WO2015194022A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2015194022A1
WO2015194022A1 PCT/JP2014/066362 JP2014066362W WO2015194022A1 WO 2015194022 A1 WO2015194022 A1 WO 2015194022A1 JP 2014066362 W JP2014066362 W JP 2014066362W WO 2015194022 A1 WO2015194022 A1 WO 2015194022A1
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WO
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fuel supply
catalyst
fuel
time
nox
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Application number
PCT/JP2014/066362
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English (en)
French (fr)
Inventor
中野　雅彦
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device.
  • NOx purification catalyst is known as an exhaust purification device for purifying exhaust gas discharged from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines.
  • JP 2006-506581A discloses an exhaust emission control device for generating a reducing agent by reforming fuel injected into exhaust gas with a fuel reforming catalyst, and reducing the NOx using the generated reducing agent with a NOx reduction catalyst.
  • the exhaust temperature is raised by heat generated by oxidizing the fuel with the fuel reforming catalyst, and the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst is raised to an appropriate temperature at which the catalyst becomes active.
  • the heat required for the NOx reduction catalyst to become active can be obtained by oxidizing the injected fuel with the fuel reforming catalyst. Can be warm.
  • the fuel reforming catalyst or NOx reduction catalyst becomes an active temperature, the reforming reaction is promoted, so that a reducing agent is easily generated in the fuel reforming catalyst, and the amount of NOx that can be reduced can be increased. it can.
  • the supply time of the fuel injected into the exhaust gas is controlled, the supply amount of fuel per unit time in one injection is not controlled, and the fuel is always It is supplied at a constant supply amount. For this reason, the fuel supplied to the fuel reforming catalyst is accelerated at the same time as the reforming reaction and at the same time the oxidation reaction is promoted at an appropriate temperature when the fuel reforming catalyst and the NOx reduction catalyst become active. There is a concern that the catalyst temperature becomes too high. On the other hand, if the fuel supply time is limited so as to suppress the oxidation reaction so that the catalyst temperature does not become too high, the fuel that is the source of the reforming reaction is insufficient, so it is necessary to reduce NOx. Therefore, there is a concern that the NOx reduction rate may be lowered because a sufficient reducing agent cannot be generated.
  • the catalyst temperature is maintained between the optimum temperature and the NOx reduction rate is improved.
  • the catalyst temperature is reduced. A trade-off occurs between the temperature rise and the suppression of the occurrence of HC slip.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust purification device that can achieve both an early temperature rise of the catalyst temperature and suppression of occurrence of HC slip.
  • An exhaust emission control device is an exhaust emission control device installed in an exhaust passage for flowing exhaust exhausted from an engine, and includes a first catalyst that purifies NOx contained in exhaust using a reducing agent, A second catalyst installed upstream of the first catalyst in the exhaust passage and reforming the fuel to generate a reducing agent.
  • the exhaust emission control device is installed upstream of the second catalyst in the exhaust passage, and supplies a fuel supply unit that supplies fuel to the second catalyst, and a unit in one fuel supply of the fuel supply unit according to the state of the first catalyst And a fuel supply control unit that controls a fuel supply amount per hour.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the NOx reduction rate.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the HC slip amount.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the fuel supply control for NOx reduction executed by the controller of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst and the NOx reduction rate.
  • FIG. 7 is a characteristic map used for obtaining the target fuel supply amount based on the NOx amount in the fuel supply control for NOx reduction.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the NOx reduction rate.
  • FIG. 8 is a characteristic map used for obtaining the fuel supply amount per unit time based on the NOx amount in the fuel supply control for NOx reduction.
  • FIG. 9 is a characteristic map used for obtaining the fuel supply time based on the catalyst temperature in the fuel supply control for NOx reduction.
  • FIG. 10 is a timing chart when fuel is supplied by the fuel supply control for NOx reduction according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a timing chart when fuel is supplied by the fuel supply control for NOx reduction of the first modification.
  • FIG. 12 is a timing chart when fuel is supplied by the fuel supply control for NOx reduction of the second modification.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device 100 for a vehicle engine and its peripheral devices.
  • the vehicle includes an engine 200, an intake system 300 for flowing external air to engine 200, and an exhaust system 400 for flowing exhaust from engine 200 to the outside.
  • the engine 200 is necessary for traveling of the vehicle by burning in the combustion chamber 220 of the engine 200 the air-fuel mixture of the air (intake) taken into the combustion chamber 220 from the outside by the intake system 300 and the vaporized fuel. To obtain the correct driving force.
  • the engine 200 is provided with an injector 210 for each cylinder.
  • the injector 210 is provided so as to face the combustion chamber 220 of each cylinder of the engine 200, and injects fuel into the combustion chamber 220.
  • the air-fuel mixture of intake air and fuel is compressed by the piston, becomes high temperature, and burns.
  • Exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture is discharged to the outside through the exhaust passage 410 of the exhaust system 400.
  • the intake system 300 includes an intake passage 310 serving as an intake passage, an intake throttle valve 320 provided in the intake passage 310, and an intake collector 330 provided immediately before the engine 200.
  • the intake throttle valve 320 adjusts the amount of intake air supplied to the engine 200 by changing the intake flow area of the intake passage 310.
  • the intake air that has passed through the intake throttle valve 320 is distributed to each cylinder of the engine 200 via the intake collector 330.
  • the exhaust system 400 includes an exhaust passage 410 that exhausts the exhaust generated by the engine 200 to the outside, and an exhaust purification device 100 that purifies the exhaust.
  • the exhaust purification device 100 is a device that purifies the exhaust discharged from the engine 200.
  • the exhaust purification apparatus 100 includes a NOx reduction catalyst 10 as a first catalyst installed in the exhaust passage 410, a fuel reforming catalyst 20 as a second catalyst installed upstream of the NOx reduction catalyst 10, and a fuel reforming catalyst. 20, a catalyst fuel injection valve 30 serving as a fuel supply unit installed upstream of the gas generator 20 and a catalyst temperature sensor 40 attached to the fuel reforming catalyst 20 are provided.
  • the exhaust purification device 100 may include a diesel oxidation catalyst (DOC) and a particulate collection filter (DPF) (not shown).
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • DPF particulate collection filter
  • the NOx reduction catalyst 10 purifies the exhaust gas by reducing NOx contained in the exhaust gas exhausted from the engine 200.
  • the NOx reduction catalyst 10 is configured, for example, by coating the surface of a cordierite monolith support with a noble metal catalyst such as palladium or platinum as a NOx reduction catalyst.
  • the NOx reduction catalyst 10 reacts NOx with a reducing agent by the action of a catalyst for NOx reduction to reduce it to N 2 , H 2 O, or the like.
  • the fuel reforming catalyst 20 generates a reducing agent such as HC and H 2 by reforming a hydrocarbon compound contained in the fuel.
  • the generated reducing agent is supplied to the NOx reduction catalyst 10.
  • the fuel reforming catalyst 20 raises the exhaust temperature by oxidizing the fuel.
  • the fuel reforming catalyst 20 is configured, for example, by coating the surface of a monolith support with a noble metal catalyst such as palladium or platinum as a fuel reforming catalyst.
  • the length of the exhaust passage 410 between the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20 is appropriately set.
  • the exhaust passage 410 between the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20 may be omitted, and the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20 may be integrated.
  • the reforming and oxidation reaction at the fuel reforming catalyst 20 and the reduction reaction at the NOx reduction catalyst are integrated continuously. It becomes easy to be done.
  • the catalyst fuel injection valve 30 injects the fuel secured from the fuel tank into the exhaust passage 410 to supply the fuel mixed with the exhaust to the downstream fuel reforming catalyst 20.
  • fuel secured from the fuel tank is pressurized by a high-pressure pump and temporarily stored in the common rail.
  • the catalyst fuel injection valve 30 uses an injector, and is configured so that high-pressure fuel stored in the common rail can be injected by opening and closing the injector.
  • the catalyst temperature sensor 40 is a sensor that detects the catalyst temperature of the fuel reforming catalyst 20.
  • the temperature detected by the catalyst temperature sensor 40 is used as the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20.
  • the catalyst temperature sensor 40 may be attached to the NOx reduction catalyst 10 and directly detect the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10.
  • the catalyst temperature increases due to an increase in the exhaust gas temperature due to the oxidation reaction of the fuel in the catalyst and the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 220 of the engine 200.
  • the vehicle is equipped with a controller 50 that controls the engine 200, the catalyst fuel injection valve 30, and the intake throttle valve 320.
  • the controller 50 includes a microcomputer that includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • CPU central processing unit
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the controller 50 receives a detection signal from the catalyst temperature sensor 40. Then, the controller 50 executes NOx reduction fuel supply control based on the detection signal and the operation information of the engine 200.
  • the fuel supply control for NOx reduction is control for calculating the required fuel supply amount according to the NOx amount and supplying the fuel into the exhaust passage 410 with the calculated supply amount.
  • the NOx amount is calculated based on the engine operating state, for example, the fuel injection amount of the injector 210 and the opening of the intake throttle valve 320. Note that the NOx amount in the exhaust passage 410 may be directly detected by attaching a NOx sensor upstream of the catalyst fuel injection valve 30.
  • the inventor of the present application has found that the degree of influence of fuel on the NOx reduction rate and the catalyst temperature can be changed according to the fuel supply condition by the catalyst fuel injection valve 30. The knowledge will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the NOx reduction rate.
  • the NOx reduction rate is a ratio indicating how much NOx contained in the exhaust is reduced.
  • the NOx reduction rate is 100% when the NOx reduction catalyst 10 can reduce the entire amount of NOx contained in the exhaust gas by the reducing agent.
  • the NOx reduction rate is higher when the fuel supply amount per unit time is large.
  • the unit time is, for example, the minimum control time during which the catalyst fuel injection valve 30 can change the injection pulse from on to off.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10.
  • the temperature increase amount of the catalyst temperature increases as the fuel supply amount increases.
  • the catalyst temperature becomes higher when the fuel supply amount per unit time is small.
  • the temperature increase amount of the catalyst temperature varies depending on the amount of fuel supply per unit time. This is because, in the case of the same fuel supply amount, the injection time (fuel supply time) in one fuel supply becomes longer when the fuel supply amount per unit time is smaller.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the fuel supply amount and the HC slip amount at a low temperature when the catalyst is not sufficiently activated.
  • the HC slip amount increases as the fuel supply amount increases. That is, the injected fuel does not sufficiently react on the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20, and the amount of fuel that passes through the exhaust purification device 100 in an unreacted state increases.
  • the HC slip amount becomes larger when the fuel supply amount per unit time is large.
  • the HC slip amount varies depending on the amount of fuel supply per unit time.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a flow of fuel supply control for NOx reduction executed by the controller 50.
  • the controller 50 starts fuel supply control. This fuel supply control for NOx reduction is executed after a predetermined control period has elapsed since the previous fuel supply control.
  • step 101 the controller 50 determines whether or not the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is 200 ° C. or higher.
  • the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is detected by a catalyst temperature sensor 40 attached to the fuel reforming catalyst 20, and the controller 50 monitors the detection signal from the catalyst temperature sensor 40 and executes determination.
  • the catalyst temperature is lower than 200 ° C.
  • the NOx reduction catalyst 10 and the catalyst in the fuel reforming catalyst 20 are in an inactive state. For this reason, even if the fuel is supplied, almost no catalytic reaction occurs, and an HC slip that passes through the exhaust purification device 100 in an unreacted state occurs, so the NOx reduction rate becomes small.
  • the controller 50 determines that the catalyst temperature is lower than 200 ° C.
  • the fuel supply control is terminated.
  • the controller 50 executes the process of S102 in order to start the fuel supply control.
  • the controller 50 calculates a target fuel supply amount in one fuel supply based on the NOx amount. For example, the controller 50 obtains a target fuel supply amount based on a target fuel supply amount characteristic map as shown in FIG. FIG. 7 is a characteristic map showing the relationship between the NOx amount and the target fuel supply amount. The target fuel supply amount is determined in advance to increase as the NOx amount increases. Thereafter, the controller 50 executes the process of S103 in order to determine whether to give priority to increasing the NOx reduction rate or increasing the catalyst temperature.
  • the controller 50 determines whether or not the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is 350 ° C. or higher.
  • the catalyst temperature is 350 ° C. or higher
  • the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20 are sufficiently active, and the supplied fuel reacts. Therefore, the NOx reduction rate can be increased by increasing the fuel supply amount.
  • the controller 50 executes the process of S104 in order to prioritize the increase in the NOx reduction rate.
  • the controller 50 executes the process of S106 in order to prioritize the temperature increase of the catalyst temperature.
  • the catalyst temperature is preferably maintained between 350 ° C. and 500 ° C. so that the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 is sufficiently activated. Further, it is more preferable that the catalyst temperature is maintained between 350 ° C. and 450 ° C. so that the catalyst temperature does not exceed 500 ° C. due to heat generated by oxidation of the fuel by the fuel reforming catalyst.
  • the controller 50 determines from the NOx amount how much the NOx reduction catalyst 10 should reduce NOx, and performs one time based on the NOx amount.
  • a fuel supply amount per unit time in the fuel supply is determined.
  • the controller 50 obtains the fuel supply amount per unit time in one fuel supply based on, for example, a fuel supply characteristic map per unit time as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a characteristic map showing the relationship between the NOx amount and the fuel supply amount per unit time.
  • the fuel supply amount per unit time is determined in advance so as to increase as the NOx amount increases.
  • the controller 50 determines the fuel supply time based on the target fuel supply amount and the fuel supply amount per unit time. For example, the fuel supply time is calculated by dividing the target fuel supply amount by the fuel supply amount per unit time.
  • the controller 50 determines from the catalyst temperature how much the NOx reduction catalyst 10 needs to be raised, and the catalyst temperature.
  • the fuel supply time in one fuel supply is determined based on the temperature.
  • the controller 50 determines the fuel supply time based on a fuel supply time characteristic map as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a characteristic map showing the relationship between the catalyst temperature and the fuel supply time. The fuel supply time is predetermined so as to become longer as the catalyst temperature is lower.
  • the controller 50 determines the fuel supply amount per unit time in one fuel supply based on the target fuel supply amount and the fuel supply time. For example, the fuel supply amount per unit time is calculated by dividing the target fuel supply amount by the fuel supply time.
  • the controller 50 determines the fuel supply repetition period f of the catalyst fuel injection valve 30 based on the NOx amount.
  • the controller 50 sets the fuel supply repetition period f to a predetermined control period, and issues a fuel supply instruction to the catalyst fuel injection valve 30.
  • the controller 50 shortens the repetition cycle f to be shorter than the predetermined control cycle and supplies the fuel at the target fuel supply amount.
  • Increase the frequency of supply instructions Since the frequency of the fuel supply instruction by the controller 50 increases, the generation frequency of the reducing agent that reduces NOx increases, and therefore the amount of NOx that can be reduced increases.
  • the controller 50 controls the catalyst fuel injection valve 30 so that fuel is injected at the calculated fuel supply amount per unit time and the calculated fuel supply time.
  • the amount of fuel supply per unit time is controlled by adjusting the fuel pressure by a high-pressure pump.
  • the controller 50 functions as a fuel supply control unit for NOx reduction.
  • the controller 50 ends the fuel supply control.
  • FIG. 10A is a timing chart of fuel supply control in the comparative example
  • FIG. 10B is a timing chart of fuel supply control executed by the controller 50 in the present embodiment
  • FIG. 10C is a timing chart of the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 that is changed by the fuel supply control for NOx reduction executed by the controller 50.
  • the catalyst temperature is lower than 200 ° C.
  • the controller 50 ends the fuel supply control because the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 is in an inactive state. Therefore, the starting point of the fuel supply control for NOx reduction in FIG. 10 is a low catalyst temperature of 200 ° C. or higher and lower than 350 ° C. at which fuel supply control is normally started.
  • the controller 50 in the present embodiment starts the fuel supply control for NOx reduction.
  • the catalyst temperature T1 is a temperature at a low temperature of 200 ° C. or more and less than 350 ° C.
  • the controller 50 determines that the NOx reduction catalyst 10 is in a state where it is necessary to raise the catalyst temperature, and determines the fuel supply time ⁇ t1 based on the catalyst temperature T1 by the process of S106 of FIG. Further, the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time as the supply amount U2 as shown in FIG.
  • the controller 50 stops the supply of fuel from the catalyst fuel injection valve 30.
  • the catalyst temperature does not increase and stops at the catalyst temperature T2.
  • the fuel supply time ⁇ t1 from the time t1 to the time t2 is set to be longer as the catalyst temperature T1 is lower, as in the present embodiment.
  • the method for setting the fuel supply amount per unit time is different between this embodiment and the comparative example.
  • the fuel supply amount per unit time is always a constant supply amount U1 as shown in FIG. 10A, whereas in the case of this embodiment, as shown above, This is the supply amount U2 calculated by the process of S107.
  • the ratio of the injected fuel used to raise the temperature of the catalyst by the oxidation reaction and the ratio used to generate the reducing agent that reduces NOx by the reforming reaction are: , Become a different proportion.
  • 10A and 10B show the proportion of the fuel that is oxidized by the fuel reforming catalyst 20 in the injected fuel.
  • Region B shows the ratio of the injected fuel that has been reformed by the fuel reforming catalyst 20 and used as a reducing agent to reduce NOx by the NOx reduction catalyst 10. The amount that NOx is reduced increases as the proportion of reducing agent used to reduce NOx increases.
  • Region C shows the remaining proportion of the injected fuel that was not oxidized and was not used for NOx reduction. As the ratio of the region C increases, the injected fuel is discharged to the outside as HC slip, so that the fuel efficiency becomes worse.
  • the fuel supply from time t1 to time t2 is a supply at a low temperature when the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 is not sufficiently activated. Therefore, in the case of the comparative example, even when the NOx reduction catalyst 10 and the fuel reforming catalyst 20 are not sufficiently active to react with the fuel, the fuel supply amount per unit time is always kept constant. Since the amount is U1, the ratio of the region C is increased. On the other hand, in the case of this embodiment, when the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is low, the fuel supply time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 is set long.
  • the supply amount per unit time is also set small, when the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is low and the catalyst is not sufficiently activated, the supply amount of fuel per unit time is less than U2 U2. Set to, and inject. Accordingly, the ratio of the region C is smaller than when the fuel is injected at the supply amount U1.
  • the catalyst temperature gradually decreases from the catalyst temperature T2 to the catalyst temperature T3 over time t3.
  • the catalyst temperature T3 is the temperature of the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 at time t3, and is a temperature at an appropriate temperature at which a catalyst having a temperature of 350 ° C. or more and less than 500 ° C. is activated.
  • Time t3 is the time one cycle after the repetition cycle f from time t1.
  • the controller 50 calculates the supply amount U1 as the fuel supply amount per unit time based on the NOx amount at time t3 by the process of S104 in FIG. 5, and again supplies fuel to the catalyst fuel injection valve 30.
  • the ratio of the area A to the area C in the present embodiment from the time t3 to the time t4 is the same ratio because the fuel is supplied in the same manner as in the comparative example at the supply amount U1 and the fuel supply time ⁇ t2.
  • the catalyst temperature when the controller 50 stops the fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 at time t4 becomes the catalyst temperature T4.
  • the catalyst temperature T4 is a temperature not lower than 350 ° C. and lower than 500 ° C., and is a temperature at an appropriate temperature at which the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 becomes active.
  • the fuel supply amount per unit time is set to the supply amount U1 in the comparative example, whereas in the present embodiment, the fuel supply amount is supplied at the supply amount U3.
  • the controller 50 calculates the supply amount U3 as the fuel supply amount per unit time based on the NOx amount at time t5 by the process of S104 in FIG. 5, and causes the catalyst fuel injection valve 30 to start supplying fuel.
  • the amount of NOx at time t5 is an amount that the generation of the reducing agent necessary for the reduction is insufficient with the supply amount U1.
  • the controller 50 determines that the NOx reduction catalyst 10 must reduce NOx in a large amount, and supplies the amount of fuel supplied per unit time.
  • the supply amount U3 is larger than U1. As described in FIG. 2, by supplying the fuel at the supply amount U3, the necessary reducing agent can be sufficiently generated and the amount of the reducing agent that reduces NOx is increased compared to the comparative example. The ratio of the region B is increased.
  • the fuel supply time ⁇ t3 is a short time because it is calculated to be smaller by dividing from the target fuel supply amount by the increase in the fuel supply amount per unit time by the processing of S105. Therefore, since the fuel supply time is short even if the fuel supply amount per unit time increases, the region A used for raising the temperature of the catalyst due to oxidation of the injected fuel does not widen, and is the same region as at time t3. It becomes.
  • Time t6 is a time when the controller 50 stops the fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30.
  • the controller 50 executes the same processing as at time t6. For example, when the NOx amount at the time t7 is the same as the time t6, the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time as a larger supply amount U3 based on the NOx amount, and similarly to the time t6. Fuel is supplied to the catalyst fuel injection valve 30. Further, when the NOx amount at time t8 is increased from time t6 or time t7, the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time as a larger supply amount U4 based on the NOx amount. Is preferred.
  • the controller 50 sets the fuel supply time ⁇ t4 as a time shorter than the fuel supply time ⁇ t3 so that the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 does not become too high even if the target fuel supply amount increases due to the increase in the NOx amount. Can be set. Thereafter, at time t9 when the fuel supply time ⁇ t4 has elapsed from time t8, the controller 50 stops the supply of fuel from the catalyst fuel injection valve 30.
  • the exhaust purification device 100 of this embodiment is installed in an exhaust passage 410 through which exhaust exhausted from the engine 200 flows.
  • the exhaust gas purification apparatus 100 is installed upstream of the NOx reduction catalyst 10 and the NOx reduction catalyst 10 to purify NOx contained in exhaust gas using a reducing agent, and is a fuel that reforms fuel and generates a reducing agent.
  • a reforming catalyst 20 is installed upstream of the exhaust gas passage 410 from the fuel reforming catalyst 20, and depends on the state of the NOx reduction catalyst 10 and the catalyst fuel injection valve 30 that supplies fuel to the fuel reforming catalyst 20.
  • a controller 50 for controlling a fuel supply amount per unit time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30.
  • the controller 50 controls the fuel supply amount per unit time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 according to the state of the NOx reduction catalyst 10, which is necessary for the NOx reduction catalyst 10.
  • a proper amount of fuel can be supplied accurately. For this reason, when the catalyst temperature is an appropriate temperature, it is possible to inject an appropriate amount of fuel based on how much the NOx reduction catalyst 10 should reduce NOx, maintaining the catalyst temperature at an appropriate temperature, and reducing the NOx rate. Both improvements can be achieved.
  • an appropriate supply amount of fuel can be injected based on how much the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 needs to be raised, thereby preventing early temperature rise and HC slip generation. It can be compatible.
  • controller 50 calculates the NOx amount of NOx contained in the exhaust gas, and increases the target fuel supply amount in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 as the calculated NOx amount increases.
  • the controller 50 increases the target fuel supply amount in one fuel supply in accordance with the NOx amount of NOx contained in the exhaust gas. Therefore, the fuel can be efficiently generated in order to generate the reducing agent necessary for NOx reduction. Can be supplied, and fuel consumption can be improved.
  • the controller 50 determines the fuel supply amount per unit time based on the NOx amount required to be processed by the NOx reduction catalyst 10. Then, the fuel supply time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 is determined based on the target fuel supply amount in one fuel supply and the fuel supply amount per unit time. Further, when the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor 40 is equal to or higher than a predetermined temperature of 350 ° C., the controller 50 increases the fuel supply amount per unit time as the NOx amount increases.
  • the controller 50 determines the fuel supply time after determining the fuel supply amount per unit time based on the NOx amount.
  • the reducing agent can be accurately produced in an amount necessary for the reduction of the fuel, and the fuel efficiency can be improved without causing HC slip.
  • the controller 50 determines from the amount of NOx how much the NOx reduction catalyst 10 is in a state where NOx must be reduced.
  • the controller 50 determines that the NOx reduction catalyst 10 is in a state where a large amount of NOx must be reduced, and the fuel supply amount per unit time required according to the amount of NOx. Increase. Therefore, even if the amount of NOx increases, the amount of fuel supply per unit time is increased, so that the fuel supply time is unlikely to become long and the catalyst temperature can be prevented from rising excessively.
  • the controller 50 determines the fuel supply time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 based on the catalyst temperature, A fuel supply amount per unit time is determined based on a target fuel supply amount and a fuel supply time in one fuel supply. Further, when the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor 40 is lower than a predetermined temperature 350 ° C., the controller 50 shortens the fuel supply time as the catalyst temperature increases.
  • the controller 50 when the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 is lower than the predetermined temperature 350 ° C., the controller 50 is in a state where the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 is not in a sufficiently active state and needs to be raised. to decide. Then, since the fuel supply time per unit time is determined after determining the fuel supply time based on the catalyst temperature, the temperature of the catalyst can be increased without excessively generating HC slip, and fuel efficiency is improved. be able to. When the catalyst temperature is low, the controller 50 determines how much the NOx reduction catalyst 10 needs to be raised from the catalyst temperature. Since the fuel supply time is set longer as the catalyst temperature is lower, the temperature rise effect can be easily obtained and the temperature at which the catalyst becomes active can be reached early.
  • the controller 50 causes the catalyst fuel injection valve 30 to repeatedly perform fuel supply at the target fuel supply amount, and sets the fuel supply repetition period f of the catalyst fuel injection valve 30 as the NOx amount of NOx contained in the exhaust increases. Control it short. In this way, since the frequency of generation of the reducing agent that reduces NOx can be increased by controlling the repetition period to be shorter as the NOx amount increases, the NOx amount can be reduced even by increasing the fuel supply amount per unit time. Even when the amount is too large, NOx can be reduced.
  • the fuel supply control for NOx reduction performed by the controller 50 may sequentially change the fuel supply amount per unit time based on the monitored catalyst temperature.
  • FIG. 11 is a timing chart when fuel is supplied by the fuel supply control of the first modified example executed by the controller 50.
  • the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time and instructs the catalyst fuel injection valve 30 to supply fuel.
  • the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst 10 rises from the catalyst temperature T11.
  • the controller 50 monitors the rising catalyst temperature and calculates the fuel supply amount per unit time each time.
  • the controller 50 changes the fuel supply amount per unit time of the catalyst fuel injection valve 30 to the supply amount U21. Is gradually increased from the supply amount to the supply amount U22.
  • the controller 50 may sequentially change the fuel supply amount per unit time based on the catalyst temperature, similarly to the fuel supply time ⁇ t1. Even at an appropriate temperature of 350 ° C. or higher at which the catalyst of the NOx reduction catalyst 10 becomes sufficiently active, the active state of the catalyst slightly increases up to around 500 ° C. Therefore, in one fuel supply, the controller 50 injects the fuel for the catalyst so that the fuel supply amount per unit time increases as the second half of the fuel supply time ⁇ t2 when the catalyst temperature becomes higher, that is, as the time approaches the time t4.
  • the valve 30 is controlled.
  • the controller 50 can similarly increase the fuel supply amount per unit time as the latter half of the fuel supply time.
  • the controller 50 reduces the fuel supply amount per unit time as the latter half of the fuel supply time in one fuel supply of the catalyst fuel injection valve 30 is reached.
  • the catalyst fuel injection valve 30 is controlled to increase.
  • the fuel supply control for NOx reduction executed by the controller 50 may increase the fuel supply amount per unit time stepwise as in the second modification shown in FIG. Referring to FIG. 12, the controller 50 divides the period from time t1 to time t2 with a predetermined pulse width, and gradually increases the fuel pressure with the high-pressure pump to supply the supply amount of the catalyst fuel injection valve 30. The amount is increased from the amount U31 to the supply amount U34. Thus, the controller 50 increases the fuel supply amount per unit time stepwise as the fuel supply time ⁇ t1 becomes the second half.
  • the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time from the time t1 to the time t11 as the supply amount U31, and supplies the fuel to the catalyst fuel injection valve 30.
  • the controller 50 calculates the fuel supply amount per unit time from the time t12 to the time t13 as the supply amount U32 at the time t12, and supplies the fuel to the catalyst fuel injection valve 30.
  • the controller 50 repeats the same fuel supply control for NOx reduction from the time t14 to the time t15 and from the time t16 to the time t2, and gradually changes the fuel supply amount per unit time for each predetermined pulse width.
  • the supply amount U33 and the supply amount U34 are increased. Further, the number of pulses is controlled to be small as the fuel supply time ⁇ t2 and the fuel supply time ⁇ t3 become shorter.
  • the controller 50 causes the catalyst fuel injection valve 30 to gradually increase the fuel supply amount per unit time as the latter half of the fuel supply time. To control. As described above, the same effect as that of the first modification can also be obtained by changing the fuel supply amount per unit time stepwise.
  • control for increasing the fuel supply amount per unit time by the controller 50 in a stepwise manner is not limited to that in which an intermittent interval is provided by an on / off pulse and increased in a stepwise manner as described above.
  • the controller 50 may increase the fuel supply amount per unit time continuously and stepwise without providing an intermittent section.
  • the fuel reforming catalyst 20 causes the oxidation reaction.
  • a fuel oxidation catalyst may be provided separately from the fuel reforming catalyst 20.
  • a fuel oxidation catalyst capable of oxidizing and reforming the fuel may be used instead of the fuel reforming catalyst 20, a fuel oxidation catalyst capable of oxidizing and reforming the fuel may be used.

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Abstract

　エンジンから排出される排気を流す排気通路に設置される排気浄化装置において、還元剤を用いて排気に含まれるＮＯｘを浄化する第１触媒と、第１触媒より排気通路の上流に設置され、燃料を改質し還元剤を生成する第２触媒と、第２触媒より排気通路の上流に設置され、燃料を第２触媒へと供給する燃料供給部と、第１触媒の状態に応じて燃料供給部の一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を制御する燃料供給制御部と、を備える。

Description

排気浄化装置
　本発明は、排気浄化装置に関する。
　ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置としてＮＯｘ浄化触媒が知られている。
　ＪＰ２００６－５０６５８１Ａには、排気中に噴射された燃料を燃料改質触媒で改質させて還元剤を生成し、生成された還元剤をＮＯｘ還元触媒で用いてＮＯｘを還元する排気浄化装置が開示されている。上記の排気浄化装置では、燃料改質触媒で燃料を酸化させることにより発生する熱で排気温度を昇温させて、ＮＯｘ還元触媒の触媒温度を触媒が活性状態となる適温まで上げている。このため上記の排気浄化装置によれば、噴射された燃料が燃料改質触媒で酸化することでＮＯｘ還元触媒が活性状態となるために必要な熱を得られるので、早期にＮＯｘ還元触媒の昇温を図ることができる。また、燃料改質触媒やＮＯｘ還元触媒の触媒が活性状態となる適温時には、改質反応が促進されるので燃料改質触媒で還元剤が生成されやすく、ＮＯｘを還元できる量を増加させることができる。
　しかしながら、上記の排気浄化装置では、排気中に噴射される燃料の供給時間の制御はしているものの、一回の噴射における単位時間当たりの燃料の供給量は制御されておらず、燃料は常に一定の供給量で供給される。このため、燃料改質触媒やＮＯｘ還元触媒の触媒が活性状態となる適温時には、燃料改質触媒に供給された燃料は、改質反応の促進と同時に酸化反応も促進されるので熱が発生しやすく、触媒温度が必要以上に高くなりすぎる懸念がある。一方で、触媒温度が高くなり過ぎないように酸化反応を抑制しようと燃料の供給時間を短く制限した場合には、改質反応の元となる燃料が不足するので、ＮＯｘを還元するのに必要な還元剤を十分に生成できずに、ＮＯｘ還元率が低下する懸念がある。
　また、燃料改質触媒やＮＯｘ還元触媒の触媒が活性状態となっていない場合には、噴射された燃料は燃料改質触媒、及びＮＯｘ還元触媒で反応しにくいので、未反応状態で排気浄化装置を通過してしまうＨＣスリップが発生する。
　このように、燃料改質触媒とＮＯｘ還元触媒とを有する排気浄化装置では、触媒温度が適温のときには触媒温度の適温維持とＮＯｘ還元率向上との間で、触媒温度が低温のときには触媒温度の昇温とＨＣスリップの発生抑制との間で、トレードオフが発生する。
　そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、排気浄化装置において、触媒温度が適温のときには触媒温度の適温維持とＮＯｘ還元率向上を両立でき、触媒温度が低温のときには触媒温度の早期昇温とＨＣスリップの発生抑制を両立できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
　本発明のある態様による排気浄化装置は、エンジンから排出される排気を流す排気通路に設置される排気浄化装置であって、還元剤を用いて排気に含まれるＮＯｘを浄化する第１触媒と、第１触媒より排気通路の上流に設置され、燃料を改質し還元剤を生成する第２触媒と、を備える。排気浄化装置は、第２触媒より排気通路の上流に設置され、燃料を第２触媒へと供給する燃料供給部と、第１触媒の状態に応じて燃料供給部の一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を制御する燃料供給制御部と、をさらに備える。
図１は、本発明の一実施形態による排気浄化装置の概略構成図である。 図２は、燃料供給量とＮＯｘ還元率との関係を示すグラフである。 図３は、燃料供給量とＮＯｘ還元触媒の触媒温度との関係を示すグラフである。 図４は、燃料供給量とＨＣスリップ量との関係を示すグラフである。 図５は、本実施形態による排気浄化装置のコントローラが実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御を示すフローチャートである。 図６は、ＮＯｘ還元触媒の触媒温度とＮＯｘ還元率との関係を示すグラフである。 図７は、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御においてＮＯｘ量に基づいて目標燃料供給量を求めるために使用される特性マップである。 図８は、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御においてＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を求めるために使用される特性マップである。 図９は、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御において触媒温度に基づいて燃料供給時間を求めるために使用される特性マップである。 図１０は、本実施形態のＮＯｘ還元用の燃料供給制御によって燃料を供給するときのタイミングチャートである。 図１１は、第１変形例のＮＯｘ還元用の燃料供給制御によって燃料を供給するときのタイミングチャートである。 図１２は、第２変形例のＮＯｘ還元用の燃料供給制御によって燃料を供給するときのタイミングチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　図１は、車両用エンジンの排気浄化装置１００及びその周辺装置の概略構成図である。図１を参照すると、車両は、エンジン２００と、外部からの空気をエンジン２００へ流す吸気系３００と、エンジン２００からの排気を外部に流す排気系４００と、を備える。
　エンジン２００は、吸気系３００により外部から燃焼室２２０内へと取り込まれた空気（吸気）と気化した燃料との混合気を、エンジン２００の燃焼室２２０で燃焼させることによって、車両の走行に必要な駆動力を得る。エンジン２００には、気筒毎にインジェクタ２１０が取り付けられている。
　インジェクタ２１０は、エンジン２００の各気筒の燃焼室２２０に臨むように設けられ、燃焼室２２０内に燃料を噴射する。吸気と燃料との混合気は、ピストンにより圧縮されて高温となり、燃焼する。混合気の燃焼により生じた排気は、排気系４００の排気通路４１０を通って外部へと排出される。
　吸気系３００は、吸気の流路となる吸気通路３１０と、吸気通路３１０に設けられる吸気絞り弁３２０と、エンジン２００の直前に設けられる吸気コレクタ３３０と、を備える。
　吸気絞り弁３２０は、吸気通路３１０の吸気流通面積を変化させることで、エンジン２００に供給される吸気量を調整する。吸気絞り弁３２０を通過した吸気は、吸気コレクタ３３０を介してエンジン２００の各気筒に分配される。
　排気系４００は、エンジン２００で生成された排気を外部へ排出する排気通路４１０と、排気を浄化する排気浄化装置１００と、を備える。
　排気浄化装置１００は、エンジン２００から排出された排気を浄化する装置である。排気浄化装置１００は、排気通路４１０に設置される第１触媒としてのＮＯｘ還元触媒１０と、ＮＯｘ還元触媒１０の上流に設置される第２触媒としての燃料改質触媒２０と、燃料改質触媒２０の上流に設置される燃料供給部としての触媒用燃料噴射弁３０と、燃料改質触媒２０に取り付けられる触媒温度センサ４０と、を備える。なお、排気浄化装置１００は、図示しないディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）や微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）を備えることとしてもよい。
　ＮＯｘ還元触媒１０は、エンジン２００から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元することで排気を浄化する。ＮＯｘ還元触媒１０は、例えばコージェライト製のモノリス担体の表面にＮＯｘ還元用の触媒としてパラジウムや白金等の貴金属触媒がコーティングされることにより構成される。ＮＯｘ還元触媒１０は、ＮＯｘ還元用の触媒の作用によりＮＯｘを還元剤と反応させてＮ２やＨ２Ｏ等に還元する。
　燃料改質触媒２０は、燃料に含まれる炭化水素化合物を改質することで、ＨＣやＨ２等の還元剤を生成する。生成した還元剤は、ＮＯｘ還元触媒１０へと供給される。また、燃料改質触媒２０は、燃料を酸化することで排気温度を昇温させる。燃料改質触媒２０は、ＮＯｘ還元触媒１０と同様に例えばモノリス担体の表面に燃料改質用の触媒としてパラジウムや白金等の貴金属触媒がコーティングされることにより構成される。
　なお、ＮＯｘ還元触媒１０と燃料改質触媒２０との間の排気通路４１０の長さは適宜設定される。ＮＯｘ還元触媒１０と燃料改質触媒２０との間の排気通路４１０を省略し、ＮＯｘ還元触媒１０と燃料改質触媒２０とを一体型の構造としてもよい。ＮＯｘ還元触媒１０と燃料改質触媒２０とを一体型の構成とした場合には、燃料改質触媒２０での改質及び酸化反応とＮＯｘ還元触媒での還元反応とが一体的に連続して行われやすくなる。
　触媒用燃料噴射弁３０は、燃料タンクから確保した燃料を排気通路４１０中に噴射することで、排気と混合した燃料を下流の燃料改質触媒２０へと供給する。例えば、燃料タンクから確保した燃料は、高圧ポンプにより加圧され、一旦コモンレールに蓄えられる。触媒用燃料噴射弁３０にはインジェクタが用いられ、コモンレールに蓄えられた高圧の燃料をインジェクタの開閉によって噴射することができるように構成されている。
　触媒温度センサ４０は、燃料改質触媒２０の触媒温度を検出するセンサである。触媒温度センサ４０によって検出された温度は、ＮＯｘ還元触媒１０及び燃料改質触媒２０の触媒温度として使用される。なお、触媒温度センサ４０は、ＮＯｘ還元触媒１０に取り付けられ、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度を直接検出することとしてもよい。触媒温度は、触媒での燃料の酸化反応やエンジン２００の燃焼室２２０内での混合気の燃焼による排気温度の上昇によって高くなる。
　車両には、エンジン２００や触媒用燃料噴射弁３０、吸気絞り弁３２０を制御するコントローラ５０が搭載されている。コントローラ５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏインターフェイス）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
　コントローラ５０には、触媒温度センサ４０からの検出信号が入力される。そして、コントローラ５０は、当該検出信号やエンジン２００の運転情報に基づいて、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御を実行する。ＮＯｘ還元用の燃料供給制御は、ＮＯｘ量に応じて必要な燃料の供給量を算出し、算出した供給量で燃料を排気通路４１０中へ供給する制御である。ＮＯｘ量は、エンジン運転状態、例えばインジェクタ２１０の燃料噴射量と吸気絞り弁３２０の開度に基づいて算出される。なお、触媒用燃料噴射弁３０の上流にＮＯｘセンサを取り付けることで、排気通路４１０内のＮＯｘ量を直接検出することとしてもよい。
　本願発明者は、触媒用燃料噴射弁３０による燃料の供給条件に応じて燃料がＮＯｘ還元率や触媒温度に及ぼす影響度合いを変化させることができるという知見を得た。その知見について図２及び図３を参照して説明する。
　図２は、燃料供給量とＮＯｘ還元率との関係を示すグラフである。図２に示すように、燃料改質触媒２０への燃料供給量が増大するほどＮＯｘを還元する還元剤の生成量が増えるので、ＮＯｘ還元率は大きくなる。ＮＯｘ還元率は、排気に含まれるＮＯｘがどれだけ還元されるかを示す割合である。例えば、ＮＯｘ還元率は、ＮＯｘ還元触媒１０で還元剤が排気に含まれるＮＯｘを全量還元できた場合、１００％となる。ここで、一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量が大きいときと小さいときとを比較した場合、単位時間当たりの燃料供給量が大きいときの方がＮＯｘ還元率はより高くなる。このように、同一の燃料供給量であっても、単位時間当たりの燃料供給量の大小によって、ＮＯｘ還元率は変動する。単位時間は、例えば触媒用燃料噴射弁３０が噴射パルスをオンからオフに変えることのできる最小制御時間である。
　図３は、燃料供給量とＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度との関係を示すグラフである。図３に示すように、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度がある温度のときに燃料を供給した場合には、燃料供給量が増大するほど、触媒温度の昇温量は増加する。ここで、一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量が小さいときと大きいときとを比較した場合、単位時間当たりの燃料供給量が小さいときの方が触媒温度はより高くなる。このように、同一の燃料供給量であっても、単位時間当たりの燃料供給量の大小によって、触媒温度の昇温量は変動する。これは、同一の燃料供給量の場合、単位時間当たりの燃料供給量が小さいときの方が、一回の燃料供給における噴射時間（燃料供給時間）が長くなるからである。
　また、本願発明者は、触媒用燃料噴射弁３０による燃料の供給条件に応じて燃料がＨＣスリップ量に及ぼす影響度合いを変化させられることを見出した。図４は、触媒が十分に活性状態となっていない低温時における燃料供給量とＨＣスリップ量との関係を示すグラフである。図４に示すように、燃料供給量が増えるほど、ＨＣスリップ量は大きくなる。すなわち、噴射された燃料がＮＯｘ還元触媒１０及び燃料改質触媒２０上で十分に反応せず、未反応の状態で排気浄化装置１００を通過する燃料の量が増加する。ここで、一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量が大きいときと小さいときとを比較した場合、単位時間当たりの燃料供給量が大きいときの方がＨＣスリップ量はより大きくなる。このように、同一の燃料供給量であっても、単位時間当たりの燃料供給量の大小によって、ＨＣスリップ量は変動する。
　次に、図５を参照して、排気浄化装置１００におけるコントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御について説明する。図５は、コントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御の流れを示すフローチャートである。車両のイグニッションスイッチがオンにされると、コントローラ５０は、燃料供給制御を開始する。このＮＯｘ還元用の燃料供給制御は、前回の燃料供給制御から所定の制御周期経過後に実行される。
　ステップ１０１（Ｓ１０１）では、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が２００℃以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度は燃料改質触媒２０に取り付けられた触媒温度センサ４０によって検出され、コントローラ５０は、触媒温度センサ４０からの検出信号を監視して、判定を実行する。ここで、図６に示すように、触媒温度が２００℃未満である場合には、ＮＯｘ還元触媒１０及び燃料改質触媒２０内の触媒は不活性状態となっている。このため、燃料が供給されても触媒反応がほとんど起きず未反応の状態で排気浄化装置１００を通過するＨＣスリップが発生してしまうので、ＮＯｘ還元率は小さくなる。したがって、コントローラ５０は、触媒温度が２００℃未満であると判定した場合には、燃料供給制御を終了する。他方で、触媒温度が２００℃以上であると判定した場合には、コントローラ５０は、燃料供給制御を開始するためにＳ１０２の処理を実行する。
　Ｓ１０２では、コントローラ５０は、ＮＯｘ量に基づいて一回の燃料供給における目標燃料供給量を算出する。コントローラ５０は、例えば、図７に示すような目標燃料供給量特性マップに基づいて目標燃料供給量を求める。図７は、ＮＯｘ量と目標燃料供給量との関係を示す特性マップである。目標燃料供給量は、ＮＯｘ量が増加するほど、増えるように予め定められている。その後、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元率の上昇又は触媒温度の昇温のどちらを優先するか判定するためにＳ１０３の処理を実行する。
　Ｓ１０３では、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が３５０℃以上であるか否かを判定する。ここで、図６に示すように、触媒温度が３５０℃以上である場合には、ＮＯｘ還元触媒１０及び燃料改質触媒２０の触媒は十分に活性状態となっており、供給された燃料が反応しやすいので、燃料供給量を増やすことでＮＯｘ還元率を高くすることができる。このため、コントローラ５０は、触媒温度が３５０℃以上であると判定した場合には、ＮＯｘ還元率の上昇を優先するためにＳ１０４の処理を実行する。他方で、触媒温度が３５０℃未満であると判定した場合には、コントローラ５０は、触媒温度の昇温を優先するためにＳ１０６の処理を実行する。なお、ＮＯｘ還元時には、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が十分に活性状態となるよう触媒温度は３５０℃から５００℃の間で維持されることが好ましい。また、燃料が燃料改質触媒で酸化されることにより発生する熱で触媒温度が５００℃を超えることがないよう、触媒温度は３５０℃から４５０℃の間で維持されることがより好ましい。
　Ｓ１０４では、触媒温度が３５０℃以上の場合に、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０がどの程度ＮＯｘを還元しなければならない状態であるかをＮＯｘ量から判断し、ＮＯｘ量に基づいて一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を決定する。コントローラ５０は、例えば、図８に示すような単位時間当たりの燃料供給特性マップに基づいて一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を求める。図８は、ＮＯｘ量と単位時間当たりの燃料供給量との関係を示す特性マップである。単位時間当たりの燃料供給量は、ＮＯｘ量が増大するほど、大きくなるように予め定められている。
　Ｓ１０５では、コントローラ５０は、目標燃料供給量と単位時間当たりの燃料供給量とに基づいて、燃料供給時間を決定する。例えば、燃料供給時間は、目標燃料供給量を単位時間当たりの燃料供給量で除算することにより算出される。
　一方、Ｓ１０６で触媒温度が３５０℃未満であると判定された場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０がどの程度触媒温度を上げる必要のある状態であるかを触媒温度から判断し、触媒温度に基づいて一回の燃料供給における燃料供給時間を決定する。コントローラ５０は、例えば、図９に示すような燃料供給時間特性マップに基づいて燃料供給時間を求める。図９は、触媒温度と燃料供給時間との関係を示す特性マップである。燃料供給時間は、触媒温度が低いときほど、長くなるように予め定められている。
　Ｓ１０７では、コントローラ５０は、目標燃料供給量と燃料供給時間とに基づいて、一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を決定する。例えば、単位時間当たりの燃料供給量は、目標燃料供給量を燃料供給時間で除算することにより算出される。
　Ｓ１０８では、コントローラ５０は、ＮＯｘ量に基づいて、触媒用燃料噴射弁３０の燃料供給の繰り返し周期ｆを決定する。原則、コントローラ５０は、燃料供給の繰り返し周期ｆを所定の制御周期に設定して、触媒用燃料噴射弁３０に燃料の供給指示を実行する。しかし、ＮＯｘ量が多く単位時間当たりの燃料供給量を増やしても還元しきれない場合には、コントローラ５０は、繰り返し周期ｆを所定の制御周期よりも短くして目標燃料供給量での燃料の供給指示の頻度を高くする。コントローラ５０による燃料の供給指示の頻度が高くなることによって、ＮＯｘを還元する還元剤の生成頻度が高くなるので、ＮＯｘを還元できる量は増加する。
　Ｓ１０９では、コントローラ５０は、算出した単位時間当たりの燃料供給量及び算出した燃料供給時間で燃料が噴射されるように触媒用燃料噴射弁３０を制御する。単位時間当たりの燃料供給量は、高圧ポンプによって燃料の圧力が調整されることで制御される。このようにコントローラ５０は、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御部として機能する。コントローラ５０は、Ｓ１０９の処理を実行後、燃料供給制御を終了する。
　図１０を参照して、コントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御の流れを説明する。図１０（ａ）は比較例における燃料供給制御のタイミングチャートであり、図１０（ｂ）は本実施形態におけるコントローラ５０が実行する燃料供給制御のタイミングチャートである。図１０（ｃ）は、コントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御によって変化するＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度のタイミングチャートである。触媒温度が２００℃未満の温度である場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が不活性状態であるので、燃料供給制御を終了する。したがって、燃料供給制御が正常に開始される２００℃以上３５０℃未満の低温の触媒温度のときを、図１０におけるＮＯｘ還元用の燃料供給制御の開始点とする。
　図１０（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で触媒温度Ｔ１となったときに、本実施形態におけるコントローラ５０は、ＮＯｘ還元用の燃料供給制御を開始する。ここで触媒温度Ｔ１は、２００℃以上であって３５０℃未満の低温時の温度である。触媒温度Ｔ１において、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒は十分に活性状態となっていない。したがって、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０が触媒温度を上げる必要のある状態であると判断し、図５のＳ１０６の処理によって触媒温度Ｔ１に基づいて燃料供給時間Δｔ１を決定する。また、コントローラ５０は、Ｓ１０７の処理によって単位時間当たりの燃料供給量を図１０（ｂ）に示すように供給量Ｕ２として算出して、触媒用燃料噴射弁３０に燃料を供給させる。時刻ｔ１で排気通路４１０中に燃料の供給が開始されることによって、燃料改質触媒２０で燃料が酸化されて触媒温度の上昇が始まる。その後、時刻ｔ２で、コントローラ５０は、触媒用燃料噴射弁３０の燃料の供給を停止させる。時刻ｔ２で燃料の供給が停止されることによって、触媒温度は上昇しなくなり触媒温度Ｔ２で停止する。
　比較例の場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの燃料供給時間Δｔ１は、本実施形態と同様に、触媒温度Ｔ１が低いほど長くなるように設定される。一方で、単位時間当たりの燃料供給量は、本実施形態と比較例とでは設定方法が相違する。単位時間当たりの燃料供給量は、比較例の場合には図１０（ａ）に示すように常に一定の供給量Ｕ１となるのに対し、本実施形態の場合には上述のように図５のＳ１０７の処理によって算出された供給量Ｕ２となる。このため、本実施形態と比較例とでは、噴射された燃料のうち、酸化反応により触媒の昇温に使われる割合と、改質反応によりＮＯｘを還元する還元剤の生成に使われる割合とは、異なる割合になる。
　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の領域Ａは、噴射された燃料のうち、燃料改質触媒２０で酸化される燃料の割合を示したものである。また、領域Ｂは、噴射された燃料のうち、燃料改質触媒２０で改質され還元剤となったものがＮＯｘ還元触媒１０でＮＯｘを還元するのに使われる割合を示したものである。ＮＯｘが還元される量は、ＮＯｘを還元するのに使われる還元剤の割合が増えるほど増加する。領域Ｃは、噴射された燃料のうち、酸化されず、かつ、ＮＯｘの還元にも使われなかった残りの割合を示したものである。領域Ｃの割合が大きくなるほど、噴射された燃料は、ＨＣスリップとして外部に排出されることとなるので燃費が悪くなる。
　時刻ｔ１から時刻ｔ２までにおける燃料供給は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が十分に活性状態となっていない低温時における供給となる。したがって、比較例の場合には、ＮＯｘ還元触媒１０及び燃料改質触媒２０で燃料が反応しにくい十分な活性状態が得られていないときにも、単位時間当たりの燃料供給量を常に一定の供給量Ｕ１としているので、領域Ｃの割合が大きくなる。他方で、本実施形態の場合には、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が低いときに触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における燃料供給時間を長く設定する。このため、単位時間当たりの供給量も小さく設定されるので、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が低く触媒が十分に活性状態となっていないときには、単位時間当たりの燃料の供給量をＵ１より少ないＵ２に設定し噴射を行う。したがって、供給量Ｕ１で噴射したときよりも領域Ｃの割合が小さくなる。
　時刻ｔ２でコントローラ５０が、触媒用燃料噴射弁３０の燃料の供給を停止させた後は、時刻ｔ３にかけて触媒温度は触媒温度Ｔ２から触媒温度Ｔ３へと徐々に下がる。ここで、触媒温度Ｔ３は、時刻ｔ３のときのＮＯｘ還元触媒１０の触媒の温度であり、３５０℃以上５００℃未満の触媒が活性状態となる適温時の温度である。時刻ｔ３は、時刻ｔ１から繰り返し周期ｆで１周期後の時刻である。
　時刻ｔ３では、コントローラ５０は、図５のＳ１０４の処理によって時刻ｔ３のときのＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量として供給量Ｕ１を算出し、触媒用燃料噴射弁３０に再度燃料の供給を開始させる。時刻ｔ３から時刻ｔ４までにおける本実施形態の領域Ａから領域Ｃの比率は、供給量Ｕ１及び燃料供給時間Δｔ２で比較例と同様に燃料を供給するので、同様の比率となる。その後、時刻ｔ４でコントローラ５０が触媒用燃料噴射弁３０の燃料の供給を停止させたときの触媒温度は、触媒温度Ｔ４となる。触媒温度Ｔ４は、３５０℃以上５００℃未満の温度であり、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が活性状態となる適温時の温度である。
　一方で、時刻ｔ５では、単位時間当たりの燃料供給量を比較例では供給量Ｕ１としているのに対し、本実施形態では供給量Ｕ３で供給する。コントローラ５０は、図５のＳ１０４の処理によって時刻ｔ５のときのＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量として供給量Ｕ３を算出し、触媒用燃料噴射弁３０に燃料の供給を開始させる。時刻ｔ５のときのＮＯｘ量は、還元に必要な還元剤の生成が供給量Ｕ１では不足してしまう量である。このように、ＮＯｘ量が多い時刻ｔ５の場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０がＮＯｘを大量に還元しなければならない状態であると判断し、単位時間当たりの燃料供給量を供給量Ｕ１よりも多い供給量Ｕ３とする。図２でも説明したように、供給量Ｕ３で燃料を供給することによって、比較例と比べ、必要な還元剤を十分に生成することができてＮＯｘを還元する還元剤の量が多くなるので、領域Ｂの比率は大きくなる。
　また、燃料供給時間Δｔ３は、Ｓ１０５の処理によって単位時間当たりの燃料供給量が増える分、目標燃料供給量から除算されて小さく算出されるので短い時間となる。したがって、単位時間当たりの燃料供給量が増えても燃料供給時間は短いので、噴射される燃料のうち酸化により触媒の昇温に使われる領域Ａは広がることなく時刻ｔ３のときと同程度の領域となる。時刻ｔ６は、コントローラ５０が、触媒用燃料噴射弁３０の燃料の供給を停止させた時間である。
　時刻ｔ７及び時刻ｔ８では、コントローラ５０は、時刻ｔ６と同様の処理を実行する。例えば、時刻ｔ７でのＮＯｘ量が時刻ｔ６と同じである場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を多めの供給量Ｕ３と算出し、時刻ｔ６と同様に触媒用燃料噴射弁３０に燃料を供給させる。また、時刻ｔ８でのＮＯｘ量が時刻ｔ６や時刻ｔ７より増加している場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量をさらに多めの供給量Ｕ４と算出することが好ましい。この場合において、ＮＯｘ量の増加により目標燃料供給量が増えてもＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が高温になりすぎないように、コントローラ５０は、燃料供給時間Δｔ３より短い時間として燃料供給時間Δｔ４を設定できる。その後、時刻ｔ８から燃料供給時間Δｔ４が経過した時刻ｔ９で、コントローラ５０は、触媒用燃料噴射弁３０の燃料の供給を停止させる。
　上記した本実施形態による排気浄化装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の排気浄化装置１００は、エンジン２００から排出される排気を流す排気通路４１０に設置される。排気浄化装置１００は、還元剤を用いて排気に含まれるＮＯｘを浄化するＮＯｘ還元触媒１０と、ＮＯｘ還元触媒１０より排気通路４１０の上流に設置され、燃料を改質し還元剤を生成する燃料改質触媒２０と、を備える。また、排気浄化装置１００は、燃料改質触媒２０より排気通路４１０の上流に設置され、燃料を燃料改質触媒２０へと供給する触媒用燃料噴射弁３０と、ＮＯｘ還元触媒１０の状態に応じて触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を制御するコントローラ５０と、をさらに備える。
　このように、コントローラ５０が触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量をＮＯｘ還元触媒１０の状態に応じて制御することになるので、ＮＯｘ還元触媒１０にとって必要な量の燃料を的確に供給することができる。このため、触媒温度が適温のときには、ＮＯｘ還元触媒１０がＮＯｘをどの程度還元しなければならない状態であるかに基づいて適切な供給量の燃料を噴射でき、触媒温度の適温維持とＮＯｘ還元率向上を両立することができる。また、触媒温度が低温のときには、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度をどの程度上げる必要のある状態であるかに基づいて適切な供給量の燃料を噴射でき、早期昇温とＨＣスリップの発生抑制を両立することができる。
　さらに、コントローラ５０は、排気に含まれるＮＯｘのＮＯｘ量を算出し、算出したＮＯｘ量が増大するほど、触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における目標燃料供給量を増大させる。
　このように、コントローラ５０は、排気に含まれるＮＯｘのＮＯｘ量に応じて一回の燃料供給における目標燃料供給量を増大させるので、ＮＯｘの還元に必要な還元剤を生成するために効率よく燃料を供給することができ、燃費を向上させることができる。
　コントローラ５０は、触媒温度センサ４０で検出した所定温度が所定の温度３５０℃以上の場合には、ＮＯｘ還元触媒１０での処理が要求されるＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を決定し、一回の燃料供給における目標燃料供給量と単位時間当たりの燃料供給量とに基づいて触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における燃料供給時間を決定する。また、コントローラ５０は、触媒温度センサ４０で検出した触媒温度が所定の温度３５０℃以上の場合には、ＮＯｘ量が増大するほど単位時間当たりの燃料供給量を増大させる。
　このように、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が十分に活性状態の場合には、ＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を決定してから燃料供給時間を決定するので、ＮＯｘの還元に必要な量だけ還元剤を的確に生成することができ、ＨＣスリップを生じさせることなく燃費を向上させることができる。また、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０がどの程度ＮＯｘを還元しなければならない状態であるかをＮＯｘ量から判断する。そして、ＮＯｘ量が増大した場合には、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０がＮＯｘを大量に還元しなければならない状態であると判断し、ＮＯｘ量に応じて必要な単位時間当たりの燃料供給量を増大させる。したがって、ＮＯｘ量が増大しても単位時間当たりの燃料供給量を増大させるので燃料供給時間が長くなりにくく触媒温度が過度に上昇することを抑制できる。
　コントローラ５０は、触媒温度センサ４０で検出した触媒温度が所定の温度３５０℃未満の場合には、触媒温度に基づいて触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における燃料供給時間を決定し、一回の燃料供給における目標燃料供給量と燃料供給時間とに基づいて単位時間あたりの燃料供給量を決定する。また、コントローラ５０は、触媒温度センサ４０で検出した触媒温度が所定の温度３５０℃未満の場合には、触媒温度が高くなるほど燃料供給時間を短くする。
　このように、コントローラ５０は、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度が所定の温度３５０℃未満の場合には、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が十分活性状態でなく触媒温度を上げる必要のある状態であると判断する。そして、触媒温度に基づいて燃料供給時間を決定してから単位時間当たりの燃料供給量を決定するので、ＨＣスリップを過度に発生させることなく触媒の昇温を図ることができ、燃費を向上させることができる。また、触媒温度が低い場合には、コントローラ５０は、触媒温度からＮＯｘ還元触媒１０がどの程度触媒温度を上げる必要のある状態であるかを判断する。そして、触媒温度が低いときほど燃料供給時間を長めに設定するので、昇温効果が得られやすく早期に触媒が活性状態となる温度に到達することができる。
　コントローラ５０は、目標燃料供給量での燃料供給を触媒用燃料噴射弁３０に繰り返し実行させ、排気に含まれるＮＯｘのＮＯｘ量が増大するほど触媒用燃料噴射弁３０の燃料供給の繰り返し周期ｆを短く制御する。このように、繰り返し周期をＮＯｘ量が増大するほど短く制御することでＮＯｘを還元する還元剤の生成頻度を高くすることができるので、ＮＯｘ量が単位時間当たりの燃料供給量を増やすことでも還元しきれないほど多い場合でもＮＯｘを還元することができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、コントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御は、監視している触媒温度に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を逐次変化させることとしても良い。図１１は、コントローラ５０が実行する第１変形例の燃料供給制御によって燃料を供給するときのタイミングチャートである。図１１を参照すると、時刻ｔ１でコントローラ５０は、単位時間当たりの燃料供給量を算出し、触媒用燃料噴射弁３０に燃料の供給指示を行う。時刻ｔ１で燃料の供給が開始されることで、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒温度は触媒温度Ｔ１１から上昇する。時刻ｔ２までコントローラ５０は、上昇する触媒温度を監視して、単位時間当たりの燃料供給量を都度算出する。このため、触媒温度が触媒温度Ｔ１１から触媒温度Ｔ１２へと上昇するにつれて、すなわち燃料供給時間Δ１の後半になるほどコントローラ５０は、触媒用燃料噴射弁３０の単位時間当たりの燃料供給量を供給量Ｕ２１から供給量Ｕ２２へと徐々に増加させる。
　時刻ｔ３から時刻ｔ４までの燃料供給時間Δｔ２においても、燃料供給時間Δｔ１と同様にコントローラ５０は、触媒温度に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を逐次変化させることとしてもよい。ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が十分に活性状態となる３５０℃以上の適温時においても、５００℃付近まで僅かながら触媒の活性状態は上がっていく。したがって、一回の燃料供給において、コントローラ５０は、触媒温度が高くなる燃料供給時間Δｔ２の後半になるほど、すなわち時刻ｔ４に近づくほど、単位時間当たりの燃料供給量を増大するように触媒用燃料噴射弁３０を制御する。また、時刻ｔ５以後も、コントローラ５０は、同様に単位時間当たりの燃料供給量を燃料供給時間の後半になるほど増やすことができる。
　上記した実施形態の第１変形例による排気浄化装置１００によれば、コントローラ５０は、触媒用燃料噴射弁３０の一回の燃料供給における燃料供給時間の後半になるほど単位時間当たりの燃料供給量を増大するように触媒用燃料噴射弁３０を制御する。このように、燃料供給時間の後半になるほど単位時間当たりの燃料供給量を増大させることで、ＮＯｘ還元触媒１０の触媒が昇温中でも活性状態に応じて触媒での燃料の反応する量を増やすことができ、早期に昇温を図ることやＮＯｘの還元効果を高めることができる。
　さらに、コントローラ５０が実行するＮＯｘ還元用の燃料供給制御は、図１２に示す第２変形例のように、段階的に単位時間当たりの燃料供給量を増加させることとしてもよい。図１２を参照すると、コントローラ５０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間を所定のパルス幅で区切り、段階的に高圧ポンプで燃料の圧力を増加させて触媒用燃料噴射弁３０の供給量を供給量Ｕ３１から供給量Ｕ３４へと増加させる。このように、コントローラ５０は、燃料供給時間Δｔ１の後半になるほど、単位時間当たりの燃料供給量を段階的に増加させる。
　まず初めに、コントローラ５０は、時刻ｔ１から時刻ｔ１１までの単位時間当たりの燃料供給量を供給量Ｕ３１として算出し、触媒用燃料噴射弁３０に燃料を供給させる。
　次に、コントローラ５０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの単位時間当たりの燃料供給量を時刻ｔ１２で供給量Ｕ３２として算出し、触媒用燃料噴射弁３０に燃料を供給させる。コントローラ５０は、同様のＮＯｘ還元用の燃料供給制御を、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５まで、及び時刻ｔ１６から時刻ｔ２までにおいても繰り返し、単位時間当たりの燃料供給量を所定のパルス幅ごとに段階的に供給量Ｕ３３、供給量Ｕ３４と増やす。また、燃料供給時間Δｔ２や燃料供給時間Δｔ３が短くなることに応じて、パルス数を少なく制御する。
　上記した実施形態の第２変形例による排気浄化装置１００によれば、コントローラ５０は、燃料供給時間の後半になるほど単位時間当たりの燃料供給量を段階的に増大するように触媒用燃料噴射弁３０を制御する。このように、単位時間当たりの燃料供給量を段階的に変えることによっても、第１の変形例と同様の効果を得ることができる。
　なお、コントローラ５０による単位時間当たりの燃料供給量を段階的に増大させる制御は、上記のようにオン・オフパルスによって間欠区間を設け段階的に増大させるもののみに限られない。例えば、コントローラ５０は、単位時間当たりの燃料供給量を、間欠区間を設けずに連続的で階段状に増大させることとしてもよい。
　上記実施形態では、燃料改質触媒２０で酸化反応を生じさせることとしたが、燃料改質触媒２０とは別に燃料酸化触媒を設ける構成としてもよい。また、燃料改質触媒２０の代わりに、燃料を酸化させ、かつ改質もさせることのできる燃料酸化触媒を用いることとしてもよい。また、酸化反応や改質反応のできるＮＯｘ還元触媒１０を用いることとしてもよい。
　なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (9)

  1. 　エンジンから排出される排気を流す排気通路に設置される排気浄化装置において、
    　還元剤を用いて排気に含まれるＮＯｘを浄化する第１触媒と、
    　前記第１触媒より前記排気通路の上流に設置され、燃料を改質し還元剤を生成する第２触媒と、
    　前記第２触媒より前記排気通路の上流に設置され、燃料を前記第２触媒へと供給する燃料供給部と、
    　前記第１触媒の状態に応じて前記燃料供給部の一回の燃料供給における単位時間当たりの燃料供給量を制御する燃料供給制御部と、
    　を備える排気浄化装置。
  2. 　請求項１に記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、
    　排気に含まれるＮＯｘのＮＯｘ量を求めるＮＯｘ量算出部をさらに備え、
    　ＮＯｘ量算出部で算出したＮＯｘ量が増大するほど前記燃料供給部の一回の燃料供給における目標燃料供給量を増大させる、
    　排気浄化装置。
  3. 　請求項２に記載の排気浄化装置であって、
    　前記第１触媒又は前記第２触媒の触媒温度を検出する触媒温度検出部を備え、
    　前記燃料供給制御部は、
    　前記触媒温度検出部で検出した触媒温度が所定の温度以上の場合には、前記第１触媒で処理が要求されるＮＯｘ量に基づいて単位時間当たりの燃料供給量を決定し、
    　一回の燃料供給における目標燃料供給量と単位時間当たりの燃料供給量とに基づいて前記燃料供給部の一回の燃料供給における燃料供給時間を決定する、
    　排気浄化装置。
  4. 　請求項３に記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、
    　前記触媒温度検出部で検出した触媒温度が所定の温度以上の場合には、ＮＯｘ量が増大するほど単位時間当たりの燃料供給量を増大させる、
    　排気浄化装置。
  5. 　請求項３又は請求項４に記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、
    　前記触媒温度検出部で検出した触媒温度が所定の温度未満の場合には、触媒温度に基づいて前記燃料供給部の一回の燃料供給における燃料供給時間を決定し、
    　一回の燃料供給における目標燃料供給量と燃料供給時間とに基づいて単位時間当たりの燃料供給量を決定する、
    　排気浄化装置。
  6. 　請求項５に記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、
    　前記触媒温度検出部で検出した触媒温度が所定の温度未満の場合には、触媒温度が高くなるほど燃料供給時間を短くする、
    　排気浄化装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、前記燃料供給部の一回の燃料供給の後半になるほど単位時間当たりの燃料供給量を増大するように前記燃料供給部を制御する、
    　排気浄化装置。
  8. 　請求項７に記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、燃料供給時間の後半になるほど単位時間当たりの燃料供給量を段階的に増大するように前記燃料供給部を制御する、
    　排気浄化装置。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の排気浄化装置であって、
    　前記燃料供給制御部は、
    　目標燃料供給量での燃料供給を前記燃料供給部に繰り返し実行させ、
    　排気に含まれるＮＯｘのＮＯｘ量が増大するほど前記燃料供給部の燃料供給の繰り返し周期を短く制御する、
    　排気浄化装置。
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