(57)【要約】【課題】排気循環流配路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止し得る内燃機関システムを提供する。【解決手段】内燃機関システムは、燃焼室を有する内燃機関と、燃焼室に接続された吸気流路と、燃焼室に接続された排気流路と、排気流路に配設され、排気ガスを浄化する三元触媒と、三元触媒の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の排気流路と吸気流路とを接続する排気循環流路と、排気循環流路内に改質用燃料を供給する燃料供給手段と、排気循環流路に配設され、排気循環流路内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質触媒と、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する未燃炭化水素量推定制御手段と、を備える。【選択図】図１
2015203341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有する内燃機関と、
上記燃焼室に接続された吸気流路と、
上記燃焼室に接続された排気流路と、
上記排気流路に配設され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
上記三元触媒の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の上記排気流路と上記吸気流路とを接続する排気循環流路と、
上記排気循環流路内に改質用燃料を供給する燃料供給手段と、
上記排気循環流路に配設され、該排気循環流路内の排気と上記改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質触媒と、
上記燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御する未燃炭化水素量推定制御手段と、を備えた
ことを特徴とする内燃機関システム。
【請求項２】
上記未燃炭化水素量推定制御手段が、該未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と上記改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段を有すると共に、該マップデータと該未燃炭化水素量推定制御手段により推定される未燃炭化水素量とから該演算処理手段によって得られる結果に基づいて、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項３】
上記未燃炭化水素量推定制御手段が、上記三元触媒の触媒反応上昇温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段により予め取得された推定温度と該未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と上記改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段とを有すると共に、該マップデータと該温度推定手段により推定される推定温度とから該演算処理手段によって得られる結果に基づいて、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関システム。
【請求項４】
上記未燃炭化水素量推定制御手段が、上記燃焼室の出口に設けられた酸素濃度センサと、該酸素濃度センサにより予め取得された検知酸素濃度と該未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と上記改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段とを有すると共に、該マップデータと該酸素濃度センサにより検知される検知酸素濃度とから該演算処理手段によって得られる結果に基づいて、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の内燃機関システム。
【請求項５】
上記マップデータにおける予め取得された推定温度と予め取得された推定未燃炭化水素量とが、下記の式（１）で表される関係を有することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関システム。
推定未燃炭化水素量（％）＝ΔＴ／Ｔａｆ×１００・・・（１）
（式（１）中、ΔＴは温度推定手段により推定される推定温度、Ｔａｆは燃料の断熱火炎温度を示す。）
【請求項６】
上記未燃炭化水素量推定制御手段が、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御する際に、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を減らすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の内燃機関システム。
【請求項７】
上記未燃炭化水素量推定制御手段が、上記燃焼室における未燃炭化水素量を推定する際に、推定される未燃炭化水素量に基づいて水蒸気量を推定し、推定される水蒸気量に基づいて、上記燃料供給手段が供給する上記改質用燃料の供給量を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関システムに関する。更に詳細には、本発明は、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止し得る内燃機関システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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が提案されている。
そして、こ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、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、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備える（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９１７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の運転ではその状況により、ストイキ燃焼となるように設定しても未燃炭化水素が存在する場合があり、特許文献１に記載された内燃機関の制御装置においては、三元触媒の下流側の排気管から一部の排気ガスが還流通路に導入されており、排出される未燃炭化水素は還流通路に導入される前に三元触媒で浄化されるため、還流通路に配設された改質触媒が未燃炭化水素を含む排気ガスに曝されることについて何ら考慮した構成となっていない。
【０００５】
そして、未燃炭化水素を含む排気ガスに改質触媒が曝されることがある構成である場合には、排気ガスの湿度や、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷、排気ガス温度などに基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更しても、改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止し得る内燃機関システム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】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の内燃機関システムは、燃焼室を有する内燃機関と、燃焼室に接続された吸気流路と、燃焼室に接続された排気流路と、排気流路に配設され、排気ガスを浄化する三元触媒と、三元触媒の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の排気流路と吸気流路とを接続する排気循環流路と、排気循環流路内に改質用燃料を供給する燃料供給手段と、排気循環流路に配設され、排気循環流路内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質触媒と、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する未燃炭化水素量推定制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃焼室を有する内燃機関と、燃焼室に接続された吸気流路と、燃焼室に接続された排気流路と、排気流路に配設され、排気ガスを浄化する三元触媒と、三元触媒の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の排気流路と吸気流路とを接続する排気循環流路と、排気循環流路内に改質用燃料を供給する燃料供給手段と、排気循環流路に配設され、排気循環流路内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質触媒と、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する未燃炭化水素量推定制御手段と、を備えた構成とした。
そのため、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止し得る内燃機関システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１の内燃機関システムの概略を示す説明図である。
【図２】図２は、実施例２の内燃機関システムの概略を示す説明図である。
【図３】図３は、実施例３の内燃機関システムの概略を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明における効果を説明するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関システムについて詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る内燃機関システムは、燃焼室を有する内燃機関と、燃焼室に接続された吸気流路と、燃焼室に接続された排気流路と、排気流路に配設され、排気ガスを浄化する三元触媒と、三元触媒の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の排気流路と吸気流路とを接続する排気循環流路と、排気循環流路内に改質用燃料を供給する燃料供給手段と、排気循環流路に配設され、排気循環流路内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質触媒と、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する未燃炭化水素量推定制御手段と、を備えたものである。
【００１３】
このような構成とすることにより、推定される燃料室における未燃炭化水素量に基づいて、改質用燃料の供給量を制御することができるため、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
【００１４】
そして、本実施形態の内燃機関システムにおいては、例えば、未燃炭化水素量推定制御手段が、未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段を有すると共に、マップデータと未燃炭化水素量推定制御手段により推定される未燃炭化水素量とから演算処理手段によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、予め取得しておいたマップデータに基づいて未燃炭化水素量を推定することができるので、センサー等の部品を追加することなく、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
【００１５】
また、本実施形態の内燃機関システムにおいては、例えば、未燃炭化水素量推定制御手段が、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する際に、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を減らす制御をする構成を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
【００１６】
更に、本実施形態においては、例えば、未燃炭化水素量推定制御手段が、燃焼室における未燃炭化水素量を推定する際に、推定される未燃炭化水素量に基づいて水蒸気量を推定し、推定される水蒸気量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、排気ガス中の水蒸気量（濃度）も考慮して、改質用燃料の供給量を減らすなどの制御をすることができるので、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
つまり、特に、炭素分が析出するか否かは、温度と排気ガス中の水蒸気量にも依存するため、各温度で許容されているスチームカーボン比（Ｓ／Ｃ）以上となるように、改質用燃料の供給量を減らすことが好ましい。
そして、未燃炭化水素が存在するということは、排気ガス中の水蒸気量も未燃炭化水素が存在しない場合と比較して少ない。
したがって、未燃炭化水素が存在することによって、減少している排気ガス中の水蒸気量を考慮して、各温度で許容されているＳ／Ｃ以上となるように、改質用燃料の供給量を減らすことが好ましい。
【００１７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る内燃機関システムは、未燃炭化水素量推定制御手段が、三元触媒の触媒反応上昇温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段により予め取得された推定温度と未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段とを有すると共に、マップデータと温度推定手段により推定される推定温度とから演算処理手段によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが、上述の第１の実施形態と相違する。
【００１８】
このような構成とすることにより、三元触媒の触媒反応上昇温度に基づいて、燃料室における未燃炭化水素量が推定され、推定される燃焼室における未燃炭化水素量に基づいて、改質用燃料の供給量を制御することができるため、触媒反応上昇温度を推定することにより、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
【００１９】
また、本実施形態の内燃機関システムにおいては、例えば、マップデータにおける予め取得された推定温度と予め取得された推定未燃炭化水素量とが、下記の式（１）で表される関係を有する構成を有することが好ましい。
【００２０】
推定未燃炭化水素量（％）＝ΔＴ／Ｔａｆ×１００・・・（１）
（式（１）中、ΔＴは温度推定手段により推定される推定温度、Ｔａｆは燃料の断熱火炎温度を示す。）
【００２１】
このように、マップデータにおける予め取得された推定温度と予め取得された推定未燃炭化水素量とが、上記の式（１）で表される関係を有する構成を有すると、未燃炭化水素量を簡便な式で推定することができる。
【００２２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る内燃機関システムは、未燃炭化水素量推定制御手段が、燃焼室の出口に設けられた酸素濃度センサと、酸素濃度センサにより予め取得された検知酸素濃度と未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段とを有すると共に、マップデータと酸素濃度センサにより検知される検知酸素濃度とから演算処理手段によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが、上述の第１又は第２の実施形態と相違する。
【００２３】
このような構成とすることにより、燃焼室の出口の酸素濃度に基づいて、燃料室における未燃炭化水素量が推定され、推定される燃焼室における未燃炭化水素量に基づいて、改質用燃料の供給量を制御することができるため、燃焼室の出口の酸素濃度を検知することにより、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができるため、燃費低下に繋がる再生処理の頻度を減らすことができるという利点もある。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の内燃機関システムを若干の実施例に基づいて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は、実施例１の内燃機関システムの概略を示す説明図である。図１に示すように、本例の内燃機関システム１Ａは、往復動型内燃機関の一例である４サイクルのエンジン１０と、吸気流路（以下「吸気パイプ」という。）２０と、排気流路（以下「排気パイプ」という。）３０と、三元触媒４０と、排気循環流路（以下「ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）パイプ」という。）５０と、燃料供給手段６０と、改質触媒７０と、コントローラ８０とを備える。
【００２６】
そして、吸気パイプ２０は、エンジン１０の燃焼室１１の吸気口１１ａに接続されており、排気パイプ３０は、エンジン１０の燃焼室１１の排気口１１ｂに接続されている。また、三元触媒４０は、排気パイプ３０に配設され、排気ガスを浄化するものである。更に、ＥＧＲパイプ５０は、三元触媒４０の配設位置より排気ガス流れに対して上流側の排気パイプ３０と吸気パイプ２０とを接続するものであって、排気パイプ３０から吸気パイプ２０に排気の一部を分流、すなわち還流させるためのものである。また、燃料供給手段６０は、ＥＧＲパイプ５０内に改質用燃料を供給するものである。更に、改質触媒７０は、ＥＧＲパイプ５０に配設され、ＥＧＲパイプ５０内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成するものである。また、コントローラ８０は、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するものであって、燃焼室１１における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段６０が供給する改質用燃料の供給量を制御するものである。
【００２７】
また、エンジン１０には、吸気口１１ａの開閉を行う吸気バルブ１１ｃと、排気口１１ｂの開閉を行う排気バルブ１１ｄと、燃焼室１１内で往復動するピストン１１ｅと、燃焼室１１内で混合気に電気火花をとばすスパークプラグ１１ｆとが配設されている。
【００２８】
更に、吸気パイプ２０には、吸気口１１ａ近傍に主燃料供給手段２１が配設されており、主燃料供給手段２１の吸気方向上流側に吸気パイプ２０内を燃焼室１１に向かって流通する空気の空気量を制御するための吸気制御バルブ２２が更に配設されている。ここで、主燃料供給手段２１は、燃焼室１１内又は吸気パイプ２０内に主燃料を噴射する機能を有するものである。
【００２９】
また、排気パイプ３０には、排気パイプ３０内を流通する排気の排気量を制御するための排気制御バルブ３１が配設されている。
【００３０】
更に、三元触媒４０には、触媒床温度を検知するための触媒床温度センサ３２が配設されている。
【００３１】
また、ＥＧＲパイプ５０には、排気ガス流れに対して上流側から下流側に向かう方向（図中矢印αで示す。）に、ＥＧＲ内に改質用燃料を供給する燃料供給手段６０と、改質触媒７０と、ＥＧＲクーラ５１と、ＥＧＲバルブ５２とが順次配設されている。なお、改質用燃料は、上記主燃料と同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３２】
ここで、改質触媒７０は、ＥＧＲパイプ５０内の排気と改質用燃料とを利用する改質反応により水素を含む改質ガスを生成するものである。代表的には、改質用燃料と排気の少なくとも一部とを反応させ、燃料を改質して水素を含む改質ガスを生成する機能を有するものであり、例えば、貴金属、より具体的にはロジウムを挙げることができる。なお、通常、排気は熱や水分を含むため、改質用燃料を添加することにより、改質触媒は、熱分解反応、水蒸気改質反応、水性ガスシフト反応の少なくとも１つを促進して、水素を含む改質ガスを生成する。
【００３３】
また、ＥＧＲクーラ５１は、排気や改質ガスを冷却する機能を有するものであり、ＥＧＲバルブ５２は、排気や改質ガスの流量を制御する機能を有するものである。
【００３４】
更に、コントローラ８０は、未燃炭化水素量推定制御手段として機能し得るものであれば特に限定されるものではなく、例えば、演算処理手段８１の一例である中央演算処理装置（ＣＰＵ）などを有する。また、例えば、コントローラ８０は、主燃料供給手段２１や吸気制御バルブ２２、排気制御バルブ３１、触媒床温度センサ３２、燃料供給手段６０、ＥＧＲバルブ５２、更には吸気バルブ１１ｃや排気バルブ１１ｄ、ピストン１１ｅなどの制御部（図示せず。）と接続され、制御に関する信号の入出力を行い、所定のプログラムの実行により、これらを適宜作動させるようになっている。
【００３５】
そして、改質触媒が配設されるＥＧＲパイプには、燃焼室内でストイキ燃焼させた排気の一部をＥＧＲ率やＥＧＲガス温度に基づく排気制御バルブの制御により供給しているが、燃焼室から未燃炭化水素を含む排気が供給されることがあり、特に、未燃炭化水素量を考慮することなく、改質用燃料を供給する場合、改質用燃料から改質反応により水素を含む改質ガスが得られる一方で、改質用燃料及び未燃炭化水素の合計量のうちの過剰分から改質触媒上に炭素分が生成（堆積）することがある。
【００３６】
そこで、本例の内燃機関システムにおいては、例えば、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラにより、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を減らすなどの制御をすることにより、改質触媒に対して、未燃炭化水素量を考慮した改質用燃料を供給することができ、ＥＧＲパイプに配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関システムの燃費を向上させることができる。
【００３７】
また、本例の内燃機関システムにおいては、例えば、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラが、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラにより予め取得された推定未燃炭化水素量と改質燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段を有すると共に、マップデータと未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラにより推定される未燃炭化水素量とから演算処理手段によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を減らすなどの制御をすることにより、センサ等の部品を追加することなく、改質触媒に対して、未燃炭化水素量を考慮した改質用燃料を供給することができ、ＥＧＲパイプに配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関システムの燃費を向上させることができる。
【００３８】
（実施例２）
図２は、実施例２の内燃機関システムの概略を示す説明図である。なお、実施例１と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。
【００３９】
図２に示すように、本例の内燃機関システム１Ｂは、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラ８０が、三元触媒４０の触媒反応上昇温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段により予め取得された推定温度と未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段８１とを有すると共に、マップデータと温度推定手段により推定される推定温度とから演算処理手段８１によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段６０が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが、実施例１の内燃機関システムと相違する。なお、温度推定手段は、三元触媒４０の触媒床温度を検出する触媒床温度センサ３２と三元触媒４０の入口温度を検出する触媒入口温度センサ３３と演算処理手段８１とが協働してその機能を発揮する。すなわち、三元触媒においては、排気ガス中に未燃炭化水素と酸素があると酸化反応により触媒床温度が上昇するため、触媒床温度センサ３２で検出された温度から触媒入口温度センサ３３で検出された温度の差を演算処理手段が算出することによって触媒反応上昇温度を推定することができる。なお、未燃炭化水素量により触媒反応上昇温度は異なるため、未燃炭化水素量を推定することができる。
【００４０】
そこで、本例の内燃機関システムにおいては、三元触媒の触媒反応上昇温度に基づいて、燃料室における未燃炭化水素量が推定され、推定される燃焼室における未燃炭化水素量に基づいて、改質用燃料の供給量を減らすなどの制御をすることができるため、触媒反応上昇温度を推定することにより、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。
なお、触媒入口温度については、エンジン回転数、負荷等のエンジンの運転状況に応じて推定した値を用いても構わない。また、触媒床温度についても、推定した値を用いても構わない。
【００４１】
例えば、下記の式（１）により、触媒床温度と触媒入口温度との温度差から推定される推定温度ΔＴから、未燃炭化水素量を推算することができる。
【００４２】
推定未燃炭化水素量（％）＝ΔＴ／Ｔａｆ×１００・・・（１）
（式（１）中、ΔＴは温度推定手段により推定される推定温度、Ｔａｆは燃料の断熱火炎温度を示す。）
【００４３】
燃料の断熱火炎温度は、各燃料の温度と比熱により決まるが、仮に断熱火炎温度が２５００℃の燃料を用いた場合であって、ΔＴが１００℃である場合には、未燃炭化水素量は４％と推算することができる。
【００４４】
（実施例３）
図３は、実施例３の内燃機関システムの概略を示す説明図である。なお、実施例１又は実施例２と同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。
【００４５】
図３に示すように、本例の内燃機関システム１Ｃは、未燃炭化水素量推定制御手段として機能するコントローラ８０が、燃焼室１１の出口に設けられた酸素濃度センサ３４と、酸素濃度センサ３４により予め取得された検知酸素濃度と未燃炭化水素量推定制御手段により予め取得された推定未燃炭化水素量と改質用燃料の供給量とのマップデータを格納する演算処理手段８１とを有すると共に、マップデータと酸素濃度センサ３４により検知される検知酸素濃度とから演算処理手段８１によって得られる結果に基づいて、燃料供給手段６０が供給する改質用燃料の供給量を制御する構成を有することが、上述の第１又は第２の実施形態と相違する。
【００４６】
このような構成とすることにより、燃焼室の出口の酸素濃度に基づいて、燃料室における未燃炭化水素量が推定され、推定される燃焼室における未燃炭化水素量に基づいて、改質用燃料の供給量を減らすなどの制御をすることができるため、燃焼室の出口の酸素濃度を検知することにより、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができる。また、これにより、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。
なお、酸素濃度センサとしては、例えば、酸素センサやＡ／Ｆセンサを適用すればよい。また、酸素濃度については、上記センサを用いずに運転状況等により推定した値を用いても構わない。
【００４７】
例えば、燃焼室の出口における酸素濃度が０．６％の場合に、未燃炭化水素量が４％である内燃機関の場合には、下記の式（２）により、未燃炭化水素量を推算することができる。
【００４８】
推定未燃炭化水素量（％）＝４／０．６×ＣＯ２（ＯＵＴ）・・・（２）
（式（２）中、ＣＯ２（ＯＵＴ）は燃焼室の出口における酸素濃度を示す。）
【００４９】
使用する内燃機関の特徴を予め把握しておく必要はあるが、酸素センサやＡ／Ｆセンサが設けられている場合には、部品を別途追加する必要がないため好ましい。
【００５０】
図４は、本発明における効果を示すグラフ図である。具体的には、未燃炭化水素量推定制御手段により、燃焼室における未燃炭化水素量を推定し、推定される未燃炭化水素量に基づいて、燃料供給手段が供給する改質用燃料の供給量を制御した場合の効果の一例を示したものである。なお、横軸は温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、縦軸はスチームカーボン比（Ｓ／Ｃ）である。
そして、未燃炭化水素量を考慮しない、すなわち、制御しない場合には、改質触媒に供給される改質用燃料が過剰となり、炭素分が析出する領域のうち斜線で示した部分での運転となる。
一方、未燃炭化水素量を考慮する、すなわち、改質用燃料の供給量を減らす制御をする場合には、斜線で示した部分での運転を回避でき、炭素分が析出しない領域での運転となる。
そして、排気循環流路に配設された改質触媒における炭素分の析出を抑制ないし防止することができるため、改質触媒の性能低下を抑制ないし防止することができ、更に、所望の改質ガスを得ることができるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【００５１】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００５２】
すなわち、上述した各実施形態や各実施例の内燃機関システムに記載した構成は、各実施形態や実施例毎に限定されるものではなく、例えば、各実施形態や実施例の構成を上述した各実施形態や実施例以外の組み合わせにしたり、構成の細部を変更したりすることができる。
【００５３】
また、例えば、上述した各実施形態においては、内燃機関として往復動型内燃機関を例示したが、これに限定されるものではなく、従来公知の内燃機関などについても適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  内燃機関システム
１０  エンジン
１１  燃焼室
１１ａ  吸気口
１１ｂ  排気口
１２ｃ  吸気バルブ
１３ｄ  排気バルブ
１１ｅ  ピストン
１１ｆ  スパークプラグ
２０  吸気パイプ
２１  主燃料供給手段
２２  吸気制御バルブ
３０  排気パイプ
３１  排気制御バルブ
３２  触媒床温度センサ
３３  触媒入口温度センサ
３４  酸素濃度センサ
４０  三元触媒
５０  ＥＧＲパイプ
５１  ＥＧＲクーラ
５２  ＥＧＲバルブ
６０  燃焼供給手段
７０  改質触媒
８０  コントローラ
８１  演算処理手段
【図１】
2015203341.tif 000003
【図２】
2015203341.tif 000004
【図３】
2015203341.tif 000005
【図４】
2015203341.tif 000006