(57)【要約】【課題】排気系に設けられた排気浄化デバイスを速やかに昇温できる排気浄化システムを提供すること。【解決手段】排気浄化システムは、排気系の排気浄化デバイスの温度に基づいて、ＯＣ比を設定し、このＯＣ比の設定値に基づいて燃料改質器を制御する。燃料改質器の運転モードは、ＯＣ比の設定値に応じて、生成される改質ガスのうち水素及び一酸化炭素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質ストイキモードと、生成される改質ガスのうち軽質炭化水素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リッチモードと、改質触媒に供給される原料のうち酸素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リーンモードと、の３つ以上に分けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び空気を含む原料を改質触媒に供給することにより改質ガスを生成し、当該生成した改質ガスを内燃機関の排気系に供給する燃料改質器を備えた排気浄化システムであって、
前記排気系の温度を取得する排気温度取得手段と、
当該排気温度取得手段により取得された排気系の温度に基づいて、前記改質触媒に供給する原料の酸素と炭素の比に相関のあるパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
当該パラメータの設定値に基づいて前記燃料改質器を制御する改質器制御手段と、を備えることを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記燃料改質器の運転モードは、前記パラメータの設定値に応じて、
生成される改質ガスのうち水素及び一酸化炭素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質ストイキモードと、
生成される改質ガスのうち軽質炭化水素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リッチモードと、
前記改質触媒に供給される原料のうち酸素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リーンモードと、の３つ以上に分けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記パラメータ設定手段は、
前記取得された排気系の温度が判定温度未満の場合にはパラメータの設定値を改質ストイキモード側にし、
前記取得された排気系の温度が前記判定温度以上の場合にはパラメータの設定値を改質リッチモード側にすることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記パラメータ設定手段は、所定のリーン移行条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リーンモード側にし、
前記リーン移行条件は、前記改質触媒に堆積したコーク量が堆積上限値を超えること、並びに、前記燃料改質器を改質リッチモードで運転した時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記パラメータ設定手段は、パラメータの設定値を改質リーンモード側に設定した後、所定のリーン終了条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リッチモード側又は改質ストイキモード側にし、
前記リーン終了条件は、前記改質触媒に堆積したコーク量が堆積下限値を下回ること、並びに、前記燃料改質器を改質リーンモードで運転していた時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記燃料改質器の運転モードを前記改質リーンモードへ移行する場合、
前記パラメータ設定手段は、前記改質触媒のうち最も温度の高い部分の温度が上限温度を超えないように、パラメータの設定値を前記改質リーンモード側の所定の目標値まで段階的に変化させることを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記燃料改質器の運転モードを前記改質リッチモードへ移行する場合、
前記パラメータ設定手段は、前記改質触媒のうち最も温度の低い部分の温度が下限温度を下回らないように、パラメータの設定値を前記改質リッチモード側の所定の目標値まで段階的に変化させることを特徴とする請求項２から６の何れかに記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記改質触媒は、
白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、及びコバルトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属触媒成分と、
セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、及びゼオライトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物又はこれを基本組成とした複合酸化物と、を含むことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記燃料改質器は、前記排気系とは別に設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電機や自動車などの内燃機関から大気中へ排出される様々な環境汚染物質が問題視されている。環境汚染物質は、酸性雨や光化学スモッグの原因となるうえ、人体の健康被害の原因ともなり、世界的にその排出量を規制する動きがある。特に、ディーゼルエンジンやガソリンのリーンバーンエンジンなどの内燃機関では、希薄燃焼を行うため、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）や粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ（ＰＭ））が多く排出される。近年では、これらＮＯｘやＰＭを含んだ排気を効率的に浄化する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１，２及び非特許文献１には、排気系にＮＯｘ吸蔵還元触媒を設け、排気が酸素過剰となるリーン運転時に、排気を酸化触媒活性種に通してＮＯｘをアルカリ金属又はアルカリ土類金属などと反応させて吸蔵し、排気の酸素濃度が低くなるリッチ運転時に、吸蔵したＮＯｘを還元する排気浄化システムが示されている。この排気浄化システムでは、リーン運転とリッチ運転とを繰り返すことで、ＮＯｘの吸蔵とＮＯｘの還元とを周期的に行うことができる。
【０００４】
特許文献３，４には、尿素水を用いた排気浄化システムが示されている。このシステムでは、排気中のＮＯｘを排気系に設けた選択還元触媒に吸着させ、さらにこの触媒の上流側より噴霧した尿素水から加水分解によりアンモニアを生成し、このアンモニアを還元剤として吸着したＮＯｘを窒素と水に分解し、排気を浄化する。
【０００５】
特許文献５，６には、排気系に排気浄化フィルタ（以下、「ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）」という）を設けておき、このフィルタで排気に含まれるＰＭを捕集する排気浄化システムが示されている。ＤＰＦは、捕集できるＰＭ量に限界があるため、堆積したＰＭを燃焼する再生処理を周期的に行う必要がある。特許文献５には、ＤＰＦの上流側に酸化触媒を設けておき、ＤＰＦの再生処理では、排気系のうち酸化触媒の上流に未燃燃料を噴射（以下、「排気噴射」という）し、この酸化触媒で燃料を燃焼させることで排気温度を上昇させて、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼する技術が示されている。また特許文献６には、ＤＰＦの再生処理では、上記排気噴射と異なりシリンダの排気工程中に燃料噴射（以下、「ポスト噴射」という）を行うことで、ＤＰＦ上流の酸化触媒で燃料を燃焼させて排気温度を上昇させる技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５８６７３８号公報
【特許文献２】特許第２６００４９２号公報
【特許文献３】特許第３０５１１４２号公報
【特許文献４】特開平１−４７４２７号公報
【特許文献５】特許第３８３５２４１号公報
【特許文献６】特開平８−４３４３６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒システムの開発」自動車技術会論文集Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４、Ｏｃｔｏｂｅｒ、１９９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２及び非特許文献１のＮＯｘ吸蔵還元触媒では、リーン運転時にＮＯｘを吸蔵するためにアルカリ金属やアルカリ土類金属などを用い、リーン運転時におけるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの酸化、及び、リッチ運転時におけるＮＯｘの還元に白金などの貴金属を用いる。上記アルカリ金属やアルカリ土類金属は塩基性の強い物質であるため、貴金属の活性が低下し易い。そのため、ＮＯｘの浄化性能を高く維持するには、触媒温度を高くする必要がある。この場合、燃料噴射時期を遅角化したり、吸気スロットルを絞ったりすることで排気温度を上昇し、触媒温度を高くすることができるものの、燃費が悪化してしまうおそれがある。
【０００９】
特許文献３，４の選択還元触媒を用いた排気浄化システムにおいても、触媒温度を約１５０℃以上まで昇温しなければ、排気のＮＯｘを十分に浄化できない、という課題がある。
【００１０】
特許文献５の排気浄化システムのように、排気噴射を行うことでＤＰＦを再生すると、ＤＰＦやその他の触媒コンバータなどに未燃燃料が直接付着してしまう場合がある。すると、燃料が付着した部分だけ局所的に高温になり熱劣化が発生したり、燃料の気化潜熱により局所的に温度が低下しコーキングが発生したりするおそれがある。
また、特許文献６の排気浄化システムのように、ポスト噴射を行うことでＤＰＦを再生すると、シリンダの排気工程中に燃料を噴射するため、噴射した燃料の一部がシリンダ壁面に付着し、エンジンオイルに混入するおそれがある。そのため、結果として、燃料のロスにより燃費が悪化したり、オイルダイリューションが発生したりするおそれがある。
また、排気噴射及びポスト噴射ともに、ＤＰＦの昇温に寄与するエネルギーは炭化水素の酸化反応が大部分を占める。このため、酸化触媒を炭化水素が酸化反応可能な程度の温度に維持する必要がある。したがって、低負荷運転が継続すると、酸化触媒の温度が低下してしまい、ＤＰＦの再生を行うことができなくなってしまう場合がある。
【００１１】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、排気系に設けられた排気浄化デバイスを速やかに昇温できる排気浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明は、燃料及び空気を含む原料を改質触媒（例えば、後述の改質触媒４１）に供給することにより改質ガスを生成し、当該生成した改質ガスを内燃機関の排気系（例えば、後述の排気管２）に供給する燃料改質器（例えば、後述の燃料改質器４）を備えた排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム１）を提供する。当該排気浄化システムは、前記排気系の温度を取得する排気温度取得手段（例えば、後述の排気温度センサ６１、及びＥＣＵ５）と、当該排気温度取得手段により取得された排気系の温度に基づいて、前記原料の酸素と炭素の比に相関のあるパラメータ（例えば、後述のＯＣ比）を設定するパラメータ設定手段（例えば、後述のＥＣＵ５、及び図４の改質器制御処理の実行に係る手段）と、当該パラメータの設定値に基づいて前記燃料改質器を制御する改質器制御手段（例えば、後述のＥＣＵ５、及び図４の改質器制御処理の実行に係る手段）と、を備える。
【００１３】
この発明によれば、燃料及び空気を含む原料を改質触媒に供給することで改質ガスを生成し、生成した改質ガスを内燃機関の排気系に供給する燃料改質器を設けた。改質触媒により生成した改質ガスには、低温で燃焼可能な水素及び一酸化炭素の他、軽質の炭化水素などが含まれている。したがって、このような改質ガスを排気系に供給し、この改質ガスを燃焼させることにより、排気系又は排気系に設けられた排気浄化デバイスを昇温することができる。
また、改質ガスで排気系を昇温するため、従来のように燃料噴射時期を遅角化したり、吸気スロットルを絞ったり、ポスト噴射を行ったりする必要がない。このため、排気系を昇温しながら、最適な条件で内燃機関を運転し続けることができるので、内燃機関から排出される排気を清浄にし、かつ燃費を向上することができる。また、未燃燃料を供給する上述の排気噴射とは異なり、改質触媒により生成した気体の状態の改質ガスで排気系を昇温するので、排気系に設けられた排気浄化デバイスに未燃燃料が付着することもないため、局所的に高温になり熱劣化が発生したり、局所的に温度が低下しコーキングが発生したりすることもない。
改質ガスに含まれる水素や一酸化炭素は、炭化水素と比較して低温から燃焼する特性があるため、改質ガス中の水素や一酸化炭素を燃焼させることで低温の排気系を昇温することができる。一方、炭化水素は、水素や一酸化炭素と比較して燃焼熱が大きいという特性があるため、改質ガス中の炭化水素を燃焼させることで排気系を速やかに昇温できる。そこで本発明によれば、酸素と炭素の比に相関のあるパラメータを排気系の温度に基づいて設定し、このパラメータの設定値に基づいて燃料改質器を制御することにより、排気系の温度に適した組成比の改質ガスを供給することができるので、排気系を効率的に昇温することができる。
また、原料の酸素と炭素の比に相関のあるパラメータの設定値に基づいて燃料改質器を制御することにより、燃料改質器の熱暴走や、過剰なコークの堆積を防止することができる。
【００１４】
以上のことから、例えば排気系にＤＰＦを設けた場合には、ＤＰＦの温度に適した組成比の改質ガスを供給することにより、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼することができる。したがって、ＤＰＦ再生処理を行うためにポスト噴射や排気噴射を行う必要がなくなるので、オイルダイリューションの発生や、燃費の悪化を抑制することができる。
また、水素や一酸化炭素は、炭化水素と比較してその分子径が小さいため、ＤＰＦ上にＰＭが厚く堆積した状態であっても、このＰＭの層の深部まで到達することができる。したがって、ＤＰＦの表面に触媒を塗布した場合には、ＰＭが厚く堆積した状態であっても効率的に燃焼させることができる。
また、例えば排気系に上述のＮＯｘ吸蔵還元触媒のような、酸化雰囲気下で排気中のＮＯｘを捕捉し、捕捉したＮＯｘを還元雰囲気下で還元するＮＯｘ浄化触媒を設けた場合には、ＮＯｘ浄化触媒の温度に適した組成比の改質ガスを供給することにより、ＮＯｘ浄化触媒を昇温したり、捕捉したＮＯｘを還元したりすることができる。
【００１５】
この場合、前記燃料改質器の運転モードは、前記パラメータの設定値に応じて、生成される改質ガスのうち水素及び一酸化炭素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質ストイキモードと、生成される改質ガスのうち軽質炭化水素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リッチモードと、前記改質触媒に供給される原料のうち酸素の割合が他の運転モードと比較して大きい改質リーンモードと、の３つ以上に分けられることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、例えば内燃機関の低温始動時には燃料改質器を改質ストイキモードで運転することにより、低温から燃焼する水素及び一酸化炭素を多く含んだ改質ガスを排気系に供給することができるので、低温の排気系を速やかに昇温することができる。また、例えば、排気系の温度が炭化水素を燃焼可能な程度まで上昇した場合には燃料改質器を改質リッチモードで運転することにより、燃焼熱の大きい軽質炭化水素を多く含んだ改質ガスを排気系に供給することができるので、排気系をさらに速やかに昇温することができる。したがって、排気系にＤＰＦを設けた場合には、ＤＰＦの温度に適した運転モードで燃料改質器を運転することにより、従来では容易でなかった内燃機関の始動直後や低負荷運転時であってもＤＰＦ再生を行うことができる。
ところで、改質触媒に燃料を供給し続けていると、改質触媒にコークが堆積し触媒の性能が低下する場合がある。この場合には、燃料改質器を改質リーンモードで運転し、酸素を多く含んだ原料を改質触媒に供給することにより、改質触媒に堆積したコークを燃焼除去し、改質触媒の性能を回復することができる。
【００１７】
この場合、前記パラメータ設定手段は、前記取得された排気系の温度が判定温度未満の場合にはパラメータの設定値を改質ストイキモード側にし、前記取得された排気系の温度が前記判定温度以上の場合にはパラメータの設定値を改質リッチモード側にすることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、排気系の温度が判定温度未満である場合には、パラメータの設定値を改質ストイキモード側にすることにより、水素及び一酸化炭素を多く含んだ改質ガスで排気系を速やかに昇温することができる。また、排気系の温度が判定温度以上である場合には、パラメータの設定値を改質リッチモード側に設定することにより、軽質炭化水素を多く含んだ改質ガスで排気系をさらに速やかに昇温することができる。
【００１９】
この場合、前記パラメータ設定手段は、所定のリーン移行条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リーンモード側にし、前記リーン移行条件は、前記改質触媒に堆積したコーク量が堆積上限値を超えること、並びに、前記燃料改質器を改質リッチモードで運転した時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むことが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、改質触媒に堆積したコーク量が堆積上限値を超えること、並びに、燃料改質器を改質リッチモードで運転した時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むリーン移行条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リーンモード側にし、燃料改質器を改質リーンモードで運転する。これにより、酸素を多く含んだ原料を改質触媒に供給し、燃料改質器を改質リッチモードで運転した際に堆積したコークを燃焼除去できるので、改質触媒の性能が低下するのを防止できる。また、上記リーン移行条件が満たされた場合に燃料改質器を改質リーンモードで運転することにより、不要に改質リーンモードで運転してしまい改質触媒が熱により劣化するのを防止することができる。また、上記リーン移行条件を判定するに当り、改質触媒の性能の低下を直接検出する必要がないので、排気浄化システムの構成を簡単にできる。
【００２１】
この場合、前記パラメータ設定手段は、パラメータの設定値を改質リーンモード側に設定した後、所定のリーン終了条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リッチモード側又は改質ストイキモード側にし、前記リーン終了条件は、前記改質触媒に堆積したコーク量が堆積下限値を下回ること、並びに、前記燃料改質器を改質リーンモードで運転していた時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むことが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、燃料改質器を改質リーンモードで運転した後、改質触媒に堆積したコーク量が堆積下限値を下回ること、並びに、燃料改質器を改質リーンモードで運転していた時間が運転上限値を超えることの少なくとも何れかを含むリーン終了条件が満たされた場合には、パラメータの設定値を改質リッチモード側又は改質ストイキ側にする。これにより、燃料改質器を改質リーンモードで運転する時間を最小限にとどめておくことができるので、改質触媒が長時間に亘り高温にさらされ続けるのを防止することができる。したがって、改質触媒に含まれる貴金属にシンタリングが発生したり、改質触媒の性能が低下したりするのを防止することができる。
【００２３】
この場合、前記燃料改質器の運転モードを前記改質リーンモードへ移行する場合、前記パラメータ設定手段は、前記改質触媒のうち最も温度の高い部分の温度が上限温度を超えないように、パラメータの設定値を前記改質リーンモード側の所定の目標値まで段階的に変化させることが好ましい。
【００２４】
この発明によれば、燃料改質器の運転モードを改質リーンモードへ移行する場合、改質触媒のうち最も温度の高い部分の温度が上限温度を超えないように、パラメータの設定値を改質リーンモード側の所定の目標値まで段階的に変化させる。
燃料改質器の運転モードを改質リッチモードや改質ストイキモードから改質リーンモードへ急激に移行すると、改質触媒に供給される原料の酸素濃度が急激に高くなってしまう場合がある。このとき、改質触媒に堆積していたコークや未反応の炭化水素成分が激しく燃焼し、触媒温度が急激に上昇し劣化するおそれがある。この発明によれば、上述のようにパラメータの設定値を段階的に変化させて緩やかに改質リーンモードに移行することにより、改質触媒の急激な昇温を防止することができる。
【００２５】
この場合、前記燃料改質器の運転モードを前記改質リッチモードへ移行する場合、前記パラメータ設定手段は、前記改質触媒のうち最も温度の低い部分の温度が下限温度を下回らないように、パラメータの設定値を前記改質リッチモード側の所定の目標値まで段階的に変化させることが好ましい。
【００２６】
この発明によれば、燃料改質器の運転モードを改質リッチモードへ移行する場合、改質触媒のうち最も温度が低い部分の温度が下限温度を下回らないように、パラメータの設定値を改質リッチモード側の所定の目標値まで段階的に変化させる。
燃料改質器の運転モードを改質リーンモードや改質ストイキモードから改質リッチモードへ急激に移行すると、改質触媒に供給される燃料の量が急激に増加してしまう場合がある。このとき、燃料の気化により改質触媒の熱が奪われてしまい、改質触媒の温度が急激に低下してしまい、失火するおそれがある。この発明によれば、上述のようにパラメータの設定値を段階的に変化させて穏やかに改質リッチモードに移行することにより、改質触媒の急激な温度低下を防止することができる。
【００２７】
この場合、前記改質触媒は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、鉄、及びコバルトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属触媒成分と、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、及びゼオライトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物又はこれを基本組成とした複合酸化物と、を含むことが好ましい。
【００２８】
この発明によれば、上述のような金属触媒成分及び複合酸化物を含む改質触媒を用いることにより、改質触媒における部分酸化反応活性を高くしながら、高温の使用温度に対する熱劣化を小さくすることができる。
【００２９】
この場合、前記燃料改質器は、前記排気系とは別に設けられていることが好ましい。
【００３０】
この発明によれば、排気系内の排気成分、排気温度、排気流速、共存気体、酸素濃度、水蒸気濃度などに影響されることなく常に効率的に改質ガスを生成することができる。したがって、排気浄化システム全体として使用する触媒量を少なくすることができるので、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化システムの構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係る各運転モードで燃料改質器を運転した場合における改質ガスの組成比を示す図である。
【図３】上記実施形態に係る改質ストイキモード及び改質リッチモードで運転した場合における、改質ガスの排気浄化デバイス上での発熱量を比較する図である。
【図４】上記実施形態に係る改質器制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】上記実施形態に係る改質ガス流量及びＯＣ比と、単位時間当りのコーク堆積量との関係を示す図である。
【図６】上記実施形態に係る改質器制御処理の一例を示すタイムチャートである。
【図７】上記実施形態に係る排気浄化デバイスの上流側の排気温度と下流側の排気温度を示す図である。
【図８】上記実施形態の変形例に係る排気浄化システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）の排気浄化システム１の構成を示す模式図である。
【００３３】
排気浄化システム１は、エンジンの排気管２に設けられた排気浄化デバイス３と、この排気管２に接続された燃料改質器４と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５とを含んで構成される。
【００３４】
排気浄化デバイス３は、触媒コンバータ、フィルタ、あるいは触媒が塗布されたフィルタなどを備え、エンジンから排出された排気を通過させることで、この排気を浄化する。
【００３５】
燃料改質器４は、改質触媒４１を収容するケーシング４２と、改質触媒４１に原料を供給する原料供給装置４３と、を含んで構成される。上記構成からなる燃料改質器４では、燃料を改質触媒４１の作用により改質し、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び軽質の炭化水素（ＨＣ）を含む還元性気体の改質ガスを生成し、この生成した改質ガスを、改質ガス通路４５を介して排気管２のうち排気浄化デバイス３の上流側に供給する。燃料改質器４から供給された改質ガスは、排気浄化デバイス３の昇温や、排気浄化デバイス３における排気の還元に供される。
【００３６】
原料供給装置４３は、図示しない燃料タンクに貯蔵された燃料と、図示しないコンプレッサにより供給された空気とを所定の割合で混合して原料を製造し、この原料をケーシング４２内の改質触媒４１に供給する。より具体的には、原料供給装置４３は、改質触媒４１に供給される空気量を制御する空気バルブと、改質触媒４１に供給される燃料量を制御する燃料バルブと、これら空気と燃料を混合し改質触媒４１に噴射する噴射器と、を備える。これら空気バルブや燃料バルブを開閉するアクチュエータは、ＥＣＵ５に接続されており、改質触媒４１に供給する原料の空気量及び燃料量は、ＥＣＵ５により制御される。
【００３７】
改質触媒４１は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、鉄、及びコバルトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属触媒成分と、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、及びゼオライトよりなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物又はこれらを基本組成とした複合酸化物と、を含んで構成される。この改質触媒４１は、原料供給装置４３から供給された原料を改質し、水素及び一酸化炭素の他、軽質炭化水素を含む改質ガスを生成する。より具体的には、この改質触媒４１は、原料を構成する炭化水素と酸素との部分酸化反応により、上記改質ガスを生成する。
【００３８】
改質触媒４１の調製方法については特に限定されず、従来公知の含侵法により調製される。例えば、所定の質量比になるように配合したセリア及びロジウムの粉末を、バインダー及び水系媒体とともにボールミルに投入して攪拌、混合することでスラリーを調製する。次いで、調製したスラリーを、コージエライト製のハニカム担体にウォッシュコートし、所定の条件で乾燥、焼成することにより、改質触媒４１が得られる。
【００３９】
燃料改質器４は、グロープラグやスパークプラグなどの図示しない加熱ヒータを備えており、燃料改質器４の始動とともに、改質触媒４１を加熱することが可能となっている。
また、この燃料改質器４は、排気管２とは別に設けられており、燃料改質器４の原料供給装置４３及び改質触媒４１は、排気管２内には設けられていない。すなわち、燃料改質器４は、排気管２内に設けられて排気管２内の排気中に含まれる燃料成分を改質するのではなく、燃料タンクから直接供給される燃料ガスを改質するため、多量の改質ガスを生成できるとともに、その生成量を制御できる。
【００４０】
次に、図２及び図３を参照して、燃料改質器の運転モードについて説明する。
燃料改質器４の運転モードは、改質触媒４１に供給される原料の酸素と炭素の比に相関のあるパラメータに応じて、改質ストイキモードと、改質リッチモードと、改質リーンモードとの３つの種類に分けられる。本実施形態では、上記原料の酸素と炭素の比に相関のあるパラメータとして、改質触媒４１に供給される空気中の酸素のモル数に対する、燃料中の炭素のモル数の比率によりＯＣ比（酸素のモル数／炭素のモル数）を定義し、このＯＣ比に応じて燃料改質器４の運転モードを分類する。
【００４１】
図２は、各運転モードで燃料改質器４を運転した場合における改質ガスの組成比を示す図である。
以下では、原料のＯＣ比を“１．０”を中心とした所定の幅内に設定することを、燃料改質器を改質ストイキモードで運転する、という。これに対して、原料のＯＣ比を改質ストイキモードの設定値よりも小さな値に設定することを、燃料改質器を改質リッチモードで運転する、といい、原料のＯＣ比を改質ストイキモードの設定値よりも大きな値に設定することを、燃料改質器を改質リーンモードで運転する、という。
【００４２】
図２には、原料のＯＣ比の設定値を、“１．１５”、“１．１”（以上、改質リーンモード）、“１．０”（以上、改質ストイキモード）、“０．９”、“０．８”（以上、改質リッチモード）にした場合における改質ガスの組成比を示した。また、改質ガスの主要な成分として、水素、一酸化炭素、及び軽質の炭化水素の組成比のみを図２に示す。なお、軽質の炭化水素について、図２では、炭素数が“１”のものをＣ１とし、炭素数が“２”のものをＣ２とし、炭素数が“３”のものをＣ３とし、炭素数が“４”のものをＣ４とした。なお、各成分の燃焼熱、すなわち燃焼したときに発生する熱量を括弧中に示す。また、図２には、上記組成比の他、各運転モードで燃料改質器を運転した場合に生成された改質ガスの燃焼熱を示す。
【００４３】
図２に示すように、燃料改質器を改質ストイキモードで運転した場合、生成される改質ガスのうち水素及び一酸化炭素の割合が、他の運転モードで運転した場合と比較して大きい。
燃料改質器を改質リッチモードで運転した場合、上記改質ストイキモードで運転した場合と比較して、水素及び一酸化炭素の割合は改質ストイキモードで運転した場合よりも小さくなるものの、軽質の炭化水素の割合が、他の運転モードで運転した場合と比較して大きい。
また、燃料改質器を改質リーンモードで運転した場合、上記改質ストイキモードで運転した場合と比較して、水素及び一酸化炭素の割合は改質ストイキモードで運転した場合よりも小さくなり、軽質の炭化水素の割合は改質リッチモードで運転した場合よりも小さくなる。また、ＯＣ比の設定値を改質ストイキモードの設定値よりも大きくすることから、改質リーンモードで運転した場合、改質触媒に流入する原料の酸素の割合は、他の運転モードで運転した場合と比較して大きい。
また、原料のＯＣ比を小さくするに従い、生成される改質ガス全体の燃焼熱は大きくなる傾向がある。
【００４４】
図３は、改質ストイキモード及び改質リッチモードで運転した場合における、改質ガスの排気浄化デバイス上での発熱量を比較する図である。図３中、左側は排気浄化デバイスが低温の時における上記発熱量の比較を示し、右側は排気浄化デバイスが高温の時における上記改質ガスの発熱量の比較を示す。
【００４５】
上述のように、燃料改質器を改質リッチモードで運転すると、生成される改質ガスのうち水素及び一酸化炭素の割合は改質ストイキモード運転時よりも小さいものの、燃焼熱が大きい炭化水素が多く生成される。このため、改質ガスのトータルでの発熱量は、改質ストイキモード運転時よりも改質リッチモード運転時の方が大きい。
しかしながら、炭化水素は、水素や一酸化炭素と比較して低温時には燃焼しにくいという特性がある。このため、図３中、左側に示すように、低温の排気浄化デバイス上では炭化水素は燃焼せず、結果として改質ガスの発熱量は、改質リッチモード運転時よりも改質ストイキモード運転時の方が大きくなる。これに対して、図３中、右側に示すように、高温の排気浄化デバイス上では炭化水素は燃焼するため、結果として改質ガスの発熱量は、改質ストイキモード運転時よりも改質リッチモード運転時の方が大きくなる。
【００４６】
図１に戻って、ＥＣＵ５には、排気温度センサ６１や触媒温度センサ６２などの各種センサが接続されている。
排気温度センサ６１は、排気管２のうち排気浄化デバイス３の下流側の排気の温度を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ５に送信する。排気浄化デバイス３の温度は、この排気温度センサ６１の出力に基づいてＥＣＵ５により算出される。
触媒温度センサ６２は、燃料改質器４の改質触媒４１の温度を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ５に送信する。
【００４７】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ５は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果などを記憶する記憶回路と、インジェクタ２２などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ５には、以下に示す改質器制御処理を実行するモジュールが構成される。
【００４８】
図４は、改質器制御処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、排気浄化デバイスの温度に応じて適切な運転モードで燃料改質器を制御する処理であり、排気浄化デバイスの昇温時など、改質ガスの供給に対する要求が生じたことに応じてＥＣＵにより実行される。
【００４９】
ステップＳ１では、排気温度センサの出力に基づいて排気浄化デバイスの温度を取得し、この排気浄化デバイスの温度が所定の判定温度より高いか否かを判別する。この判定温度は、例えば、改質ガスで生成される軽質の炭化水素の燃焼温度の近傍に設定される。
【００５０】
上述のように、排気浄化デバイスの温度が軽質の炭化水素の燃焼温度よりも低い場合には、燃料改質器を改質ストイキモードで運転した方が、改質リッチモードで運転するよりも、排気浄化デバイスにおける改質ガスの燃焼熱が大きい（図３参照）。そこで、ステップＳ１における判別がＮＯであり、排気浄化デバイスの温度が上記判定温度未満の場合には、ステップＳ２に移り、低温から燃焼する水素及び一酸化炭素を多く含んだ改質ガスでより効率的に排気浄化デバイスを昇温するべく燃料改質器を改質ストイキモードで運転する。ステップＳ２において、燃料改質器を改質ストイキモードで運転するより具体的な手順については、後に詳述する。一方、ステップＳ１における判別がＹＥＳであり、排気浄化デバイスの温度が上記判定温度以上の場合には、燃料改質器を改質リッチモード又は改質リーンモードで運転するべく、ステップＳ３に移る。
【００５１】
ステップＳ３では、リーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎが“１”であるか否かを判別する。リーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎは、改質リーンモードで燃料改質器を運転することを要求するフラグであり、図示しない処理により逐次更新される。ステップＳ３の判別がＮＯである場合には、ステップＳ４に移り、水素及び一酸化炭素に加え発熱量の大きい軽質炭化水素を多く含んだ改質ガスで効率的に排気浄化デバイスを昇温するべく燃料改質器を改質リッチモードで運転する。一方、ステップＳ３の判別がＹＥＳである場合には、ステップＳ５に移り、燃料改質器を改質リーンモードで運転する。
【００５２】
ここで、リーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎを更新する手順について説明する。
改質リッチモードではＯＣ比を改質ストイキモードよりも小さな値に設定するため、原料の炭素の割合が大きく、改質触媒にコークが堆積し易い。一方、改質リーンモードではＯＣ比を改質ストイキモードよりも大きな値に設定するため、原料の酸素の割合が大きく、改質触媒に堆積したコークを燃焼除去することができる。以上のように、燃料改質器を改質リッチモードで運転すると改質触媒にコークが堆積し、燃料改質器を改質リーンモードで運転すると堆積したコークを燃焼除去できることから、本実施形態では、改質触媒に過剰のコークが堆積しないように、かつ、改質触媒を過剰に高温にさらし続けないように、適切な時期にリーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎを更新する。
【００５３】
本実施形態では、リーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎを“０”から“１”にセットする条件、すなわち、燃料改質器の運転モードを改質リッチモードから改質リーンモードに移行するリーンモード移行条件には、以下の２種類の条件（Ａ）及び（Ｂ）の少なくとも何れかを用いる。
【００５４】
（Ａ）改質触媒に堆積したコーク量を推定し、このコーク堆積量ΣＣｋが、堆積上限値を超えること。
単位時間当りのコーク堆積量Ｃｋは、例えば、改質ガスの流量及びＯＣ比に基づいて所定のマップを検索することで推定することができる。
図５は、改質ガス流量及びＯＣ比と、単位時間当りのコーク堆積量Ｃｋとの関係を示す図であり、上記マップの一例を示す図である。図５に示すマップによれば、単位時間当りのコーク堆積量Ｃｋは、改質ガス流量が少なく、かつ、ＯＣ比が小さくなるほど多くなる。燃料改質器を改質リッチモードで運転している間に、このようにして算出した単位時間当りのコーク堆積量Ｃｋを積算することにより、上記コーク堆積量ΣＣｋを推定することができる。
上述の例では、改質ガス流量及びＯＣ比の２つのパラメータに基づいてコーク堆積量ΣＣｋを算出したが、この他、改質ガスに供給した燃料の消費量、燃料改質器の運転時間、改質触媒の酸素濃度及び炭素濃度、改質触媒の上流側と下流側との差圧、及び改質触媒の温度などのパラメータに基づいてコーク堆積量ΣＣｋを算出してもよい。
【００５５】
（Ｂ）燃料改質器を改質リッチモードで運転した時間を計時しておき、このリッチモード運転時間が運転上限時間を超えること。
上述のように燃料改質器を改質リッチモードで運転したときに改質触媒にコークが堆積することから、リッチモード運転時間でも、改質リーンモードに移行する適切な時期を判定することができる。
【００５６】
リーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎを“１”から“０”にリセットする条件、すなわち、燃料改質器の運転モードを改質リーンモードから改質リッチモードに移行するリーンモード終了条件には、以下の２種類の条件（Ｃ）及び（Ｄ）の少なくとも何れかを用いる。
【００５７】
（Ｃ）コーク堆積量ΣＣｋが堆積下限値を下回ること。
燃料改質器を改質リーンモードで運転すると、改質触媒に堆積していたコークが徐々に燃焼除去されてゆくが、このときの単位時間当りのコーク除去量−Ｃｋは、改質触媒の酸素濃度や改質触媒の温度などのパラメータに基づいて推定することができる。燃料改質器を改質リーンモードで運転している間に、このようにして算出した単位時間当りのコーク除去量−Ｃｋを積算することにより、上記コーク堆積量ΣＣｋを推定することができる。
【００５８】
（Ｄ）燃料改質器を改質リーンモードで運転した時間を計時しておき、このリーンモード運転時間が運転上限値を超えること。
上述のように燃料改質器を改質リーンモードで運転することにより、改質触媒に堆積していたコークが燃焼除去されてゆくことから、リーンモード運転時間でも、改質リーンモードを終了する適切な時期を判定することができる。
【００５９】
図４に戻って、ステップＳ２の改質ストイキモード運転では、改質触媒に供給される空気量と燃料量から実ＯＣ比を算出する。そして、ＯＣ比の設定値を“１．０”にし、この設定値に実ＯＣ比が一致するように、改質触媒に供給する空気量及び燃料量を調整する。この際、改質触媒の温度は所定の範囲（例えば、約８００℃〜約１２００℃）内に制御する。
【００６０】
ステップＳ４の改質リッチモードでは、改質触媒に供給される空気量と燃料量から実ＯＣ比を算出する。そして、ＯＣ比の設定値を、改質リッチモード運転時の目標値である“０．８”まで段階的に小さくするとともに、このＯＣ比の設定値に実ＯＣ比が一致するように、改質触媒に供給する空気量及び燃料量を調整する。この際、改質触媒のうち最も温度が低い部分の温度が下限温度を下回らないように、ＯＣ比の設定値を所定時間かけて段階的に小さくする。ここで、改質触媒の上記下限温度は、改質触媒で安定した改質反応を維持できる温度（例えば、約８００℃）に設定される。また、ＯＣ比の設定値を段階的に小さくする際の減少幅は、例えば、“０．０１”〜“０．０５”の間に設定される。
以上のようにしてＯＣ比の設定値を段階的に小さくする間に改質触媒の温度が下限温度を下回ると判定された場合には、改質触媒の温度をこの下限温度以上に維持できるように、上記目標値を“０．８”〜“１．０”の範囲内で再設定する。
【００６１】
ステップＳ５の改質リーンモードでは、改質触媒に供給される空気量と燃料量から実ＯＣ比を算出する。そして、ＯＣ比の設定値を、改質リーンモード運転時の目標値である“１．２”まで段階的に大きくするとともに、このＯＣ比の設定値に実ＯＣ比が一致するように、改質触媒に供給する空気量及び燃料量を調整する。この際、改質触媒のうち最も温度が高い部分の温度が所定の上限温度を超えないように、ＯＣ比の設定値を所定時間かけて段階的に大きくする。ここで、改質触媒の上記上限温度は、改質触媒の劣化が顕著となる温度（例えば、約１２００℃）に設定される。また、ＯＣ比の設定値を段階的に大きくする際の増加幅は、例えば、“０．０１”〜“０．０５”の間に設定される。
以上のようにしてＯＣ比の設定値を段階的に大きくする間に改質触媒の温度が上限温度を上回ると判定された場合には、改質触媒の温度をこの上限温度以下に維持できるように、上記目標値を“１．０”〜“１．２”の範囲内で再設定する。
【００６２】
図６は、上記改質器制御処理の一例を示すタイムチャートである。
時刻ｔ０において燃料改質器の制御を開始する。このとき、燃料改質器は、排気浄化デバイスの温度が判定温度以下であると判定されたことに応じて、改質ストイキモードで運転される（図４のステップＳ１，Ｓ２参照）。
時刻ｔ１では、排気浄化デバイスの温度が上記判定温度より高いと判定されたことに応じて、燃料改質器の運転モードは改質ストイキモードから改質リッチモードに移行される（図４のステップＳ１，Ｓ４参照）。このとき、ＯＣ比の設定値は、改質触媒の温度が下限温度を下回らないように段階的に小さくする。
【００６３】
時刻ｔ２では、改質触媒に堆積したコークを燃焼除去するべくリーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎが“１”にセットされる。これにより、燃料改質器の運転モードは改質リッチモードから改質リーンモードに移行される（図４のステップＳ３，Ｓ５）。このとき、ＯＣ比の設定値は、改質触媒の温度が上限温度を超えないように段階的に大きくする。
時刻ｔ３では、改質触媒に堆積したコークの燃焼除去が完了したことに応じてリーンモードフラグＦ＿ｌｅａｎが“０”にリセットされる。これにより、燃料改質器の運転モードは改質リーンモードから改質リッチモードに移行される（図４のステップＳ３，Ｓ４）。
【００６４】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、水素及び一酸化炭素の他、軽質の炭化水素などを含む改質ガスを排気管２に供給し、この改質ガスを燃焼させることにより、排気管２に設けられた排気浄化デバイス３を昇温することができる。
図７は、排気浄化デバイス３の上流側の排気温度と下流側の排気温度を示す図である。図７中、破線は排気浄化デバイス３の上流側の排気温度を示し、実線は排気浄化デバイス３の下流側の排気温度を示す。図７に示すように、燃料改質器で生成した改質ガスを供給するまでは、排気浄化デバイス３の下流側の排気温度は上流側の排気温度よりも低いが、改質ガスの供給を開始してから停止するまでの間では、排気浄化デバイス３の下流側の排気温度は上流側の排気温度よりも高くなる。これは、燃料改質器４で生成した改質ガスに含まれる水素、一酸化炭素、及び軽質炭化水素などの成分が、排気浄化デバイスにおいて燃焼したためであると考えられる。
【００６５】
また、改質触媒４１により生成した改質ガスで排気浄化デバイス３を昇温するため、排気浄化デバイス３を昇温しながら、最適な条件でエンジンを運転し続けることができるので、エンジンから排出される排気を清浄にし、かつ燃費を向上することができる。また、改質触媒４１により生成した気体の状態の改質ガスで排気浄化デバイス３を昇温するので、排気浄化デバイス３に未燃燃料が付着することもないため、局所的に高温になり熱劣化が発生したり、局所的に温度が低下しコーキングが発生したりすることもない。
改質ガスに含まれる水素や一酸化炭素は、炭化水素と比較して低温から燃焼する特性があるため、改質ガス中の水素や一酸化炭素を燃焼させることで低温の排気系を昇温することができる。一方、炭化水素は、水素や一酸化炭素と比較して燃焼熱が大きいという特性があるため、改質ガス中の炭化水素を燃焼させることで排気系を速やかに昇温できる。本実施形態によれば、空気中の酸素のモル数に対する燃料中の炭素のモル数の比率（ＯＣ比）を排気浄化デバイス３の温度に基づいて設定し、このＯＣ比の設定値に基づいて燃料改質器４を制御することにより、排気浄化デバイス３の温度に適した組成比の改質ガスを供給することができるので、排気浄化デバイス３を効率的に昇温することができる。また、ＯＣ比の設定値に基づいて燃料改質器４を制御することにより、燃料改質器４の熱暴走や、過剰なコークの堆積を防止することができる。
【００６６】
（２）本実施形態によれば、エンジンの低温始動時には燃料改質器４を改質ストイキモードで運転することにより、低温から燃焼する水素及び一酸化炭素を多く含んだ改質ガスを排気浄化デバイス３に供給することができるので、低温の排気浄化デバイス３を速やかに昇温することができる。また、例えば、排気浄化デバイス３の温度が炭化水素を燃焼可能な程度まで上昇した場合には燃料改質器４を改質リッチモードで運転することにより、燃焼熱の大きい軽質炭化水素を多く含んだ改質ガスを排気浄化デバイス３に供給することができるので、排気浄化デバイス３をさらに速やかに昇温することができる。
また、改質触媒４１にコークが堆積し触媒の性能が低下した場合には、燃料改質器４を改質リーンモードで運転し、酸素を多く含んだ原料を改質触媒４１に供給することにより、改質触媒４１に堆積したコークを燃焼除去し、その性能を回復することができる。
【００６７】
（３）本実施形態によれば、排気浄化デバイスの温度が判定温度未満である場合には、ＯＣ比の設定値を改質ストイキモード側にすることにより、水素及び一酸化炭素を多く含んだ改質ガスで排気浄化デバイス３を速やかに昇温することができる。また、排気浄化デバイス３の温度が判定温度以上である場合には、ＯＣ比の設定値を改質リッチモード側に設定することにより、軽質炭化水素を多く含んだ改質ガスで排気浄化デバイス３をさらに速やかに昇温することができる。
【００６８】
（４）本実施形態によれば、コーク堆積量ΣＣｋが堆積上限値を超えること、並びに、燃料改質器４のリッチモード運転時間が運転上限時間を超えることの少なくとも何れかを含むリーン移行条件が満たされた場合には、ＯＣ比の設定値を改質リーンモード側にし、燃料改質器４を改質リーンモードで運転する。これにより、酸素を多く含んだ原料を改質触媒４１に供給し、堆積したコークを燃焼除去できるので、改質触媒４１の性能が低下するのを防止できる。また、上記リーン移行条件が満たされた場合に燃料改質器４を改質リーンモードで運転することにより、不要に改質リーンモードで運転してしまい改質触媒が熱により劣化するのを防止することができる。また、上記リーン移行条件を判定するに当り、改質触媒４１の性能の低下を直接検出する必要がないので、排気浄化システム１の構成を簡単にできる。
【００６９】
（５）本実施形態によれば、燃料改質器４を改質リーンモードで運転した後、コーク堆積量ΣＣｋが堆積下限値を下回ること、並びに、リーンモード運転時間が運転上限値を超えることの少なくとも何れかを含むリーン終了条件が満たされた場合には、ＯＣ比の設定値を改質リッチモード側又は改質ストイキ側にする。これにより、燃料改質器４を改質リーンモードで運転する時間を最小限にとどめておくことができるので、改質触媒４１が長時間に亘り高温にさらされ続けるのを防止することができる。したがって、改質触媒４１に含まれる貴金属にシンタリングが発生したり、改質触媒４１の性能が低下したりするのを防止することができる。
【００７０】
（６）本実施形態によれば、燃料改質器４の運転モードを改質リーンモードへ移行する場合、改質触媒のうち最も温度の高い部分の温度が上限温度を超えないように、ＯＣ比の設定値を改質リーンモード側の所定の目標値まで段階的に変化させる。これにより、改質触媒４１の急激な昇温を防止することができる。
【００７１】
（７）本実施形態によれば、燃料改質器４の運転モードを改質リッチモードへ移行する場合、改質触媒４１のうち最も温度が低い部分の温度が下限温度を下回らないように、ＯＣ比の設定値を改質リッチモード側の所定の目標値まで段階的に変化させる。これにより、改質触媒４１の急激な温度低下を防止することができる。
【００７２】
（８）本実施形態によれば、上述のような金属触媒成分及び複合酸化物を含む改質触媒を用いることにより、改質触媒４１における部分酸化反応活性を高くしながら、高温の使用温度に対する熱劣化を小さくすることができる。
【００７３】
（９）本実施形態によれば、燃料改質器４を排気管２とは別に設けることにより、排気管２内の排気成分、排気温度、排気流速、共存気体、酸素濃度、水蒸気濃度などに影響されることなく常に効率的に改質ガスを生成することができる。したがって、排気浄化システム１全体として使用する触媒量を少なくすることができるので、コストを低減することができる。
【００７４】
＜実施例１＞
上記実施形態の実施例１について説明する。
実施例１では、排気浄化デバイスとしてＤＰＦを設けた場合について説明する。
この場合、ＤＰＦに所定量のＰＭが堆積し、ＤＰＦ再生処理を実行する時期に達したことに応じて、上述の図４に示す改質器制御処理を実行する。このとき、上述のステップＳ１における判定温度は、約１００℃に設定することが好ましい。
すなわち、ＤＰＦを再生する場合、ＤＰＦの温度が１００℃よりも低い場合には燃料改質器を改質ストイキモードで運転し、ＤＰＦの温度が１００℃を超えたことに応じて燃料改質器を改質リッチモード又は改質リーンモードで運転する。これにより、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去することができる。
【００７５】
本実施例によれば、ＤＰＦの温度に適した組成比の改質ガスを供給することにより、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼することができる。したがって、ＤＰＦ再生処理を行うためにポスト噴射や排気噴射を行う必要がなくなるので、オイルダイリューションの発生や、燃費の悪化を抑制することができる。また、ＤＰＦの温度に適した運転モードで燃料改質器を運転することにより、従来では容易でなかったエンジンの始動直後や低負荷運転時であってもＤＰＦ再生を行うことができる。また、水素や一酸化炭素は、炭化水素と比較してその分子径が小さいため、ＤＰＦ上にＰＭが厚く堆積した状態であっても、このＰＭの層の深部まで到達することができる。したがって、ＤＰＦの表面に触媒を塗布した場合には、ＰＭが厚く堆積した状態であっても効率的に燃焼させることができる。
【００７６】
＜実施例２＞
上記実施形態の実施例２について説明する。
実施例２では、排気浄化デバイスとして、酸化雰囲気下で排気中のＮＯｘを捕捉し、捕捉したＮＯｘを還元雰囲気下で還元するＮＯｘ浄化触媒を設けた場合について説明する。
実施例１のＤＰＦと同様にＮＯｘ浄化触媒を昇温するときの他、ＮＯｘ浄化触媒で捕捉したＮＯｘを還元するときにも燃料改質器で生成した改質ガスを用いることができる。
すなわち、ＮＯｘ浄化触媒で貯蔵したＮＯｘを還元する時期に達したことに応じて、上述の図４に示す改質器制御処理を実行する。このとき、上述のステップＳ１における判定温度は約２００℃に設定することが好ましい。
すなわち、ＮＯｘ浄化触媒で捕捉したＮＯｘを還元する場合、ＮＯｘ浄化触媒の温度が２００℃以下の場合には燃料改質器を改質ストイキモードで運転し、ＮＯｘ浄化触媒の温度が２００℃を超えたことに応じて燃料改質器を改質リッチモード又は改質リーンモードで運転する。これにより、ＮＯｘを還元し、ＮＯｘ浄化触媒を再生することができる。
なお、実施例１のＤＰＦと同様に、ＮＯｘ浄化触媒を昇温するときにも、燃料改質器で生成した改質ガスを用いることができる。
【００７７】
本実施例によれば、ＮＯｘ浄化触媒の温度に適した組成比の改質ガスを供給することにより、ＮＯｘ浄化触媒を昇温したり、捕捉したＮＯｘを還元したりすることができる。
【００７８】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
上記実施形態では、燃料改質器の運転モードを改質ストイキモードと、改質リッチモードと、改質リーンモードとの３つに分けたが、これに限らない。運転モードの数は、ＯＣ比の設定値に応じて、４つ以上に分けてもよい。
【００７９】
図８は、上記実施形態の変形例に係る排気浄化システム１Ａの構成を示す模式図である。
排気管２には、上流側から下流側へ向って順に、第１排気浄化デバイス３Ａと第２排気浄化デバイス３Ｂとが設けられている。
燃料改質器４Ａのケーシング４２と排気管２とは、第１排気浄化デバイス３Ａの上流側に接続された第１改質ガス通路４５Ａと第２排気浄化デバイス３Ｂの上流側に接続された第２改質ガス通路４５Ｂとを切り換える通路切換装置４６Ａを介して接続される。
ＥＣＵ５Ａは、排気浄化デバイス３Ａ，３Ｂのそれぞれの下流側の排気の温度を検出する第１排気温度センサ６１Ａと第２排気温度センサ６１Ｂとを設け、これら排気温度センサ６１Ａ，６１Ｂの出力に基づいて、燃料改質器４Ａ及び通路切換装置４６Ａを制御する。
以上のように、排気管２に複数の排気浄化デバイスを設けた場合には、これら排気浄化デバイスのそれぞれの上流側に、燃料改質器で生成した改質ガスを供給してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１，１Ａ…排気浄化システム
２…排気管（排気系）
３，３Ａ，３Ｂ…排気浄化デバイス（排気系）
４，４Ａ…燃料改質器
４１…改質触媒
５，５Ａ…ＥＣＵ（排気温度取得手段、パラメータ設定手段、改質器制御手段）
６１，６１Ａ，６１Ｂ…排気温度センサ（排気温度取得手段）
【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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