(57)【要約】【課題】ノッキングの発生を抑制する。【解決手段】排気浄化触媒１５の手前から分岐したＥＧＲガスの通路１６に改質ガスを発生させる改質触媒１７を有する内燃エンジンシステム１のＥＣＭ２０は、エンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときに、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する。そしてＥＣＭ２０は、改質制御実行条件が成立しているときには、改質ガスの生成に必要な噴射量を設定し、改質制御実行条件が成立していないときには、改質ガスの生成に必要な噴射量よりも少量であってＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元可能な噴射量を設定する。その後ＥＣＭ２０は、設定された噴射量を、改質噴射弁１８から噴射する。【選択図】図１
2014025375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三元触媒の手前から分岐したＥＧＲガスの通路に改質ガスを発生させる改質触媒を有する内燃エンジンシステムの制御装置であって、
エンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときに、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する判定部と、
改質制御実行条件が成立しているときには、改質ガスの発生に必要な噴射量を設定し、改質制御実行条件が成立していないときには、改質ガスの発生に必要な噴射量よりも少量であってＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元可能な噴射量を設定する燃料噴射量設定部と、
前記燃料噴射量設定部で設定された噴射量を、改質噴射弁から噴射する噴射制御部と、
を含む内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃エンジンシステムの制御装置において、
前記判定部は、エンジン運転点が改質領域にあるときに、改質制御実行条件が成立していると判定する、
内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃エンジンシステムの制御装置において、
前記判定部は、改質触媒の温度が改質ガスを生成可能な温度であるときに、改質制御実行条件が成立していると判定する、
内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃エンジンシステムの制御装置において、
前記燃料噴射量設定部が設定する少量の噴射量は、窒素酸化物を還元可能な噴射量よりも大きく、改質触媒の温度低下量制限値によって定められる噴射量よりも小さい、
内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃エンジンシステムの制御装置において、
点火時期を制御する点火制御部をさらに備え、
改質触媒の温度が窒素酸化物を還元可能な温度に未達のときには、
前記燃料噴射量設定部は、燃料噴射量をゼロに設定し、
前記点火制御部は、点火時期をリタードする、
内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃エンジンシステムの制御装置において、
前記改質噴射弁から噴射された燃料が内燃エンジンの筒内にも流入するときには、その流入量を、内燃エンジンの筒内に供給する燃料量から減量してメイン燃料噴射量を設定するメイン噴射量設定部をさらに含む、
内燃エンジンシステムの制御装置。
【請求項７】
三元触媒の手前から分岐したＥＧＲガスの通路に改質ガスを発生させる改質触媒を有する内燃エンジンシステムの制御方法であって、
エンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときに、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する判定工程と、
改質制御実行条件が成立しているときには、改質ガスの発生に必要な噴射量を設定し、改質制御実行条件が成立していないときには、改質ガスの発生に必要な噴射量よりも少量であってＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元可能な噴射量を設定する燃料噴射量設定工程と、
前記噴射量燃料噴射量設定工程で設定された噴射量を、改質噴射弁から噴射する噴射制御工程と、
を含む内燃エンジンシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路に改質触媒を備えた内燃エンジンシステムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲガスと共に改質触媒で生成される改質ガスを内燃エンジンに供給する内燃エンジンシステムが提案されている (特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の内燃エンジンシステムでは、エンジンの運転状態によってはノッキングが発生することがあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、ノッキングの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００７】
本発明による制御装置は、ＥＧＲガスの通路に改質ガスを発生させる改質触媒を有する内燃エンジンシステムの制御装置であり、エンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときに、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する判定部を含む。そして制御装置は、改質制御実行条件が成立しているときには改質ガスの生成に必要な噴射量を設定し、改質制御実行条件が成立していないときには改質ガスの生成に必要な噴射量よりも少量であって窒素酸化物を還元可能な噴射量を設定する燃料噴射量設定部を含む。さらに制御装置は、前記燃料噴射量設定部で設定された噴射量を、改質噴射弁から噴射する噴射制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によれば、改質制御実行条件が成立していないときにおいても、改質噴射弁から少量の噴射量を噴射し、ＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を改質触媒で還元させることで、ノッキングの発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態における内燃エンジンシステムを示す図である。
【図２】図２は、ＥＧＲガスの改質領域が規定されたＥＧＲマップを示す概念図である。
【図３】図３は、内燃エンジンシステムの制御ルーチンを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態における内燃エンジンシステムを示す構成図である。
【００１２】
内燃エンジンシステム１は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスの通路に設けられた改質触媒を用いて、改質ガスを混入した排ガスを内燃エンジンに再循環させる排ガス再循環システムである。
【００１３】
内燃エンジンシステム１は、内燃エンジン１０と、スロットル弁１１と、コレクター１２と、排気浄化触媒１５と、ＥＧＲ通路１６と、改質触媒１７と、改質噴射弁１８と、ＥＧＲ制御弁１９と、を備える。さらに内燃エンジンシステム１は、ＥＣＭ（Engine Control Module）２０と、アクセルペダル操作量センサー２１と、クランク角センサー２２と、触媒温度センサー２３と、を備える。
【００１４】
スロットル弁１１は、大気と連通した吸気通路２に設けられる。スロットル弁１１は、ＥＣＭ２０の制御に従って、コレクター１２に流入する空気の量を調整する電制スロットル弁である。
【００１５】
コレクター１２は、吸気通路２と連通し、スロットル弁１１からの空気を内燃エンジン１０の各気筒に分岐するものである。コレクター１２には、内燃エンジン１０の各気筒に接続されるブランチ通路が設けられる。
【００１６】
内燃エンジン１０は、本実施形態では４気筒エンジンである。内燃エンジン１０は、メイン噴射弁１３と点火プラグ１４とを備える。
【００１７】
メイン噴射弁１３は、コレクター１２から延びるブランチ通路のそれぞれに設けられる。メイン噴射弁１３は、ＥＣＭ２０の制御に従って、コレクター１２から内燃エンジン１０に燃料を供給するインジェクターである。メイン噴射弁１３から燃料が噴射されることで、燃料が空気に混合された燃料混合気が内燃エンジン１０の筒内に吸入される。
【００１８】
点火プラグ１４は、内燃エンジンン１０の各気筒の上面の中心部に設けられる。点火プラグ１４は、メイン噴射弁１３から供給された燃料を点火する。点火プラグ１４により筒内で燃焼したガスは、排ガスとして排気通路３へ排出される。
【００１９】
排気浄化触媒１５は、排ガスを大気に排出する排気通路３に設けられる。排気浄化触媒１５は、排ガスに含まれる窒素酸化物などの有害物質を除去する三元触媒である。排気浄化触媒１５によって有害物質が除去された排ガスが大気中に排出される。
【００２０】
ＥＧＲ通路１６は、一端が排気浄化触媒１５の手前で接続されるとともに他端がコレクター１２と接続された通路である。本実施形態では、排気通路３から分岐したＥＧＲ通路１６を流れる排ガスを、以下「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲ通路１６には、改質触媒１７と、改質噴射弁１８と、ＥＧＲ制御弁１９と、が設けられる。
【００２１】
改質噴射弁１８は、改質触媒１７の上流に設けられている。改質噴射弁１８は、改質触媒１７の改質反応に用いられる燃料（以下、「改質燃料」ともいう）を噴射するインジェクターである。
【００２２】
改質触媒１７は、改質噴射弁１８から噴射された燃料を改質してＥＧＲガス中に改質ガスを発生させる触媒である。本実施形態では、改質触媒１７にＥＧＲガスと改質燃料とが流入すると、改質反応によって改質ガスの水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）とが生成される。改質触媒１７としては、例えば、ロジウム系のものが用いられる。改質触媒１７での水素ガスの発生に必要な活性温度（改質温度）は、例えば６００℃以上である。本実施形態では、排気浄化触媒１５の手前でＥＧＲ通路１６を接続することで、高温のＥＧＲガスが直接、改質触媒１７に流れるので、改質触媒１７の温度が活性温度まで上昇しやすくなる。つまり、排ガス温度を有効活用するために、ＥＧＲ通路１６を排気浄化触媒１５の手前で排気通路３に接続している。
【００２３】
例えば、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気（Ｈ２Ｏ）と、改質燃料の代表成分（Ｃ８Ｈ１８）とによる水蒸気改質反応は、以下の通り表わされる。
Ｃ８Ｈ１８＋８Ｈ２Ｏ  →  １７Ｈ２＋８ＣＯ
【００２４】
なお、改質触媒１７には、予め定められた量の水素ガスを発生させるのに必要な噴射量（以下、「改質噴射量」と称する）が改質噴射弁１８から噴射される。
【００２５】
ＥＧＲ制御弁１９は、改質触媒１７とコレクター１２との間を結ぶＥＧＲ通路１６に設けられている。ＥＧＲ制御弁１９は、ＥＣＭ２０の制御に従って、ＥＧＲガスの流量を調整するものである。ＥＧＲ制御弁１９が開弁されると、ＥＧＲガスがコレクター１２内に流れ、スロットル弁１１からの空気とＥＧＲガスとが、内燃エンジン１０の各筒内に流入する。空気とＥＧＲガスの混合ガスの比熱は、空気の比熱よりも大きくなるので、圧縮行程中の内燃エンジン１０内のガス温度が高くなり過ぎることを抑制することができる。これにより、圧縮行程中に生じる自己着火、いわゆるノッキングの発生を抑えることができる。また、改質触媒１７で発生した水素ガスをＥＧＲガス中に混入することで、内燃エンジン１０での燃料混合気の急速燃焼が可能となり、燃焼安定度の改善（それにともなうＥＧＲ率の増大）を図ることができる。
【００２６】
本実施形態では、ＥＧＲ制御弁１９を開いてＥＧＲガスを循環させる内燃エンジン１０の運転領域を、以下、「ＥＧＲ領域」という。さらに改質触媒１７による改質が必要な運転領域を、以下、「改質領域」という。内燃エンジン１０の運転状態が改質領域に含まれるか否かを判定するため、アクセルペダル操作量センサー２１と、クランク角センサー２２と、触媒温度センサー２３と、が用いられる。
【００２７】
アクセルペダル操作量センサー２１は、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出するものである。アクセルペダル操作量センサー２１は、検出された踏込量の大きさを示す操作量信号をＥＣＭ２０に供給する。例えば、操作量信号は、アクセルペダルの踏込量が大きくなるほど、信号レベルが高くなる。
【００２８】
クランク角センサー２２は、内燃エンジン１０のクランクシャフトの近傍に設けられる。クランク角センサー２２は、クランクシャフトの回転角を検出する。クランク角センサー２２は、クランクシャフトが特定の回転角になった時にクランク角信号をＥＣＭ２０に出力する。
【００２９】
触媒温度センサー２３は、改質触媒１７の近傍に設けられる。触媒温度センサー２３は、改質触媒１７の温度を検出する。触媒温度センサー２３は、検出された温度を示す触媒温度信号をＥＣＭ２０に出力する。なお、触媒温度センサー２３に代えて、ＥＧＲガスの温度を測定するガス温度測定器を改質触媒１７の流入口付近に設けてガス温度センサーの測定結果をＥＣＭ２０に供給してもよい。この場合には、ＥＣＭ２０は、ガス温度センサーの測定結果に基づいて改質触媒１７の温度を推定する。
【００３０】
ＥＣＭ２０は、アクセルペダル操作量センサー２１からの操作量信号と、クランク角センサー２２からのクランク角信号と、触媒温度センサー２３からの触媒温度信号とを用いて、メイン噴射弁１３、点火プラグ１４及び改質噴射弁１８を制御する。
【００３１】
本実施形態では、ＥＣＭ２０は、操作量信号とクランク角信号とを用いて、内燃エンジン１０の運転点（以下、「エンジン運転点」という）がＥＧＲ領域又は改質領域内にあるか否かを判断する。なお、ＥＣＭ２０には、ＥＧＲ領域及び改質領域が規定されているＥＧＲマップが予め記憶されている。ＥＧＲマップについては後述する。
【００３２】
ＥＣＭ２０は、クランク角信号を用いてエンジン回転速度を算出する。また、ＥＣＭ２０は、操作量信号に基づいて目標エンジントルクを求める。例えば、ＥＣＭ２０では、操作量信号のレベルと目標エンジントルクの対応関係を示すトルクマップが予め記憶されており、操作量信号のレベルに応じて、エンジントルクマップに関連付けられた目標エンジントルクが取得される。
【００３３】
そしてＥＣＭ２０は、予め記憶されているＥＧＲマップ（一例を図２に示す）を参照し、目標エンジントルクとエンジン回転速度で特定されるエンジン運転点が、ＥＧＲ領域に含まれるか否かを判断する。そしてエンジン運転点がＥＧＲ領域内にある場合には、ＥＣＭ２０は、ＥＧＲ制御弁１９を開いてＥＧＲガスを内燃エンジン１０に再循環させる。ＥＣＭ２０は、例えば、内燃エンジン１０の筒内温度に応じてＥＧＲ制御弁１９の開度を調整する。
【００３４】
図２は、ＥＣＭ２０に予め記録されているＥＧＲマップの一例を示す図である。図２では、横軸がエンジン回転速度Ｎｅであり、縦軸が目標エンジントルクＴｅである。
【００３５】
ＥＧＲマップには、内燃エンジン１０の運転領域として、ＥＧＲガスを再循環させるＥＧＲ領域と、改質触媒１７でＥＧＲガス中に水素ガスを発生させる改質領域と、が規定されている。
【００３６】
ＥＧＲ領域は、内燃エンジン１０で熱効率向上を目的とする運転領域である。ＥＧＲ領域では、ＥＣＭ２０は、ＥＧＲ制御弁１９を開いてＥＧＲガスを内燃エンジン１０に供給する。
【００３７】
改質領域は、内燃エンジン１０への水素ガスの供給により燃焼安定度を向上させてＥＧＲ率の増大を図り、さらなる熱効率の向上を図る運転領域である。改質領域では、ＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８から改質触媒１７に改質燃料を噴射する。
【００３８】
具体的には、ＥＣＭ２０は、ＥＧＲマップを参照し、エンジン運転点が改質領域であるときに、改質触媒１７で水素ガスを発生させる改質制御実行条件が成立していると判定し、改質噴射弁１８から改質燃料を噴射する。
【００３９】
このように、内燃エンジンシステム１では、内燃エンジン１０の運転点がＥＧＲ領域内である場合において、改質制御実行条件が成立しているときに、改質噴射弁１８から改質触媒１７に改質燃料を噴射する。
【００４０】
このような内燃エンジンシステムでは、改質触媒１７で生成される水素ガスにより燃焼安定度が向上して高ＥＧＲ率運転を行うことができ、内燃エンジンの熱効率を大幅に向上させることができる。しかし、内燃エンジンに吸入させるＥＧＲガスが少ない運転状態、いわゆる低ＥＧＲ率の運転状態では、ＥＧＲガス中に残留する窒素酸化物によって、ＯＨ等のラジカル成分が生成されることで燃料混合気の着火性が促進され、ノッキングが発生する場合があった。
【００４１】
そこで、本発明では、内燃エンジンシステムのエンジン運転点が、低ＥＧＲ率の運転状態であっても、改質触媒を有効利用してＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元することで、内燃エンジンに吸入される窒素酸化物を減らしてノッキングの発生を抑制する。
【００４２】
本実施形態では、改質触媒１７は、改質噴射量の燃料で改質ガスを発生させる改質作用に加えて、改質噴射量よりも少量の噴射量によって、ＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元する還元作用を有する。窒素酸化物を還元する還元反応は、水素ガスを発生させるのに必要な改質温度よりも低い温度でも起こる。
【００４３】
改質触媒１７では、燃料（ＣｎＨｍ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）が流入すると、燃料（ＣｎＨｍ）を還元剤とする還元反応によって、窒素酸化物（ＮＯｘ）から窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）が生成される。代表的な窒素酸化物の還元反応は、以下の通り表わされる。
２ＮＯ  →  Ｎ２＋Ｏ２
【００４４】
本実施形態では、ＥＣＭ２０は、改質制御実行条件が成立していないときには、改質制御実行条件が成立しているときの改質噴射量よりも少量の噴射量を改質噴射弁１８に設定する。改質噴射弁１８から噴射される少量の噴射量は、改質触媒１７の温度低下量制限値によって定められる噴射量よりも小さく、窒素酸化物を還元可能な噴射量の下限値よりも大きな値に設定される。
【００４５】
例えば、ＥＣＭ２０は、エンジン運転点が改質領域にあるときには、改質制御実行条件が成立していると判定し、改質噴射量を改質噴射弁１８から噴射する。一方、ＥＣＭ２０は、エンジン運転点が改質領域にないときには、改質制御実行条件が成立していないと判定し、少量の噴射量を改質噴射弁１８から噴射する。そしてＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８から噴射された燃料が、メイン噴射弁１３に到達するまでの遅延時間を考慮して、内燃エンジン１０の筒内がストイキ状態となるようにメイン噴射弁１３の噴射量を制御する。
【００４６】
あるいは、ＥＣＭ２０は、触媒温度センサー２３からの触媒温度信号が、改質触媒１７の改質閾値よりも高いときには、改質制御実行条件が成立していると判定し、改質噴射量の改質燃料を改質噴射弁１８から噴射する。一方、ＥＣＭ２０は、触媒温度信号が改質閾値よりも低いときには、改質制御実行条件が成立していないと判定し、少量の改質燃料を改質噴射弁１８から噴射する。
【００４７】
このように、ＥＣＭ２０は、エンジン運転点がＥＧＲ領域にありかつ改質領域にないとき、又は、エンジン運転点が改質領域にありかつ改質触媒１７の温度が水素ガスを生成可能な温度でないときは、改質噴射弁１８から少量の噴射量で改質燃料を改質触媒１７へ噴射する。これにより、ＥＧＲガスに含まれる高温の窒素酸化物が改質触媒１７で窒素に還元される。
【００４８】
したがって、低ＥＧＲ率の運転状態において、少量の燃料による改質触媒１７での還元反応によってＥＧＲガス中に残留する窒素酸化物が減少する。これにより、ＥＧＲガス中の窒素酸化物により生成されるラジカル成分が減少するので、内燃エンジン１０での燃料混合気の着火性の促進を抑え、ノッキングの発生を抑制することができる。
【００４９】
次に内燃エンジンシステム１の動作の詳細について図面を参照して説明する。
【００５０】
図３は、内燃エンジンシステム１の制御ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＭ２０は、この制御ルーチンを所定時間ごとに実行する。なお、ＥＣＭ２０は、図示しない制御ルーチンにより、所定期間ごとに、アクセルペダル操作量センサー２１からの操作量信号に応じて目標エンジントルクＴｅを算出するとともにクランク角センサー２２からのクランク角信号に基づいてエンジン回転速度Ｎｅを算出する。
【００５１】
まず、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１１において、アクセルペダル操作量センサー２１からの操作量信号により算出された目標エンジントルクＴｅと、クランク角信号により算出されたエンジン回転速度Ｎｅと、を取得する。
【００５２】
目標エンジントルクＴｅとエンジン回転速度Ｎｅを取得すると、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１２において、図２に示したＥＧＲマップを参照する。そしてＥＣＭ２０は、ステップＳ９１３において、目標エンジントルクＴｅとエンジン回転速度Ｎｅで特定されるエンジン運転点が、ＥＧＲマップで規定されたＥＧＲ領域内であるか否かを判断する。
【００５３】
ＥＣＭ２０は、エンジン運転点がＥＧＲ領域内でないときには、ステップＳ９１８において、燃焼行程期間内における改質噴射弁１８のパルス幅Ｔｒをゼロに設定する。これと共にＥＣＭ２０は、燃焼行程期間内におけるメイン噴射弁１３のパルス幅Ｔｍを通常噴射幅Ｔｍ０に設定する。その後、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１７において、燃料噴射処理を実行する。すなわち、図示しない制御ルーチンで決定された改質噴射弁噴射時期となったとき、パルス幅Ｔｒに設定された噴射量を改質噴射弁１８から噴射し、同じく図示しない制御ルーチンで決定されたメイン噴射弁噴射時期となったとき、パルス幅Ｔｍに設定されたメイン燃料噴射量をメイン噴射弁１３から噴射する。
【００５４】
一方、ステップＳ９１３でエンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときには、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１４及びステップＳ９１５において、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００５５】
具体的には、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１４において、エンジン運転点が、図２に示した改質領域にあるか否かを判定する。そしてＥＣＭ２０は、エンジン運転点が改質領域にあるときには、ステップＳ９１５において、改質触媒１７の触媒温度Ｔｃａｔが、改質ガスを生成可能な改質温度にあるか否かを判断する。すなわち、ＥＣＭ２０は、触媒温度Ｔｃａtが改質温度の閾値（以下、「改質閾値」と称する）Ｔｈ１よりも高いか否かを判断する。
【００５６】
ＥＣＭ２０は、エンジン運転点が改質領域にある場合において、改質温度Ｔｃａｔが改質閾値Ｔｈ１よりも高いときには、改質制御実行条件が成立していると判定する。そしてＥＣＭ２０は、ステップＳ９１６において、改質噴射弁１８のパルス幅Ｔｒを、予め定められた量の水素ガスの生成に必要な改質噴射幅ＴｒＡに設定する。これと共にＥＣＭ２０は、通常噴射幅Ｔｍから改質噴射幅ＴｒＡを減算した差分噴射幅ＴｍＡに、メイン噴射弁１３のパルス幅Ｔｍを設定する。次にＥＣＭ２０は、ステップＳ９１７の処理を実行する。
【００５７】
一方、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９１４においてエンジン運転点が改質領域にないとき、又は、ステップ９１５において触媒温度Ｔｃａｔが改質閾値Ｔｈ１に達しないときには、改質制御実行条件が成立していないと判定する。
【００５８】
ＥＣＭ２０は、改質制御実行条件が成立していないときには、ステップＳ９１９において、触媒温度Ｔｃａtが、少量の改質燃料で窒素酸化物を還元できる還元温度であるか否かを判断する。すなわち、ＥＣＭ２０は、触媒温度Ｔｃａtが還元温度の閾値（以下、「還元閾値」と称する）Ｔｈ２よりも高いか否かを判断する。なお、還元閾値Ｔｈ２は、改質閾値Ｔｈ１よりも小さい値である。
【００５９】
ＥＣＭ２０は、触媒温度Ｔｃａtが還元閾値Ｔｈ２よりも高い場合には、ステップＳ９２０において、改質噴射弁１８のパルス幅Ｔｒを、改質触媒１７の温度低下量制限値によって定められる噴射量よりも少ない少量噴射幅ＴｒＢに設定する。これと共にＥＣＭ２０は、通常噴射幅Ｔｍ０から少量噴射幅ＴｒＢを減算した差分噴射幅ＴｍＢにメイン噴射弁１３のパルス幅Ｔｍを設定する。
【００６０】
次にＥＣＭ２０は、ステップＳ９１７の処理を実行する。なお、少量噴射幅ＴｒＢ、改質噴射幅ＴｒＡ、改質閾値Ｔｈ１や還元閾値Ｔｈ２などは、例えば、予めＥＣＭ２０に記憶されている。
【００６１】
ステップＳ９１９では、例えば、内燃エンジン１０の始動後において触媒温度Ｔｃａtが還元閾値Ｔｈ２に達しない場合に、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９２１において、改質噴射弁１８のパルス幅Ｔｒをゼロに設定する。これと共にＥＣＭ２０は、メイン噴射弁１３のパルス幅Ｔｍを通常噴射幅Ｔｍ０に設定する。その後、ＥＣＭ２０は、ステップＳ９２２において、点火プラグ１４の点火時期をリタードし、ステップＳ９１７の処理を実行する。これにより、改質触媒１７の温度が還元閾値Ｔｈ２よりも高くなる。
【００６２】
すなわち、内燃エンジン１０の始動後に改質触媒１７の温度が還元閾値Ｔｈ２に達していないようなときに点火時期をリタードさせることで、排ガスに含まれる未燃料の割合が高くなり、その未燃料が後燃えして排気温度が上昇する。改質触媒１７に高温の排ガスが流れることで、改質触媒１７の温度が還元閾値Ｔｈ２よりも高くなり、ＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を還元することが可能となる。
【００６３】
このように、ＥＣＭ２０は、エンジン運転点がＥＧＲ領域にありかつ改質領域にないとき、又は、エンジン運転点が改質領域にありかつ触媒温度Ｔｃａｔが改質閾値Ｔｈ１よりも低いときには、改質ガスの発生に必要な改質噴射量よりも少量の噴射量を改質噴射弁１８から改質触媒１７へ噴射する。これにより、改質制御実行条件が成立していないときには、ＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物が改質触媒１７で還元される。この還元反応によって窒素酸化物が減少するので、窒素酸化物により生成されるラジカル成分も減少することになり、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。
【００６４】
本発明の実施形態によれば、ＥＧＲガスの通路に水素ガスを発生させる改質触媒１７を有する内燃エンジンシステムにおいて、ＥＣＭ２０が、エンジン運転点がＥＧＲ領域内であるときに、改質制御実行条件が成立しているか否かを判定する。改質制御実行条件が成立しているときには、ＥＣＭ２０は、水素ガスの発生に必要な改質噴射量を設定し、改質制御実行条件が成立していないときには、改質噴射弁１８に対して改質噴射量よりも少量であって窒素酸化物を還元できる還元噴射量を設定する。
【００６５】
ＥＣＭ２０は、改質制御実行条件が成立していないときにも、改質触媒１７に少量の噴射量を改質噴射弁１８から噴射することで、改質触媒１７で窒素酸化物を還元して、ＥＧＲガス中に残留する窒素酸化物を減らすことができる。これにより、内燃エンジン１０に吸入されるＥＧＲガス中のラジカル成分が減少するので、燃料混合気の着火性の促進が抑えられ、ノッキングの発生を低減することができる。特に低ＥＧＲ率の運転状態で発生しやすいノッキングを防ぐことが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態では、ＥＣＭ２０は、エンジン運転点が改質領域にあるときに、改質制御実行条件が成立していると判定する。これにより、ＥＣＭ２０は、内燃エンジン１０の運転状態によって、内燃エンジン１０に水素ガスを供給する必要があるか否かを判定することができる。したがって、ＥＣＭ２０は、内燃エンジン１０へ水素ガスを供給する必要のない低ＥＧＲ率の運転状態であるときに、窒素酸化物の還元に必要な少量の噴射量を改質噴射弁１８に設定することができる。
【００６７】
さらに本実施形態では、ＥＣＭ２０は、改質触媒１７の温度が水素ガスを生成可能な温度であるときに、改質制御実行条件が成立していると判定する。これにより、ＥＣＭ２０は、改質触媒１７の温度によって、改質触媒１７で水素ガスの生成が可能か否かを判定することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、ＥＣＭ２０が設定する少量の噴射量は、窒素酸化物を還元可能な噴射量よりも大きく、改質触媒１７の温度低下量制限値によって定められる噴射量よりも小さい。このため、窒素酸化物を還元できない温度まで改質触媒１７の温度を低下させることなく、ＥＧＲガスに含まれる窒素酸化物を確実に還元することが可能となる。したがって、ＥＣＭ２０は、低ＥＧＲ率の運転状態のときに、窒素酸化物により生成されるラジカル成分を減らしてノッキングの発生を抑制することができる。また、改質触媒１７の還元反応に必要な量を超える無駄な改質燃料の使用を防止することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、改質触媒１７の温度が窒素酸化物を還元可能な温度に未達のときには、ＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８の燃料噴射量をゼロに設定し、かつ、点火プラグ１４の点火時期をリタードする。これにより、内燃エンジン１０の始動時において改質触媒１７の温度が窒素酸化物の還元に必要な温度に達していないときに、改質触媒１７の温度を早期に上昇させるとともに、無駄な改質燃料の噴射を防止することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、ＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８から噴射された燃料が内燃エンジン１０の筒内にも流入するときには、その流入量を、内燃エンジン１０の筒内に供給する燃料量から減量してメイン燃料噴射量を設定する。
【００７１】
例えば、実験等により、改質噴射弁１８から燃料を噴射してから内燃エンジン１０の筒内に流入するまでの流入時間が計測され、その流入時間を示す計測情報がＥＣＭ２０に予め記録されている。この場合、ＥＣＭ２０は、改質制御実行条件が成立していないときに、改質噴射弁１８に対し少量の噴射量を設定し、改質噴射弁１８から少量の噴射量を噴射すると、噴射してから計測情報に示された流入時間が経過したか否かを確認する。そして改質噴射弁１８から少量の噴射量を噴射してから流入期間が経過したときに、ＥＣＭ２０は、メイン噴射弁１３から、ＥＧＲガスの流入量を減量したメイン燃料噴射量を内燃エンジン１０に供給する。すなわち、ＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８から少量の噴射量で燃料を噴射したときには、内燃エンジン１０の筒内が常にストイキ状態となるように、改質噴射弁１８からメイン噴射弁１３に燃料が到達する時間を考慮して、メイン噴射弁１３の噴射量を制御する。
【００７２】
これにより、ＥＣＭ２０は、改質噴射弁１８からＥＧＲガスに燃料を噴射するときにも、内燃エンジン１０の筒内における燃料と空気の混合比率を一定に維持することができる。
【００７３】
以上、本発明の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。
【００７４】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  内燃エンジンシステム
１０  内燃エンジン
１３  メイン噴射弁
１７  改質触媒
１８  改質噴射弁
２０  ＥＣＭ（制御装置）
ステップＳ９１４及びステップＳ９１５  判定部（判定工程）
ステップＳ９１７  噴射制御部（噴射制御工程）
ステップＳ９２０  燃料噴射量設定部、メイン噴射量設定部（燃料噴射量設定工程）
ステップＳ９２２  点火制御部
【図１】
2014025375.tif 000003
【図３】
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【図２】
2014025375.tif 000005