(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、内燃機関の空燃比を常時適正に維持することで安定した燃焼状態を確保して燃費の向上を図ると共にドライバビリティの向上を図る。【解決手段】ＥＣＵ３０は、燃料改質処理条件が成立したとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が開始され、リフォーマガス制御弁２８が開放されてから燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄの経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少させる。【選択図】        図１
2006291775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を燃焼室に導入する吸気通路と、該吸気通路または前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射手段と、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、該燃料改質手段に対して燃料を噴射する第２燃料噴射手段と、前記燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを前記吸気通路に供給するリフォーマガス供給通路と、該リフォーマガス供給通路に設けられて前記吸気通路へ供給するリフォーマガス量を調整するリフォーマガス制御弁と、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように前記第１燃料噴射手段及び前記第２燃料噴射手段による燃料噴射量を制御すると共に前記リフォーマガス制御弁の開度を制御する供給燃料制御手段とを具えた内燃機関の制御装置において、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射が実行されて前記リフォーマガス制御弁が開放されてから前記燃料改質手段で改質されたリフォーマガスが前記燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を減少させる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、前記リフォーマガスの到達予測時間は、前記内燃機関の運転状態と、前回前記リフォーマガス制御弁が閉止してからの経過時間とに基づいて推定され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１に記載の内燃機関の制御装置において、ノッキングによる振動を検出するノック検出手段を設け、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過前に前記ノック検出手段が検出した振動が予め設定された所定値を超えたとき、点火時期を遅角させ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、回転変動を検出する回転変動検出手段を設け、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過後に前記回転変動検出手段が検出した回転変動が予め設定された所定値を超えたとき、点火時期を所定時間だけ進角させ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、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過後に、回転変動が所定値を超えて点火時期を所定時間だけ進角させる処理を予め設定された所定回数を超えて実施したときには、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射を停止すると共に前記リフォーマガス制御弁を閉止し、前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
外気を燃焼室に導入する吸気通路と、該吸気通路または前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射手段と、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、該燃料改質手段に対して燃料を噴射する第２燃料噴射手段と、前記燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを前記吸気通路に供給するリフォーマガス供給通路と、該リフォーマガス供給通路に設けられて前記吸気通路へ供給するリフォーマガス量を調整するリフォーマガス制御弁と、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように前記第１燃料噴射手段及び前記第２燃料噴射手段による燃料噴射量を制御すると共に前記リフォーマガス制御弁の開度を制御する供給燃料制御手段とを具えた内燃機関の制御装置において、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射量が増減されて前記リフォーマガス制御弁の開度が変更されてから前記燃料改質手段で改質されたリフォーマガスの増減量が前記燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を増減させ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。この特許文献１に記載された内燃機関の排気リフォーマシステムでは、吸気ポートに燃料噴射弁が設けられると共に、排気管から分岐した還流管に別の燃料噴射弁と燃料蒸発器と改質触媒とリフォーマガス制御弁が設けられており、通常時は、リフォーマガス制御弁を閉止し、吸気ポートに燃料を噴射して混合気を燃焼室に導入する一方、改質時は、リフォーマガス制御弁を開放し、還流管に燃料を噴射して改質触媒で生成したリフォーマガスを燃焼室に導入し、燃焼させるようにしている。
【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にあっては、吸気ポートに燃料を噴射し、混合気を燃焼室に導入して燃焼させる通常燃焼方法と、還流管に燃料を噴射し、改質触媒で生成したリフォーマガスを燃焼室に導入して燃焼させる改質燃焼方法とが切換可能となっている。この通常燃焼方法から改質燃焼方法に切換える場合、吸気ポートへの燃料噴射を停止すると同時に、リフォーマガス制御弁を開放すると共に還流管に燃料を噴射し、改質触媒で生成したリフォーマガスを燃焼室に導入するようにしている。
【０００６】
ところで、内燃機関の排気管には、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害物質を同時に浄化処理することができる三元触媒が設けられており、この三元触媒は、理論空燃比（ストイキ）付近で燃焼した場合に限って有害物質を浄化することができる。即ち、三元触媒にて、燃料が濃いリッチ状態では、排気ガス中にＣＯやＨＣが多く排出されてしまい、酸化させるための酸素が足りなくなる一方、燃料が薄いリーン状態では、排気ガス中に酸素が多く残存するために、ＮＯｘから酸素を奪うことなくＣＯとＨＣを浄化することができ、ＮＯｘを窒素に浄化することができない。そのため、上述した排気リフォーマシステムにて、通常燃焼状態や改質燃焼状態であっても、空燃比を理論空燃比に維持する必要がある。
【０００７】
ところが、通常燃焼方法から改質燃焼方法に切換えるとき、リフォーマガス制御弁を開放すると共に還流管に燃料を噴射して改質触媒でリフォーマガスを生成しても、このリフォーマガスが改質触媒から燃焼室に到達するまでにタイムラグが発生し、吸気ポートへの
燃料噴射を停止したときからリフォーマガスが燃焼室に到達するまでの間、空燃比はリーン状態となり、三元触媒により排気ガスを適正に浄化処理することができない。
【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、内燃機関の空燃比を常時適正に維持することで安定した燃焼状態を確保して燃費の向上を図ると共にドライバビリティ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、外気を燃焼室に導入する吸気通路と、該吸気通路または前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射手段と、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、該燃料改質手段に対して燃料を噴射する第２燃料噴射手段と、前記燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを前記吸気通路に供給するリフォーマガス供給通路と、該リフォーマガス供給通路に設けられて前記吸気通路へ供給するリフォーマガス量を調整するリフォーマガス制御弁と、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように前記第１燃料噴射手段及び前記第２燃料噴射手段による燃料噴射量を制御すると共に前記リフォーマガス制御弁の開度を制御する供給燃料制御手段とを具えた内燃機関の制御装置において、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射が実行されて前記リフォーマガス制御弁が開放されてから前記燃料改質手段で改質されたリフォーマガスが前記燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を減少させる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、前記リフォーマガスの到達予測時間は、前記内燃機関の運転状態と、前回前記リフォーマガス制御弁が閉止してからの経過時間とに基づいて推定され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、ノッキングによる振動を検出するノック検出手段を設け、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過前に前記ノック検出手段が検出した振動が予め設定された所定値を超えたとき、点火時期を遅角させ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、回転変動を検出する回転変動検出手段を設け、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過後に前記回転変動検出手段が検出した回転変動が予め設定された所定値を超えたとき、点火時期を所定時間だけ進角させ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、前記リフォーマガスの到達予測時間の経過後に、回転変動が所定値を超えて点火時期を所定時間だけ進角させる処理を予め設定された所定回数を超えて実施したときには、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射を停止すると共に前記リフォーマガス制御弁を閉止し、前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を制御することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、外気を燃焼室に導入する吸気通路と、該吸気通路または前記燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射手段と、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、該燃料改質手段に対して燃料を噴射する第２燃料噴射手段と、前記燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを前記吸気通路に供給するリフォーマガス供給通路と、該リフォーマガス供給通路に設けられて前記吸気通路へ供給するリフォーマガス量を調整するリフォーマガス制御弁と、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように前記第１燃料噴射手段及び前記
第２燃料噴射手段による燃料噴射量を制御すると共に前記リフォーマガス制御弁の開度を制御する供給燃料制御手段とを具えた内燃機関の制御装置において、前記供給燃料制御手段は、前記第２燃料噴射手段による燃料噴射量が増減されて前記リフォーマガス制御弁の開度が変更されてから前記燃料改質手段で改質されたリフォーマガスの増減量が前記燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう前記第１燃料噴射手段による燃料噴射量を増減させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、供給燃料制御手段は、第２燃料噴射手段による燃料噴射が実行され、リフォーマガス制御弁が開放されてから燃料改質手段で改質されたリフォーマガスが燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう第１燃料噴射手段による燃料噴射量を減少させるので、第１燃料噴射手段が噴射した燃料による内燃機関の燃焼状態から、第２燃料噴射手段が噴射して燃料改質手段で改質されたリフォーマガスを加えた燃料による内燃機関の燃焼状態に切換わるとき、リフォーマガスが燃焼室に到達してから第１燃料噴射手段による燃料噴射量を減少するため、空燃比の変動が抑制されて適正に維持することで、安定した燃焼状態を確保して燃費を向上させることができると共に、ドライバビリティを向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の内燃機関の制御装置によれば、供給燃料制御手段は、第２燃料噴射手段による燃料噴射量が増減され、リフォーマガス制御弁の開度が変更されてから燃料改質手段で改質されたリフォーマガスの増減量が燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後に内燃機関の空燃比が理論空燃比となるよう第１燃料噴射手段による燃料噴射量を増減させるので、第２燃料噴射手段が噴射して燃料改質手段で改質されたリフォーマガスの供給量が増減するとき、リフォーマガスが燃焼室に到達してから第１燃料噴射手段による燃料噴射量を増減するため、空燃比の変動が抑制されて適正に維持することで、安定した燃焼状態を確保して燃費を向上させることができると共に、ドライバビリティを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
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改質処理を表すタイムチャートである。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、吸気管（吸気通路）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（第１燃料噴射手段）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。
【００２２】
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、三元触媒２３が装着されている。この三元触媒２３は、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害物質を同時に浄化処理することができるものであり、空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍にあるときに、排気ガス中の有害物質を浄化することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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通路）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（第２燃料噴射手段）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
【数１】
2006291775.tif 000003
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、全体の燃料噴射量、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。
【００３３】
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。
【００３４】
従って、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。
【００３５】
そして、本実施例にて、供給燃料制御手段としてのＥＣＵ３０は、エンジン１１の空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量と、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射量を制御することで、三元触媒２３が排気ガス中の有害物質を適正に浄化処理できるようにしている。この場合、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全体の燃料噴射量が設定されており、燃料改質開始条件が成立してないときには、第１インジェクタ２０がこの全体の燃料噴射量を全量、吸気燃料噴射として噴射する。一方、燃料改質開始条件が成立したときには、エンジン回転数、エンジン負荷、排気ガス温度に基づいて第２インジェクタ２９による排気燃料噴射量が設定さており、第２インジェクタ２９はこの設定された排気燃料噴射量を噴射する一方、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。
【００３６】
また、本実施例では、燃料改質開始条件が成立せずに第１インジェクタ２０から噴射される燃料が燃焼室１２に導入されて燃焼する第１燃焼状態から、燃料改質開始条件が成立し、第２インジェクタ２９から噴射される燃料が燃料改質器２４で改質されて生成されたリフォーマガスが還流通路２７から燃焼室１２に導入されて燃焼する第２燃焼状態に切換わるとき、ＥＣＵ３０は、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間の経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少させるようにしている。
【００３７】
即ち、リフォーマガス制御弁２８を開放した状態で、第２インジェクタ２９が排気燃料噴射を実行し、排気ガスと燃料との混合ガスを燃料改質器２４に送って改質することで、リフォーマガスを生成しても、燃料改質器２４から還流通路２７及び吸気管１５を通って燃焼室１２に到達するまで、所定の時間が必要となる。そのため、第１燃焼状態から第２燃焼状態に切換わると同時に、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少したり、この吸気燃料噴射を停止すると、燃料改質器２４からリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの間は空燃比がリーン状態となり、安定した燃焼状態が得られず、三元触媒２３によって排気ガスを適正に浄化処理することができない。
【００３８】
そこで、本実施例では、上述したように、第１燃焼状態から第２燃焼状態に切換わるとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行され、リフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４のリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間が経過することでリフォーマガスが燃焼室１２に到達したと推定されてから、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少するようにしている。
【００３９】
この場合、リフォーマガスの到達予測時間を、燃料改質器２４から燃焼室１２までの通路容積、エンジン１１の運転状態、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定している。燃料改質器２４から燃焼室１２までの通路容積は、リフォーマガスが通る還流通路２７及び吸気管１５の容積に基づいて算出する。エンジン１１の運転状態は、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）を適用しており、エンジ
ン回転数やエンジン負荷が大きくなるほど、到達予測時間が短くなるように設定される。
【００４０】
また、第２燃焼状態から第１燃焼状態に切換わるとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を停止すると共にリフォーマガス制御弁２８を閉止すると、還流通路２７における燃料改質器２４からリフォーマガス制御弁２８までの間にリフォーマガスが残留するが、この残留しているリフォーマガスは、時間の経過と共に排気管２２の排気負圧により徐々に排出されてしまう。そのため、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間により燃料改質器２４から燃焼室１２までの還流通路２７に残留するリフォーマガス量を推測している。従って、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間が短いほどリフォーマガス残留量が多いため、この場合、リフォーマガスの通路容積とエンジン１１の運転状態により設定された到達予測時間が短くなるように補正する。
【００４１】
なお、この到達予測時間をエンジン１１の運転状態と前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定するようにしたが、エンジン１１の運転状態によりリフォーマガスではなく単にＥＧＲガスを吸気管１５に戻す場合があり、前回リフォーマガス制御弁２８が開放したときにＥＧＲガスを吸気管１５系に導入した場合には、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に拘らず、リフォーマガス残留量はないものと判断して到達予測時間を推定している。
【００４２】
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。
【００４３】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図２に示すように、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、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リフォーマガス制御弁２８の開度を演算する。
【００４４】
そして、ステップＳ１４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、予め設定された燃料改質領域を設定する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。このステップＳ１４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、燃料改質条件が成立したと判定し、ステップＳ１５にて、改質処理を開始する。
【００４５】
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。
【００４６】
ステップＳ１５で改質処理が開始されると、ステップＳ１６で、タイマをスタートしてから、ステップＳ１７にて、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４のリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを、エンジン回転数とエンジン負荷と前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定する。
【００４７】
続いて、ステップＳ１８では、点火時期を徐々に進角していき、ステップＳ１９では、
スロットル開度を徐々に大きくしていく。つまり、改質処理が開始された直後は、リフォーマガスが燃焼室１２に供給されずに還流通路２７に残留していたＥＧＲガスが燃焼室１２に供給されて燃焼が悪化するおそれがあるため、点火時期を徐々に進角させる。また、改質処理が開始された直後は、還流通路２７に残留していたＥＧＲガスが燃焼室１２に供給されやすい一方、外部からの空気が燃焼室１２に導入されにくくなるため、スロットル開度を徐々に大きくする。
【００４８】
そして、ステップＳ２０にて、タイマの加算時間ｔが、リフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを越えたかどうか、つまり、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄを経過したかどうかを判定する。ここで、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄが経過していれば、リフォーマガスが燃焼室１２に到達していると判断し、ステップＳ２１にて、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射の量を減少する。続いて、ステップＳ２２では、点火時期を遅角し、ステップＳ２３では、スロットル開度を小さくし、ステップＳ２４にて、タイマをリセットする。つまり、リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、このリフォーマガスに含有する水素により燃焼が良好となるため、点火時期を改質処理の開始前よりも遅角させる。また、このリフォーマガスに含有する水素により燃焼温度が上昇してトルクが向上するため、このトルクを一定とする目的でスロットル開度を小さくする。
【００４９】
そして、リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気に対して第１インジェクタ２０から吸気燃料噴射が実行され、理論空燃比となった混合気が燃焼室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。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での燃焼効率が良好となる。また、燃焼により発生した排気ガスは、排気管２２を通して三元触媒２３に導入されるが、混合気が理論空燃比で燃焼するため、この三元触媒２３により排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの有害物質を適正に浄化処理することができる。
【００５０】
また、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３のタイムチャートに基づいて説明する。
【００５１】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図３に示すように、経過時間ｔ１にて、燃料改質処理条件が成立すると、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を変更せずに、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を実行する。このときの排気燃料噴射量Ｑ２は、前述したように、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算出される。また、このとき、点火時期を徐々に進角すると共に、スロットル開度を徐々に大きくしていく。
【００５２】
そして、経過時間ｔ２にて、到達予測時間ｔｄが経過したら、リフォーマガスが燃焼室１２に到達しているものと判断し、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１を減少する。この場合、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１の減少量ＱＳ１は、増加した排気燃料噴射量Ｑ２と同量となるように制御することで、空燃比（理論空燃比）の変動が防止される。また、吸気燃料噴射量Ｑ１の減少と同時に、点火時期を遅角すると共に、スロットル開度を小さくする。
【００５３】
このように実施例１の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ３０が、エンジン１１の空燃比が理論空燃比となるように、第１インジェクタ２０及び第２インジェクタ２９による燃料噴射量を制御すると共に、リフォーマガス制御弁２８の開度を制御するように構成し、燃料改質処理条件が成立したとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が開始され、リフォーマガス制御弁２８が開放されてから燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄ
の経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少させるようにしている。
【００５４】
従って、第１インジェクタ２０が噴射した吸気燃料噴射による第１燃焼状態から、第２インジェクタ２９が排気燃料噴射して燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスを加えた燃料による第２燃焼状態に切換わるとき、リフォーマガスが燃焼室１２に到達してから第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少するため、空燃比の変動が抑制されて適正に維持することで、安定した燃焼状態を確保して燃費を向上させることができると共に、ドライバビリティを向上させることができる。
【００５５】
また、第１燃焼状態から第２燃焼状態に切換わるとき、全体の燃料噴射量を適量に維持することで、空燃比を理論空燃比に維持することができ、三元触媒２３により排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの有害物質を適正に浄化処理することができる。
【００５６】
また、リフォーマガスの到達予測時間ｔｄを、燃料改質器２４から燃焼室１２までの通路容積、エンジン１１の運転状態としてのエンジン回転数とエンジン負荷、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定している。従って、このリフォーマガスの到達予測時間ｔｄを高精度に推定することができる。
【実施例２】
【００５７】
図４は、本発明の実施例２に係る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５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タイムチャートである。なお、実施例２の内燃機関の制御装置における全体構成は、実施例１と同様であるため、図１を用いて説明すると共に、実施例１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。
【００５８】
実施例２の内燃機関の制御装置では、前述した実施例１と同様に、図１に示すように、燃料改質開始条件が成立せずに第１インジェクタ２０から噴射される燃料が燃焼室１２に導入されて燃焼する第１燃焼状態から、燃料改質開始条件が成立し、第２インジェクタ２９から噴射される燃料が燃料改質器２４で改質されて生成されたリフォーマガスが還流通路２７から燃焼室１２に導入されて燃焼する第２燃焼状態に切換わるとき、ＥＣＵ３０は、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄの経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少させるようにしている。そして、このリフォーマガスの到達予測時間ｔｄを、燃料改質器２４から燃焼室１２までの通路容積、エンジン１１の運転状態としてのエンジン回転数及びエンジン負荷、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定している。
【００５９】
ところが、フォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄは、エンジン回転数及びエンジン負荷以外のエンジン１１の運転状態により変動することがあり、この到達予測時間ｔｄを高精度に予測することは困難である。そこで、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジンのノッキングによる振動を検出するノックセンサ（ノック検出手段）をエンジン（シリンダヘッド）１１に設けている。このノックセンサは、検出素子が振動板に固定され、この振動板がハウジングのベースに固定された構造を有し、燃焼室内で発生したノッキング振動を検出素子が振動板のたわみとして検出することができる。そして、燃料改質が開始されてからリフォーマガスの到達予測時間ｔｄが経過する前に、ノックセンサが検出したノッキング振動の強度が予め設定された限界ノック強度を超えた場合には、早期にリフォーマガスが燃焼室１２に到達したものと判断し、このときに点火時期を遅角させるようにしている。
【００６０】
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４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００６１】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図４に示すように、ステップＳ３１では、エンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度を読み込む。ステップＳ３２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Ｓ３３では、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リフォーマガス制御弁２８の開度を演算する。そして、ステップＳ３４では、エンジン負荷とエンジン回転数から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。このステップＳ３４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、燃料改質条件が成立したと判定し、ステップＳ３５にて、改質処理を開始する。
【００６２】
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。
【００６３】
ステップＳ３５で改質処理が開始されると、ステップＳ３６で、タイマをスタートしてから、ステップＳ３７にて、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４のリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを、エンジン回転数とエンジン負荷と前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定する。続いて、ステップＳ３８では、点火時期を徐々に進角していき、ステップＳ３９では、スロットル開度を徐々に大きくしていく。
【００６４】
そして、ステップＳ４０にて、ノックセンサの検出結果に基づいてエンジン１１にノッキングが発生したかどうかを判定し、ノッキングが発生していなければ、ステップＳ４３に移行する。一方、ステップＳ４０で、エンジン１１にノッキングが発生していると判定されると、ステップＳ４１にて、検出したノック強度が予め設定した限界ノック強度より大きいかどうかを判定する。ここで、ノック強度が限界ノック強度以下であれば、ステップＳ４３に移行する。そして、ノッキングが発生せず、または、ノッキングが発生してもノック強度が限界ノック強度以下であれば、ステップＳ４３にて、タイマの加算時間ｔがリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを越えたかどうか、つまり、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄを経過したかどうかを判定する。ここで、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄが経過していなければ、ステップＳ４０に戻って前述した処理を繰り返す。
【００６５】
一方、ステップＳ４１にて、ノック強度が限界ノック強度より大きいと判定されると、ステップＳ４２にて、点火時期を遅角する。即ち、到達予測時間ｔｄが経過していないにも拘らず、大きなノッキングが発生したということは、このノッキング発生時に予測より早期にリフォーマガスが燃焼室１２に到達したものと判断し、このときに点火時期を遅角させる。リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、このリフォーマガスに含有する水素により燃焼が良好となるため、ノッキングが発生したものと判断し、点火時期を改質処理の開始前よりも遅角させる。
【００６６】
そして、ステップＳ４３にて、タイマの加算時間ｔが、リフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを経過した場合、ステップＳ４４に移行する。この場合、ステップＳ４１で発生したノッキングの強度が限界ノック強度以下であると判定し、ステップＳ４２で点火時期を遅角する処理を実行してしなければ、このときにリフォーマガスが燃焼室１２に到達していると判断する。
【００６７】
その後、ステップＳ４４にて、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射の量を減少する。続いて、ステップＳ４５では、点火時期を制御し、ステップＳ４６では、スロットル開度を小さくし、ステップＳ４７にて、タイマをリセットする。なお、到達予測時間ｔｄの経過後にリフォーマガスが燃焼室１２に到達したものと判断した場合には、ステップＳ４５で、点火時期を改質処理の開始前よりも遅角させるが、到達予測時間ｔｄの経過前にノッキングが発生してリフォーマガスが燃焼室１２に早期到達したものと判断した場合には、ステップＳ４２で、点火時期を遅角させているため、このステップＳ４５では、点火時期を現在の運転状態に応じて制御するだけである。
【００６８】
そして、リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気に対して第１インジェクタ２０から吸気燃料噴射が実行され、理論空燃比となった混合気が燃焼室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。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での燃焼効率が良好となる。また、燃焼により発生した排気ガスは、排気管２２を通して三元触媒２３に導入されるが、混合気が理論空燃比で燃焼するため、この三元触媒２３により排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの有害物質を適正に浄化処理することができる。
【００６９】
また、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５のタイムチャートに基づいて説明する。
【００７０】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図５に示すように、経過時間ｔ１にて、燃料改質処理条件が成立すると、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を変更せずに、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を実行する。このときの排気燃料噴射量Ｑ２は、前述したように、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算出される。また、このとき、点火時期を徐々に進角すると共に、スロットル開度を徐々に大きくしていく。
【００７１】
そして、到達予測時間ｔｄが経過する前の経過時間ｔ３にて、ノッキングが発生してリフォーマガスが予測より早期に燃焼室１２に到達したものと判断されると、このとき、点火時期を遅角する。その後、経過時間ｔ２にて、到達予測時間ｔｄが経過したら、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１を減少する。この場合、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１の減少量ＱＳ１は、増加した排気燃料噴射量Ｑ２と同量となるように制御することで、空燃比（理論空燃比）の変動が防止される。また、吸気燃料噴射量Ｑ１の減少と同時に、スロットル開度を小さくする。
【００７２】
このように実施例２の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ３０が、燃料改質処理条件が成立したとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が開始され、リフォーマガス制御弁２８が開放されてから燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄの経過前にノッキングが発生し、そのノック強度が限界ノック強度より大きいときには、このときに点火時期を遅角し、到達予測時間ｔｄの経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少させるようにしている。
【００７３】
従って、第１インジェクタ２０が噴射した吸気燃料噴射による第１燃焼状態から、第２
インジェクタ２９が排気燃料噴射して燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスを加えた燃料による第２燃焼状態に切換わるとき、到達予測時間ｔｄを予測してリフォーマガスが燃焼室１２に到達することを判定するが、予測より早期にリフォーマガスが燃焼室１２に到達した場合には、点火時期を遅角することでノッキングの発生を抑制することができ、その後、第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少することで、空燃比の変動が抑制されて適正に維持され、安定した燃焼状態を確保して燃費を向上させることができると共に、ドライバビリティを向上させることができる。
【００７４】
なお、この実施例２では、到達予測時間ｔｄが経過する前の経過時間ｔ３に、ノッキングが発生した場合には、リフォーマガスが予測より早期に燃焼室１２に到達したものと判断し、点火時期を改質処理の開始前よりも遅角し、到達予測時間ｔｄの経過後に第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１を減少させたが、到達予測時間ｔｄが経過する前にノッキングが発生した場合には、このときに点火時期を徐々に遅角すると共に、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１を徐々に減少させるようにしても良い。
【実施例３】
【００７５】
図６は、本発明の実施例３に係る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３の内燃機関の制御装置における改質処理を表すタイムチャートである。なお、実施例３の内燃機関の制御装置における全体構成は、実施例１と同様であるため、図１を用いて説明すると共に、実施例１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。
【００７６】
実施例３の内燃機関の制御装置では、前述した実施例１と同様に、図１に示すように、燃料改質開始条件が成立せずに第１インジェクタ２０から噴射される燃料が燃焼室１２に導入されて燃焼する第１燃焼状態から、燃料改質開始条件が成立し、第２インジェクタ２９から噴射される燃料が燃料改質器２４で改質されて生成されたリフォーマガスが還流通路２７から燃焼室１２に導入されて燃焼する第２燃焼状態に切換わるとき、ＥＣＵ３０は、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄの経過後にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少させるようにしている。そして、このリフォーマガスの到達予測時間ｔｄを、燃料改質器２４から燃焼室１２までの通路容積、エンジン１１の運転状態としてのエンジン回転数及びエンジン負荷、前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定している。
【００７７】
ところが、フォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄは、エンジン回転数及びエンジン負荷以外のエンジン１１の運転状態により変動することがあり、この到達予測時間ｔｄを高精度に予測することは困難である。そこで、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジンの回転変動を検出し、燃料改質が開始されてからリフォーマガスの到達予測時間ｔｄが経過した後に、検出した回転変動が予め設定された限界回転変動を超えた場合には、まだリフォーマガスが燃焼室１２に到達していないものと判断し、このときに点火時期を進角させるようにしている。なお、エンジンの回転変動としては、クランク角センサ３２が検出したクランク角度に基づいて算出されたエンジン回転数の変化やその変化率、また、筒内圧センサが検出した筒内圧力の変化やその変化率などを用いればよい。
【００７８】
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。
【００７９】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図６に示すように、ステップＳ５１では、エ
ンジン回転数とエンジン負荷（スロットル開度）と排気ガス温度を読み込む。ステップＳ５２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Ｓ５３では、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リフォーマガス制御弁２８の開度を演算する。そして、ステップＳ５４では、エンジン負荷とエンジン回転数から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。このステップＳ５４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、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあれば、燃料改質条件が成立したと判定し、ステップＳ５５にて、改質処理を開始する。
【００８０】
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、燃料と排気ガスとが混合した混合ガスを燃料蒸発器２５で気化し、気化した混合ガスを燃料改質器２４で改質することで、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を通して吸気管１５を流れる吸気に供給する。
【００８１】
ステップＳ５５で改質処理が開始されると、ステップＳ５６で、タイマをスタートしてから、ステップＳ５７にて、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が実行されてリフォーマガス制御弁２８が開放されてから、燃料改質器２４のリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを、エンジン回転数とエンジン負荷と前回リフォーマガス制御弁２８が閉止してからの経過時間に基づいて推定する。続いて、ステップＳ５８では、点火時期を徐々に進角し、ステップＳ５９では、スロットル開度を徐々に大きくする。
【００８２】
そして、ステップＳ６０にて、タイマの加算時間ｔが到達予測時間ｔｄを越えたかどうか、つまり、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄを経過したかどうかを判定する。ここで、改質処理を開始してから到達予測時間ｔｄが経過していれば、リフォーマガスが燃焼室１２に到達していると判断し、ステップＳ６１にて、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射の量を減少し、ステップＳ６２では、点火時期を遅角し、ステップＳ６３では、スロットル開度を小さくし、ステップＳ６４にて、タイマをリセットする。
【００８３】
その後、ステップＳ６５では、検出したエンジンの回転変動が限界回転変動を超えているかどうかを判定し、エンジンの回転変動が限界回転変動を超えていなければ、到達予測時間ｔｄの経過時にリフォーマガスが燃焼室１２に到達したものと確認することができ、以下に説明する処理をせずにこのルーチンを終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ６５にて、エンジンの回転変動が限界回転変動を超えていると判定した場合には、ステップＳ６６にて、点火時期を進角する。即ち、到達予測時間ｔｄが経過しても、大きな回転変動が発生したということは、まだリフォーマガスが燃焼室１２に到達していないものと判断し、このときに点火時期を進角させる。リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、このリフォーマガスに含有する水素により燃焼が良好となるが、点火時期を遅角すると回転変動が発生するため、点火時期を到達予測時間ｔｄの経過中と同等位置まで戻すように進角させる。その後、ステップＳ６７にて、点火時期を進角してから所定時間が経過したことを確認し、ステップＳ６８にて、再び、点火時期を遅角する。
【００８５】
そして、リフォーマガスが燃焼室１２に到達すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気に対して第１インジェクタ２０から吸気燃料噴射が実行され、理論空燃比となった混合気が燃焼室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。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での燃焼効率が良好となる。また、燃焼により発生した排気ガスは、排気管２２を通して三元触媒２３に導入されるが、混合気が理論空燃比で燃焼するため、この三元触媒２３により排気ガス中に含まれるＨＣ、
ＣＯ、ＮＯｘの有害物質を適正に浄化処理することができる。
【００８６】
また、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７のタイムチャートに基づいて説明する。
【００８７】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図７に示すように、経過時間ｔ１にて、燃料改質処理条件が成立すると、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を変更せずに、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を実行する。このときの排気燃料噴射量Ｑ２は、前述したように、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算出される。また、このとき、点火時期を徐々に進角すると共に、スロットル開度を徐々に大きくしていく。
【００８８】
そして、経過時間ｔ２にて、到達予測時間ｔｄが経過したら、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１を減少する。この場合、第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量Ｑ１の減少量ＱＳ１は、増加した排気燃料噴射量Ｑ２と同量となるように制御することで、空燃比（理論空燃比）の変動が防止される。また、吸気燃料噴射量Ｑ１の減少と同時に、点火時期を遅角すると共に、スロットル開度を小さくする。
【００８９】
ところが、到達予測時間ｔｄが経過した後の経過時間ｔ４にて、回転変動が発生してリフォーマガスがまだ燃焼室１２に到達していないものと判断されると、このとき、点火時期を進角する。その後、所定時間が経過した時間ｔ５にて、再び、点火時期を遅角する。
【００９０】
このように実施例３の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ３０が、燃料改質処理条件が成立したとき、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射が開始され、リフォーマガス制御弁２８が開放されてから燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄを推定し、この到達予測時間ｔｄの経過時にエンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少させるが、この到達予測時間ｔｄの経過後に回転変動が発生し、その回転変動が限界回転変動より大きいときには、点火時期を所定時間だけ進角させるようにしている。
ようにしている。
【００９１】
従って、第１インジェクタ２０が噴射した吸気燃料噴射による第１燃焼状態から、第２インジェクタ２９が排気燃料噴射して燃料改質器２４で改質されたリフォーマガスを加えた燃料による第２燃焼状態に切換わるとき、到達予測時間ｔｄを予測してリフォーマガスが燃焼室１２に到達することを判定するが、予測より遅くリフォーマガスが燃焼室１２に到達した場合には、点火時期を進角することで回転変動の発生を抑制することができ、また、第１インジェクタ２０による燃料噴射量を減少することで、空燃比の変動が抑制されて適正に維持され、安定した燃焼状態を確保して燃費を向上させることができると共に、ドライバビリティを向上させることができる。
【００９２】
なお、この実施例３では、リフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間ｔｄの経過後にエンジンの回転変動が発生したら、まだリフォーマガスが燃焼室１２に到達していないと判断して点火時期を所定時間だけ進角させるようにしたが、エンジンの回転変動の要因が燃料改質器２４の劣化にあることが考えられるため、ここで、燃料改質器２４の劣化度合を判定しても良い。即ち、到達予測時間ｔｄの経過後にエンジンの回転変動が発生したら、点火時期を所定時間だけ進角させるのが、それでもエンジンの回転変動が抑制されない場合には、点火時期の進角制御及び遅角制御を所定回数繰り返し行い、この制御を所定回数実行してもエンジンの回転変動が抑制されない場合には、燃料改質器２４が劣化しているものと判断する。そして、第２インジェクタ２９による排気燃料噴射を停止すると共に、リフォーマガス制御弁２８を閉止し、空燃比が理論空燃比となるよう第
１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を制御する。
【００９３】
また、上述した各実施例では、燃料改質開始条件が成立せずに第１インジェクタ２０から噴射される燃料のみが燃焼室１２に導入されて燃焼する第１燃焼状態から、燃料改質開始条件が成立し、第２インジェクタ２９から噴射される燃料が燃料改質器２４で改質されて生成されたリフォーマガスと第１インジェクタ２０から噴射される燃料とが燃焼室１２に導入されて燃焼する第２燃焼状態に切換わるとき、リフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間の経過後に、エンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少させるようにしたが、第２燃焼状態にて、エンジン１１の運転状態が変化し、燃焼室１２に導入されるリフォーマガスの供給量が増加または減少したときにも、同様の処理を行う。
【００９４】
即ち、リフォーマガスが吸気通路に供給されて吸気と混合すると共にこの混合ガスに第１インジェクタ２０から噴射された燃料の混合気が燃焼室１２に導入されて燃焼する第２燃焼状態にて、エンジン１１の運転状態が変化することで、第２インジェクタ２９から噴射される燃料量が増加することで、燃焼室１２に導入されるリフォーマガスの供給量が増加するとき、実施例１と同様に、増加したリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間を予測し、この到達予測時間の経過後に、エンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を減少させる。また、第２燃焼状態にて、エンジン１１の運転状態が変化することで、第２インジェクタ２９から噴射される燃料量が減少することで、燃焼室１２に導入されるリフォーマガスの供給量が減少するとき、減少したリフォーマガスが燃焼室１２に到達するまでの到達予測時間を予測し、この到達予測時間の経過後に、エンジン１１の空燃比が理論空燃比となるよう第１インジェクタ２０による吸気燃料噴射量を増加させる。そして、いずれの場合であっても、実施例２及び実施例３と同様に、増減したリフォーマガスが到達予測時間の経過前やそれ以降に燃焼室１２に到達した場合には、点火時期を制御することで、ノッキングや回転変動の発生を抑制する。
【００９５】
また、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。
【００９６】
更に、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】
【００９７】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料改質処理が開始されてからリフォーマガスが燃焼室に到達するまでの到達予測時間を推定し、この到達予測時間に応じて吸気系への燃料噴射量を減少させるようにしたものであり、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】
【００９８】
【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改質処理を表すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係る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５】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タイムチャートである。
【図６】本発明の実施例３に係る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３の内燃機関の制御装置における改質処理を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
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（吸気通路）
１９  電子スロットル装置
２０  第１インジェクタ（第１燃料噴射手段）
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通路）
２８  リフォーマガス制御弁
２９  第２インジェクタ（第２燃料噴射手段）
３０  電子制御ユニット、ＥＣＵ（供給燃料制御手段）
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
【図１】
2006291775.tif 000004
【図２】
2006291775.tif 000005
【図３】
2006291775.tif 000006
【図４】
2006291775.tif 000007
【図５】
2006291775.tif 000008
【図６】
2006291775.tif 000009
【図７】
2006291775.tif 000010