(57)【要約】【課題】内燃機関に導入される改質ガス量の変化時における燃焼不安定を抑制することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供すること。【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいてこの内燃機関に要求される改質ガスの要求ガス量Ｑを算出し（ステップＳＴ１）、この要求ガス量Ｑに基づいて燃料添加手段により燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出し（ステップＳＴ２）、この要求ガス量Ｑに基づいて流量調整弁の要求弁開度を算出し（ステップＳＴ３）、この要求ガス量が増加する（Ｑ／Ｑ１＞１）場合（ステップＳＴ４）は、要求添加量に基づく燃料添加量の増加を開始（ステップＳＴ５）してから所定期間Ｔ１経過後（ステップＳＴ６）に、要求弁開度に基づく流量調整弁の弁開度の増加を開始する。【選択図】        図２
2006105011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路内の排気ガスを燃料改質器に導入する排気ガス導入通路と、
前記燃料改質器に導入される排気ガスに燃料を添加する燃料添加手段と、
前記添加された燃料を改質する燃料改質器と、
前記改質された燃料を含む改質ガスを内燃機関の吸気経路に導入する改質燃料導入通路と、
前記内燃機関の吸気経路に導入される前記改質ガスの量を調整する流量調整弁と、
を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関に要求される改質ガスの要求ガス量を算出するガス量算出手段と、
前記算出された要求ガス量に基づいて前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出する添加量算出手段と、
前記算出された要求ガス量に基づいて、前記流量調整弁の要求弁開度を算出する弁開度算出手段と、
をさらに備え、前記算出された要求ガス量が増加する場合は、前記算出された要求添加量の増加量に応じて、前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量の増加を開始してから前記流量調整弁の弁開度が前記算出された要求弁開度となるまでの期間を遅らせることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料添加量の増加を開始してから所定期間経過後に、前記算出された要求弁開度に基づく前記流量調整弁の弁開度の増加を開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記算出された要求ガス量を減少する場合は、前記算出された要求弁開度の減少量に応じて、前記流量調整弁の弁開度の減少を開始してから前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量が前記算出された要求添加量となるまでの期間を遅らせることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記算出された要求ガス量の変化量が所定量以上である場合は、前記算出された要求添加量に基づく前記燃料添加量の変化および前記算出された要求弁開度に基づく前記流量調整弁の弁開度の変化を段階的に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料改質器により当該燃料改質器に導入される内燃機関の排気経路内の排気ガスに添加される燃料を改質し、この改質された燃料を含む改質ガスを当該内燃機関の吸気経路に導入する内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関に要求される改質ガスの要求ガス量を算出するガス量算出手順と、
前記算出された要求ガス量に基づいて前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出する添加量算出手順と、
前記算出された要求ガス量に基づいて、前記流量調整弁の要求弁開度を算出する弁開度算出手順と、
を含み、前記算出された要求ガス量が増加する場合は、前記算出された要求添加量の増加に応じて、前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量の増加を開始してから前記流量調整弁の弁開度が前記算出された要求弁開度となるまでの期間を遅らせることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置および制御方法に関し、更に詳しくは、排気ガスおよびこの排気ガスに添加され改質された燃料を内燃機関の吸気経路に導入する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乗用車、トラックなどに搭載されるガソリンエンジンなどの内燃機関では、ポンプ損失の低減による燃費の向上、燃料温度の低下によるＮＯｘの低減などを図るために、排気経路の排気ガスの一部を吸気経路に導入するものがある。一方、燃焼速度の向上あるいはリーン燃焼などによる燃費の向上、ノッキングの低減などを図るために、燃料改質器を備え、この燃料改質器により燃料を改質し、燃料から水素（Ｈ2）や一酸化炭素（ＣＯ）などを生成し、この生成された水素などを吸気経路に導入する内燃機関がある。ここで、特許文献１に示すように、これらを組み合わせた技術が提案されている。この従来の内燃機関は、排気経路の排気ガスの一部を燃料改質器に導入するとともに、この排気ガスに燃料を添加し、この排気ガスに添加された燃料を燃料改質器に設けられた改質触媒により改質し、流量調整手段を介して、この改質された燃料を吸気経路に導入するものである。
【０００３】
【特許文献１】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、吸気経路から内燃機関に導入される改質ガスの要求ガス量は、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される。また、燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量は、上記要求ガス量に基づいて決定される。従って、例えば、内燃機関が過渡運転の状態である場合には、この要求ガス量が増加され、要求添加量も増加される。要求ガス量が増加され、要求添加量が増加されると、流量調整弁の弁開度が増加することで、吸気経路に導入される改質ガスの改質ガス量が増加し、燃料添加手段により燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量が増加する。ここで、この燃料添加手段により増加されて排気ガスに添加された燃料は、燃料改質器に導入され、この燃料改質器に設けられた改質触媒により改質される。従って、要求ガス量が増加すると、吸気経路に導入される改質された燃料の要求改質燃料量も増加する。
【０００５】
しかし、燃料添加手段により燃料添加量の増加を開始してから、排気ガスに添加された燃料のうち要求添加量に基づいて増加された分の添加された燃料が、燃料改質器において改質され、改質された燃料となるまでには、時間を要する。つまり、要求添加量に基づいて燃料添加量を増加しても、改質ガスに含まれる改質された燃料が増加し、吸気経路に導入されるまでには遅れが生じる。従って、燃料添加手段により燃料添加量および流量調整弁の弁開度の増加により改質ガス量の増加を同時に開始すると、この遅れが解消されるまでの期間は、改質ガス量の増加に改質燃料量の増加が伴わないため、吸気経路に導入される改質ガスには、要求ガス量に見合った要求改質燃料量の改質された燃料が含まれていないという問題がある。つまり、内燃機関に導入される改質ガス量が増加する際に内燃機関に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求される要求改質燃料量よりも少なくなるため、内燃機関の燃焼が不安定となる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関に導入される改質ガス量の変化時における燃焼不安定を抑制することができる内燃機関の制御装置および制御方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関の排気経路内の排気ガスを燃料改質器に導入する排気ガス導入通路と、前記燃料改質器に導入される排気ガスに燃料を添加する燃料添加手段と、前記添加された燃料を改質する燃料改質器と、前記改質された燃料を含む改質ガスを内燃機関の吸気経路に導入する改質燃料導入通路と、前記内燃機関の吸気経路に導入される前記改質ガスの量を調整する流量調整弁と、を備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関に要求される改質ガスの要求ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、前記算出された要求ガス量に基づいて前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出する要求添加量算出手段と、前記算出された要求ガス量に基づいて、前記流量調整弁の要求弁開度を算出する弁開度算出手段と、をさらに備え、前記算出された要求ガス量が増加する場合は、前記算出された要求添加量の増加する量に応じて、前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量の増加を開始してから前記流量調整弁の弁開度が前記算出された要求弁開度となるまでの期間を遅らせることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明では、燃料改質器により当該燃料改質器に導入される内燃機関の排気経路内の排気ガスに添加される燃料を改質し、この改質された燃料を含む改質ガスを当該内燃機関の吸気経路に導入する内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関に要求される改質ガスの要求ガス量を算出する要求ガス量算出手順と、前記算出された要求ガス量に基づいて前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出する要求添加量算出手順と、前記算出された要求ガス量に基づいて、前記流量調整弁の要求弁開度を算出する弁開度算出手順と、を含み、前記算出された要求ガス量が増加する場合は、前記算出された要求添加量の増加する量に応じて、前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量の増加を開始してから前記流量調整弁の弁開度が前記算出された要求弁開度となるまでの期間を遅らせることを特徴とする。
【０００９】
これらの発明によれば、要求ガス量が増加する場合、すなわち吸気経路に導入される改質ガス量を増加する場合は、燃料添加量の増加を開始してから流量調整弁の弁開度が要求弁開度となるまでの期間を遅らせ、すなわち改質ガス量が要求ガス量となるまでの期間を長くする。従って、要求添加量に基づいて燃料添加量が増加され、改質ガスに含まれる改質された燃料が増加するまでに必要な期間よりも前に流量調整弁の弁開度が要求弁開度となることを抑制することができる。これにより、吸気経路を介して内燃機関に導入される改質ガス量が増加する際に、要求ガス量に基づいて内燃機関に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量に基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができる。
【００１０】
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記燃料添加量の増加を開始してから所定期間経過後に、前記算出された要求弁開度に基づく前記流量調整弁の弁開度の増加を開始することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、燃料添加量の増加を開始してからの所定期間において、燃料添加量のうち増加した分の燃料が燃料改質器により少なくとも改質され始める。従って、この所定期間経過後に、算出された要求弁開度に基づく流量調整弁の弁開度の増加を開始することで、要求ガス量に基づいて内燃機関に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量に基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができる。
【００１２】
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記算出された要求ガス量を減少する場合は、前記算出された要求弁開度の減少量に応じて、前記流量調整弁の弁開度の減少を開始してから前記燃料添加手段により前記燃料改質器に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量が前記算出された要求添加量となるまでの期間を遅らせることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、要求ガス量が減少する場合、すなわち吸気経路に導入される改質ガス量を減少する場合は、流量調整弁の弁開度の減少を開始してから燃料添加量が要求添加量となるまでの期間を遅らせ、すなわち改質燃料量が要求改質燃料量となるまでの期間を長くする。従って、要求弁開度に基づいて流量調整弁の弁開度が減少されてから、改質ガス量が要求ガス量となるまでに、要求添加量に基づいて燃料添加量が減少され、改質ガスに含まれる改質された燃料が減少することを抑制することができる。これにより、吸気経路を介して内燃機関に導入される改質ガス量が減少する際に、要求ガス量に基づいて内燃機関に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量に基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができる。
【００１４】
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記算出された要求ガス量の変化量が所定量以上である場合は、前記算出された要求添加量に基づく前記燃料添加量の変化および前記算出された要求弁開度に基づく前記流量調整弁の弁開度の変化を段階的に行うことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、１度に変化する燃料添加量および流量調整弁の弁開度を小さくすることができる。従って、吸気経路に導入される改質ガス量および改質燃料量が１度に変化する量を小さくすることができ、内燃機関に導入される改質ガス量の変化時における燃料不安定をさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明にかかる内燃機関の制御装置および制御方法は、内燃機関に導入される改質ガス量が増加する際に、要求ガス量に基づいて内燃機関に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができるので、内燃機関に導入される改質ガス量の変化時における燃焼不安定を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記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或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１８】
図１は、この発明にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、この発明にかかる内燃機関１は、ガソリンエンジンなどである内燃機関本体１０と、吸気経路２０と、燃料改質器３１および流量調整弁３６を備える排気経路３０と、この内燃機関１の運転制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）４０とにより構成されている。
【００１９】
内燃機関本体１０には、吸気経路２０が接続されており、この吸気経路２０を介して、外部から空気および燃料がこの内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。また、内燃機関本体１０には、排気経路３０が接続されており、この排気経路３０を介して、内燃機関本体１０の各気筒１１から排気された排気ガスが外部に排気される。
【００２０】
吸気経路２０は、エアクリーナー２１と、吸気通路２２と、エアフロメータ２３と、スロットルバルブ２４とにより構成されている。エアクリーナー２１により、粉塵が除去された空気は、吸気通路２２を介して、内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。エアフロメータ２３は、この内燃機関本体１０に導入、すなわち吸入される空気の吸入空気量を検出し、後述するＥＣＵ４０に出力するものである。スロットルバルブ２４は、図示しないアクチュエータにより駆動されることで、内燃機関本体１０の各気筒１１に吸気される吸入空気量を調整するものである。このスロットルバルブ２４の開度の制御、すなわちバルブ開度制御は、後述するＥＣＵ４０により行われる。
【００２１】
また、この吸気経路２０の吸気通路２２には、内燃機関１に燃料を供給する燃料噴射弁５１が設けられている。この燃料噴射弁５１には、燃料ポンプ５３が駆動することで、燃料通路５４を介して、燃料タンク５２に貯留されていた燃料が圧送される。燃料噴射弁５１の燃料噴射量や噴射タイミングなどの制御、すなわち噴射制御は、後述するＥＣＵ４０により行われる。
【００２２】
排気経路３０は、燃料改質器３１と、排気通路３２と、排気ガス導入通路３３と、改質燃料導入通路３４と、改質燃料冷却装置３５と、流量調整弁３６とにより構成されている。燃料改質器３１は、円筒形状に形成され、その中空部３１ａに燃料改質通路３１ｂが配置されている。この中空部３１ａは、その両端が排気通路３２と連通している。内燃機関本体１０から排気された排気ガスは、中空部３１ａ内を通過することで燃料改質器３１を通過する。この中空部３１ａを通過した排気ガスは、排気通路３２を介して図示しない浄化装置に導入され、この浄化装置により有害物質が浄化された後、外部に排気される。なお、燃料改質器３１より上流側の排気通路３２には、この排気通路３２に排気される排気ガスの酸素濃度を検出し、後述するＥＣＵ４０に出力するＯ２センサ３７が設けられている。
【００２３】
燃料改質通路３１ｂは、図示しない多数の配管を連通することで構成されている。この各配管は、中空部３１ａと連通しておらず、燃料改質通路３１ｂ内の排気ガスが中空部３１ａに流出することはない。この燃料改質通路３１ｂ内には、改質触媒３１ｃが設けられている。この改質触媒３１ｃは、ロジウム系の触媒であり、後述する排気ガスに添加された燃料を改質するものである。具体的には、改質触媒３１ｃは、改質反応である吸熱反応により燃料から水素（Ｈ2）や一酸化炭素（ＣＯ）などを生成するものである。具体的な吸熱反応は、例えば、
1.56(7.6ＣＯ2+6.8Ｈ2Ｏ+40.8Ｎ2)+3Ｃ7.6Ｈ12.6+984.8Kcal→31Ｈ2+34.7ＣＯ+63.6Ｎ2
となる。
【００２４】
この燃料改質通路３１ｂには、改質触媒３１ｃの温度を検出し、後述するＥＣＵ４０に出力する改質器温度検出手段である改質触媒温度センサ３１ｄが設けられている。また、燃料改質通路３１ｂは、その一端が排気ガス導入通路３３と連通しており、他方の端部が改質燃料導入通路３４と連通している。ここで、排気ガス導入通路３３には、燃料改質器３１に導入される排気ガスに燃料を添加する燃料添加手段である燃料添加装置５５が設けられている。この燃料添加装置５５には、上記燃料噴射弁５１と同様に、燃料ポンプ５３が駆動することで、燃料通路５４および分岐通路５６を介して、燃料タンク５２に貯留されていた燃料が圧送される。燃料添加装置５５の燃料添加量や添加タイミングなどの制御、すなわち添加制御は、後述するＥＣＵ４０により行われる。
【００２５】
この燃料改質通路３１ｂは、燃料添加装置５５により燃料が添加された内燃機関本体１０から排気された排気ガスを導入するものである。この導入された燃料を添加された排気ガスは、改質触媒３１ｃにより改質され、水素（Ｈ2）、一酸化炭素（ＣＯ）を含む排気ガス、すなわち改質された燃料を含む改質ガスとなり、改質燃料導入通路３４に流出する。
【００２６】
改質燃料導入通路３４には、改質燃料冷却装置３５および流量調整弁３６が設けられており、吸気経路２０のスロットルバルブ２４の下流側の吸気通路２２と連通している。改質燃料冷却装置３５は、燃費の向上を図るために、燃料改質通路３１ｂからこの改質燃料導入通路３４に流入した高温（例えば７００℃程度）の改質された燃料を含む改質ガスを冷却するものである。流量調整弁３６は、改質された燃料を含む改質ガスを内燃機関１の吸気経路２０に導入、すなわち再度内燃機関本体１０の各気筒１１に導入する量である改質ガス量を調整するものである。この流量調整弁３６の流量調整弁の開度の制御、すなわち流量調整弁開度制御は、後述するＥＣＵ４０により行われる。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、この発明にかかる内燃機関１の制御装置であり、この内燃機関１を運転制御するものである。このＥＣＵ４０は、内燃機関１が搭載された図示しない車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、内燃機関本体１０の図示しないクランクシャフトに取り付けられた角度センサにより検出された機関回転数、エアフロメータ２３により検出された吸入空気量、アクセルペダルセンサ６０により検出されたアクセル開度、Ｏ２センサ３７により検出された排気ガスの酸素濃度、改質触媒温度センサ３１ｄにより検出された燃料改質器３１の温度などがある。ＥＣＵ４０は、これら入力信号および記憶部４３に記憶されている各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、スロットルバルブ２４のバルブ開弁制御を行うバルブ開度信号、燃料噴射弁５１の噴射制御を行う噴射信号、内燃機関本体１０の図示しない点火プラグの点火制御を行う点火信号、後述する流量調整弁３６の流量調整弁開度制御を行う流量調整弁開度信号、燃料添加装置５５の添加制御を行う添加信号などの出力信号などがある。
【００２８】
ここで、燃料噴射弁５１から内燃機関１に供給される燃料噴射量は、これら入力信号のうち機関回転数および吸入空気量に基づいて、内燃機関１をストイキ（λ＝１）で運転、すなわち空燃比が理論空燃比となるように算出される。この燃料噴射量の算出は、上記入力信号と記憶部４３に記憶されている燃料噴射量マップとに基づいて算出しても良いし、上記入力信号とＯ２センサ３７により検出された排気ガスの酸素濃度とに基づいて算出しても良い。
【００２９】
具体的に、このＥＣＵ４０は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）４１と、処理部４２と、上記燃料噴射量マップ、排気ガス再循環量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部４３とにより構成されている。処理部４２は、内燃機関１に要求される改質ガスの要求ガス量Ｑを算出するガス量算出部４４と、燃料添加装置５５により燃料改質器３１に導入される排気ガスに添加する燃料の要求添加量を算出する添加量算出部４５、流量調整弁の要求弁開度を算出する弁開度算出部４６と、燃料添加装置５５の添加制御を行う添加制御部４７と、流量調整弁３６の流量調整弁開度制御を行う弁開度制御部４８とを有するものである。この処理部４２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、後述する内燃機関１の制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、内燃機関１の制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部４３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、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。また、この発明では、内燃機関１の制御方法をＥＣＵ４０により実現させるが、これに限定されるものではなく、このＥＣＵ４０とは個別に形成された制御装置により実現しても良い。
【００３０】
次に、この発明にかかる内燃機関１の制御装置であるＥＣＵ４０の動作について説明する。図２は、この発明にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。図３は、要求ガス量の増加時における燃料添加量、弁開度、改質燃料量、改質ガス量を示す図である。図４は、要求ガス量の減少時における弁開度、改質ガス量、燃料添加量、改質燃料量を示す図である。まず、同図に示すように、ＥＣＵ４０の処理部４２のガス量算出部４４は、内燃機関１が要求する要求ガス量Ｑを算出する（ステップＳＴ１）。具体的には、ガス量算出部４４は、内燃機関１の運転状態である内燃機関の負荷および機関回転数と、記憶部４３に記憶されている負荷と機関回転数とに基づいた改質ガス量マップとに基づいて要求ガス量Ｑを算出する。この負荷は、ＥＣＵ４０に入力された吸入空気量あるいはアクセル開度に基づいて取得されるものである。
【００３１】
次に、処理部４２の添加量算出部４５は、燃料添加装置５５により燃料改質器３１に導入される排気ガスに添加される燃料の要求添加量を算出する（ステップＳＴ２）。具体的には、添加量算出部４５は、上記算出された要求ガス量Ｑと、この要求ガス量Ｑに基づいた改質された燃料である燃料改質量マップとに基づいて、要求添加量を算出する。この燃料改質量マップは、要求ガス量Ｑの改質ガスが吸気経路２０を介して内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される際に、少なくとも燃焼不安定とならない改質燃料量（要求燃料改質量）の改質された燃料を燃料改質器３１により改質することができる排気ガスに添加する燃料の燃料添加量が算出された要求添加量となるように設定されている。なお、燃料改質量マップの代わりに、少なくとも燃焼不安定とならない改質燃料量が内燃機関１に導入されるのに必要な要求ガス量Ｑに対する改質された燃料である水素の濃度が設定される水素濃度マップを用いても良い。
【００３２】
次に、処理部４２の弁開度算出部４６は、流量調整弁３６の要求弁開度を算出する（ステップＳＴ３）。具体的には、弁開度算出部４６は、上記算出された要求ガス量Ｑに基づいて、流量調整弁３６を介して、吸気経路２０から内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される改質ガス量がこの要求ガス量Ｑとなる弁開度を算出する。
【００３３】
次に、処理部４２は、算出された要求ガス量Ｑと現在の改質ガス量Ｑ１との比を算出する（ステップＳＴ４）。ここで、現在の改質ガス量は、処理部４２のガス量算出部４４が直前に算出した要求ガス量あるいは現在の流量調整弁３６の弁開度に基づいて算出することができる。ここで、この比が１よりも大きい場合は、上記算出される要求ガス量が増加するに伴い要求添加量が増加するため、改質ガス量および燃料添加量を増加することとなる。一方、この比が１よりも小さい場合は、上記算出される要求ガス量が減少するに伴い要求添加量が減少するため、改質ガス量および燃料添加量を減少することとなる。なお、この比が１である場合は、上記算出される要求ガス量および要求添加量は増加も減少もしないため、改質ガス量および燃料添加量は現状維持とし、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４までを繰り返す。
【００３４】
次に、処理部４２の添加制御部４７は、上記算出された要求ガス量Ｑと現在の改質ガス量Ｑ１との比が１よりも大きい場合は、燃料改質器３１に導入される排気ガスに添加する燃料の燃料添加量がこの算出された要求添加量となるように、この燃料添加量を増加する（ステップＳＴ５）。具体的には、図３に示すように、燃料添加装置５５により添加される燃料の燃料添加量を要求添加量まで増加する。
【００３５】
次に、処理部４２の弁開度制御部４８は、添加制御部４７による燃料添加量の増加を開始してからの経過時間Ｔが所定期間Ｔ１を経過したか否かを判断する（ステップＳＴ６）。ここで、経過時間Ｔは、添加制御部４７による燃料添加量の増加開始と同時にカウントを開始するカウンターにより取得される。また、所定期間Ｔ１は、要求ガス量の増加にともない増加する要求ガス添加量に基づいた燃料添加量のうち増加した分の燃料が燃料改質器３１により改質されるのに必要な期間（同図では、Ａ）とすることが好ましい。これにより、燃料添加量の増加を開始してからの所定期間Ｔ１において、燃料添加量のうち増加した分の燃料が燃料改質器３１により改質される。なお、上記所定期間Ｔ１は、算出された要求添加量の増加量、すなわちこの要求添加量に基づいた燃料添加量の増加量に応じて長くなるものである。また、処理部４２の弁開度制御部４８は、経過時間Ｔが所定期間Ｔ１を経過するまで、上記ステップＳＴ６を繰り返す。
【００３６】
次に、処理部４２の弁開度制御部４８は、経過時間Ｔが所定期間Ｔ１を経過したと判断すると、流量調整弁３６の弁開度が上記算出された要求弁開度となるように、この弁開度を増加する（ステップＳＴ７）。具体的には、図３に示すように、所定期間Ｔ１経過後に、算出された要求弁開度に基づく流量調整弁３６の弁開度の増加を開始する。ここで、上述のように、流量調整弁３６の弁開度の増加を行う前に、燃料添加量のうち増加した分の燃料は、燃料改質器３１により改質されているので、同図に示すように、流量調整弁３６の弁開度が算出された要求弁開度となる時（同図では、Ｂ）、要求ガス量に基づく改質ガス量の改質ガスおよび要求改質燃料量に基づく改質燃料量の改質燃料が吸気経路２０を介して内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。
【００３７】
ここで、同図の一点鎖線に示すように、燃料添加装置５５による燃料添加量の増加と同時に流量調整弁３６の弁開度の増加を行う場合は、内燃機関１に導入される改質ガス量が要求ガス量Ｑとなっても（同図では、Ｃ）、この改質ガス量に対する改質燃料が要求ガス量Ｑに基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間Ｔ２が発生する。しかしながら、この実施例によれば、要求ガス量Ｑが増加する場合、すなわち吸気経路２０に導入される改質ガス量を増加する場合は、この所定期間Ｔ１経過後に、算出された要求弁開度に基づく流量調整弁の弁開度の増加を開始する。つまり、この実施例によれば、要求ガス量Ｑが増加する場合は、燃料添加量の増加を開始してから流量調整弁３６の弁開度が要求弁開度となるまでの期間を遅らせることで、燃料添加量の増加を開始してから改質ガス量が要求ガス量となるまでの期間を長くする。従って、要求添加量Ｑに基づいて燃料添加量が増加され、改質ガスに含まれる改質された燃料が増加するまでに必要な期間よりも前に流量調整弁の弁開度が要求弁開度となることを抑制することができる。これにより、吸気経路２０介して内燃機関１に導入される改質ガス量が増加する際に、要求ガス量Ｑに基づいて内燃機関１に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量Ｑに基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間Ｔ２は発生しない。つまり、吸気経路２０介して内燃機関１に導入される改質ガス量が増加する際に、要求ガス量Ｑに基づいて内燃機関１に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量Ｑに基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができ、内燃機関に導入される改質ガス量の変化時である増加時における燃焼不安定を抑制することができる。
【００３８】
次に、処理部４２の弁開度制御部４８は、上記算出された要求ガス量Ｑと現在の改質ガス量Ｑ１との比が１よりも小さい場合は、流量調整弁３６の弁開度がこの算出された要求弁開度となるように、この流量調整弁３６の弁開度を減少する（ステップＳＴ８）。ここで、吸気通路２０に導入される改質ガス量は、図４に示すように、流量調整弁３６の弁開度の減少が開始されると同時に減少せず、遅れが発生する。つまり、流量調整弁３６の弁開度が要求弁開度となったと時（同図では、Ｄ）に、改質ガス量が要求ガス量とはならない。
【００３９】
次に、処理部４２の添加制御部４７は、弁開度制御部４８による流量調整弁３６の弁開度の減少を開始してからの経過時間Ｔが所定期間Ｔ３を経過したか否かを判断する（ステップＳＴ９）。ここで、経過時間Ｔは、弁開度制御部４８による流量調整弁３６の弁開度の減少開始と同時にカウントを開始するカウンターにより取得される。また、所定期間Ｔ２は、流量調整弁３６の弁開度の減少にともない減少する改質ガス量が要求ガス量となるのに必要な期間とすることが好ましい。これにより、流量調整弁３６の弁開度の減少を開始してからの所定期間Ｔ２において、改質ガス量が要求ガス量となる。なお、上記所定期間Ｔ２は、算出された要求弁開度の減少量、すなわちこの要求弁開度に基づいた流量調整弁３６の弁開度の減少量に応じて長くなるものである。また、処理部４２の添加制御部４７は、経過時間Ｔが所定期間Ｔ３を経過するまで、上記ステップＳＴ９を繰り返す。
【００４０】
次に、処理部４２の添加制御部４７は、経過時間Ｔが所定期間Ｔ３を経過したと判断すると、燃料添加量が上記算出された要求添加量となるように、燃料添加装置５５により燃料改質器３１に導入される排気ガスに添加される燃料を減少する（ステップＳＴ１０）。具体的には、図３に示すように、所定期間Ｔ２経過後に、算出された要求添加量に基づく燃料改質量の減少を開始する。ここで、上述のように、燃料改質量の減少を行う時（同図では、Ｅ）に、改質ガス量は要求ガス量となり、要求ガス量Ｑに基づく改質ガス量の改質ガスおよび要求改質燃料量に基づく改質燃料量の改質燃料が吸気経路２０を介して内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。
【００４１】
以上のように、要求ガス量Ｑが減少する場合、すなわち吸気経路２０に導入される改質ガス量を減少する場合は、この所定期間Ｔ２経過後に、算出された要求燃料添加量に基づく燃料添加量の減少を開始する。つまり、この実施例によれば、要求ガス量Ｑが減少する場合は、流量調整弁３６の弁開度の減少を開始してから燃料添加量が要求添加量となるまでの期間を遅らせることで、流量調整弁３６の弁開度の減少を開始してから改質燃料量が要求改質燃料量となるまでの期間を長くする。従って、要求弁開度に基づいて流量調整弁３６の弁開度が減少されてから、改質ガス量が要求ガス量となるまでに、要求添加量に基づいて燃料添加量が減少され、改質ガスに含まれる改質された燃料が減少することを抑制することができる。つまり、吸気経路２０を介して内燃機関１に導入される改質ガス量が減少する際に、要求ガス量Ｑに基づいて内燃機関１に導入される改質ガス量に対する改質燃料量が要求ガス量に基づいて要求される要求改質燃料量よりも少なくなる期間を短縮することができ、内燃機関に導入される改質ガス量の変化時である減少時における燃焼不安定を抑制することができる。
【００４２】
なお、上記実施例では、経過時間Ｔが所定期間Ｔ１，Ｔ２を経過した後、流量調整弁３６の弁開度の増加あるいは燃料添加量の減少を行うがこれに限定されるものはない。つまり、要求ガス量が増加あるいは減少、すなわち変化する場合に、要求添加量の増加量に応じて燃料添加量の増加を開始してから流量調整弁３６の弁開度が要求弁開度となるまでの期間、あるいは、要求弁開度の減少量に応じて流量調整弁３６の弁開度の減少を開始してから燃料添加量が要求添加量となるまでの期間を遅らせれば良い。例えば、流量調整弁３６の弁開度あるいは燃料添加量の単位時間当たりの増量量あるいは減少量である変化量を一定としても良い。また、流量調整弁３６の弁開度あるいは燃料添加量の単位時間当たりの変化量を流量調整弁３６の弁開度あるいは燃料添加量の開始時直後には少なく、中間時には多く、終了時直前には少なくしても良い。
【００４３】
また、上記実施例において、１度に改質ガス量および改質燃料量を変化させるが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、算出された要求ガス量Ｑの変化量に応じて、複数回に分けて改質ガス量および改質燃料量を変化させても良い。例えば、算出された要求ガス量の変化量が所定量以上である場合には、算出された要求添加量に基づく燃料添加量の変化および算出された要求弁開度に基づく流量調整弁３６の弁開度の変化を段階的に行っても良い。これにより、１度に変化する燃料添加量および流量調整弁３６の弁開度を小さくすることができ、内燃機関１に導入される改質ガス量の変化時における燃料不安定をさらに抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置および制御方法は、排気ガスに添加された燃料を改質する燃料改質器を備える内燃機関に有用であり、特に、内燃機関に導入される改質ガス量の増加時における燃焼不安定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明にかかる内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】この発明にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。
【図３】要求ガス量の増加時における燃料添加量、弁開度、改質燃料量、改質ガス量を示す図である。
【図４】要求ガス量の減少時における弁開度、改質ガス量、燃料添加量、改質燃料量を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  内燃機関
１０  内燃機関本体
１１  気筒
２０  吸気経路
２３  エアフロメータ
２４  スロットルバルブ
３０  排気経路
３１  燃料改質器
３２  排気通路
３３  排気ガス導入通路
３４  改質燃料導入通路
３６  流量調整弁
４０  ＥＣＵ
４１  入出力ポート
４２  処理部
４３  記憶部
４４  ガス量算出部（ガス量算出手段）
４５  添加量算出部（添加量算出手段）
４６  弁開度算出部（弁開度算出手段）
４７  添加制御部
４８  弁開度制御部
５１  燃料噴射弁
５５  燃料添加装置（燃料添加手段）
【図１】
2006105011.tif 000003
【図２】
2006105011.tif 000004
【図３】
2006105011.tif 000005
【図４】
2006105011.tif 000006