JP6459908B2 - 排気浄化システム及び浄化制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、機関から排出された排気ガスに含有される窒素酸化物を浄化する排気浄化システム及び浄化制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、燃料を還元剤として使用し、排気ガスに含有される窒素酸化物を触媒にて浄化する排気浄化装置が開示されている。こうした触媒には、使用の継続によって劣化が生じる。故に、特許文献１の排気浄化装置は、触媒の温度を検出することによって触媒全体の劣化の進行具合を判定し、還元剤として触媒に供給される燃料の供給量を補正している。

特開２００１−５９４１３号公報

さて、発明者らは、使用を継続した触媒の中にも、劣化が進行している部分と、劣化の少ない部分とが併存していることに着目した。その結果、発明者らは、特許文献１の排気浄化装置では、劣化に伴う触媒の性能低下が必要以上に顕著になるという課題を見出した。詳記すると、特許文献１の排気浄化装置では、触媒全体を一つと捉えて劣化が判定され、還元剤である燃料の供給量が調整される。そのため、劣化の少ない部分が触媒に残っていたとしても、この劣化の少ない部分は、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する作用を十分に発揮できなくなり得た。その結果、劣化に伴う触媒の性能低下が顕著になってしまっていた。

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、劣化による触媒の性能低下を抑制することが可能な排気浄化システム及び浄化制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、開示された第一の態様は、機関（ＩＣＥ）から排出される排気ガスに含有される窒素酸化物を還元する還元剤を、当該機関に用いられる燃料を改質することによって生成する燃料改質器（２０）と、燃料改質器によって供給される還元剤を用いて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する触媒（３１）と、排気ガスの流れ方向に沿って触媒に複数配置され、当該触媒の劣化に関連する物理量を検出する劣化検出部（４４ａ〜４４ｃ）と、複数の劣化検出部の検出値に基づき、流れ方向における触媒の劣化分布を生成し、この劣化分布から触媒のうちで劣化の少ない部分を推定する劣化推定部（６４）と、劣化推定部によって推定された劣化の少ない部分に、還元剤が活性した状態で到達するよう、燃料改質器による燃料の改質を制御する改質制御部（６５）と、を備える排気浄化システムとされる。

この態様では、排気ガスに含有される窒素酸化物を還元する還元剤が、燃料改質器による燃料の改質によって生成される。故に、燃料改質器から供給される還元剤について、活性の高さを制御することが可能となる。また劣化推定部は、排気ガスの流れ方向に沿って複数配置された劣化検出部の検出値に基づき、触媒の劣化分布を生成し、この触媒のうちで劣化の少ない部分を推定する。この劣化の少ない触媒の部分に活性した状態の還元剤が到達するよう燃料改質器を制御すれば、劣化の少ない触媒の部分は、活性化された還元剤を優先的に用いて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する作用を十分に発揮し得る。その結果、劣化による触媒の性能低下を抑制できる排気浄化システムが実現される。

また開示された第二の態様は、機関（ＩＣＥ）から排出される排気ガスに含有される窒素酸化物を還元する還元剤を、当該機関に用いられる燃料を改質することによって生成する燃料改質器（２０）と、燃料改質器によって供給される還元剤を用いて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する触媒（３１）と、を備える排気浄化システム（１００）に適用される浄化制御装置であって、排気ガスの流れ方向に沿って触媒に複数配置されたる劣化検出部（４４ａ〜４４ｃ）のそれぞれから、触媒の劣化に関連する物理量を検出した検出値を取得する情報取得部（６２）と、複数の劣化検出部の検出値に基づき、流れ方向における触媒の劣化分布を生成し、この劣化分布から触媒のうちで劣化の少ない部分を推定する劣化推定部（６４）と、劣化推定部によって推定された劣化の少ない部分に、還元剤が活性した状態で到達するよう、燃料改質器による燃料の改質を制御する改質制御部（６５）と、を含む浄化制御装置とされる。

この態様によっても、劣化の少ない触媒の部分が活性化された還元剤を優先的に用いて窒素酸化物を十分に浄化し得るので、劣化による触媒の性能低下は、抑制される。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

第一実施形態による排気浄化システムの全体構成を内燃機関と共に示す全体図である。 ＥＣＵに構築される後処理のための機能ブロックを示す図である。 ＮＯｘ触媒の基準温度分布及び実測温度分布の具体的な態様を示す図である。 改質制御処理の詳細を示すフローチャートである。 劣化診断の実施判定処理の詳細を示すフローチャートである。 劣化推定処理の詳細を示すフローチャートである。 改質触媒における温度及び空燃比と、燃料の改質状態との相関を示す図である。 第二実施形態の改質制御処理の詳細を示すフローチャートである。 第二実施形態にて劣化診断が実施される定常状態の具体例を示す図である。 ＮＯｘ触媒における実測の発生熱の分布と、推定した発生熱の分布とを比較して示す図である。 改質調整処理の詳細を示すフローチャートである。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す第一実施形態による排気浄化システム１００は、内燃機関ＩＣＥ等と共に車両に搭載されている。内燃機関ＩＣＥは、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、車両を走行させるための動力源である。内燃機関ＩＣＥは、軽油を燃焼させることにより、動力を発生させる。

内燃機関ＩＣＥには、過給器１１及びインタークーラ１４等が設けられている。過給器１１には、吸気管１２及び排気管１３が接続されている。吸気管１２は、過給器１１のコンプレッサ部に空気を流通させる吸気通路を形成している。排気管１３は、過給器１１のタービン部から排気浄化システム１００に排気ガスを流通させる排気通路を形成している。

尚、以下の説明では、空気及び排気ガスの流れ方向に基づいて、上流側及び下流側が規定される。即ち、吸気管１２における上流側は、コンプレッサ部に近い側を示しており、排気管１３における下流側は、タービン部に近い側を示している。

排気浄化システム１００は、内燃機関ＩＣＥの排気系９０に設けられている。排気浄化システム１００は、内燃機関ＩＣＥにおける軽油の燃焼によって生じた物質を浄化する後処理システムである。排気浄化システム１００は、内燃機関ＩＣＥから排出される排気ガスに含有される物質の中で、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）に分解することによって浄化する。排気浄化システム１００は、燃料改質装置２０、ＮＯｘ浄化装置３０、新気導入装置８１、及び機関制御装置（Engine Control Unit 以下、ＥＣＵ）５０を備えている。

燃料改質装置２０は、排気管１３の中間に設けられている。排気管１３において、過給器１１と燃料改質装置２０との間には、酸化触媒及びディーゼル微粒子捕集フィルタ等の後処理装置がさらに設けられている。燃料改質装置２０は、燃料（軽油）を改質することによって改質燃料を生成する。改質燃料は、ＮＯｘ浄化装置３０にてＮＯｘの還元に用いられる還元剤である。燃料改質装置２０にて還元剤の生成に用いられる燃料は、内燃機関ＩＣＥにて動力の発生に用いられる燃料と共有されている。燃料改質装置２０は、排気通路を通じてＮＯｘ浄化装置３０に還元剤を供給する。燃料改質装置２０は、燃料噴射弁２１、ハウジング２４、昇温器２２、及び改質触媒２３を有している。

燃料噴射弁２１は、改質触媒２３の上流側に位置し、排気管１３又はハウジング２４に取り付けられている。燃料噴射弁２１は、燃料ポンプ７２と接続されている。燃料噴射弁２１には、燃料ポンプ７２の作動により、燃料タンク７１に貯留されている燃料が供給される。燃料噴射弁２１は、排気通路に臨む一つ又は複数の噴孔を有している。燃料噴射弁２１は、電磁ソレノイドに電磁力を発生させることにより、噴孔から燃料を噴射する。燃料噴射弁２１は、噴孔を通過することによって微粒化された燃料を改質触媒２３に供給する。

ハウジング２４は、金属の薄い板材によって容器状に形成されている。ハウジング２４は、昇温器２２及び改質触媒２３を収容している。ハウジング２４は、排気管１３と接続されており、排気通路の一部を形成している。

昇温器２２は、通電によって発熱する発熱体である。昇温器２２は、改質触媒２３と一体的に配置されている。昇温器２２が発生させた熱量は、改質触媒２３に伝達され、改質触媒２３を昇温させる。昇温器２２は、燃料噴射弁２１によって噴射された燃料を間接的に昇温させ、活性化し易い状態にする。

改質触媒２３は、例えばハニカム状に形成されたコージェライトに、ゼオライト又は酸化アルミニウム（Al2O3，以下、アルミナ）等をコーティングしたモノリス触媒である。改質触媒２３の触媒作用により、燃料の主成分である炭化水素は、部分的に酸化する。その結果、例えばアルデヒド基（ＣＨＯ）に酸化された状態の部分酸化物（例えばアルデヒド）、或いは一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）等が還元剤として機能する改質燃料として、燃料改質装置２０から供給される。

ＮＯｘ浄化装置３０は、ＮＯｘ触媒３１、及びＮＯｘ触媒３１を収容する金属製のハウジング３５等によって構成されている。ＮＯｘ触媒３１は、改質燃料を用いて排気ガス中のＮＯｘを浄化する。ＮＯｘ触媒３１は、担体３２及び触媒金属３３を有し、ハニカム状に形成されたモノリス触媒である。担体３２は、例えばアルミナ等である。担体３２は、触媒金属３３を担持する基材となる。触媒金属３３は、例えば銀（Aｇ）である。触媒金属３３は、担体３２の表面に位置し、ＮＯｘの還元反応を促進させる。

担体３２には、上述のアルミナに加え、ゼオライト、シリカ、チタニア、セリア、及びジルコニアのうちの一つ又は複数を用いることが可能である。また、触媒金属３３には、上述の銀に加え、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（Tc）、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、酸化物の状態で担体３２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、担体３２に担持されていてもよい。

ＮＯｘ触媒３１は、触媒温度が低温（約２００℃未満）である場合、ＮＯｘ浄化装置３０に流入する排気ガス中のＮＯｘを吸着する。一方で、触媒温度が高温（約２００℃以上）となった場合、ＮＯｘ触媒３１は、吸着していたＮＯｘを脱離させる。脱離されたＮＯｘは、ＮＯｘ触媒３１の触媒作用により、燃料改質装置２０から供給される改質燃料と反応する。改質燃料が還元剤として機能することにより、ＮＯｘは、窒素に還元される。排気ガス中にはＮＯｘの他に酸素（Ｏ２）も含まれているが、改質燃料は、酸素の存在下においても、ＮＯｘと選択的に反応する。

新気導入装置８１は、新気導入管８２及び導入制御バルブ８３等によって構成されている。新気導入管８２は、補強されたゴム製のホース材、又は湾曲させた金属製の管状部材等によって形成されている。新気導入管８２の一端は、吸気系のうちでインタークーラ１４の下流側に位置する部分と接続されている。新気導入管８２の他端は、排気管１３のうちで改質触媒２３の上流側に位置する部分と接続されている。新気導入管８２は、インタークーラ１４を通過した空気を、燃料改質装置２０に導入させる導入通路を形成している。

導入制御バルブ８３は、新気導入管８２の中間に設けられている。導入制御バルブ８３は、導入通路を連通状態及び遮断状態のうちで切り替える。導入制御バルブ８３は、ＥＣＵ５０によって開閉を制御される電磁弁と、排気通路から吸気通路への空気及び排気ガスの逆流を防止するチェックバルブとを組み合わせた構成とされている。

ＥＣＵ５０は、内燃機関ＩＣＥに係る制御を統合的に実施する制御装置である。ＥＣＵ５０は、プロセッサ５１、ＲＡＭ５２、記憶媒体５３、並びに計測信号及び制御信号の入出力インターフェース５４を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。ＥＣＵ５０は、複数の車載センサ４０と接続されている。車載センサ４０には、アクセルペダル及びステアリング等へ入力された運転者の操作情報を検出するセンサ、並びに回転速度及び吸気温度等の内燃機関ＩＣＥに係る稼動情報を検出するセンサが含まれている。

加えてＥＣＵ５０には、後処理に係る構成として、燃料噴射弁２１、昇温器２２、燃料ポンプ７２、及び導入制御バルブ８３が接続されている。さらにＥＣＵ５０には、排気ガスセンサ４１、入口温度センサ４３、複数（三つ）の触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃ、還元剤センサ４５、外気温センサ４７、及びエアフロメータ４９等が接続されている。

排気ガスセンサ４１は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するＯ２センサと、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた計測信号を出力するＮＯｘセンサとを組み合わせた構成である。排気ガスセンサ４１は、改質触媒２３の上流側に配置され、改質触媒２３に流入する排気ガスの酸素濃度及びＮＯｘ濃度を検出する。

入口温度センサ４３及び各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃは、熱電対又はサーミスタ等である。入口温度センサ４３は、ＮＯｘ触媒３１の上流側に配置され、ＮＯｘ触媒３１に流入する排気ガスの温度に応じた計測信号を出力する。各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃは、それぞれハウジング３５に取り付けられている。各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃは、排気ガスの流れ方向に沿って、互いに間隔を空けつつＮＯｘ触媒３１に複数配置されている。各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃは、触媒の劣化に関連する物理量の一つとして、ＮＯｘ触媒３１の複数箇所の温度をそれぞれ検出し、触媒温度に応じた計測信号を出力する。

還元剤センサ４５は、排気管１３のうちで、燃料改質装置２０とＮＯｘ浄化装置３０との間の区間に取り付けられている。還元剤センサ４５は、改質触媒２３と燃料噴射弁２１との間に位置し、改質触媒２３から供給される還元剤の状態を検出する。例えば還元剤センサ４５は、改質触媒２３を通過した炭化水素の種類を判別し、判別結果に応じた計測信号を出力する。

外気温センサ４７は、車両の外部の温度に応じた計測信号を出力する。エアフロメータ４９は、吸気管１２に設けられている。エアフロメータ４９は、白金熱線等を有するセンサであり、吸気通路を流れる空気の流速に応じた計測信号を出力する。エアフロメータ４９の計測信号に基づき、内燃機関ＩＣＥに供給される吸入空気の流量がＥＣＵ５０に取得される。

ＥＣＵ５０は、プロセッサ５１による排気浄化処理プログラムの実行により、図２に示す情報取得部６２、定常判定部６３、劣化推定部６４、及び還元制御部６５を、ＮＯｘの後処理に係る機能ブロックとして構築する。以下、ＥＣＵ５０に構築される各機能ブロックの詳細を、図２及び図１に基づき説明する。

情報取得部６２は、例えば後処理に関連する情報として、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃのそれぞれから、ＮＯｘ触媒３１の劣化に関連する物理量として、このＮＯｘ触媒３１の各所における温度を検出した検出値を取得する。加えて情報取得部６２は、排気ガスセンサ４１の計測信号に基づき、排気ガスに含まれるＮＯｘ及び酸素濃度を取得する。また情報取得部６２は、入口温度センサ４３の計測信号に基づき、ＮＯｘ浄化装置３０に流入する排気ガスの温度を取得する。さらに情報取得部６２は、還元剤センサ４５の計測信号に基づき、ＮＯｘ触媒３１に供給される改質燃料の炭化水素の種類及び供給量を取得する。

情報取得部６２は、内燃機関ＩＣＥの稼動状態を示す稼動情報を時系列で取得する。情報取得部６２は、取得した稼動情報に基づき、内燃機関ＩＣＥの異常状態を検知可能である。稼働情報には、内燃機関ＩＣＥにおいて燃焼室に噴射される燃料噴射量、及び排気ガスのガス流量等が含まれる。ガス流量は、エアフロメータ４９の検出値である吸気流量、車載センサ４０から取得される吸気温度、及び入口温度センサ４３の検出値である排気ガス温度等を用いて、情報取得部６２により算出される。尚、ガス流量は、排気管１３に設けられた流量センサによって直接的に検出されてもよい。

定常判定部６３は、情報取得部６２にて取得される稼動情報の推移に基づき、内燃機関ＩＣＥが定常状態であるか否かを判定する。具体的に、定常判定部６３は、アイドリング又は定速走行等により、吸入空気の流量又は排気ガスのガス流量、及び燃料噴射量等の変動が所定の範囲内に収まっている場合に、定常状態であると判定する。

劣化推定部６４は、後述する劣化推定処理（図６参照）の実施により、ＮＯｘ触媒３１各所の温度を用いて、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化の進行している部分と、無劣化又は劣化の少ない部分とを推定する。劣化推定部６４は、入口温度センサ４３の検出値である排気ガス温度と、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値である触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３とを用いて、流れ方向に沿ったＮＯｘ触媒３１の温度分布を取得する。ＮＯｘ触媒３１において劣化した部分の近傍では、還元剤の反応が生じ難くなる。そのため、実測された温度分布は、ＮＯｘ触媒３１の各所の劣化度合いを示した劣化分布とみなすことができる。ＮＯｘ触媒３１の流れ方向上流側（以下、前方）の部分が劣化している場合、温度分布は、ピークの位置が後ろ側にずれた形状となる（図３の長破線参照）。またＮＯｘ触媒３１の流れ方向下流側（以下、後方）の部分が劣化している場合、温度分布は、後方部分落ち込んだ形状となる（図３の短破線参照）。

劣化推定部６４は、取得した温度分布を、基準温度分布（図３の実線を参照）と比較することにより、ＮＯｘ触媒３１の各所の劣化度合いを判定する。基準温度分布は、予め作成された標準データを、入口温度センサ４３にて実測される排気ガス温度を用いて補正することにより取得される。故に、入口温度センサ４３の位置における基準温度分布の値Ｔ００Ｂは、入口温度センサ４３によって実測された温度Ｔ００と実質同一となる。また、基準温度分布の標準データは、所定の運転条件にて、所定の燃料量の噴射により内燃機関ＩＣＥを稼動させた場合に、劣化前のＮＯｘ触媒３１において示すことが想定される触媒温度の分布である。標準データは、マップデータ又は数式等の態様で記憶媒体５３に記憶されている。

ここで、ＮＯｘ触媒３１の全体が劣化していないと仮定した場合、還元剤は、ＮＯｘ触媒３１の前方部分にて、多くの還元反応を生じさせている。そして、ＮＯｘ触媒３１の後方部分へ向かうに従い、還元剤の消費量は、漸減していくと推定される。一方で、前方部分が劣化したＮＯｘ触媒３１では、全体が無劣化の状態であるＮＯｘ触媒３１と比較して、前方部分にて還元反応する還元剤が減少する。故に、ＮＯｘ触媒３１の中間部分に到達する還元剤の量が多くなり、中間部分よりも下流側にて、触媒温度が上昇する。劣化推定部６４は、上流側の劣化に伴う還元剤の到達量の変化と排気ガスの温度変化とを反映するために、基準温度分布におけるピークの位置を下流側にずらす補正を行うことができる（図３の二点鎖線参照）。

さらに詳記すると、記憶媒体５３には、ＮＯｘ触媒３１の各所の触媒温度Ｔ_ｃａｔを算出する下記の数式１，２が記憶されている。
（数１） Ｔ_ｃａｔ ＝ Ｔ_ｉｎ − Ｔ_ｌｏｓｓ ＋ Ｔ_ｒｅａ
（数２） Ｔ_ｒｅａ ＝ Ｑ_ｉｎ × η
ここで、上記の数式１のＴ_ｉｎは流入する排気ガスの温度を示し、Ｔ_ｌｏｓｓは放熱によって生じる温度低下を示し、Ｔ_ｒｅａは還元剤の還元反応に伴う温度上昇を示している。Ｔ_ｌｏｓｓは、例えば外気温センサ４７にて計測される外気温、及び車載センサ４０によって計測される走行速度等を用いて補正される。また、Ｑ_ｉｎは各所に到達する還元剤の流入量を示し、ηは還元剤の反応率を示している。反応率ηは、予め設定された関数マップにより、触媒各所の温度から一意に設定される。

以上の数式１，２によれば、ＮＯｘ触媒３１の前方部分が劣化した場合、中間部分に流入する排気ガス温度（Ｔ_ｉｎ）は低下する。故に、放熱によって失われる熱量も少なくなるので、温度低下の値（Ｔ_ｌｏｓｓ）も小さくなる。一方で、中間部分に到達する還元剤の流入量（Ｑ_ｉｎ）の増加により、還元反応に伴う温度上昇の値（Ｔ_ｒｅａ）が上昇する。その結果、劣化推定部６４は、上述したように、温度のピーク位置を下流側にスライドさせた基準温度分布を生成するのである（図３の二点鎖線参照）。

還元制御部６５は、予め作成された複数の改質制御マップに基づき、燃料改質装置２０による燃料の改質を制御する。複数の改質制御マップは、記憶媒体５３に記憶されている。改質制御マップは、触媒温度に対して、昇温器２２、燃料噴射弁２１、燃料ポンプ７２、及び導入制御バルブ８３の各制御量を規定する。還元制御部６５は、改質制御マップに基づいて、現在の触媒温度に対応した各構成の制御を行うことにより、ＮＯｘの浄化に最適な改質状態でＮＯｘ触媒３１に還元剤を供給し得る。尚、ＮＯｘ触媒３１が実質無劣化である場合、改質制御マップの参照に用いられる触媒温度は、例えば中間の触媒温度センサ４４ｂの検出値であってもよく、又は各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値の平均であってもよい。

還元制御部６５は、後述する改質制御処理（図４参照）の実施により、ＮＯｘ触媒３１の劣化に合わせて、燃料改質装置２０による燃料の改質状態を補正可能である。そのため還元制御部６５は、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合を推定した推定結果を、劣化推定部６４から取得する。還元制御部６５は、劣化推定部６４の推定結果に基づき、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化の少ない部分に、還元剤が活性した状態で到達するよう、燃料改質装置２０による燃料の改質を制御する。

具体的に、還元制御部６５は、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化の進行した部分が流れ方向に沿って下流側へ拡大するに従い、燃料改質装置２０から供給される還元剤の活性を低く制御する。以上によれば、ＮＯｘの還元に好適な活性状態となる位置は、流れ方向に沿ってＮＯｘ触媒３１の下流側にずれる。その結果、劣化の少ないＮＯｘ触媒３１の中間から後方の部分にて、ＮＯｘの還元反応が活発に生じるようになる。

また、例えばＮＯｘ触媒３１のうちで後方部分に異常な温度上昇が生じて、この後方部分が劣化した場合に、還元制御部６５は、燃料改質装置２０から供給される還元剤の活性を高く制御する。以上によれば、ＮＯｘの還元に好適な活性状態となる位置は、ＮＯｘ触媒３１の上流側に維持される。その結果、劣化の少ないＮＯｘ触媒３１の前方から中間の部分にて、ＮＯｘの還元反応が活発に生じるようになる。

次に、ここまで説明した劣化推定部６４及び還元制御部６５にて実施される各処理を整理し、図４〜図６のフローチャートに基づき、図１及び図２を参照しつつ説明する。まず図４のフローチャートに基づいて、改質制御処理の詳細を説明する。改質制御処理は、前回の劣化診断から一定の期間が経過した場合、又は内燃機関ＩＣＥの異常状態が情報取得部６２によって検知された場合等、劣化診断が必要とされるタイミングで還元制御部６５によって開始される。

ここで、内燃機関ＩＣＥの異常状態とは、例えばＮＯｘ触媒３１の異常な昇温、及び排気通路における酸素濃度の過剰な低下等、瞬間的な触媒劣化が懸念される状態である。こうした異常状態が生じた場合、ＮＯｘ触媒３１の機能が失われていないかを確認するために、改質制御処理が開始される。

Ｓ１０１では、劣化診断の実施判定処理（図５参照）を実施し、劣化診断が可能な状態か否かを判断する。Ｓ１０１の実施判定により、診断開始条件が成立していないと判定した場合、改質制御処理を終了する。一方、Ｓ１０１にて、診断開始条件が成立していると判定した場合、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２では、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合いを診断するために、予め設定されたパターンで所定量の燃料を噴射させ、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０２により、診断用の還元剤がＮＯｘ触媒３１に供給される。尚、Ｓ１０２にて実施される診断用の燃料噴射パターンは、基準温度分布の標準データを生成する際の燃料噴射のパターンと実質同一又は相関のある燃料噴射パターンとされている。

Ｓ１０３では、Ｓ１０２によって還元剤の供給が開始されてから、予め規定された時間が経過したか否かを判定する。Ｓ１０３の規定時間は、ＮＯｘ浄化装置３０における還元反応の安定化を待機するための時間であって、例えば数１０秒から１分程度の時間に設定されている。Ｓ１０３にて、規定時間が経過したと判定し、診断用の還元剤による還元反応が安定したと推定される場合に、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、劣化推定部６４に劣化分布推定処理（図６参照）を実施させて、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、Ｓ１０４の劣化分布推定処理に基づき、劣化の推定される触媒部分の有無を判定する。Ｓ１０５にて、劣化の推定される部分がＮＯｘ触媒３１に無いと判定した場合、改質制御処理を終了する。一方、Ｓ１０５にて、劣化した部分がＮＯｘ触媒３１に有ると判定した場合、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、劣化の推定された部分を判定する。Ｓ１０６にて、ＮＯｘ触媒３１の後方部分が劣化していると判定した場合（図３の短破線参照）、Ｓ１０７に進む。この場合、無劣化又は軽微な劣化であると推定されるＮＯｘ触媒３１の前方部分を積極的に機能させるため、改質後の還元剤種を最適化する制御を開始する。そのため、Ｓ１０７では、ＮＯｘ触媒３１の前方及び中間に配置された各触媒温度センサ４４ａ，４４ｂの検出値を用いて、改質制御マップの参照時に用いられる触媒温度を設定し、Ｓ１０８に進む。触媒温度は、各触媒温度センサ４４ａ，４４ｂの各検出値を平均した値であってもよく、又は前方及び中間の劣化度合いに応じて各検出値に重み付けをした値であってもよい。

Ｓ１０８では、予め高活性とされた炭化水素（例えばアルデヒド等）に改質された状態で還元剤が燃料改質装置２０から供給され易くなるように、燃料改質装置２０等に対する制御の補正量を設定し、改質制御処理を終了する。Ｓ１０８における補正量の設定は、例えば参照する改質制御マップの変更によって実現される。

Ｓ１０８では、高温なほど高活性に改質され易くなる燃料の性質（図７参照）に合わせて、昇温器２２の温度を上昇させる（高くする）制御を実施する。加えてＳ１０８では、空燃比がリーン側であるほど高活性に改質され易くなる燃料の性質（図７参照）に合わせて、燃料噴射弁２１から単位時間あたりに噴射される燃料量を少なく調整する。具体的には、燃料ポンプ７２の制御によって燃料噴射弁２１の噴射圧を低下させると共に、噴射の開弁時間を短縮させることで、１ショットあたりの噴射量を少なくする。そうしたうえで、噴射頻度を高く制御することにより、燃料の供給量を確保する。さらにＳ１０８では、導入制御バルブ８３の制御によって新気の導入量を増加させることで、改質触媒２３近傍の空燃比をリーン側に調整する。

一方、Ｓ１０６にて、ＮＯｘ触媒３１の前方部分が劣化していると判定した場合（図３の長破線参照）、Ｓ１０９に進む。この場合、無劣化又は軽微な劣化であると推定されるＮＯｘ触媒３１の後方部分を積極的に機能させるため、改質後の還元剤種を最適化する制御を開始する。そのため、Ｓ１０９では、ＮＯｘ触媒３１の中間及び後方に配置された各触媒温度センサ４４ｂ，４４ｃの検出値を用いて、改質制御マップの参照時に用いられる触媒温度を設定し、Ｓ１１０に進む。触媒温度は、各触媒温度センサ４４ｂ，４４ｃの各検出値を平均した値であってもよく、又は中間及び後方の劣化度合いに応じて各検出値に重み付けをした値であってもよい。

Ｓ１１０では、低活性のまま燃料が燃料改質装置２０から供給されるように、燃料改質装置２０等に対する制御の補正量を設定し、改質制御処理を終了する。Ｓ１１０における補正量の設定は、Ｓ１０８と同様に、例えば参照する改質制御マップの変更によって実現される。

Ｓ１１０では、Ｓ１０８とは逆の補正が行われる。即ちＳ１１０では、昇温器２２の温度を降下させる（低く抑える）制御を実施し、燃料の温度上昇を抑える。さらにＳ１１０では、単位時間あたりに噴射される燃料量を多く調整する。具体的には、燃料ポンプ７２の制御によって燃料噴射弁２１の噴射圧を上昇させると共に、噴射の開弁時間を延長させることで、１ショットあたりの噴射量を多くする。そうしたうえで、過剰な燃料供給を防ぐために、噴射頻度は低く調整される。さらに導入制御バルブ８３の制御によって新気の導入量を低減させて、改質触媒２３近傍の空燃比をリッチ側に調整する。

以上のＳ１０８及びＳ１１０では、目標となる改質燃料の改質状態が設定される。還元制御部６５は、還元剤センサ４５の検出結果として取得する還元剤の状態が、目標として設定された改質状態に近づくように、昇温器２２及び燃料噴射弁２１等を、還元剤センサ４５の検出値に基づいてフィードバック制御する。こうした制御の結果、目標とされる改質状態に還元剤センサ４５の検出値が漸近しない場合、還元制御部６５は、改質触媒２３に劣化又は異常が生じていると診断する。

次に、改質制御処理のＳ１０１にて実施される劣化診断の実施判定処理の詳細を、図５のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ１２１では、内燃機関ＩＣＥの暖機運転が終了しているか否かを判定する。Ｓ１２１にて、暖機運転中であると判定した場合、実施判定処理及び改質制御処理を終了する。一方、Ｓ１２１にて、内燃機関ＩＣＥの暖機運転が終了していると判定した場合、Ｓ１２２に進む。

Ｓ１２２では、内燃機関ＩＣＥが所定の運転状態、即ち定常状態にあるか否かを定常判定部６３に判定させる。高精度な劣化推定を実現するには、運転状態の変動が小さい状態で診断実施されることが望ましい。Ｓ１２２では、排気ガスのガス流量及び燃料消費量等の推移から、これらの変動が大きく、内燃機関ＩＣＥが定常状態に無い（非定常状態である）と判定した場合、実施判定処理及び改質制御処理を終了する。一方、Ｓ１２２にて、内燃機関ＩＣＥが定常状態にあると判定した場合、実施判定処理を終了し、改質制御処理のＳ１０２に進む。

次に、改質制御処理のＳ１０４に基づき、劣化推定部６４にて実施される劣化推定処理の詳細を、図６のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ１４１では、入口温度センサ４３及び各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃから検出値を取得する。そして、取得した各温度センサ４３，４４ａ〜４４ｃの検出値に基づき、流れ方向に沿ったＮＯｘ触媒３１の温度分布（図３の各破線参照）を作成し、Ｓ１４２に進む。Ｓ１４２では、Ｓ１４１にて取得された排気ガス温度に基づき、基準温度分布が算出される（図３の実線参照）。そして、Ｓ１４１にて作成された実測分布における各位置の触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３を、算出した基準温度分布上の温度Ｔ０１Ｂ〜Ｔ０３Ｂと個別に比較し、Ｓ１４３に進む。

以上のＳ１４２では、実測された触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３と算出された基準温度Ｔ０１Ｂ〜Ｔ０３Ｂとの比較が上流側から順に実施される。即ち、初回のＳ１４２では、最も上流側に配置された触媒温度センサ４４ａの計測位置について、触媒温度Ｔ０１と基準温度Ｔ０１Ｂとを比較する。二回目のＳ１４２では、中間に配置された触媒温度センサ４４ｂの計測位置について、触媒温度Ｔ０２と基準温度Ｔ０２Ｂとを比較する。三回目のＳ１４２では、最も下流側に配置された触媒温度センサ４４ｃの計測位置について、触媒温度Ｔ０３と基準温度Ｔ０３Ｂとを比較する。

Ｓ１４３では、Ｓ１４２による比較結果に基づき、触媒温度と基準温度との温度差から、温度の比較を行った触媒部分の劣化を判断する。Ｓ１４３にて、実測の各触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３が各基準温度Ｔ００Ｂ〜Ｔ０３Ｂと同程度である場合、温度比較を行った触媒部分は、無劣化又は軽微な劣化であると判断し、Ｓ１４５に進む。一方で、Ｓ１４３の温度比較の結果、実測の各触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３が各基準温度Ｔ００Ｂ〜Ｔ０３Ｂよりも低い場合、温度比較を行った触媒部分は、劣化していると判断し、Ｓ１４４に進む。

Ｓ１４４では、ＮＯｘ触媒３１の前方が劣化しているとの判断に基づき、ＮＯｘ触媒３１の中間又は後方にて反応する還元剤が増えたものとして、基準温度分布を補正し（図３の二点鎖線参照）、Ｓ１４５に進む。

Ｓ１４５では、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃが配置された全ての計測位置について、実測された触媒温度と基準温度との比較が終了したか否かを判定する。Ｓ１４５にて、比較の終了していない計測位置があると判定した場合、Ｓ１４２に戻り、残りの計測位置のうちで最も上流側の触媒温度が、基準温度と比較される。そして、Ｓ１４２〜Ｓ１４４の繰り返しにより、全ての計測位置の温度比較が終了した場合、劣化推定処理を終了し、Ｓ１０５に移行する。

ここまで説明した第一実施形態では、燃料改質装置２０による燃料の改質によって還元剤が生成される。故に、燃料改質装置２０から供給される還元剤について、活性の高さを制御することが可能となる。また劣化推定部６４は、ＮＯｘ触媒３１の温度分布を生成し、生成した温度分布から劣化の少ない触媒部分を推定できる。この劣化の少ない触媒部分に活性した状態の還元剤が到達するよう燃料改質装置２０を制御すれば、劣化の少ない触媒部分は、活性化された還元剤を優先的に用いて、排気ガス中のＮＯｘを浄化する作用を十分に発揮し得る。その結果、劣化によるＮＯｘ触媒３１の性能低下を抑制できる排気浄化システム１００が実現される。

加えて、ＮＯｘ触媒３１の劣化は、通常、流れ方向に沿って、上流側から下流側へと拡大する。また、改質燃料は、燃料改質装置２０からＮＯｘ触媒３１へ流れる過程において、排気ガスの中でも次第に活性化する。故に、第一実施形態のように、ＮＯｘ触媒３１の劣化範囲の拡大に伴って燃料改質装置２０から供給される改質燃料の活性を下げる調整を行えば、還元剤としての改質燃料は、劣化していない触媒部分に到達した時点で、ＮＯｘの活性に好適な活性状態となり得る。したがって、劣化の少ない触媒部分は、排気ガス中のＮＯｘの浄化作用を確実に発揮できるようになる。

また第一実施形態では、改質燃料を低活性にするために、燃料噴射弁２１から単位時間あたりに噴射される燃料量が多くされる。さらに第一実施形態では、改質燃料を低活性にするために、昇温器２２の温度が低く抑えられる。これらの制御によれば、改質燃料は、排気ガス中での活性化を遅らされ、劣化していない部分に到達する時点で、ＮＯｘの還元に好適な活性状態となり得る。したがって、劣化の少ない触媒の部分は、還元反応に好適な活性状態となった還元剤を用いて、排気ガス中のＮＯｘを浄化できる。

加えて第一実施形態では、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃによる温度分布が、劣化の進行度合いを示す劣化分布とみなして用いられている。ＮＯｘ触媒３１において劣化の進行した部分の近傍では、還元反応が生じ難くなっているため、劣化前の状態と比較して、触媒温度は低い値となる。そのため、ＮＯｘ触媒３１の複数箇所の温度を検出し、現在の排気ガス温度等に基づく基準温度分布と比較することで、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化の進行している部分が、容易且つ確実に推定可能になる。

また第一実施形態では、予め設定された診断開始条件の成立時に診断のための還元剤の供給が開始される。こうした構成であれば、劣化推定部６４は、内燃機関ＩＣＥの稼動状態が安定した条件下にて、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合いを推定できる。その結果、現在のＮＯｘ触媒３１の劣化状態に合わせて改質状態を最適に調整された還元剤が、ＮＯｘ触媒３１に到達するようになる。

さらに第一実施形態の還元制御部６５は、還元剤センサ４５の検出値から炭化水素の種別を判定し、フィードバック制御の実施によって目標とする改質状態を作り出している。故に、還元制御部６５は、燃料改質装置２０から放出される改質燃料の活性度合いを正確に制御できる。以上によれば、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化の少ない部分には、ＮＯｘの還元に適した状態の還元剤が確実に到達するようになる。さらに、還元剤センサ４５の検出値に基づき、改質触媒２３の劣化診断が可能になる。

また第一実施形態では、新気導入装置８１によって燃料改質装置２０への空気の導入が可能にされている。こうした構成であれば、燃料改質装置２０に流入する排気ガスについて、空燃比及び温度の調整幅が拡大される。その結果、還元制御部６５は、燃料改質装置２０から放出される改質燃料の活性度合いを、さらに自在に制御可能になる。

さらに第一実施形態では、インタークーラ１４の下流側の配管から分岐させた新気導入管８２により、燃料改質装置２０への空気の導入が実現されている。こうした構成であれば、ポンプ等の空気を圧送するための構成を追加しなくても、高圧な吸気通路内への空気の導入が可能になる。

尚、第一実施形態において、内燃機関ＩＣＥが「機関」に相当し、燃料改質装置２０が「燃料改質器」に相当し、燃料噴射弁２１が「燃料噴射部」に相当し、昇温器２２が「昇温部」に相当し、ＮＯｘ触媒３１が「触媒」に相当する。また、還元剤センサ４５が「還元剤検出部」に相当し、ＥＣＵ５０が「浄化制御装置」に相当し、還元制御部６５が「改質制御部」に相当し、新気導入装置８１が「新気導入部」に相当する。

（第二実施形態）
図８〜図１１に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による改質制御処理では、内燃機関ＩＣＥが定常状態で稼動している期間に、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合いが推定される。以下、第二実施形態の改質制御処理の詳細を、図８のフローチャートに基づき、図１及び図２を参照しつつ説明する。この改質制御処理は、第一実施形態と同様に、前回の劣化診断から一定の期間が経過した場合、又は内燃機関ＩＣＥの異常状態が検知された場合等に、還元制御部６５によって開始される。

Ｓ２０１では、内燃機関ＩＣＥの運転変動に基づき、劣化診断が開始可能か否かを判定する。具体的にＳ２０１では、内燃機関ＩＣＥの運転変動を示す稼働情報として、排気ガスのガス流量及び燃料噴射量等が、所定の監視時間、定常判定部６３によって継続的に監視される。そして、予め設定された一定の期間、ガス流量及び燃料噴射量等の変動が、閾値として設定された所定の変動幅に収まっているか否かを判定する（図９のドットの領域参照）。その結果、ガス流量及び燃料噴射量の各変動について、それぞれの閾値内に収まっている状態が一定の期間を超えて継続した場合に、劣化診断を開始可能と判定し、Ｓ２０２に進む。一方で、ガス流量及び燃料噴射量の各変動が激しく、劣化診断の開始が不可能であると判定した場合、改質制御処理を終了する。

Ｓ２０２では、内燃機関ＩＣＥが定常状態を維持した期間の期末において、入口温度センサ４３及び各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃから検出される検出値を用いて、ＮＯｘ触媒３１の流れ方向に沿った温度分布を生成し、Ｓ２０３に進む。第二実施形態でも、各温度センサ４３，４４ａ〜４４ｃの検出値に基づく温度分布は、ＮＯｘ触媒３１の劣化分布とみなすことができる。

Ｓ２０３では、第一実施形態のＳ１０４（図４参照）と同様に、劣化推定部６４に劣化推定処理を実施させる。このＳ２０３に基づき、劣化推定部６４は、第一実施形態のＳ１４２〜Ｓ１４５と実質同一の処理を実施し、ＮＯｘ触媒３１のうちで劣化している部分を推定する。そして還元制御部６５は、劣化推定部６４にて推定された劣化部分の情報に基づき、Ｓ２０４〜Ｓ２０９の各処理を実施する。これらＳ２０４〜Ｓ２０９の各処理は、第一実施形態におけるＳ１０５〜Ｓ１１０（図４参照）と実質同一である。

以上のＳ２０７及びＳ２０９にて設定された改質の補正を実行する場合、還元制御部６５は、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃにて検出される触媒温度を用いたフィードバック制御により、燃料の改質状態を目標とする改質状態に調整可能である。こうした制御を実現するために、還元制御部６５は、ＮＯｘ触媒３１において還元反応により発生する発生熱の分布を推定する（図１０の実線参照）。還元制御部６５は、燃料の改質に際して生成される副産物（メタン，エチレン，エタン，アセトアルデヒド等）の反応熱も加味して、発生熱の分布を生成することができる。以下、推定した発生熱の分布をターゲットとし、燃料の改質状態を調整する改質調整処理の詳細を、図１１のフローチャートに基づき、図１及び図２を参照しつつ説明する。

Ｓ２２１では、内燃機関ＩＣＥの暖機運転が終了しているか否かを判定する。Ｓ２２１にて、暖機運転中であると判定した場合、改質調整処理を終了する。一方、Ｓ２２１にて、内燃機関ＩＣＥの暖機運転が終了していると判定した場合、Ｓ２２２に進む。

Ｓ２２２では、内燃機関ＩＣＥが所定の運転状態、即ち定常状態にあるか否かを定常判定部６３に判定させる。Ｓ２２２にて、内燃機関ＩＣＥが定常状態に無いと判定した場合、改質調整処理を終了する。一方、Ｓ２２２にて、内燃機関ＩＣＥが定常状態にあると判定した場合、Ｓ２２３に進む。

Ｓ２２３では、改質制御処理にて設定された改質補正後の制御条件で還元剤の供給を開始し、Ｓ２２４に進む。Ｓ２２４では、Ｓ２２３にて還元剤の供給が開始されてから、予め規定された時間が経過したか否かを判定する。Ｓ２２３の規定時間は、ＮＯｘ浄化装置３０における還元反応の安定化を待機するための時間である。Ｓ２２４にて、規定時間が経過したと判定し、改質補正後に投入された還元剤による反応が安定したと推定される場合に、Ｓ２２５に進む。

Ｓ２２５では、ＮＯｘ触媒３１の温度分布に基づき、ＮＯｘ触媒３１の各所にて還元剤の反応に伴って発生している発生熱の分布（図１０の実線参照）を生成し、Ｓ２２６に進む。Ｓ２２６では、Ｓ２２５にて生成した実測に基づく発生熱の分布と、推定した発生熱の分布（図１０の破線参照）とを比較し、Ｓ２２７に進む。

Ｓ２２７では、Ｓ２２６にて比較した二つの発生熱の分布について、整合が取れているか否かを判定する。Ｓ２２７にて、実測に基づく発生熱の分布が推定した発生熱の分布と整合している場合、改質調整を行うことなく、改質調整処理を終了する。一方、Ｓ２２７にて、実測に基づく発生熱の分布が推定した発生熱の分布からずれていると判定した場合、Ｓ２２８に進む。

Ｓ２２８では、推定した発生熱の分布に、実測に基づく発生熱の分布が近づくように、改質に関連する各構成、具体的には、燃料噴射弁２１、昇温器２２、燃料ポンプ７２、及び導入制御バルブ８３の制御量を調整し、Ｓ２２５に戻る。そして、実測に基づく発生熱の分布が推定した発生熱の分布と整合が取れるまで、Ｓ２２５〜Ｓ２２８を繰り返す。

ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、劣化の少ない触媒部分が排気ガス中のＮＯｘを浄化する作用を十分に発揮し得るので、劣化によるＮＯｘ触媒３１の性能低下は、抑制可能となる。

加えて第二実施形態の劣化推定部６４は、定常判定部６３によって内燃機関ＩＣＥが定常にあると判定された場合に、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合いを推定可能である。以上によれば、特定の燃料噴射パターンによる診断のためだけの燃料供給は、不要となる。加えて劣化推定部６４は、内燃機関ＩＣＥが通常稼動しているうちに、ＮＯｘ触媒３１の劣化度合いの推定を完了させることができる。

また第二実施形態の還元制御部６５は、燃料の改質状態を補正する場合に、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値を用いたフィードバック制御により、燃料の改質状態を目的の改質状態に調整可能である。故に、ＮＯｘ触媒３１には、現在の劣化度合いに合うよう改質状態を最適に調整された還元剤が到達するようになる。

加えて第二実施形態では、フィードバック制御においてターゲットとされ発生熱の分布に、副産物による反応熱が加味されている。こうした発生熱の分布と整合するように燃料の改質状態が調整されれば、劣化の少ない触媒部分は、ＮＯｘの浄化作用を確実に発揮可能となる。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態では、実測された触媒温度Ｔ０１〜Ｔ０３と基準温度Ｔ０１Ｂ〜Ｔ０３Ｂとの比較によって劣化部分を推定していたが、劣化を判別するための閾値、即ち、触媒温度と基準温度との温度差ΔＴは、適宜変更可能である。この温度差ΔＴは、例えばゼロであってもよい。さらに、温度差ΔＴは、ＮＯｘ触媒の全体に亘って一定に設定されていてもよく、又は前方から後方へ向かうに従って漸増又は漸減するよう設定されていてもよい。

上記実施形態では、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値に基づき、連続した線状の温度分布が劣化分布として規定されていた。しかし、劣化分布の態様は、上記の態様に限定されない。例えば、触媒温度の計測位置と実測された触媒温度とが単純に紐付けされたデータテーブルが劣化分布とされてもよい。

上記実施形態では、各触媒温度センサ４４ａ〜４４ｃが、ＮＯｘ触媒３１の劣化に関連する物理量として、触媒温度を計測していた。しかし、ＮＯｘ触媒の劣化に関連する物理量は、触媒温度に限定されない。例えば触媒内の酸素濃度、ＮＯｘ濃度、及び炭化水素の状態等の情報が、劣化に関連する物理量に相当し得る。そして、これらの物理量を検出する構成として、Ｏ２センサ、ＮＯｘセンサ、及びＨＣセンサ等を劣化検出部として、ＮＯｘ浄化装置に複数設けることが可能である。

さらに、触媒温度センサのような劣化検出部は、個数及び配置を適宜変更されてよい。例えば劣化検出部は、ＮＯｘ浄化装置に二つだけ設けられていてもよく、又は四つ以上設けられていてもよい。また、複数の劣化検出部は、流れ方向に沿って等間隔に配置されていてもよく、又は不等間隔に並べられていてもよい。さらに、複数の劣化検出部は、流れ方向に沿って一直線上に並んでいてもよく、又は一部の劣化検出部が他の劣化検出部に対してオフセットされていてもよい。

上記実施形態の定常判定部６３は、内燃機関ＩＣＥの定常状態を判定する稼動情報として、排気ガスのガス流量及び燃料噴射量の推移を取得していた。しかし、定常状態を判定する際に用いる稼働情報は、適宜変更可能である。例えば、内燃機関ＩＣＥの出力軸の回転速度及び吸気流量等が定常状態の判定に用いられもよい。また定常判定部は、複数の稼働情報の変動が全て閾値内に収まっている場合に定常状態と判定してもよく、又は特定の稼動情報が閾値内に収まっていた場合に定常状態と判定してもよい。

上記実施形態の還元制御部６５は、改質燃料の温度及び空燃比の複合的な制御により、改質燃料における活性度の高低を調整していた。しかし、還元制御部は、例えば改質燃料の温度のみ又は空燃比のみを制御可能であってもよい。また上記第二実施形態のように、ＮＯｘ触媒の発生熱の分布を用いて改質状態をフィードバック制御する構成であれば、還元剤センサ４５（図１参照）に相当する構成は、省略されてもよい。

上記実施形態では、過給器１１のコンプレッサ部にて昇圧された空気が改質触媒に供給されていた。しかし、電動ポンプによって圧送された空気が、排気管内の圧力に抗して改質触媒に供給されてもよい。こうした構成であれば、ＥＣＵは、電動ポンプの吐出量を制御することにより、改質触媒に供給する空気量を増減させることができる。さらに、改質触媒に空気を導入する構成は、省略されていてもよい。

上記実施形態において、ＥＣＵ５０のプロセッサ５１等によって提供されていた機能は、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって提供可能である。例えば、内燃機関ＩＣＥの稼動を統合制御するＥＣＵ５０とは別に設けられた後処理専用の制御回路が、「浄化制御装置」として、改質制御処理、劣化推定処理、及び改質調整処理等の一部又は全部を実行してもよい。さらに、プロセッサ５１にて実行されるプログラム及び各制御マップ等を記憶する記憶媒体５３には、フラッシュメモリ及びハードディスク等の種々の非遷移的実体的記憶媒体が採用可能である。

上記実施形態では、車両に搭載された内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化システムに、本開示の特徴構成を適用した例を説明した。しかし、車載された内燃機関に限らず、船舶、鉄道車両、及び航空機等に搭載された内燃機関又は外燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化システムにも、本開示の特徴構成は適用可能である。さらに、発電用に設置された内燃機関又は外燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化システムにも、本開示の特徴構成は適用可能である。

ＩＣＥ 内燃機関（機関）、２０ 燃料改質装置（燃料改質器）、２１ 燃料噴射弁（燃料噴射部）、２２ 昇温器（昇温部）、３１ ＮＯｘ触媒（触媒）、４４ａ〜４４ｃ 触媒温度センサ（劣化検出部）、４５ 還元剤センサ（還元剤検出部）、５０ ＥＣＵ（浄化制御装置）、６２ 情報取得部、６３ 定常判定部、６４ 劣化推定部、６５ 還元制御部（改質制御部）、８１ 新気導入装置（新気導入部）、１００ 排気浄化システム

Claims (14)

1. 機関（ＩＣＥ）から排出される排気ガスに含有される窒素酸化物を還元する還元剤を、当該機関に用いられる燃料を改質することによって生成する燃料改質器（２０）と、
   前記燃料改質器によって供給される還元剤を用いて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する触媒（３１）と、
   前記排気ガスの流れ方向に沿って前記触媒に複数配置され、当該触媒の劣化に関連する物理量を検出する劣化検出部（４４ａ〜４４ｃ）と、
   複数の前記劣化検出部の検出値に基づき、前記流れ方向における前記触媒の劣化分布を生成し、この劣化分布から前記触媒のうちで劣化の少ない部分を推定する劣化推定部（６４）と、
   前記劣化推定部によって推定された劣化の少ない部分に、還元剤が活性した状態で到達するよう、前記燃料改質器による燃料の改質を制御する改質制御部（６５）と、を備える排気浄化システム。
2. 前記改質制御部は、前記触媒のうちで劣化の進行した部分が前記流れ方向に沿って下流側へ拡大するに従い、前記燃料改質器から供給される還元剤の活性を低く制御する請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記燃料改質器は、燃料を噴射する燃料噴射部（２１）を有し、
   前記改質制御部は、単位時間あたりに前記燃料噴射部から噴射される燃料量を多くする制御により、還元剤の活性を低下させる請求項２に記載の排気浄化システム。
4. 前記燃料改質器は、燃料を昇温させる昇温部（２２）を有し、
   前記改質制御部は、前記昇温部の温度を低く抑える制御により、還元剤の活性を低下させる請求項２又は３に記載の排気浄化システム。
5. 前記改質制御部は、前記劣化推定部によって前記触媒のうちで前記流れ方向の下流側の部分が劣化していると推定された場合に、前記燃料改質器から供給される還元剤の活性を高く制御する請求項１に記載の排気浄化システム。
6. 前記燃料改質器は、燃料を噴射する燃料噴射部（２１）を有し、
   前記改質制御部は、単位時間あたりに前記燃料噴射部から噴射される燃料量を少なくする制御により、還元剤の活性を上昇させる請求項５に記載の排気浄化システム。
7. 前記燃料改質器は、燃料を昇温させる昇温部（２２）を有し、
   前記改質制御部は、前記昇温部の温度を高くする制御により、還元剤の活性を上昇させる請求項５又は６に記載の排気浄化システム。
8. 複数の前記劣化検出部は、前記触媒の複数箇所の温度をそれぞれ検出し、
   前記劣化推定部は、各前記劣化検出部にて検出された触媒温度（Ｔ０１〜Ｔ０３）を、劣化前の前記触媒が示す基準温度（Ｔ０１Ｂ〜Ｔ０３Ｂ）と比較し、検出された触媒温度の低い部分を、劣化の進行した部分と推定する請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
9. 前記改質制御部は、前記劣化推定部によって推定された前記触媒の劣化度合いに合わせて燃料の改質状態を補正する場合に、各前記劣化検出部にて検出される触媒温度を用いて、前記触媒に供給される燃料の改質状態を調整する請求項８に記載の排気浄化システム。
10. 前記改質制御部は、予め設定された診断開始条件が成立した場合に、前記触媒の劣化を推定するための還元剤の供給を前記燃料改質器に開始させる請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
11. 前記機関の稼動状態を示す稼動情報を時系列で取得する情報取得部（６２）と、
    前記情報取得部にて取得される稼動情報の推移に基づき、前記機関が定常状態であるか否かを判定する定常判定部（６３）と、をさらに備え、
    前記劣化推定部は、前記定常判定部によって前記機関が定常状態にあると判定された場合に、前記触媒の劣化の推定を開始する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
12. 前記燃料改質器と前記触媒との間に位置し、当該燃料改質器から供給される還元剤の状態を検出する還元剤検出部（４５）、をさらに備え、
    前記改質制御部は、前記触媒のうちで劣化の少ない部分に活性した状態の還元剤が到達するよう、前記還元剤検出部の検出結果に基づき、前記燃料改質器から供給される還元剤の活性度合を補正する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
13. 前記燃料改質器に空気を導入させる新気導入部（８１）、をさらに備え、
    前記改質制御部は、前記触媒のうちで劣化の少ない部分に活性した状態の還元剤が到達するよう、前記新気導入部による空気の導入を制御する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
14. 機関（ＩＣＥ）から排出される排気ガスに含有される窒素酸化物を還元する還元剤を、当該機関に用いられる燃料を改質することによって生成する燃料改質器（２０）と、
    前記燃料改質器によって供給される還元剤を用いて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する触媒（３１）と、を備える排気浄化システム（１００）に適用される浄化制御装置であって、
    前記排気ガスの流れ方向に沿って前記触媒に複数配置されたる劣化検出部（４４ａ〜４４ｃ）のそれぞれから、前記触媒の劣化に関連する物理量を検出した検出値を取得する情報取得部（６２）と、
    複数の前記劣化検出部の検出値に基づき、前記流れ方向における前記触媒の劣化分布を生成し、この劣化分布から前記触媒のうちで劣化の少ない部分を推定する劣化推定部（６４）と、
    前記劣化推定部によって推定された劣化の少ない部分に、還元剤が活性した状態で到達するよう、前記燃料改質器による燃料の改質を制御する改質制御部（６５）と、を含む浄化制御装置。

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