(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、コーキングの発生を抑制すると共に改質ガスの生成効率を向上することで燃費の向上を図る。【解決手段】排気ガスに燃料を混合した混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質器２４と、この燃料改質器２４で生成されたリフォーマガスを吸気管１５に供給する還流通路２７を設け、ＥＣＵ３０は、湿度センサ３５が検出した現在の湿度に基づいて、燃料と排気ガスとの混合比率を変更する。【選択図】        図１
2006291757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸素を含むガスとからなる混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質手段と、該燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを内燃機関の吸気通路に供給するリフォーマガス供給手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更する混合比率変更手段とを具えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷と排気ガス温度に基づいて燃料量が設定され、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度が予め設定された基準値を超えたときに、湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷に基づいて改質開始時期が設定され、この改質開始時期は排気ガス温度により補正されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、排気ガス温度の上昇により改質開始時期が早まるように補正されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置において、前記排気ガス温度は、前記内燃機関の周囲環境と燃焼状態により推定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料改質器を搭載した内燃機関の制御装置に関し、特に、排気ガスの一部の還流ガスに燃料を供給した後に熱で改質して改質ガスを生成し、この改質ガスを吸気通路に供給するようにした排気リフォーマシステムを制御するものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気ガスの一部を取り出し、これを吸気系統に還流ガスとして供給し、この還流ガスを吸気に混合させることで燃焼時の最高温度を下げ、排気ガス中のＮＯｘを低減する排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムがある。また、このＥＧＲシステムを改良したシステムとして、近年、還流ガスに燃料の一部を加え、排気ガスに燃料が混合された混合ガスを排気ガスの熱を利用して加熱すると共に改質触媒を通すことで、この混合ガスに吸熱改質反応を行わせ、混合ガスから水素と一酸化炭素を含む改質ガス（リフォーマガス）を生成し、このリフォーマガスを吸気系統に供給することにより、効率の良い排気熱の回収、燃費の向上を図った内燃機関の排気リフォーマシステムが提案されている。
【０００３】
このような内燃機関の排気リフォーマシステムとしては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０９２５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の内燃機関の排気リフォーマシステムでは、排気ガスの一部を取り出した還流ガスに対して、所定量の燃料を噴射して混合することで混合ガスを生成し、この混合ガスを加熱してから改質触媒を通すことでリフォーマガスを生成している。この場合、還流ガスに対して噴射される燃料量は、内燃機関の運転状態、即ち、回転数と負荷と排気温度に基づいて演算される。
【０００６】
ところが、還流ガスに内燃機関の運転状態に基づいて演算された燃料量を混合した混合ガスを加熱してから改質触媒に導入すると、全ての燃料が理想状態まで改質されずに改質触媒にコーキングが発生してしまう。このコーキングとは、改質触媒で燃料が改質されるとき、燃料中の炭素が析出して改質触媒のセルに付着し、改質能力が低下してしまう現象である。そのため、一般的に、還流ガスに供給する実際の燃料量は、内燃機関の運転状態に基づいて理論的に算出した燃料量よりも少なくすることで、コーキングの発生を抑制している。
【０００７】
しかし、還流ガスに供給する実際の燃料量を、内燃機関の運転状態に基づいて理論的に算出した燃料量よりも少なくすると、コーキングの発生は抑制されるものの、改質触媒での反応で生成されるリフォーマガス量、つまり、水素量も減少してしまい、内燃機関の燃焼を十分に改善することができず、燃費を確実に向上させることができない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、コーキングの発生を抑制すると共に改質ガスの生成効率を向上することで燃費の向上を図った内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料と酸素を含むガスとからなる混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質手段と、該燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを内燃機関の吸気通路に供給するリフォーマガス供給手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更する混合比率変更手段とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置では、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷と排気ガス温度に基づいて燃料量が設定され、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度が予め設定された基準値を超えたときに、湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置では、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷に基づいて改質開始時期が設定され、この改質開始時期は排気ガス温度により補正されることを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置では、排気ガス温度の上昇により改質開始時期が早まるように補正されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記排気ガス温度は、前記内燃機関の周囲環境と燃焼状態により推定されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料と酸素を含むガスとからなる混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質手段と、この燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを内燃機関の吸気通路に供給するリフォーマガス供給手段とを設け、混合比率変更手段は、湿度検出手段が検出した現在の湿度に基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更する。燃料改質手段では、混合ガスに含まれる水分量が多いほど改質効率が上がるため、湿度変化に応じて燃料量を増減することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、改質ガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャート、図３は、実施例１の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップ、図４は、実施例１の内燃機関の制御装置における湿度に対する排気噴射量を表す制御マップである。
【００１８】
実施例１の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、この内燃機関としてのエンジン１１はポート噴射式の４気筒型であって、図示しないが、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されており、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロックの下部にクランクケースが締結され、このクランクケース内にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストンはコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００１９】
シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンにより４つの気筒に対応して燃焼室１２がそれぞれ構成されており、この各燃焼室１２は、上部に吸気ポート１３及び排気ポート１４が対向して形成されており、この吸気ポート１３及び排気ポート１４は、図示しない吸気弁及び排気弁によって開閉可能となっている。
【００２０】
そして、吸気管１５の下流端部がサージタンク１６を介して吸気ポート１３に連結されており、この吸気管１５の上流端部にはエアクリーナ１７が取付けられている。そして、このエアクリーナ１７の下流側にスロットル弁１８を有する電子スロットル装置１９が設けられている。また、各燃焼室１２に対応した各吸気ポート１３には、燃料を噴射する第１インジェクタ２０がそれぞれ装着されており、各第１インジェクタ２０は、燃料供給管２１を介して図示しない燃料ポンプ及び燃料タンクに連結されている。なお、図示しないが、各燃焼室１２には、混合気に着火する点火プラグが装着されている。
【００２１】
一方、排気ポート１４には、排気管２２が連結されており、この排気管２２には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒２３が装着されている。
【００２２】
そして、本実施例のエンジン１１には、排気ガスの一部の還流ガスに燃料を供給した後に排気熱で改質して改質ガス（リフォーマガス）を生成し、この改質ガスを吸気通路に供給するようにした燃料改質器としての排気リフォーマシステムが搭載されている。
【００２３】
即ち、排気管２２における三元触媒２３の下流側には、熱交換器を有する燃料改質器（燃料改質手段）２４及び燃料蒸発器２５が設けられている。また、排気管２２における燃料蒸発器２５の下流端部には、分岐管２６が設けられ、この分岐管２６には、リフォーマガスの還流通路（リフォーマガス供給手段）２７が連結され、この還流通路２７はリフォーマガス制御弁２８を有し、端部が吸気管１５における電子スロットル装置１９の下流側に連結されている。そして、この排気還流通路２７は、上流端部に、分岐管２６から還流通路２７に導入された一部の排気ガスとしての還流ガスに対して燃料を噴射する第２インジェクタ２９が設けられ、燃料蒸発器２５を貫通すると共に、燃料改質器２４に連通している。この燃料改質器２４は、排気管２２が連通する排ガス通路と、還流通路２７が連通する混合ガス通路とが隔壁により仕切られており、混合ガス通路にリフォーマガスを生成する触媒（例えば、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ）が設けられている。
【００２４】
なお、本実施例のエンジン１１は、第１インジェクタ２０により吸気ポート１３を流れる吸気に対して噴射される燃料や第２インジェクタ２９により還流通路２７を流れる排気ガスに対して噴射される燃料を燃焼室１２に導入して燃焼させるものであり、第１インジェクタ２０による燃料噴射を吸気燃料噴射、第２インジェクタ２９による燃料噴射を排気燃料噴射と称して区別する。
【００２５】
従って、後述する燃料改質開始条件が成立しないときは、リフォーマガス制御弁２８を閉止し、吸気管１５から吸気ポート１３を通して燃焼室１２に導入される吸気に対して、第１インジェクタ２０が燃料噴射（吸気燃料噴射）を行い、吸気と燃料とが混合した混合気を燃焼室１２に導入して着火して爆発し、排気弁の開閉時に、排気ガスが排気ポート１４から排気管２２に排出される。
【００２６】
一方、燃料改質開始条件が成立したときは、リフォーマガス制御弁２８を開放し、排気管２２から一部の排気ガスを分岐管２６から還流通路２７に導入し、この排気ガスに対して、第２インジェクタ２９が燃料噴射（排気燃料噴射）を行う。この場合、排気ガスは酸素を含んでおり、燃料と酸素を含む排気ガスとが混合した混合ガスは、燃料蒸発器２５にて、排気管２２を流れる排気ガスの熱により蒸発が促進されて気化する。続いて、気化した混合ガスは、燃料改質器２４にて、排気ガスの熱により加熱されることで吸熱反応を起こして改質され、下記数式１に示すように、水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスが生成される。
【００２７】
【数１】
2006291757.tif 000003
【００２８】
そして、燃料改質器２４で生成されたリフォーマガスは、リフォーマガス制御弁２８の開度によりその供給量が調整され、吸気管１５を流れる吸気に対して供給され、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気を燃焼室１２に導入して着火して爆発し、排気弁の開閉時に、排気ガスが排気ポート１４から排気管２２に排出される。この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室１２での燃焼効率がよく、燃費を向上することができると共に、ＮＯｘの発生を抑制して排気浄化効率を向上することができる。
【００２９】
なお、上述の説明では、燃料改質開始条件が成立したときに、リフォーマガス制御弁２８を開放してリフォーマガス吸気管１５に供給するようにしたが、燃料改質開始条件が成立しないときであっても、エンジン運転状態に応じて、第２インジェクタ２９の排気燃料噴射をせずに、リフォーマガス制御弁２８を開放することで、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１５に供給してＮＯｘの発生を抑制するようにしてもよい。
【００３０】
ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０が搭載されており、このＥＣＵ３０は、第１インジェクタ２０や点火プラグなどを駆動制御することで、燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを制御可能となっている。即ち、吸気管１５の上流側にはエアフローセンサ３１が装着されており、計測した吸入空気量をＥＣＵ３０に出力している。また、電子スロットル装置１９はスロットルポジションセンサを有しており、現在のスロットル開度をＥＣＵ３０に出力している。更に、クランク角センサ３２は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ３０に出力し、このＥＣＵ３０は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ３３が設けられており、現在のアクセル開度をＥＣＵ３０に出力している。
【００３１】
従って、ＥＣＵ３０は、検出した吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。この場合、全体の燃料噴射量とは、第１インジェクタ２０及び第２インジェクタ２９が噴射する燃料噴射量の合計である。
【００３２】
また、ＥＣＵ３０は、第２インジェクタ２９やリフォーマガス制御弁２８などを駆動制御することで、排気リフォーマシステムを制御可能となっている。即ち、排気管２２には、燃料蒸発器２５の下流側に位置して排気温度センサ３４が設けられており、現在の排気ガス温度をＥＣＵ３０に出力している。また、本実施例では、エンジン負荷を検出するものとして、スロットル開度を検出する電子スロットル装置１９のスロットルポジションセンサを適用している。
【００３３】
従って、図３に示すように、エンジン負荷（スロットル開度）とエンジン回転数に基づいて予め燃料改質領域が設定されている。また、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度に基づいて、第２インジェクタ２９が噴射する排気燃料噴射量が設定されると共に、リフォーマガス制御弁２８の開度が設定される。そのため、ＥＣＵ３０は、現在のエンジン１１の運転状態が改質領域にあると判定したとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を実行して所定量の燃料を噴射すると共に、リフォーマガス制御弁２８を所定角度開放し、燃料改質器２４を用いた燃料改質を開始し、所定量のリフォーマガスを吸気管１５に供給する。この場合、エンジン運転状態に基づいて全体の燃料噴射量が設定されており、第２インジェクタ２９が排気燃料噴射を実行するとき、第１インジェクタ２０は、全体の燃料噴射量から排気燃料噴射量を減算した量の吸気燃料噴射量を噴射することとなる。
【００３４】
また、本実施例では、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射量と還流通路２７に導入される排気ガスとの混合比率を変更（混合比率変更手段）するようにしている。つまり、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度に基づいて設定された第２インジェクタ２９による排気燃料噴射量を、現在の湿度に応じて変更するようにしている。つまり、第２インジェクタ２９による実際の排気燃料噴射量を、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて設定された理論的な排気燃料噴射量とすると、コーキングが発生しやすいが、このコーキングの発生は燃料中の炭素量と排気ガス中の水分量の比率で起こるものと考えられ、排気ガス中の水分量が多いとコーキングが抑制されると共に、燃料改質器２４での反応で生成されるリフォーマガス量（水素量）が増加する傾向にある。そのため、本実施例では、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射量を現在の湿度に応じて変更している。
【００３５】
ここでは、湿度を検出する湿度検出手段として、空調制御装置に設けられた湿度センサ３５を適用しており、この湿度センサ３５が検出した現在の車外の湿度がＥＣＵ３０に出力される。そして、このＥＣＵ３０は、現在湿度と相関関係にある排気ガスの湿度を推定し、図４に示すように、この湿度と排気燃料噴射量との制御マップを用いて設定された排気燃料噴射量を補正する。この場合、検出した湿度が所定湿度ｈsより低いときには、排気燃料噴射量をエンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて設定された所定量Ｑsとし、湿度がこの所定湿度ｈs以上になると、湿度の上昇に応じて排気燃料噴射量を増加させるようにしている。
【００３６】
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置による改質処理制御について、図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００３７】
ステップＳ１１では、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度と湿度を読み込む。ステップＳ１２では、このエンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を算出する。ステップＳ１３では、現在の湿度ｈが所定湿度ｈs以上かどうかを判定し、この湿度ｈが所定湿度ｈsより低いときには、排気燃料噴射量を補正せずにステップＳ１５に移行し、湿度ｈが所定湿度ｈs以上のときには、ステップＳ１４にて、図４の制御マップに基づいて排気燃料噴射量を補正してからステップＳ１５に移行する。そして、ステップＳ１５では、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度に基づいてリフォーマガス制御弁２８の開度を演算する。
【００３８】
ステップＳ１６では、エンジン負荷（スロットル開度）とエンジン回転数から、図３の制御マップに基づいて、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあるかどうかを判定する。そして、このステップＳ１６で、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域になければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあれば、ステップＳ１７にて、改質処理を実行する。
【００３９】
即ち、第２インジェクタ２９により排気燃料噴射を行うと共に、リフォーマガス制御弁２８を開放することで、まず、燃料と排気ガスとが混合した混合ガスを燃料蒸発器２５に導入し、混合ガスの蒸発を促進して気化し、次に、気化した混合ガスを燃料改質器２４に導入し、排気ガスの熱により加熱して吸熱反応を起こして水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスを生成する。そして、生成したリフォーマガスを、還流通路２７を通してリフォーマガス制御弁２８により供給量が調整されてから吸気管１５を流れる吸気に供給する。すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気が燃焼室１２に導入され、この混合気に着火されることで燃焼される。
【００４０】
この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室１２での燃焼効率がよく、また、湿度に応じて排気燃料噴射量が補正されることで、コーキングが抑制されると共に燃費が向上される。
【００４１】
このように実施例１の内燃機関の制御装置にあっては、排気ガスに燃料を混合した混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質器２４と、この燃料改質器２４で生成されたリフォーマガスを吸気管１５に供給する還流通路２７を設け、ＥＣＵ３０は、湿度センサ３５が検出した現在の湿度に基づいて、燃料と排気ガスとの混合比率を変更するようにしている。
【００４２】
従って、燃料改質器２４では、混合ガスに含まれる水分量が多いほど改質効率が上がるため、排気ガスの湿度変化に応じて排気燃料噴射量を増減することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、リフォーマガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。
【００４３】
また、エンジンの回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を設定し、現在の湿度が予め設定された所定湿度を超えたときに、この湿度の上昇に伴って排気燃料噴射量を増加するようにしている。従って、所定量の燃料を改質することで最低限のリフォーマガス量を確保することができると共に、上昇した湿度分だけ排気燃料噴射量を増加することで、リフォーマガスの生成量を増加することができる。
【００４４】
なお、この実施例にて、湿度検出手段として空調制御装置に設けられた湿度センサ３５を適用したが、これに限らず、例えば、排気管２２に耐熱性の良い湿度センサを装着して排気ガスの湿度を直接計測してもよい。
【実施例２】
【００４５】
図５は、本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図６は、実施例２の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャート、図７は、実施例２の内燃機関の制御装置における排気ガス温度に対する水素濃度を表すグラフ、図８は、実施例２の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４６】
実施例２の内燃機関の制御装置にて、ＥＣＵ３０は、エンジン負荷（スロットル開度）とエンジン回転数に基づいて燃料改質領域を設定している。また、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度に基づいて、第２インジェクタ２９が噴射する排気燃料噴射量と、リフォーマガス制御弁２８の開度を設定している。そのため、ＥＣＵ３０は、現在のエンジン１１の運転状態が改質領域にあると判定したときには、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を実行して所定量の燃料を噴射すると共に、リフォーマガス制御弁２８を所定角度開放し、燃料改質器２４を用いた燃料改質を開始し、所定量のリフォーマガスを吸気管１５に供給するようにしている。
【００４７】
そして、本実施例では、この燃料改質器２４による改質開始時期を排気ガス温度により補正するようにしている。図７に示すように、燃料改質器２４の出口における排気ガス温度が上昇すると、リフォーマガスにおける水素濃度が高くなっており、この場合、排気ガス温度ｔsが燃料改質器２４の活性化温度となっている。そのため、本実施例では、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて設定された燃料改質領域（燃料改質開始ライン）を、排気ガス温度に基づいて補正し、この排気ガス温度が高いときには、改質開始時期が早まるように、つまり、燃料改質開始ラインが低回転数及び低負荷側に補正するようにしている。
【００４８】
ここで、図５に示すように、三元触媒２３には、通常、この三元触媒２３の活性化状態や劣化状態を判定するために触媒温度を検出する触媒温度センサ４１が設けられており、燃焼を検出するものとして、この触媒温度センサ４１を適用している。また、周囲環境を検出するものとして、空調制御装置に設けられた外気温センサ４２を適用している。そして、触媒温度センサ４１が検出した触媒温度と、外気温センサ４２が検出した外気温がＥＣＵ３０に入力されており、このＥＣＵ３０は、この触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、図８に示すように、推定した排気ガス温度が所定値より低いときには、燃料改質領域（燃料改質開始ラインＬ）を高回転数及び高負荷側である燃料改質開始ラインＬaとなるように補正し、推定した排気ガス温度が所定値より高いときには、燃料改質領域（燃料改質開始ラインＬ）を低回転数及び低負荷側である燃料改質開始ラインＬbとなるように補正する。
【００４９】
従って、触媒温度や外気温が高いときには、エンジン回転数やエンジン負荷にかかわらず、燃料改質器２４の温度が高く十分に活性化しているものと判断し、燃料改質開始ラインＬを低回転数及び低負荷側に移行し、燃料改質領域を拡大するようにしている。
【００５０】
この場合、触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定したが、周囲環境として外気温に代えて大気圧、湿度などを利用しても良い。また、排気管２２に排気ガス温度センサを設けることで、直接排気ガス温度を検出してもよい。
【００５１】
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置による改質処理制御について、図６のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５２】
ステップＳ２１では、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と触媒温度と外気温を読み込む。ステップＳ２２では、この触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を算出する。続いて、ステップＳ２３では、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度に基づいてリフォーマガス制御弁２８の開度を演算する。
【００５３】
ステップＳ２４では、触媒温度と外気温に基づいて推定した排気ガス温度により、図８の制御マップを用いて燃料改質領域（燃料改質開始ラインＬ）を補正する。そして、ステップＳ２５にて、エンジン負荷（スロットル開度）とエンジン回転数から、補正した燃料改質領域の制御マップに基づいて、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあるかどうかを判定する。そして、このステップＳ２５で、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域になければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあれば、ステップＳ２６にて、改質処理を実行する。
【００５４】
即ち、第２インジェクタ２９により排気燃料噴射を行うと共に、リフォーマガス制御弁２８を開放することで、まず、燃料と排気ガスとが混合した混合ガスを燃料蒸発器２５に導入し、混合ガスの蒸発を促進されて気化し、次に、気化した混合ガスを燃料改質器２４に導入し、排気ガスの熱により加熱して吸熱反応を起こして水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスを生成する。そして、生成したリフォーマガスを、還流通路２７を通してリフォーマガス制御弁２８により供給量が調整されてから吸気管１５を流れる吸気に供給する。すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気が燃焼室１２に導入され、この混合気に着火されることで燃焼される。
【００５５】
この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室１２での燃焼効率がよく、また、排気ガス温度に応じて燃料改質領域が補正されることで、改質領域が適正なものとなって改質効率が向上して燃費が向上される。
【００５６】
このように実施例２の内燃機関の制御装置にあっては、排気ガスに燃料を混合した混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質器２４と、この燃料改質器２４で生成されたリフォーマガスを吸気管１５に供給する還流通路２７を設け、ＥＣＵ３０は、触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、この排気ガス温度に応じて燃料改質領域を補正するようにしている。
【００５７】
従って、燃料改質器２４では、排気ガスの温度に応じて燃料改質領域を拡大または縮小することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、リフォーマガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。
【００５８】
また、排気ガス温度を、既存の装置である触媒温度センサ４１が検出した触媒温度と、外気温センサ４２が検出した外気温とに基づいて推定しており、別途排気温度センサを設けることなく、排気ガス温度を求めることができ、製造コストの増大を防止することができる。
【００５９】
なお、上述した各実施例では、酸素を含むガスをエンジン１１の排気ガスとしたが、これに限らず、別途吸入した外気に対して排気燃料噴射を行ってから改質処理をしても良い。また、各実施例では、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて燃料改質領域を設定し、また、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量とリフォーマガス制御弁２８の開度を設定しており、エンジン負荷としてスロットル開度を適用したが、これに限らず、アクセル開度、燃料噴射量、吸入空気量、体積効率、筒内圧力などを適用しても良い。
【００６０】
また、各実施例では、内燃機関をポート噴射式エンジンとしたが、燃料を燃焼室に直接噴射する筒内噴射式エンジンであっても良く、この場合、排気通路に三元触媒に加えてリーンＮＯｘ触媒を設ける必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、湿度に基づいて燃料と排気ガスとの混合比率を変更することで、コーキングの発生を抑制するものであり、燃料改質手段を有する内燃機関であれば、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャートである。
【図３】実施例１の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップである。
【図４】実施例１の内燃機関の制御装置における湿度に対する排気噴射量を表す制御マップである。
【図５】本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図６】実施例２の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャートである。
【図７】実施例２の内燃機関の制御装置における排気ガス温度に対する水素濃度を表すグラフである。
【図８】実施例２の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップである。
【符号の説明】
【００６３】
１１  エンジン（内燃機関）
１２  燃焼室
１３  吸気ポート
１４  排気ポート
１５  吸気管
１９  電子スロットル装置
２０  第１インジェクタ
２２  排気管
２３  三元触媒
２４  燃料改質器（燃料改質手段）
２５  燃料蒸発器
２７  還流通路（リフォーマガス供給手段）
２８  リフォーマガス制御弁
２９  第２インジェクタ
３０  電子制御ユニット、ＥＣＵ（混合比率変更手段）
３２  クランク角センサ
３３  アクセル開度センサ
３４  排気温度センサ
３５  湿度センサ（湿度検出手段）
４１  触媒温度センサ
４２  外気温センサ
【図１】
2006291757.tif 000004
【図２】
2006291757.tif 000005
【図３】
2006291757.tif 000006
【図４】
2006291757.tif 000007
【図５】
2006291757.tif 000008
【図６】
2006291757.tif 000009
【図７】
2006291757.tif 000010
【図８】
2006291757.tif 000011