JP2010223142A - 排気ガス改質システム - Google Patents

Abstract

【課題】 触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる排気ガス改質システムを提供する。
【解決手段】 本発明の排気ガス改質システム４００は、空燃比調整手段４０と、改質ガスを生成する触媒を担持する改質ガス通路１３０と、改質ガス通路１３０を加熱する加熱手段１４０と、導入通路１１０と、燃料噴射手段１２０と、連通路１５０と、を有し、改質ガス通路１３０は、加熱手段１４０との熱交換を行う熱交換部分１３２と、熱交換部分１３２から延長された延長部分１３４と、を有する改質手段１００と、改質ガス通路１３０の加熱に用いられる熱媒体の温度を検出する加熱温度検出手段１７０と、延長部分１３４に設けられ、触媒の床温を検出する触媒床温検出手段１８０と、改質運転及び回復運転が行われるように空燃比調整手段４０及び燃料噴射手段１２０を制御する制御手段２００と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス改質システムに関する。

従来、内燃機関の燃費向上を図る排気ガス改質システムが知られている。具体的には、排気ガス改質システムは、内燃機関の排気通路から取り出した排気ガスの一部に燃料を加えて混合ガスを生成し、この混合ガスを触媒に導入するとともに排気通路の排気ガスによって加熱することによって改質ガスを生成し、生成された改質ガスを内燃機関の吸気通路に導入させる（特許文献１参照）。

このような排気ガス改質システムにおいては、カーボンによって触媒被毒が生じて触媒が劣化するおそれがある。触媒が劣化し、触媒被毒が進行すると、改質ガスの生成量が低下する。そこで、特許文献１に係る技術では、改質運転を開始した後に、内燃機関の筒内圧および回転数に基づいて、触媒被毒の状態を推定し、その推定の結果、触媒被毒が生じている場合には触媒に付着したカーボンを燃焼させて、触媒被毒を回復させる回復運転を行っている。

特開２００４−９２５２０号公報

特許文献１における回復運転は発熱反応である。発熱反応により、触媒の庄温は上昇する。排気通路と触媒との間で熱交換が起きると、回復運転に起因する触媒の温度上昇を精度よく検出することが困難である。そのため、触媒の庄温の変化に基づいて、改質運転及び回復運転の制御を行う場合、触媒被毒が十分に回復していないにもかかわらず回復運転が停止されて改質運転が開始されるおそれがある。

本発明は、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる排気ガス改質システムを提供することを目的とする。

本発明に係る排気ガス改質システムは、内燃機関の排気ガスの空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記排気ガスと燃料とが混合された混合ガスから改質ガスを生成する触媒を担持する改質ガス通路と、前記改質ガス通路を加熱する加熱手段と、前記排気ガスの一部を前記改質ガス通路に導入させる導入通路と、前記導入通路内に前記燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記改質ガス通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する連通路と、を有し、前記改質ガス通路は、前記加熱手段との熱交換を行う熱交換部分と、前記熱交換部分から延長された延長部分と、を有する改質手段と、前記改質ガス通路の加熱に用いられる熱媒体の温度を検出する加熱温度検出手段と、前記延長部分に設けられ、前記触媒の床温を検出する触媒床温検出手段と、前記触媒における触媒被毒を回復させる回復運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御した後に、前記加熱温度検出手段の検出結果と前記触媒床温検出手段の検出結果とに基づいて、前記回復運転が停止され、かつ前記改質ガスを発生させる改質運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る排気ガス改質システムによれば、回復運転における触媒の庄温と熱媒体の温度との差の変化を精度よく検出することができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる。

上記構成において、前記熱媒体は、前記排気ガスであって、前記加熱手段は、前記排気ガスが通過する通路である排気ガス通路と、前記排気ガス通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整弁と、を有し、前記制御手段は、前記回復運転を行うとき前記排気ガス流量調整弁を閉弁させることを特徴とする構成としてもよい。

この構成によれば、回復運転における触媒の庄温と熱媒体である排気ガスの温度との差の変化をより精度よく検出することができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転をより精度よく行うことができる。

本発明に係る排気ガス改質システムは、内燃機関の排気ガスの空燃比を調整する空燃比調整手段と、前記排気ガスと燃料とが混合された混合ガスから改質ガスを生成する触媒を担持する改質ガス通路と、前記改質ガス通路を加熱する加熱手段と、前記排気ガスの一部を前記改質ガス通路に導入させる導入通路と、前記導入通路内に前記燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記改質ガス通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する連通路と、を有する改質手段と、前記改質ガス通路の加熱に用いられる排気ガスの温度を検出する加熱温度検出手段と、前記触媒の床温を検出する触媒床温検出手段と、前記触媒における触媒被毒を回復させる回復運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御した後に、前記加熱温度検出手段の検出結果と前記触媒床温検出手段の検出結果とに基づいて、前記回復運転が停止され、かつ前記改質ガスを発生させる改質運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備え、前記加熱手段は、前記排気ガスが通過する通路である排気ガス通路と、前記排気ガス通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整弁と、を有し、前記制御手段は、前記回復運転を行うときに前記排気ガス流量調整弁を閉弁させることを特徴とする。

本発明に係る排気ガス改質システムによれば、回復運転における触媒の庄温と熱媒体である排気ガスの温度との差の変化を精度よく検出することができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる。

本発明によれば、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる排気ガス改質システムを提供することができる。

図１は、実施例１に係る排気ガス改質システムの模式図である。 図２（ａ）は、改質運転時における排気ガスの温度と触媒の床温との関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、回復運転時における排気ガスの温度と触媒の床温との関係を示すグラフである。 図３（ａ）は、実施例１に係る改質ガス通路、排気ガス通路及び温度センサの構成を示す図である。図３（ｂ）は、実施例１に係る排気ガス流量調整弁１９０及びモータ１９２の設けられる位置を示す図である。 図４は、実施例１に係るＥＣＵのフローチャートの一例を示す図である。 図５は、比較例１に係る排気ガス改質システムの模式図である。 図６は、比較例１に係る改質ガス通路、排気ガス通路及び温度センサの構成を示す図である。

以下に、図面を用いて、本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例１に係る排気ガス改質システム４００について説明する。図１は、実施例１に係る排気ガス改質システム４００の模式図である。排気ガス改質システム４００は、主として内燃機関１０と、改質手段１００と、ＥＣＵ２００と、を備える。内燃機関１０の吸気ポートには、吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０の上流には、スロットル３０が配置されている。スロットル３０は、運転者のアクセルの操作によって吸気通路２０を開閉する。吸気通路２０のスロットル３０と内燃機関１０との間には、燃料噴射装置４０が配置されている。燃料噴射装置４０は、ＥＣＵ２００の指示によって内燃機関１０の燃焼に供される燃料を噴射する。

内燃機関１０の排気ポートには、排気通路５０が接続されている。排気通路５０の下流には、改質手段１００が接続されている。排気通路５０と改質手段１００との間には、Ａ／Ｆセンサ６０が配置されている。Ａ／Ｆセンサ６０は、内燃機関１０の排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を検出して、検出結果をＥＣＵ２００に伝える。内燃機関１０においては、ＥＣＵ２００が、Ａ／Ｆセンサ６０の検出結果に基づいて燃料噴射装置４０の燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御する。それにより、内燃機関１０の排気ガスのＡ／Ｆが所定の値に調整される。すなわち、燃料噴射装置４０は、内燃機関１０の排気ガスの空燃比を調整する空燃比調整手段としての機能を有し、ＥＣＵ２００は、空燃比調整手段を制御する制御手段としての機能を有する。

改質手段１００は、主として、導入通路１１０と、燃料噴射装置１２０と、触媒を担持した改質ガス通路１３０と、熱交換器１４０と、連通路１５０と、流量調整弁１６０と、温度センサ１７０と、温度センサ１８０と、排気ガス流量調整弁１９０と、モータ１９２と、を備える。導入通路１１０は、排気通路５０と改質ガス通路１３０とを連通している。導入通路１１０によって、内燃機関１０の排気ガスの一部は、改質ガス通路１３０に導入される。

燃料噴射装置１２０は、導入通路１１０に配置されている。燃料噴射装置１２０は、ＥＣＵ２００からの指示を受けて導入通路１１０内に燃料を噴射する燃料噴射手段としての機能を有する。燃料噴射装置１２０から燃料が噴射されることによって、排気ガスと燃料とが混合した混合ガスが生成される。

改質ガス通路１３０は触媒を担持している。触媒は、後述する改質反応を促進させる機能を有している。改質ガス通路１３０には、導入通路１１０を通過したガスが導入される。なお、排気ガス改質システム３００の改質運転が行われている場合には、改質ガス通路１３０には前述した混合ガスが導入される。排気ガス改質システム３００の改質運転が停止されている場合には、改質ガス通路１３０には排気ガスの一部が導入される。

熱交換器１４０は、内燃機関１０から排出される排気ガスが通過するための排気ガス通路１４５を有する。排気ガス通路１４５は、改質ガス通路１３０と接している。熱交換器１４０は、排気ガス通路１４５を介して、排気ガスと改質ガス通路１３０の担持する触媒との間で熱交換を行う。それにより、改質ガス通路１３０は、内燃機関１０の排気ガスの熱によって加熱される。すなわち、熱交換器１４０は、改質ガス通路１３０を加熱する加熱手段としての機能を有する。実施例１においては、熱交換器１４０は、排気通路５０の下流に配置されている。内燃機関１０の排気ガスは排気通路５０を通過して熱交換器１４０の排気ガス通路１４５に流入する。熱交換器１４０に流入した排気ガスは、排気ガス通路１４５を介して改質ガス通路１３０を加熱する。改質ガス通路１３０を加熱した排気ガスは、熱交換器１４０と排気管１９６を通過して排気ガス改質システム３００の外部へ排出される。

熱交換器１４０が有する排気ガス通路１４５の一部に、排気ガスの流量を調節する排気ガス流量調整弁１９０と、排気ガス流量調整弁１９０を開閉するためのモータ１９２が設けられている。モータ１９２は、ＥＣＵ２００によって制御され、排気ガス流量調整弁１９０の開閉を行う。排気ガス流量調整弁１９０の設けられる位置及び排気ガス流量調整弁１９０を開閉する制御の詳細については後述する。

連通路１５０は、改質ガス通路１３０と吸気通路２０とを連通している。改質ガス通路１３０から排出されるガスは、連通路１５０を通って、クーラー１５５により冷却され、吸気通路２０に導入される。流量調整弁１６０は、クーラー１５５の後段に配置されている。流量調整弁１６０は、ＥＣＵ２００からの指示を受けて連通路１５０の開口率を調整する。それにより、吸気通路２０に流入するガスの流量が調整される。

温度センサ１７０は、熱交換器１４０に流入する排気ガスの温度を検出して、検出結果をＥＣＵ２００に伝える。熱交換器１４０に流入する排気ガスは、改質ガス通路１３０を加熱する熱媒体である。すなわち、温度センサ１７０は、改質ガス通路１３０の加熱に用いられる熱媒体の温度を検出する加熱温度検出手段としての機能を有する。

温度センサ１８０は、改質ガス通路１３０に配置されている。温度センサ１８０は、改質ガス通路１３０の触媒の床温を検出して、検出結果をＥＣＵ２００に伝える。すなわち、温度センサ１８０は、触媒の床温を検出する触媒床温検出手段としての機能を有する。

ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０およびＲＡＭ２３０を備えるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２００は、内燃機関１０の燃料噴射装置４０を制御する制御手段としての機能とともに、改質手段１００の燃料噴射装置１２０、流量調整弁１６０、モータ１９２を制御する制御手段としての機能も有する。

続いて、排気ガス改質システム３００の動作の概要について説明する。内燃機関１０が始動すると、ＥＣＵ２００は、燃料噴射装置４０を制御して、内燃機関１０の排気ガスのＡ／Ｆを通常値に調整する。そして、ＥＣＵ２００は、所定の改質運転開始条件が満たされた場合には、改質運転を開始する。具体的には、ＥＣＵ２００は、流量調整弁１６０を開弁状態にするとともに、燃料噴射装置１２０から所定量の燃料を噴射させる。この場合、導入通路１１０に流入した排気ガス（７．６ＣＯ_２＋６．８Ｈ_２Ｏ＋４０．８Ｎ_２）の一部は、燃料（３Ｃ_７．６Ｈ_１３．６）と混合して混合ガスになる。混合ガスは、改質ガス通路１３０に流入する。また、導入通路１１０に流入しなかった内燃機関１０の排気ガスは、排気ガス通路１４５に流入して、改質ガス通路１３０を加熱する。

改質ガス通路１３０においては、混合ガスが熱交換器１４０に流入した排気ガスによって加熱されるとともに触媒によって活性化されることによって、改質反応が生じる。それにより、改質ガス（３１Ｈ_２＋３４．７ＣＯ）が生成される。改質ガスは、改質ガス通路１３０から排出され、連通路１５０を通過して吸気通路２０に導入された後に、内燃機関１０に吸気される。なお、改質反応の反応式は、下記式（１）のとおりである。式（１）に示すように、改質反応は吸熱反応である。よって、改質反応が生じている間、触媒の床温は、排気ガスの温度に比較して低くなる。
１．５６（７．６ＣＯ_２＋６．８Ｈ_２Ｏ＋４０．８Ｎ_２）＋３Ｃ_７．６Ｈ_１３．６→３１Ｈ_２＋３４．７ＣＯ＋６３．６Ｎ_２−４１２２（ｋＪ）・・・（１）

改質ガスが内燃機関１０に吸気された場合、内燃機関１０においては、燃料噴射装置４０から噴射される燃料の燃焼による発熱量に加えて、改質ガスの燃焼による発熱量が加わる。ここで、内燃機関１０の空燃比は通常値に調整されていることから、燃料噴射装置４０からの燃料噴射量は、改質ガスの導入がない場合に比較して減少する。

ところで、改質反応が進行すると、改質ガス通路１３０の触媒にはカーボン（Ｃ）による触媒被毒（析出したカーボンが触媒に付着すること）が生じるおそれがある。この触媒被毒が生じると、触媒が劣化して、改質反応が生じ難くなる。そこで、触媒被毒を回復させるために、実施例１に係るＥＣＵ２００は、改質運転の開始後に、所定の開始条件が満たされた場合には、触媒被毒の回復運転を行う。

まず、回復運転の開始条件について説明する。図２（ａ）は、改質運転時における熱交換器１４０に流入する排気ガスの温度と触媒の床温との関係を示すグラフである。縦軸は温度を示し、横軸は改質運転開始からの経過時間を示している。式（１）において説明したように改質反応は吸熱反応であることから、改質運転時において触媒の床温は排気ガスの温度に比較して低くなる。一方、触媒被毒が生じると、改質反応が生じにくくなることから、排気ガスの温度と触媒の床温との差は小さくなる。したがって、排気ガスの温度と触媒の床温との差を検出することによって、触媒被毒の状態を検出することができる。この場合、例えば内燃機関１０の筒内圧、回転数等に基づいて触媒被毒の状態を間接的に推定する場合に比較して、触媒被毒の状態の検出精度は高い。

そこで、ＥＣＵ２００は、触媒被毒が十分に回復したと考えられる排気ガスの温度と触媒の床温との差を、第１温度としてあらかじめ記憶しておく。そして、ＥＣＵ２００は、排気ガスの温度と触媒の床温との差が第１温度より大きい間は、改質運転を継続し、第１温度以下になった場合は、改質運転を停止させて回復運転を開始させる。なお、ＥＣＵ２００は、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射が停止するように燃料噴射装置１２０を制御することによって改質運転を停止させる。

続いて、回復運転時における排気ガス改質システム３００の動作について説明する。まずＥＣＵ２００は、内燃機関１０のＡ／Ｆが通常値よりも弱リーンな値（以下、弱リーン値と称する）になるように燃料噴射装置４０を制御する。弱リーン値としては、例えば１６より小さい値が用いられる。なお、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射は行われないことから、混合ガスの生成も行われない。したがって、回復運転が開始されると、弱リーン値に設定された排気ガスが導入通路１１０を通過して改質ガス通路１３０に導入される。

改質ガス通路１３０においては、改質ガス通路１３０に導入された排気ガスに含まれる余剰酸素（Ｏ_２）によって触媒に付着したカーボンが燃焼される。その結果、触媒被毒が回復していく。回復反応の反応式を下記式（２）に示す。式（２）に示すように、回復反応は発熱反応である。回復反応によって生じた二酸化炭素は、連通路１５０を通過して、吸気通路２０に導入される。
Ｃ＋Ｏ_２→ＣＯ_２＋３９２（ｋＪ）・・・（２）

続いて、回復運転の停止条件および回復運転停止後の改質運転の開始条件について説明する。図２（ｂ）は、回復運転時における熱交換器１４０に流入する排気ガスの温度と触媒の床温との関係を示すグラフである。縦軸は温度を示し、横軸は回復運転開始からの経過時間を示している。回復反応は発熱反応であることから、回復反応が生じている間、触媒の床温は排気ガスの温度に比較して高くなる。触媒被毒が回復して回復反応が生じ難くなると触媒の床温と排気ガスの温度との差は小さくなる。したがって、触媒の床温と排気ガスの温度との差によって、触媒被毒の回復状態を検出することができる。この場合、例えば内燃機関１０の筒内圧、回転数等に基づいて触媒被毒の回復状態を間接的に推定する場合に比較して、触媒被毒の回復状態の検出精度は高い。

そこで、ＥＣＵ２００は、触媒被毒が十分に回復したと考えられる触媒の床温と排気ガスの温度との差を、第２温度としてあらかじめ記憶しておく。そして、ＥＣＵ２００は、触媒の床温と排気ガスの温度との差が第２温度より大きい間は回復運転を継続し、第２温度以下になった場合は、回復運転を停止させて、改質運転を開始させる。具体的には、内燃機関１０のＡ／Ｆを通常値に戻すように燃料噴射装置４０を制御することによって回復運転を停止させ、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射が開始するように燃料噴射装置１２０を制御することによって、改質運転を開始させる。

図３（ａ）は、実施例１に係る改質ガス通路１３０及び熱交換器１４０が有する排気ガス通路１４５の構成を示す図である。図３（ａ）に示すように、改質ガス通路１３０及び排気ガス通路１４５は、それぞれ板状のセル構造を有し、交互に張り合わされている。改質ガス通路１３０及び排気ガス通路１４５のそれぞれのセルは、１つの端面から対向する端面へ向けてガスを通過させることができる。図３（ａ）の上から下に向かう矢印が示すように、上方向から流入する排気ガスが排気ガス通路１４５を通過して、下方向に排出される。また、図３（ａ）の奥から手前に向かう矢印が示すように、奥方向から流入する混合ガスが改質ガス通路１３０を通過して、触媒により生成された改質ガスが手前方向に向かって排出される。改質ガス通路１３０及び排気ガス通路１４５を図３（ａ）のような構造とすることにより、排気ガス通路１４５に流入した排気ガスの熱を改質ガス通路１３０が有する触媒に効率よく伝達することができる。したがって、効率よく改質運転を行うことができる。

図３（ａ）に示すように、改質ガス通路１３０は、排気ガス通路１４５との熱交換を行う熱交換部分１３２と、熱交換部分１３２から延長された延長部分１３４を有している。温度センサ１８０は延長部分１３４に設けられている。延長部分１３４は、排気ガス通路１４５と接しないように延長されているため、排気ガス通路１４５を介して排気ガスとの熱交換が起こりにくい。これにより、延長部分１３４に担持される触媒の庄温は上昇しやすい。よって、延長部分１３４に設けられた温度センサ１８０は、回復運転に起因する触媒の庄温の変化を検出しやすい。したがって、回復運転における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較を精度よく行うことができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる。

図３（ｂ）は、実施例１に係る排気ガス流量調整弁１９０及びモータ１９２の設けられる位置を示す図である。図３（ｂ）では、各ガスの流れを示す矢印は省略する。図３（ｂ）に示すように、排気ガス流量調整弁１９０は、温度センサ１８０が設けられた改質ガス通路１３０と熱交換が起こりやすい排気ガス通路１４６、１４７に設けられ、排気ガス通路１４６、１４７の排気ガスの流れを遮断するように設けられている。図３（ｂ）では、排気ガス流量調整弁１９０が開弁された状態を示している。

図４は、実施例１に係るＥＣＵ２００のフローチャートの一例を示す図である。なお、ＥＣＵ２００は図４のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。まず、ステップＳ１０において、ＥＣＵ２００は、改質運転開始条件を満たすか否かについて判定する。改質運転開始条件としては、改質ガスを生成できる条件であれば特に限定されない。改質運転開始条件として、例えば、排気ガスの温度が改質ガスを生成するのに必要な温度以上であるという条件等を用いることができる。

ステップＳ１０において改質運転開始条件を満たすと判定された場合、ＥＣＵ２００は、改質運転を開始させる（ステップＳ２０）。例えば、ＥＣＵ２００は、流量調整弁１６０を開弁状態にするとともに燃料噴射装置１２０から燃料を噴射させる。それにより、混合ガスが生成されるとともに、生成された混合ガスが改質ガス通路１３０において排気ガスによって加熱されかつ触媒によって活性化させることで改質ガスが生成される。なお、改質ガスは、連通路１５０および吸気通路２０を通過して内燃機関１０に吸気される。

次いでＥＣＵ２００は、排気ガスの温度と触媒の庄温との差が第１温度より大きいか否かについて判定する（ステップＳ３０）。具体的には、ＥＣＵ２００は、温度センサ１７０の検出結果と温度センサ１７５の検出結果との差が第１温度より大きいか否かを判定する。なお、第１温度は、あらかじめＥＣＵ２００が記憶しておく。

ステップＳ３０において排気ガスの温度と触媒の庄温との差が第１温度より大きいと判定された場合、ＥＣＵ２００はステップＳ３０を実行する。すなわち、この場合、改質運転は継続される。

ステップＳ３０において排気ガスの温度と触媒の庄温との差が第１温度より大きいと判定されなかった場合、ＥＣＵ２００は改質運転を停止させる（ステップＳ４２）。具体的には、ＥＣＵ２００は、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射を停止することによって改質運転を停止させる。続いて、ＥＣＵ２００は排気ガス流量調整弁１９０が閉弁されるようにモータ１９２を制御して、排気ガス通路１４５を通過する排気ガスの流れを遮断する（ステップＳ４４）。その後、回復運転を開始する（ステップＳ４６）。具体的には、ＥＣＵ２００は、内燃機関１０の排気ガスのＡ／Ｆが弱リーン値になるように燃料噴射装置４０を制御することによって、回復運転を開始する。

次いで、ＥＣＵ２００は、触媒の庄温と排気ガスの温度との差が第２温度以下であるか否かについて判定する（ステップＳ５０）。具体的には、ＥＣＵ２００は、温度センサ１７５の検出結果と温度センサ１７０の検出結果との差が第２温度以下であるか否かを判定する。なお、第２温度は、あらかじめＥＣＵ２００が記憶しておく。

ステップＳ５０において、触媒の庄温と排気ガスの温度との差が第２温度以下であると判定されなかった場合、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５０を実行する。すなわち、この場合、回復運転は継続される。

ステップＳ５０において触媒の庄温と排気ガスの温度との差が第２温度以下であると判定された場合、ＥＣＵ２００は、回復運転を停止させる（ステップＳ６２）。続いて、ＥＣＵ２００は排気ガス流量調整弁１９０が開弁されるようにモータ１９２を制御して、排気ガス通路１４５を通過する排気ガスの流れを開放する（ステップＳ６４）。その後、改質運転を開始させる（ステップＳ６６）。具体的には、ＥＣＵ２００は、内燃機関１０のＡ／Ｆを通常値に戻すように燃料噴射装置４０を制御することによって回復運転を停止させるとともに、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射が開始するように燃料噴射装置１２０を制御することによって改質運転を開始させる。次いで、ＥＣＵ２００は、フローチャートの実行を終了する。また、ステップＳ１０において改質運転開始条件を満たすと判定されなかった場合は、ＥＣＵ２００はフローチャートの実行を終了する。

実施例１に係る排気ガス改質システム４００によれば、改質ガス通路１３０の延長部分１３４は、排気ガス通路１４５と接しないように延長されているため、排気ガス通路１４５を介して排気ガスとの熱交換が起こりにくい。これにより、延長部分１３４に担持される触媒の庄温は上昇しやすい。そのため、延長部分１３４に設けられた温度センサ１８０は、回復運転に起因する触媒の庄温の変化を検出しやすい。したがって、ステップＳ５０における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較を精度よく正確に行うことができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができる。

実施例１に係る排気ガス改質システム４００によれば、ＥＣＵ２００は、図８のステップＳ４４のように回復運転が開始される前に排気ガス流量調整弁１９０が閉弁されるようにモータ１９２を制御し、図８のステップＳ６４のように回復運転が停止された後に排気ガス流量調整弁１９０が開弁されるようにモータ１９２を制御する構成とすることができる。すなわち、ＥＣＵ２００は、回復運転を行うとき排気ガス流量調整弁１９０を閉弁させる構成とすることができる。これにより、回復運転の間、温度センサ１８０が設けられた改質ガス通路１３０と熱交換が起こりやすい排気ガス通路の排気ガスの流れが遮断され、回復運転において発熱反応により発生する熱が、排気ガスを介して流出することを防ぐことができる。したがって、温度センサ１８０が触媒の庄温の変化をより容易に検出することができる。よって、回復運転における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較をより正確に行うことができ、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転をより精度よく行うことができる。

図３に示す改質ガス通路１３０、排気ガス通路１４５、温度センサ１８０の構成は、一例である。改質ガス通路１３０を流れるガスの方向と排気ガス通路１４５を流れるガスの方向とが垂直となるような例を示したが、他の角度となるように構成してもよい。温度センサ１８０は、延長部分１３４の先端部分に設けられる例を示したが、延長部分１３４において排気ガスとの熱交換が起こりにくい位置であれば、他の位置に設けられてもよい。

図１に示す排気ガス流量調整弁１９０及びモータ１９２の構成は一例である。排気ガスの流量を調整できる構成であれば、他の構成でもよい。

以下、実施例１との比較のため、比較例１について、図を参照して詳細に説明する。

図５は、比較例１に係る排気ガス改質システム３００の模式図である。実施例１と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。排気ガス改質システム３００は、実施例１の排気ガス改質システム４００と比較して、違いが２つある。以下、その違いを順に説明する。

１つめの違いは、温度センサ１８０の代わりに、温度センサ１７５が設けられている点である。温度センサ１７５は、改質ガス通路１３０の触媒の床温を検出して、検出結果をＥＣＵ２００に伝える。すなわち、温度センサ１７５は、触媒の床温を検出する触媒床温検出手段としての機能を有する。

１つめの違いについて、図６を参照して、より詳細に説明する。図６は、実施例１に係る改質ガス通路１３０、排気ガス通路１４５、温度センサ１７５の構成を示す図である。

図６に示すように、比較例１の改質ガス通路１３０は、排気ガス通路１４５との熱交換を行う熱交換部分１３２を有しているが、図３に示す実施例１の改質ガス通路１３０とは異なり熱交換部分１３２から延長された延長部分１３４を有していない。温度センサ１７５は熱交換部分１３２に設けられている。熱交換部分１３２は、排気ガス通路１４５と接しているため、排気ガス通路１４５を介して排気ガスとの熱交換が起こりやすく、熱交換部分１３２に対応する触媒の庄温は上昇しにくい。よって、延長部分１３４に設けられた温度センサ１８０は、回復運転に起因する触媒の庄温の変化を検出することが困難である。したがって、回復運転における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較を精度よく行うことができず、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができない。

図５の説明に戻り、実施例１の排気ガス改質システム４００と、比較例１の排気ガス改質システム３００との違いの２つめについて説明する。２つめの違いは、排気ガス流量調整弁１９０及びモータ１９２が設けられていない点である。これにより、回復運転の間、温度センサ１８０が設けられた改質ガス通路１３０と熱交換が起こりやすい排気ガス通路の排気ガスの流れが遮断されず、回復運転において発熱反応により発生する熱が、排気ガスを介して流出してしまう。よって、温度センサ１７５は触媒の庄温の変化を検出することが困難である。したがって、回復運転における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較を精度よく行うことができず、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転をより精度よく行うことができない。

このように、比較例１は、実施例１と比較して、回復運転における触媒の庄温と排気ガスの温度との差と第２温度との大小比較を精度よく行うことができず、触媒被毒を回復するのに十分な回復運転を精度よく行うことができないという課題がある。よって、比較例１は、実施例１に示すような効果を奏することができない。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
３０ スロットル
４０ 燃料噴射装置
５０ 排気通路
６０ Ａ／Ｆセンサ
１００ 改質手段
１１０ 導入通路
１２０ 燃料噴射装置
１３０ 改質ガス通路
１４０ 熱交換器
１４５ 排気ガス通路
１５０ 連通路
１５５ クーラー
１６０ 流量調整弁
１７０、１７５、１８０ 温度センサ
１９０ 排気ガス流量調整弁
１９２ モータ
１９４ ロッド
１９６ 排気管
２００ ＥＣＵ
３００、４００ 排気ガス改質システム

Claims (3)

1. 内燃機関の排気ガスの空燃比を調整する空燃比調整手段と、
   前記排気ガスと燃料とが混合された混合ガスから改質ガスを生成する触媒を担持する改質ガス通路と、前記改質ガス通路を加熱する加熱手段と、前記排気ガスの一部を前記改質ガス通路に導入させる導入通路と、前記導入通路内に前記燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記改質ガス通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する連通路と、を有し、前記改質ガス通路は、前記加熱手段との熱交換を行う熱交換部分と、前記熱交換部分から延長された延長部分と、を有する改質手段と、
   前記改質ガス通路の加熱に用いられる熱媒体の温度を検出する加熱温度検出手段と、
   前記延長部分に設けられ、前記触媒の床温を検出する触媒床温検出手段と、
   前記触媒における触媒被毒を回復させる回復運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御した後に、前記加熱温度検出手段の検出結果と前記触媒床温検出手段の検出結果とに基づいて、前記回復運転が停止され、かつ前記改質ガスを発生させる改質運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする排気ガス改質システム。
2. 前記熱媒体は、前記排気ガスであって、
   前記加熱手段は、前記排気ガスが通過する通路である排気ガス通路と、前記排気ガス通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整弁と、を有し、
   前記制御手段は、前記回復運転を行うときに前記排気ガス流量調整弁を閉弁させることを特徴とする請求項１記載の排気ガス改質システム。
3. 内燃機関の排気ガスの空燃比を調整する空燃比調整手段と、
   前記排気ガスと燃料とが混合された混合ガスから改質ガスを生成する触媒を担持する改質ガス通路と、前記改質ガス通路を加熱する加熱手段と、前記排気ガスの一部を前記改質ガス通路に導入させる導入通路と、前記導入通路内に前記燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記改質ガス通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する連通路と、を有する改質手段と、
   前記改質ガス通路の加熱に用いられる排気ガスの温度を検出する加熱温度検出手段と、
   前記触媒の床温を検出する触媒床温検出手段と、
   前記触媒における触媒被毒を回復させる回復運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御した後に、前記加熱温度検出手段の検出結果と前記触媒床温検出手段の検出結果とに基づいて、前記回復運転が停止され、かつ前記改質ガスを発生させる改質運転が開始されるように前記空燃比調整手段および前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記加熱手段は、前記排気ガスが通過する通路である排気ガス通路と、前記排気ガス通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整弁と、を有し、
   前記制御手段は、前記回復運転を行うときに前記排気ガス流量調整弁を閉弁させることを特徴とする排気ガス改質システム。
   
   

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