(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元させる還元触媒を有した還元装置（２０）と、炭化水素化合物を還元剤として前記還元装置へ供給する供給装置（３０）と、前記還元装置へ供給される還元剤を改質する改質装置（４０、５０）と、を備えるＮＯｘ浄化システムに適用された浄化制御装置において、
前記改質装置へ流入する排気の状態、および前記改質装置の状態の少なくとも一方の情報を取得する取得部（８０ａ）と、
前記取得部により取得された前記情報に応じて、前記改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を調整するよう、前記供給装置および前記改質装置の少なくとも一方の作動を制御する制御部（８０ｂ）と、
を備える浄化制御装置。
【請求項２】
前記改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分のうち、極性を持つπ結合を有する分子構造の成分を有極π構造成分と呼ぶ場合において、
前記制御部は、前記有極π構造成分の濃度を増加させることを、前記有極π構造成分以外の成分の濃度の増加よりも優先して、前記調整を行う請求項１に記載の浄化制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記有極π構造成分の濃度を増加させることを、前記有極π構造成分の炭素数を増加させるように分子構造を変化させることよりも優先し、その上で、前記有極π構造成分の炭素数を増加させるように前記調整を行う請求項２に記載の浄化制御装置。
【請求項４】
前記改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分のうち、極性を持たないπ結合を有する分子構造の成分を無極π構造成分と呼ぶ場合において、
前記制御部は、
前記有極π構造成分の濃度を増加させることを、前記無極π構造成分を増加させるように分子構造を変化させることよりも優先し、その上で、前記無極π構造成分の濃度を増加させるように前記調整を行う請求項２または３に記載の浄化制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記無極π構造成分の濃度を増加させることを、前記無極π構造成分の炭素数を増加させるように分子構造を変化させることよりも優先し、その上で、前記無極π構造成分の炭素数を増加させるように前記調整を行う請求項４に記載の浄化制御装置。
【請求項６】
前記改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分のうち、π結合を有していない分子構造の成分であって炭素長さが所定以上の構造の成分を低温酸化成分と呼ぶ場合において、
前記制御部は、
前記有極π構造成分の濃度を増加させることを、前記低温酸化成分の濃度を増加させることよりも優先し、その上で、前記低温酸化成分の濃度を増加させるように前記調整を行う請求項２〜５のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記有極π構造成分の濃度を増加させることを、電子供与性が高い分子構造の成分であるほど該成分の濃度を増加させることよりも優先し、その上で、電子供与性が高い分子構造の成分であるほど該成分の濃度を増加させるように前記調整を行う請求項２〜６のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
カルボニル基を有する成分を前記有極π構造成分として前記調整を行う請求項２〜７のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項９】
前記改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分のうち、π結合を有していない分子構造の成分であって炭素長さが所定以上の構造の成分を低温酸化成分と呼び、極性を持たないπ結合を有する分子構造の成分を無極π構造成分と呼ぶ場合において、
前記制御部は、
前記還元装置の温度が所定温度以上である高温時には、前記無極π構造成分の濃度を増加させることを、前記低温酸化成分の濃度の増加よりも優先し、
前記還元装置の温度が所定温度未満である低温時には、前記低温酸化成分の濃度を増加させることを、前記無極π構造成分の濃度の増加よりも優先して、前記調整を行う請求項１〜８のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項１０】
前記所定温度は、４００℃以上かつ５００℃以下の範囲の温度である請求項９に記載の浄化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ浄化システムが開示されている。このＮＯｘ浄化システムは、還元触媒を有した還元装置と、炭化水素化合物（燃料）を還元剤として還元装置へ供給する供給装置と、還元装置へ供給される還元剤を改質する改質装置と、を備えている。
【０００３】
特許文献１に記載の改質装置は、燃料をオゾンと反応させることで、アルデヒドやアルコール等を含む活性化した状態の分子構造に燃料を改質させ、ＮＯｘを還元させる能力を向上させるものである。また、燃料をオゾンと反応させる以外にも、燃料をヒータで加熱することで改質する手法等も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４６５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上述したオゾンの供給量やヒータによる加熱量を制御すれば、燃料の改質度合いを制御できる。そして、還元装置へ流入してくるＮＯｘ量に応じて燃料供給量および改質度合いを調整するように供給装置および改質装置の作動を制御することで、燃料供給量および改質度合いの過不足を抑制することが望まれる。つまり、燃料供給量や改質度合いが不足していれば、還元装置で浄化されずに放出されてしまうＮＯｘの量（ＮＯｘスリップ量）が多くなり、燃料供給量や改質度合いが過剰であれば、燃料や電力の消費量が無駄に多くなる。
【０００６】
しかしながら、改質後の燃料には様々な分子構造種の成分が含まれており、各成分の濃度が異なれば、燃料供給量やオゾン供給量、加熱量等が同じであってもＮＯｘ浄化量は異なる、といった知見を本発明者らは見出した。したがって、上述した各成分の濃度を考慮せずに供給装置および改質装置を制御すると、燃料供給量および改質度合いの過不足が生じやすい。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、無駄なエネルギ消費の抑制を図りつつ、ＮＯｘスリップ量の抑制を図ることを可能にした浄化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】
【０００８】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
開示される発明は、
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元させる還元触媒を有した還元装置（２０）と、炭化水素化合物を還元剤として還元装置へ供給する供給装置（３０）と、還元装置へ供給される還元剤を改質する改質装置（４０）と、を備えるＮＯｘ浄化システムに適用された浄化制御装置において、
改質装置へ流入する排気の状態、および改質装置の状態の少なくとも一方の情報を取得する取得部（８０ａ）と、
取得部により取得された情報に応じて、改質装置により改質された後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を調整するよう、供給装置および改質装置の少なくとも一方の作動を制御する制御部（８０ｂ）と、
を備える浄化制御装置である。
【００１０】
ここで、上記取得部が取得する情報のうち、改質装置へ流入する排気の状態の具体例としては、排気中のＯ２濃度やＮＯｘ濃度、排気流量等が挙げられる。また、改質装置の状態の具体例としては、改質装置の温度等が挙げられる。そして、これら排気の状態や改質装置の状態は、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度に大きく影響する、との知見を本発明者らは得ている。
【００１１】
また、上記制御部による制御のうち、供給装置に対する制御の具体例としては、液体の還元剤を噴射する際の噴射圧力や噴射量等が挙げられる。改質装置に対する制御の具体例としては、改質装置が有するヒータによる加熱量や、改質装置が有するオゾン生成器によるオゾン生成量等が挙げられる。そして、これらの制御の内容によって、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度は異なってくる、との知見を本発明者らは得ている。
【００１２】
これらの知見を鑑み、上記発明では、改質装置へ流入する排気の状態および改質装置の状態の少なくとも一方の情報に応じて、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を調整するよう、供給装置および改質装置の少なくとも一方の作動を制御する。そのため、少量の還元剤で多量のＮＯｘを還元できるように、改質後の分子構造種毎の成分濃度を調整することができる。よって、無駄なエネルギ消費の抑制を図りつつ、ＮＯｘスリップ量の抑制を図ることを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る浄化制御装置が適用される、ＮＯｘ浄化システムの概略図。
【図２】第１実施形態において、ＮＯｘ浄化率向上制御の実行条件が成立したか否かを判定する処理手順を示したフローチャート。
【図３】第１実施形態において、ＮＯｘ浄化率向上制御の処理手順を示したフローチャート。
【図４】図３のフローチャートで算出された、現状の成分毎の濃度マップ。
【図５】図３のフローチャートで算出された、制御可能な濃度範囲を表した制御可能濃度マップ。
【図６】図３のフローチャートで評価値を算出するにあたり、評価値を高くする要因の具体例を説明する図。
【図７】図３のフローチャートで評価値を高くする要因の１つである要因Ｂの妥当性を確認する試験の結果を示すグラフであって、還元剤濃度を試験条件としたグラフ。
【図８】図３のフローチャートで評価値を高くする要因の１つである要因Ｂの妥当性を確認する試験の結果を示すグラフであって、ＣＨＯ濃度を試験条件としたグラフ。
【図９】高温時において、評価値を高くする要因の妥当性を確認する試験の結果を示すグラフ。
【図１０】低温時において、評価値を高くする要因の妥当性を確認する試験の結果を示すグラフ。
【図１１】低温時において、評価値を高くする要因の妥当性を確認する試験の結果を示すグラフ。
【図１２】高温時において、評価値を高くする要因の妥当性を確認する試験の結果を示すグラフ。
【図１３】図３の評価値算出処理に用いる係数αと、アルデヒド基の数との関係を表したマップ。
【図１４】図３の評価値算出処理に用いる係数βと、二重結合の数との関係を表したマップ。
【図１５】図３の評価値算出処理に用いる係数γと、炭素長さとの関係を表したマップ。
【図１６】本発明の第２実施形態において、ＮＯｘ浄化率向上制御および燃費向上制御のいずれに切り替えるかを判定する処理手順を示したフローチャート。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る浄化制御装置が適用される、ＮＯｘ浄化システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１５】
（第１実施形態）
図１に示す燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。内燃機関１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には、炭化水素化合物である軽油を用いている。図示しない燃料タンク内の液体燃料は、燃料ポンプ１１により高圧化され、コモンレール１２を介して複数の燃料噴射弁１３へ分配される。燃料噴射弁１３から噴射された燃料は内燃機関１０の燃焼に用いられる。内燃機関１０は、基本的にはリーン状態で燃焼させるように作動する。つまり、燃焼室に噴射された燃料と燃焼室に吸入される空気との比率である空燃比が、空気過剰に設定された状態で燃焼（つまり、リーン燃焼）させている。
【００１６】
さらに上記車両には、内燃機関１０の排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化させるＮＯｘ浄化システムが搭載されている。ＮＯｘ浄化システムは、ＮＯｘを還元させる還元装置２０と、炭化水素化合物を還元剤として還元装置へ供給する供給装置３０と、還元装置２０へ供給される還元剤を改質する改質装置４０と、を備える。これら還元装置２０、供給装置３０および改質装置４０は、内燃機関１０の排気通路を形成する排気管１０ｅｘに取り付けられている。
【００１７】
還元装置２０は、排気管１０ｅｘに取り付けられたケース２１と、ケース２１内に収容された触媒担体２２と、触媒担体２２に保持されている還元触媒２２ａと、を有する。触媒担体２２には、改質装置４０により改質された還元剤が排気とともに流入する。還元触媒２２ａは、流入してきた排気中のＮＯｘを還元剤と反応させて還元させる。
【００１８】
供給装置３０は、排気管１０ｅｘのうち還元装置２０の上流側に取り付けられた還元剤噴射弁３１と、還元剤噴射弁３１へ供給される還元剤の圧力を調整する調圧バルブ３２と、を有する。供給装置３０へ供給される還元剤には、先述した燃料タンク内の燃料が用いられている。具体的には、コモンレール１２内の高圧燃料が、調圧バルブ３２により調圧されて還元剤噴射弁３１へ分配される。還元剤噴射弁３１を開弁作動させると、還元剤噴射弁３１の噴孔から排気通路へ、調圧された液体の還元剤が噴射される。噴射された還元剤は排気とともに改質装置４０へ流入する。
【００１９】
改質装置４０は、排気管１０ｅｘのうち還元装置２０の上流側かつ還元剤噴射弁３１の下流側に取り付けられたケース４１と、ケース４１内に収容された触媒担体４２と、触媒担体４２に保持されている改質触媒４２ａと、を有する。触媒担体４２には、還元剤噴射弁３１から噴射された還元剤が排気とともに流入する。改質触媒４２ａは、流入してきた還元剤を排気中のＯ２と反応させて酸化させる。この酸化では、炭化水素化合物である還元剤が完全に酸化して消失することのないよう、炭化水素化合物を部分的に酸化させるように炭化水素化合物の分子構造を変化させている。部分的な酸化の具体例としては、炭化水素化合物が有する置換基を変化させる等が挙げられる。このように還元剤を部分酸化させることで、還元力が向上するように還元剤は改質される。
【００２０】
さらに改質装置４０は、触媒担体４２の温度を調整する温度調整部４３を有する。温度調整部４３は、触媒担体４２を加熱または冷却するものであり、ペルチェ素子や電気ヒータ等が具体例として挙げられる。さて、本実施形態に反して温度調整部４３を廃止した場合には、改質触媒４２ａの温度（改質触媒温度Ｔａ）は、排気による加熱量および外気温度で決まる。そうすると、内燃機関１０始動直後や外気温度が低いことに起因して改質触媒温度Ｔａが過剰に低くなる場合がある。この場合には、改質触媒４２ａが十分に活性化しておらず酸化力が弱いので、還元剤が十分に改質されなくなることが懸念される。一方、内燃機関１０を高負荷状態で長時間運転させる等に起因して、改質触媒温度Ｔａが過剰に高くなる場合がある。この場合には、還元剤が部分酸化せずに完全に酸化して消失してしまい、還元装置２０へ供給される還元剤の量が少なくなることが懸念される。これらの懸念に対し、本実施形態では温度調整部４３を有するので、触媒担体４２を加熱または冷却することで、上記懸念を抑制できる。
【００２１】
電子制御装置（ＥＣＵ８０）は、所定のプログラムが記憶されたメモリと、そのプログラムにしたがって演算処理するプロセッサと、入力処理回路と、出力処理回路と、を有する。入力処理回路には、ＮＯｘセンサ８１、Ｏ２センサ８２、改質温度センサ８３、還元温度センサ８６および下流ＮＯｘセンサ８４の各々で検出された信号が入力される。
【００２２】
ＮＯｘセンサ８１は、改質装置４０へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を検出する。Ｏ２センサ８２は、改質装置４０へ流入する排気中のＯ２濃度を検出する。下流ＮＯｘセンサ８４は、還元装置２０から流出した排気中のＮＯｘ濃度を検出する。
【００２３】
改質温度センサ８３は、改質触媒温度Ｔａと相関の高い温度を検出する。例えば、改質温度センサ８３をケース４１に取り付け、ケース４１内の排気温度つまり触媒担体４２の雰囲気温度を、改質触媒温度Ｔａと相関の高い温度として検出する。或いは、改質温度センサ８３を触媒担体４２に取り付け、触媒担体４２の温度を、改質触媒温度Ｔａと相関の高い温度として検出する。
【００２４】
還元温度センサ８６は、還元触媒２２ａの温度（還元触媒温度Ｔｂ）と相関の高い温度を検出する。例えば、還元温度センサ８６をケース２１に取り付け、ケース２１内の排気温度つまり触媒担体２２の雰囲気温度を、還元触媒温度Ｔｂと相関の高い温度として検出する。或いは、還元温度センサ８６を触媒担体２２に取り付け、触媒担体２２の温度を、還元触媒温度Ｔｂと相関の高い温度として検出する。  これらのセンサにより検出された値に応じて、プロセッサは制御信号を出力し、制御信号に応じて出力処理回路から制御対象へ駆動信号が出力される。制御対象は、還元剤噴射弁３１、調圧バルブ３２および温度調整部４３である。要するに、ＥＣＵ８０は、還元剤噴射弁３１の作動を制御して、還元剤の噴射開始タイミングや噴射期間を制御する。さらにＥＣＵ８０は、調圧バルブ３２の作動を制御して、還元剤噴射弁３１へ供給される還元剤の圧力、つまり還元剤噴射弁３１から噴射される還元剤の噴射圧力を制御する。さらにＥＣＵ８０は、温度調整部４３の作動を制御して加熱または冷却の度合いを制御することで、改質触媒温度Ｔａを制御する。
【００２５】
このように、ＥＣＵ８０は、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。以下、その制御の内容について詳述する。
【００２６】
内燃機関１０を始動させた以降において、後述するＮＯｘ浄化率向上制御が実行されていない初期状態では、温度調整部４３への通電がオフに制御され、還元剤の噴射圧力は初期設定圧力となるように制御される。また、上記初期状態では、還元剤噴射弁３１の開弁期間、つまり還元剤の噴射期間であって、還元剤噴射弁３１の１回の開弁で噴射される量（噴射量）は、内燃機関１０からのＮＯｘ排出量に応じて制御される。
【００２７】
具体的には、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の回転速度および負荷等の運転状態に基づき、単位時間あたりに内燃機関１０から排出される排気量を推定する。さらにＥＣＵ８０は、推定した排気量、およびＮＯｘセンサ８１により検出されたＮＯｘ濃度に基づき、単位時間あたりに内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量を算出する。例えば、排気量にＮＯｘ濃度を乗算し、さらに補正係数を乗算または加算することで、ＮＯｘ量を算出する。算出したＮＯｘ量を過不足なく還元するのに要する還元剤の噴射量を、目標噴射量として設定する。そして、還元剤の噴射圧力に応じた、目標噴射量に対応する噴射期間となるように、還元剤噴射弁３１の開弁期間を制御する。
【００２８】
さて、炭化水素化合物には、分子構造が異なる様々な成分が含まれている。そして、燃料タンクに給油される燃料（還元剤）に含まれる各成分の濃度は、予め想定されている範囲内の値に特定される。しかしながら、改質装置４０により還元剤を部分酸化（改質）させた後の還元剤に含まれる各成分の濃度は、改質装置４０へ流入する排気の状態や改質装置４０の状態に応じて大きく異なってくる。そして、これら各々の成分濃度が異なれば、還元剤の噴射量が同じであってもＮＯｘ浄化率は異なってくる。ＮＯｘ浄化率とは、還元装置２０へ流入するＮＯｘ量に対する、還元装置２０で還元されたＮＯｘ量の割合である。
【００２９】
そして、供給装置３０および改質装置４０を、排気の状態や改質装置４０の状態に応じて適正に制御すれば、改質後における分子構造種毎の成分濃度を、ＮＯｘ浄化率が向上する値に調整することができる。先述したＮＯｘ浄化率向上制御とは、このように成分濃度を調整してＮＯｘ浄化率を向上させる制御である。
【００３０】
図２の処理においてＮＯｘ浄化率向上制御の実行条件が成立したと判定されれば、図３の処理においてＮＯｘ浄化率向上制御が実行される。なお、これらの処理は、ＥＣＵ８０が有するプロセッサが実行するものであり、内燃機関１０の運転期間中、所定の演算周期で繰り返し実行される処理である。
【００３１】
先ず、図２のステップＳ１０において、目標ＮＯｘ浄化率を設定する。例えば、還元触媒２２ａの温度が十分に活性化していない値である場合には、目標ＮＯｘ浄化率は低い値に設定される。また、短時間で多量のＮＯｘが還元装置２０へ流入している時には、目標ＮＯｘ浄化率は低い値に設定される。続くステップＳ１１では、ＮＯｘセンサ８１の検出値、つまり還元装置２０へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を取得するとともに、下流ＮＯｘセンサ８４の検出値、つまり還元装置２０から流出した排気中のＮＯｘ濃度を取得する。続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で取得した値、つまり還元装置２０の上流側および下流側のＮＯｘ濃度に基づき、ＮＯｘ浄化率を算出する。
【００３２】
続くステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出したＮＯｘ浄化率が、ステップＳ１０で設定した目標ＮＯｘ浄化率よりも小さいか否かを判定する。ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率よりも小さいと判定された場合には、続くステップＳ１４にて、ＮＯｘ浄化率向上制御を実行する。具体的には、図３の処理を実行するフラグをオンに設定する。
【００３３】
一方、ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率以上と判定された場合には、供給装置３０および改質装置４０に対する制御の内容を現状の内容で維持させる。したがって、例えば内燃機関１０を始動させてから一度もＮＯｘ浄化率向上制御が実行されていなければ、還元剤の噴射圧力は初期設定圧力で維持され、温度調整部４３への通電はオフに維持される。また、内燃機関１０を始動させてからＮＯｘ浄化率向上制御が実行された経歴がある場合には、直近のＮＯｘ浄化率向上制御による制御内容が維持される。
【００３４】
ＮＯｘ浄化率向上制御では、先ず図３のステップＳ２０において、改質装置４０へ流入する排気の状態を表した物理量を取得する。該物理量の具体例としては、排気のＯ２濃度、排気のＮＯｘ濃度、排気流量、排気温度等が挙げられる。上記Ｏ２濃度およびＮＯｘ濃度は、Ｏ２センサ８２およびＮＯｘセンサ８１の検出値から取得される。上記排気流量および排気温度は、内燃機関１０の回転速度および負荷等の運転状態に基づき推定される。
【００３５】
続くステップＳ２１では、改質装置４０の状態を表した物理量を取得する。該物理量の具体例としては改質触媒温度Ｔａが挙げられ、この改質触媒温度Ｔａは改質温度センサ８３の検出値から取得される。ステップＳ２０、Ｓ２１の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、流入排気の状態および改質装置４０の状態の少なくとも一方の情報を取得する取得部８０ａ（図１参照）に相当する。
【００３６】
続くステップＳ２２では、ステップＳ２０、Ｓ２１で取得した物理量に基づき、改質後の還元剤に含まれている分子構造種毎の、現状の成分濃度を算出する。具体的には、上記複数の物理量の値と、分子構造種毎の成分濃度との関係を予め試験してマップ化しておき、そのマップをメモリに記憶させておく。そして、取得した物理量に基づき、上記マップを参照して分子構造種毎の成分濃度を算出する。或いは、上記マップに替えて、物理量を変数として成分濃度を算出する演算式をメモリに記憶させておき、取得した物理量を演算式に代入して分子構造種毎の成分濃度を算出する。また、還元剤の噴射圧力によっても成分濃度が異なることを考慮して、現状の噴射圧力をも考慮して分子構造種毎の成分濃度を算出してもよい。
【００３７】
例えば、これらの分子構造種毎の成分濃度は、図４に例示する成分濃度マップＭａで表現される。分子構造種の具体例としては、直鎖パラフィン、側鎖パラフィン、ナフテン、アロマ、オレフィン、アルデヒド等が挙げられ、また、これらの構造種が同じであっても、炭素数が異なれば、異なる分子構造種として成分濃度を算出している。
【００３８】
ここで、供給装置３０および改質装置４０を制御することで、改質後における分子構造種毎の成分濃度を調整できることは先述した通りである。ステップＳ２３では、供給装置３０および改質装置４０に対する現状の制御内容を変更することで、分子構造種毎の成分濃度を調整できる範囲について算出する。変更させる制御内容の具体例としては、調圧バルブ３２による噴射圧力、温度調整部４３による改質触媒温度Ｔａ、還元剤噴射弁３１による噴射量等が挙げられる。具体的には、上記制御内容に係る制御量と、分子構造種毎の成分濃度との関係を予め試験してマップ化しておき、そのマップをメモリに記憶させておく。そして、上記マップを参照して、現状の成分濃度マップＭａに対して調整可能な成分濃度の範囲を算出する。なお、上記マップに替えて演算式を用いて、調整可能な成分濃度の範囲を算出してもよい。
【００３９】
例えば、調整可能な成分濃度の範囲は、図５に例示する成分濃度マップＭ１、Ｍ２、Ｍ３で表現される。成分濃度マップＭ１は、現状の噴射圧をＰ０からＰ１に変更した場合における、分子構造種毎の成分濃度を表現している。同様にして、成分濃度マップＭ２、Ｍ３は、噴射圧をＰ２、Ｐ３に変更した場合における、分子構造種毎の成分濃度を表現している。
【００４０】
続くステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７では、以下に説明する評価値を、調整可能な成分濃度の範囲における成分濃度の組合せ毎、つまり成分濃度マップＭ１、Ｍ２、Ｍ３毎に算出する。ＮＯｘ浄化率が高くなる成分濃度の組合せであるほど、高い評価値となるように評価値は算出される。
【００４１】
以下に詳述する要因Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、ＮＯｘ浄化率の評価値を高い値にする要因の具体例として挙げられる。
【００４２】
π結合はσ結合に比べて結合が弱いので、反応性が高く、還元剤としての還元能力が高い。したがって、π結合を有する成分の濃度が高いことは、評価値を高い値にする要因（要因Ａ）の１つである。例えば、エタンはσ結合を有し、エチレンはπ結合を有するので、エタンが高濃度であることよりもエチレンが高濃度である方が、評価値は高くなる。
【００４３】
極性を持つπ結合を有する分子構造の成分を有極π構造成分と呼び、極性を持たないπ結合を有する分子構造の成分を無極π構造成分と呼ぶ場合において、有極π構造成分の方が無極性構造成分に比べて反応性が高く、還元剤としての還元能力が高い。したがって、有極π構造成分の濃度が高いことは、評価値を高い値にする要因（要因Ｂ）の１つである。有極π構造成分の具体例としては、カルボニル基を有する構造の成分が挙げられ、より具体的にはアルデヒドの成分が挙げられる。例えば、エチレンは無極構造でありアセトアルデヒドは有極構造であるので、エチレンが高濃度であることよりもアセトアルデヒドが高濃度である方が、評価値は高くなる。
【００４４】
電子供与性が高い分子構造の成分であるほど、つまりラジカル生成し易い成分であるほど、反応性が高く還元剤としての還元能力が高い。したがって、電子供与性が高い分子構造であることは、評価値を高い値にする要因（要因Ｃ）の１つである。例えば、メタン、エタン、プロパン、イソブタンの順に電子供与性が高くなるので、その順に、成分濃度が高いほど評価値は高くなる。
【００４５】
低温での酸化反応性が高い分子構造の成分であるほど、還元剤としての還元能力が高い。したがって、低温酸化反応性が高いことは、評価値を高い値にする要因（要因Ｄ）の１つである。例えば、直鎖構造の場合、炭素数が多い分子構造であるほど低温での反応性が高く還元剤としての還元能力が高い（図６の例１参照）。但し、同じ炭素数であっても、環構造を有する場合には有していない場合に比べて反応性が低い。例えば、アロマ構造を有する分子、ナフテン構造を有する分子、側鎖構造を有する分子、直鎖構造を有する分子を比較すると、これらの分子の炭素数が同じである場合、アロマ、ナフテン、側鎖、直鎖の順に低温酸化反応性が高くなるので、その順に評価値は高くなる（図６の例２参照）。換言すれば、炭素長さが同じであれば、炭素数が異なっていても低温酸化反応性は同等であり、評価値は同じになる。要するに、先述した炭素長さが長いほど、低温酸化反応性が高くなり評価値が高くなる。なお、炭素長さとは、例えば直鎖パラフィン等の直鎖構造の成分では炭素数そのものであるが、アロマ等の環構造の成分では、環構造を構成する炭素を除いた部分の炭素数のことを意味する（図６の例３参照）。
【００４６】
図７〜図１２の試験では、分子構造種毎の成分濃度を異ならせた場合における、浄化率の変化を試験した結果であり、図中の縦軸は浄化率の計測値を示す。図７および図８中の符号Ｌ１、Ｌ３は、還元剤に含まれるアルデヒドを低炭素数のアルデヒドとした場合の試験結果であり、符号Ｌ２、Ｌ４は、高炭素数のアルデヒドとした場合の試験結果である。これらの試験では、図中の構造式に示すように、低炭素数アルデヒドの炭素数を２つとし、高炭素数アルデヒドの炭素数を４つとしている。
【００４７】
図７の試験では、還元剤濃度を異ならせて浄化率を計測している。符号Ｌ１、Ｌ２に示すように、還元剤濃度の増加に伴い浄化率は上昇することは当然であるが、低炭素数アルデヒドの方が高炭素数アルデヒドよりも浄化率向上に寄与することが図７の試験結果から分かる。この結果は、還元剤に含まれるアルデヒドが低炭素数である場合と高炭素数である場合との比較において、還元剤濃度が同じであれば、低炭素アルデヒドの方が高炭素数アルデヒドよりアルデヒド基の数が多くなることに起因する。つまり、還元剤濃度に比例して炭素数も増加するので、図７の横軸は還元剤に含まれる炭素数に相当すると言える。この炭素数が同じであれば、低炭素数の方が高炭素数に比べてアルデヒドの分子数が多くなるので、ひいてはアルデヒド基の数も多くなる。したがって、図７の試験結果はアルデヒド基の数が多いほど浄化率が向上することを意味する。よって、アルデヒド基の数が多いほど評価値を高い値にするといった、先述の要因Ｂの妥当性を裏付ける試験結果であると言える。
【００４８】
図８の試験では、アルデヒド濃度を異ならせて浄化率を計測している。アルデヒド濃度に比例してアルデヒド基の数も増加するので、図８の横軸は、還元剤に含まれるアルデヒド基の数に相当すると言える。符号Ｌ３、Ｌ４に示すように、高炭素数アルデヒドと低炭素数アルデヒドとで浄化率の違いが現れていない。この結果から、１つのアルデヒド分子に含まれている炭素数の違いよりも、アルデヒド分子の数を多くしてアルデヒド基の数を多くすることの方が、浄化率向上に大きく寄与することが分かる。したがって、図８の試験結果からも、アルデヒド基の数が多いほど浄化率が向上することが明らかであり、アルデヒド基の数が多いほど評価値を高い値にするといった、先述の要因Ｂの妥当性を裏付ける試験結果であると言える。
【００４９】
図９の試験では、還元剤をパラフィンのみとした場合、オレフィンのみとした場合、アルデヒドのみとした場合の各々で浄化率を計測している。この試験では、還元触媒温度Ｔｂを５００℃以上に設定し、炭素数を同じにした条件で上記３種類の還元剤について、浄化率を計測している。アルデヒドは、極性を持つπ結合を有する分子構造の成分（有極π構造成分）であり、オレフィンは、極性を持たないπ結合を有する分子構造の成分（無極π構造成分）である。また、パラフィンは、π結合を有さずσ結合を有する分子構造の成分（σ構造成分）である。
【００５０】
図１０の試験では、図９の試験条件のうち還元触媒温度Ｔｂの条件を４００℃以下に変更している。これら図９および図１０の試験結果から、還元触媒温度Ｔｂに拘らず、有極π構造成分は、無極π構造成分およびσ構造成分に比べて浄化率向上に寄与する度合いが高いと言える。また、還元触媒温度Ｔｂが５００℃以上であれば、無極π構造成分の方がσ構造成分に比べて浄化率向上に寄与する度合いが高いと言える。還元触媒温度Ｔｂが４００℃以下であれば、無極π構造成分とσ構造成分とでは、浄化率向上に寄与する度合いが同等と言える。
【００５１】
図１１の試験では、還元触媒温度Ｔｂを４００℃以下に設定した状態で、先述した炭素長さを異にする還元剤の各々で浄化率を計測している。図１２の試験では、還元触媒温度Ｔｂを５００℃以上に設定した状態で、炭素長さを異にする還元剤の各々で浄化率を計測している。これら図１１および図１２の試験結果から、還元触媒温度Ｔｂが４００℃以下であれば、炭素長さが長いほど浄化率向上に寄与する度合いが高いと言える。還元触媒温度Ｔｂが５００℃以上であれば、炭素長さが長い成分と短い成分とでは、浄化率向上に寄与する度合いが同等と言える。
【００５２】
よって、還元触媒温度Ｔｂが所定温度未満となっている低温時においては、炭素長さが長い成分であるほど低温酸化反応性が高くなり評価値を高い値にするといった、先述の要因Ｄの妥当性を裏付ける試験結果であると言える。そして、上記所定温度が４００℃以上かつ５００℃以下であることの妥当性を裏付ける試験結果であるとも言える。なお、以下の説明では、炭素長さが所定以上の構造の成分を低温酸化成分と呼び、所定未満の構造の成分を非低温酸化成分と呼ぶ。
【００５３】
次に、ＮＯｘ浄化率の評価値を高い値にする複数の要因の、本実施形態での優先順位について説明する。
【００５４】
還元触媒温度Ｔｂに拘らず、第１に優先させる要因（第１優先要因）は以下の通りである。すなわち、有極π構造成分の濃度を増加させて浄化率を向上させることは、他の要因よりも浄化率向上に大きく寄与するので、最も優先順位が高く設定される。したがって、浄化率向上制御において供給装置３０および改質装置４０の制御内容を変更させるにあたり、有極π構造成分の濃度を増加させるように変更させることを他の成分濃度を増加させることよりも優先させる。
【００５５】
具体的には、有極π構造成分の濃度増加量が最大となるように、或いは、有極π構造成分の濃度減少量が最小となるように、浄化率向上制御を実行する。換言すれば、調整可能な成分濃度の範囲内で有極π構造成分の濃度が最大となるように、浄化率向上制御を実行する。
【００５６】
還元触媒温度Ｔｂが高温の場合には、第２に優先させる要因（高温時第２優先要因）は以下の通りである。すなわち、無極π構造成分の濃度を増加させて浄化率を向上させることは、上述した第１優先要因を除く他の要因よりも浄化率向上に大きく寄与するので、第１優先要因を除く要因の中では最も優先順位が高く設定される。したがって、浄化率向上制御において供給装置３０および改質装置４０の制御内容を変更させるにあたり、無極π構造成分の濃度を増加させるように変更させることを、有極π構造成分を除く他の成分濃度を増加させることよりも優先させる。
【００５７】
具体的には、無極π構造成分の濃度増加量が、有極π構造成分を除く他の成分の中で最大となるように、或いは、無極π構造成分の濃度減少量が有極π構造成分を除く他の成分の中で最小となるように、浄化率向上制御を実行する。換言すれば、調整可能な成分濃度の範囲内で、かつ、有極π構造成分の濃度増加の妨げにならない範囲内で、無極π構造成分の濃度が最大となるように、浄化率向上制御を実行する。
【００５８】
還元触媒温度Ｔｂが低温の場合には、第２に優先させる要因（低温時第２優先要因）は以下の通りである。すなわち、低温酸化成分の濃度を増加させて浄化率を向上させることは、上述した第１優先要因を除く他の要因よりも浄化率向上に大きく寄与するので、第１優先要因を除く要因の中では最も優先順位が高く設定される。したがって、浄化率向上制御において供給装置３０および改質装置４０の制御内容を変更させるにあたり、低温酸化成分の濃度を増加させるように変更させることを、有極π構造成分を除く他の成分濃度を増加させることよりも優先させる。
【００５９】
具体的には、低温酸化成分の濃度増加量が、有極π構造成分を除く他の成分の中で最大となるように、或いは、低温酸化成分の濃度減少量が有極π構造成分を除く他の成分の中で最小となるように、浄化率向上制御を実行する。換言すれば、調整可能な成分濃度の範囲内で、かつ、有極π構造成分の濃度増加の妨げにならない範囲内で、低温酸化成分の濃度が最大となるように、浄化率向上制御を実行する。
【００６０】
なお、還元触媒温度Ｔｂが高温の場合における第３優先要因（高温時第３優先要因）は、低温時第２優先要因と同じであり、還元触媒温度Ｔｂが低温の場合における第３優先要因（低温時第３優先要因）は、高温時第２優先要因と同じである。
【００６１】
図３の説明に戻り、ステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７において、成分濃度マップＭ１、Ｍ２、Ｍ３毎に評価値を算出することは先述した通りであり、その算出手順について、以下に説明する。先ず、ステップＳ２４において、還元装置２０の温度（つまり還元触媒温度Ｔｂ）が、所定温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。先述した通り、所定温度Ｔｔｈは４００℃〜５００℃の範囲で設定すれば良く、本実施形態では所定温度Ｔｔｈを４５０℃に設定している。
【００６２】
後述するステップＳ２５、Ｓ２６に続くステップＳ２７では、成分濃度マップＭ１、Ｍ２、Ｍ３毎に、各成分の濃度に重み付け係数を乗算した値を加算して、評価値を算出する。例えば、アルデヒド基の数に相当するアルデヒドの濃度に係数αを乗算した値と、オレフィンの数に相当するオレフィン濃度に係数βを乗算した値と、を加算する。また、炭素長さが異なる各成分の濃度に、各成分に適した係数γを乗算した値をさらに加算する。このように、各成分の濃度にα、β、γ等の重み付け係数を乗算し、それらの乗算値を全て加算して評価値を算出する。
【００６３】
係数α、β、γ等に例示される重み付け係数は、還元触媒温度Ｔｂに応じてステップＳ２５、Ｓ２６で算出される。すなわち、ステップＳ２４にて所定温度Ｔｔｈ以上であると判定された場合には、ステップＳ２５にて高温時用の重み付け係数を算出する。特に先述した３つの係数α、β、γについては、α＞β＞γの大小関係となるように算出する。所定温度Ｔｔｈ未満であると判定された場合には、ステップＳ２６にて低温時用の重み付け係数を算出する。
【００６４】
特に先述した３つの係数α、β、γについては、α＞γ＞βの大小関係となるように算出する。温度に拘らず係数αを他の係数β、γより大きくすることで、先述した第１優先要因を実現させている。高温時用および低温時用のいずれの係数においても、各成分に対して算出される係数の中で、係数αを最大値に設定する。
【００６５】
高温時には係数βを係数γより大きくすることで、先述した高温時第２優先要因および高温時第３優先要因を実現させている。低温時には係数γを係数βより大きくすることで、先述した低温時第２優先要因および低温時第３優先要因を実現させている。
【００６６】
また、高温時用の係数α、β、γおよび低温時用の係数α、β、γは、予め設定しておいた固定値を用いても良いが、本実施形態では、図１３〜図１５に示すように係数α、β、γを可変設定している。具体的には、図１３に示すようにアルデヒド基の数が多いほど係数αの値を大きくしている。図１４に示すようにオレフィンの数が多いほど係数βの値を大きくしている。図１５に示すように炭素長さ指数が大きいほど係数γの値を大きくしている。
【００６７】
ステップＳ２７に続くステップＳ２８では、成分濃度マップＭ１、Ｍ２、Ｍ３の中から、ステップＳ２７で算出した評価値が最大となる成分濃度マップを選択する。そして、選択された成分濃度マップで特定される各成分の濃度を、各成分の目標濃度として選定する。
【００６８】
続くステップＳ２９では、ステップＳ２８で選定した各成分の目標濃度に基づき、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。例えば、選択した成分濃度マップが図５に例示される成分濃度マップＭ３である場合には、還元剤の噴射圧力がＰ３となるように、調圧バルブ３２の作動を制御する。
【００６９】
なお、ステップＳ２０、Ｓ２１の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、流入排気の状態および改質装置４０の状態の少なくとも一方の情報を取得する取得部８０ａ（図１参照）に相当する。また、ステップＳ２４〜Ｓ２９の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を上記情報に応じて調整するよう、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する制御部８０ｂ（図１参照）に相当する。
【００７０】
以下、本実施形態に係るＥＣＵ８０により提供される浄化制御装置の効果について説明する。
【００７１】
本実施形態に係るＥＣＵ８０は取得部８０ａおよび制御部８０ｂを備える。取得部８０ａは、排気中のＯ２濃度やＮＯｘ濃度、排気流量といった、改質装置４０へ流入する排気の状態と、改質触媒温度Ｔａといった改質装置４０の状態を取得する。制御部８０ｂは、取得した上記状態の情報に応じて、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を調整するよう、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。
【００７２】
先述したように、排気の状態や改質触媒温度Ｔａの状態は、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度に大きく影響する、との知見を本発明者らは得ている。具体的には、改質触媒温度Ｔａが異なれば、還元剤の噴射圧力や噴射量が同じであっても、成分濃度マップＭａは異なってくる。また、排気中のＯ２濃度やＮＯｘ濃度、排気流量が異なれば、還元剤の噴射圧力や噴射量が同じであっても、成分濃度マップＭａは異なってくる。
【００７３】
さらに先述したように、供給装置３０および改質装置４０に対する制御内容によって、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度は異なってくる、との知見を本発明者らは得ている。具体的には、調圧バルブ３２により還元剤の噴射圧力を調整したり、還元剤噴射弁３１により噴射量を調整したり、温度調整部４３により改質触媒温度Ｔａを調整したりすれば、成分濃度マップＭａを調整できる。
【００７４】
したがって、上述した取得部８０ａおよび制御部８０ｂを備える本実施形態によれば、少量の還元剤で多量のＮＯｘを還元できるように、改質後の分子構造種毎の成分濃度を調整することができる。よって、無駄なエネルギ消費の抑制を図りつつ、ＮＯｘスリップ量の抑制を図ることを実現できる。
【００７５】
さらに本実施形態では、制御部８０ｂは、有極π構造成分の濃度を増加させることを、有極π構造成分以外の成分の濃度の増加よりも優先して上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２５、Ｓ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、アルデヒド等の有極π構造成分の濃度に係る係数αを、他の係数よりも大きくする。図９および図１０の試験結果からも確認されているように、有極π構造成分（例えばアルデヒド）の濃度を増加させることは、他の成分濃度を増加させるよりもＮＯｘ浄化率向上に大きく寄与する。また、図７および図８の試験結果からも確認されているように、アルデヒド基を増加させるとＮＯｘ浄化率が大きく向上する。したがって、有極π構造成分の濃度増加を優先させる本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００７６】
さらに本実施形態では、上述の如く有極π構造成分の濃度増加を優先させることを第１優先とした上で、有極π構造成分の炭素数を増加させるように上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２５、Ｓ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、アルデヒド等の有極π構造成分の濃度に係る係数のうち、炭素数の多い有極π構造成分であるほど係数を大きくする。換言すれば、図４に例示する成分濃度マップＭａの場合、マップの列が同じ成分でもマップの行が下の成分であるほど、重み付け係数を大きくする。そして、炭素数が多いほど還元能力が高いので、有極π構造成分の炭素数を増加させるように上記調整を行う本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００７７】
さらに本実施形態では、上述の如く有極π構造成分の濃度増加を優先させることを第１優先とした上で、無極π構造成分の濃度を増加させることを、π結合を有していない分子構造の成分の濃度の増加よりも優先して上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２５で各々の重み付け係数を算出するにあたり、オレフィン等の無極π構造成分の濃度に係る係数βを、係数αより小さくしつつ他の係数よりも大きくする。図９の試験結果からも確認されているように、無極π構造成分（例えばオレフィン）の濃度を増加させることは、π結合を有していない分子構造の成分の濃度を増加させるよりもＮＯｘ浄化率向上に大きく寄与する。したがって、無極π構造成分の濃度増加を優先させる本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００７８】
さらに本実施形態では、上述の如く有極π構造成分の濃度増加を優先させること、および無極π構造成分の濃度増加を優先させることを第１優先とした上で、無極π構造成分の炭素数を増加させるように上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２５、Ｓ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、オレフィン等の無極π構造成分の濃度に係る係数のうち、炭素数の多い無極π構造成分であるほど係数を大きくする。そして、炭素数が多いほど還元能力が高いので、無極π構造成分の炭素数を増加させるように上記調整を行う本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００７９】
さらに本実施形態では、上述の如く有極π構造成分の濃度増加を優先させることを第１優先とした上で、低温酸化成分の濃度を増加させることを、非低温酸化成分の濃度の増加よりも優先して上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、炭素長さに係る係数γを、係数αより小さくしつつ他の係数よりも大きくする。図１１の試験結果からも確認されているように、炭素長さが所定数Ｎ以上である低温酸化成分であれば、炭素長さが長いほどＮＯｘ浄化率向上に大きく寄与する。したがって、低温酸化成分の濃度増加を優先させる本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００８０】
さらに本実施形態では、上述の如く有極π構造成分の濃度増加を優先させることを第１優先とした上で、電子供与性が高い分子構造であるほど該成分の濃度を増加させることを優先して上記調整を行う。具体的には、ステップＳ２５、Ｓ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、電子供与性が高い分子構造であるほど該成分に係る係数を大きくする。そして、先述の要因Ｃで説明した通り電子供与性が高い分子構造であるほど還元能力が高いので、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００８１】
さらに本実施形態では、カルボニル基を有する成分を有極π構造成分として上記調整を行う。アルデヒドやケトン等のカルボニル基を有する成分は、有極π構造成分の中でも還元能力が高い成分であるため、カルボニル基を有する成分の濃度増加を優先させる本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００８２】
さらに本実施形態では、還元装置２０の温度（還元触媒温度Ｔｂ）が所定温度Ｔｔｈ以上である高温時には、無極π構造成分の濃度を増加させることを、低温酸化成分の濃度の増加よりも優先して上記調整を行う。また、所定温度Ｔｔｈ未満である低温時には、低温酸化成分の濃度を増加させることを、無極π構造成分の濃度の増加よりも優先して上記調整を行う。具体的には、高温時には、ステップＳ２５で各々の重み付け係数を算出するにあたり、オレフィン等の無極π構造成分の濃度に係る係数βを、係数αより小さくしつつ他の係数よりも大きくする。
【００８３】
低温時には、ステップＳ２６で各々の重み付け係数を算出するにあたり、炭素長さに係る係数γを、係数αより小さくしつつ他の係数よりも大きくする。図９〜図１２の試験結果からも確認されているように、高温時には、無極π構造成分の濃度を増加させることの方が炭素長さを長くすることに比べてＮＯｘ浄化率向上への寄与度が高い。但し低温時には、炭素長さを長くすることの方が無極π構造成分の濃度を増加させることに比べてＮＯｘ浄化率向上への寄与度が高い。したがって、低温時と高温時とで上述の如く優先順を切り替える本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させる効果を促進できる。
【００８４】
さらに本実施形態では、上述の優先順切り替えの判定に用いる所定温度Ｔｔｈは、４００℃以上かつ５００℃以下である。４００℃以下において、無極π構造成分よりも炭素長さの方がＮＯｘ浄化率への寄与度が高いことが、図１０および図１１の試験結果から確認されている。また、５００℃以上において、炭素長さよりも無極π構造成分の方がＮＯｘ浄化率への寄与度が高いことが、図９および図１２の試験結果から確認されている。したがって、４００℃以上かつ５００℃以下に設定された所定温度Ｔｔｈで上述の優先順を切り替える本実施形態によれば、少量の還元剤でＮＯｘ浄化率を向上させることの確実性を向上できる。
【００８５】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、図２のステップＳ１３において、ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率以上と判定された場合には、供給装置３０および改質装置４０に対する制御の内容を現状の内容で維持させている。これに対し本実施形態では、図１６に示すように、ステップＳ１３において、ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率以上と判定された場合には、以下に説明する燃費向上制御を実行する。
【００８６】
燃費向上制御では、図３のステップＳ２０〜Ｓ２３と同様にして、流入排気の状態および改質装置４０の状態を取得する。そして、取得した情報に基づき現状の成分毎の濃度を算出し、さらに、制御可能な濃度範囲を算出する。そして、ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率未満とならない範囲内において、制御可能な濃度範囲のうちエネルギ消費が最も小さくなる成分濃度の組合せを、各成分の目標濃度として選定する。上記エネルギ消費には、還元剤（燃料）を噴射することによる燃料消費、および温度調整部４３へ電力供給することによる電力消費が含まれる。
【００８７】
以上により、本実施形態によれば、各成分の濃度を調整することで、目標ＮＯｘ浄化率を確保しつつ、エネルギ消費の低減をも図ることができる。
【００８８】
（第３実施形態）
上記第１実施形態に係る改質装置４０には改質触媒４２ａが用いられており、改質触媒４２ａで還元剤を部分酸化させることで改質させている。これに対し本実施形態では、図１７に示すように、オゾンを生成して供給する装置が改質装置５０として用いられている。具体的には、改質装置５０は、エアポンプ５１、オゾナイザ５２、仕切り部材５３、および流量調整部５４を有する。
【００８９】
エアポンプ５１は、電動でファンを回転させて空気（外気）をオゾナイザ５２へ送風する。オゾナイザ５２は、一対の電極間で放電させることで、電極間に送風された空気中の酸素がオゾンに変化する。したがって、電極への供給電力を制御することで、オゾン生成量を制御することができる。
【００９０】
仕切り部材５３は、排気管１０ｅｘの内部に配置され、排気通路を改質流路５３ａとバイパス通路５３ｂとに仕切る。改質流路５３ａには還元剤が噴射される。また、オゾナイザ５２で生成されたオゾンは、エアポンプ５１により改質流路５３ａへ送風される。したがって、改質流路５３ａでは還元剤がオゾンと反応して部分酸化される。流量調整部５４は、排気通路から改質流路５３ａへ流入する排気の流入量を調整する。例えば、改質流路５３ａの流入口の開度を調整する板ドアを流量調整部５４として採用し、板ドアによる開度を調整することで排気流入量を制御する。
【００９１】
なお、エアポンプ５１、オゾナイザ５２および流量調整部５４の作動は、ＥＣＵ８０により制御される。これにより、改質流路５３ａへの排気流入量およびオゾン供給量が制御される。また、改質流路５３ａには温度センサ８５が配置されており、改質流路５３ａの温度（改質温度）が検出される。
【００９２】
取得部８０ａは、排気中のＯ２濃度やＮＯｘ濃度、排気流量といった、改質流路５３ａへ流入する排気の状態と、改質温度といった改質装置５０の状態を取得する。制御部８０ｂは、取得した上記状態の情報に応じて、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を調整するよう、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。例えば、調圧バルブ３２により還元剤の噴射圧力を調整したり、還元剤噴射弁３１により噴射量を調整したりして供給装置３０の作動を制御する。また、流量調整部５４により排気流量を調整したり、オゾナイザ５２およびエアポンプ５１によりオゾン供給量を調整したりして改質装置５０の作動を制御する。そして、これらの調整により成分濃度マップＭａを調整できる。
【００９３】
以上により、オゾンで改質させる本実施形態の構成においても、上述した取得部８０ａおよび制御部８０ｂをＥＣＵ８０が備えるので、少量の還元剤で多量のＮＯｘを還元できるように、改質後の分子構造種毎の成分濃度を調整することができる。よって、無駄なエネルギ消費の抑制を図りつつ、ＮＯｘスリップ量の抑制を図ることを実現できる。
【００９４】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００９５】
上記第１実施形態では、図１に示すように、改質装置４０は排気管１０ｅｘに取り付けられ、改質触媒４２ａは排気通路に配置されている。これに対し、図１７に示すように排気通路とは別に改質流路５３ａを設け、改質流路５３ａに改質触媒４２ａを配置してもよい。これによれば、改質後の還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度が、ＮＯｘ濃度やＮＯｘ流量等の排気の状態の影響を受けにくくなるので、上記成分濃度を所望の値に調整するにあたり、その調整精度を向上できる。
【００９６】
有極π構造成分の濃度増加を優先させる一例として、取得情報が変化した時の有極π構造成分の濃度増加量が、他の成分の濃度増加量に比べて多いことが挙げられる。或いは、取得情報が変化した時の有極π構造成分の濃度減少量が、他の成分の濃度減少量に比べて少ないことが挙げられる。或いは、有極π構造成分の濃度を可能な限り増加させることが挙げられる。
【００９７】
上記各実施形態では、ＮＯｘセンサ８１、８４を用いてＮＯｘ浄化率を算出している。これに対し、内燃機関１０の運転状態、供給装置３０による還元剤供給状態、および改質装置４０による改質状態に基づき、ＮＯｘ浄化率を推定してもよい。上記各実施形態では、改質温度センサ８３を用いて改質触媒温度Ｔａを検出し、還元温度センサ８６を用いて還元触媒温度Ｔｂを検出している。これに対し、内燃機関１０の運転状態や温度調整部４３の作動状態等に基づき、改質触媒温度Ｔａや還元触媒温度Ｔｂを推定してもよい。
【００９８】
上記各実施形態では、内燃機関１０の運転期間中は常時、図２および図３の処理を実行している。これに対し、運転期間中であっても、還元触媒２２ａの温度が活性化温度以上である等の所定条件を満たしていなければ、図２および図３の処理を実行停止させてもよい。
【００９９】
上記各実施形態では、還元剤噴射弁３１から還元剤を供給している。これに対し、還元剤噴射弁３１を廃止して、内燃機関１０でリッチ燃焼させることで、排気中に含まれる炭化水素化合物を還元剤として用いるようにしてもよい。この場合、内燃機関１０の燃焼を制御する装置が、炭化水素化合物（還元剤）を還元装置２０へ供給する供給装置に相当する。
【０１００】
図１に示す実施形態では、コモンレール１２から還元剤噴射弁３１へ燃料を供給している。これに対し、コモンレール１２の上流側部分から還元剤噴射弁３１へ燃料を供給させてもよいし、燃料ポンプ１１とは別に設けられたポンプで還元剤噴射弁３１へ燃料を供給させてもよい。
【０１０１】
ＥＣＵ８０（制御装置）が提供する手段および／または機能は、実体的な記憶媒体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合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…内燃機関、２０…還元装置、３０…供給装置、４０、５０…改質装置、８０…ＥＣＵ（浄化制御装置）、８０ａ…取得部、８０ｂ…制御部。
【図１】
0006528725.tif 000002
【図２】
0006528725.tif 000003
【図３】
0006528725.tif 000004
【図４】
0006528725.tif 000005
【図５】
0006528725.tif 000006
【図６】
0006528725.tif 000007
【図７】
0006528725.tif 000008
【図８】
0006528725.tif 000009
【図９】
0006528725.tif 000010
【図１０】
0006528725.tif 000011
【図１１】
0006528725.tif 000012
【図１２】
0006528725.tif 000013
【図１３】
0006528725.tif 000014
【図１４】
0006528725.tif 000015
【図１５】
0006528725.tif 000016
【図１６】
0006528725.tif 000017
【図１７】
0006528725.tif 000018