水素濃度センサを備えるとした。しかしながら、これらのセンサはなくてもよい。

【0093】

上述の実施形態では、炭化水素濃度センサによって検出される混合気の炭化水素の濃度に基づいて改質部における改質反応の進行度合いを制御するとした。しかしながら、混合気の炭化水素の濃度を検出する方法はこれに限定されない。燃料添加部が噴射する燃料の添加量に基づいて混合気の炭化水素の濃度を算出してもよい。

【0094】

上述の実施形態では、「温度制御部」としてヒータを備えるとした。しかしながら、「温度制御部」はこれに限定されない。クーラーによって改質部を冷却してもよい。

【0095】

上述の実施形態では、「炭化水素濃度制御部」として燃料添加部を備えるとした。しかしながら、「炭化水素濃度制御部」はこれに限定されないし、なくてもよい。エンジンの排気に含まれる未燃炭化水素を改質してもよい。

【0096】

第四実施形態では、「流速制御部」として大気を供給可能な供給ポンプを備えるとした。しかしながら、「流速制御部」はこれに限定されない。供給ポンプの代わりにバルブを設け、バルブの開度を制御することによって改質部における流速を制御してもよい。

【0097】

第五実施形態では、「酸素濃度制御部」として排気に空気を混合可能な大気供給バルブを備えるとした。しかしながら、「酸素濃度制御部」はこれに限定されない。

【0098】

第五実施形態では、大気供給バルブをバイパス管に設けるとした。大気供給バルブは、第二実施形態の排気系に設けられてもよい。

【0099】

以上、本発明はこのような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形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0100】

１，２，３，４，５・・・排気浄化システム
１１・・・燃料添加部
１２，３２，４２・・・改質部
１３・・・排気浄化部（触媒）
２０，３０，４０・・・制御装置
２２・・・流量センサ（第一出力部）
２４・・・酸素濃度センサ（第一出力部）
２７・・・触媒温度センサ（第一出力部）
２９，３９，４９・・・改質制御部

【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】