(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、前記還元触媒を昇温させる昇温装置（３０、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、
前記昇温装置を作動させて、前記還元触媒を被毒させている炭化水素化合物を除去する被毒回復制御を実行する被毒回復制御部（８０ｃ）と、
前記還元装置へ流入する炭化水素化合物に含まれる分子構造種毎の成分濃度を取得する濃度取得部（８０ａ）と、
前記濃度取得部により取得された成分濃度に応じて、前記被毒回復制御を開始するタイミングを決定する開始タイミング決定部（８０ｄ）と、
を備える浄化制御装置。
【請求項２】
前記濃度取得部により取得された成分濃度に応じて、前記還元触媒が被毒している度合いを表した指標である被毒度合いを算出する被毒度合算出部（８０ｂ）を備え、
前記開始タイミング決定部は、前記被毒度合算出部により算出された前記被毒度合いが所定以上であることに基づき、前記被毒回復制御を開始するタイミングを決定する請求項１に記載の浄化制御装置。
【請求項３】
前記被毒度合算出部は、
前記濃度取得部により取得された成分濃度に、分子構造種毎に設定された被毒率を乗算した値が大きいほど、前記被毒度合いを大きい値に算出するとともに、
炭化水素化合物が前記還元装置へ流入した時の前記還元触媒の温度に応じて、前記被毒率の値を異ならせる請求項２に記載の浄化制御装置。
【請求項４】
前記被毒度合算出部は、
前記還元触媒の温度が所定範囲（Ｔ１〜Ｔ３）よりも低温または高温である時に流入した炭化水素化合物については、前記所定範囲である時に流入した炭化水素化合物に比べて、前記被毒率を小さい値に設定する請求項３に記載の浄化制御装置。
【請求項５】
前記被毒度合算出部は、
前記還元触媒の温度が所定温度（Ｔ２）よりも低温である時に流入した炭化水素化合物については、炭素数が同じである成分のうち、極性を持つ分子構造の成分に設定される前記被毒率を、直鎖構造の成分に設定される前記被毒率よりも大きい値に設定し、
前記還元触媒の温度が前記所定温度（Ｔ２）よりも高温である時に流入した炭化水素化合物については、炭素数が同じである成分のうち、前記極性を持つ分子構造の成分に設定される前記被毒率を、直鎖構造の成分に設定される前記被毒率よりも小さい値に設定する請求項３または４に記載の浄化制御装置。
【請求項６】
前記被毒度合算出部は、
前記分子構造種毎の成分のうち極性を持つ分子構造の成分については、前記還元触媒の温度が第１範囲（Ｔ１〜Ｔ２）である時に流入した場合には炭素数が多い成分であるほど前記被毒率を小さい値に設定し、
前記第１範囲よりも高温の第２範囲（Ｔ２〜Ｔ３）である時に流入した場合には炭素数が多い成分であるほど前記被毒率を大きい値に設定する請求項３〜５のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項７】
前記被毒度合算出部は、
前記濃度取得部により取得された成分濃度に、分子構造種毎に設定された被毒率を乗算した値が大きいほど、前記被毒度合いを大きい値に算出するとともに、
前記分子構造種毎の成分のうち直鎖構造の成分については、炭素数の多い成分であるほど前記被毒率を大きい値に設定する請求項２〜６のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項８】
前記被毒度合算出部は、
前記濃度取得部により取得された成分濃度に、分子構造種毎に設定された被毒率を乗算した値が大きいほど、前記被毒度合いを大きい値に算出し、
炭素数が同じである成分のうち、環構造または側鎖構造の成分に設定される前記被毒率を、直鎖構造の成分に設定される前記被毒率よりも大きい値に設定する請求項２〜７のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項９】
前記濃度取得部により取得された成分濃度に応じて、分子構造種毎の前記還元触媒への被毒量を算出する被毒量算出部（Ｓ２１）を備え、
前記被毒回復制御部は、前記被毒量算出部の算出結果に応じて、前記還元触媒を昇温させる際の最高温度、および前記還元触媒を昇温させる昇温時間の少なくとも一方を変更させる請求項１〜８のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項１０】
前記被毒量算出部により算出された被毒量のうち、直鎖構造の成分の被毒量を第１種被毒量とし、環構造および側鎖構造の成分の被毒量を第２種被毒量とし、
前記被毒回復制御部は、前記第１種被毒量に対する前記第２種被毒量の割合が大きいほど、前記最高温度を高くする或いは前記昇温時間を長くする請求項９に記載の浄化制御装置。
【請求項１１】
前記被毒量算出部により算出された被毒量のうち、直鎖構造の成分の被毒量を第１種被毒量とし、極性を持つ分子構造の成分の被毒量を第３種被毒量とし、
前記被毒回復制御部は、前記第１種被毒量に対する前記第３種被毒量の割合が大きいほど、前記最高温度を低くする或いは前記昇温時間を短くする請求項９または１０に記載の浄化制御装置。
【請求項１２】
前記ＮＯｘ浄化システムは、前記還元装置へ供給される還元剤としての炭化水素化合物を改質する改質装置（４０、５０）を備えており、
前記濃度取得部は、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に基づき、前記還元装置へ流入する還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を推定する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の浄化制御装置。
【請求項１３】
前記ＮＯｘ浄化システムは、前記還元装置へ供給される還元剤としての炭化水素化合物を改質する改質装置（４０、５０）を備えており、
前記被毒回復制御を実行する場合には、前記被毒回復制御を実行しない場合に比べて前記還元剤の反応熱が上昇するように制御する昇温用改質制御部（Ｓ４３）を備える請求項１〜１２のいずれか１つ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、ＮＯｘ浄化システムに適用された浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気に含まれるＮＯｘを還元触媒上で還元して浄化するＮＯｘ浄化システムが知られている。この種のシステムでは、排気に含まれるＨＣ（炭化水素化合物）や還元剤として供給されるＨＣが還元触媒に吸着して蓄積されていき、ＮＯｘ浄化率が低下するといったＨＣ被毒の問題を抱えている。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載のＮＯｘ浄化システムでは、ＨＣ吸着量が所定量を超えたと推定された場合に、還元触媒の温度を上昇させる昇温制御を実行し、還元触媒からＨＣを脱離させて被毒回復させている。昇温制御とは、排気通路のうち還元触媒の上流側に配置された酸化触媒へＨＣを供給する制御のことであり、酸化触媒上でＨＣが酸化反応して生じる反応熱で排ガス温度を上昇させるための制御である。これにより、高温の排ガスが還元触媒へ流入するようになるので、還元触媒の温度が上昇して、還元触媒からＨＣが脱離（被毒回復）することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７３０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した被毒回復の手法では、昇温制御の実行開始タイミングが早過ぎると、１回の昇温制御で脱離させるＨＣ量が少なくなるので、昇温制御の実行頻度が多くなる。その結果、酸化触媒の加熱に用いるエネルギの消費量が増大する。一方、昇温制御の実行開始タイミングが遅過ぎると、ＮＯｘ浄化率が著しく低下した状態になる機会が増え、ＮＯｘ浄化が不十分になる。
【０００６】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、被毒回復に用いるエネルギの消費低減と、十分なＮＯｘ浄化との両立を図っ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】
【０００７】
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。
【０００８】
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、還元触媒を昇温させる昇温装置（３０、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、
昇温装置を作動させて、還元触媒を被毒させている炭化水素化合物を除去する被毒回復制御を実行する被毒回復制御部（８０ｃ）と、
還元装置へ流入する炭化水素化合物に含まれる分子構造種毎の成分濃度を取得する濃度取得部（８０ａ）と、
濃度取得部により取得された成分濃度に応じて、被毒回復制御を開始するタイミングを決定する開始タイミング決定部（８０ｄ）と、
を備える浄化制御装置である。
【０００９】
ここで、ＨＣ（炭化水素化合物）には様々な分子構造種の成分が存在し、還元装置へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度が異なれば、ＨＣ流入量が同じであっても、還元触媒へのＨＣ吸着量（ＨＣ被毒量）は異なってくる。つまり、このような分子構造種毎の成分濃度に応じて、被毒回復のための還元触媒の昇温を実行する最適なタイミングは異なってくる、との知見を本発明者らは得た。
【００１０】
この知見を鑑み、上記発明では、還元装置へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度に応じて、被毒回復制御を開始するタイミングを決定する。そのため、分子構造種毎の成分濃度の違いに応じたＨＣ被毒量の違いを考慮して被毒回復のための昇温が実行されるので、昇温開始が早過ぎることによるエネルギ消費を抑制でき、かつ、昇温開始が遅過ぎることによるＮＯｘ浄化不良を抑制できる。つまり、昇温開始が早過ぎたり遅過ぎたりすることを抑制でき、被毒回復に用いるエネルギの消費低減と、十分なＮＯｘ浄化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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、被毒回復の制御のメイン処理手順を示すフローチャート。
【図３】図２に示すＨＣ被毒速度推定の処理手順を示すフローチャート。
【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用いる被毒率のマップ。
【図６】図３のマップの根拠となる試験結果を示すグラフ。
【図７】図３のマップの根拠となる試験結果を示すグラフ。
【図８】図３のマップの根拠となる試験結果を示すグラフ。
【図９】図３のマップの根拠となる試験結果を示すグラフ。
【図１０】図３のマップの根拠となる試験結果を示すグラフ。
【図１１】図２に示すＨＣ被毒度合推定の処理手順を示すフローチャート。
【図１２】図２に示す被毒回復制御の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】第２実施形態に係る浄化制御装置の、被毒回復制御の処理手順を示すフローチャート。
【図１４】第３実施形態に係る浄化制御装置の、被毒回復制御の処理手順を示すフローチャート。
【図１５】第４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１６】他の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】
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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内に収容された基材と、基材にコーティングされた触媒担体２２と、触媒担体２２に担持された還元触媒２２ａと、を有する。ケース２１内には、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と還元剤との還元反応を促進させるものである。
【００１６】
基材は、例えばコージェライト等でハニカム状に形成されている。触媒担体２２の材質には酸化アルミニウム（ＡＬ２Ｏ３、以下、アルミナ）が用いられている。触媒担体２２の他の材質例としては、上記アルミナに加え、ゼオライト、シリカ、チタニア、セリア、及びジルコニア等が挙げられ、また、これらを複数用いることも可能である。還元触媒２２ａの材質には銀（Ａｇ）が用いられている。還元触媒２２ａの他の材質例としては、上記銀に加え、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、ラジウム（Ｒｈ）等を用いることが可能である。さらに、コバルト（Ｃｏ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、鉄（Ｆｅ）、レニウム（Ｒｅ）、テクネチウム（Ｔｅ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）等が触媒金属３３に用いられてもよい。加えて上記の金属は、酸化物の状態で触媒担体２２に担持されていてもよい。また、複数種類の上記金属が単体又は酸化物として、触媒担体２２に担持されていてもよい。
【００１７】
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。
【００１８】
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内に収容された基材と、基材にコーティングされた触媒担体４２と、触媒担体４２に担持された改質触媒４２ａと、を有する。ケース４１内には、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ＮＯｘセンサ８１は、内燃機関１０から排出される排気中のＮＯｘ濃度を検出する。Ｏ２センサ８２は、内燃機関１０から排出される排気中の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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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】
以下、ＥＣＵ８０のプロセッサが実行するＮＯｘ浄化率向上制御の手順について詳述する。
【００３１】
先ずプロセッサは、目標ＮＯｘ浄化率を設定する。例えば、排気流量が少ない時には目標ＮＯｘ浄化率は高い値に設定される。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。次に、ＮＯｘセンサ８１により検出された還元装置２０の上流側ＮＯｘ濃度と、下流ＮＯｘセンサ８４により検出された還元装置２０の下流側ＮＯｘ濃度とに基づき、実際のＮＯｘ浄化率（実浄化率）を算出する。
【００３２】
次に、算出した実浄化率が目標ＮＯｘ浄化率よりも小さい場合には、ＮＯｘ浄化率向上制御を実行する。実浄化率が目標ＮＯｘ浄化率以上である場合には、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。なお、実浄化率が目標ＮＯｘ浄化率以上である場合に、上述の如く制御内容を現状維持させることに替えて、還元剤量を減らして改質度合いを最適化するようにしてもよい。  ＮＯｘ浄化率向上制御では、先ずプロセッサは、改質後における分子構造種毎の成分濃度を取得する。これらの成分濃度は、図４に例示する成分濃度マップＭａで表現される。成分濃度マップＭａを取得する手順は、図３および図１０を用いて後に詳述する手順と同じであり、説明を援用する。次に、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。
【００３３】
次に、上述した調整できる範囲内においてＮＯｘ浄化率が最大となる各成分の濃度の組合せを算出し、算出された各成分の濃度を目標濃度として設定する。次に、設定された目標濃度に基づき、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。例えば、調圧バルブ３２の作動を制御することで還元剤の噴射圧力を調整して、各成分の濃度を目標濃度にする。したがって、上述したＮＯｘ浄化率向上制御を実行すれば、分子構造種毎の成分濃度を調整できる範囲において、ＮＯｘ浄化率が最大となるように各成分の濃度が調整される。よって、ＮＯｘ浄化率が向上する。
【００３４】
さて、還元装置２０へ流入する排気には、内燃機関１０から排出されるＨＣ（炭化水素化合物）や、供給装置３０から供給されるＨＣが含まれており、流入したＨＣの一部は還元触媒２２ａに吸着する。吸着したＨＣの一部は還元触媒２２ａから脱離するが、脱離せずに蓄積されていくＨＣも存在する。そして、吸着しているＨＣはＮＯｘ浄化率の低下を招くので、還元触媒２２ａへのＨＣ吸着量（ＨＣ被毒量）が多いほど、ＨＣ被毒の度合いが大きく、ＮＯｘ浄化率が悪くなる。そこで、ＨＣ被毒度合いが所定以上である場合に、還元触媒２２ａの温度を上昇させるといった被毒回復制御を実行する。このように温度上昇させることにより、還元触媒２２ａに吸着していたＨＣの脱離が促され、ＨＣ吸着量を低減させることができ、ＮＯｘ浄化率を回復させることができる。
【００３５】
但し、還元装置２０へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度が異なれば、ＨＣ流入量が同じであっても、ＨＣ吸着量は異なってくる。そこで、本実施形態では、還元装置２０へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度に応じて、還元触媒２２ａが被毒している度合いを表した指標である被毒度合いを算出し、その被毒度合いが所定以上である場合に被毒回復制御を実行する。
【００３６】
具体的には、図２に示す処理手順で被毒回復制御を実行する。なお、図２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。先ず図２のステップＳ１０では、図３に示すサブルーチン処理を実行することで、単位時間当りに生じるＨＣ吸着量、つまりＨＣ被毒速度を、成分毎に算出する。続くステップＳ２０では、図１０に示すサブルーチン処理を実行することで、成分毎のＨＣ被毒速度に基づきＨＣ被毒度合いを算出する。続くステップＳ３０では、図１２に示すサブルーチン処理を実行することで、被毒回復制御を実行してＮＯｘ浄化率を回復させる。以下、上述した各々のサブルーチン処理について説明する。
【００３７】
図３は、ＨＣ被毒速度を成分毎に算出する処理であり、先ず、図３のステップＳ１１において、内燃機関１０から排出され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。
【００３８】
続くステップＳ１２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。
【００３９】
続くステップＳ１３では、ステップＳ１１、Ｓ１２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。
【００４０】
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。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、還元装置２０へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度を取得する濃度取得部８０ａ（図１参照）に相当する。
【００４１】
続くステップＳ１４では、分子構造種毎（つまり成分毎）の被毒率を算出する。例えば、図４に示す成分濃度マップＭａに対応する成分毎の被毒率を算出する。被毒率は、成分毎に異なる。例えば、分子構造が同種であっても炭素数が異なる分子であれば、被毒率は異なる。また、同じ成分であっても、炭化水素化合物が還元装置２０へ流入した時の還元触媒温度Ｔｂに応じて被毒率は異なる。そこで、分子構造、炭素数および還元触媒温度Ｔｂに応じて、成分毎の被毒率の値を異ならせている。例えば、図５に示す被毒率マップＭ１、Ｍ２に基づき、成分毎の被毒率を算出する。
【００４２】
これらの被毒率マップＭ１、Ｍ２は、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３であることを条件として用いられる。そして、所定範囲の下限値である下限温度Ｔ１未満である低温時には、全ての成分が還元触媒２２ａに吸着（被毒）しないとみなして、全ての成分について被毒率をゼロに設定する。また、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲の上限値である上限温度Ｔ３以上である高温時には、全ての成分が還元触媒２２ａに吸着（被毒）しないとみなして、全ての成分について被毒率をゼロに設定する。
【００４３】
被毒率マップＭ１、Ｍ２は、本発明者らが実施した試験の結果に基づき設定されており、それらの試験結果に基づき、下限温度Ｔ１は２５０℃に設定され、上限温度Ｔ３は３５０℃に設定されている。還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３である場合において、所定温度Ｔ２よりも低温である場合には第１の被毒率マップＭ１を用い、所定温度Ｔ２よりも高温である場合には第２の被毒率マップＭ２を用いて各成分の被毒率を算出する。
【００４４】
マップの縦軸は被毒率を示し、横軸は炭素数を示す。マップ中の実線は、直鎖パラフィンや直鎖オレフィン等の直鎖構造の成分についての被毒率を示す。この成分を、以下、直鎖パラフィン等の成分と呼ぶ。マップ中の点線は、アロマやナフテン等の環構造や側鎖構造の成分についての被毒率を示す。この成分を、以下、アロマ等の成分と呼ぶ。マップ中の一点鎖線は、アルデヒド等の極性を持つ分子構造の成分についての被毒率を示す。この成分を、以下、アルデヒド等の成分と呼ぶ。
【００４５】
いずれの被毒率マップＭ１、Ｍ２においても、直鎖パラフィン等の成分およびアロマ等の成分については、炭素数が多いほど被毒率を大きい値にしている。図６の試験結果は、その妥当性を確認する試験の結果であり、炭素数の異なる３種類の直鎖パラフィンについて、各々を還元装置２０へ流入させた場合の浄化率を計測した試験の結果である。符号Ｌ１は炭素数８の直鎖パラフィンでの試験結果、符号Ｌ２は炭素数１２の直鎖パラフィンでの試験結果、符号Ｌ３は炭素数１６の直鎖パラフィンでの試験結果を示す。いずれの試験においても、時間経過とともに被毒が進行することに起因して浄化率は低下していくが、炭素数が多い成分であるほど、浄化率の低下速度が速いことが分かる。つまり、直鎖パラフィンについては、炭素数が多いほど被毒率が大きくなることを意味する。
【００４６】
この試験結果を本発明者らは次のように考察している。直鎖パラフィンにおいては、炭素数が多くなるほど、水素原子が引き抜かれることによるラジカル生成が容易になる。そして、ラジカルの状態では還元触媒２２ａへの吸着性が高いので、吸着した直鎖パラフィンが脱離しにくくなり被毒率が高くなる。よって、炭素数が多いほど被毒率が高くなる。なお、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３であれば、高温であるほど吸着性が高くなり被毒率が高くなるが、上限温度Ｔ３を超えて高温になると脱離性が高くなるので、被毒率は殆どゼロになる。
【００４７】
図６の試験では、還元触媒温度Ｔｂを３７５℃に維持させながら浄化率を計測しているが、図７の試験では、炭素数１６の直鎖パラフィンについて、還元触媒温度Ｔｂを異ならせて浄化率を計測した試験の結果である。符号Ｌ４は２７５℃での試験結果、符号Ｌ５は５００℃での試験結果、符号Ｌ６は３７５℃での試験結果を示す。ある温度領域においては時間経過とともに浄化率が低下するが、その温度領域の上限を超えて高温の場合や下限を超えて低温の場合には、浄化率は殆ど低下しないことが分かる。つまり、所定範囲Ｔ１〜Ｔ３を超えて高温または低温の場合には、殆ど被毒しないことを意味する。この試験結果に基づき、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲外である場合には、全ての成分について被毒率をゼロにしている。
【００４８】
いずれの被毒率マップＭ１、Ｍ２においても、炭素数が同じであれば、アロマ等の成分の被毒率を直鎖パラフィン等の成分の被毒率よりも大きい値にしている。図８の試験結果は、炭素数が同じの直鎖パラフィンおよびアロマの２種類について、各々を還元装置２０へ流入させた場合の浄化率を計測した試験の結果である。符号Ｌ７は直鎖パラフィンでの試験結果、符号Ｌ８はアロマでの試験結果を示す。いずれの試験においても、時間経過とともに被毒が進行することに起因して浄化率は低下していくが、直鎖パラフィンよりもアロマの方が、浄化率の低下速度が速いことが分かる。つまり、直鎖パラフィンよりもアロマの被毒率の方が大きいことを意味する。
【００４９】
この試験結果を本発明者らは次のように考察している。直鎖パラフィン等の成分に比べてアロマ等の成分は反応性が低いので、還元触媒２２ａ上に留まり易い。よって、アロマ等の成分の被毒率の方が直鎖パラフィン等の成分の被毒率に比べて高い。
【００５０】
第１の被毒率マップＭ１では、炭素数が同じである成分のうち、アルデヒド等の成分に設定される被毒率は、直鎖パラフィンやアロマ等の成分に設定される被毒率よりも大きい値である。これに対し、第２の被毒率マップＭ２では、炭素数が同じである成分のうち、アルデヒド等に設定される被毒率は、直鎖パラフィン等の成分やアロマ等の成分に設定される被毒率よりも小さい値である。要するに、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３である場合において、直鎖パラフィンやアロマ等の成分の場合には低温では吸着性が低く被毒率が低い。これに対し、アルデヒド等の成分の場合には、反応性が高いので低温であってもある程度の吸着性があり被毒率が高い。
【００５１】
図９の試験結果は、同じ炭素数のアルデヒドについて、還元触媒温度Ｔｂを異ならせて浄化率を計測した試験の結果である。符号Ｌ９は３７５℃での試験結果、符号Ｌ１０は５００℃での試験結果、符号Ｌ１１は２２５℃での試験結果を示す。このように、２２５℃の低温であっても、時間経過とともに被毒が進行して浄化率は低下していく。一方、図７に示す直鎖パラフィンの場合には、２７５℃の低温では殆ど被毒が進行しない。つまり、第１の被毒率マップＭ１が用いられる低温の範囲（第１範囲）では、アルデヒド等の成分の被毒率は、直鎖パラフィン等やアロマ等の被毒率よりも大きいことを意味する。一方、第２の被毒率マップＭ２が用いられる高温の範囲（第２範囲）では、アルデヒド等の成分の被毒率は、直鎖パラフィン等やアロマ等の被毒率よりも小さいことを意味する。
【００５２】
第１の被毒率マップＭ１では、いずれの分子構造の種類であっても、炭素数が多い成分であるほど被毒率を大きくしている。また、直鎖パラフィン等やアロマ等の成分については、第２の被毒率マップＭ２においても、炭素数が多い成分であるほど被毒率を大きくしている。その一方で、アルデヒド等の成分については、第１の被毒率マップＭ１が用いられる低温の範囲（第１範囲）では、炭素数が少ない成分であるほど被毒率を大きくしている。
【００５３】
図１０の試験結果は、その妥当性を確認する試験の結果であり、炭素数の異なる２種類のアルデヒドについて、還元触媒温度Ｔｂを第１範囲の低温にして浄化率を計測した試験の結果である。符号Ｌ１２は炭素数の多いアルデヒドの試験結果、符号Ｌ１３は炭素数の少ないアルデヒドの試験結果を示す。これらの試験結果は、アルデヒドの場合、低温時には炭素数の少ないほど被毒率が大きくなることを意味する。
【００５４】
図３の説明に戻り、ステップＳ１４において、上述の如く還元触媒温度Ｔｂに基づき成分毎の被毒率を算出した後、続くステップＳ１５では、成分毎の被毒速度を算出する。被毒速度とは、還元触媒２２ａにＨＣが吸着するにあたり、所定時間当りに増加する吸着量（被毒量）のことである。被毒速度は、ステップＳ１３で算出した成分毎の濃度に、ステップＳ１４で算出した成分毎の被毒率を乗算して得られた値に基づき算出される。例えば、その乗算値をそのまま被毒速度としてもよいし、乗算値に補正係数を乗算したり補正定数を加算したりして、被毒速度を算出してもよい。
【００５５】
図１１は、成分毎のＨＣ被毒速度に基づきＨＣ被毒度合いを算出する処理であり、先ず、図１１のステップＳ２１において、図３の処理で算出した成分毎の被毒速度に基づき、成分毎の被毒量を算出する。例えば、ある成分の被毒速度をΔＸとし、被毒量をＨＣｘとした場合、前回の被毒量ＨＣｘに被毒速度ΔＸを加算して得られた値を、今回の被毒量ＨＣｘとする。続くステップＳ２２では、ステップＳ２１で算出された成分毎の被毒量を積算して、総被毒量を算出する。このように算出された総被毒量は、還元触媒２２ａが被毒している度合いを表した指標である被毒度合いとして用いられる。
【００５６】
なお、ステップＳ２１の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、分子構造種毎の還元触媒２２ａへの被毒量を算出する被毒量算出部に相当する。ステップＳ２２の処理を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサは、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に応じて被毒度合いを算出する被毒度合算出部８０ｂ（図１参照）に相当する。
【００５７】
図１２は、被毒回復制御を実行してＮＯｘ浄化率を回復させる処理であり、先ず、図１２のステップＳ３１において、ステップＳ３５により開始される被毒回復制御が実行中であるか否かを判定する。被毒回復制御とは、還元触媒温度Ｔｂを上昇させることで、還元触媒２２ａを被毒させているＨＣを除去する制御である。
【００５８】
被毒回復制御では、温度調整部４３により改質触媒４２ａの温度を所定温度以上に上昇させる。この所定温度は、部分酸化させて改質する際の上限温度よりも高い温度に設定されている。これにより、排気は温度調整部４３により加熱されて温度上昇する。また、改質装置４０での還元剤の酸化が促進されることにより、還元剤の酸化反応熱が上昇し、ひいては排気が加熱されて温度上昇する。このように排気温度を上昇させることで、改質装置４０の下流に位置する還元装置２０の温度が上昇する。つまり、還元触媒温度Ｔｂが上昇して吸着ＨＣの脱離が促進されて被毒回復する。なお、被毒回復制御を実行している時の供給装置３０および改質装置４０は、還元触媒２２ａを昇温させる昇温装置に相当する。
【００５９】
ステップＳ３１にて被毒回復制御中と肯定判定された場合、続くステップＳ３２において、ステップＳ２２で算出した総被毒量（被毒度合い）が目標量未満であるか否かを判定する。目標量未満と肯定判定された場合には、続くステップＳ３３において被毒回復制御を停止させ、目標量未満でないと否定判定された場合には、被毒回復制御を継続させる。
【００６０】
ステップＳ３１にて被毒回復制御中でないと否定判定された場合、続くステップＳ３４において、ステップＳ２２で算出した総被毒量（被毒度合い）が目標量以上であるか否かを判定する。目標量以上と肯定判定された場合には、続くステップＳ３５において被毒回復制御を開始させ、目標量以上でないと否定判定された場合には、被毒回復制御を実行させない状態を継続させる。
【００６１】
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。
【００６２】
本実施形態に係るＥＣＵ８０は、被毒回復制御部８０ｃ、濃度取得部８０ａおよび開始タイミング決定部８０ｄを備える。そのため、還元装置２０へ流入するＨＣに含まれる分子構造種毎の成分濃度に応じて、被毒回復制御を開始するタイミングを決定する。そのため、分子構造種毎の成分濃度の違いに応じたＨＣ被毒量の違いを考慮して被毒回復制御が開始されるので、昇温開始が早過ぎることによるエネルギ消費を抑制でき、かつ、昇温開始が遅過ぎることによるＮＯｘ浄化不良を抑制できる。
【００６３】
さらに本実施形態では、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に応じて、還元触媒２２ａが被毒している度合いを表した指標である被毒度合いを算出する被毒度合算出部８０ｂを備える。そして、開始タイミング決定部８０ｄは、被毒度合算出部８０ｂにより算出された被毒度合いが所定以上であることに基づき、被毒回復制御を開始するタイミングを決定する。そして、被毒度合算出部８０ｂは、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に、分子構造種毎に設定された被毒率を乗算した値が大きいほど、被毒度合いを大きい値に算出する。
【００６４】
具体的には、図１１のステップＳ２１で算出された成分毎の被毒量が多いほど、ステップＳ２２で算出される被毒度合いは大きくなる。また、被毒度合算出部８０ｂは、ＨＣが還元装置２０へ流入した時の還元触媒温度Ｔｂに応じて被毒率の値を異ならせる。具体的には、図３のステップＳ１４において、還元触媒温度Ｔｂに応じて被毒率を異ならせる。これによれば、ＨＣ流入時の還元触媒温度Ｔｂに応じて被毒率が異なることに合わせて、被毒度合いが算出されるので、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。よって、昇温開始が早過ぎたり遅過ぎたりすることの抑制を促進できる。
【００６５】
さらに本実施形態では、被毒度合算出部８０ｂは、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３外である時に流入したＨＣについては、所定範囲内である時に流入したＨＣに比べて被毒率を小さい値に設定する。具体的には、図５に例示するように、所定範囲外である時に流入したＨＣの被毒率をゼロに設定する。これによれば、殆ど被毒が生じないような所定範囲外の時に流入したＨＣについては被毒率を小さく設定して被毒度合いを算出するので、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。
【００６６】
さらに本実施形態では、被毒度合算出部８０ｂは、還元触媒温度Ｔｂが所定温度Ｔ２よりも低温である時に流入したＨＣと、所定温度Ｔ２よりも高温である時に流入したＨＣとで、被毒率を異ならせている。すなわち、低温時のＨＣについては、炭素数が同じである成分のうち、アルデヒド等の成分に設定される被毒率を、直鎖パラフィン等の成分に設定される被毒率よりも大きい値に設定する。高温時のＨＣについては、炭素数が同じである成分のうち、アルデヒド等の成分に設定される被毒率を、直鎖パラフィン等の成分に設定される被毒率よりも小さい値に設定する。これによれば、被毒率マップＭ１、Ｍ２に示す特性のうち「アルデヒド等の成分の被毒率は、低温域では他の成分より大きく高温域では他の成分より小さい」といった特性を考慮して、被毒度合いが算出される。よって、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。
【００６７】
さらに本実施形態では、被毒度合算出部８０ｂは、アルデヒド等の成分については、還元触媒温度Ｔｂが第１範囲Ｔ１〜Ｔ２である時に流入した場合には炭素数が多い成分であるほど被毒率を小さい値に設定する。また、第１範囲よりも高温の第２範囲Ｔ２〜Ｔ３である時に流入した場合には炭素数が多い成分であるほど被毒率を大きい値に設定する。これによれば、被毒率マップＭ１、Ｍ２の特性のうち「アルデヒド等の成分の被毒率は、低温域では炭素数が多いほど小さく、高温域では炭素数が多いほど大きい」といった特性を考慮して被毒度合いが算出される。よって、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。
【００６８】
さらに本実施形態では、被毒度合算出部８０ｂは、分子構造種毎の成分のうち直鎖構造の成分については、炭素数の多い成分であるほど被毒率を大きい値に設定する。これによれば、被毒率マップＭ１、Ｍ２の特性のうち「直鎖パラフィン等の成分の被毒率は炭素数が多いほど大きい」といった特性を考慮して被毒度合いが算出される。よって、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。
【００６９】
さらに本実施形態では、被毒度合算出部８０ｂは、炭素数が同じである成分のうち、環構造または側鎖構造の成分に設定される被毒率を、直鎖構造の成分に設定される被毒率よりも大きい値に設定する。これによれば、被毒率マップＭ１、Ｍ２の特性のうち「炭素数が同じであれば、アロマ等の成分の被毒率は、直鎖パラフィン等の被毒率より大きい」といった特性を考慮して被毒度合いが算出される。よって、実際のＮＯｘ浄化率の低下度合いを反映した値に被毒度合いを算出することを、高精度で実現できる。
【００７０】
さらに本実施形態では、改質装置４０を備えたＮＯｘ浄化システムに適用されたＥＣＵ８０である。そして、濃度取得部８０ａは、改質装置４０へ流入する排気の状態、および改質装置４０の状態の少なくとも一方の情報に基づき、還元装置２０へ流入する還元剤に含まれる分子構造種毎の成分濃度を推定する。
【００７１】
ここで、濃度取得部８０ａが取得する情報のうち、改質装置４０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４０の状態の具体例としては、改質触媒温度Ｔａ等が挙げられる。そして、これら排気の状態や改質装置４０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。この知見を鑑み、本実施形態では、改質装置４０へ流入する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に基づき分子構造種毎の成分濃度を推定するので、成分濃度を検出する専用のセンサを用いることなく、成分毎の濃度推定を実現できる。
【００７２】
（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る被毒回復制御では、温度調整部４３を所定温度以上にすることで、改質触媒温度Ｔａを所定温度以上に上昇させて還元触媒温度Ｔｂを昇温させる。そして、上記所定温度は、予め設定された値に固定して設定されている。これに対し、本実施形態に係る被毒回復制御では、被毒度合算出部８０ｂの算出結果に応じて、昇温される還元触媒温度Ｔｂの最高温度を変更させる。
【００７３】
具体的には、図１３の手順にしたがって被毒回復制御を実行する。先ず、ステップＳ４１において、図１１のステップＳ２１で算出した成分毎の被毒量を取得し、取得した成分毎の被毒量に基づき、還元触媒温度Ｔｂの目標温度である目標昇温値を設定する。
【００７４】
具体的には、成分毎の被毒量のうち、直鎖パラフィン等の成分の被毒量を第１種被毒量とし、アロマ等の成分の被毒量を第２種被毒量とし、アルデヒド等の成分の被毒量を第３種被毒量とする。そして、第１種被毒量に対する第２種被毒量の割合が大きいほど、目標昇温値を高くする。例えば、直鎖パラフィン等の成分の場合、他の成分に比べて脱離に要する温度が高いので、直鎖パラフィン等の成分の被毒量が多いほど、目標昇温値を高く設定する。また、第１種被毒量に対する第３種被毒量の割合が大きいほど、目標昇温値を低くする。例えば、アルデヒド等の成分の場合、他の成分に比べて低い温度で脱離するので、アルデヒド等の成分の被毒量が多いほど、目標昇温値を低く設定する。
【００７５】
ここで、ＮＯｘ浄化率が最大となるように改質後の各成分の目標濃度を設定し、その目標濃度となるように還元剤の噴射圧力等を調整するといった制御（浄化用改質制御）を実行することは、上記第１実施形態で説明した通りである。これに対し、本実施形態に係るステップＳ４２では、浄化用改質制御により設定された上記目標濃度が以下のように変更される。つまり、改質装置４０へ流入する還元剤に含まれる各成分の濃度に対して目標濃度を設定しており、還元剤の酸化反応により生じる反応熱が、浄化用改質制御を実行している時よりも高くなるような値に変更する。例えば、アルデヒド等の成分の濃度が高いほど反応熱が大きくなるので、アルデヒド等の成分の濃度が高くなるような噴射圧力に調整する。
【００７６】
続くステップＳ４３では、ステップＳ４１で設定された目標昇温値およびステップＳ４２で設定された目標濃度となるように、供給装置３０および改質装置４０の作動を制御する。例えば、還元剤の噴射圧力、噴射量、温度調整部４３による加熱度合い等を、目標昇温値および目標濃度となるように制御する。なお、ステップＳ４３の処理を実行している時のプロセッサは、被毒回復制御を実行する場合には実行しない場合に比べて還元剤の反応熱が上昇するように制御する昇温用改質制御部に相当する。
【００７７】
続くステップＳ４４では、排気温度を上昇させるように内燃機関１０の作動を制御する。例えば、燃焼室への燃料噴射時期を遅らせることで、燃料の着火時期および燃焼期間を遅らせて、排気温度を上昇させる。このようにエンジン制御して排気温度を上昇させている時の制御装置は、還元触媒２２ａを昇温させる昇温装置に相当する。
【００７８】
以上により、本実施形態によれば、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に応じて、分子構造種毎の還元触媒２２ａへの被毒量を算出し、その算出結果に応じて、還元触媒２２ａを昇温させる際の最高温度となる目標昇温値を変更させる。これによれば、総被毒量が同じ場合であっても、成分毎の被毒量の違いに応じて目標昇温値を変更させるので、成分毎の被毒量に適した昇温を実行でき、昇温の過不足を低減できる。
【００７９】
さらに本実施形態では、直鎖パラフィン等の成分の被毒量（第１種被毒量）に対する、アロマ等の成分の被毒量（第２種被毒量）の割合が大きいほど、目標昇温値を高くする。つまり、被毒回復制御に係る上昇温度であって、還元触媒２２ａを昇温させる際の還元触媒温度Ｔｂの最高温度を高くする。アロマ等の成分は脱離に要する温度が高いので、アロマ等の成分の被毒量の割合が大きいほど目標昇温値を高くする本実施形態によれば、昇温不足のおそれを低減できる。
【００８０】
さらに本実施形態では、アルデヒド等の成分の被毒量（第３種被毒量）の、第１種被毒量に対する割合が大きいほど、目標昇温値を低くする。アルデヒド等の成分は脱離に要する温度が低くて済むので、アルデヒド等の成分の被毒量の割合が大きいほど目標昇温値を低くする本実施形態によれば、昇温過剰によるエネルギ消費過剰のおそれを低減できる。
【００８１】
さらに本実施形態では、被毒回復制御部８０ｃにより昇温装置を作動させて被毒回復制御を実行する場合には、被毒回復制御を実行しない場合に比べて還元剤の反応熱が上昇するように制御する昇温用改質制御部（ステップＳ４３）を備える。これによれば、還元剤の反応熱を利用して排気温度を上昇させることで還元触媒温度Ｔｂを上昇させるので、ステップＳ４４によるエンジン制御で排気温度を上昇させることによる燃費悪化を抑制できる。しかも、反応熱が生じやすい成分の濃度を増大させることで反応熱を上昇させることもできるので、燃費悪化抑制を促進できる。
【００８２】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記第２実施形態に係る図１３の処理を、図１４の処理に変更している。具体的には、図１３のステップＳ４１を図１４のステップＳ４１ａに変更し、かつ、ステップＳ４５、Ｓ４６を追加している。図１４のステップＳ４１ａでは、図１１のステップＳ２１で算出した成分毎の被毒量を取得し、取得した成分毎の被毒量に基づき、還元触媒温度Ｔｂの目標温度である目標昇温値を設定する。さらに、成分毎の被毒量に基づき、被毒回復制御を継続する目標時間である目標昇温時間を設定する。
【００８３】
具体的には、成分毎の被毒量のうち、直鎖パラフィン等の成分の被毒量（第１種被毒量）に対するアロマ等の成分の被毒量（第２種被毒量）の割合が大きいほど、目標昇温時間を長くする。例えば、直鎖パラフィン等の成分の場合、他の成分に比べて脱離に要する温度が高いので、直鎖パラフィン等の成分の被毒量が多いほど、目標昇温時間を長く設定する。また、第１種被毒量に対するアルデヒド等の成分の被毒量（第３種被毒量）の割合が大きいほど、目標昇温時間を短くする。例えば、アルデヒド等の成分の場合、他の成分に比べて低い温度で脱離するので、アルデヒド等の成分の被毒量が多いほど、目標昇温時間を短く設定する。
【００８４】
続くステップＳ４２、Ｓ４３、Ｓ４４では、図１３と同様にして、各成分の目標濃度を昇温用の値に変更し、変更した目標濃度と目標昇温値に基づき供給装置３０および改質装置４０の作動を制御し、排気温度を上昇させるようにエンジン制御する。続くステップＳ４５では、被毒回復制御を開始してから目標昇温時間が経過したか否かを判定する。経過していると肯定判定された場合には、続くステップＳ４６にて被毒回復制御を停止させ、経過していないと否定判定された場合には、被毒回復制御を継続させる。
【００８５】
以上により、本実施形態によれば、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に応じて、分子構造種毎の還元触媒２２ａへの被毒量を算出し、その算出結果に応じて、被毒回復制御により還元触媒２２ａを昇温させる目標昇温時間を変更させる。これによれば、総被毒量が同じ場合であっても、成分毎の被毒量の違いに応じて昇温時間を変更させるので、成分毎の被毒量に適した昇温継続時間にでき、昇温継続時間の過不足を低減できる。
【００８６】
さらに本実施形態では、直鎖パラフィン等の成分の被毒量（第１種被毒量）に対する、アロマ等の成分の被毒量（第２種被毒量）の割合が大きいほど、昇温時間を長くする。アロマ等の成分は十分に脱離させるのに要する時間が長いので、アロマ等の成分の被毒量の割合が大きいほど昇温時間を長くする本実施形態によれば、昇温不足のおそれを低減できる。
【００８７】
さらに本実施形態では、アルデヒド等の成分の被毒量（第３種被毒量）の、第１種被毒量に対する割合が大きいほど、昇温時間を短くする。アルデヒド等の成分は十分に脱離させるのに要する時間が短くて済むので、アルデヒド等の成分の被毒量の割合が大きいほど昇温時間を短くする本実施形態によれば、昇温過剰によるエネルギ消費過剰のおそれを低減できる。
【００８８】
（第４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１５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。そして、上記第１実施形態に係る図２と同様の処理を本実施形態でも実行する。
【００９２】
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、上述した濃度取得部８０ａ、被毒度合算出部８０ｂおよび被毒回復制御部８０ｃをＥＣＵ８０が備える。そのため、上記第１実施形態と同様にして、分子構造種毎の成分濃度の違いに応じたＨＣ被毒量の違いを考慮した被毒回復制御を実現できる。
【００９３】
（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。
【００９４】
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１６に示すオゾン発生器のように、排気管１０ｅｘの外に改質装置４０を設け、エアポンプ５１により新気または排気を供給することで動作するように配置してもよい。
【００９５】
上記第１実施形態では、濃度取得部８０ａにより取得された成分濃度に応じて被毒度合いを算出し、その算出した被毒度合いに基づき被毒回復制御を開始するタイミングを決定している。これに対し、被毒度合算出部８０ｂを廃止し、被毒度合いを算出することなく成分濃度に応じて上記タイミングを決定してもよい。
【００９６】
上記第１実施形態では、還元触媒温度Ｔｂが活性化温度以上である場合には、内燃機関１０の燃焼状態に拘らず還元剤を常時供給してＮＯｘを連続的に還元させるＮＯｘ浄化システムに、ＥＣＵ８０（浄化制御装置）を適用させている。これに対し、内燃機関１０が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、還元装置２０がＮＯｘを吸着し、リーン燃焼以外の時にＮＯｘを還元させるＮＯｘ浄化システムに、浄化制御装置を適用させてもよい。また、上記第１実施形態では、排気通路へ添加する還元剤にＨＣを用いているが、尿素水を添加してアンモニアを還元剤として用いるＮＯｘ浄化システムに、浄化制御装置を適用させてもよい。
【００９７】
図５に示す実施形態では、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３外である場合には被毒率をゼロに設定しているが、ゼロより大きい値に設定してもよい。但しその場合には、還元触媒温度Ｔｂが所定範囲Ｔ１〜Ｔ３内である場合よりも低い被毒率に設定することを要する。
【００９８】
図１４に示す実施形態では、目標昇温値および目標昇温時間の両方を、成分毎の被毒量に応じて設定しているが、目標昇温値および目標昇温時間のいずれか一方を、成分毎の被毒量に応じて設定してもよい。
【００９９】
図１に示す実施形態では、被毒回復制御を実行している時の供給装置３０および改質装置４０により、還元触媒２２ａを昇温させる昇温装置を提供している。これに対し、排ガス温度を上昇させるように内燃機関１０の作動を制御（排気昇温制御）して、高温の排ガスを還元装置２０へ流入させることで還元触媒２２ａを昇温させてもよい。この場合には、排気昇温制御を実行している時のＥＣＵ８０のプロセッサが、昇温装置を提供することとなる。
【０１００】
また、図１に示す温度調整部４３を廃止したＮＯｘ浄化システムにおいて、改質触媒４２ａでの反応熱を増大させることにより排ガス温度を上昇させ、その高温排ガスを還元装置２０へ流入させることで還元触媒２２ａを昇温させてもよい。この場合には、改質装置４０が昇温装置を提供することとなる。また、還元触媒２２ａを昇温させる、上述した各種の手法を任意に組み合わせて、昇温装置を提供してもよい。例えば、改質触媒４２ａでの反応熱を増大させて還元触媒２２ａを昇温させる手法や、内燃機関１０の排気昇温制御により排ガス温度を上昇させて還元触媒２２ａを昇温させる手法が具体例として挙げられる。上記反応熱を増大させる手法の具体例として、温度調整部４３により加熱する手法や、ＨＣ量を多くする手法や、反応熱が高くなりやすいアルデヒド等の濃度を高くする手法等が挙げられる。アルデヒド等の濃度を高くする手法の具体例として、反応熱が高くなりやすい噴射圧力で還元剤を噴射する手法や、改質装置５０によるオゾン供給量を増大する手法等が挙げられる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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の処理を実行停止させてもよい。
【０１０３】
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で未燃ＨＣを発生させることで、排気中に含まれるＨＣ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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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】
【０１０６】
１０…内燃機関、２０…還元装置、３０…供給装置（昇温装置）、４０…改質装置（昇温装置）、８０…ＥＣＵ（浄化制御装置）、８０ａ…濃度取得部、８０ｂ…被毒度合算出部、８０ｃ…被毒回復制御部、８０ｄ…開始タイミング決定部。
【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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【図１５】
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【図１６】
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