JP2019194445A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃費の悪化およびＮＯｘ触媒の熱劣化を抑制しつつ、被毒したＮＯｘ触媒の再生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に炭化水素を供給する。触媒状態取得部４１は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。炭化水素状態制御部４２は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。触媒再生部４３は、炭化水素状態制御部４２により状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量を低減しＮＯｘ触媒２１を再生可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

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。排気浄化システムでは、排気に含まれる硫黄等の被毒物質がＮＯｘ触媒に吸着し、ＮＯｘ触媒が被毒することがある。ＮＯｘ触媒が被毒すると、ＮＯｘ触媒の性能が低下する。

特開２００４−３３００７７号公報

特許文献１の排気浄化システムでは、ＮＯｘ触媒が高温かつ低酸素濃度のとき、ＮＯｘ触媒に燃料（炭化水素）を供給することで、硫黄により被毒したＮＯｘ触媒の再生を図っている。しかしながら、特許文献１の排気浄化システムでは、ＮＯｘ触媒を再生可能な温度条件および酸素濃度条件とするために、大量の燃料を内燃機関に供給し排気を高温かつ低酸素濃度にする必要がある。そのため、燃費が悪化するおそれがある。また、高温かつ低酸素濃度の条件においては、ＮＯｘ触媒の熱劣化が進行するおそれもある。

本発明の目的は、燃費の悪化およびＮＯｘ触媒の熱劣化を抑制しつつ、被毒したＮＯｘ触媒の再生が可能な排気浄化システムを提供することにある。

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）と炭化水素供給部（３１）と触媒状態取得部（４１）と炭化水素状態制御部（２５、２６、４２）と触媒再生部（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。炭化水素供給部は、ＮＯｘ触媒に炭化水素を供給する。触媒状態取得部は、ＮＯｘ触媒の状態を取得する。炭化水素状態制御部は、触媒状態取得部により取得したＮＯｘ触媒の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部からＮＯｘ触媒に供給される炭化水素の状態を制御する。触媒再生部は、炭化水素状態制御部により状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒に供給することで、ＮＯｘ触媒の被毒量を低減しＮＯｘ触媒を再生可能である。

本発明では、ＮＯｘ触媒の状態に応じて炭化水素の状態を制御、すなわち、改質し、改質した炭化水素をＮＯｘ触媒に供給することで、より低温かつ高酸素濃度の条件においてもＮＯｘ触媒の被毒を再生することができる。そのため、ＮＯｘ触媒の被毒を再生するための条件として排気を高温かつ低酸素濃度にする必要がなく、燃費の悪化を抑制できる。また、低温かつ高酸素濃度の条件においてもＮＯｘ触媒を再生可能なため、ＮＯｘ触媒の熱劣化を抑制することができる。

第１実施形態による排気浄化システムを示す模式図。 改質により生成される炭化水素等と温度および空燃比との関係を示す図。 第１実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理を示すフロー図。 炭化水素の供給によりＮＯｘ触媒の被毒を再生可能な領域について、ＮＯｘ触媒における温度と酸素濃度との関係を示す図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理を示すフロー図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で用いるマップを示す図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で重み付けをするときに用いるグラフを示す図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で用いるマップを示す図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で算出する改質度の算出の根拠を示すための図。 第２実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で算出する改質度の算出の根拠を示すための図。 第３実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理を示すフロー図。 第３実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理で被毒係数を算出するときに用いるグラフを示す図。 ＮＯｘ触媒に付着した炭化水素の量と、時間の経過に伴う硫黄酸化物の放出量との関係を示すグラフ。 第４実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理を示すフロー図。 （Ａ）は第４実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理でＳ放出係数を算出するときに用いるグラフを示す図、（Ｂ）は第４実施形態による排気浄化システムのＮＯｘ触媒の再生に関する処理でＳ放出基準速度を算出するときに用いるグラフを示す図。 第５実施形態による排気浄化システムを示す模式図。 第６実施形態による排気浄化システムを示す模式図。 第７実施形態による排気浄化システムを示す模式図。

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。

車両は、エンジン１０、燃料タンク２、吸気通路１１、排気通路１２、新気通路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。

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。

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。

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。

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。

排気浄化システム１は、ＮＯｘ触媒２１、改質器２５、ヒータ２６、炭化水素供給部３１、触媒状態取得部４１、炭化水素状態制御部４２、触媒再生部４３、再生判断部４４、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。

新気通路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新気通路１４に新気を導入する。また、新気通路１４の他端は、ＮＯｘ触媒２１の上流側に位置している。そのため、新気通路１４の一端から流入した新気は、新気通路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。

炭化水素供給部３１は、新気通路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）を新気通路１４に噴射し、下流のＮＯｘ触媒２１に供給可能である。

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。

改質器２５は、新気通路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、新気通路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。

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、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の状態をアルデヒド等が生成され易い条件にすることができる（図２参照）。また、制御性を上げるため、新気通路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。

ＮＯｘ触媒２１の初期状態においては、触媒のサイトには、物質が吸着しておらず空の状態である。ＮＯｘ触媒２１による排気の浄化が開始され、所定期間経過すると、触媒のサイトには、硫黄（Ｓ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）といった硫黄系化合物、リン（Ｐ）、鉄（Ｆｅ）およびマグネシウム（Ｍｇ）等のオイルや部品由来の金属分等、ならびに、二酸化炭素（ＣＯ₂）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（Ｏ₂）および水（Ｈ₂Ｏ）等、触媒に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質が吸着した状態となる。ＮＯｘ触媒２１の被毒後、触媒のサイトが炭化水素やその他の物質により埋まることで、ＮＯｘ触媒２１の性能が大きく低下する。なお、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の被毒量を低減しＮＯｘ触媒２１を再生、すなわち、ＮＯｘ触媒２１の性能を回復できる。また、ＮＯｘ触媒２１は、高温かつ低酸素濃度の環境下に長期間置かれること等により熱劣化することがある。ＮＯｘ触媒２１は、熱劣化によっても性能が低下する。以下、硫黄（Ｓ）によりＮＯｘ触媒２１が被毒することを、適宜、「Ｓ被毒」という。

図１に示すように、触媒状態取得部４１、炭化水素状態制御部４２、触媒再生部４３、再生判断部４４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。

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、新気通路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。

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、新気通路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、新気通路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。

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、新気通路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。

触媒状態取得部４１は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得可能である。具体的には、触媒状態取得部４１は、温度センサ６１から伝送された信号に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態のうち温度を取得する。また、触媒状態取得部４１は、濃度センサ７１、７２から伝送された信号に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態のうち酸素濃度を取得する。また、触媒状態取得部４１は、ＮＯｘ触媒２１への硫黄（Ｓ）の被毒の量であるＳ被毒量を取得する。なお、Ｓ被毒量は、例えばエンジン１０の運転状態等に基づき推定した積算値であり、エンジン１０の運転中、所定のタイミングでＥＣＵ４０の記憶手段に記憶される。

炭化水素状態制御部４２は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。具体的には、炭化水素状態制御部４２は、改質器２５のヒータ２６等の作動を制御し、炭化水素供給部３１から噴射されて改質器２５に流入した炭化水素を、炭素数および基種が所定のもの、例えばアルデヒド、アルコール、エーテル等、基としてＨ、ＣだけでなくＯ（酸素）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）を含む高活性炭化水素等に改質する。ここで、炭化水素状態制御部４２、改質器２５およびヒータ２６は、「炭化水素状態制御部」に対応する。

触媒再生部４３は、炭化水素状態制御部４２により状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量（Ｓ被毒量）を低減しＮＯｘ触媒２１を再生可能である。

再生判断部４４は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、炭化水素状態制御部の状態に基づき、触媒再生部４３によるＮＯｘ触媒２１の再生の実施または不実施を判断する。

次に、本実施形態のＥＣＵ４０によるＮＯｘ触媒２１の再生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。処理Ｓ１００は、ＮＯｘ触媒２１の被毒量を低減しＮＯｘ触媒２１の性能を回復、すなわち、ＮＯｘ触媒２１を再生する被毒再生制御に関する処理である。

Ｓ１０１では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。具体的には、ＥＣＵ４０は、温度センサ６１、濃度センサ７１、７２から伝送された信号に基づき、ＮＯｘ触媒２１の状態として、温度、酸素濃度を取得する。また、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態として、ＮＯｘ触媒２１への硫黄（Ｓ）の被毒の量であるＳ被毒量を取得する。Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒量が所定値以下か否かを判断する。ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で取得したＳ被毒量が所定値以下であると判断した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、一連の処理Ｓ１００を終了する。一方、Ｓ１０１で取得したＳ被毒量は所定値以下でないと判断した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、処理はＳ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ４０は、現在の改質器２５により改質される炭化水素の改質の度合である改質度合（炭化水素状態制御部の状態）を取得する。ここで、改質度合としては、改質器２５における改質により生成される含酸素炭化水素の割合や量等が該当する。Ｓ１０３の後、処理はＳ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で取得したＮＯｘ触媒２１の状態とＳ１０３で取得した改質度合とのマッチングを行う。具体的には、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で取得したＮＯｘ触媒２１の状態において、Ｓ１０３で取得した改質度合の炭化水素でＮＯｘ触媒２１を再生可能か否か判断する。ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で取得したＮＯｘ触媒２１の状態において、Ｓ１０３で取得した改質度合の炭化水素でＮＯｘ触媒２１を再生可能であると判断した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、処理はＳ１０５へ移行する。一方、Ｓ１０１で取得したＮＯｘ触媒２１の状態において、Ｓ１０３で取得した改質度合の炭化水素でＮＯｘ触媒２１を再生可能でないと判断した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理はＳ１１１へ移行する。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒量が上限値以上か否かを判断する。ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で取得したＳ被毒量が上限値以上であると判断した場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、処理はＳ１１２へ移行する。一方、Ｓ１０１で取得したＳ被毒量は上限値以上でないと判断した場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ１００を終了する。

Ｓ１１２では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態と改質度合とを強制的にマッチングさせるようヒータ２６、炭化水素供給部３１、燃料噴射弁３０等の作動を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、改質器２５により改質した炭化水素によってＮＯｘ触媒２１を、強制的に再生可能な状態とするために、ヒータ２６、炭化水素供給部３１、燃料噴射弁３０等の作動を制御する。

具体的には、ＥＣＵ４０は、改質器２５側の状態の制御として、ヒータ２６により改質器２５の温度を上げたり、炭化水素供給部３１から噴射する炭化水素の添加頻度を増大させて改質器２５に流入する新気における炭化水素の濃度を薄めたりすることで改質器２５における炭化水素の改質反応の速度を高める。これにより、改質器２５で生成される含酸素炭化水素の量を増大させ、ＮＯｘ触媒２１を再生可能な状態にする。あるいは、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１側の状態の制御として、燃料噴射弁３０から噴射する燃料の量を通常運転時よりも増大させ、エンジン１０から排出される排気の温度を上げるとともに酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ触媒２１の状態を、改質した炭化水素により再生可能な状態にする。

なお、新気通路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た場合、当該バルブ等で新気の流量を絞ることにより、改質器２５に流入する新気の流量を低減させ、改質器２５における炭化水素の改質反応のための時間を確保することができる。また、改質器２５に流入する新気における酸素の濃度を高めることで、改質器２５における炭化水素の改質反応の速度を高めることができる。Ｓ１１２の後、処理はＳ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ４０は、改質した炭化水素のＮＯｘ触媒２１への供給制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ４０は、ヒータ２６の作動を制御するとともに炭化水素供給部３１から炭化水素を噴射することで、改質器２５において炭化水素を改質し、改質した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給する。これにより、ＮＯｘ触媒２１の被毒量（Ｓ被毒量）が低減しＮＯｘ触媒２１が再生される。Ｓ１０５の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ１００を終了する。

ＥＣＵ４０は、Ｓ１０２でＹＥＳと判断した後、Ｓ１１１でＮＯと判断した後、または、Ｓ１０５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。

上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０１で触媒状態取得部４１として機能し、ＮＯｘ触媒２１の温度、酸素濃度、Ｓ被毒量等、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０５、１１２で炭化水素状態制御部４２として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０５で触媒再生部４３として機能し、状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量（Ｓ被毒量）を低減しＮＯｘ触媒２１を再生する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０２、１０３、１０４、１１１で再生判断部４４として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、炭化水素状態制御部の状態（改質度合）に基づき、触媒再生部４３によるＮＯｘ触媒２１の再生の実施または不実施を判断する。

次に、本実施形態の奏する効果について、図４に基づき説明する。図４は、炭化水素の供給によりＮＯｘ触媒２１のＳ被毒を再生可能な領域について、ＮＯｘ触媒２１における温度と酸素濃度との関係を示す図である。本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御することにより、ＮＯｘ触媒２１のＳ被毒を再生可能な領域を、「状態を制御していない炭化水素（燃料ＨＣ）によりＳ被毒の再生が可能な領域Ｒ１」から、より低温または高酸素濃度の領域である領域Ｒ２、Ｒ３に拡大できる。これにより、車両の走行条件に近い領域、または、走行条件に含まれる領域において、ＮＯｘ触媒２１のＳ被毒を再生することができる。したがって、より低温、高酸素濃度の条件でもＮＯｘ触媒２１のＳ被毒を再生でき、高温、低酸素濃度にするための排気状態変更に伴う燃費の悪化を抑制できる。また、ＨＣ（炭化水素）スリップによる燃費の悪化も抑制できる。さらに、ＮＯｘ触媒２１のＳ被毒を再生するにあたり、ＮＯｘ触媒２１の状態を、高温、低酸素濃度の熱劣化領域にする必要がないため、ＮＯｘ触媒２１の熱劣化を抑制できる。なお、上記特許文献１（特開２００４−３３００７７号公報）の排気浄化システムでは、「状態を制御していない炭化水素（燃料ＨＣ）によりＳ被毒の再生が可能な領域Ｒ１」でＮＯｘ触媒のＳ被毒を再生するため、燃費の悪化やＮＯｘ触媒の熱劣化が懸念される。

また、図４に示すように、同じ走行条件Ｃｏｎｄ１でも、実走行ではそこに至る過程で改質器２５の状態、つまり、改質度合が変化する。そのため、ＮＯｘ触媒２１の状態と改質度合とのマッチングを正確に判断できれば、再生時間を確保でき、燃費を低減できる。

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と触媒状態取得部４１と炭化水素状態制御部４２と触媒再生部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に炭化水素を供給する。触媒状態取得部４１は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。炭化水素状態制御部４２は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。触媒再生部４３は、炭化水素状態制御部４２により状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量を低減しＮＯｘ触媒２１を再生可能である。

本実施形態では、ＮＯｘ触媒２１の状態に応じて炭化水素の状態を制御、すなわち、改質し、改質した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、より低温かつ高酸素濃度の条件においてもＮＯｘ触媒２１の被毒を再生することができる。そのため、ＮＯｘ触媒２１の被毒を再生するための条件として排気を高温かつ低酸素濃度にする必要がなく、燃費の悪化を抑制できる。また、低温かつ高酸素濃度の条件においてもＮＯｘ触媒２１を再生可能なため、ＮＯｘ触媒２１の熱劣化を抑制することができる。

また、＜４＞本実施形態は、再生判断部４４をさらに備えている。再生判断部４４は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、炭化水素状態制御部としての改質器２５の状態に基づき、触媒再生部４３によるＮＯｘ触媒２１の再生の実施または不実施を判断する。これにより、過渡等、改質器２５の応答性が許す範囲でＳ被毒の再生を最大限行うことができ、燃費悪化を抑制できるとともに、ＮＯｘ触媒２１の性能を維持できる。

また、本実施形態では、ホットスタート、コールドスタート、運転パターン等で、同じＮＯｘ触媒２１の条件下でも改質器２５の状態に差が出る、つまり、改質による生成物質に差が出る条件を作り、同じＮＯｘ触媒２１の条件下でもＳ被毒再生の有無で差が生じるか確認することにより、対象製品が本発明の技術的範囲に含まれるかを判定できる。

また、低負荷等のＳ被毒再生が確実にできない条件で長時間運転することでＳ被毒を進め、強制再生（強制マッチング制御）が行われる際に、再生のために改質により含酸素炭化水素を生成しているか確認することにより、対象製品が本発明の技術的範囲に含まれるかを判定できる。

（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５〜８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。

以下、本実施形態のＥＣＵ４０によるＮＯｘ触媒２１の再生に関する処理について、図５に基づき説明する。図５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。処理Ｓ２００は、処理Ｓ１００と同様、ＮＯｘ触媒２１を再生する被毒再生制御に関する処理である。

Ｓ２０１では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。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。

Ｓ２０２では、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒量が所定値以下か否かを判断する。ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で取得したＳ被毒量が所定値以下であると判断した場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、一連の処理Ｓ２００を終了する。一方、Ｓ２０１で取得したＳ被毒量は所定値以下でないと判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、処理はＳ２０３へ移行する。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ４０は、改質器２５すなわち「炭化水素状態制御部」の状態を取得する。具体的には、ＥＣＵ４０は、温度センサ６２、濃度センサ７２から伝送された信号に基づき、改質器２５の状態として、温度、酸素濃度を取得する。また、ＥＣＵ４０は、現在の改質器２５の制御範囲を取得する。ここで、現在の改質器２５の制御範囲とは、現在の改質器２５のヒータ２６や、炭化水素供給部３１からの炭化水素の噴射パターン等で制御可能な範囲である。Ｓ２０３の後、処理はＳ２０４へ移行する。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ４０は、現在の改質器２５により改質される炭化水素の改質の度合に対応する改質度Ｃｘ（炭化水素状態制御部の状態）を算出する。具体的には、ＥＣＵ４０は、下記式１により、改質度Ｃｘを算出する。
Ｃｘ＝Ａ１＊［ＨＣ１］＋Ａ２＊［ＨＣ２］＋・・・＋Ａｎ＊［ＨＣｎ］ ・・・式１

式１における［ＨＣ１］〜［ＨＣｎ］は、改質器２５で生成される各種の炭化水素の量に対応している。［ＨＣ１］〜［ＨＣｎ］は、例えば、改質器２５の条件毎に記憶されているマップ（図６参照）に基づき算出される。当該マップは、各条件における、炭化水素の基種分子構造（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）毎の炭素数に応じた生成量（成分比率）を表すものである。

式１におけるＡ１〜Ａｎは、改質器２５で生成される各種の炭化水素の重み付けに関する値である。Ａ１〜Ａｎは、例えば、図７に示すように、ナフテンやアルデヒド等、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素、および、アロマやオレフィン等、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毎に、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度に応じて設定される値である。ここで、含酸素炭化水素の場合、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度に関わらず重みＡｘは一定である。一方、非含酸素炭化水素の場合、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度が低いほど、重みＡｘは小さい。また、含酸素炭化水素の重みＡｘは、非含酸素炭化水素の重みＡｘより大きい。なお、ここで参照するＮＯｘ触媒２１における酸素濃度は、Ｓ２０１で取得したＮＯｘ触媒２１の酸素濃度を用いる。Ｓ２０４の後、処理はＳ２０５へ移行する。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０４で算出した改質度Ｃｘが基準値Ｃｎｎより大きいか否か判断（マッチング）する。具体的には、ＥＣＵ４０は、図８に示すマップに基づき基準値Ｃｎｎを求め、改質度Ｃｘと比較する。図８に示すように、基準値Ｃｎｎは、ＮＯｘ触媒２１の温度と酸素濃度との関係毎に記憶されている。つまり、ＥＣＵ４０は、現在のＮＯｘ触媒２１の状態で十分な効率で被毒の再生が可能な条件があるかマップにより判定する。ここで、基準値Ｃｎｎは、酸素濃度が低いほど、温度が高いほど、値が小さくなるよう設定されている。

ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で取得したＮＯｘ触媒２１の温度、酸素濃度とマップ（図８参照）とから基準値Ｃｎｎを算出し、Ｓ２０４で算出した改質度Ｃｘが基準値Ｃｎｎより大きいと判断した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、処理はＳ２０６へ移行する。一方、Ｓ２０４で算出した改質度Ｃｘは基準値Ｃｎｎより大きくないと判断した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、処理はＳ２１１へ移行する。

Ｓ２０６では、ＥＣＵ４０は、改質器２５の状態を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の被毒を再生可能と判断される条件の中で最もエネルギ消費の少ない条件（改質時の温度、酸素濃度）に、ヒータ２６の設定、および、炭化水素供給部３１の噴射パターンの設定を合わせることで、改質器２５による生成物（改質された炭化水素）を制御する。Ｓ２０６の後、処理はＳ２０７へ移行する。

Ｓ２１１では、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒量が所定の上限値以上か否かを判断する。ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で取得したＳ被毒量が上限値以上であると判断した場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、処理はＳ２１２へ移行する。一方、Ｓ２０１で取得したＳ被毒量は上限値以上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。

Ｓ２１２では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態（基準値Ｃｎｎ）と改質度Ｃｘとを強制的にマッチングさせるようヒータ２６、炭化水素供給部３１、燃料噴射弁３０等の作動を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、改質器２５により改質した炭化水素によってＮＯｘ触媒２１を、強制的に再生可能な状態とするため、つまり、強制的に改質度Ｃｘ＞基準値Ｃｎｎとなる条件になるよう、ヒータ２６、炭化水素供給部３１、燃料噴射弁３０等の作動を制御する。具体的な処理は、Ｓ１１２と同様のため、説明を省略する。なお、改質器２５側の状態を制御することで、改質度Ｃｘを大きくすることができる。また、ＮＯｘ触媒２１側の状態を制御することで、基準値Ｃｎｎを小さくすることができる。Ｓ２１２の後、処理はＳ２０７へ移行する。

Ｓ２０７では、ＥＣＵ４０は、改質した炭化水素のＮＯｘ触媒２１への供給制御を実施する。具体的な処理は、Ｓ１０５と同様のため、説明を省略する。Ｓ２０７の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。

ＥＣＵ４０は、Ｓ２０２でＹＥＳと判断した後、Ｓ２１１でＮＯと判断した後、または、Ｓ２０７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。

上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１で触媒状態取得部４１として機能し、ＮＯｘ触媒２１の温度、酸素濃度、Ｓ被毒量等、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０６、２０７、２１２で炭化水素状態制御部４２として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０７で触媒再生部４３として機能し、状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量（Ｓ被毒量）を低減しＮＯｘ触媒２１を再生する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０２〜２０５、２１１で再生判断部４４として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、「炭化水素状態制御部」の状態（改質度Ｃｘ）に基づき、ＮＯｘ触媒２１の再生の実施または不実施を判断する。

次に、Ｓ２０４における改質度Ｃｘの算出の根拠について、図９、１０に基づき説明する。改質の目的である含酸素炭化水素のみ着目した場合、判断を誤り、必要のない昇温や炭化水素の増量により燃費が悪化するおそれがある。炭化水素の改質で含酸素炭化水素のみを生成することは難しい。そこで、本実施形態では、Ｓ２０４において、非含酸素炭化水素の寄与も正確に把握することにより、正確に制御することが可能である（図９参照）。

図１０に示すように、従来の知見通り、含酸素炭化水素の場合、量が多いほど、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度が低いほど、ＮＯｘ触媒２１からのＳＯｘ放出速度が高く、Ｓ被毒の回復に優れることがわかる。一方、非含酸素炭化水素の場合、酸素がないとＳ被毒の再生反応が進まないため、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度が高い方がＳ被毒の回復に優れる領域が生じる。そこで、本実施形態では、Ｓ２０４において、炭化水素毎に重み付けを行い（図７参照）、ＮＯｘ触媒２１における酸素濃度が低いときほど、非含酸素炭化水素の効果が小さいことを表している。また、Ｓ２０５において、ＮＯｘ触媒２１が高温、低酸素濃度のときほど、要求改質度（基準値Ｃｎｎ）を小さくすることで、従来の傾向を表している。

以上説明したように、＜２＞本実施形態では、炭化水素状態制御部４２は、ＮＯｘ触媒２１が低温で高濃度の酸素に晒されているときほど、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素の生成量が多くなるよう炭化水素の状態を制御する。これにより、Ｓ被毒の再生がより厳しい条件ほど、含酸素炭化水素の生成量を多くでき、ＳＯｘと反応する炭化水素の割合が高まるため、必要な炭化水素の量を削減できる。

また、＜３＞本実施形態では、炭化水素状態制御部４２は、ＮＯｘ触媒２１が低温で高濃度の酸素に晒されているときほど、炭素数の大きい炭化水素の生成量が多くなるよう炭化水素の状態を制御する。これにより、反応性の高い高炭素数の炭化水素を優先的に生成し、Ｓ被毒の再生を促進することができる。

また、＜５＞本実施形態では、再生判断部４４は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素を炭化水素状態制御部４２によって多く生成できるときほど、より低温条件でＮＯｘ触媒２１の再生を実施可能であると判断する。これにより、改質度が高いときほど、より低温で改質した炭化水素を供給し、ＮＯｘ触媒２１のＳ被毒の再生を効率的に実施できる。

また、＜６＞本実施形態では、再生判断部４４は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素を炭化水素状態制御部４２によって多く生成できるときほど、より広範囲な酸素条件でＮＯｘ触媒２１の再生を実施可能であると判断する。これにより、改質度が高いときほど、より広範囲な酸素条件で改質した炭化水素を供給し、ＮＯｘ触媒２１のＳ被毒の再生を効率的に実施できる。

また、＜７＞本実施形態では、再生判断部４４は、炭素数および官能基毎に重みを付けて炭化水素の現在の改質度を評価し（図６、７参照）、当該改質度が高いときほど、より低温、高酸素条件でＮＯｘ触媒２１の再生を実施可能であると判断する。これにより、改質で生成される様々な物質を考慮することで、より高精度に判断することができる。

また、＜８＞本実施形態では、再生判断部４４は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素ほど重みを付け（図７参照）、改質度を高く評価する。これにより、含酸素化した炭化水素の割合が高いほどＳ被毒の再生が進み易いことを加味し、高精度化できる。

また、＜９＞本実施形態では、再生判断部４４は、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についてＮＯｘ触媒２１の状態が低酸素濃度条件であるほど重みを軽くし（図７参照）、改質度を低く評価する。これにより、低酸素濃度条件ではオレフィン等の非含酸素炭化水素の反応は進み難く、Ｓ被毒を再生し難いことを加味し、高精度化できる。

（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、１２に基づき説明する。第３実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態のＥＣＵ４０によるＮＯｘ触媒２１の再生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。処理Ｓ３００は、処理Ｓ２００と同様、ＮＯｘ触媒２１を再生する被毒再生制御に関する処理である。

Ｓ３０１では、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。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。

Ｓ３０２では、ＥＣＵ４０は、改質器２５すなわち「炭化水素状態制御部」の状態を取得する。具体的な処理は、Ｓ２０３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。

Ｓ３０３では、ＥＣＵ４０は、現在の改質器２５により改質される炭化水素の改質の度合に対応する改質度Ｃｘを算出する。具体的な処理は、Ｓ２０４と同様のため、説明を省略する。Ｓ３０３の後、処理はＳ３０４へ移行する。

Ｓ３０４では、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０３で算出した改質度Ｃｘが基準値Ｃｎｎ＊被毒係数ｓより大きいか否か判断（マッチング）する。具体的には、ＥＣＵ４０は、図８に示すマップに基づき基準値Ｃｎｎを求め、図１２に示す被毒係数ｓと掛け合わせ、改質度Ｃｘと比較する。図１２に示すように、被毒係数ｓは、Ｓ被毒量が多いほど、小さい。これは、Ｓ被毒の再生速度は、Ｓ被毒量が多いほど速い（短時間）ためである。このことは、ＮＯｘ触媒２１に硫黄（Ｓ）が多量に付着しているときほど、ＮＯｘ触媒２１からのＳＯ₂の放出量が多く、多量に脱離することを根拠とする（図１３参照）。

ＥＣＵ４０は、Ｓ３０１で取得したＮＯｘ触媒２１の温度、酸素濃度とマップ（図８参照）とから基準値Ｃｎｎを算出し、Ｓ３０３で算出した改質度Ｃｘが基準値Ｃｎｎ＊被毒係数ｓより大きいと判断した場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、処理はＳ３０５へ移行する。一方、Ｓ３０３で算出した改質度Ｃｘは基準値Ｃｎｎ＊被毒係数ｓより大きくないと判断した場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。

Ｓ３０５では、ＥＣＵ４０は、改質器２５の状態を制御する。具体的な処理は、Ｓ２０６と同様のため、説明を省略する。Ｓ３０５の後、処理はＳ３０６へ移行する。

Ｓ３０６では、ＥＣＵ４０は、改質した炭化水素のＮＯｘ触媒２１への供給制御を実施する。具体的な処理は、Ｓ２０７と同様のため、説明を省略する。Ｓ３０６の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。

ＥＣＵ４０は、Ｓ３０４でＹＥＳと判断した後、または、Ｓ３０６の後、一連の処理Ｓ３００を終了し、その後、再び処理Ｓ３００を開始する。このように、処理Ｓ３００は、ＥＣＵ４０の起動中、繰り返し実行される処理である。

上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０１で触媒状態取得部４１として機能し、ＮＯｘ触媒２１の温度、酸素濃度、Ｓ被毒量等、ＮＯｘ触媒２１の状態を取得する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０５、３０６で炭化水素状態制御部４２として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、炭化水素供給部３１からＮＯｘ触媒２１に供給される炭化水素の状態を制御する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０６で触媒再生部４３として機能し、状態を制御した炭化水素をＮＯｘ触媒２１に供給することで、ＮＯｘ触媒２１の被毒量（Ｓ被毒量）を低減しＮＯｘ触媒２１を再生する。また、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０２〜３０４で再生判断部４４として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、「炭化水素状態制御部」の状態（改質度Ｃｘ）に基づき、ＮＯｘ触媒２１の再生の実施または不実施を判断する。

以上説明したように、＜１１＞本実施形態では、再生判断部４４は、ＮＯｘ触媒２１の被毒量が多いときほど、より低温、高酸素条件でＮＯｘ触媒２１の再生を実施可能であると判断する。Ｓ被毒量が多いほど、硫黄（Ｓ）が脱離し易いため、より硫黄脱離の機会を増加でき、よりＮＯｘ触媒２１の浄化性能の維持が期待できる。

（第４実施形態）
第４実施形態による排気浄化システムについて、図１４、１５に基づき説明する。第４実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、第２実施形態で示したＳ２０７、第３実施形態で示したＳ３０６における「改質した炭化水素のＮＯｘ触媒２１への供給制御」に関し、図１４に示す一連の処理Ｓ４００を実行する。

Ｓ４０１では、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒再生の目標値と現在のＳ被毒量との差であるΔＳを算出する。具体的には、ＥＣＵ４０は、Ｓ被毒再生の目標値とＳ２０１またはＳ３０１で取得したＳ被毒量との差からΔＳを算出する。Ｓ４０１の後、処理はＳ４０２へ移行する。

Ｓ４０２では、ＥＣＵ４０は、最適な炭化水素（ＨＣ）の供給量ｙを算出する。具体的には、ＥＣＵ４０は、まず、Ｓ２０４またはＳ３０３で算出した改質度Ｃｘと、横軸に改質度、縦軸にＳ放出係数をとるグラフのマップ（図１５（Ａ）参照）とから、Ｓ放出係数αを算出する。続いて、ＥＣＵ４０は、Ｓ２０１またはＳ３０１で取得したＳ被毒量と、横軸にＳ被毒量、縦軸にＳ放出基準速度をとるグラフのマップ（図１５（Ｂ）参照）とから、Ｓ放出基準速度βを算出する。そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ放出係数αとＳ放出基準速度βとの組み合わせ（掛け合わせ：αβ）を、ＮＯｘ触媒２１の再生の速度である再生速度として推定する。

ＥＣＵ４０は、Ｓ４０１で算出したＳ被毒量と推定した上記再生速度αβとに基づき、下記式２となる条件の中で、燃費、すなわち、ｙ（供給量）＊ｔ（被毒再生の所要時間）が最低となるような供給量ｙを算出する。
ΔＳ＜∫（αβ）ｄｔ ・・・式２
Ｓ４０２の後、処理はＳ４０３へ移行する。

Ｓ４０３では、ＥＣＵ４０は、ヒータ２６の作動を制御するとともに、炭化水素供給部３１からの炭化水素（ＨＣ）供給量を、Ｓ４０２で算出した供給量ｙに設定し、炭化水素供給部３１から改質器２５に炭化水素を供給する。Ｓ４０３の後、ＥＣＵ４０は、一連の処理Ｓ４００を終了し、処理はＳ２００またはＳ３００へ戻る。

上述のように、ＥＣＵ４０は、Ｓ４０１〜４０３で触媒再生部４３として機能し、取得したＮＯｘ触媒２１の状態（Ｓ被毒量）、および、炭化水素状態制御部の状態（改質度Ｃｘ）に基づき、ＮＯｘ触媒２１の再生の速度である再生速度を推定（αβ）し、推定した再生速度に基づき、炭化水素供給部３１からの炭化水素の供給量が最も少なくなるよう供給量を調整する。

以上説明したように、＜１２＞本実施形態では、触媒再生部４３は、触媒状態取得部４１により取得したＮＯｘ触媒２１の状態、および、「炭化水素状態制御部」の状態に基づき、ＮＯｘ触媒２１の再生の速度である再生速度を推定し、推定した再生速度に基づき、炭化水素供給部３１からの炭化水素の供給量を調整する。これにより、炭化水素の供給量の増大によるＳ被毒の再生時間の短縮を加味し、供給量＊供給時間が最も小さくなるよう制御することで燃費の悪化を抑制することができる。

（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１６に示す。第５実施形態は、物理的な構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、排気浄化システム１は、新気通路１４、改質器２５、ヒータ２６、流量センサ５２、温度センサ６２、６３、濃度センサ７２を備えていない。炭化水素供給部３１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。

本実施形態では、改質器２５を備えないものの、再生判断部４４が判断に用いる改質度合または改質度Ｃｘとして、改質していない炭化水素（燃料ＨＣ）のものを適用することにより、第１〜４実施形態と同様、ＥＣＵ４０による制御によって、ＮＯｘ触媒２１の状態に応じてＮＯｘ触媒２１を再生可能である。

（第６実施形態）
第６実施形態による排気浄化システムを図１７に示す。第６実施形態は、物理的な構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、排気浄化システム１は、新気通路１４に代えて、改質通路１３を備えている。改質通路１３は、一端が排気通路１２に接続し、他端が一端より下流において排気通路１２に接続している。ここで、改質通路１３の他端は、ＮＯｘ触媒２１の上流側に位置している。そのため、エンジン１０から排出されて排気通路１２を流れる排気は、一部が改質通路１３の一端および他端を経由して再び排気通路１２に流入し、ＮＯｘ触媒２１に流入する。

改質器２５は、改質通路１３に設けられている。炭化水素供給部３１は、改質通路１３において改質器２５に対し排気流れの上流側に設けられている。ヒータ２６は、改質器２５に設けられている。

流量センサ５２、温度センサ６２、濃度センサ７２は、改質通路１３において炭化水素供給部３１に対し排気流れの上流側に設けられている。温度センサ６３は、改質通路１３において改質器２５に対し排気流れの下流側に設けられている。

本実施形態では、第１〜４実施形態と同様、ＥＣＵ４０による制御によって、ＮＯｘ触媒２１の状態に応じてＮＯｘ触媒２１を再生可能である。

（第７実施形態）
第７実施形態による排気浄化システムを図１８に示す。第７実施形態は、物理的な構成が第５実施形態と異なる。

本実施形態では、排気通路１２において炭化水素供給部３１に対し排気流れの下流側、かつ、ＮＯｘ触媒２１に対し排気流れの上流側に改質器２５が設けられている。ヒータ２６は、改質器２５に設けられている。また、排気通路１２において炭化水素供給部３１に対し排気流れの上流側に流量センサ５２、温度センサ６２、濃度センサ７２が設けられている。濃度センサ７１は、排気通路１２において改質器２５に対し排気流れの下流側、かつ、ＮＯｘ触媒２１に対し排気流れの上流側に設けられている。

本実施形態では、第１〜４実施形態と同様、ＥＣＵ４０による制御によって、ＮＯｘ触媒２１の状態に応じてＮＯｘ触媒２１を再生可能である。

（他の実施形態）
上述の第２実施形態では、Ｓ２０５において１つのマップ（図８参照）を用いて基準値Ｃｎｎを求める例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、Ｓ被毒量が多いほど、基準値Ｃｎｎを下げる等、Ｓ被毒量に対し複数のマップを用いることとしてもよい。また、Ｓ被毒量が多いほど、基準値Ｃｎｎを下げる等、Ｓ被毒量に応じて基準値Ｃｎｎを補正することとしてもよい。これにより、都度再生を効率よく行うことができ、ＮＯｘ浄化と被毒再生とを適切に行うことができる。

また、本発明の他の実施形態では、排気通路１２に電気ヒータ等を設け、ＮＯｘ触媒２１に供給する排気の温度を上げてもよい。

また、＜１０＞本発明の他の実施形態では、再生判断部４４は、炭素数の小さな炭化水素ほど重みを軽くし、改質度を低く評価することとしてもよい。これにより、ＣＨ₄等の反応性の悪い物質については重みを軽くし、反応に寄与し難いことを表現することにより、高精度に判断できる。

また、上述の第３実施形態では、適時、Ｓ被毒の再生を行うため、Ｓ被毒量が上限値以上となることはほとんどないと考えられる。しかしながら、本発明の他の実施形態では、Ｓ被毒量が上限値以上となった場合の対応として、Ｓ３０４でＮＯと判断した場合、Ｓ２１２と同様の強制マッチング制御に関する処理を実行することとしてもよい。

また、＜１３＞本発明の他の実施形態では、排気中の硫黄化合物の濃度を検出可能な濃度センサを排気通路１２またはＮＯｘ触媒２１に設けてもよい。触媒再生部４３は、前記濃度センサにより検出した硫黄化合物の濃度に基づき、推定した再生速度が所望の値になるよう炭化水素供給部３１からの炭化水素の供給量ｙを調整してもよい。これにより、Ｓ被毒量をより正確に制御し、ＮＯｘ触媒２１の性能の維持を高精度化できる。

また、上述の実施形態では、触媒としてＡｇ₂Ｏを担体に担持させる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えばゼオライト等を担体として、白金等の活性金属を触媒として用いてもよい。
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。

１ 排気浄化システム、１０ エンジン（内燃機関）、１２ 排気通路、２１ ＮＯｘ触媒、２５ 改質器（炭化水素状態制御部）、２６ ヒータ（炭化水素状態制御部）、３１ 炭化水素供給部、４１ 触媒状態取得部、４２ 炭化水素状態制御部、４３ 触媒再生部

Claims (13)

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）と、
   前記ＮＯｘ触媒に炭化水素を供給する炭化水素供給部（３１）と、
   前記ＮＯｘ触媒の状態を取得する触媒状態取得部（４１）と、
   前記触媒状態取得部により取得した前記ＮＯｘ触媒の状態に基づき、炭素数および基種が所定のものになるよう、前記炭化水素供給部から前記ＮＯｘ触媒に供給される炭化水素の状態を制御する炭化水素状態制御部（２５、２６、４２）と、
   前記炭化水素状態制御部により状態を制御した炭化水素を前記ＮＯｘ触媒に供給することで、前記ＮＯｘ触媒の被毒量を低減し前記ＮＯｘ触媒を再生可能な触媒再生部（４３）と、
   を備える排気浄化システム。
2. 前記炭化水素状態制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温で高濃度の酸素に晒されているときほど、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素の生成量が多くなるよう炭化水素の状態を制御する請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記炭化水素状態制御部は、前記ＮＯｘ触媒が低温で高濃度の酸素に晒されているときほど、炭素数の大きい炭化水素の生成量が多くなるよう炭化水素の状態を制御する請求項１または２に記載の排気浄化システム。
4. 前記触媒状態取得部により取得した前記ＮＯｘ触媒の状態、および、前記炭化水素状態制御部の状態に基づき、前記触媒再生部による前記ＮＯｘ触媒の再生の実施または不実施を判断する再生判断部（４４）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
5. 前記再生判断部は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素を前記炭化水素状態制御部によって多く生成できるときほど、より低温条件で前記ＮＯｘ触媒の再生を実施可能であると判断する請求項４に記載の排気浄化システム。
6. 前記再生判断部は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素を前記炭化水素状態制御部によって多く生成できるときほど、より広範囲な酸素条件で前記ＮＯｘ触媒の再生を実施可能であると判断する請求項４または５に記載の排気浄化システム。
7. 前記再生判断部は、炭素数および官能基毎に重みを付けて炭化水素の現在の改質度を評価し、当該改質度が高いときほど、より低温、高酸素条件で前記ＮＯｘ触媒の再生を実施可能であると判断する請求項４〜６のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
8. 前記再生判断部は、基として酸素を含む炭化水素である含酸素炭化水素ほど重みを付け、改質度を高く評価する請求項７に記載の排気浄化システム。
9. 前記再生判断部は、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について前記ＮＯｘ触媒の状態が低酸素濃度条件であるほど重みを軽くし、前記改質度を低く評価する請求項７または８に記載の排気浄化システム。
10. 前記再生判断部は、炭素数の小さな炭化水素ほど重みを軽くし、改質度を低く評価する請求項７〜９のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
11. 前記再生判断部は、前記ＮＯｘ触媒の被毒量が多いときほど、より低温、高酸素条件で前記ＮＯｘ触媒の再生を実施可能であると判断する請求項４〜１０のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
12. 前記触媒再生部は、前記触媒状態取得部により取得した前記ＮＯｘ触媒の状態、および、前記炭化水素状態制御部の状態に基づき、前記ＮＯｘ触媒の再生の速度である再生速度を推定し、推定した前記再生速度に基づき、前記炭化水素供給部からの炭化水素の供給量を調整する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
13. 前記排気通路または前記ＮＯｘ触媒に設けられ、排気中の硫黄化合物の濃度を検出可能な濃度センサをさらに備え、
    前記触媒再生部は、前記濃度センサにより検出した硫黄化合物の濃度に基づき、推定した前記再生速度が所望の値になるよう前記炭化水素供給部からの炭化水素の供給量を調整する請求項１２に記載の排気浄化システム。

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