(57)【要約】【課題】リーン運転を行いつつ、効率良く改質ガスを生成すること。【解決手段】第１燃焼パターンを行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒１ａ〜１ｃと、第２燃焼パターンを行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒１ｄと、第１及び第２の燃焼パターン気筒１ａ〜１ｄからの排気ガスを集合させる排気マニホルド３Ａ及び当該排気マニホルド３Ａを経て排気ガスを外部に排気させる排気通路３Ｂを具備する排気経路３と、第２燃焼パターン気筒１ｄからの排気ガスの少なくとも一部を排気マニホルド３Ａの分流通路３Ａ4から分流させる排気ガス分流経路１３と、排気経路３上に配置されると共に排気ガス分流経路１３に連通し、排気ガスと燃料とから改質ガスを生成する改質器１２と、改質ガスを吸気経路２に導入する改質ガス導入経路１４と、第１燃焼パターン気筒１ａ〜１ｃをリーン燃焼させ、第２燃焼パターン気筒１ｄをリッチ燃焼させる制御装置４とを備えること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、
第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、
前記第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを集合させる排気マニホルド及び当該排気マニホルドを経て前記排気ガスを外部に排気させる排気通路を具備する排気経路と、
前記第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を前記排気マニホルドの分流通路から分流させる排気ガス分流経路と、
前記排気経路上に配置されると共に前記排気ガス分流経路に連通し、排気ガスと燃料とから改質ガスを生成する改質器と、
この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼させる制御装置と、
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第１燃焼パターン気筒からの排気ガスが流れる前記排気マニホルドの分流通路と前記第２燃焼パターン気筒からの排気ガスが流れる前記排気マニホルドの分流通路とを連通状態と閉塞状態との間で可変し得る流路開閉手段を設け、
前記制御装置に、改質ガスを生成する際に前記夫々の分流通路の間における流路を絞る又は閉塞するよう前記流路開閉手段を動作させる機能を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスと当該排気ガス中に添加した燃料とから生成された改質ガスを吸気経路に供給し得る内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器に担持された改質用触媒で改質反応させて改質ガスを生成する。そして、この改質ガスを吸気経路に供給して混合気と共に燃焼室で燃焼させる内燃機関が知られている。例えば、この種の内燃機関は、下記の特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６４７３２号公報
【特許文献２】特開２００４−９２５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器で改質反応（水蒸気改質や脱水素反応（分解反応））させて改質ガス（水素ガス）を取り出す為には、その排気ガスの空気過剰率λがλ≦１であることが好ましく、λ＞１であると多量の燃料を添加しなければならないので好ましくない。
【０００５】
即ち、空気過剰率λがλ≦１となるストイキオメトリ（以下、「ストイキ」という。）又はリッチの排気ガスであれば、添加した燃料の全てを改質反応に使用することができるが、λ＞１となるリーンの排気ガスの場合、その排気ガス中に酸素が残存しているので、その酸素との酸化反応を行わせて改質器を無酸素の状態にする為の燃料と所望量の改質ガス（水素ガス）を生成させる為の燃料とを要することとなり、余分な燃料を添加する必要があった。
【０００６】
これが為、リーン空燃比での希薄燃焼を行う内燃機関においては、改質ガスを生成する為に余分な燃料も排気ガス中に添加しなければならず、これにより、燃料消費率の低減を図らんとする希薄燃焼の利点を大きく損なってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、リーン運転を行いつつも、適量な燃料の供給量で改質ガスを生成し得る内燃機関を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、その第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを集合させる排気マニホルド及び当該排気マニホルドを経て前記排気ガスを外部に排気させる排気通路を具備する排気経路と、その第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を前記排気マニホルドの分流通路から分流させる排気ガス分流経路と、排気経路上に配置されると共に排気ガス分流経路に連通し、排気ガスと燃料とから改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼させる制御装置とを備えている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、改質器にリッチの排気ガスが導入され、その排気ガスと当該排気ガス中の未燃燃料とから改質ガスが生成される。また、改質ガスの生成を行いながら、リーン運転を行うことができる。
【００１０】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の内燃機関において、前記第１燃焼パターン気筒からの排気ガスが流れる前記排気マニホルドの分流通路と前記第２燃焼パターン気筒からの排気ガスが流れる前記排気マニホルドの分流通路とを連通状態と閉塞状態との間で可変し得る流路開閉手段を設け、前記制御装置に、改質ガスを生成する際に前記夫々の分流通路の間における流路を絞る又は閉塞するよう前記流路開閉手段を動作させる機能を設けている。
【００１１】
この請求項２記載の内燃機関によれば、改質器にリッチの排気ガスが確実に導入されるので、効率良く改質ガスを生成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内燃機関は、リーン運転を行いつつ、改質器にて効率良く改質ガスを生成することができるので、燃料消費率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】
【００１３】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、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】
【００１４】
本発明に係る内燃機関の実施例１について説明する。
【００１５】
最初に、本実施例１における内燃機関の構成について図１を用いて詳述する。
【００１６】
本実施例１の内燃機関は、内燃機関本体１と、この内燃機関本体１における第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに空気を導入する吸気経路２と、その第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路３と、燃焼制御を行う電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）４とを備えている。
【００１７】
先ず、上記吸気経路２は、外部から空気を導入する吸気通路２Ａと、この吸気通路２Ａの空気を第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに分流させる吸気マニホルド２Ｂとを備えている。
【００１８】
その吸気通路２Ａには、吸入空気量を計測するエアフロメータ５と、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの空気の流入量を調節するスロットルバルブ６と、このスロットルバルブ６を動作させるスロットルバルブアクチュエータ６ａとが設けられている。ここで、そのエアフロメータ５の計測信号はＥＣＵ４に出力され、このＥＣＵ４にて吸入空気量やこれに基づき負荷が算出される。更に、そのスロットルバルブアクチュエータ６ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。
【００１９】
また、上記吸気マニホルド２Ｂにおける夫々の分流通路は、内燃機関本体１に形成された第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの各吸気ポート（図示略）と連通しており、その夫々の吸気ポートには、燃料ポンプ７で圧送された燃料タンク８の燃料を噴射する第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄが設けられている。ここで、これら第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄは、ＥＣＵ４により夫々の燃料の噴射量が制御される。尚、図１においては、図示の便宜上、吸気マニホルド２Ｂの夫々の分流通路に第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄを配備している。
【００２０】
続いて、上記排気経路３は、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを夫々第１から第４の分流通路３Ａ1〜３Ａ4を経て最終的に一つの流路に集合させる所謂４−１タイプの排気マニホルド３Ａと、その集合した排気ガスを外部へと排出する排気通路３Ｂとを備えている。
【００２１】
ここで、本実施例１にあっては上記排気通路３ＢにＡ／Ｆセンサ１０が設けられており、このＡ／Ｆセンサ１０の出力信号がＥＣＵ４による第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの空燃比制御に用いられる。
【００２２】
更に、上記排気通路３Ｂには、触媒装置１１と、改質用触媒（例えばロジウム系のもの）を担持した改質器１２とが設けられている。本実施例１にあっては、改質器１２が図１に示す如く排気通路３Ｂにおける触媒装置１１の上流側に配置されている。
【００２３】
本実施例１の改質器１２は、排気ガスを排気マニホルド３Ａ側から流入させて下流の触媒装置１１側に排出させる筒体１２ａと、この筒体１２ａ内に配備され、内部に改質用触媒が担持された改質室１２ｂとを備えたものであって、この改質室１２ｂ内で排気ガスと燃料とから改質ガスを生成するものである。これが為、その改質室１２ｂの中には排気ガスと燃料を導く必要がある。
【００２４】
ここで、本実施例１のＥＣＵ４は、前述したが如く内燃機関の燃焼制御を行う。この燃焼制御の中には第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへと流入させる混合気についての空燃比の制御があり、この空燃比制御によって内燃機関本体１が種々の燃焼パターンで燃焼を行う。この燃焼パターンの代表的なものとしては、理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）の混合気によるストイキ燃焼，その理論空燃比よりも希薄な空燃比（例えばＡ／Ｆ≧２０）の混合気によるリーン燃焼，その理論空燃比よりも濃い空燃比（例えばＡ／Ｆ≦１２）の混合気によるリッチ燃焼がある。
【００２５】
そして、夫々の燃焼パターンによる燃焼後の排気ガスは、ストイキ燃焼においては空気過剰率λ＝１となり、リーン燃焼においては空気過剰率λ＞１となり、リッチ燃焼においては空気過剰率λ＜１となる。即ち、ストイキ燃焼においては酸素成分も燃料成分も残存していない排気ガスが排出され、リーン燃焼においては酸素成分が残存している排気ガスが排出され、リッチ燃焼においては未燃燃料成分が残存している排気ガスが排出される。
【００２６】
そこで、本実施例１にあっては、ＥＣＵ４が内燃機関本体１をリッチ燃焼させ、その燃焼後のリッチの排気ガスを改質室１２ｂへと導くことによって、排気ガスと未燃燃料を改質室１２ｂの中に導入して改質ガスを生成させる。
【００２７】
本実施例１にあっては、排気マニホルド３Ａにおける第１から第４の分流通路３Ａ1〜３Ａ4の内の少なくとも何れか一つを流れる排気ガスの全部又は一部を分流させ、これを改質室１２ｂへと導くように構成する。
【００２８】
ところで、改質ガスを生成する際に第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの全てをリッチ燃焼させることは燃料消費率の観点から好ましくない。これが為、本実施例１にあっては、改質ガスの生成時に、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃをリーン燃焼させ、第４気筒１ｄをリッチ燃焼させるようＥＣＵ４に制御機能を設ける。即ち、本実施例１にあっては、改質ガスを生成する際に、一つの内燃機関本体１において二種類の燃焼パターンでの燃焼を行っており、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃが第１燃焼パターン（ここではリーン燃焼）を行う第１燃焼パターン気筒となり、第４気筒１ｄが第２燃焼パターン（ここではリッチ燃焼）を行う第２燃焼パターン気筒となっている。
【００２９】
そして、これに伴って、本実施例１にあっては、排気マニホルド３Ａの第４分流通路３Ａ4からリッチの排気ガスを改質室１２ｂへと導くよう、その第４分流通路３Ａ4の中間部分と改質室１２ｂの入口側とを連通させて、第４分流通路３Ａ4を流れる排気ガスの一部が分流される排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）１３を設ける。
【００３０】
ここで、改質室１２ｂに担持された改質用触媒は、所定の活性温度（例えば６００℃）よりも低温になると改質反応が鈍くなり、所望量の改質ガス（水素ガス）を生成することができない。
【００３１】
そこで、本実施例１の改質室１２ｂは、相互に連通する複数の部屋で構成し、その夫々に改質用触媒を担持すると共に夫々の部屋を筒体１２ａ内で所定の間隔を設けて配置することにより、その部屋同士の外壁面の間に排気通路３Ｂからの排気ガスが流れる排気通路１２ｃを形成している。
【００３２】
即ち、本実施例１の改質器１２は、高温の排気ガスの熱を利用して（換言すれば高温の排気ガスの熱と熱交換させて）改質用触媒の昇温を図り、これにより改質反応の活性化を図る構造となっている。
【００３３】
また、本実施例１にあっては、その改質器１２にて生成された改質ガスを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入する改質ガス導入経路を設けている。本実施例１の改質ガス導入経路としては、改質室１２ｂの出口側と吸気通路２Ａにおけるスロットルバルブ６の下流側との間を連通させる改質ガス導入通路１４が設けられている。
【００３４】
この改質ガス導入通路１４には、吸気通路２Ａへの改質ガスの導入量を調節する流量調整弁１５と、この流量調整弁１５を動作させる弁アクチュエータ１５ａとが設けられている。この弁アクチュエータ１５ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。
【００３５】
ここで、改質器１２から排出された改質ガスや改質反応が行われなかった排気ガスは高温状態にあり、これらがそのまま吸気通路２Ａへ導入されると、外部から吸入した空気が温められて第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの充填効率が悪化する。
【００３６】
そこで、図１に示す如く改質ガス導入通路１４に冷却装置１６を設け、これにより、改質器１２から排出された改質ガスや排気ガスを冷却させる。例えば、その冷却装置１６は、ＥＣＵ４によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるのみならず、その温度がＥＣＵ４により適宜可変され得るものであってもよい。
【００３７】
以下、上述した如く構成された内燃機関の動作について説明する。
【００３８】
本実施例１のＥＣＵ４は、スロットルバルブアクチュエータ６ａ，第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄ及び弁アクチュエータ１５ａを制御して、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへ流入させる混合気の空燃比を設定する。
【００３９】
かかる場合、このＥＣＵ４は、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃへの混合気がリーン空燃比（例えばＡ／Ｆ≧２０）となるよう第１から第３の燃料噴射装置９ａ〜９ｃの燃料噴射量を調節する。一方、このＥＣＵ４は、第４気筒１ｄへ流入する混合気がリッチ空燃比（例えばＡ／Ｆ≦１２）となるよう第４燃料噴射装置９ｄの燃料噴射量を調節する。更に、この内燃機関はポート噴射式の内燃機関である為、ＥＣＵ４は、バルブオーバーラップ時に第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄから燃料を噴射させる。
【００４０】
これにより、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃにおいてはリーン燃焼が行われ、第４気筒１ｄにおいてはリッチ燃焼が行われる。
【００４１】
ここで、その排気マニホルド３Ａの第４分流通路３Ａ4には排気ガス分流通路１３が設けられているので、その第４分流通路３Ａ4を流れるリッチの排気ガスは、その一部が排気ガス分流通路１３に流入する。
【００４２】
一方、第１から第３の分流通路３Ａ1〜３Ａ3におけるリーンの排気ガスと第４分流通路３Ａ4の残りのリッチの排気ガスは、排気通路３Ｂに集合した後、改質器１２に流入して排気通路１２ｃを流れ、触媒装置１１側へと排出される。
【００４３】
これが為、その排気通路１２ｃを流れる排気ガスにより改質室１２ｂの改質用触媒が昇温され、活性温度以上になる。これにより、その改質室１２ｂに流入したリッチの排気ガス（排気ガス及び未燃燃料）に吸熱反応が起こって改質ガスが生成される。
【００４４】
例えば、その排気ガスが「７．６ＣＯ2＋６．８Ｈ2Ｏ＋４０．８Ｎ2」で、その未燃ガソリン燃料が「Ｃ7.6Ｈ13.6」である場合の吸熱反応は、
１．５６（７．６ＣＯ2＋６．８Ｈ2Ｏ＋４０．８Ｎ2）＋３（Ｃ7.6Ｈ13.6）＋９８４．８Ｋｃａｌ→３１Ｈ2＋３４．７ＣＯ＋６３．６Ｎ2
で表される。
【００４５】
即ち、かかる場合の吸熱反応によれば、３モルの上記未燃ガソリン燃料から３１モルの水素ガスと３４．７モルの一酸化炭素ガスが生成される。
【００４６】
その改質器１２で生成された改質ガスは、残存した排気ガスと共に改質ガス導入通路１４から吸気通路２Ａに導入され、外部からの吸入空気及び第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの噴霧燃料からなる混合気と共に第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入して燃焼する。
【００４７】
本実施例１の内燃機関にあっては、このように改質ガスと排気ガスとを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入して燃焼させることにより種々の効果を奏することができる。
【００４８】
即ち、排気ガスの第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの導入によって、ポンプ損失や冷却損失が低減され、更には比熱比が増大するので、トルクの向上や燃料消費率の低減が可能になる。
【００４９】
その一方で、排気ガスの導入は、燃焼温度や燃焼速度の低下による燃焼変動を増大させるので燃料消費率を悪化させ、また、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃと第４気筒１ｄとの間でトルク変動を生じさせる可能性がある。しかしながら、本実施例１にあっては排気ガスと共に改質ガス（特に水素ガス）をも導入している為、燃焼時の発熱量が増加し、急速燃焼が可能になるので、ノッキングの改善やリーン限界の拡大を図ることができる。そして、これにより燃料消費率の悪化が改善されると共に、トルク変動を低下させることができる。
【００５０】
ところで、排気ガス分流通路１３の排気ガスが仮に酸素雰囲気のリーン燃焼ガスである場合、添加された燃料は、その排気ガス中の酸素によって燃焼し、その燃焼後の残りの燃料によって改質ガスが生成される。
【００５１】
しかしながら、この本実施例１の内燃機関によれば、排気ガス分流通路１３の排気ガスを酸素雰囲気とならないリッチ燃焼ガスにするよう第４気筒１ｄをリッチ燃焼させているので、このリッチの排気ガス中の未燃燃料を全て改質ガスの生成に使用することができる。そして、これが為、この内燃機関は、改質ガスを生成する為に別途燃料を排気ガス分流通路１３へと供給せずとも済むので、燃料消費率の低減を図ることができる。
【００５２】
また、この内燃機関は、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃにてリーン燃焼を行う一方で、第４気筒１ｄにおいてはリッチ燃焼を行っている。ここで、上述したが如く、改質ガスと排気ガスの導入により第１から第３の気筒１ａ〜１ｃのリーン限界が拡大するので、燃料消費率の低減と共に、ホットＮＯｘやＨＣ等の未燃ガスを効果的に低減させることができる。
【００５３】
このように、本実施例１の内燃機関によれば、リーン運転を行いつつ、改質器１２にて効率良く改質ガスを生成することができるので、燃料消費率を向上させることができる。
【００５４】
以上示した本実施例１の内燃機関においては第４気筒１ｄのみをリッチ燃焼させているが、他の気筒においてもリッチ燃焼させてもよい。但し、前述したが如く燃料消費率の向上を図る為には、本実施例１の如く少数の気筒にのみリッチ燃焼させることが好ましい。
【００５５】
ここで、本実施例１の内燃機関における排気ガスの浄化作用について例示する。
【００５６】
前述したが如く、本実施例１の内燃機関においては、改質ガス生成時に、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃにてリーン燃焼を行い、第４気筒１ｄにてリッチ燃焼を行う。これが為、その第１から第４の気筒１ａ〜１ｄ夫々の空燃比如何では、排気通路３Ｂを流れる排気ガスがストイキ，リーン及びリッチの三態様になる。
【００５７】
そこで、触媒装置１１に三元触媒，吸着還元型ＮＯｘ触媒及び酸化触媒を担持させる。そして、排気通路３Ｂにストイキの排気ガスが流れるときには三元触媒で浄化させ、リーンの排気ガスが流れるときには吸着還元型ＮＯｘ触媒で浄化させ、リッチの排気ガスが流れるときには酸化触媒で浄化させる。
【００５８】
例えば、触媒装置１１の中に別個独立した三つの流路（図示略）を設け、その夫々に三元触媒，吸着還元型ＮＯｘ触媒，酸化触媒を担持させる。そして、その夫々の流路の上流側に開閉弁（図示略）を設け、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの空気過剰率λに応じてＥＣＵ４に開閉弁の開閉動作を行わせる。即ち、ＥＣＵ４は、その空気過剰率λを排気通路３Ｂに設けたＡ／Ｆセンサ１０の出力信号から求め、排気通路３Ｂを流れる排気ガスがストイキ，リーン又はリッチの何れであるかを判断し、その排気ガスに対応する触媒が担持された流路の開閉弁を開いて浄化を行う。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例２について説明する。
【００６０】
本実施例２の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関において以下の構成を追加した点が異なり、その他の構成や動作については実施例１と同様である。
【００６１】
ここで、前述した実施例１の内燃機関において、排気マニホルド３Ａの第４分流通路３Ａ4を流れるリッチの排気ガスは、その一部が排気ガス分流通路１３に流入し、残りが排気通路３Ｂに流入する。
【００６２】
しかしながら、そのリッチの排気ガスの残りが排気通路３Ｂに流入することにより、排気ガス分流通路１３における排気ガスの圧力が低下し、その排気ガスの改質室１２ｂへの流入量の減少や、生成された改質ガスの第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの導入量の減少が懸念される。
【００６３】
一方、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃから排出されたリーンの排気ガスは、第１から第３の分流通路３Ａ1〜３Ａ3を経て排気通路３Ｂに流入するが、その一部が第４分流通路３Ａ4のリッチの排気ガスとの圧力差により第４分流通路３Ａ4へと流入してしまうことも考えられる。仮にかかる事象が生じたとすると、リッチとリーンの排気ガスの混合気が改質室１２ｂに流入して酸化反応（燃焼）を起こすので、改質ガスの生成量が減少してしまい好ましくない。
【００６４】
そこで、本実施例２の内燃機関においては、第３分流通路３Ａ3と第４分流通路３Ａ4との境界部分の流路を連通状態と閉塞状態との間で可変し得る流路開閉手段を設けて上記不都合の解消を図る。
【００６５】
本実施例２の流路開閉手段としては、図２に示す如く、その境界部分の流路を連通状態から閉塞状態に無段階で可変し得る弁を備えた流路開閉弁１７と、この流路開閉弁１７を動作させる弁アクチュエータ１７ａとが設けられている。この弁アクチュエータ１７ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。
【００６６】
例えば、排気ガス分流通路１３における排気ガスの圧力低下が見受けられる場合、ＥＣＵ４は、弁アクチュエータ１７ａを制御して流路開閉弁１７を絞る又は閉じる。これにより第４分流通路３Ａ4の圧力が上昇し、この第４分流通路３Ａ4を流れるリッチの排気ガスは、全て排気ガス分流通路１３へと流入する。これが為、そのリッチの排気ガスが確実に改質室１２ｂへと流入して改質ガスが生成される。一方、その生成された改質ガスは、上記の圧力上昇に伴って第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへと確実に圧送される。
【００６７】
かかる場合、ＥＣＵ４は、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの改質ガスや残存排気ガスの導入量から排気ガス分流通路１３における排気ガスの圧力低下を判断できる。具体的には、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入する混合気全体の空燃比に対してＡ／Ｆセンサ１０の出力信号から求めた排気ガスの空燃比が大きくなっていれば、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの改質ガスや残存排気ガスの導入量が減少したことが判り、排気ガス分流通路１３における排気ガスの圧力が低下したと判断し得る。そこで、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの混合気全体の空燃比とＡ／Ｆセンサ１０による排気ガスの空燃比とをＥＣＵ４に比較させ、排気ガスの圧力低下を判断させる。
【００６８】
また、リーンの排気ガスの第４分流通路３Ａ4への流入が見受けられる場合についても、ＥＣＵ４は、弁アクチュエータ１７ａを制御して流路開閉弁１７を絞る又は閉じる。これにより、リッチの排気ガスのみが改質室１２ｂに導入されるので、無駄なく改質ガスを生成することができる。
【００６９】
かかる場合、ＥＣＵ４は、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃへの混合気の空燃比とＡ／Ｆセンサ１０の出力信号から求めた排気ガスの空燃比とを比較することにより、リーンの排気ガスの第４分流通路３Ａ4への流入を判断できる。具体的には、リーンの排気ガスが第４分流通路３Ａ4に流入している場合、Ａ／Ｆセンサ１０による排気ガスの空燃比が第１から第３の気筒１ａ〜１ｃへの混合気の空燃比と同一になるので、これによりリーンの排気ガスの第４分流通路３Ａ4への流入が判断し得る。そこで、第１から第３の気筒１ａ〜１ｃへの混合気の空燃比とＡ／Ｆセンサ１０による排気ガスの空燃比とをＥＣＵ４に比較させ、リーンの排気ガスの第４分流通路３Ａ4への流入を判断させる。
【００７０】
ここで、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成する際に、一律に流路開閉弁１７を絞らせる又は閉じさせるよう設定してもよい。
【００７１】
このように、本実施例２の内燃機関によれば、流路開閉弁１７の開閉動作により効率良く改質ガスを生成することができる。
【００７２】
ところで、内燃機関によっては過給器が具備されることがある。そして、このような過給器付き内燃機関においては、排気圧を絞ることにより機関出力の低下が起こり得る。しかしながら、本実施例２にあっては１気筒のみを流路開閉弁１７により絞るので、排気圧が大きく低下することが無く、機関出力の低下にも影響は無い。
【００７３】
ここで、上述した各実施例１，２においては、ポート噴射式の内燃機関について例示した為、ＥＣＵ４がバルブオーバーラップ時に第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄから燃料を噴射させている。しかしながら、筒内直噴式の内燃機関において上述したが如くして改質ガスを生成させる場合には、排気行程で第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄから燃料を噴射させるようＥＣＵ４を構成する。
【００７４】
また、上述した各実施例１，２においては４つの気筒を具備する内燃機関本体１を例示したが、必ずしもこれに限定するものではない。
【００７５】
また、その各実施例１，２にあっては改質器１２を排気通路３Ｂにおける触媒装置１１の上流側に配置しているが、その改質器１２は触媒装置１１の下流側に配置してもよい。但し、排気通路３Ｂの排気ガスによる改質用触媒の昇温を効率的に行う為には、その排気ガスがより高温である触媒装置１１の上流側に配置することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、リーン運転を行いつつ、効率良く改質ガスを生成し得る技術として有用であり、特に、燃料消費率の向上に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る内燃機関の実施例１の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の実施例２の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  内燃機関本体
１ａ  第１気筒
１ｂ  第２気筒
１ｃ  第３気筒
１ｄ  第４気筒
２  吸気経路
２Ａ  吸気通路
２Ｂ  吸気マニホルド
３  排気経路
３Ａ  排気マニホルド
３Ａ1  第１分流通路
３Ａ2  第２分流通路
３Ａ3  第３分流通路
３Ａ4  第４分流通路
３Ｂ  排気通路
４  ＥＣＵ（制御装置）
６  スロットルバルブ
６ａ  スロットルバルブアクチュエータ
９ａ  第１燃料噴射装置
９ｂ  第２燃料噴射装置
９ｃ  第３燃料噴射装置
９ｄ  第４燃料噴射装置
１０  Ａ／Ｆセンサ
１１  触媒装置
１２  改質器
１２ａ  筒体
１２ｂ  改質室
１２ｃ  排気通路
１３  排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）
１４  改質ガス導入通路（改質ガス導入経路）
１５  流量調整弁
１５ａ  弁アクチュエータ
１６  冷却装置
１７  流路開閉弁
１７ａ  弁アクチュエータ
【図１】
2006037817.tif 000003
【図２】
2006037817.tif 000004