JP2018155143A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱、水素生成装置の作動時に、排気浄化触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比に制御する。【解決手段】水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置（５０）と、機関排気通路内に配置されたＮＯＸ吸蔵触媒（１４）と、ＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流に配置されたＮＯＸセンサ（２４）とを具備する。ＮＯＸセンサ（２４）の出力値は、ガス中に含まれるＮＯＸおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する。熱、水素生成装置（５０）からＮＯＸ吸蔵触媒（１４）に改質ガスを供給することによりＮＯＸ吸蔵触媒（１４）から吸蔵したＮＯＸを放出させ、このときＮＯＸセンサ（２４）の実際の出力値が、ＮＯＸセンサ（１４）の基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置（５０）における改質効率が低下したと判別される。【選択図】図１３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を機関排気通路に配置し、機関の空燃比が通常はリーンとされ、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からＮＯ_Ｘを放出させるために機関の空燃比が周期的にリッチとされる内燃機関において、水素を含む改質ガスを生成するための燃料改質装置を具備しており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒の上流に低温酸化触媒を配置し、機関始動時に、燃料改質装置において生成された水素を含む改質ガスを低温酸化触媒に供給し、それによって早期にＮＯ_Ｘ吸蔵触媒によるＮＯ_Ｘ浄化率を高めるようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。

特開２００９−１６５９０４号公報

ところで、燃料改質装置において生成されるＨ_２やＣＯは、機関から排出されるＨＣやＣＯに比べて、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からＮＯ_Ｘを放出させるための還元剤としての反応性が高く、従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からＮＯ_Ｘを放出させるには、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からＮＯ_Ｘを放出させるための還元剤として燃料改質装置において生成されるＨ_２やＣＯを用いることが好ましいとことになる。しかしながら、この場合、燃料改質装置における燃料の改質効率が低下してＨ_２やＣＯの生成量が低下すると、ＮＯ_Ｘの還元作用が弱まり、ＮＯ_Ｘの浄化率が低下することになる。従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からＮＯ_Ｘを放出させるための還元剤として燃料改質装置において生成されるＨ_２やＣＯを用いた場合には、燃料改質装置における燃料の改質効率が低下したことを判断できることが必要となる。

そこで、本発明によれば、水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置を具備しており、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガス中に含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が機関排気通路内に配置されており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒の下流に、ガス中に含まれるＮＯ_Ｘを検出可能なＮＯ_Ｘセンサを配置し、ＮＯ_Ｘセンサの出力値が、ガス中に含まれるＮＯ_Ｘおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する内燃機関の排気浄化装置において、熱、水素生成装置からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に改質ガスを供給することによりＮＯ_Ｘ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯ_Ｘを放出させ、改質効率が低下していないときに改質ガスがＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯ_Ｘセンサの基準出力値と、改質ガスがＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯ_Ｘセンサの実際の出力値とが比較され、ＮＯ_Ｘセンサの実際の出力値がＮＯ_Ｘセンサの基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置における改質効率が低下したと判別される。

熱、水素生成装置からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に供給された改質ガスによってＮＯ_Ｘ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯ_Ｘを放出させるようにした場合において、ＮＯ_Ｘセンサの出力値から、熱、水素生成装置における改質効率が低下したことを判別することができる。

図１は内燃機関の全体図である。 図２は熱、水素生成装置の全体図である。 図３は燃料の改質反応を説明するための図である。 図４は、反応平衡温度ＴＢと、Ｏ_２/Ｃモル比との関係を示す図である。 図５は、炭素原子１個当りの生成分子個数と、Ｏ_２/Ｃモル比との関係を示す図である。 図６は、熱、水素生成装置における供給燃料量と、生成水素量等の関係を表した表を示す図である。 図７は、改質効率と、改質ガス成分との関係を示す図である。 図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、ＮＯ_Ｘ還元率を示す図である。 図９Ａ，９Ｂおよび９Ｃは、ＮＨ_３の生成状態を説明するためのタイムチャートである。 図１０Ａおよび１０Ｂは、ＮＨ_３の発生量を示す図である。 図１１は、補正係数ＫＮＯＸの値を示す図である。 図１２は、ＮＯ_Ｘセンサの出力電流値Ｉを示す図である。 図１３は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に改質ガスが供給されたときのＮＯ_Ｘセンサの出力電流値Ｉ等の変化を示すタイムチャートである。 図１４は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からのしみ出しＮＯ_Ｘ量等のマップを示す図である。 図１５は、ＮＯ_Ｘセンサの基準出力電流値Ｉ_０の積分値ΣＩ_０と、ＮＯ_Ｘセンサの実際の出力電流値Ｉの積分値ΣＩとの関係を説明するための図である。 図１６は、ＮＯ_Ｘ放出制御を行うためのフローチャートである。 図１７は、熱、水素生成装置の改質効率の低下を検出するためのフローチャートである。 図１８は、熱、水素生成装置の改質効率の低下を検出するためのフローチャートである。 図１９Ａ，１９Ｂおよび１９Ｃは、内燃機関の種々の変形例を示す図である。

図１にガソリンを燃料とする内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４はサージタンク、５は吸気枝管、６は排気マニホルドを夫々示す。サージタンク４は吸気ダクト７を介して排気ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａの出口に連結され、コンプレッサ８ａの入口は吸入空気量検出器９を介してエアクリーナ１０に連結される。吸気ダクト７内にはアクチュエータ１１ａにより駆動されるスロットル弁１１が配置され、吸気ダクト７周りには吸気ダクト７内を流れる吸入空気を冷却するためのインタクーラ１２が配置される。

一方、排気マニホルド６は排気ターボチャージャ８の排気タービン８ｂの入口に連結され、排気タービン８ｂの出口は排気管１３を介して排気浄化触媒１４の入口に連結される。排気浄化触媒１４の出口は排気管１５に連結される。図１に示される例では、この排気浄化触媒１４は、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガスに含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸蔵触媒からなる。排気マニホルド５とサージタンク４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１６を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１６内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１７と、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１８とが配置される。各燃料噴射弁３は燃料供給管１９を介して燃料分配管２０に連結され、この燃料分配管２０は燃料ポンプ２２を介して燃料タンク２１に連結される。

図１を参照すると、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。図１に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の入口部にはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温を検出するための温度センサ２３が配置されており、排気管１５内にはＮＯ_Ｘセンサ２４が配置されている。また、排気管１３内にもＮＯ_Ｘセンサ２５が配置されている。これら温度センサ２３、ＮＯ_Ｘセンサ２４、ＮＯ_Ｘセンサ２５、および吸入空気量検出器９の出力信号は夫々対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されており、負荷センサ４１の出力電圧は対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。更に入力ポート３５には機関のスタータスイッチ４３の作動信号が入力される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１１の駆動用アクチュエータ１１ａ、ＥＧＲ制御弁１７および燃料ポンプ２２に接続される。

図１に示されるように、水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置５０が設けられており、この熱、水素生成装置５０は供給通路５１を介してＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４上流の排気管１３内に連結されている。この熱、水素生成装置５０は、一方では、機関始動時に作動が開始され、熱、水素生成装置５０において生成された改質ガスが供給通路５１を介してＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給され、この改質ガスによってＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の暖機作用が促進される。他方では、熱、水素生成装置５０は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出させるときに作動され、熱、水素生成装置５０から供給通路５１を介しＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給された改質ガスによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘが良好に放出される。この熱、水素生成装置５０は、例えば、車両のエンジンルーム内に配置される。

図２に熱、水素生成装置５０の全体図を示す。図２を参照すると、５２は熱、水素生成装置５０の円筒状ハウジング、５３はハウジング５２内に形成されたバーナー燃焼室、５４はハウジング５２内に配置された改質用触媒、５５はハウジング５２内に形成されたガス流出室を夫々示す。図２に示されるように、この実施例では、ハウジング５２の外周全体が断熱材５６により覆われている。図２に示されるように、バーナー燃焼室５３の一端部には、燃料噴射弁５８を備えたバーナー５７が配置されている。燃料噴射弁５８の先端はバーナー燃焼室５３内に配置されており、この燃料噴射弁５８の先端には燃料噴射口５９が形成されている。また、燃料噴射弁５８周りには空気室６０が形成されており、燃料噴射弁５８の先端周りには空気室６０内の空気をバーナー燃焼室５３内に向けて噴出させるための空気供給口６１が形成されている。

図２に示される実施例では、燃料噴射弁５８は、図１に示されるように、燃料タンク２１に接続されており、燃料タンク２１内の燃料が燃料噴射弁５８の燃料噴射口５９から噴射される。図１および図２に示される実施例では、この燃料はガソリンからなる。一方、空気室６０は、一方では高温空気流通路６２を介して吐出量の制御可能な空気ポンプ６４に接続され、他方では低温空気流通路６３を介して吐出量の制御可能な空気ポンプ６４に接続されている。図２に示されるように、これらの高温空気流通路６２および低温空気流通路６３内には、夫々高温空気弁６５および低温空気弁６６が配置されている。また、図２に示されるように、高温空気流通路６２は、ガス流出室５５内に配置された熱交換部を具備しており、この熱交換部が図２に、符号６２ａでもって図解的に示されている。

また、バーナー燃焼室５３内にはグロープラグからなる点火装置６８が配置されている。一方、図２に示される実施例では、改質用触媒５４が、酸化部５４ａと改質部５４ｂからなる。図２に示される例では、改質用触媒５４の基体はゼオライトからなり、この基体上に、酸化部５４ａでは主にパラジウムＰｄが担持されており、改質部５４ｂでは主にロジウムＲｈが担持されている。また、熱、水素生成装置５０は、改質用触媒５４の酸化部５４ａの上流側端面の温度を検出するための温度センサ７１と、改質用触媒５４の改質部５４ｂの下流側端面の温度を検出するための温度センサ７２と、低温空気流通路６３内を流通する空気の温度を検出するための温度センサ７３とを具備しており、これらの温度センサ７１、７２および７３の出力信号は、図１に示される夫々対応するAD変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

一方、図１に示される出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して夫々燃料噴射弁５８、高温空気弁６５および低温空気弁６６に接続される。更に、図１に示されるように、出力ポート３６は、空気ポンプ６４の吐出量を制御するためのポンプ駆動回路４４に接続されており、空気ポンプ６４の吐出量は、このポンプ駆動回路４４によって、供給空気量が目標供給空気量に一致するように、駆動制御される。

熱、水素生成装置５０の作動開始時には、外気が、エアクリーナ６７、空気ポンプ６４、熱交換部６２ａ、高温空気流通路６２、および空気室６０を介して空気供給口６１からバーナー燃焼室５３内に供給される。バーナー５７から噴射された燃料がグロープラグ６８により着火されると、バーナー燃焼室５３内において、バーナー５７から供給された燃料および空気が反応することによりバーナー燃焼が開始され、バーナー燃焼が開始されると、改質用触媒５４の温度が次第に上昇する。このとき、バーナー燃焼はリーン空燃比のもとで行われる。次いで、改質用触媒４４の温度が、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）に到達すると、空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切換えられ、改質用触媒４４において燃料の改質作用が開始される。このとき、改質用触媒４４の温度が過度に上昇しないように、外気の供給経路が切換えられ、外気は、エアクリーナ６７、空気ポンプ６４、低温空気流通路６３および空気室６０を介して空気供給口６１から供給される。

燃料の改質作用が開始されると、水素が生成され、生成された水素を含む高温の改質ガスが、ガス流出室５５のガス流出口７４から流出せしめられる。ガス流出口７４から流出した高温の改質ガスは、図１に示されるように、供給通路５１を介してＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給される。それによりＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の暖機作用が促進される。ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の暖機が完了すると、熱、水素生成装置５０の作動が停止せしめられる。一方、前述したように、本発明の実施例では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出させるときに、熱、水素生成装置５０からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するようにしている。ところで、熱、水素生成装置５０は、断熱材５６により強力に保温されており、熱、水素生成装置５０の作動が停止せしめられても、改質用触媒４４の温度は長時間に亘って、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）以上に保持されている。従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出させるために、熱、水素生成装置５０からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するときには、熱、水素生成装置５０において、リッチ空燃比のもとでバーナー燃焼を開始させれば、ただちに水素を含む改質ガスを生成することができる。

さて、本発明の実施例では、熱、水素生成装置５０において、燃料を改質することにより水素を生成するようにしている。そこでまず初めに、図３を参照しつつ、燃料の改質反応について簡単に説明する。図３の（ａ）および（ｂ）には、燃料の反応に関し、完全酸化反応が行われたときの反応式と、部分酸化改質反応が行われたときの反応式が示されている。なお、各反応式における発熱量ΔＨ^０は低位発熱量（ＬＨＶ）で示されている。本発明の実施例では、図３の（ｂ）に示される部分酸化改質反応を用いて水素を生成している。なお、図３の（ｂ）の部分酸化改質反応の反応式に示されるように、部分酸化改質反応は、反応せしめられる空気と燃料との比を示すＯ_２/Ｃモル比が０．５のリッチ空燃比でもって行われ、このときＣＯとＨ_２とが生成される。

図４は、空気と燃料とを改質触媒において反応させて平衡に達したときの反応平衡温度ＴＢと、空気と燃料のＯ_２/Ｃモル比との関係を示している。なお、図４の実線は、空気温が２５℃のときの理論値を示している。図４の実線に示されるように、Ｏ_２/Ｃモル比＝０．５のリッチ空燃比でもって部分酸化改質反応が行われたときには、平衡反応温度ＴＢはほぼ８３０℃となる。なお、このときの実際の平衡反応温度ＴＢは８３０℃よりも若干低くなる。一方、図３の（ａ）の完全酸化反応の反応式からわかるように、Ｏ_２/Ｃモル比＝１．４５７５のときに空気と燃料との比が理論空燃比となり、図４に示されるように、反応平衡温度ＴＢは、空気と燃料との比が理論空燃比になったときに最も高くなる。Ｏ_２/Ｃモル比が０．５と１．４５７５との間では、一部では部分酸化改質反応が行われ、一部では完全酸化反応が行われる。この場合、Ｏ_２/Ｃモル比が大きくなるほど、部分酸化改質反応が行われる割合に比べて完全酸化反応が行われる割合が大きくなるので、Ｏ_２/Ｃモル比が大きくなるほど、反応平衡温度ＴＢが高くなる。

一方、図５は、炭素原子１個当りの生成分子（Ｈ_２およびＣＯ）の個数とＯ_２/Ｃモル比との関係を示している。上述したように、Ｏ_２/Ｃモル比が０．５よりも大きくなるほど、部分酸化改質反応が行われる割合が減少する。従って、図５に示されるように、Ｏ_２/Ｃモル比が０．５よりも大きくなるほど、Ｈ_２およびＣＯの生成量が減少する。一方、図５に示されるように、Ｏ_２/Ｃモル比が０．５よりも小さくなると、反応し得ない余剰の炭素Ｃが増大する。この余剰の炭素Ｃは改質用触媒の基体の細孔内に付積し、いわゆる、コーキングを起こす。コーキングを起こすと改質用触媒の改質能力が著しく低下する。従って、コーキングを起こすのを回避するために、Ｏ_２/Ｃモル比は０．５よりも小さくさせないようにする必要がある。また、図５からわかるように、余剰の炭素Ｃが生じない範囲で、水素の生成量が最大となるのは、Ｏ_２/Ｃモル比が０．５のときである。従って、本発明の実施例では、水素を生成するために部分酸化改質反応が行われるときには、コーキングを起こすのを回避しつつ、水素を最も効率よく生成しうるように、Ｏ_２/Ｃモル比が、原則０．５とされる。

一方、Ｏ_２/Ｃモル比が、理論空燃比であるＯ_２/Ｃモル比＝１．４５７５よりも大きくされても完全酸化反応が行われるが、Ｏ_２/Ｃモル比が大きくなるほど昇温すべき空気量が増大する。従って、図４に示されるように、Ｏ_２/Ｃモル比が、理論空燃比を示すＯ_２/Ｃモル比＝１．４５７５よりも大きくされると、Ｏ_２/Ｃモル比が大きくなるほど、反応平衡温度ＴＢが低下する。なお、前述したように、改質用触媒４４の温度が、燃料を改質可能な温度（ほぼ７００℃）よりも低いときには、熱、水素生成装置５０において、リーン空燃比のもとでバーナー燃焼が行われる。このときのＯ_２/Ｃモル比は、例えば、３．０とされる。

さて、前述したように、本発明の実施例では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出させるときには、熱、水素生成装置５０からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給するようにしている。この場合、図３の（ｂ）の反応式、或いは、図５からわかるように、改質ガスは水素Ｈ_２と一酸化炭素ＣＯから構成される。これらＨ_２とＣＯは、ＮＯ_Ｘとの反応性が高く、従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４にこれらＨ_２およびＣＯを含む改質ガスを供給すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯ_Ｘを良好に還元することができる。従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４にＨ_２およびＣＯを含む改質ガスを供給することによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯ_Ｘを良好に放出させることができることになる。

この場合、例えば、改質用触媒４４が劣化して改質効率が低下すると、Ｈ_２とＣＯの生成量が低下し、その結果、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給しても、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯ_Ｘを良好に放出させることができなくなる。従って、熱、水素生成装置５０における改質効率が低下したか否かを判別することが必要となる。ところで、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４にＨ_２を供給すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯ_ＸとＨ_２とが反応してアンモニアＮＨ_３が生成され（２.５Ｈ_２＋ＮＯ→ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ）、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４にＣＯを供給すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に吸蔵されているＮＯ_ＸとＣＯとが反応してアンモニアＮＨ_３が生成される（ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２、 ２.５Ｈ_２＋ＮＯ→ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ）。

この場合、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給されるＨ_２の量が増大するほど、アンモニアＮＨ_３の発生量が増大し、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給されるＣＯの量が増大するほど、アンモニアＮＨ_３の発生量が増大する。従って、アンモニアＮＨ_３の発生量が、改質効率が低下していないとき、例えば、改質効率が１００％のときのアンモニアＮＨ_３の発生量に比べて低下すれば、改質効率が低下したことになる。そこで本発明の実施例では、改質効率が低下していないときの、例えば、改質効率が１００％のときのアンモニアＮＨ_３の発生量をアンモニアＮＨ_３の基準発生量として求め、アンモニアＮＨ_３の実際の発生量を検出し、これらアンモニアＮＨ_３の基準発生量と、アンモニアＮＨ_３の実際の発生量とを比較することにより、改質効率が低下したか否かを判別するようにしている。

そこでまず初めに、アンモニアＮＨ_３の基準発生量の求め方について説明する。本発明の実施例では、通常、機関はリーン空燃比のもとで運転されており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出すべきときには、熱、水素生成装置５０からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に改質ガスを供給することによりＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比がリッチにされる。この場合、熱、水素生成装置５０に供給すべき燃料量は、空燃比がリッチにされたときのリッチ空燃比の値と、空燃比がリッチにされる前のリーン空燃比の値によって定まる。例えば、排気ガス量、即ち、吸入空気量をＧａとし、機関への供給燃料量をＧｆとし、熱、水素生成装置５０に供給される空気量をＱＡとし、熱、水素生成装置５０に供給される燃料量をＱＦとし、機関から排出される排気ガスの空燃比を１６.０のリーン空燃比とし、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比を１２.０のリッチ空燃比とすると、Ｇａ/Ｇｆ＝１６であり、（Ｇａ＋ＱＡ）/（Ｇｆ＋ＱＦ）＝１２となる。

一方、熱、水素生成装置５０において部分酸化改質反応が行われているときには、Ｏ_２/Ｃモル比が０．５とされており、Ｏ_２/Ｃモル比＝０．５は空燃比で言うと５.０である。従って、ＱＡ/ＱＦ＝５となる。これらの関係から熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを求めると、ＱＦ＝０.０３６Ｇａとなる。従って、例えば、Ｇａ＝５（ｇ/ｓ）であるときは、ＧＦ＝０.１８（ｇ/ｓ）となる。即ち、吸入空気量Ｇａ＝５（ｇ/ｓ）であり、機関から排出される排気ガスの空燃比が１６.０のリーン空燃比とされているときに、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを０.１８（ｇ/ｓ）にすると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比が１２.０のリッチ空燃比になる。

一方、図６は、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦと、発生水素量Ｈ_２（ｇ/ｓ）および発生水素量Ｈ_２（mol/ｓ）と、吸入空気量Ｇａが１０（ｇ/ｓ）である場合のＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガス中のＨ_２濃度（％）とを示している。図６から、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦを０.１８（ｇ/ｓ）にしたときには、発生水素量Ｈ_２が０.０２７（ｇ/ｓ）および０.０１４（mol/ｓ）となり、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガス中のＨ_２濃度が６.７（％）となる。前述したＨ_２供給時のアンモニア生成反応式（２.５Ｈ_２＋ＮＯ→ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ）からわかるように、２.５モルのＨ_２で１モルのＮＨ_３が発生し、前述したＣＯ供給時のアンモニア生成反応式（ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２、 ２.５Ｈ_２＋ＮＯ→ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ）からわかるように、２.５モルのＣＯで１モルのＮＨ_３が発生する。従って、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＨ_２の生成量からＮＨ_３発生量（mol/ｓ）が算出可能となる。同様に、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＣＯの生成量からＮＨ_３発生量（mol/ｓ）が算出可能となる。

一方、図７は、熱、水素生成装置５０において部分酸化改質反応が行われているときの改質効率と、改質ガス中の各成分Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣの発生量との関係を示している。
改質効率１００％のときにはＨ_２およびＣＯのみが発生し、ＨＣは発生しないが、改質効率が低下するとＨ_２およびＣＯの発生量が低下し、ＨＣの発生量が増大する。一方、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に、夫々、Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣを供給したときのＮＯ_Ｘの還元率を示している。Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯ_Ｘの還元率は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣと、吸入空気量Ｇａとの関数であり、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃからわかるように、Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯ_Ｘの還元率は、吸入空気量Ｇａが大きくなるほど低くなる。これは、吸入空気量Ｇａが大きくなると、反応時間が短くなるからである。一方、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが低くなると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の活性が弱まるために、Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣによるＮＯ_Ｘの還元率が低下する。

図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に、夫々、Ｈ_２、ＣＯおよびＨＣを実線で示す期間に亘って供給したときに、各供給時においてＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出するＮＯ_Ｘ量およびＮＨ_３量の変化を示している。図９Ａに示されるように、Ｈ_２が供給されるとＮＯ_ＸからＮＨ_３が生成されるために、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からは、ＮＯ_Ｘは流出せず、ＮＨ_３のみが流出する。なお、時間の経過に伴い、吸蔵ＮＯ_Ｘ量が減少するので、ＮＨ_３の流出量は次第に減少する。一方、図９Ｂに示されるように、ＣＯが供給されるとＮＯ_ＸからＮＨ_３が生成されるために、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からは、ＮＯ_Ｘは流出せず、ＮＨ_３のみが流出する。なお、時間の経過に伴い、吸蔵ＮＯ_Ｘ量が減少するので、ＮＨ_３の流出量は次第に減少する。

これに対し、図９Ｃに示されるように、ＨＣが供給されるとＮＯ_ＸはＨＣによって還元されるためにＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からはＮＯ_Ｘは流出せず、また、このときＮＯ_ＸからＮＨ_３が生成されないので、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からはＮＨ_３も流出しない。このように、改質ガス中にＨ_２或いはＣＯが含まれているときに、ＮＯ_ＸからＮＨ_３が生成され、改質ガス中にＨＣが含まれていても、ＮＯ_ＸからＮＨ_３は生成されない。従って、図７に示されるように、改質効率が低下して、改質ガス中のＨ_２およびＣＯの量が低下すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４において生成されるＮＨ_３量は減少することになる。従って、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４において生成されるＮＨ_３量から、改質効率が低下したか否かを判別できることになる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４へのＮＯ_Ｘ吸蔵量が飽和したときに、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われ、このとき熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが予め設定された或る量のときのＮＨ_３の発生量ＱＮＨを示している。なお、図１０Ｂは図１０Ａに比べて、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが低いときを示している。図１０Ａおよび図１０Ｂからわかるように、ＮＨ_３の発生量ＱＮＨは、改質効率が低下するほど低くなり、吸入空気量Ｇａが増大するほど低くなる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示される関係は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている。

水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが上述の予め設定された或る量に対し、増大或いは減少したときには、それに比例してＮＨ_３の発生量ＱＮＨも増大或いは減少する。従って、上述したように種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係から、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じたＮＨ_３の発生量ＱＮＨを求めることができることになる。なお、機関から排出された排気ガス中に含まれるＣＯによっても、少量ではあるが、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４においてＮＨ_３が発生する。このＮＨ_３の発生量は機関の運転状態から決まり、従って、本発明の実施例では、このＮＨ_３の発生量ＱＮは、機関への供給燃料量Ｇｆおよび機関回転数ＮＥの関数として、図１０Ｃに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。このＮＨ_３の発生量ＱＮが、上述の水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じて求められたＮＨ_３の発生量ＱＮＨに加算される。

なお、上述したように、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるＮＨ_３の発生量ＱＮＨは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４へのＮＯ_Ｘ吸蔵量が飽和しているときのＮＨ_３の発生量ＱＮＨであり、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４へのＮＯ_Ｘ吸蔵量が飽和していないときには、ＮＨ_３の発生量ＱＮＨは減少する。図１１は、ＮＨ_３の発生量ＱＮＨに対する補正係数ＫＮＯＸの値を示しており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４へのＮＯ_Ｘ吸蔵量が飽和したときの補正係数ＫＮＯＸの値が１．０とされている。この補正係数ＫＮＯＸの値は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４へのＮＯ_Ｘ吸蔵量が少ないほど低下する。従って、種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係から水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦに応じて求められたＮＨ_３の発生量ＱＮＨとＮＨ_３の発生量ＱＮとの和に、補正係数ＫＮＯＸの値を乗算することによって、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの、ＮＨ_３の発生量ＱＮＨが算出される。このＮＨ_３の発生量ＱＮＨを、本発明の実施例では、ＮＨ_３の基準発生量ＱＮＨと称している。

一方、図１２は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＯ_Ｘ濃度との関係を示している。一方、よく知られているように、ＮＯ_Ｘセンサ２４はＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＨ_３も同時に検出し、図１２には、ＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＨ_３濃度との関係も示されている。図１２からわかるように、ＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出したガス中に含まれるＮＯ_Ｘ濃度とＮＨ_３濃度に対して、ほぼ同じ値となる。

図１３は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に、熱、水素生成装置５０から改質ガスを実線で示す期間に亘って供給したときに、供給時においてＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出するＮＯ_Ｘ量、ＮＨ_３量、供給時におけるＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉ、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸ，ＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉの積分値ΣＩ、および異常フラグの変化を示している。さて、図１３に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯ_Ｘ量ＭＡＸに達すると、熱、水素生成装置５０から改質ガスが供給される。この場合、本発明の実施例では、この吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸは、機関から単位時間当り排出されるＮＯ_Ｘ量ＮＯＸＡを積算することにより算出される。この機関から単位時間当り排出されるＮＯ_Ｘ量ＮＯＸＡは、機関への供給燃料量Ｇｆおよび機関回転数ＮＥの関数として、図１４Ｂに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

熱、水素生成装置５０からの改質ガスの供給が開始されると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４においてＮＨ_３が生成されるため、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＨ_３が流出する。一方、熱、水素生成装置５０からの改質ガスの供給が開始されると、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガスの空燃比がリーンからリッチに切り替わる途中で理論空燃比付近になったときに、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から放出されたＮＯ_Ｘが還元されることなく、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出する状態が生ずる。この状態は、ＮＯ_Ｘのしみ出し作用と称されている。図１３には、このＮＯ_Ｘのしみ出し作用が示されている。このときのＮＯ_Ｘのしみ出し量は、排気ガス量、即ち、吸入空気量Ｇａと、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣにより定まる。このＮＯ_Ｘのしみ出し量ＮＯＷは、吸入空気量ＧａおよびＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣの関数として、図１４Ａに示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

ＮＯ_Ｘセンサ２４は、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出するＮＨ_３およびＮＯ_Ｘを検出し、ＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉは、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出したＮＨ_３量およびＮＯ_Ｘ量の和に応じて変化する。ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４においてＮＨ_３が生成され、ＮＯ_Ｘのしみ出し作用が行われると、それによって、吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが減少する。改質ガスの供給作用は、吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが零近くになるまで、予め定められた時間、継続される。この間、ＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉが積算され、改質ガスの供給作用が停止されたときに、このときのＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値がΣＩとして記憶される。このＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩは、改質ガスの供給作用が行われている間に、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出した実際のＮＨ_３量およびＮＯ_Ｘ量の和を表しており、従って、このＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩは、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩと称される。

一方、本発明の実施例では、前述したように、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの、ＮＨ_３の発生量ＱＮＨ、即ち、このＮＨ_３の基準発生量ＱＮＨが算出される。更に、本発明の実施例では、このＮＨ_３の基準発生量ＱＮＨを示すＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値が算出され、このＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値が、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０とされる。また、本発明の実施例では、改質ガスの供給作用が行われている間におけるこのＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０が算出される。このＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０は、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときの改質ガスの供給作用中に、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から流出するＮＨ_３量およびＮＯ_Ｘ量の和を表している。

図１５は、このＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０と、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩとの関係を示している。さて、検出されたＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０と等しい場合には、改質効率１００％であり、改質効率が低下していないことを意味している。この場合が、図１５において、ΣＩ＝ΣＩ_０の一点鎖線で示されている。一方、図１５において破線で示される許容線よりも下の領域は、改質効率が相当に低下している領域であり、本発明の実施例では、この領域は異常領域とされる。また、ΣＩ＝ΣＩ_０を示す一点鎖線と、破線で示される許容線との間の領域は、改質効率を増大可能な領域とされる。

本発明の実施例では、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０が、図１５において点Ｐで示される値であったときに、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、許容線上であることを示すΣＩＸよりも低い場合には、図１３に示されるように、異常フラグがセットされる。一方、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０が、図１５において点Ｐで示される値であったときに、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩ_０とΣＩＸとの間にあるときには、熱、水素生成装置５０における改質効率を上昇させるための措置が実行される。

次に、図１６を参照しつつ、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からのＮＯ_Ｘの放出制御ルーチンについて説明する。このＮＯ_Ｘ放出制御ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図１６を参照すると、まず初めに、ステップ１００において、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からＮＯ_Ｘを放出すべきときにセットされるＮＯ_Ｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_Ｘ放出フラグがセットされていないときにはステップ１０１に進んで、機関から単位時間当り排出されるＮＯ_Ｘ量ＮＯＸＡが、図１４Ｂに示すマップから算出される。次いで、ステップ１０２では、このＮＯ_Ｘ量ＮＯＸＡが吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸに加算される。次いで、ステップ１０３では、吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯ_Ｘ量ＭＡＸに達したか否かが判別される。吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯ_Ｘ量ＭＡＸに達していないときには処理サイクルを終了する。これに対し、吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯ_Ｘ量ＭＡＸに達したときにはステップ１０４に進んでＮＯ_Ｘ放出フラグがセットされ、次いで処理サイクルを終了する。

ＮＯ_Ｘ放出フラグがセットされると、次の処理サイクルでは、ステップ１００からステップ１０５に進んで、吸入空気量検出器９により検出されている吸入空気量Ｇａが読み込まれる。次いで、ステップ１０６では、吸入空気量Ｇａ、機関への供給燃料量Ｇｆ、およびＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入するガスの目標リッチ空燃比に基づいて、熱、水素生成装置５０への供給燃料量ＱＦが算出される。次いで、ステップ１０７では、Ｏ_２/Ｃモル比＝０．５とするのに必要な熱、水素生成装置５０への供給空気量ＱＡが算出される。次いで、ステップ１０８では、熱、水素生成装置５０に、算出された供給燃料量ＱＦおよび算出された供給空気量ＱＡでもって燃料および空気が供給され、熱、水素生成において、燃料の部分酸化改質反応が開始される。熱、水素生成装置５０において、燃料の部分酸化改質反応が開始されると、その後、予め設定された設定供給時間に亘って、Ｈ_２およびＣＯを含んだ改質ガスが、熱、水素生成装置５０からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に供給される。

次いで、ステップ１０９では、ＮＯ_Ｘセンサ２４が劣化したか否かが判別される。例えば、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが飽和ＮＯ_Ｘ量ＭＡＸに達しているときに、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉと、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の上流に配置されたＮＯ_Ｘセンサ２５の出力電流値との差が大きい場合には、ＮＯ_Ｘセンサ２４が劣化したと判別される。次いで、ステップ１１０では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４が劣化したか否かが判別される。例えば、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４からのＮＯ_Ｘ放出制御が完了した後、次のＮＯ_Ｘ放出制御が開始されるまでの間における、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の下流に配置されたＮＯ_Ｘセンサ２４の出力電流値Ｉの積算値ΣＩ、即ち、積算ＮＯ_Ｘ量と、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の上流に配置されたＮＯ_Ｘセンサ２５の出力電流値の積算値即ち、積算ＮＯ_Ｘ量との差が大きい場合には、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４が劣化したと判別される。

ステップ１０９において、ＮＯ_Ｘセンサ２４が劣化したと判別されたとき、又は、ステップ１１０では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４が劣化したと判別されたときには、ステップ１１１に進んで、改質ガスの供給が行われる設定供給時間が経過したか否かが判別される。設定供給時間が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、設定供給時間が経過したときにはステップ１１２に進んで吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが零とされ、次いで、ステップ１１３では、熱、水素生成装置５０における燃料の部分酸化改質反応が停止され、ＮＯ_Ｘ放出フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを完了する。

一方、ステップ１０９において、ＮＯ_Ｘセンサ２４が劣化していないと判別され、かつ、ステップ１１０において、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４が劣化していないと判別されたときには、ステップ２００に進んで、図１７および図１８に示される改質効率低下検出が開始される。図１７を参照すると、まず初めに、ステップ２０１において、温度センサ２３により検出されたＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４に流入する排気ガス温ＴＣが読み込まれる。次いでステップ２０２では、図１１に示される補正係数ＫＮＯＸの値が算出される。次いでステップ２０３では、種々の排気ガス温ＴＣに対して予め記憶されている図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるような関係と、図１０Ｃに示される関係から、熱、水素生成装置５０において、改質効率１００％でもって、部分酸化改質反応が行われているときのＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０が算出される。

次いでステップ２０４では、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０に、算出された基準出力電流値Ｉ_０が加算される。次いでステップ２０５では、、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩに、検出された実際の出力電流値Ｉが加算される。次いでステップ２０６では、改質ガスの供給が行われる設定供給時間が経過したか否かが判別される。設定供給時間が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、設定供給時間が経過したときにはステップ２０７に進んで、図１４Ａに示される関係から、ＮＯ_Ｘのしみ出し量ＮＯＷが算出される。次いでステップ２０８では、このＮＯ_Ｘのしみ出し量ＮＯＷに定数Ｄを乗算した値Ｄ・ＮＯＷが、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０に加算される。

次いでステップ２０９では、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ＮＯ_Ｘセンサ２４の基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０よりも小さいか否かが判別される。実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０よりも小さくないとき、即ち、改質効率が低下していないと判別されたときには、ステップ２１３にジャンプする。これに対し、実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、基準出力電流値Ｉ_０の積算値ΣＩ_０よりも小さいときにはステップ２１０に進んで、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、図１５において許容線上のΣＩＸよりも小さいか否かが判別される。ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩＸよりも小さいときにはステップ２１１に進んで、熱、水素生成装置５０に異常があることを示す異常フラグがセットされる。次いでステップ２１３に進む。

これに対し、ステップ２１０において、ＮＯ_Ｘセンサ２４の実際の出力電流値Ｉの積算値ΣＩが、ΣＩＸよりも小さくないと判別されたとときにはステップ２１２に進んで、熱、水素生成装置５０の改質効率を向上させる措置、例えば、熱、水素生成装置５０に供給される燃料量および空気量を増大させる措置が行われる。次いでステップ２１３に進む。ステップ２１３では、改質ガスの供給が行われる設定供給時間中においてＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４から放出されたＮＯ_Ｘ量Ｃ・ΣＩ（Ｃは定数）およびＮＯ_Ｘのしみ出し量ＮＯＷとを吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸから減算することによって、残存する吸蔵ＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸが算出される。次いでステップ２１４では、熱、水素生成装置５０における燃料の部分酸化改質反応が停止され、ＮＯ_Ｘ放出フラグがリセットされ、ΣＩ_０およびΣＩが零とされる。次いで、処理サイクルを完了する。

図１９Ａ，１９Ｂおよび１９Ｃは、内燃機関の種々の変形例を示している。図１９Ａに示される例では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の上流に空燃比センサ２６が配置されており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の下流に温度センサ２７が配置されている。１９Ｂに示される例では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の下流にＮＯ_Ｘ選択還元触媒、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ａが配置されており、ＮＯ_Ｘ選択還元触媒、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ａの下流にＮＯ_Ｘセンサ２８が配置されている。１９Ｃに示される例では、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒１４の上流に、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒１４ｂが配置されている。

１ 機関本体
１３，１５ 排気管
１４ ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒
２３、２７ 温度センサ
２４、２８ ＮＯ_Ｘセンサ
５０ 熱、水素生成装置
５１ 供給通路
５３ バーナー燃焼室
５４ 改質用触媒
５７ バーナー

Claims (1)

1. 水素を含む改質ガスを生成可能な熱、水素生成装置を具備しており、流入するガスの空燃比がリーンのときにはガス中に含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し流入するガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が機関排気通路内に配置されており、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒の下流に、ガス中に含まれるＮＯ_Ｘを検出可能なＮＯ_Ｘセンサを配置し、該ＮＯ_Ｘセンサの出力値が、ガス中に含まれるＮＯ_Ｘおよびアンモニアの量の増大に伴い増大する内燃機関の排気浄化装置において、熱、水素生成装置からＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に改質ガスを供給することによりＮＯ_Ｘ吸蔵触媒から吸蔵したＮＯ_Ｘを放出させ、改質効率が低下していないときに改質ガスがＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯ_Ｘセンサの基準出力値と、改質ガスがＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に供給されたときのＮＯ_Ｘセンサの実際の出力値とが比較され、ＮＯ_Ｘセンサの実際の出力値がＮＯ_Ｘセンサの基準出力値よりも低下したときには、熱、水素生成装置における改質効率が低下したと判別される内燃機関の排気浄化装置。

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