(57)【要約】【課題】改質ガスを内燃機関に最大限供給して、燃料消費を抑制すること。【解決手段】この内燃機関１は、排ガスと燃料との混合気を改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器２０と、排ガス又は改質ガスを内燃機関１の吸気側へ還流させるガス還流通路１０と、吸気側へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整弁５とを備える。そして、排ガスのみを還流させるときには、運転条件に応じて定められる第１のガス還流率となるように還流流量調整弁５が制御され、改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第１のガス還流率よりも大きい第２のガス還流率となるように還流流量調整弁５が制御される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路から供給される空気と燃料との混合気が燃焼することにより駆動する内燃機関であって、
改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、
前記排ガス又は前記改質ガスを前記吸気通路へ還流させるガス還流通路と、
前記ガス還流通路に設けられて、前記吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備え、
前記排ガスのみを還流させるときには、運転条件に応じて定められる第１のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御され、
前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第１のガス還流率よりも大きい第２のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質手段に対して改質用燃料を供給することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関の暖機が完了するまでは、前記ガス還流通路を閉じるとともに、前記改質を中止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低い場合には、前記改質を中止するとともに、前記第１のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、前記排ガス又は前記改質ガスを吸気通路へ還流させるガス還流通路と、前記ガス還流通路に設けられて、吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備える内燃機関を制御するものであり、
前記排ガスのみを還流させるときには、前記内燃機関の運転条件に応じて定められる第１のガス還流率に設定し、前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第１のガス還流率よりも大きい第２のガス還流率に設定する制御パラメータ設定部と、
前記制御パラメータ設定部が設定した第１又は第２のガス還流率になるように前記還流流量調整手段を制御する改質制御部と、
を備えて構成されることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項８】
前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項９】
前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項１０】
前記制御パラメータ設定部は、
前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質器に対する改質用燃料の供給量を設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項１１】
さらに、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定部を備え、
前記内燃機関の暖機が完了していないと前記運転状態判定部が判定した場合には、前記改質制御部が前記ガス還流通路を閉じて、前記改質を中止させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項１２】
前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低いと前記運転状態判定部が判定した場合には、
前記改質制御部は、前記改質を中止するとともに、前記第１のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスと燃料との混合気を改質して得られた改質ガスを還流させる内燃機関及び内燃機関の運転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガス中に燃料を添加し、両者の混合気を改質触媒で改質した改質側ガスを内燃機関の吸気管に供給するものが知られている。このような内燃機関において、特許文献１には、改質触媒の温度に基づいて改質触媒に与える燃料添加量を制御する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭６１−３５３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、改質触媒の温度を一定に保つことを目的として、改質触媒の温度に基づいて改質触媒に与える燃料添加量を制御する。このため、内燃機関へ還流できる改質ガスの流量は、内燃機関の運転条件とは無関係に決定されるため、改質ガスを有効に利用できない。このように、特許文献１に開示された技術では、燃料消費の抑制に対して不十分である。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排ガスと燃料との混合気を改質して生成された改質ガスを内燃機関に可能な限り供給して、燃料消費を抑制できる内燃機関及び内燃機関の運転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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、吸気通路から供給される空気と燃料との混合気が燃焼することにより駆動する内燃機関であって、改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、前記排ガス又は前記改質ガスを前記吸気通路へ還流させるガス還流通路と、前記ガス還流通路に設けられて、前記吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備え、前記排ガスのみを還流させるときには、運転条件に応じて定められる第１のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御され、前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第１のガス還流率よりも大きい第２のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御されることを特徴とする。
【０００７】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする。
【０００８】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質手段に対して改質用燃料を供給することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記内燃機関の暖機が完了するまでは、前記ガス還流通路を閉じるとともに、前記改質を中止することを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低い場合には、前記改質を中止するとともに、前記第１のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、前記排ガス又は前記改質ガスを吸気通路へ還流させるガス還流通路と、前記ガス還流通路に設けられて、吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備える内燃機関を制御するものであり、前記排ガスのみを還流させるときには、前記内燃機関の運転条件に応じて定められる第１のガス還流率に設定し、前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第１のガス還流率よりも大きい第２のガス還流率に設定する制御パラメータ設定部と、前記制御パラメータ設定部が設定した第１又は第２のガス還流率になるように前記還流流量調整手段を制御する改質制御部と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１３】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする。
【００１４】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記第２のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記制御パラメータ設定部は、前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質器に対する改質用燃料の供給量を設定することを特徴とする。
【００１６】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、さらに、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定部を備え、前記内燃機関の暖機が完了していないと前記運転状態判定部が判定した場合には、前記改質制御部が前記ガス還流通路を閉じて、前記改質を中止させることを特徴とする。
【００１７】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低いと前記運転状態判定部が判定した場合には、前記改質制御部は、前記改質を中止するとともに、前記第１のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る内燃機関の運転制御装置では、改質ガスを内燃機関に可能な限り供給して、燃料消費を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。
【実施例】
【００２０】
この実施例に係る内燃機関は、排ガスと燃料との混合気を改質して得られた改質ガスを前記内燃機関へ還流させる際には、改質ガスを還流させない、すなわち排ガスのみを還流させる運転条件において定められる排ガスの還流量よりも、改質ガスの還流量を増加させる点に特徴がある。
【００２１】
図１は、この実施例に係る内燃機関の全体構成図である。図１を用いて、この実施例に係る内燃機関の構成について説明する。この実施例に係る内燃機関１は、改質手段である改質器２０に排ガスＥｘの一部を導き、この排ガスＥｘに炭化水素（ＨＣ）を含む燃料を供給することによって水素（Ｈ2）を生成する。そして、この改質反応によって得られた水素を含むガス（以下改質ガスという）Ｅｘｒを内燃機関１に還流させる。
【００２２】
内燃機関１は、４個の気筒が直列に配置されているが、気筒数及び気筒配置はこれに限られるものではない。また、内燃機関１は、いわゆるロータリー式の内燃機関であってもよい。内燃機関１に供給される燃料Ｆは、燃料タンク７０内のフィードポンプ７１によってポート噴射弁６に供給される。そして、ポート噴射弁６から吸気通路３内に噴射され、吸気通路３を通る空気Ａと混合気を形成する。この混合気は、吸気通路を構成するインテークマニホールド７1〜７4を通って各気筒１ｓ1〜１ｓ4へ導入される。
【００２３】
この実施例においては、単独のポート噴射弁６により内燃機関１の各気筒へ燃料Ｆを供給するが、ポート噴射弁を気筒数分用意して、各気筒１ｓ1〜１ｓ4のインテークマニホールド７1〜７4へ燃料Ｆを噴射してもよい。また、ポート噴射弁の代わりに、気筒内へ直接燃料を噴射する、いわゆる直噴噴射弁を用いて、内燃機関１へ燃料Ｆを供給してもよい。さらに、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備え、内燃機関１の運転条件に応じて両者の燃料噴射割合を変更して、内燃機関１へ燃料を供給してもよい。
【００２４】
内燃機関１に供給される空気Ａは、吸気通路３の入口に取り付けられるエアクリーナ１３でごみ等が除去されてから、内燃機関１へ送られる。内燃機関１へ供給される空気Ａは、吸気通路３に設けられるスロットル弁４によって流量が調整される。スロットル弁４の開度は、アクセル１７と連動する。この実施例において、アクセル１７の開度はアクセル開度センサ４７で検出されて、エンジンＥＣＵ５０に取り込まれる。アクセル開度センサ４７からのアクセル開度情報を元に、エンジンＥＣＵ５０はスロットル弁４の開度を調整する。
【００２５】
アクセル開度が大きくなると、スロットル弁４の開度は大きくなり、アクセル開度が小さくなると、スロットル弁４の開度は小さくなる。内燃機関１へ供給される空気は、吸気通路３であってスロットル弁４の上流に設けられるエアフローセンサ４２で流量が計測されて、その計測値はエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０に取り込まれる。エンジンＥＣＵ５０は、エアフローセンサ４２により計測された吸入空気量Ｇａと、回転数センサ４３で計測される内燃機関１の機関回転数ＮＥとから、内燃機関１に対する燃料噴射量Ｑｆを決定する。
【００２６】
内燃機関１の各気筒１ｓ1〜１ｓ4で燃焼した混合気は、排ガスＥｘとなってエキゾーストマニホールド８へ排出される。この排ガスＥｘは、排気通路９を通って改質器２０の排気通路２２へ導入され、排ガスＥｘを改質するための熱を与える。改質器２０から排出された排ガスＥｘは、浄化触媒１６で浄化された後、大気中へ放出される。なお、浄化触媒１６は、改質器２０と内燃機関１との間に配置してもよい。排気通路９には、Ａ／Ｆ（Air／Fuel：空燃比）センサ４５が取り付けられており、排ガスＥｘの空燃比を計測する。そして、排ガスＥｘの空燃比から内燃機関１の燃焼状態を判定し、所定の空燃比から外れた場合には、エンジンＥＣＵ５０で決定される燃料噴射量を補正する。
【００２７】
排気通路９からは改質用導管１１が分岐しており、改質用導管１１は、改質器２０の改質室２１と接続されている。改質用導管１１には改質用燃料噴射弁２４が取り付けられており、この改質用燃料噴射弁２４が、改質用導管１１へ導かれた排ガスＥｘへ改質用燃料Ｆｒを噴射する。改質用燃料噴射弁２４には、燃料タンク７０内のフィードポンプ７１から燃料が供給される。
【００２８】
改質器２０は、改質室２１と排気通路２２とで構成される。改質室２１の内壁面には改質用触媒が担持されており、排気通路２２を流れる排ガスＥｘの熱により改質用触媒が加熱されて、活性温度Ｔａ以上に保持される。改質器２０は、複数の改質室２１を備え、各改質室２１はそれぞれ連通しており、排ガスＥｘと改質用燃料Ｆｒとの混合気（改質用混合気）Ｇｍｒは、改質室２１を通過する間に改質される。ここで、改質用触媒には、例えばロジウム系の触媒が用いられる。
【００２９】
改質器２０には、改質触媒の温度を測定するため、改質触媒床温度センサ４４が取り付けられる。改質触媒そのものの温度を測定することは困難であるため、改質触媒を担持する触媒床の温度を測定して、改質触媒温度とする。改質触媒温度が低い場合、改質ガスＥｘｒ中の水素濃度は低く、改質触媒温度が高くなるほど改質ガスＥｘｒ中の水素濃度は高くなる。このため、改質触媒温度が活性温度Ｔａ以上になってから、排ガスＥｘの改質を開始するように、改質触媒床温度センサ４４により改質触媒の温度を監視する。なお、ロジウム系の改質触媒を用いる場合、活性温度Ｔａは６００℃程度である。
【００３０】
改質室２１の出口２１ｏには、改質室２１と、吸気通路３とを接続する、ガス還流通路１０が取り付けられている。ガス還流通路１０は、排ガスＥｘ又は改質ガスＥｘｒを、内燃機関１の吸気側、すなわち吸気通路３へ還流させる機能を持つ。ガス還流通路１０には、冷却器１２が設けられており、改質室２１で改質された排ガス（改質ガスＥｘｒ）を冷却する。また、冷却器１２とガス還流通路１０の出口１０ｏとの間には、還流流量調整手段である還流流量調整弁５が設けられており、エンジンＥＣＵ５０からの指令により、吸気通路３へ還流させる改質ガスＥｘｒの流量を調整する。
【００３１】
排気通路９から改質用導管１１へ導かれた排ガスＥｘは、改質用燃料噴射弁２４から改質用燃料Ｆｒが噴射される。改質用燃料Ｆｒは、内燃機関１の各気筒１ｓ1〜１ｓ4へ供給される燃料Ｆの一部であり、内燃機関１の運転条件に応じて改質用燃料Ｆｒの噴射量Ｑｆｒが決定される。改質用燃料Ｆｒと排ガスＥｘとの改質用混合気Ｇｍｒは、改質用導管１１から改質室２１へ導入され、改質室２１の内壁面に担持された改質触媒により、式（１）に示す改質反応により改質されて改質ガスＥｘｒとなる。
１．５６（７．６ＣＯ2＋６．８Ｈ2Ｏ＋４０．８Ｎ2）＋３Ｃ7.6Ｈ13.6＋４１２２ｋＪ→３１Ｈ2＋３４．７ＣＯ＋６３．６Ｎ2・・・（１）
【００３２】
ここで、左辺第１項が排ガスＥｘ、左辺第２項が燃料（炭化水素ＣＨであり、この実施例ではガソリン）、右辺が改質ガスＥｘｒを示す。右辺の改質ガスＥｘｒに含まれる水素は、全改質ガスの体積に対して２４ｖｏｌ％である。また、この改質反応は吸熱反応であり、これにより排ガスＥｘの熱エネルギを回収することになる。このように、吸熱反応により排ガスＥｘが改質されるため、内燃機関１に供給する燃料の量が同一であっても、排ガスＥｘの熱を吸収した分だけ内燃機関１での燃焼における発熱量が増加する。
【００３３】
また、水素（Ｈ2）の発熱量は２４１．７ｋＪ／ｍｏｌであり、ガソリン（ＣＨ1.869）の発熱量は５９６．５ｋＪ／ｍｏｌである。しかし、式（１）の改質反応により、３モルのガソリン（燃料）から３１モルの水素が発生する。したがって、前記発熱量と、式（１）の改質によるモル数変化とを乗ずると、ガソリン単独を燃焼させる場合と比較して、改質ガスＥｘｒの発熱量は大幅に増加する。これにより、内燃機関１の出力トルクが増加し、また燃料消費は低減される。
【００３４】
改質室２１で生成された改質ガスＥｘｒは、ガス還流通路１０を通って、吸気通路３へ導入される。改質ガスＥｘｒは、７００℃前後の高温になるため、ガス還流通路１０の途中に設けられた冷却器１２で冷却されてから吸気通路３へ導入される。吸気通路３へ導入される改質ガスＥｘｒの流量（還流流量）は、還流流量調整弁５で制御される。吸気通路３へ導入される改質ガスＥｘｒの流量は、内燃機関１の運転条件に基づき、当該運転条件における最大限の改質ガスを内燃機関１に導入できるように決定されるが、その詳細については後述する。この場合、改質ガスＥｘｒに含まれる水素、一酸化炭素（ＣＯ）の量を考慮し、ポート噴射弁６の燃料噴射量を低減して空燃比Ａ／Ｆを最適化する。
【００３５】
改質ガスＥｘｒに含まれる水素（Ｈ2）は、ガソリンと比較して最大点火エネルギが１／１０程度であり、最大燃焼速度が１０倍弱である。このため、水素はガソリンと比較して急速燃焼する。上記改質反応によって得られた水素を含む改質ガスＥｘｒを内燃機関１に供給すると、改質ガスＥｘｒ中の水素により、燃焼改善効果が得られる。内燃機関１の運転においては、排ガスＥｘを吸気側に還流させる、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実行することがある。
【００３６】
内燃機関１が軽負荷で運転されているときにＥＧＲを実行すると、ポンプロスが低減されて燃料消費を低減できるが、排ガスＥｘの環流量（ＥＧＲ量）が多すぎると燃焼速度が遅くなって燃焼が悪化する。その結果、内燃機関１の出力トルクが低下し、ドライバビリティが悪化する。この実施例に係る内燃機関１は、水素を含む改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させるので、改質ガスＥｘｒの還流量を増加させた場合でも、水素が急速燃焼することで、燃焼悪化が抑制される。その結果、燃焼悪化に起因する出力トルクの低下を抑制して、ドライバビリティの悪化を抑えることができる。
【００３７】
また、内燃機関１が高負荷（例えばＷＯＴ領域での運転や負荷率で８０％程度を超える領域での運転）においてＥＧＲを実行すると、燃焼室の温度を低下させることができるので、ストイキ（λ＝１）で運転できる領域が拡大する。しかし、ＥＧＲにより燃焼が悪化して、出力トルクが低下し、ドライバビリティを悪化させることがある。この実施例に係る内燃機関１は、排ガスＥｘだけではなく、水素を含む改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させるので、改質ガスＥｘｒ中の水素が急速燃焼することで燃焼悪化が抑制される。また、水素の急速燃焼によりノッキングを改善できるので、点火時期を進角させて、内燃機関１の出力トルクを向上させることができる。その結果、燃焼悪化に起因する出力トルクの低下を抑制して、ドライバビリティの悪化を抑えることができる。
【００３８】
次に、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置について説明する。図２は、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。この実施例に係る内燃機関の運転制御は、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置３０によって実現できる。図２に示すように、内燃機関の運転制御装置３０は、エンジンＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力及び出力ポート５５、５６と、入力及び出力インターフェイス５７、５８とから構成される。
【００３９】
なお、エンジンＥＣＵ５０とは別個に、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置３０を用意し、これをエンジンＥＣＵ５０に接続してもよい。そして、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ５０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の運転制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００４０】
内燃機関の運転制御装置３０は、運転状態判定部３１と、制御パラメータ設定部３２と、改質制御部３３とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実行する部分となる。この実施例において、内燃機関の運転制御装置３０は、エンジンＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ５０ｐには、内燃機関１の運転を制御する制御部５３が含まれている。
【００４１】
ＣＰＵ５０ｐと、記憶部５０ｍとは、バス５４1〜５４3を介して、入力ポート５５及び出力ポート５６を介して接続される。これにより、内燃機関の運転制御装置３０を構成する運転状態判定部３１と制御パラメータ設定部３２と改質制御部３３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、内燃機関の運転制御装置３０は、エンジンＥＣＵ５０が有する内燃機関１の負荷ＫＬや機関回転数ＮＥその他の内燃機関の運転制御データを取得したり、内燃機関の運転制御装置３０の制御をエンジンＥＣＵ５０の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００４２】
入力ポート５５には、入力インターフェイス５７が接続されている。入力インターフェイス５７には、エアフローセンサ４２、回転数センサ４３、改質触媒床温度センサ４４、Ａ／Ｆセンサ４５、冷却水温センサ４６、アクセル開度センサ４７その他の、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス５７内のＡ／Ｄコンバータ５７ａやディジタルバッファ５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。
【００４３】
出力ポート５６には、出力インターフェイス５８が接続されている。出力インターフェイス５８には、還流流量調整弁５、ポート噴射弁６、改質用燃料噴射弁２４その他の、内燃機関１の運転制御に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス５８は、制御回路５８1、５８2等を備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、内燃機関１の運転を制御することができる。
【００４４】
記憶部５０ｍには、この実施例に係る燃料供給制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいは内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００４５】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係る燃料供給制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この内燃機関の運転制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、運転状態判定部３１、制御パラメータ設定部３２及び改質制御部３３の機能を実現するものであってもよい。次に、この実施例に係る燃料供給制御及び内燃機関の運転制御装置等の動作について説明する。この説明においては、適宜図１、図２を参照されたい。
【００４６】
図３は、この実施例に係る内燃機関の運転制御を説明するフローチャートである。図４は、ガス還流率と燃料消費率との関係を示す説明図である。図５−１は、この実施例に係る第１ＧＲマップの一例を示す説明図である。図５−２は、この実施例に係る第２ＧＲマップの一例を示す説明図である。この実施例に係る内燃機関の運転制御を実行するにあたり、内燃機関の運転制御装置３０の運転状態判定部３１は、冷却水温センサ４６から内燃機関１の冷却水温を取得し、内燃機関１の暖機が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。内燃機関１の暖機が完了していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、運転状態判定部３１はＥＧＲを実行しない条件にあると判断して（ステップＳ１０２）、ＳＴＡＲＴに戻って内燃機関１の運転状態を監視する。ＥＧＲを実行すると、燃焼温度が低下するため、内燃機関１の暖機完了までに余分な時間を要するからである。
【００４７】
このとき、改質制御部３３は、還流流量調整弁５を閉じて改質器２０側からのガスの還流を中止るとともに、改質用燃料噴射弁２４からの燃料供給を停止して、内燃機関１の暖機が完了するまで改質を中止する。これにより、暖機中は、水素が不十分な改質ガスＥｘｒの還流を中止して燃焼を安定させるとともに、改質されない燃料が改質室２１内やガス還流通路１０内に付着することを抑制できる。その結果、これらに起因する燃料消費の増加を抑制できる。
【００４８】
内燃機関１の暖機が完了した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、運転状態判定部３１は、改質触媒床温度センサ４４から改質触媒の温度を取得し、改質触媒の温度（以下改質触媒温度）Ｔｃが、改質触媒の活性温度Ｔａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。改質触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔａよりも低い場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、運転状態判定部３１は、改質しない排ガスＥｘ、すなわち排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる条件であると判定する（ステップＳ１０４）。すなわち、第１のガス還流率が記述された第１ＧＲ（Gas Recirculation：ガス還流）マップ６１により排ガスＥｘの還流量を制御する条件である。内燃機関１の暖機が完了していても、改質触媒温度Ｔｃが活性温度Ｔａよりも低い場合は、改質触媒は改質用燃料Ｆｒを十分に改質できず、十分な量の水素を含んだ改質ガスＥｘｒを内燃機関１へ還流できないからである。
【００４９】
ここで、「第１のガス還流率」とは、改質しない排ガスＥｘ、すなわち排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる場合のガス還流率（いわゆるＥＧＲ率）をいう。制御パラメータ設定部３２は、第１ＧＲマップ６１に内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとを与え、当該運転条件における第１のガス還流率を決定する。改質制御部３３は、決定された第１のガス還流率に基づいて、還流流量調整弁５の開度を調整し、排ガスＥｘのみを還流させる。このとき、改質制御部３３は、改質用燃料噴射弁２４からの燃料供給を停止して、改質触媒の温度が活性温度以上になるまで改質を中止する。これにより、排ガスＥｘ単独では改質されないので、還流流量調整弁５を介して排ガスＥｘのみを吸気通路３へ還流させることができる。
【００５０】
これにより、改質触媒の温度が活性温度以上になるまでの期間中は、排ガスＥｘの還流によるポンピングロスの低減により燃料消費を低減できる。同時に、改質されない燃料が改質室２１内やガス還流通路１０内に付着することを抑制して、当該付着による燃料消費の悪化を抑制できる。なお、「ガス還流率」というときは、内燃機関に還流させるガスの種類を問わないが、改質しない排ガスＥｘ、すなわち排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる場合は、「ガス還流率」は「ＥＧＲ率」と同義である。
【００５１】
図４の点線は、排ガスＥｘのみを還流させた場合の燃料消費率ρとガス還流率（ＧＲ率）との関係を示している。第１のガス還流率は、排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる場合において、内燃機関１のある機関回転数ＮＥとある負荷（吸入空気量Ｇａ）との組み合わせに対して、燃料消費率ρが最も少なくなるとき（ρｍｉｎ１）のガス還流率である。このガス還流率は、図４中のＧＲ１となる。第１ＧＲマップ６１（図５−１）は、複数の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとの組み合わせにおいて求めた第１のガス還流率ＧＲ１mnが記述されている。なお、第１ＧＲマップ６１には、第１のガス還流率ＧＲ１mnの代わりに、当該ガス還流率に相当する排ガスＥｘの還流流量を記述してもよいし、当該ガス還流率になる還流流量調整弁５の開度を記述してもよい。ここでガス還流率とは、ガス還流量／（ガス還流量＋吸入空気量）である。
【００５２】
改質触媒の温度が活性温度Ｔａ以上であると運転状態判定部３１が判定した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、運転状態判定部３１は、改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる条件であると判定する（ステップＳ１０５）。すなわち、第２の排ガス還流率が記述された第２ＧＲマップ６２により、内燃機関１に還流させる改質ガスの還流流量を制御する条件である。改質触媒の温度が活性温度Ｔａ以上であれば改質触媒が燃料を十分に改質して、十分な量の水素を含んだ改質ガスＥｘｒを内燃機関１へ還流できるからである。ここで、「第２のガス還流率」とは、水素を含む改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合のガス還流率をいう。
【００５３】
図４の実線は、改質ガスＥｘｒを還流させた場合の燃料消費率とガス還流率との関係を示している。第２のガス還流率は、改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合において、内燃機関１のある機関回転数ＮＥとある負荷（吸入空気量Ｇａ）との組み合わせに対して、燃料消費率ρが最も少なくなるとき（ρｍｉｎ２）のガス還流率である。このガス還流率は、図４中のＧＲ２となる。第２ＧＲマップ６２（図５−２）は、複数の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとの組み合わせにおいて求めた第２のガス還流率ＧＲ２mnが記述されている。なお、第２ＧＲマップ６２には、第２のガス還流率ＧＲ２mnの代わりに、当該ガス還流率に相当する改質ガスＥｘｒの還流流量を記述してもよいし、当該ガス還流率になる還流流量調整弁５の開度を記述してもよい。制御パラメータ設定部３２は、第２ＧＲマップに内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとを与え、当該運転条件における第２のガス還流率を決定する（ステップＳ１０６）。
【００５４】
内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとが決定されれば、そのときの改質触媒温度Ｔｃも決まる。改質触媒温度Ｔｃが決まれば、その改質触媒温度Ｔｃにおいて得られる改質ガスＥｘｒ中に含まれる水素濃度（改質ガス水素濃度）ＤH（ｖｏｌ％）も決まる。すなわち、内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとが決定されると、改質ガス水素濃度ＤHが決定される。
【００５５】
第２のガス還流率を決定するにあたっては、例えば、内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとから決定される改質触媒温度Ｔｃ及び改質ガス水素濃度ＤHとを考慮した実験をして、例えば燃料消費率ρが最も小さくなるガス還流率を第２のガス還流率として決定する。そして、それぞれの機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとの組み合わせに対して第２のガス還流率を求め、第２ＧＲマップ６２を作成する。このように、第２のガス還流率は、改質触媒温度Ｔｃ及び改質ガス水素濃度ＤHの情報も含んで決定される。そして、改質器２０に供給する改質用燃料供給量を決定するため、第２ＧＲマップ６２には、第２のガス還流率の他に、改質ガス水素濃度ＤHも記述されている。
【００５６】
なお、この実施例では、内燃機関１の燃料消費を低減する目的から燃料消費率ρが最も小さくなるガス還流率を第２のガス還流率として第２ＧＲマップを作成したが、例えば、内燃機関１が搭載される車両のドライバビリティに着目して、内燃機関１のトルク変動の許容限度におけるガス還流率を第２のガス還流率として第２ＧＲマップを作成してもよい。このように、目的に応じて、第２のガス還流率を決定することができる。
【００５７】
このようにして決定された第２のガス還流率は、排ガスＥｘのみを還流させるときの第１のガス還流率よりも大きくなる。すなわち、第２のガス還流率を用いて決定される改質ガスＥｘｒの還流量は、第１のガス還流率を用いて決定される排ガスＥｘの還流量よりも大きくなる。これにより、改質ガスＥｘｒを還流させるときは、排ガスＥｘのみを還流させるときよりも多くの改質ガスを内燃機関１に還流させることができる。
【００５８】
ある機関回転数ＮＥ、吸入空気量Ｇａが分かれば、内燃機関１が排出する総排ガス量が分かる。また、前記機関回転数ＮＥ、吸入空気量Ｇａのときにおける第２のガス還流率及びそのときの改質ガス水素濃度ＤHも分かるので、総排ガス量と改質器２０に導入される排ガスＥｘの量とが分かる。すなわち、第２のガス還流率に内燃機関１が排出する総排ガス量を乗じた値が、改質器２０に導入される排ガスＥｘの量である。そして、改質器２０に導入される排ガスＥｘの量と、改質ガス水素濃度ＤHとから、改質器２０に供給する改質用燃料Ｆｒの量を決定できる。上記手順によれば、ある機関回転数ＮＥ、吸入空気量Ｇａにおいて得られる改質ガスＥｘｒに含まれる水素濃度が最大となるように、改質用燃料が改質器２０に供給されることになる。
【００５９】
第２のガス還流率を決定したら、制御パラメータ設定部３２は、決定した第２のガス還流率及びそのときの改質ガス水素濃度ＤHに基づいて、改質用燃料Ｆｒの供給量を決定する（ステップＳ１０７）。第２のＥＧＲ量を決定する際、内燃機関１の運転条件は機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａであり、かつλ＝１（ストイキ）なので、このときに内燃機関１から排出される総排ガス量Ｑｅｘ＿ａｌｌが分かる。また、第２のガス還流率は第２ＧＲマップ６２により決定されているので、この総排ガス量Ｑｅｘ＿ａｌｌに第２のＥＧＲ量を乗ずれば、改質器２０へ導かれる排ガスＥｘの量、すなわち、改質器２０で改質される排ガス量Ｑｅｘｒを求めることができる。
【００６０】
この実施例においては、ある機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとにおいて、改質ガス水素濃度ＤHが最大となるように、改質用燃料Ｆｒと排ガスＥｘとの混合気Ｇｍｒを改質する。このため、改質用燃料Ｆｒの供給量τｒは、改質される排ガス量Ｑｅｘｒが決定されれば、一義的に決定される。すなわち、改質ガスＥｘｒの改質ガス水素濃度ＤHが最大になるように、例えば、式（１）を用いて改質用燃料Ｆｒの供給量τｒを決定すればよい。また、改質用燃料Ｆｒの供給量τｒは、予め実験により求めて、機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとに対してマップ化しておいてもよい。
【００６１】
第２のＥＧＲ量を決定したとき、内燃機関１は機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａであり、λ＝１（ストイキ）なので、このときに内燃機関１へ供給する全燃料噴射量τａｌｌが分かる。上記手順により、改質用燃料Ｆｒの供給量τｒが決定されるので、内燃機関１へ供給する燃料Ｆｅの供給量τｅはτａｌｌ−τｒで求めることができる。このような手順により、内燃機関１へ供給する燃料Ｆｅの供給量τｅと、改質用燃料Ｆｒの供給量τｒと、改質される排ガス量Ｑｅｘｒを決定する第２のガス還流率とが決定される。改質制御部３３は、決定された第２のガス還流率に基づいて、還流流量調整弁５の開度を制御する（ステップＳ１０８）。同時に、改質制御部３３は、内燃機関１へ供給する燃料Ｆｅの供給量τｅ及び改質用燃料Ｆｒの供給量τｒで燃料が噴射されるように、ポート噴射弁６及び改質用燃料噴射弁２４を制御する（ステップＳ１０８）。
【００６２】
改質器２０で生成される改質ガスＥｘｒは、水素を含む。上述したように、水素は、燃焼速度が速く、可燃限界が広い。また、ガソリンに比べ等モルで１／３弱の発熱量を持つ。このため、水素を含んだ改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させると、排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる場合よりガス還流率を高くしても安定した燃焼が得られる。したがって、図４に示すように、水素を含んだ改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合、水素を含まない通常の排ガスＥｘを内燃機関１に還流させる場合よりも多くの改質ガスＥｘｒを還流させることができる。すなわち、図４に示すように、第２のガス還流率ＧＲ２は、第１のガス還流率ＧＲ１よりもΔＧＲだけ大きく設定することができる。
【００６３】
これにより、最大限の改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させることができるので、ポンピングロスを低減させて、燃料消費を効果的に抑制できる。そして、改質ガスＥｘｒの還流による燃焼悪化は、改質ガスＥｘｒ中に含まれる水素により抑制できる。特に、この実施例では、改質ガスＥｘｒに含まれる水素濃度が最大となるように制御できるので、改質ガスＥｘｒの還流量増加に起因する燃焼悪化も効率的に抑制できる。
【００６４】
また、改質ガスＥｘｒに含まれる水素濃度が最大となるように制御できるので、ノッキングの改善効果や、改質して得られた水素による発熱量の増加によるトルク増加効果も得られる。さらに、内燃機関１の運転条件を考慮して第２のガス還流率を決定することにより、改質ガスＥｘｒを最大限供給できるので、燃焼温度低減によるＮＯｘ低減効果も得られる。
【００６５】
この実施例においては、改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合、第２のガス還流率ＧＲ２が記述された第２ＧＲマップ６２を用いるが、排ガスＥｘのみを内燃機関１に還流させる場合に用いる第１のガス還流率ＧＲ１を補正して、第２のガス還流率ＧＲ２を決定してもよい。図６は、第１のガス還流率の補正に用いるガス還流率補正マップを示す説明図である。図６に示すように、ガス還流率補正マップ６３には、改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合のガス還流率増加分ΔＧＲmnが記述されている。
【００６６】
改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合、制御パラメータ設定部３２は、内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとを第１ＧＲマップ６１とガス還流率補正マップ６３とに与える。そして、制御パラメータ設定部３２は、第１ＧＲマップ６１から取得した前記運転条件における第１のガス還流率ＧＲ１に、ガス還流率補正マップ６３から取得した前記運転条件におけるガス還流率増加分ΔＧＲを加算することで、第１のガス還流率ＧＲ１を補正する。補正後の値（ＧＲ１＋ΔＧＲ）が、第２のガス還流率ＧＲ２、すなわち、改質ガスＥｘｒを内燃機関１に還流させる場合のガス還流率となる。
【００６７】
（変形例１）
変形例１は、第２のガス還流率を決定する他の方法に関するものである。改質器２０により生成された改質ガスＥｘｒの改質ガス水素濃度ＤHがほぼ一定に保たれる運転条件であれば、次に説明するように第２のガス還流率を決定し、改質用燃料Ｆｒ等の供給量を決定して、内燃機関１の運転を制御してもよい。例えば、改質ガス水素濃度ＤHが理論上の最大値である２４ｖｏｌ％（式（１）参照）となる改質触媒温度Ｔｃが維持できるように内燃機関１が運転されている場合である。
【００６８】
図７は、燃料消費率とガス還流率との関係を示す説明図である。図７は、λ＝１（ストイキ）での結果を示している。図７の実線は、改質ガスＥｘｒの改質ガス水素濃度ＤHがある一定値としたときにおける、燃料消費率とガス還流率との関係を示している。このように、内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとが決定されれば、最も燃料消費率が小さくなるガス還流率を求めることができる。このときのガス還流率が、第２のガス還流率ＧＲ２となる。
【００６９】
改質ガスＥｘｒの改質ガス水素濃度ＤHが一定という条件の下で、内燃機関１の機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａを変化させる。そして、それぞれの機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとの組み合わせにおいて、最も燃料消費率が小さくなるガス還流率（すなわち第２のガス還流率）を求める。このようにして求めた第２のガス還流率を、内燃機関１の機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａに対して整理して、第２ＧＲマップを作成することもできる。ここで、改質ガスＥｘｒの改質ガス水素濃度ＤHは、改質触媒温度Ｔｃによって決まるため、改質触媒温度Ｔｃを一定に制御できれば、改質ガス水素濃度ＤHも一定に制御できることになる。
【００７０】
第２のガス還流量を決定したとき、内燃機関１の運転条件は機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａであり、かつλ＝１（ストイキ）なので、このときに内燃機関１から排出される総排ガス量Ｑｅｘ＿ａｌｌが分かる。また、第２のガス還流率は第２ＧＲマップから決定されているので、総排ガス量Ｑｅｘ＿ａｌｌに第２のガス還流量を乗ずれば、改質器２０へ導かれる排ガス量、すなわち、改質される排ガス量Ｑｅｘｒを求めることができる。
【００７１】
この実施例においては、改質器２０で生成される改質ガスＥｘｒの水素濃度が、第２ガス還流量を決定したときの値になるように、改質用燃料Ｆｒを供給する。このため、改質用燃料Ｆｒの供給量τｒは、改質される排ガス量Ｑｅｘｒが決定されれば、一義的に決定される。すなわち、改質ガスＥｘｒの水素濃度が第２ガス還流量を決定したときの値になるように、例えば、式（１）を用いて改質用燃料Ｆｒの供給量τｒを決定すればよい。
【００７２】
（変形例２）
変形例２は、第２のガス還流率を決定する他の方法に関するものである。改質触媒温度Ｔｃは、内燃機関１の運転条件によって変化する。変形例２では、改質触媒温度Ｔｃに基づいて、第２のガス還流量を決定する。図８−１、図８−２は、第２のガス還流率を決定する方法の一例を示す説明図である。図８−１に示すように、機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇａとが決定された場合、改質ガス水素濃度ＤHによって、例えば燃料消費率ρを最小にするガス還流率は変化する。ここで、図８−２に示すように、改質ガスＥｘｒ中の水素濃度ＤH（改質ガス水素濃度ＤH）は、改質触媒温度Ｔｃによって決定される。
【００７３】
第２のガス還流率は、ある機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａにおいて、例えば内燃機関１の燃料消費率ρを最小にするように決定する。この例では、水素濃度が異なる改質ガスＥｘｒに対してそれぞれ第２のガス還流率を求め、マップ化する。このマップが、変形例２に係る第２ＧＲマップである。すなわち、変形例２に係る第２ＧＲマップには、ある機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａに対して、複数の第２のガス還流率が存在することになる。図８−１に示す例では、異なる改質ガス水素濃度ＤH1、ＤH2、ＤH3において、内燃機関１の燃料消費率ρを最小にするガス還流量は、それぞれＧＲ２1、ＧＲ２2、ＧＲ２3である。なお、ＤH1＜ＤH2＜ＤH3である。また、第２のガス還流率を、異なる改質触媒温度に対して求め、これによって第２ＧＲマップを作成してもよい。
【００７４】
内燃機関１の運転中に第２のガス還流率を決定するにあたり、まず、改質触媒温度Ｔｃを取得する。変形例２では、改質触媒床温度センサ４４によって改質触媒温度Ｔｃを実測する。改質触媒温度Ｔｃが分かれば、そのときの改質ガス水素濃度ＤHが決定できる（図８−２参照）。この改質ガス水素濃度ＤHを第２ＧＲマップに与え、ある機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａにおいて対応する第２のガス還流率を取得する。また、前記機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａにおいて、改質ガス水素濃度ＤH及び第２のガス還流率（改質器２０に導入される排ガスＥｘ）が分かるので、改質器２０に供給する改質用燃料Ｆｒの量も決定できる。このような手順により、第２のガス還流率を決定し、内燃機関１の運転を制御してもよい。このように、改質触媒温度Ｔｃを取得して、これに応じて第２のガス還流率を決定すれば、より精密に第２のガス還流率を決定して、より燃料消費を低く抑えることができる。また、改質触媒温度Ｔｃに基づくので、改質触媒の温度上昇遅れを考慮して第２のガス還流率を決定できる。
【００７５】
なお、水素濃度センサにより改質ガスＥｘｒ中の水素濃度を実測し、改質触媒温度Ｔｃを測定することなしに上記制御を実行してもよい。このようにすれば、改質ガス水素濃度ＤHを第２ＧＲマップに与えることができるので、改質触媒温度Ｔｃから改質ガス水素濃度ＤHへ変換する際の誤差を低減できる。
【００７６】
以上、この実施例及びその変形例では、内燃機関の運転条件を考慮して第２のガス還流率を決定することにより、改質ガスＥｘｒを最大限供給できる。これにより、ある運転条件における最大限の改質ガスＥｘｒを内燃機関に還流させてポンピングロスを低減させ、還流流量増加にともなう燃焼悪化は改質ガス中の水素により抑制するので、トルク低下を抑制しつつ、燃料消費を効果的に抑制できる。
【００７７】
また、この実施例及びその変形例では、改質ガスＥｘｒに含まれる水素濃度が最大となるように制御できるので、改質ガスＥｘｒの還流量増加に起因する燃焼悪化を効率的に抑制できる。また、改質ガスＥｘｒに含まれる水素濃度が最大となるように制御できるので、ノッキングの改善効果や、改質して得られた水素による発熱量の増加によるトルク増加効果も得られる。さらに、改質ガスＥｘｒを最大限供給することにより、燃焼温度低減によるＮＯｘ低減効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の運転制御装置は、排ガスに燃料を供給して、水素を含む改質ガスを生成する内燃機関に有用であり、特に、前記改質ガスを可能な限り内燃機関の吸気側に還流させることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この実施例に係る内燃機関の全体構成図である。
【図２】この実施例に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。
【図３】この実施例に係る内燃機関の運転制御を説明するフローチャートである。
【図４】ガス還流率と燃料消費率との関係を示す説明図である。
【図５−１】この実施例に係る第１ＧＲマップの一例を示す説明図である。
【図５−２】この実施例に係る第２ＧＲマップの一例を示す説明図である。
【図６】第１のガス還流率の補正に用いるガス還流率補正マップを示す説明図である。
【図７】燃料消費率とガス還流率との関係を示す説明図である。
【図８−１】第２のガス還流率を決定する方法の一例を示す説明図である。
【図８−２】第２のガス還流率を決定する方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関
３  吸気通路
５  還流流量調整弁
６  ポート噴射弁
９  排気通路
１０  ガス還流通路
１１  改質用導管
１２  冷却器
２０  改質器
２１  改質室
２２  排気通路
２４  改質用燃料噴射弁
３０  内燃機関の運転制御装置
３１  運転状態判定部
３２  制御パラメータ設定部
３３  改質制御部
５０  エンジンＥＣＵ
６１  第１ＧＲマップ
６２  第２ＧＲマップ
６３  ガス還流率補正マップ
【図１】
2006037879.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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