(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び内燃機関の排気の一部を導入し、導入される排気中に含まれる酸素及び水分を用いて、部分酸化反応及び水蒸気改質反応により、燃料から、水素を含む改質ガスを生成する改質装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、
要求水素量及び内燃機関の運転状態に応じて改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、内燃機関の運転状態として、排気温度及び空燃比を用い、これらと要求水素量とに応じて、前記改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、要求水素量に対し、燃料供給量がほぼ最小となるよう調節することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、要求水素量に対し、生成される改質ガス量がほぼ最小となるよう調節することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の排気系に、排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、理論空燃比又はリッチの時に該トラップしたＮＯｘを放出する性質を有する触媒を備え、前記改質装置を用いて生成した改質ガスを前記触媒の上流の排気通路に供給する場合に、
前記要求水素量の算出のため、前記触媒のＮＯｘトラップ量を推定する手段と、この推定結果を基に前記改質装置の要求水素量を算出する手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記要求水素量算出手段は、前記触媒のＮＯｘトラップ量の変化分に応じて、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記改質装置にて生成された改質ガスを一時的に保持する改質ガス保持手段を備える場合に、前記改質ガス保持手段の水素保持量を推定する手段を設け、
前記要求水素量算出手段にて、前記触媒のＮＯｘトラップ量及び前記改質ガス保持手段の水素保持量に応じて、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
改質ガスを排気通路に供給した後酸素によって消費される水素量を推定する手段を設け、
前記要求水素量算出手段にて、前記酸素によって消費される水素量を加算して、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記改質装置にて生成された改質ガスを一時的に保持する改質ガス保持手段を備える場合に、前記改質ガス保持手段の改質ガス保持量を推定する手段を設け、改質ガス供給制御手段にて、前記触媒のＮＯｘトラップ量及び前記改質ガス保持手段の改質ガス保持量に応じて、改質ガスの排気通路への供給を制御することを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置として、ＳＡＥ Paper９３１０９６、Fig.１に示されるように、燃料及び内燃機関の排気の一部を導入し、これらを改質する改質装置を設けたものがある。この改質装置は、導入された排気ガス中に含まれる酸素及び水分を用いて、部分酸化反応及び水蒸気改質反応により、炭化水素燃料から水素を含む改質ガスを生成する。生成された改質ガスは、内燃機関の燃料あるいはその一部として使用したり、排気系に導入して還元剤として使用したり、あるいはバーナに代表される燃焼式昇温装置の燃料として使用する等、種々の用途が考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような改質装置を使用するにあたっては、以下のような問題点があった。
先ず改質ガスの用途及び内燃機関の運転状態に応じて決まる改質ガスの要求量を満たすように改質装置を作動させる必要がある。これは要求量に対し不足すると改質ガスによって得られる効果が減少し、一方過剰に生成した場合は、改質装置作動のために使用したエネルギーが無駄となるためである。また、例えばタンクを設けて改質ガスが過剰に生成された場合に余剰分を一時的に保持する構成とする場合でも、常に不足無く改質ガスを供給しようとすると大きなタンク容量が必要となり、車両への搭載を考慮すると、レイアウト上好ましくない。
【０００４】
また別の問題点として、内燃機関の運転状態によって排気ガスの温度、酸素濃度及び水分濃度が変化し、これに応じて改質装置の効率、生成される改質ガス量及び水素濃度等も変化するため、所定量の改質ガスを得るために必要な燃料供給量が増加して燃費の悪化を招いたり、生成される改質ガス量が変化して要求に対し過不足が生じることが考えられる。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、運転状態に応じて高効率な状態で改質装置を作動させて、要求に見合った量の改質ガスを生成することを可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、燃料及び内燃機関の排気の一部を導入し、導入される排気中に含まれる酸素及び水分を用いて、部分酸化反応及び水蒸気改質反応により、燃料から、水素を含む改質ガスを生成する改質装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、要求水素量及び内燃機関の運転状態に応じて改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、内燃機関の運転状態として、排気温度及び空燃比を用い、これらと要求水素量とに応じて、前記改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節することを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、要求水素量に対し、燃料供給量がほぼ最小となるよう調節することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明では、請求項１〜３の発明において、前記燃料供給量及び排気導入量調節手段は、要求水素量に対し、生成される改質ガス量がほぼ最小となるよう調節することを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項１〜４の発明において、内燃機関の排気系に、排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、理論空燃比又はリッチの時に該トラップしたＮＯｘを放出する性質を有する触媒（以下、ＮＯｘトラップ触媒という）を備え、前記改質装置を用いて生成した改質ガスを前記触媒の上流の排気通路に供給する場合に、前記要求水素量の算出のため、前記触媒のＮＯｘトラップ量を推定する手段と、この推定結果を基に前記改質装置の要求水素量を算出する手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記要求水素量算出手段は、前記触媒のＮＯｘトラップ量の変化分に応じて、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする。
請求項７の発明では、請求項５の発明において、前記改質装置にて生成された改質ガスを一時的に保持する改質ガス保持手段を備える場合に、前記改質ガス保持手段の水素保持量を推定する手段を設け、前記要求水素量算出手段にて、前記触媒のＮＯｘトラップ量及び前記改質ガス保持手段の水素保持量に応じて、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項８の発明では、請求項５〜７の発明において、改質ガスを排気通路に供給した後酸素によって消費される水素量を推定する手段を設け、前記要求水素量算出手段にて、前記酸素によって消費される水素量を加算して、前記改質装置の要求水素量を算出することを特徴とする。
請求項９の発明では、請求項５〜８の発明において、前記改質装置にて生成された改質ガスを一時的に保持する改質ガス保持手段を備える場合に、前記改質ガス保持手段の改質ガス保持量を推定する手段を設け、改質ガス供給制御手段にて、前記触媒のＮＯｘトラップ量及び前記改質ガス保持手段の改質ガス保持量に応じて、改質ガスの排気通路への供給を制御することを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、要求水素量及び内燃機関の運転状態に応じて、改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する構成としたので、運転状態に応じて高効率な状態で改質装置を作動させて、要求に見合った量の改質ガスを生成することが可能になるという効果が得られる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、内燃機関の運転状態として、排気温度及び空燃比を用い、これらと要求水素量とに応じて、改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する構成としたので、要求量の水素を生成するために必要な量の燃料、酸素、水分を、種々の運転状態において改質装置に供給できるという効果が得られる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、要求水素量に対して燃料供給量がほぼ最小となるように改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する構成としたので、改質装置での燃料消費量を少なくして燃費悪化を抑えられるという効果が得られる。
請求項４の発明によれば、要求水素量に対して生成される改質ガス量が最小となる、即ち改質ガス中の水素濃度が最大となるように、改質装置への燃料供給量及び排気導入量を調節する構成としたので、高水素濃度の改質ガスを生成でき、少流量で大きな効果が得られる上、例えばタンク等を設けて生成された改質ガスを一時的に保持する場合はタンク容量を小さくできるという効果も得られる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、排気系にＮＯｘトラップ触媒を備え、その上流に改質ガスを供給して、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化する場合に、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量を推定し、その推定結果を基に要求水素量を算出する構成としたので、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされているＮＯｘを脱離浄化するための、還元に必要な量の水素を生成することが可能となる。
【００１５】
請求項６の発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量の変化分に応じて要求水素量を算出する構成としたので、改質装置にて生成された改質ガスを一時的に保持するなどして、間欠的に改質ガスを排気系に供給する場合でも、トラップされているＮＯｘの還元に必要な量の水素を常時準備することが可能となる。
【００１６】
請求項７の発明によれば、改質ガス保持手段を備える場合に、その水素保持量を推定し、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量と改質ガス保持手段の水素保持量とから、要求水素量を算出する構成としたので、ＮＯｘ還元に必要な水素量と保持している水素量とに差が生じた場合でもＮＯｘトラップ量を基準として改質装置の要求水素量にそれを反映させて補正することが可能となる。
【００１７】
請求項８の発明によれば、改質ガスを排気系に供給した後酸素によって消費される水素量を推定し、これを加算して、要求水素量を算出する構成としたので、改質ガス供給時に、そこに存在する酸素と反応して水素が消費されても、ＮＯｘを還元する水素量が不足するのを防止することが可能となる。
請求項９の発明によれば、改質ガス保持手段を備える場合に、その改質ガス保持量を推定し、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量及び改質ガス保持手段の改質ガス保持量に応じて、改質ガスの排気系への供給を制御する構成としたので、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量が上限に達したり、改質ガス保持手段の改質ガス保持量が上限に達したりする前に、改質ガスを供給して、排気が悪化したり、効率が悪化するのを防止することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の一実施形態の構成を示す。
内燃機関（以下エンジンという）１の排気通路２には、分岐管３が設けられ、排気の一部は分岐管３に設けられた排気導入量調節手段としての排気流量制御弁４を通って改質装置５に導かれる。改質装置５にはまた燃料タンク６からの燃料供給路７が接続されており、燃料供給路７の途中には燃料供給量調節手段としての燃料流量制御弁８が設けられている。ここにおいて、改質装置５は、これに導入される燃料及び排気ガスを改質して、少なくとも水素を含む改質ガスを生成する。
【００１９】
一方、改質装置５で生成された改質ガスは、改質ガス通路９に導かれ、バッファタンク１０、その下流の改質ガス供給制御弁１１を通り、排気通路２の分岐管３接続部より下流側に導入される。ここで、バッファタンク１０は、生成された改質ガスを所定量まで一時的に保持することが可能な装置であり、改質ガス保持手段に相当する。
【００２０】
また、排気通路２には、改質ガス通路９との接続部より更に下流側に、排気空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、理論空燃比又はリッチの時にトラップしたＮＯｘを放出、浄化するＮＯｘトラップ触媒１２が設けられている。従って、改質装置５で生成された改質ガスは、ＮＯｘトラップ触媒１２においてＮＯｘ還元のために使用される。
【００２１】
エンジンコントロールユニット１３は、図示しない各種センサから入力されるエンジン１の運転状態に基づいて、エンジン１の運転制御を行うと共に、排気流量制御弁４、燃料流量制御弁８、改質ガス供給制御弁１１の制御を行う。
これらの制御弁４，８，１１を制御するための目標流量演算に関する制御ブロック図を図２（Ａ），（Ｂ）に示す。
【００２２】
図２（Ａ）は、燃料流量制御弁８及び排気流量制御弁４による燃料供給量及び排気導入量の演算のための制御ブロック図で、エンジン１の運転状態と改質装置５の要求水素量とに応じて、改質装置５の目標作動点を決定し、これに基づいて燃料供給量及び排気導入量を算出する。
図２（Ｂ）は、改質ガス供給制御弁１１による改質ガスの供給を制御するための制御ブロック図であり、ＮＯｘトラップ触媒１２にトラップされるＮＯｘトラップ量を推定し、また、バッファタンク１０の改質ガス保持量を推定し、これらに基づいて、改質ガスの供給を制御する。
【００２３】
より詳細な制御内容はフローチャートにより説明する。
図３は本実施形態における排気浄化装置制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎に実行される。
先ずＳ１では、エンジン運転状態のパラメータとして、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、空燃比Ａ／Ｆ、冷却水温Ｔｗを読込む。更に、前回までのルーチンにおいて算出・記憶されているＮＯｘトラップ触媒１２のＮＯｘトラップ量ＴNOx 、及びバッファタンク１０の改質ガス保持量Ｔgas を読込む。
【００２４】
Ｓ２では、Ｓ１で読込まれたエンジン運転状態の各パラメータより、排気温度Ｔexを推定する。各パラメータ（Ｎｅ、Ｑａ、Ａ／Ｆ、Ｔｗ）と排気温度Ｔexとは、例えば図４に示すような関係にあるので、これらを予めテーブルあるいはマップデータ化しておき、パラメータの値に応じて参照する等の方法を用いることで、推定が可能である。尚、排気温度Ｔexをセンサを用いて直接的に検出するようにしてもよい。
【００２５】
Ｓ３では、空燃比Ａ／Ｆから、排気中の酸素濃度ＰO2、水分濃度ＰH2O を推定する。これらは空燃比Ａ／Ｆに対し例えば図５に示すような関係にあるので、これを基にＳ２と同様の手法で推定が可能である。
Ｓ４では、エンジン運転状態の各パラメータより、排気中のＮＯｘ量ＥNOx を推定する。各パラメータ（Ｎｅ、Ｑａ、Ａ／Ｆ、Ｔｗ）と排気中のＮＯｘ濃度とは例えば図６に示すような関係にあるので、これを基にＳ２，Ｓ３と同様の手法でＮＯｘ濃度を推定し、これに排気ガス量を乗じることで、ＮＯｘ量ＥNOx を求めることが可能である。尚、排気ガス量は吸入空気量Ｑａと空燃比Ａ／Ｆとから算出することが可能であるが、便宜的に吸入空気量Ｑａをそのまま用いることも考えられる。
【００２６】
Ｓ５では、ＮＯｘトラップ触媒１２のＮＯｘトラップ率ＩNOx を推定する。これはＮＯｘトラップ触媒１２に流入したＮＯｘのうちトラップされる割合を示すもので、ＮＯｘトラップ触媒１２の状態、及び排気組成に応じて変化する。代表的な例を図７に示しており、ＮＯｘトラップ量ＴNOx 、排気温度Ｔex、空燃比Ａ／Ｆから、Ｓ２〜Ｓ４と同様の手法でＮＯｘトラップ率ＩNOx を推定することができる。尚、ＮＯｘトラップ触媒１２の温度を直接的に検出する手段を設け、排気温度Ｔexの代わりに用いる方法も考えられる。
【００２７】
Ｓ６では、排気中のＮＯｘ量ＥNOx のうち、ＮＯｘトラップ触媒にトラップされるＮＯｘ量はＥNOx ×ＩNOx で表されることから、これをＮＯｘトラップ量増分として、ｄＴNOx に代入する（ｄＴNOx ←ＥNOx ×ＩNOx ）。
Ｓ７では、ＮＯｘトラップ触媒１２のＮＯｘトラップにより、そのＮＯｘトラップ量ＴNOx はｄＴNOx 分増加するので、前回までのＮＯｘトラップ量ＴNOx にＮＯｘトラップ量増分ｄＴNOx を加算して、ＮＯｘトラップ量ＴNOx を更新する（ＴNOx ←ＴNOx ＋ｄＴNOx ）。ここで、Ｓ６，Ｓ７の部分がＮＯｘトラップ量推定手段に相当する。
【００２８】
Ｓ８では、要求水素量ｄＴH2を、ＮＯｘトラップ量増分ｄＴNOx を還元するために必要な水素量として、ＮＯｘトラップ量増分ｄＴNOx と係数Ｋとの積として求める（ｄＴH2＝ｄＴNOx ×Ｋ）。この部分が要求水素量算出手段に相当する。ここで、ＫはＮＯｘの水素量換算値、即ち単位量あたりのＮＯｘを還元するのに必要な水素量を表す。本ステップにより、トラップされているＮＯｘを還元するために必要な水素を常に準備できるようになる。
【００２９】
Ｓ９では、排気温度Ｔexと空燃比Ａ／Ｆとから、改質装置特性マップ（燃料供給量と排気導入量とに対する水素生成量の特性マップ）を得る。改質装置特性マップの例を図８に示す。このように、改質装置の特性は、排気温度Ｔex、空燃比Ａ／Ｆ（排気中の酸素及び水分濃度）によって異なるので、Ｓ９では、排気温度Ｔex、空燃比Ａ／Ｆに応じて異なる特性マップを選択する。図８の例では、排気温度Ｔexが低温で、空燃比Ａ／Ｆ小のときに図８（１）のマップ、排気温度Ｔexが高温で、空燃比Ａ／Ｆ小のときに図８（２）のマップ、排気温度Ｔexが高温で、空燃比Ａ／Ｆ大のときに図８（３）のマップを選択する。あるいは、基準となる特性マップに対し、これらの条件に応じて補正を行い、当該条件における特性マップを得るようにしてもよい。尚、改質装置５の温度を検出する手段を設け、特性マップを得る際に、排気温度Ｔexの代わりに用いる方法も考えられる。また、空燃比Ａ／Ｆを用いる代わりに、排気中の酸素濃度ＰO2及び水分濃度ＰH2O を用いてもよい。
【００３０】
Ｓ１０では、Ｓ９で得られた改質装置特性マップを基に、Ｓ８で求めた要求水素量ｄＴH2から、改質装置の目標作動点、即ち燃料供給量ｄＦfuel、排気導入量ｄＦexh を決定する。
ここで、図８の改質装置特性マップからわかるように、ある量の水素を生成するために、等水素生成量線上に燃料供給量と排気導入量との多数の組み合わせが存在するが、燃費悪化抑制の観点からは供給燃料量が少ない方が望ましく、また車載レイアウトの観点からはバッファタンク１０の容量が小さくて済むように、排気導入量（改質ガス量）が少ない方が望ましい。
【００３１】
よってＳ１０では、これらを満たす点を、要求水素量ｄＴH2に等しい等水素生成量線上に求める。図８にプロットした点は、各条件において所定の要求水素量ｄＴH2が与えられた場合の改質装置の目標作動点（燃料供給量ｄＦfuel、排気導入量ｄＦexh ）の決定例である。尚、目標作動点が決定すると、今回生成される改質ガス量ｄＴgas も特性マップより求められる。
【００３２】
Ｓ１１では、Ｓ１０の決定結果（燃料供給量ｄＦfuel、排気導入量ｄＦexh ）に基づいて、燃料流量制御弁８及び排気流量制御弁４を駆動し、改質装置５に所望の量の燃料及び排気ガスを供給する。Ｓ９〜Ｓ１１の部分が燃料流量制御弁８及び排気流量制御弁４と共に燃料供給量及び排気導入量調節手段に相当する。これにより、改質装置５にて生成された改質ガスはバッファタンク１０に一時的に保持される。
【００３３】
Ｓ１２では、前回までの改質ガス保持量Ｔgas に今回生成された改質ガス量ｄＴgas を加算して、改質ガス保持量Ｔgas を更新する（Ｔgas ←Ｔgas ＋ｄＴgas ）。この部分が改質ガス保持量推定手段に相当する。
ところで、ＮＯｘトラップ触媒１２でトラップ可能なＮＯｘ量には限りがあり、これを超えると触媒１２下流にそのままＮＯｘが放出されることになって好ましくないため、ＮＯｘトラップ量ＴNOx が上限に達する前にこれを脱離浄化する必要がある。
【００３４】
そこでＳ１３では、ＮＯｘトラップ量ＴNOx が所定の上限値ＴNOxMax以上か否かを判定する。ここで、ＴNOxMaxは所望のＮＯｘトラップ率が得られなくなるＮＯｘトラップ量である。
Ｙｅｓの場合は、Ｓ１５に進み、改質ガス供給制御弁１１を開き、バッファタンク１０内の改質ガスをＮＯｘトラップ触媒１２上流の排気通路２に供給して、ＮＯｘトラップ触媒１２にトラップされているＮＯｘを改質ガス中の水素により還元浄化する。
【００３５】
一方、Ｎｏの場合は、Ｓ１４に進み、別の判定を行う。バッファタンク１０の容量は有限であり、これを超える量の改質ガスは保持できない。また、容量は一度に還元する必要がある最大ＮＯｘ量に応じて決めることが望ましいが、運転条件によっては、得られる水素濃度が低くなり、改質ガス容積が過大となることも考えられる。
【００３６】
そこでＳ１４では、バッファタンク１０がオーバーフロー状態か否か、即ち改質ガス保持量Ｔgas がバッファタンク容量に相当する所定の上限値ＴgasMax以上か否かを判定する。
Ｙｅｓの場合は、Ｓ１５に進み、前述の通り、改質ガス供給制御弁１１を開き、バッファタンク１０内の改質ガスをＮＯｘトラップ触媒１２上流の排気通路２に供給して、ＮＯｘトラップ触媒１２にトラップされているＮＯｘを改質ガス中の水素により還元浄化する。
【００３７】
一方、Ｎｏの場合は、Ｓ１７に進み、改質ガス供給制御弁１１を閉じた状態として、本ルーチンを終了する。ここで、Ｓ１３〜Ｓ１７の部分が改質ガス供給制御弁１１と共に改質ガス供給制御手段に相当する。
尚、Ｓ１５で改質ガス供給制御弁１１を開いて改質ガスを放出した後は、Ｓ１６に進み、ＮＯｘトラップ量ＴNOx 、改質ガス保持量Ｔgas をそれぞれ０にクリアして、本ルーチンを終了する。
【００３８】
次に本発明の他の実施形態について説明する。
図９に他の実施形態における排気浄化装置制御ルーチンのフローチャートを示す。尚、構成は前記一実施形態（図１）と同一である。
Ｓ２１〜Ｓ２７は、図３のＳ１〜Ｓ７と同一であるので、説明を省略する。但し、Ｓ２１では、前回までのルーチンにおいて算出・記憶されているバッファタンク１０の水素保持量ＴH2も読込む。
【００３９】
Ｓ２８では、要求水素量ｄＴH2を、ＮＯｘトラップ触媒１２にトラップされているＮＯｘトラップ量ＴNOx を還元するために必要な水素量ＴNOx ×Ｋと、改質ガスを供給する際排気系に存在する酸素ＴO2によって消費される水素量ＴO2×Ｌとの和から、バッファタンク１０内の水素保持量ＴH2を減じた値として、算出する（ｄＴH2←ＴNOx ×Ｋ＋ＴO2×Ｌ−ＴH2）。この部分が本実施形態での要求水素量算出手段に相当する。尚、ＴO2の構成要素としては排気ガス中の酸素及びＮＯｘトラップ触媒１２に吸収されている酸素等が考えられ、空燃比Ａ／Ｆに基づいて求めることができる。Ｌは酸素の水素量換算値、即ち単位量あたりの酸素によって消費される水素量を表す。ＴO2×Ｌを求める部分が消費水素量推定手段に相当する。このようにＴO2×Ｌを考慮することにより、酸素に水素が消費されてＮＯｘを還元する水素が不足するのを防止できる。
【００４０】
Ｓ２９〜Ｓ３１は、図３のＳ９〜Ｓ１１と同一であるので、説明を省略する。但し、Ｓ３０では、改質装置目標作動点として、燃料供給量ｄＦfuel及び排気導入量ｄＦexh を算出するが、Ｓ１０とは異なり、改質ガス量ｄＴgas の算出は行わない。
Ｓ３２では、改質装置の実作動点、即ち実燃料供給量ｄＲfuel、実排気導入量ｄＲexh を検知する。そして、Ｓ３３では、実燃料供給量ｄＲfuel、実排気導入量ｄＲexh に基づいて、改質ガス量ｄＴgas 、水素生成量ｄＴH2を算出する。これらのステップにより、運転条件、制御弁作動特性等の原因で目標通りの流量が得られない場合でも、実際の作動点を検知できるので、改質ガス量ｄＴgas 、水素生成量ｄＴH2を正確に求めることが可能となる。
【００４１】
Ｓ３４は、図３のＳ１２と同一であるので説明を省略する。
Ｓ３５では、前回までのバッファタンク１０の水素保持量ＴH2に今回保持される分である水素生成量ｄＴH2を加算して、水素保持量ＴH2を更新する。（ＴH2←ＴH2＋ｄＴH2）。この部分が水素保持量推定手段に相当する。
以降のＳ３６〜Ｓ４０は、図３のＳ１３〜Ｓ１７と同一であるので説明を省略する。但し、Ｓ３９では、改質ガス供給弁１１を開いて、バッファタンク１０内の改質ガスを放出した後に、ＴNOx 、Ｔgas に加え、水素保持量ＴH2も０にクリアする。
【００４２】
以上の制御により、改質装置５において目標通りの作動が得られない場合であっても、次回演算の際の要求水素量にそれを反映して補正することができ、水素量の過不足を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の構成図
【図２】  同上実施形態の制御ブロック図
【図３】  同上実施形態のフローチャート
【図４】  同上実施形態の排気温度推定のための特性図
【図５】  同上実施形態の酸素濃度及び水素濃度推定のための特性図
【図６】  同上実施形態のＮＯｘ濃度推定のための特性図
【図７】  同上実施形態のＮＯｘトラップ率推定のための特性図
【図８】  同上実施形態の改質装置特性及び作動点設定例を示す図
【図９】  本発明の他の実施形態のフローチャート
【符号の説明】
１  エンジン
２  排気通路
３  分岐管
４  排気流量制御弁
５  改質装置
６  燃料タンク
７  燃料供給路
８  燃料流量制御弁
９  改質ガス通路
１０  バッファタンク
１１  改質ガス供給制御弁
１２  ＮＯｘトラップ触媒
１３  エンジンコントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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