(57)【要約】【課題】熱、水素生成装置の作動時に、排気浄化触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比に制御する。【解決手段】水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置（５０）と、機関排気通路内に配置されたＮＯＸ吸蔵触媒（１４）と、ＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流に配置されたＮＯＸセンサ（２４）とを具備する。ＮＯＸセンサ（２４）の出力値は、ガス中に含まれるＮＯＸおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する。熱、水素生成装置（５０）からＮＯＸ吸蔵触媒（１４）に改質ガスを供給することによりＮＯＸ吸蔵触媒（１４）から吸蔵したＮＯＸを放出させ、このときＮＯＸセンサ（２４）の実際の出力値が、ＮＯＸセンサ（１４）の基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置（５０）における改質効率が低下したと判別される。【選択図】図１３
2018155143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置を具備しており、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガス中に含まれるＮＯＸを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸蔵触媒が機関排気通路内に配置されており、ＮＯＸ吸蔵触媒の下流に、ガス中に含まれるＮＯＸを検出可能なＮＯＸセンサを配置し、該ＮＯＸセンサの出力値が、ガス中に含まれるＮＯＸおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する内燃機関の排気浄化装置において、熱、水素生成装置からＮＯＸ吸蔵触媒に改質ガスを供給することによりＮＯＸ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯＸを放出させ、改質効率が低下していないときに改質ガスがＮＯＸ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯＸセンサの基準出力値と、改質ガスがＮＯＸ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯＸセンサの実際の出力値とが比較され、ＮＯＸセンサの実際の出力値がＮＯＸセンサの基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置における改質効率が低下したと判別される内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガスに含まれるＮＯＸを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸蔵触媒を機関排気通路に配置し、機関の空燃比が通常はリーンとされ、ＮＯＸ吸蔵触媒からＮＯＸを放出させるために機関の空燃比が周期的にリッチとされる内燃機関において、水素を含む改質ガスを生成するための燃料改質装置を具備しており、ＮＯＸ吸蔵触媒の上流に低温酸化触媒を配置し、機関始動時に、燃料改質装置において生成された水素を含む改質ガスを低温酸化触媒に供給し、それによって早期にＮＯＸ吸蔵触媒によるＮＯＸ浄化率を高めるようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料改質装置において生成されるＨ２やＣＯは、機関から排出されるＨＣやＣＯに比べて、ＮＯＸ吸蔵触媒からＮＯＸを放出させるための還元剤としての反応性が高く、従って、ＮＯＸ吸蔵触媒からＮＯＸを放出させるには、ＮＯＸ吸蔵触媒からＮＯＸを放出させるための還元剤として燃料改質装置において生成されるＨ２やＣＯを用いることが好ましいとことになる。しかしながら、この場合、燃料改質装置における燃料の改質効率が低下してＨ２やＣＯの生成量が低下すると、ＮＯＸの還元作用が弱まり、ＮＯＸの浄化率が低下することになる。従って、ＮＯＸ吸蔵触媒からＮＯＸを放出させるための還元剤として燃料改質装置において生成されるＨ２やＣＯを用いた場合には、燃料改質装置における燃料の改質効率が低下したことを判断できることが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明によれば、水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置を具備しており、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガス中に含まれるＮＯＸを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸蔵触媒が機関排気通路内に配置されており、ＮＯＸ吸蔵触媒の下流に、ガス中に含まれるＮＯＸを検出可能なＮＯＸセンサを配置し、ＮＯＸセンサの出力値が、ガス中に含まれるＮＯＸおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する内燃機関の排気浄化装置において、熱、水素生成装置からＮＯＸ吸蔵触媒に改質ガスを供給することによりＮＯＸ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯＸを放出させ、改質効率が低下していないときに改質ガスがＮＯＸ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯＸセンサの基準出力値と、改質ガスがＮＯＸ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯＸセンサの実際の出力値とが比較され、ＮＯＸセンサの実際の出力値がＮＯＸセンサの基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置における改質効率が低下したと判別される。
【発明の効果】
【０００６】
熱、水素生成装置からＮＯＸ吸蔵触媒に供給された改質ガスによってＮＯＸ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯＸを放出させるようにした場合において、ＮＯＸセンサの出力値から、熱、水素生成装置における改質効率が低下したことを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は内燃機関の全体図である。
【図２】図２は熱、水素生成装置の全体図である。
【図３】図３は燃料の改質反応を説明するための図である。
【図４】図４は、反応平衡温度ＴＢと、Ｏ２/Ｃモル比との関係を示す図である。
【図５】図５は、炭素原子１個当りの生成分子個数と、Ｏ２/Ｃモル比との関係を示す図である。
【図６】図６は、熱、水素生成装置における供給燃料量と、生成水素量等の関係を表した表を示す図である。
【図７】図７は、改質効率と、改質ガス成分との関係を示す図である。
【図８】図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、ＮＯＸ還元率を示す図である。
【図９】図９Ａ，９Ｂおよび９Ｃは、ＮＨ３の生成状態を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】図１０Ａおよび１０Ｂは、ＮＨ３の発生量を示す図である。
【図１１】図１１は、補正係数ＫＮＯＸの値を示す図である。
【図１２】図１２は、ＮＯＸセンサの出力電流値Ｉを示す図である。
【図１３】図１３は、ＮＯＸ吸蔵触媒に改質ガスが供給されたときのＮＯＸセンサの出力電流値Ｉ等の変化を示すタイムチャートである。
【図１４】図１４は、ＮＯＸ吸蔵触媒からのしみ出しＮＯＸ量等のマップを示す図である。
【図１５】図１５は、ＮＯＸセンサの基準出力電流値Ｉ０の積分値ΣＩ０と、ＮＯＸセンサの実際の出力電流値Ｉの積分値ΣＩとの関係を説明するための図である。
【図１６】図１６は、ＮＯＸ放出制御を行うためのフローチャートである。
【図１７】図１７は、熱、水素生成装置の改質効率の低下を検出するためのフローチャートである。
【図１８】図１８は、熱、水素生成装置の改質効率の低下を検出するためのフローチャートである。
【図１９】図１９Ａ，１９Ｂおよび１９Ｃは、内燃機関の種々の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１にガソリンを燃料とする内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４はサージタンク、５は吸気枝管、６は排気マニホルドを夫々示す。サージタンク４は吸気ダクト７を介して排気ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａの出口に連結され、コンプレッサ８ａの入口は吸入空気量検出器９を介してエアクリーナ１０に連結される。吸気ダクト７内にはアクチュエータ１１ａにより駆動されるスロットル弁１１が配置され、吸気ダクト７周りには吸気ダクト７内を流れる吸入空気を冷却するためのインタクーラ１２が配置される。
【０００９】
一方、排気マニホルド６は排気ターボチャージャ８の排気タービン８ｂの入口に連結され、排気タービン８ｂの出口は排気管１３を介して排気浄化触媒１４の入口に連結される。排気浄化触媒１４の出口は排気管１５に連結される。図１に示される例では、この排気浄化触媒１４は、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガスに含まれるＮＯＸを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸蔵触媒からなる。排気マニホルド５とサージタンク４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１６を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１６内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１７と、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１８とが配置される。各燃料噴射弁３は燃料供給管１９を介して燃料分配管２０に連結され、この燃料分配管２０は燃料ポンプ２２を介して燃料タンク２１に連結される。
【００１０】
図１を参照すると、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。図１に示されるように、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の入口部にはＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温を検出するための温度センサ２３が配置されており、排気管１５内にはＮＯＸセンサ２４が配置されている。また、排気管１３内にもＮＯＸセンサ２５が配置されている。これら温度センサ２３、ＮＯＸセンサ２４、ＮＯＸセンサ２５、および吸入空気量検出器９の出力信号は夫々対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００１１】
アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されており、負荷センサ４１の出力電圧は対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。更に入力ポート３５には機関のスタータスイッチ４３の作動信号が入力される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１１の駆動用アクチュエータ１１ａ、ＥＧＲ制御弁１７および燃料ポンプ２２に接続される。
【００１２】
図１に示されるように、水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置５０が設けられており、この熱、水素生成装置５０は供給通路５１を介してＮＯＸ吸蔵触媒１４上流の排気管１３内に連結されている。この熱、水素生成装置５０は、一方では、機関始動時に作動が開始され、熱、水素生成装置５０において生成された改質ガスが供給通路５１を介してＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給され、この改質ガスによってＮＯＸ吸蔵触媒１４の暖機作用が促進される。他方では、熱、水素生成装置５０は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出させるときに作動され、熱、水素生成装置５０から供給通路５１を介しＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給された改質ガスによって、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸが良好に放出される。この熱、水素生成装置５０は、例えば、車両のエンジンルーム内に配置される。
【００１３】
図２に熱、水素生成装置５０の全体図を示す。図２を参照すると、５２は熱、水素生成装置５０の円筒状ハウジング、５３はハウジング５２内に形成されたバーナー燃焼室、５４はハウジング５２内に配置された改質用触媒、５５はハウジング５２内に形成されたガス流出室を夫々示す。図２に示されるように、この実施例では、ハウジング５２の外周全体が断熱材５６により覆われている。図２に示されるように、バーナー燃焼室５３の一端部には、燃料噴射弁５８を備えたバーナー５７が配置されている。燃料噴射弁５８の先端はバーナー燃焼室５３内に配置されており、この燃料噴射弁５８の先端には燃料噴射口５９が形成されている。また、燃料噴射弁５８周りには空気室６０が形成されており、燃料噴射弁５８の先端周りには空気室６０内の空気をバーナー燃焼室５３内に向けて噴出させるための空気供給口６１が形成されている。
【００１４】
図２に示される実施例では、燃料噴射弁５８は、図１に示されるように、燃料タンク２１に接続されており、燃料タンク２１内の燃料が燃料噴射弁５８の燃料噴射口５９から噴射される。図１および図２に示される実施例では、この燃料はガソリンからなる。一方、空気室６０は、一方では高温空気流通路６２を介して吐出量の制御可能な空気ポンプ６４に接続され、他方では低温空気流通路６３を介して吐出量の制御可能な空気ポンプ６４に接続されている。図２に示されるように、これらの高温空気流通路６２および低温空気流通路６３内には、夫々高温空気弁６５および低温空気弁６６が配置されている。また、図２に示されるように、高温空気流通路６２は、ガス流出室５５内に配置された熱交換部を具備しており、この熱交換部が図２に、符号６２ａでもって図解的に示されている。
【００１５】
また、バーナー燃焼室５３内にはグロープラグからなる点火装置６８が配置されている。一方、図２に示される実施例では、改質用触媒５４が、酸化部５４ａと改質部５４ｂからなる。図２に示される例では、改質用触媒５４の基体はゼオライトからなり、この基体上に、酸化部５４ａでは主にパラジウムＰｄが担持されており、改質部５４ｂでは主にロジウムＲｈが担持されている。また、熱、水素生成装置５０は、改質用触媒５４の酸化部５４ａの上流側端面の温度を検出するための温度センサ７１と、改質用触媒５４の改質部５４ｂの下流側端面の温度を検出するための温度センサ７２と、低温空気流通路６３内を流通する空気の温度を検出するための温度センサ７３とを具備しており、これらの温度センサ７１、７２および７３の出力信号は、図１に示される夫々対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００１６】
一方、図１に示される出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して夫々燃料噴射弁５８、高温空気弁６５および低温空気弁６６に接続される。更に、図１に示されるように、出力ポート３６は、空気ポンプ６４の吐出量を制御するためのポンプ駆動回路４４に接続されており、空気ポンプ６４の吐出量は、このポンプ駆動回路４４によって、供給空気量が目標供給空気量に一致するように、駆動制御される。
【００１７】
熱、水素生成装置５０の作動開始時には、外気が、エアクリーナ６７、空気ポンプ６４、熱交換部６２ａ、高温空気流通路６２、および空気室６０を介して空気供給口６１からバーナー燃焼室５３内に供給される。バーナー５７から噴射された燃料がグロープラグ６８により着火されると、バーナー燃焼室５３内において、バーナー５７から供給された燃料および空気が反応することによりバーナー燃焼が開始され、バーナー燃焼が開始されると、改質用触媒５４の温度が次第に上昇する。このとき、バーナー燃焼はリーン空燃比のもとで行われる。次いで、改質用触媒４４の温度が、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）に到達すると、空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切換えられ、改質用触媒４４において燃料の改質作用が開始される。このとき、改質用触媒４４の温度が過度に上昇しないように、外気の供給経路が切換えられ、外気は、エアクリーナ６７、空気ポンプ６４、低温空気流通路６３および空気室６０を介して空気供給口６１から供給される。
【００１８】
燃料の改質作用が開始されると、水素が生成され、生成された水素を含む高温の改質ガスが、ガス流出室５５のガス流出口７４から流出せしめられる。ガス流出口７４から流出した高温の改質ガスは、図１に示されるように、供給通路５１を介してＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給される。それによりＮＯＸ吸蔵触媒１４の暖機作用が促進される。ＮＯＸ吸蔵触媒１４の暖機が完了すると、熱、水素生成装置５０の作動が停止せしめられる。一方、前述したように、本発明の実施例では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出させるときに、熱、水素生成装置５０からＮＯＸ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するようにしている。ところで、熱、水素生成装置５０は、断熱材５６により強力に保温されており、熱、水素生成装置５０の作動が停止せしめられても、改質用触媒４４の温度は長時間に亘って、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）以上に保持されている。従って、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出させるために、熱、水素生成装置５０からＮＯＸ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するときには、熱、水素生成装置５０において、リッチ空燃比のもとでバーナー燃焼を開始させれば、ただちに水素を含む改質ガスを生成することができる。
【００１９】
さて、本発明の実施例では、熱、水素生成装置５０において、燃料を改質することにより水素を生成するようにしている。そこでまず初めに、図３を参照しつつ、燃料の改質反応について簡単に説明する。図３の（ａ）および（ｂ）には、燃料の反応に関し、完全酸化反応が行われたときの反応式と、部分酸化改質反応が行われたときの反応式が示されている。なお、各反応式における発熱量ΔＨ０は低位発熱量（ＬＨＶ）で示されている。本発明の実施例では、図３の（ｂ）に示される部分酸化改質反応を用いて水素を生成している。なお、図３の（ｂ）の部分酸化改質反応の反応式に示されるように、部分酸化改質反応は、反応せしめられる空気と燃料との比を示すＯ２/Ｃモル比が０．５のリッチ空燃比でもって行われ、このときＣＯとＨ２とが生成される。
【００２０】
図４は、空気と燃料とを改質触媒において反応させて平衡に達したときの反応平衡温度ＴＢと、空気と燃料のＯ２/Ｃモル比との関係を示している。なお、図４の実線は、空気温が２５℃のときの理論値を示している。図４の実線に示されるように、Ｏ２/Ｃモル比＝０．５のリッチ空燃比でもって部分酸化改質反応が行われたときには、平衡反応温度ＴＢはほぼ８３０℃となる。なお、このときの実際の平衡反応温度ＴＢは８３０℃よりも若干低くなる。一方、図３の（ａ）の完全酸化反応の反応式からわかるように、Ｏ２/Ｃモル比＝１．４５７５のときに空気と燃料との比が理論空燃比となり、図４に示されるように、反応平衡温度ＴＢは、空気と燃料との比が理論空燃比になったときに最も高くなる。Ｏ２/Ｃモル比が０．５と１．４５７５との間では、一部では部分酸化改質反応が行われ、一部では完全酸化反応が行われる。この場合、Ｏ２/Ｃモル比が大きくなるほど、部分酸化改質反応が行われる割合に比べて完全酸化反応が行われる割合が大きくなるので、Ｏ２/Ｃモル比が大きくなるほど、反応平衡温度ＴＢが高くなる。
【００２１】
一方、図５は、炭素原子１個当りの生成分子（Ｈ２およびＣＯ）の個数とＯ２/Ｃモル比との関係を示している。上述したように、Ｏ２/Ｃモル比が０．５よりも大きくなるほど、部分酸化改質反応が行われる割合が減少する。従って、図５に示されるように、Ｏ２/Ｃモル比が０．５よりも大きくなるほど、Ｈ２およびＣＯの生成量が減少する。一方、図５に示されるように、Ｏ２/Ｃモル比が０．５よりも小さくなると、反応し得ない余剰の炭素Ｃが増大する。この余剰の炭素Ｃは改質用触媒の基体の細孔内に付積し、いわゆる、コーキングを起こす。コーキングを起こすと改質用触媒の改質能力が著しく低下する。従って、コーキングを起こすのを回避するために、Ｏ２/Ｃモル比は０．５よりも小さくさせないようにする必要がある。また、図５からわかるように、余剰の炭素Ｃが生じない範囲で、水素の生成量が最大となるのは、Ｏ２/Ｃモル比が０．５のときである。従って、本発明の実施例では、水素を生成するために部分酸化改質反応が行われるときには、コーキングを起こすのを回避しつつ、水素を最も効率よく生成しうるように、Ｏ２/Ｃモル比が、原則０．５とされる。
【００２２】
一方、Ｏ２/Ｃモル比が、理論空燃比であるＯ２/Ｃモル比＝１．４５７５よりも大きくされても完全酸化反応が行われるが、Ｏ２/Ｃモル比が大きくなるほど昇温すべき空気量が増大する。従って、図４に示されるように、Ｏ２/Ｃモル比が、理論空燃比を示すＯ２/Ｃモル比＝１．４５７５よりも大きくされると、Ｏ２/Ｃモル比が大きくなるほど、反応平衡温度ＴＢが低下する。なお、前述したように、改質用触媒４４の温度が、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）よりも低いときには、熱、水素生成装置５０において、リーン空燃比のもとでバーナー燃焼が行われる。このときのＯ２/Ｃモル比は、例えば、３．０とされる。
【００２３】
さて、前述したように、本発明の実施例では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出させるときには、熱、水素生成装置５０からＮＯＸ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するようにしている。この場合、図３の（ｂ）の反応式、或いは、図５からわかるように、改質ガスは水素Ｈ２と一酸化炭素ＣＯから構成される。これらＨ２とＣＯは、ＮＯＸとの反応性が高く、従って、ＮＯＸ吸蔵触媒１４にこれらＨ２およびＣＯを含む改質ガスを供給すると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯＸを良好に還元することができる。従って、ＮＯＸ吸蔵触媒１４にＨ２およびＣＯを含む改質ガスを供給することによって、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯＸを良好に放出させることができることになる。
【００２４】
この場合、例えば、改質用触媒４４が劣化して改質効率が低下すると、Ｈ２とＣＯの生成量が低下し、その結果、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給しても、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯＸを良好に放出させることができなくなる。従って、熱、水素生成装置５０における改質効率が低下したか否かを判別することが必要となる。ところで、ＮＯＸ吸蔵触媒１４にＨ２を供給すると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯＸとＨ２とが反応してアンモニアＮＨ３が生成され（２.５Ｈ２＋ＮＯ→ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ）、ＮＯＸ吸蔵触媒１４にＣＯを供給すると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯＸとＣＯとが反応してアンモニアＮＨ３が生成される（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２、  ２.５Ｈ２＋ＮＯ→ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ）。
【００２５】
この場合、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給されるＨ２の量が増大するほど、アンモニアＮＨ３の発生量が増大し、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給されるＣＯの量が増大するほど、アンモニアＮＨ３の発生量が増大する。従って、アンモニアＮＨ３の発生量が、改質効率が低下していないとき、例えば、改質効率が１００％のときのアンモニアＮＨ３の発生量に比べて低下すれば、改質効率が低下したことになる。そこで本発明の実施例では、改質効率が低下していないときの、例えば、改質効率が１００％のときのアンモニアＮＨ３の発生量をアンモニアＮＨ３の基準発生量として求め、アンモニアＮＨ３の実際の発生量を検出し、これらアンモニアＮＨ３の基準発生量と、アンモニアＮＨ３の実際の発生量とを比較することにより、改質効率が低下したか否かを判別するようにしている。
【００２６】
そこでまず初めに、アンモニアＮＨ３の基準発生量の求め方について説明する。本発明の実施例では、通常、機関はリーン空燃比のもとで運転されており、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出すべきときには、熱、水素生成装置５０からＮＯＸ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給することによりＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比がリッチにされる。この場合、熱、水素生成装置５０に供給すべき燃料量は、空燃比がリッチにされたときのリッチ空燃比の値と、空燃比がリッチにされる前のリーン空燃比の値によって定まる。例えば、排気ガス量、即ち、吸入空気量をＧａとし、機関への供給燃料量をＧｆとし、熱、水素生成装置５０に供給される空気量をＱＡとし、熱、水素生成装置５０に供給される燃料量をＱＦとし、機関から排出される排気ガスの空燃比を１６.０のリーン空燃比とし、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比を１２.０のリッチ空燃比とすると、Ｇａ/Ｇｆ＝１６であり、（Ｇａ＋ＱＡ）/（Ｇｆ＋ＱＦ）＝１２となる。
【００２７】
一方、熱、水素生成装置５０において部分酸化改質反応が行われているときには、Ｏ２/Ｃモル比が０．５とされており、Ｏ２/Ｃモル比＝０．５は空燃比で言うと５.０である。従って、ＱＡ/ＱＦ＝５となる。これらの関係から熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを求めると、ＱＦ＝０.０３６Ｇａとなる。従って、例えば、Ｇａ＝５（ｇ/ｓ）であるときは、ＧＦ＝０.１８（ｇ/ｓ）となる。即ち、吸入空気量Ｇａ＝５（ｇ/ｓ）であり、機関から排出される排気ガスの空燃比が１６.０のリーン空燃比とされているときに、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを０.１８（ｇ/ｓ）にすると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比が１２.０のリッチ空燃比になる。
【００２８】
一方、図６は、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦと、発生水素量Ｈ２（ｇ/ｓ）および発生水素量Ｈ２（mol/ｓ）と、吸入空気量Ｇａが１０（ｇ/ｓ）である場合のＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガス中のＨ２濃度（％）とを示している。図６から、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを０.１８（ｇ/ｓ）にしたときには、発生水素量Ｈ２が０.０２７（ｇ/ｓ）および０.０１４（mol/ｓ）となり、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガス中のＨ２濃度が６.７（％）となる。前述したＨ２供給時のアンモニア生成反応式（２.５Ｈ２＋ＮＯ→ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ）からわかるように、２.５モルのＨ２で１モルのＮＨ３が発生し、前述したＣＯ供給時のアンモニア生成反応式（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２、  ２.５Ｈ２＋ＮＯ→ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ）からわかるように、２.５モルのＣＯで１モルのＮＨ３が発生する。従って、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＨ２の生成量からＮＨ３発生量（mol/ｓ）が算出可能となる。同様に、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＣＯの生成量からＮＨ３発生量（mol/ｓ）が算出可能となる。
【００２９】
一方、図７は、熱、水素生成装置５０において部分酸化改質反応が行われているときの改質効率と、改質ガス中の各成分Ｈ２、ＣＯおよびＨＣの発生量との関係を示している。
改質効率１００％のときにはＨ２およびＣＯのみが発生し、ＨＣは発生しないが、改質効率が低下するとＨ２およびＣＯの発生量が低下し、ＨＣの発生量が増大する。一方、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に、夫々、Ｈ２、ＣＯおよびＨＣを供給したときのＮＯＸの還元率を示している。Ｈ２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯＸの還元率は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣと、吸入空気量Ｇａとの関数であり、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃからわかるように、Ｈ２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯＸの還元率は、吸入空気量Ｇａが大きくなるほど低くなる。これは、吸入空気量Ｇａが大きくなると、反応時間が短くなるからである。一方、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが低くなると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の活性が弱まるために、Ｈ２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯＸの還元率が低下する。
【００３０】
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に、夫々、Ｈ２、ＣＯおよびＨＣを実線で示す期間に亘って供給したときに、各供給時においてＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出するＮＯＸ量およびＮＨ３量の変化を示している。図９Ａに示されるように、Ｈ２が供給されるとＮＯＸからＮＨ３が生成されるために、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からは、ＮＯＸは流出せず、ＮＨ３のみが流出する。なお、時間の経過に伴い、吸蔵ＮＯＸ量が減少するので、ＮＨ３の流出量は次第に減少する。一方、図９Ｂに示されるように、ＣＯが供給されるとＮＯＸからＮＨ３が生成されるために、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からは、ＮＯＸは流出せず、ＮＨ３のみが流出する。なお、時間の経過に伴い、吸蔵ＮＯＸ量が減少するので、ＮＨ３の流出量は次第に減少する。
【００３１】
これに対し、図９Ｃに示されるように、ＨＣが供給されるとＮＯＸはＨＣによって還元されるためにＮＯＸ吸蔵触媒１４からはＮＯＸは流出せず、また、このときＮＯＸからＮＨ３が生成されないので、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からはＮＨ３も流出しない。このように、改質ガス中にＨ２或いはＣＯが含まれているときに、ＮＯＸからＮＨ３が生成され、改質ガス中にＨＣが含まれていても、ＮＯＸからＮＨ３は生成されない。従って、図７に示されるように、改質効率が低下して、改質ガス中のＨ２およびＣＯの量が低下すると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４において生成されるＮＨ３量は減少することになる。従って、ＮＯＸ吸蔵触媒１４において生成されるＮＨ３量から、改質効率が低下したか否かを判別できることになる。
【００３２】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４へのＮＯＸ吸蔵量が飽和したときに、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われ、このとき熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが予め設定された或る量のときのＮＨ３の発生量ＱＮＨを示している。なお、図１０Ｂは図１０Ａに比べて、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが低いときを示している。図１０Ａおよび図１０Ｂからわかるように、ＮＨ３の発生量ＱＮＨは、改質効率が低下するほど低くなり、吸入空気量Ｇａが増大するほど低くなる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示される関係は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている。
【００３３】
水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが上述の予め設定された或る量に対し、増大或いは減少したときには、それに比例してＮＨ３の発生量ＱＮＨも増大或いは減少する。従って、上述したように種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係から、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＮＨ３の発生量ＱＮＨを求めることができることになる。なお、機関から排出された排気ガス中に含まれるＣＯによっても、少量ではあるが、ＮＯＸ吸蔵触媒１４においてＮＨ３が発生する。このＮＨ３の発生量は機関の運転状態から決まり、従って、本発明の実施例では、このＮＨ３の発生量ＱＮは、機関への供給燃料量Ｇｆおよび機関回転数ＮＥの関数として、図１０Ｃに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。このＮＨ３の発生量ＱＮが、上述の水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じて求められたＮＨ３の発生量ＱＮＨに加算される。
【００３４】
なお、上述したように、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるＮＨ３の発生量ＱＮＨは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４へのＮＯＸ吸蔵量が飽和しているときのＮＨ３の発生量ＱＮＨであり、ＮＯＸ吸蔵触媒１４へのＮＯＸ吸蔵量が飽和していないときには、ＮＨ３の発生量ＱＮＨは減少する。図１１は、ＮＨ３の発生量ＱＮＨに対する補正係数ＫＮＯＸの値を示しており、ＮＯＸ吸蔵触媒１４へのＮＯＸ吸蔵量が飽和したときの補正係数ＫＮＯＸの値が１．０とされている。この補正係数ＫＮＯＸの値は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４へのＮＯＸ吸蔵量が少ないほど低下する。従って、種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係から水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じて求められたＮＨ３の発生量ＱＮＨとＮＨ３の発生量ＱＮとの和に、補正係数ＫＮＯＸの値を乗算することによって、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの、ＮＨ３の発生量ＱＮＨが算出される。このＮＨ３の発生量ＱＮＨを、本発明の実施例では、ＮＨ３の基準発生量ＱＮＨと称している。
【００３５】
一方、図１２は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＯＸ濃度との関係を示している。一方、よく知られているように、ＮＯＸセンサ２４はＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＨ３も同時に検出し、図１２には、ＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＨ３濃度との関係も示されている。図１２からわかるように、ＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＯＸ濃度とＮＨ３濃度に対して、ほぼ同じ値となる。
【００３６】
図１３は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に、熱、水素生成装置５０から改質ガスを実線で示す期間に亘って供給したときに、供給時においてＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出するＮＯＸ量、ＮＨ３量、供給時におけるＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉ、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸ，ＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉの積分値ΣＩ、および異常フラグの変化を示している。さて、図１３に示されるように、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯＸ量ＭＡＸに達すると、熱、水素生成装置５０から改質ガスが供給される。この場合、本発明の実施例では、この吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸは、機関から単位時間当り排出されるＮＯＸ量ＮＯＸＡを積算することにより算出される。この機関から単位時間当り排出されるＮＯＸ量ＮＯＸＡは、機関への供給燃料量Ｇｆおよび機関回転数ＮＥの関数として、図１４Ｂに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３７】
熱、水素生成装置５０からの改質ガスの供給が開始されると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４においてＮＨ３が生成されるため、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＨ３が流出する。一方、熱、水素生成装置５０からの改質ガスの供給が開始されると、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比がリーンからリッチに切り替わる途中で理論空燃比付近になったときに、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から放出されたＮＯＸが還元されることなく、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出する状態が生ずる。この状態は、ＮＯＸのしみ出し作用と称されている。図１３には、このＮＯＸのしみ出し作用が示されている。このときのＮＯＸのしみ出し量は、排気ガス量、即ち、吸入空気量Ｇａと、ＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣにより定まる。このＮＯＸのしみ出し量ＮＯＷは、吸入空気量ＧａおよびＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣの関数として、図１４Ａに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３８】
ＮＯＸセンサ２４は、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出するＮＨ３およびＮＯＸを検出し、ＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉは、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出したＮＨ３量およびＮＯＸ量の和に応じて変化する。ＮＯＸ吸蔵触媒１４においてＮＨ３が生成され、ＮＯＸのしみ出し作用が行われると、それによって、吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが減少する。改質ガスの供給作用は、吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが零近くになるまで、予め定められた時間、継続される。この間、ＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉが積算され、改質ガスの供給作用が停止されたときに、このときのＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値がΣＩとして記憶される。このＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩは、改質ガスの供給作用が行われている間に、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出した実際のＮＨ３量およびＮＯＸ量の和を表しており、従って、このＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩは、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩと称される。
【００３９】
一方、本発明の実施例では、前述したように、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの、ＮＨ３の発生量ＱＮＨ、即ち、このＮＨ３の基準発生量ＱＮＨが算出される。更に、本発明の実施例では、このＮＨ３の基準発生量ＱＮＨを示すＮＯＸセンサ２４の出力電流値が算出され、このＮＯＸセンサ２４の出力電流値が、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０とされる。また、本発明の実施例では、改質ガスの供給作用が行われている間におけるこのＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０が算出される。このＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０は、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの改質ガスの供給作用中に、ＮＯＸ吸蔵触媒１４から流出するＮＨ３量およびＮＯＸ量の和を表している。
【００４０】
図１５は、このＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０と、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩとの関係を示している。さて、検出されたＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０と等しい場合には、改質効率１００％であり、改質効率が低下していないことを意味している。この場合が、図１５において、ΣＩ＝ΣＩ０の一点鎖線で示されている。一方、図１５において破線で示される許容線よりも下の領域は、改質効率が相当に低下している領域であり、本発明の実施例では、この領域は異常領域とされる。また、ΣＩ＝ΣＩ０を示す一点鎖線と、破線で示される許容線との間の領域は、改質効率を増大可能な領域とされる。
【００４１】
本発明の実施例では、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０が、図１５において点Ｐで示される値であったときに、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、許容線上であることを示すΣＩＸよりも低い場合には、図１３に示されるように、異常フラグがセットされる。一方、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０が、図１５において点Ｐで示される値であったときに、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩ０とΣＩＸとの間にあるときには、熱、水素生成装置５０における改質効率を上昇させるための措置が実行される。
【００４２】
次に、図１６を参照しつつ、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からのＮＯＸの放出制御ルーチンについて説明する。このＮＯＸ放出制御ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図１６を参照すると、まず初めに、ステップ１００において、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からＮＯＸを放出すべきときにセットされるＮＯＸ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯＸ放出フラグがセットされていないときにはステップ１０１に進んで、機関から単位時間当り排出されるＮＯＸ量ＮＯＸＡが、図１４Ｂに示すマップから算出される。次いで、ステップ１０２では、このＮＯＸ量ＮＯＸＡが吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸに加算される。次いで、ステップ１０３では、吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯＸ量ＭＡＸに達したか否かが判別される。吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯＸ量ＭＡＸに達していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯＸ量ＭＡＸに達したときにはステップ１０４に進んでＮＯＸ放出フラグがセットされ、次いで処理サイクルを終了する。
【００４３】
ＮＯＸ放出フラグがセットされると、次の処理サイクルでは、ステップ１００からステップ１０５に進んで、吸入空気量検出器９により検出されている吸入空気量Ｇａが読み込まれる。次いで、ステップ１０６では、吸入空気量Ｇａ、機関への供給燃料量Ｇｆ、およびＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入するガスの目標リッチ空燃比に基づいて、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが算出される。次いで、ステップ１０７では、Ｏ２/Ｃモル比＝０．５とするのに必要な熱、水素生成装置５０への供給空気量ＱＡが算出される。次いで、ステップ１０８では、熱、水素生成装置５０に、算出された供給燃料量ＱＦおよび算出された供給空気量ＱＡでもって燃料および空気が供給され、熱、水素生成において、燃料の部分酸化改質反応が開始される。熱、水素生成装置５０において、燃料の部分酸化改質反応が開始されると、その後、予め設定された設定供給時間に亘って、Ｈ２およびＣＯを含んだ改質ガスが、熱、水素生成装置５０からＮＯＸ吸蔵触媒１４に供給される。
【００４４】
次いで、ステップ１０９では、ＮＯＸセンサ２４が劣化したか否かが判別される。例えば、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯＸ量ＭＡＸに達しているときに、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の上流に配置されたＮＯＸセンサ２５の出力電流値との差が大きい場合には、ＮＯＸセンサ２４が劣化したと判別される。次いで、ステップ１１０では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４が劣化したか否かが判別される。例えば、ＮＯＸ吸蔵触媒１４からのＮＯＸ放出制御が完了した後、次のＮＯＸ放出制御が開始されるまでの間における、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯＸセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩ、即ち、積算ＮＯＸ量と、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の上流に配置されたＮＯＸセンサ２５の出力電流値の積算値即ち、積算ＮＯＸ量との差が大きい場合には、ＮＯＸ吸蔵触媒１４が劣化したと判別される。
【００４５】
ステップ１０９において、ＮＯＸセンサ２４が劣化したと判別されたとき、又は、ステップ１１０では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４が劣化したと判別されたときには、ステップ１１１に進んで、改質ガスの供給が行われる設定供給時間が経過したか否かが判別される。設定供給時間が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、設定供給時間が経過したときにはステップ１１２に進んで吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが零とされ、次いで、ステップ１１３では、熱、水素生成装置５０における燃料の部分酸化改質反応が停止され、ＮＯＸ放出フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを完了する。
【００４６】
一方、ステップ１０９において、ＮＯＸセンサ２４が劣化していないと判別され、かつ、ステップ１１０において、ＮＯＸ吸蔵触媒１４が劣化していないと判別されたときには、ステップ２００に進んで、図１７および図１８に示される改質効率低下検出が開始される。図１７を参照すると、まず初めに、ステップ２０１において、温度センサ２３により検出されたＮＯＸ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが読み込まれる。次いでステップ２０２では、図１１に示される補正係数ＫＮＯＸの値が算出される。次いでステップ２０３では、種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係と、図１０Ｃに示される関係から、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときのＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０が算出される。
【００４７】
次いでステップ２０４では、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０に、算出された基準出力電流値Ｉ０が加算される。次いでステップ２０５では、、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩに、検出された実際の出力電流値Ｉが加算される。次いでステップ２０６では、改質ガスの供給が行われる設定供給時間が経過したか否かが判別される。設定供給時間が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、設定供給時間が経過したときにはステップ２０７に進んで、図１４Ａに示される関係から、ＮＯＸのしみ出し量ＮＯＷが算出される。次いでステップ２０８では、このＮＯＸのしみ出し量ＮＯＷに定数Ｄを乗算した値Ｄ・ＮＯＷが、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０に加算される。
【００４８】
次いでステップ２０９では、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ＮＯＸセンサ２４の基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０よりも小さいか否かが判別される。実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０よりも小さくないとき、即ち、改質効率が低下していないと判別されたときには、ステップ２１３にジャンプする。これに対し、実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、基準出力電流値Ｉ０の積算値ΣＩ０よりも小さいときにはステップ２１０に進んで、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、図１５において許容線上のΣＩＸよりも小さいか否かが判別される。ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩＸよりも小さいときにはステップ２１１に進んで、熱、水素生成装置５０に異常があることを示す異常フラグがセットされる。次いでステップ２１３に進む。
【００４９】
これに対し、ステップ２１０において、ＮＯＸセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩＸよりも小さくないと判別されたとときにはステップ２１２に進んで、熱、水素生成装置５０の改質効率を向上させる措置、例えば、熱、水素生成装置５０に供給される燃料量および空気量を増大させる措置が行われる。次いでステップ２１３に進む。ステップ２１３では、改質ガスの供給が行われる設定供給時間中においてＮＯＸ吸蔵触媒１４から放出されたＮＯＸ量Ｃ・ΣＩ（Ｃは定数）およびＮＯＸのしみ出し量ＮＯＷとを吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸから減算することによって、残存する吸蔵ＮＯＸ量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ２１４では、熱、水素生成装置５０における燃料の部分酸化改質反応が停止され、ＮＯＸ放出フラグがリセットされ、ΣＩ０およびΣＩが零とされる。次いで、処理サイクルを完了する。
【００５０】
図１９Ａ，１９Ｂおよび１９Ｃは、内燃機関の種々の変形例を示している。図１９Ａに示される例では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の上流に空燃比センサ２６が配置されており、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流に温度センサ２７が配置されている。１９Ｂに示される例では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流にＮＯＸ選択還元触媒、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ａが配置されており、ＮＯＸ選択還元触媒、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ａの下流にＮＯＸセンサ２８が配置されている。１９Ｃに示される例では、ＮＯＸ吸蔵触媒１４の上流に、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ｂが配置されている。
【符号の説明】
【００５１】
１    機関本体
１３，１５    排気管
１４    ＮＯＸ吸蔵触媒
２３、２７    温度センサ
２４、２８    ＮＯＸセンサ
５０    熱、水素生成装置
５１    供給通路
５３    バーナー燃焼室
５４    改質用触媒
５７    バーナー
【図１】
2018155143.tif 000003
【図２】
2018155143.tif 000004
【図３】
2018155143.tif 000005
【図４】
2018155143.tif 000006
【図５】
2018155143.tif 000007
【図６】
2018155143.tif 000008
【図７】
2018155143.tif 000009
【図８】
2018155143.tif 000010
【図９】
2018155143.tif 000011
【図１０】
2018155143.tif 000012
【図１１】
2018155143.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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