(57)【要約】【課題】内燃機関およびＮＯｘ触媒の状態に応じて、適切なＮＯｘ浄化が可能な排気浄化システムを提供する。【解決手段】ＮＯｘ触媒２１は、エンジン１０の排気通路１２に設けられる。炭化水素供給部３１は、ＮＯｘ触媒２１に還元剤としての炭化水素を供給する。運転状態検出部４１は、エンジン１０の運転状態を検出する。触媒状態変化推定部４２は、運転状態検出部４１により検出した運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。還元剤種制御部４３、改質器２５、ヒータ２６は、触媒状態変化推定部４２により推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）からの排気を浄化する排気浄化システム（１）であって、
前記内燃機関の排気通路（１２）に設けられるＮＯｘ触媒（２１、２９）と、
前記ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給部（２８、３１）と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部（４１）と、
前記運転状態検出部により検出した運転状態に基づき、前記ＮＯｘ触媒の状態の変化を推定する触媒状態変化推定部（４２）と、
前記触媒状態変化推定部により推定した前記ＮＯｘ触媒の状態の変化に基づき、前記ＮＯｘ触媒に供給される前記還元剤の種類を制御する還元剤種制御部（２５、２６、４３）と、
を備える排気浄化システム。
【請求項２】
前記還元剤は、炭化水素であり、
前記還元剤種制御部は、前記炭化水素の炭素数または基種が最適になるよう改質可能である請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、炭素数が大きく、基として酸素を含む前記炭化水素の量を多くする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が高温であるときほど、炭素数が小さく、基として酸素を含む前記炭化水素の量を多くする請求項２または３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、前記炭化水素を改質し、水素の量を多くする請求項２〜４のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記還元剤は、尿素であり、
前記還元剤種制御部は、前記尿素を改質可能である請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、前記尿素を改質し、アンモニアまたは水素の量を多くする請求項６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記還元剤は、炭化水素であり、
前記還元剤種制御部は、前記還元剤の種類の制御の時間遅れを考慮し予め前記ＮＯｘ触媒に炭化水素を吸着させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、前記炭化水素を改質し、基として酸素を含む前記炭化水素の量を多くして前記ＮＯｘ触媒に吸着させる請求項８に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が高温であるときほど、前記炭化水素を改質し、多重結合を含む前記炭化水素の量を多くして前記ＮＯｘ触媒に吸着させる請求項８または９に記載の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記還元剤種制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、前記炭化水素を改質し、水素の量を多くして前記ＮＯｘ触媒に吸着させる請求項８〜１０のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記ＮＯｘ触媒は、前記排気通路に複数（２１、２９）設けられ、
前記還元剤種制御部は、前記炭化水素を改質し、多重結合を含む前記炭化水素の量を多くして、最も前記内燃機関に近い前記ＮＯｘ触媒（２９）に吸着させる請求項８〜１１のいずれか一項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、排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気に含まれるＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を備えた排気浄化システムが知られている。例えば、特許文献１の排気浄化システムでは、還元剤をＮＯｘ触媒に供給し、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化作用を促進している。また、特許文献１の排気浄化システムでは、車両の加速時のＮＯｘの排出の変動を予測し、ＮＯｘ触媒に供給する還元剤の量を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５６６１５号公報
【特許文献２】特開２０１６−８５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の排気浄化システムでは、ＮＯｘ触媒に供給する還元剤の活性が比較的低く、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化作用を十分に促進できないおそれがある。また、車両の急加速時には、「還元剤の供給、還元剤の気化、還元剤のＮＯｘ触媒への吸着、ＮＯｘの浄化」といった一連のＮＯｘ浄化に関する処理が間に合わず、ＮＯｘのスリップが増大するおそれがある。
【０００５】
また、特許文献２の排気浄化システムでは、過渡におけるＮＯｘのスリップを低減させるため、還元剤としての燃料（炭化水素）を触媒に吸着させておき、吸着した炭化水素を過渡時に脱離させ、ＮＯｘを浄化している。しかしながら、この排気浄化システムでは、還元剤としての炭化水素は、通常の燃料（燃料ＨＣ）のため活性が低く、ＮＯｘ浄化が不十分となるおそれがある。また、燃料（燃料ＨＣ）が吸着、脱離する温度範囲が狭いため、使用できる運転領域が狭いという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、内燃機関およびＮＯｘ触媒の状態に応じて、適切なＮＯｘ浄化が可能な排気浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内燃機関（１０）からの排気を浄化する排気浄化システム（１）であって、ＮＯｘ触媒（２１、２９）と還元剤供給部（２８、３１）と運転状態検出部（４１）と触媒状態変化推定部（４２）と還元剤種制御部（２５、２６、４３）とを備えている。ＮＯｘ触媒は、内燃機関の排気通路（１２）に設けられる。還元剤供給部は、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する。運転状態検出部は、内燃機関の運転状態を検出する。触媒状態変化推定部は、運転状態検出部により検出した運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒の状態の変化を推定する。還元剤種制御部は、触媒状態変化推定部により推定したＮＯｘ触媒の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒に供給される還元剤の種類を制御する。
【０００８】
本発明では、内燃機関の運転状態に基づき推定したＮＯｘ触媒の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒に供給される還元剤の種類を、ＮＯｘの浄化作用が向上するよう適切に制御することができる。これにより、内燃機関およびＮＯｘ触媒の状態に応じて、適切なＮＯｘ浄化が可能となり、過渡時に生成されるＮＯｘの浄化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態による排気浄化システムを示す模式図。
【図２】（Ａ）は非含酸素炭化水素が含酸素炭化水素に変化する様子を示す模式図、（Ｂ）は非含酸素炭化水素から変化した含酸素炭化水素の触媒における状態を示す模式図。
【図３】第１実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理を示すフロー図。
【図４】第２実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理を示すフロー図。
【図５】第２実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理で用いる係数を示す図であって、（Ａ）は吸着係数を示す図、（Ｂ）はＨＣ脱離係数を示す図、（Ｃ）はＮＯｘ還元係数を示す図、（Ｄ）はＨＣ酸化係数を示す図。
【図６】第２実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理で用いる温度係数を示す図。
【図７】（Ａ）は予め含酸素炭化水素を吸着させたＮＯｘ触媒における時間の経過に伴うＮＯｘ触媒の温度の変化と含酸素炭化水素の濃度の変化とを示す図、（Ｂ）は温度変化に伴うＮＯｘ触媒への含酸素炭化水素の吸着とＮＯｘ触媒からの含酸素炭化水素の脱離を示す模式図。
【図８】（Ａ）は予め多重結合炭化水素を吸着させたＮＯｘ触媒における時間の経過に伴うＮＯｘ触媒の温度の変化と含酸素炭化水素の濃度の変化とを示す図、（Ｂ）は温度変化に伴うＮＯｘ触媒への多重結合炭化水素の吸着とＮＯｘ触媒からの含酸素炭化水素の脱離を示す模式図。
【図９】（Ａ）は第２実施形態による排気浄化システムにおいて、段階的に車両の加速をした場合のＮＯｘ触媒の温度変化を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の時間経過に伴って生じるＮＯｘスリップの量を示す図。
【図１０】（Ａ）は比較形態による排気浄化システムにおいて、段階的に車両の加速をした場合のＮＯｘ触媒の温度変化を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の時間経過に伴って生じるＮＯｘスリップの量を示す図。
【図１１】第３実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理を示すフロー図。
【図１２】第４実施形態による排気浄化システムを示す模式図。
【図１３】第４実施形態による排気浄化システムの還元剤種の制御に関する処理を示すフロー図。
【図１４】第５実施形態による排気浄化システムを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態による排気浄化システムを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。
（第１実施形態）
第１実施形態による排気浄化システムを図１に示す。排気浄化システム１は、図示しない車両に設けられ、車両の内燃機関（以下、「エンジン」という）１０から排出される排気を浄化するのに用いられる。
【００１１】
車両は、エンジン１０、燃料タンク２、吸気通路１１、排気通路１２、改質通路１４、燃料噴射弁３０、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４０等を備えている。燃料タンク２には、燃料としての軽油が貯留されている。燃料噴射弁３０は、エンジン１０に設けられている。燃料噴射弁３０は、燃料タンク２に貯留された軽油をエンジン１０の燃焼室に噴射供給する。すなわち、本実施形態では、エンジン１０は、ディーゼルエンジンである。
【００１２】
吸気通路１１は、一端が大気に開放され、他端がエンジン１０に接続するよう設けられている。吸気通路１１は、吸気をエンジン１０に導く。排気通路１２は、一端がエンジン１０に接続し、他端が大気に開放されている。排気通路１２は、エンジン１０の燃焼室で燃料が燃焼することで生じた排気をエンジン１０から大気側へ導く。
【００１３】
吸気通路１１には、図示しないスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブは、吸気通路１１を開閉し、吸気通路１１を流れる吸気の量、すなわち、吸気量を制御可能である。
【００１４】
ＥＣＵ４０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ４０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ＥＣＵ４０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、各種センサからの信号等の情報に基づき、スロットルバルブ、燃料噴射弁３０等の作動を制御可能である。ＥＣＵ４０は、スロットルバルブの作動を制御することにより、エンジン１０に供給される吸気の量を制御可能である。また、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０の作動を制御することにより、エンジン１０の燃焼室に噴射供給される燃料の量を制御可能である。
【００１６】
排気浄化システム１は、ＮＯｘ触媒２１、改質器２５、ヒータ２６、還元剤供給部としての炭化水素供給部３１、運転状態検出部４１、触媒状態変化推定部４２、還元剤種制御部４３、流量センサ５１、５２、温度センサ６１、６２、６３、濃度センサ７１、７２等を備えている。ＮＯｘ触媒２１は、排気通路１２に設けられている。ＮＯｘ触媒２１は、例えばアルミナ等からなる担体、および、担体に担持された金属触媒を有している。例えば金属触媒は、Ａｇ2Ｏ（酸化銀）が挙げられる。金属触媒は、微粒粉の状態で担体の表面に設けられている。ＮＯｘ触媒２１は、排気通路１２を流れる排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元し浄化可能である。なお、ＮＯｘ触媒２１は、炭化水素（ＨＣ）を吸着可能である。また、ＮＯｘ触媒２１に吸着した炭化水素は、温度条件等の変化によりＮＯｘ触媒２１から脱離する。
【００１７】
改質通路１４は、一端が図示しない供給部に接続し、他端が排気通路１２に接続している。ここで、上記供給部は、ポンプ等の加圧により大気側から改質通路１４に新気を導入する。また、改質通路１４の他端は、ＮＯｘ触媒２１の上流側に位置している。そのため、改質通路１４の一端から流入した新気は、改質通路１４を流れ、排気通路１２で排気と合流し、ＮＯｘ触媒２１に流入する。
【００１８】
炭化水素供給部３１は、改質通路１４に設けられている。炭化水素供給部３１は、燃料タンク２に貯留された燃料（燃料ＨＣ）、すなわち、炭化水素（ＨＣ）を還元剤として改質通路１４に噴射し、下流のＮＯｘ触媒２１に供給可能である。
【００１９】
炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給された炭化水素は、還元剤として働き、ＮＯｘ触媒２１によるＮＯｘの浄化作用を促進する。ＥＣＵ４０は、炭化水素供給部３１の作動を制御することにより、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の量を制御可能である。なお、ＮＯｘ触媒２１に吸着後、温度条件等の変化によりＮＯｘ触媒２１から脱離した炭化水素も、還元剤として働き、ＮＯｘ触媒２１によるＮＯｘの浄化作用を促進する。
【００２０】
改質器２５は、改質通路１４に設けられている。改質器２５は、図示しない改質触媒を有している。ヒータ２６は、改質器２５に設けられている。ヒータ２６は、改質器２５を加熱可能である。ＥＣＵ４０は、ヒータ２６の作動を制御可能である。炭化水素供給部３１は、改質通路１４において改質器２５に対し新気流れの上流側に設けられている。そのため、炭化水素供給部３１から噴射された炭化水素（ＨＣ）は、改質器２５に流入する。
【００２１】
炭化水素供給部３１から噴射された炭化水素が、ヒータ２６により加熱された改質器２５を通過すると、還元剤としての炭化水素は、アルデヒド、アルコール、エーテル等、基として酸素（Ｏ）を含む分子構造をもつもの（以下、適宜、「含酸素炭化水素」または「含酸素ＨＣ」という）等に改質される。すなわち、炭化水素は、改質器２５により、炭素数および基種が所定のものになるよう状態が制御される。改質器２５により改質された炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することにより、ＮＯｘ触媒２１のＮＯｘの浄化性能を向上することができる。ＥＣＵ４０は、炭化水素供給部３１およびヒータ２６の作動を制御することにより、ＮＯｘ触媒２１に供給する改質された炭化水素の量および種類等を調整することができる。なお、炭化水素供給部３１から噴射され、改質器２５を通過した炭化水素には、改質により生成された含酸素炭化水素、高炭素数の炭化水素、低炭素数の炭化水素および多重結合の炭化水素の他、改質されていない炭化水素（単結合）等が含まれる。
【００２２】
ＨＣ（炭化水素）スリップが多い場合、ヒータ２６により改質器２５の温度を制御したり、炭化水素供給部３１からの炭化水素の噴射量を調節して空燃比を制御したりすることで、改質器２５において炭化水素を改質することができる。なお、制御性を上げるため、改質通路１４の炭化水素供給部３１に対し新気流れの上流側に、新気の流量を絞るバルブ等を設け、当該バルブ等により、改質器２５に流入する新気の流量や流速を制御してもよい。
【００２３】
図１に示すように、運転状態検出部４１、触媒状態変化推定部４２、還元剤種制御部４３は、機能部としてＥＣＵ４０に設けられている。ここで、ＥＣＵ４０が実行する機能の一部または全部（機能部）を、１つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。つまり、ＥＣＵ４０が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。
【００２４】
流量センサ５１は、吸気通路１１に設けられている。流量センサ５１は、エンジン１０に吸入される吸気の流量を検出可能である。流量センサ５２は、改質通路１４において改質器２５に対し新気流れの上流側に設けられている。流量センサ５２は、改質器２５に流入する新気の流量を検出可能である。流量センサ５１、５２は、検出した流量に対応する信号をＥＣＵ４０に伝送する。
【００２５】
温度センサ６１は、排気通路１２においてＮＯｘ触媒２１に対し排気流れの上流側に設けられている。温度センサ６１は、ＮＯｘ触媒２１に流入する排気および新気の温度を検出可能である。温度センサ６２は、改質通路１４において改質器２５に対し新気流れの上流側に設けられている。温度センサ６２は、改質器２５に流入する新気の温度を検出可能である。温度センサ６３は、改質通路１４において改質器２５に対し新気流れの下流側に設けられている。温度センサ６３は、改質器２５から流出した新気の温度を検出可能である。温度センサ６１、６２、６３は、検出した温度に対応する信号をＥＣＵ４０に伝送する。
【００２６】
濃度センサ７１は、排気通路１２においてエンジン１０に対し排気流れの下流側に設けられている。濃度センサ７１は、エンジン１０から排出された排気の酸素濃度を検出可能である。濃度センサ７２は、改質通路１４において改質器２５に対し新気流れの上流側に設けられている。濃度センサ７２は、改質器２５に流入する新気の酸素濃度を検出可能である。濃度センサ７１、７２は、検出した酸素濃度に対応する信号をＥＣＵ４０に伝送する。
【００２７】
運転状態検出部４１は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的には、運転状態検出部４１は、スロットルバルブの開度に相関するアクセル開度の変化率等に基づき、エンジン１０の運転状態を検出する。
【００２８】
触媒状態変化推定部４２は、運転状態検出部４１により検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。具体的には、触媒状態変化推定部４２は、運転状態検出部４１により検出したエンジン１０の運転状態と、流量センサ５１、５２、濃度センサ７１、７２、温度センサ６１、６２、６３からの信号等とに基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＮＯｘ触媒２１への炭化水素の吸着量であるＨＣ吸着量等の変化、すなわち、現時点から所定期間経過後の状態を推定する。
【００２９】
還元剤種制御部４３は、触媒状態変化推定部４２により推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、還元剤種制御部４３は、触媒状態変化推定部４２により推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、ＮＯｘの浄化作用が向上するよう、すなわち、炭化水素の炭素数または基種が最適になるよう制御する。
【００３０】
より具体的には、還元剤種制御部４３は、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、図２（Ａ）に示すように、改質器２５において、基として酸素を含まない炭化水素である非含酸素炭化水素を含酸素炭化水素に変化（改質）させる（含酸素化）。ここで、還元剤種制御部４３、改質器２５およびヒータ２６は、「還元剤種制御部」に対応する。
【００３１】
ＮＯｘ触媒２１におけるＮＯｘの浄化速度ｖは、下記式１により表される。
ｖ∝Ａ［ＮＯｘ］［ＨＣ］［Ｏ2］ｅ＾（−Ｅ／ＲＴ）  ・・・式１
式１において、Ａは頻度因子、［ＮＯｘ］はＮＯｘ触媒２１におけるＮＯｘの濃度、［ＨＣ］はＮＯｘ触媒２１における炭化水素（ＨＣ）の濃度、［Ｏ2］はＮＯｘ触媒２１における酸素（Ｏ2）の濃度、Ｅは活性化エネルギ、Ｒは気体定数、ＴはＮＯｘ触媒２１の温度である。
【００３２】
炭化水素を含酸素化すると、活性化エネルギを低減することができる。そのため、図２（Ｂ）に示すように、含酸素化した炭化水素（ＨＣ−Ｏ）をＮＯｘ触媒２１に吸着させることにより、ＮＯｘ触媒２１におけるＮＯｘの浄化速度を向上することができる。
【００３３】
次に、本実施形態のＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理について、図３に基づき説明する。図３に示す一連の処理Ｓ１００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされＥＣＵ４０が起動すると、実行される。
【００３４】
Ｓ１０１では、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的には、ＥＣＵ４０は、スロットルバルブの開度に相関するアクセル開度の変化率等に基づき、エンジン１０の運転状態を検出する。Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２へ移行する。
【００３５】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。具体的には、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で検出したエンジン１０の運転状態と、流量センサ５１、５２、濃度センサ７１、７２、温度センサ６１、６２、６３からの信号等とに基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化を推定する。Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３へ移行する。
【００３６】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、ＮＯｘの浄化作用が向上するよう、すなわち、炭化水素の炭素数または基種が最適になるよう制御する。Ｓ１０３の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ１００を終了する。
【００３７】
ＥＣＵ４０は、Ｓ１０３の後、一連の処理Ｓ１００を終了し、その後、再び処理Ｓ１００を開始する。このように、処理Ｓ１００は、ＥＣＵ４０の起動中、繰り返し実行される処理である。
【００３８】
上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で運転状態検出部４１として機能し、エンジン１０の運転状態を検出する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０２で触媒状態変化推定部４２として機能し、Ｓ１０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０３で還元剤種制御部４３として機能し、Ｓ１０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。このように、ＥＣＵ４０は、処理Ｓ１００を実行することにより、改質された還元剤（炭化水素）がＮＯｘ触媒２１に供給され、エンジン１０およびＮＯｘ触媒２１の状態に応じて、ＮＯｘ触媒２１において適切なＮＯｘ浄化をすることができる。
【００３９】
以上説明したように、＜１＞本実施形態は、エンジン１０からの排気を浄化する排気浄化システム１であって、ＮＯｘ触媒２１と炭化水素供給部３１と運転状態検出部４１と触媒状態変化推定部４２と還元剤種制御部（改質器２５、ヒータ２６、還元剤種制御部４３）とを備えている。ＮＯｘ触媒２１は、エンジン１０の排気通路１２に設けられる。炭化水素供給部３１は、ＮＯｘ触媒２１に還元剤（炭化水素）を供給する。運転状態検出部４１は、エンジン１０の運転状態を検出する。触媒状態変化推定部４２は、運転状態検出部４１により検出した運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。還元剤種制御部４３、改質器２５、ヒータ２６は、触媒状態変化推定部４２により推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。
【００４０】
本実施形態では、エンジン１０の運転状態に基づき推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を、ＮＯｘの浄化作用が向上するよう適切に制御することができる。これにより、エンジン１０およびＮＯｘ触媒２１の状態に応じて、適切なＮＯｘ浄化が可能となり、過渡時に生成されるＮＯｘの浄化を促進することができる。
【００４１】
また、＜２＞本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤は、炭化水素である。還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤としての炭化水素の炭素数または基種が最適になるよう改質可能である。これにより、改質した炭化水素によって、エンジン１０およびＮＯｘ触媒２１の状態に応じて、適切なＮＯｘ浄化が可能となり、過渡時に生成されるＮＯｘの浄化を促進することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態による排気浄化システムについて、図４〜１０に基づき説明する。第２実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様であるが、ＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理が第１実施形態と異なる。
【００４３】
以下、本実施形態のＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理について、図４に基づき説明する。図４に示す一連の処理Ｓ２００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされＥＣＵ４０が起動すると、実行される。
【００４４】
Ｓ２０１では、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的な処理は、Ｓ１０１と同様のため、説明を省略する。Ｓ２０１の後、処理はＳ２０２へ移行する。
【００４５】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。具体的な処理は、Ｓ１０２と同様のため、説明を省略する。Ｓ２０２の後、処理はＳ２０３へ移行する。
【００４６】
Ｓ２０３では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１への炭化水素の現在の吸着量であるＨＣ吸着量がＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下か否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ４０は、まず、ＨＣ吸着量の今回値（現在の吸着量）を下記式２により算出する。
ＨＣ吸着量の今回値＝ＨＣ吸着係数／ＨＣ吸着量の前回値×ＨＣ供給量−（ＨＣ脱離係数＋ＮＯｘ還元係数＋ＨＣ酸化係数）×ＨＣ吸着量の前回値  ・・・式２
【００４７】
式２における「ＨＣ吸着係数」は、ＮＯｘ触媒２１への炭化水素の吸着のし易さを示す係数であり、ＮＯｘ触媒２１の温度と、図５（Ａ）に示す各炭化水素（含酸素炭化水素、単結合炭化水素、多重結合炭化水素）の吸着係数と温度との関係を示すグラフとから算出する。ここで、ＨＣ吸着係数は、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類毎に算出される。
【００４８】
式２における「ＨＣ吸着量の前回値」は、前回のＳ２０３で算出したＨＣ吸着量である。式２における「ＨＣ供給量」は、前回のＳ２００でＮＯｘ触媒２１に供給した炭化水素の量である。
【００４９】
式２における「ＨＣ脱離係数」は、ＮＯｘ触媒２１からの炭化水素の脱離のし易さを示す係数であり、ＮＯｘ触媒２１の温度と、図５（Ｂ）に示す各炭化水素（含酸素炭化水素、単結合炭化水素、多重結合炭化水素）のＨＣ脱離係数と温度との関係を示すグラフとから算出する。
【００５０】
式２における「ＮＯｘ還元係数」は、ＮＯｘ触媒２１におけるＮＯｘの還元し易さを示す係数であり、ＮＯｘ触媒２１の温度と、図５（Ｃ）に示す各炭化水素（含酸素炭化水素、単結合炭化水素、多重結合炭化水素）のＮＯｘ還元係数と温度との関係を示すグラフとから算出する。
【００５１】
式２における「ＨＣ酸化係数」は、ＮＯｘ触媒２１におけるＨＣの酸化し易さを示す係数であり、ＮＯｘ触媒２１の温度と、図５（Ｄ）に示す各炭化水素（含酸素炭化水素、単結合炭化水素、多重結合炭化水素）のＨＣ酸化係数と温度との関係を示すグラフとから算出する。
【００５２】
ＥＣＵ４０は、ＨＣ吸着量閾値Ｃ１を下記式３により算出する。
Ｃ１＝温度係数×ＮＯｘ濃度×ガス流量  ・・・式３
【００５３】
式３における「温度係数」は、ＮＯｘ触媒２１の温度と、図６に示す各炭化水素（含酸素炭化水素、単結合炭化水素、多重結合炭化水素）の温度係数と温度との関係を示すグラフとから算出する。
【００５４】
式３における「ＮＯｘ濃度」は、例えばエンジン１０の運転状況等から推定する。式３における「ガス流量」は、ＮＯｘ触媒２１に流入する気体の流量であり、流量センサ５１、５２からの信号等に基づき算出する。
【００５５】
ＥＣＵ４０は、上述のようにして算出したＨＣ吸着量（今回値）およびＨＣ吸着量閾値Ｃ１に基づき、ＨＣ吸着量がＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下であると判断した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、処理はＳ２０４へ移行する。一方、ＨＣ吸着量はＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下でないと判断した場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００５６】
Ｓ２０４では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ１以下か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ１は、例えば２５０（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下であると判断した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、処理はＳ２０５へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下でないと判断した場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、処理はＳ２１１へ移行する。
【００５７】
Ｓ２０５では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ２以上か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ２は、例えば１５０（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ２以上であると判断した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、処理はＳ２０６へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ２以上でないと判断した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００５８】
Ｓ２１１では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ３以下か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ３は、例えば３５０（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ３以下であると判断した場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、処理はＳ２１２へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ３以下でないと判断した場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００５９】
Ｓ２０６では、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、含酸素炭化水素の量が多くなるよう制御する。ここで、改質器２５において生成される含酸素炭化水素の量を多くするには、例えば、炭化水素供給部３１から噴射する炭化水素の量を抑えて改質器２５における炭化水素の濃度を下げたり、ヒータ２６による加熱を抑えて改質器２５の温度を比較的低温にしたりして、含酸素化反応を促進することにより実現できる。また、改質通路１４にバルブ等を設けた場合は、当該バルブの開度を上げ、改質器２５における酸素濃度を高めたり、改質器２５を流れる気体の流速を高めたりして、含酸素化反応を促進することにより実現できる。Ｓ２０６の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００６０】
Ｓ２１２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、多重結合炭化水素の量が多くなるよう制御する。ここで、改質器２５において生成される多重結合炭化水素の量を多くするには、例えば、炭化水素供給部３１から噴射する炭化水素の量を増大して改質器２５における炭化水素の濃度を上げたり、ヒータ２６による加熱で改質器２５の温度を比較的高温にしたりして、多重結合化反応を促進することにより実現できる。また、改質通路１４にバルブ等を設けた場合は、当該バルブの開度を下げ、改質器２５における酸素濃度を下げたり、改質器２５を流れる気体の流速を下げたりして、多重結合化反応を促進することにより実現できる。Ｓ２１２の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００６１】
ＥＣＵ４０は、Ｓ２０５でＮＯと判断した後、Ｓ２１１でＮＯと判断した後、Ｓ２０６、２１２の後、一連の処理Ｓ２００を終了し、その後、再び処理Ｓ２００を開始する。このように、処理Ｓ２００は、ＥＣＵ４０の起動中、繰り返し実行される処理である。
【００６２】
上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で運転状態検出部４１として機能し、エンジン１０の運転状態を検出する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０２で触媒状態変化推定部４２として機能し、Ｓ２０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０３〜２０６、２１１、２１２で還元剤種制御部４３として機能し、Ｓ２０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。なお、Ｓ２０３における処理は、還元剤（炭化水素）の種類の制御の時間遅れを考慮し予めＮＯｘ触媒２１に炭化水素を吸着させるための制御である。このように、ＥＣＵ４０は、処理Ｓ２００を実行することにより、改質された還元剤（炭化水素）がＮＯｘ触媒２１に供給され、エンジン１０およびＮＯｘ触媒２１の状態に応じて、ＮＯｘ触媒２１において適切なＮＯｘ浄化をすることができる。
【００６３】
次に、本実施形態の奏する効果について説明する。図７（Ａ）は、予め含酸素炭化水素を吸着させたＮＯｘ触媒２１において、時間の経過に伴うＮＯｘ触媒２１の温度（℃）の変化と、ＮＯｘ触媒２１における含酸素炭化水素の濃度（ｐｐｍ）の変化とを示す図である。図７（Ａ）から、含酸素炭化水素（ＨＣ−Ｏ）は、ＮＯｘ触媒２１の温度が２５０℃になるまではＮＯｘ触媒２１に吸着し易く、ＮＯｘ触媒２１の温度が２５０℃より高くなるとＮＯｘ触媒２１から脱離し易くなると考えられる（図７（Ｂ）参照）。
【００６４】
図８（Ａ）は、予め多重結合炭化水素を吸着させたＮＯｘ触媒２１において、時間の経過に伴うＮＯｘ触媒２１の温度（℃）の変化と、ＮＯｘ触媒２１における含酸素炭化水素の濃度（ｐｐｍ）の変化とを示す図である。図８（Ａ）から、多重結合炭化水素（Ｃ＝Ｃ）は、ＮＯｘ触媒２１の温度が３５０℃になるまではＮＯｘ触媒２１に吸着し易く、ＮＯｘ触媒２１の温度が３５０℃より高くなると含酸素化（ＨＣ−Ｏ）しＮＯｘ触媒２１から脱離し易くなると考えられる（図８（Ｂ）参照）。
【００６５】
本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１の温度に応じて種類（脱離性）の異なる炭化水素（含酸素炭化水素、多重結合炭化水素）をＮＯｘ触媒２１に供給することにより、適用範囲を拡大することができる。
【００６６】
図９（Ａ）は、本実施形態において、段階的に車両の加速をした場合のＮＯｘ触媒２１の温度変化を示す図である。図９（Ａ）に示すように、本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ１付近の時刻ｔ１〜ｔ２においてＮＯｘ触媒２１に含酸素炭化水素が吸着し、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ１〜ｔｅｍｐ２の時刻ｔ２〜ｔ３において含酸素炭化水素が脱離する。これにより、時刻ｔ２〜ｔ３に対応する時間において、ＮＯｘスリップを低減できる（図９（Ｂ）参照）。また、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ２付近の時刻ｔ３〜ｔ４においてＮＯｘ触媒２１に燃料ＨＣ（単結合炭化水素）が吸着し、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ２〜ｔｅｍｐ３の時刻ｔ４〜ｔ５において燃料ＨＣ（単結合炭化水素）が脱離する。これにより、時刻ｔ４〜ｔ５に対応する時間において、ＮＯｘスリップを低減できる（図９（Ｂ）参照）。また、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ３付近の時刻ｔ５〜ｔ６においてＮＯｘ触媒２１に多重結合炭化水素が吸着し、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ３〜ｔｅｍｐ４の時刻ｔ６〜ｔ７において多重結合炭化水素が脱離する。これにより、時刻ｔ６〜ｔ７に対応する時間において、ＮＯｘスリップを低減できる（図９（Ｂ）参照）。このように、本実施形態では、幅広い温度域（ｔｅｍｐ１〜ｔｅｍｐ４）でＮＯｘスリップを低減できる（図９（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【００６７】
図１０（Ａ）は、比較形態において、段階的に車両の加速をした場合のＮＯｘ触媒２１の温度変化を示す図である。ここで、比較形態は、改質しない炭化水素（燃料ＨＣ、単結合炭化水素）をＮＯｘ触媒２１に供給する形態である。図１０（Ａ）に示すように、比較形態では、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ２付近の時刻ｔ３〜ｔ４においてＮＯｘ触媒２１に燃料ＨＣ（単結合炭化水素）が吸着し、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ２〜ｔｅｍｐ３の時刻ｔ４〜ｔ５において燃料ＨＣ（単結合炭化水素）が脱離する。これにより、時刻ｔ４〜ｔ５に対応する時間において、ＮＯｘスリップを低減できる（図１０（Ｂ）参照）。しかしながら、比較形態では、ＮＯｘ触媒２１の温度がｔｅｍｐ２付近の時刻ｔ３〜ｔ４以外では、ＮＯｘ触媒２１に炭化水素を吸着させることができない。よって、比較形態では、比較的狭い温度域（ｔｅｍｐ２〜ｔｅｍｐ３）でＮＯｘスリップを低減できるに過ぎない（図１０（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【００６８】
上述したように、本実施形態は、ＮＯｘ触媒２１の温度に応じて種類（脱離性）の異なる炭化水素（含酸素炭化水素、多重結合炭化水素）をＮＯｘ触媒２１に供給することにより、比較形態と比べ、幅広い温度域でＮＯｘスリップを低減できる。
【００６９】
以上説明したように、＜８＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類の制御の時間遅れを考慮し予めＮＯｘ触媒２１に炭化水素を吸着させる。これにより、予めＮＯｘ触媒２１に炭化水素を吸着させておくことで、還元剤（炭化水素）の種類の制御の時間遅れを補正し、過渡時のＮＯｘスリップを低減できる。
【００７０】
また、＜９＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１が低温であるときほど、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素を改質し、基として酸素を含む炭化水素（含酸素炭化水素）の量を多くしてＮＯｘ触媒２１に吸着させる。これにより、低温ほど、活性の高い含酸素化した炭化水素の量を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、炭化水素の吸着と、過渡時に脱離した炭化水素でのＮＯｘ浄化を促進できる。
【００７１】
また、＜１０＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１が高温であるときほど、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素を改質し、多重結合を含む炭化水素（多重結合炭化水素）の量を多くしてＮＯｘ触媒２１に吸着させる。これにより、高温ほど、吸着性に優れる多重結合を含む炭化水素の量を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、炭化水素の吸着と、過渡時に脱離した炭化水素でのＮＯｘ浄化を促進できる。
【００７２】
（第３実施形態）
第３実施形態による排気浄化システムについて、図１１に基づき説明する。第３実施形態は、物理的な構成は第２実施形態と同様であるが、ＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理が第２実施形態と異なる。
【００７３】
以下、本実施形態のＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理について、図１１に基づき説明する。図１１に示す一連の処理Ｓ３００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされＥＣＵ４０が起動すると、実行される。
【００７４】
Ｓ３０１では、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的な処理は、Ｓ２０１と同様のため、説明を省略する。Ｓ３０１の後、処理はＳ３０２へ移行する。
【００７５】
Ｓ３０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。具体的な処理は、Ｓ２０２と同様のため、説明を省略する。Ｓ３０２の後、処理はＳ３０３へ移行する。
【００７６】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１への炭化水素の現在の吸着量であるＨＣ吸着量がＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下か否かを判断する。当該判断に関する具体的な処理は、Ｓ２０３と同様のため、説明を省略する。ＥＣＵ４０は、ＨＣ吸着量がＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下であると判断した場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、処理はＳ３０４へ移行する。一方、ＨＣ吸着量はＨＣ吸着量閾値Ｃ１以下でないと判断した場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。
【００７７】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ１以下か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ１は、例えば３５０（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下であると判断した場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、処理はＳ３０５へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下でないと判断した場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、処理はＳ３１１へ移行する。
【００７８】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、高炭素数の含酸素炭化水素の量が多くなるよう制御する。Ｓ３０５の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。
【００７９】
Ｓ３１１では、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤（炭化水素）の種類を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度、酸素濃度、ＨＣ吸着量等の変化に基づき、炭化水素供給部３１および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の種類を、低炭素数の含酸素炭化水素の量が多くなるよう制御する。Ｓ３１１の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。
【００８０】
以上説明したように、＜３＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１が低温であるときほど、炭素数が大きく、基として酸素を含む炭化水素（含酸素炭化水素）の量を多くする。これにより、低温ほど、ＨＣ酸化し易い高炭素数の含酸素炭化水素を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、過渡時のＨＣスリップを低減しつつ、ＮＯｘの浄化を促進できる。
【００８１】
また、＜４＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１が高温であるときほど、炭素数が小さく、基として酸素を含む炭化水素（含酸素炭化水素）の量を多くする。これにより、高温ほど、ＨＣ酸化し難い低炭素数の含酸素炭化水素を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＨＣ酸化による焼失を低減し、過渡時のＮＯｘの浄化を促進できる。
【００８２】
（第４実施形態）
第４実施形態による排気浄化システムを図１２に示す。第４実施形態は、物理的な構成等が第１実施形態と異なる。
【００８３】
本実施形態では、排気浄化システム１は、第１実施形態で示した炭化水素供給部３１、流量センサ５２、温度センサ６２、濃度センサ７２を備えていない。その代わり、排気浄化システム１は、還元剤供給部としての尿素タンク２７、ポンプ２８を備えている。
【００８４】
尿素タンク２７は、改質通路１４の一端に設けられている。尿素タンク２７は、尿素を貯留可能である。ポンプ２８は、尿素タンク２７に設けられ、尿素タンク２７に貯留された尿素を還元剤として改質通路１４に放出し、下流の改質器２５およびＮＯｘ触媒２１に供給可能である。
【００８５】
尿素タンク２７からＮＯｘ触媒２１に供給された尿素は、還元剤として働き、ＮＯｘ触媒２１によるＮＯｘの浄化作用を促進する。ＥＣＵ４０は、ポンプ２８の作動を制御することにより、ＮＯｘ触媒２１に供給される尿素の量を制御可能である。
【００８６】
尿素タンク２７から放出された尿素が、ヒータ２６により加熱された改質器２５を通過すると、還元剤としての尿素は、アンモニア（ＮＨ3）または水素（Ｈ2）に改質される。改質器２５により改質された尿素をＮＯｘ触媒２１に供給することにより、ＮＯｘ触媒２１のＮＯｘの浄化性能を向上することができる。ＥＣＵ４０は、ポンプ２８およびヒータ２６の作動を制御することにより、ＮＯｘ触媒２１に供給する改質された尿素の量等を調整することができる。
【００８７】
次に、本実施形態のＥＣＵ４０による還元剤種の制御に関する処理について、図１３に基づき説明する。図１３に示す一連の処理Ｓ４００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされＥＣＵ４０が起動すると、実行される。
【００８８】
Ｓ４０１では、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的な処理は、Ｓ１０１と同様のため、説明を省略する。Ｓ４０１の後、処理はＳ４０２へ移行する。
【００８９】
Ｓ４０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ４０１で検出したエンジン１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態の変化を推定する。具体的な処理は、Ｓ１０２と同様のため、説明を省略する。Ｓ４０２の後、処理はＳ４０３へ移行する。
【００９０】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ１以下か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ１は、例えば２００（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下であると判断した場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、処理はＳ４０４へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ１以下でないと判断した場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、処理はＳ４１１へ移行する。
【００９１】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ２以上か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ２は、例えば１００（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ２以上であると判断した場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、処理はＳ４０５へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ２以上でないと判断した場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ４００を終了する。
【００９２】
Ｓ４１１では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の温度が所定値Ｔ３以下か否かを判断する。ここで、所定値Ｔ３は、例えば３００（℃）に設定されている。ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ３以下であると判断した場合（Ｓ４１１：ＹＥＳ）、処理はＳ４１２へ移行する。一方、ＮＯｘ触媒２１の温度は所定値Ｔ３以下でないと判断した場合（Ｓ４１１：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ４００を終了する。
【００９３】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ４０は、Ｓ４０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤の種類（状態）を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ポンプ２８および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤の種類（状態）を、水素の量が多くなるよう制御する。ここで、改質器２５において生成される水素の量を多くするには、例えば、ヒータ２６による加熱で改質器２５の温度を比較的高温にして、尿素から水素への改質反応を促進することにより実現できる。Ｓ４０５の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ４００を終了する。
【００９４】
Ｓ４１２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ４０２で推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤の種類（状態）を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ポンプ２８および改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤の種類（状態）を、アンモニアの量が多くなるよう制御する。ここで、改質器２５において生成されるアンモニアの量を多くするには、例えば、ヒータ２６による加熱を抑えて改質器２５の温度を比較的低温にして、尿素からアンモニアへの改質反応を促進することにより実現できる。Ｓ４１２の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ４００を終了する。
【００９５】
以上説明したように、＜６＞本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤は、尿素である。還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤としての尿素を改質可能である。これにより、エンジン１０の運転状態に基づき推定したＮＯｘ触媒２１の状態の変化に基づき、ＮＯｘ触媒２１に供給される還元剤としての尿素の状態を最適化（改質）することで、過渡時に生成されるＮＯｘの浄化を促進することができる。
【００９６】
また、＜７＞本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１が低温であるときほど、ＮＯｘ触媒２１に供給される尿素を改質し、アンモニアまたは水素の量を多くする。これにより、低温ほど、尿素より活性の高いアンモニアや水素に改質しＮＯｘ触媒２１に供給することで、過渡時のＮＯｘの浄化を促進することができる。なお、ここで、「低温」とは、例えば、３００℃以下の温度をいう。
【００９７】
（第５実施形態）
第５実施形態による排気浄化システムを図１４に示す。第５実施形態は、物理的な構成等が第１実施形態と異なる。
【００９８】
本実施形態では、排気浄化システム１は、ＮＯｘ触媒２９をさらに備えている。ＮＯｘ触媒２９は、排気通路１２において温度センサ６１に対し排気流れの下流側で、ＮＯｘ触媒２１に対し排気流れの上流側に設けられている。ＮＯｘ触媒２９は、担体に担持された金属触媒として白金を有している。ＮＯｘ触媒２９は、排気通路１２を流れる排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元し浄化可能である。なお、ＮＯｘ触媒２９は、炭化水素（ＨＣ）を吸着可能である。また、ＮＯｘ触媒２９に吸着した炭化水素は、温度条件等の変化によりＮＯｘ触媒２９から脱離する。
【００９９】
本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２９、ＮＯｘ触媒２１の温度が比較的低温のとき、改質器２５において炭化水素を改質し、含酸素炭化水素を、最もエンジン１０に近いＮＯｘ触媒であるＮＯｘ触媒２９に吸着させる。これにより、その後、ＮＯｘ触媒２９から脱離した炭化水素によってＮＯｘを浄化できる。
【０１００】
また、本実施形態では、還元剤種制御部４３は、ＮＯｘ触媒２１の温度が中温のとき、炭化水素を改質し、多重結合を含む炭化水素の量を多くして、最もエンジン１０に近いＮＯｘ触媒であるＮＯｘ触媒２９に吸着させる。これにより、その後、ＮＯｘ触媒２９から脱離した含酸素炭化水素によってＮＯｘを浄化しつつ、ＮＯｘ触媒２９から脱離した含酸素炭化水素がＮＯｘ触媒２１に吸着し、その後、高温になったとき、ＮＯｘ触媒２１から脱離した含酸素炭化水素によってもＮＯｘを浄化できる。
【０１０１】
以上説明したように、＜１２＞本実施形態では、ＮＯｘ触媒は、排気通路１２に複数（２１、２９）設けられている。還元剤種制御部４３は、炭化水素を改質し、多重結合を含む炭化水素の量を多くして、最もエンジン１０に近いＮＯｘ触媒であるＮＯｘ触媒２９に吸着させる。これにより、エンジン１０に最も近いＮＯｘ触媒２９から含酸素化した炭化水素を脱離させ、下流のＮＯｘ触媒２１に供給することで、前段のＮＯｘ触媒２９と後段のＮＯｘ触媒２１の両方でＮＯｘ浄化反応を促進し、過渡時のＮＯｘスリップを低減できる。
【０１０２】
（他の実施形態）
上述の第３実施形態では、還元剤種制御部が、ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、炭素数が大きく、基として酸素を含む炭化水素含酸素炭化水素の量を多くする例を示した。これに対し、＜５＞本発明の他の実施形態では、還元剤種制御部は、ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、炭化水素を改質し、水素の量を多くすることとしてもよい。これにより、低温ほど、ＨＣ酸化し易い水素を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、過渡時のＨＣスリップを低減しつつ、ＮＯｘの浄化を促進できる。
【０１０３】
また、上述の第２実施形態では、還元剤種制御部が、ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、ＮＯｘ触媒に供給される炭化水素を改質し、基として酸素を含む炭化水素の量を多くしてＮＯｘ触媒に吸着させる例を示した。。これに対し、＜１１＞本発明の他の実施形態では、還元剤種制御部は、ＮＯｘ触媒が低温であるときほど、炭化水素を改質し、水素の量を多くしてＮＯｘ触媒に吸着させることとしてもよい。これにより、低温ほど、活性の高い水素の量を多くしＮＯｘ触媒２１に供給することで、炭化水素の吸着と、過渡時に脱離した炭化水素でのＮＯｘ浄化を促進できる。
【０１０４】
また、上述の第２実施形態では、ＨＣ吸着量の今回値を式２により算出する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ＨＣ吸着量の今回値は、例えばアレニウス式を基にした化学反応速度論に基づくモデル等で推定してもよい。
【０１０５】
また、本発明の他の実施形態では、還元剤供給部としての炭化水素供給部３１は、炭化水素を噴射するインジェクタに限らず、例えば燃料（炭化水素）を気化して供給する燃料気化器等であってもよい。また、還元剤種制御部の改質器２５は、触媒により還元剤を改質するものに限らず、例えば生成したオゾンにより還元剤を改質するオゾン生成装置等であってもよい。
【０１０６】
また、上述の第５実施形態では、排気通路１２に２つのＮＯｘ触媒（２１、２９）を設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、排気通路１２に３つ以上のＮＯｘ触媒を設けてもよい。
【０１０７】
また、上述の第２実施形態では、ＨＣ吸着量閾値Ｃ１を算出するときに用いる「ＮＯｘ濃度」をエンジン１０の運転状況等から推定し、「ガス流量」を流量センサ５１、５２からの信号等に基づき算出する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、排気中のＮＯｘの濃度を検出可能な濃度センサをＮＯｘ触媒またはその近傍に設け、当該濃度センサからの信号に基づき「ＮＯｘ濃度」を算出してもよい。また、「ガス流量」は、エンジン１０の運転状況等から推定してもよい。
このように、本開示は、上記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】
【０１０８】
１  排気浄化システム、１０  エンジン（内燃機関）、１２  排気通路、２１、２９  ＮＯｘ触媒、２８  ポンプ（還元剤供給部）、３１  炭化水素供給部（還元剤供給部）、４１  運転状態検出部、４２  触媒状態変化推定部、２５  改質器（還元剤種制御部）、２６  ヒータ（還元剤種制御部）、４３  還元剤種制御部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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