(57)【要約】【課題】燃料改質触媒の劣化（燃料改質性能の低下）を抑制することができ、燃料改質による燃費改善効果を高めることができるようにする。【解決手段】所定の燃料改質実行条件が成立したときに、排出ガスの空燃比をストイキよりもリッチにするように主燃料の噴射量を制御するリッチ制御と、排出ガスの空燃比をストイキよりもリーンにするように主燃料の噴射量を制御するリーン制御とを所定周期で交互に切り替える。そして、リッチ制御によるリッチガス（リッチなＥＧＲガス）が改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料を噴射して燃料改質触媒３６で改質用燃料を改質する改質制御を実行する。一方、リーン制御によるリーンガス（リーンなＥＧＲガス）が改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料の噴射を禁止して燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる再生制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）に供給される主燃料を噴射する主燃料噴射手段（２１）と、前記内燃機関（１１）の排気通路（２３）から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ通路（３２）と、前記ＥＧＲ通路（３２）内に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段（３５）と、前記ＥＧＲ通路（３２）に配置されて前記改質用燃料噴射手段（３５）により噴射された改質用燃料を改質する燃料改質触媒（３６）とを備えた内燃機関の燃料改質装置において、
所定の燃料改質実行条件が成立したときに、前記排出ガスの空燃比をリッチにするように前記主燃料の噴射量を制御するリッチ制御と前記排出ガスの空燃比をリーンにするように前記主燃料の噴射量を制御するリーン制御とを所定周期で交互に切り替え、前記リッチ制御によるリッチなＥＧＲガス（以下「リッチガス」という）が前記改質用燃料噴射手段（３５）を通過するときに前記改質用燃料を噴射して前記燃料改質触媒（３６）で前記改質用燃料を改質する改質制御を実行し、前記リーン制御によるリーンなＥＧＲガス（以下「リーンガス」という）が前記改質用燃料噴射手段（３５）を通過するときに前記改質用燃料の噴射を禁止して前記燃料改質触媒（３６）の燃料改質性能を回復させる再生制御を実行する制御手段（３７）を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料改質装置。
【請求項２】
前記内燃機関（１１）の排出ガスを浄化する触媒（２４）を備え、
前記制御手段（３７）は、前記触媒（２４）内の空燃比の反転タイミング又は前記触媒（２４）の下流側の空燃比の反転タイミングで前記リッチ制御と前記リーン制御とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料改質装置。
【請求項３】
前記制御手段（３７）は、前記リッチガスが前記改質用燃料噴射手段（３５）に到達するタイミングで前記改質用燃料の噴射を開始し、前記リーンガスが前記改質用燃料噴射手段（３５）に到達するタイミングで前記改質用燃料の噴射を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料改質装置。
【請求項４】
前記制御手段（３７）は、前記改質制御中と前記再生制御中とで目標ＥＧＲ率を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質装置。
【請求項５】
前記制御手段（３７）は、前記目標ＥＧＲ率を変更したときに前記ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の変化遅れに基づいて前記改質用燃料の噴射量と前記主燃料の噴射量のうちの少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料を改質する燃料改質触媒を備えた内燃機関の燃料改質装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する技術として、例えば、特許文献１（特開２００９−１４４６１２号公報）に記載されたものがある。このものは、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路の途中に、改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射弁と改質用燃料を改質する燃料改質触媒とを配置する。そして、改質用燃料噴射弁により噴射された改質用燃料とＥＧＲガス中の水分（水蒸気）等を燃料改質触媒で改質反応させて水素や一酸化炭素を生成することで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成し、その改質ガスを内燃機関の吸気通路に供給するようにしている。
【０００３】
しかし、燃料改質触媒で改質用燃料を改質する改質制御では、燃料中の炭素成分が析出して燃料改質触媒に堆積するため、改質制御を継続すると、時間経過に伴って燃料改質触媒の炭素堆積量が増加して燃料改質触媒の燃料改質性能が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、上記特許文献１では、燃料改質触媒の劣化度が劣化限度を越えたときに、燃料改質触媒の燃料改質性能を回復させる回復制御を行うようにしている。この回復制御では、改質用燃料の噴射を停止すると共に排出ガスの空燃比をリーン側に制御して燃料改質触媒に酸素を供給することで、燃料改質触媒に堆積した炭素を燃焼させて燃料改質触媒の燃料改質性能を回復させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４４６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の技術では、燃料改質触媒の劣化度が劣化限度を越えたときに回復制御を実行するだけであり、燃料改質触媒の劣化（燃料改質性能の低下）を抑制することはできないため、燃料改質性能が比較的早く低下してしまい、燃料改質による燃費改善効果を十分に高めることができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、燃料改質触媒の劣化を抑制することができ、燃料改質による燃費改善効果を高めることができる内燃機関の燃料改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（１１）に供給される主燃料を噴射する主燃料噴射手段（２１）と、内燃機関（１１）の排気通路（２３）から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ通路（３２）と、ＥＧＲ通路（３２）内に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段（３５）と、ＥＧＲ通路（３２）に配置されて改質用燃料噴射手段（３５）により噴射された改質用燃料を改質する燃料改質触媒（３６）とを備えた内燃機関の燃料改質装置において、所定の燃料改質実行条件が成立したときに、排出ガスの空燃比をリッチにするように主燃料の噴射量を制御するリッチ制御と排出ガスの空燃比をリーンにするように主燃料の噴射量を制御するリーン制御とを所定周期で交互に切り替え、リッチ制御によるリッチなＥＧＲガス（以下「リッチガス」という）が改質用燃料噴射手段（３５）を通過するときに改質用燃料を噴射して燃料改質触媒（３６）で改質用燃料を改質する改質制御を実行し、リーン制御によるリーンなＥＧＲガス（以下「リーンガス」という）が改質用燃料噴射手段（３５）を通過するときに改質用燃料の噴射を禁止して燃料改質触媒（３６）の燃料改質性能を回復させる再生制御を実行する制御手段（３７）を備えた構成としたものである。
【０００９】
この構成では、リッチ制御とリーン制御とを交互に切り替えて、リッチ制御によるリッチガスが通過するときに改質制御を実行し、リーン制御によるリーンガスが通過するときに再生制御を実行することで、改質制御と再生制御とを交互に実行することができる。このように、改質制御と再生制御とを交互に実行することで、燃料改質触媒の劣化（燃料改質性能の低下）を抑制することができる。その結果、燃料改質触媒の燃料改質性能を比較的高い状態に維持することができ、燃料改質による燃費改善効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は改質制御及び再生制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図３】図３は改質制御及び再生制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図４】図４は改質制御及び再生制御を説明するタイムチャートである。
【図５】図５は本実施例の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１２】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に接続された吸気ポート又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに主燃料を噴射する主燃料噴射弁２１（主燃料噴射手段）が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
【００１３】
一方、エンジン１１の排気管２３（排気通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２５，２６（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００１４】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、ノッキングを検出するノックセンサ２８が取り付けられている。また、クランク軸２９の外周側には、クランク軸２９が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３０が取り付けられ、このクランク角センサ３０の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１５】
このエンジン１１には、排気管２３から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２へ還流させるＥＧＲ装置３１が搭載されている。このＥＧＲ装置３１は、排気管２３のうちの触媒２４の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１６の下流側との間にＥＧＲ配管３２（ＥＧＲ通路）が接続され、このＥＧＲ配管３２に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲバルブ３４が設けられている。このＥＧＲバルブ３４を開弁することで排気管２３からＥＧＲ配管３２を通して吸気管１２へＥＧＲガスを還流させるようになっている。
【００１６】
また、ＥＧＲ配管３２のうちのＥＧＲクーラ３３の上流側には、ＥＧＲ配管３２内に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射弁３５（改質用燃料噴射手段）が設けられている。主燃料噴射弁２１と改質用燃料噴射弁３５には、共通の燃料タンク（図示せず）から燃料が供給される。更に、ＥＧＲ配管３２のうちの改質用燃料噴射弁３５の下流側には、改質用燃料噴射弁３５により噴射された改質用燃料を改質する燃料改質触媒３６が配置されている。この燃料改質触媒３６は、排気管２３内を流れる排出ガスと熱交換するように構成され、排出ガスの熱を利用して改質用燃料とＥＧＲガス中の水分（水蒸気）等を改質反応させて水素や一酸化炭素を生成することで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成する。
【００１７】
上述した各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３７に入力される。このＥＣＵ３７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００１８】
その際、ＥＣＵ３７は、所定のＥＧＲ制御実行条件が成立したときに、エンジン運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率（ＥＧＲ率の目標値）を算出し、この目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲバルブ３４の開度を制御するＥＧＲ制御を実行する。ここで、ＥＧＲ率は、筒内流入総ガス流量に対する筒内流入ＥＧＲガス流量の比率（＝筒内流入ＥＧＲガス流量／筒内流入総ガス流量）とする。
【００１９】
また、ＥＣＵ３７は、ＥＧＲバルブ３４を開弁して排気管２４からＥＧＲ配管３２を通して吸気管１２へＥＧＲガスを還流させながら、改質用燃料噴射弁３５でＥＧＲ配管３２内に改質用燃料を噴射し、その改質用燃料とＥＧＲガス中の水分（水蒸気）等を燃料改質触媒３６で改質反応させて水素や一酸化炭素を生成することで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成し、その改質ガスを吸気管１２に供給する。
【００２０】
しかし、燃料改質触媒３６で改質用燃料を改質する改質制御では、燃料中の炭素成分が析出して燃料改質触媒３６に堆積するため、図５に破線で示すように、改質制御を継続すると、時間経過に伴って燃料改質触媒３６の炭素堆積量が増加して燃料改質触媒３６の燃料改質性能が低下する（例えば吸気管１２に還流されるＥＧＲガス中の水素や一酸化炭素等の改質成分の濃度が低下する）という問題がある。
【００２１】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ３７により後述する図２及び図３の改質制御及び再生制御ルーチンを実行することで、燃料改質触媒３６で改質用燃料を改質する改質制御と、燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる再生制御を次のようにして実行する。
【００２２】
図４に示すように、所定の燃料改質実行条件が成立したときに、排出ガスの空燃比をストイキよりもリッチにするように主燃料の噴射量を制御するリッチ制御と、排出ガスの空燃比をストイキよりもリーンにするように主燃料の噴射量を制御するリーン制御とを所定周期で交互に切り替える。
【００２３】
そして、リッチ制御によるリッチガス（リッチなＥＧＲガス）が改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料を噴射して燃料改質触媒３６で改質用燃料を改質する改質制御を実行する。この改質制御では、改質用燃料噴射弁３５でＥＧＲ配管３２内に改質用燃料を噴射し、その改質用燃料とリッチガス中の水分（水蒸気）等を燃料改質触媒３６で改質反応させて水素や一酸化炭素を生成することで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成する。
【００２４】
一方、リーン制御によるリーンガス（リーンなＥＧＲガス）が改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料の噴射を禁止して燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる再生制御を実行する。この再生制御では、改質用燃料の噴射を停止すると共にＥＧＲ配管３２にリーンガスを導入して燃料改質触媒３６に酸素を供給することで、燃料改質触媒３６に堆積した炭素を燃焼させて燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる。
【００２５】
その際、本実施例では、触媒２４内の空燃比の反転タイミングでリッチ制御とリーン制御とを切り替える。具体的には、リッチ制御の実行中に触媒２４内の空燃比がリッチ側に反転したタイミング（例えば触媒２４の酸素吸着量がリッチ判定値以下になったタイミング）でリーン制御に切り替える。このリーン制御の実行中に触媒２４内の空燃比がリーン側に反転したタイミング（例えば触媒２４の酸素吸着量がリーン判定値以上になったタイミング）でリッチ制御に切り替える。
【００２６】
そして、リッチ制御によるリッチガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミングで改質用燃料の噴射を開始し、リーン制御によるリーンガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミングで改質用燃料の噴射を終了する（つまりリッチガスが改質用燃料噴射弁３５に到達してからリーンガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するまで改質用燃料の噴射を行う）。
【００２７】
また、本実施例では、改質制御中と再生制御中とで目標ＥＧＲ率を変更する。具体的には、改質制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度（例えば水素や一酸化炭素の濃度）が高くなってエンジン１１の燃焼性が向上する（つまりＥＧＲ限界が高くなる）ため、再生制御中よりも目標ＥＧＲ率を大きくする。一方、再生制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度が低くなってエンジン１１の燃焼性が低下する（つまりＥＧＲ限界が低くなる）ため、改質制御中よりも目標ＥＧＲ率を小さくする。
【００２８】
しかし、改質制御と再生制御との切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更したときには、ＥＧＲガスの移送遅れにより、目標ＥＧＲ率を変更してから実際にＥＧＲガス流量が目標ＥＧＲ率に相当する目標ＥＧＲガス流量に変化するまでには遅れがある。
【００２９】
そこで、本実施例では、目標ＥＧＲ率を変更したときに、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の変化遅れに基づいて改質用燃料の噴射量や主燃料の噴射量を補正する。具体的には、改質制御への切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更（大きく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の増加遅れ（目標ＥＧＲガス流量に対する不足分）に合わせて改質用燃料の噴射量と主燃料の噴射量を補正する。一方、再生制御へ移行する際（例えば再生制御へ移行する前）に目標ＥＧＲ率を変更（小さく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の減少遅れ（目標ＥＧＲガス流量に対する過剰分）に合わせて改質用燃料の噴射量と主燃料の噴射量を補正する。
【００３０】
以下、本実施例でＥＣＵ３７が実行する図２及び図３の改質制御及び再生制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２及び図３に示す改質制御及び再生制御ルーチンは、ＥＣＵ３７の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃料改質実行条件が成立しているか否かを、例えば、ＥＧＲ制御の実行条件が成立していること（つまりＥＧＲ制御の実行中であること）、燃料改質触媒３６の温度が活性温度以上であること等の条件が全て成立しているか否かによって判定する。
【００３１】
このステップ１０１で、燃料改質実行条件が不成立であると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、上記ステップ１０１で、燃料改質実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、改質用燃料噴射量（改質用燃料の噴射量）を算出する。この場合、改質制御時の目標ＥＧＲ率に基づいて改質制御時のＥＧＲガス流量を推定（算出）し、改質制御時のＥＧＲガス中のＳ／Ｃ（水蒸気と炭素の比）が目標Ｓ／Ｃとなるように改質用燃料噴射量を算出する。この際、ＥＧＲガスの挙動を模擬したモデル（数式等）を用いて現在のＥＧＲガス流量を推定（算出）し、現在のＥＧＲガス流量及び目標ＥＧＲ率と改質制御時の目標ＥＧＲ率とに基づいて改質制御時のＥＧＲガス流量を推定するようにしても良い。
【００３３】
この後、ステップ１０３に進み、リッチ制御時の主燃料噴射量（主燃料の噴射量）を算出する。この場合、リッチ制御時の目標空燃比に基づいて総噴射量（＝主燃料噴射量＋改質用燃料噴射量）を算出し、この総噴射量と改質用燃料噴射量との差分をリッチ制御時の主燃料噴射量として算出する。リッチ制御時の目標空燃比は、ストイキよりもリッチ側の値に設定されている。
【００３４】
この後、ステップ１０４に進み、リッチ制御を実行する。このリッチ制御では、主燃料噴射弁２１の噴射量をリッチ制御時の主燃料噴射量に制御して、排出ガスの空燃比をストイキよりもリッチにする。
【００３５】
この後、ステップ１０５に進み、リッチガス到達タイミング（リッチ制御によるリッチガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミング）であるか否かを判定する。この場合、リッチガス到達タイミングは、例えば次のようにして推定（算出）する。リッチガスの挙動を模擬したモデル（数式等）、又は、エンジン運転状態とリッチガス到達タイミングとの関係を規定したマップを用いて、現在のエンジン運転状態に基づいてリッチガス到達タイミングを推定（算出）する。
【００３６】
このステップ１０５で、リッチガス到達タイミングであると判定された時点で、ステップ１０６に進み、改質用燃料噴射弁３５で改質用燃料の噴射を開始して改質制御を実行すると共に、目標ＥＧＲ率を改質制御時の目標ＥＧＲ率に変更する。
【００３７】
改質制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度が高くなってエンジン１１の燃焼性が向上する（つまりＥＧＲ限界が高くなる）ため、改質制御時の目標ＥＧＲ率は、再生制御時や通常制御時の目標ＥＧＲ率よりも大きい値に設定されている。
【００３８】
改質制御では、改質用燃料噴射弁３５の噴射量を改質用燃料噴射量に制御して、ＥＧＲ配管３２内に改質用燃料を噴射し、その改質用燃料とリッチガス中の水分（水蒸気）等を燃料改質触媒３６で改質反応させて水素や一酸化炭素を生成することで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成する。
【００３９】
この際、改質制御への切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更（大きく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れにより、目標ＥＧＲ率を変更してから実際にＥＧＲガス流量が目標ＥＧＲ率に相当する目標ＥＧＲガス流量に変化（増加）するまでには遅れがある。
【００４０】
そこで、改質制御への切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更（大きく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の増加遅れ（目標ＥＧＲガス流量に対する不足分）に合わせて目標Ｓ／Ｃになるように改質用燃料噴射量を減量補正し、その分、主燃料噴射量を増量補正する。この場合、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の増加遅れ（目標ＥＧＲガス流量に対する不足分）は、例えば次のようにして推定（算出）する。ＥＧＲガスの挙動を模擬したモデル（数式等）、又は、エンジン運転状態とＥＧＲガス流量の増加遅れとの関係を規定したマップを用いて、現在のエンジン運転状態に基づいてＥＧＲガス流量の増加遅れを推定（算出）する。
【００４１】
この後、ステップ１０７に進み、触媒内空燃比のリッチ側反転タイミング（触媒２４内の空燃比がリッチ側に反転したタイミング）であるか否かを判定する。この場合、例えば、触媒２４の酸素吸着量を推定し、この触媒２４の酸素吸着量がリッチ判定値以下になったか否かによって、触媒内空燃比のリッチ側反転タイミングであるか否かを判定する。
【００４２】
このステップ１０７で、触媒内空燃比のリッチ側反転タイミングであると判定された時点で、図３のステップ１０８に進み、目標ＥＧＲ率を再生制御時の目標ＥＧＲ率に変更する。再生制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度が低くなってエンジン１１の燃焼性が低下する（つまりＥＧＲ限界が低くなる）ため、再生制御時の目標ＥＧＲ率は、改質制御時の目標ＥＧＲ率よりも小さい値に設定されている。このように再生制御へ移行する前に目標ＥＧＲ率を再生制御時の目標ＥＧＲ率に変更しておくことで、再生制御へ切り替えたときにエンジン１１の燃焼性が悪化することを抑制する。
【００４３】
再生制御へ移行する際に目標ＥＧＲ率を変更（小さく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れにより、目標ＥＧＲ率を変更してから実際にＥＧＲガス流量が目標ＥＧＲ率に相当する目標ＥＧＲガス流量に変化（減少）するまでには遅れがある。
【００４４】
そこで、再生制御へ移行する際に目標ＥＧＲ率を変更（小さく）したときには、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の減少遅れに合わせて目標Ｓ／Ｃになるように改質用燃料噴射量を減量補正し、その分、主燃料噴射量を増量補正する。この場合、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の減少遅れは、例えば次のようにして推定（算出）する。ＥＧＲガスの挙動を模擬したモデル（数式等）、又は、エンジン運転状態とＥＧＲガス流量の減少遅れとの関係を規定したマップを用いて、現在のエンジン運転状態に基づいてＥＧＲガス流量の減少遅れを推定（算出）する。
【００４５】
この後、ＥＧＲガス流量が目標ＥＧＲガス流量に収束したとき（ＥＧＲガス流量の減少遅れがほぼ０になったとき）に、ステップ１０９に進み、リーン制御時の目標空燃比に基づいてリーン制御時の主燃料噴射量を算出する。リーン制御時の目標空燃比は、ストイキよりもリーン側の値に設定されている。
【００４６】
この後、ステップ１１０に進み、リーン制御を実行する。このリーン制御では、主燃料噴射弁２１の噴射量をリーン制御時の主燃料噴射量に制御して、排出ガスの空燃比をストイキよりもリーンにする。
【００４７】
この後、ステップ１１１に進み、リーンガス到達タイミング（リーン制御によるリーンガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミング）であるか否かを判定する。この場合、リーンガス到達タイミングは、例えば次のようにして推定（算出）する。リーンガスの挙動を模擬したモデル（数式等）、又は、エンジン運転状態とリーンガス到達タイミングとの関係を規定したマップを用いて、現在のエンジン運転状態に基づいてリーンガス到達タイミングを推定（算出）する。
【００４８】
このステップ１１１で、リーンガス到達タイミングであると判定された時点で、ステップ１１２に進み、改質用燃料噴射弁３５での改質用燃料の噴射を終了して再生制御を実行する。この再生制御では、改質用燃料の噴射を停止すると共にＥＧＲ配管３２にリーンガスを導入して燃料改質触媒３６に酸素を供給することで、燃料改質触媒３６に堆積した炭素を燃焼させて燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる。
【００４９】
この後、ステップ１１３に進み、触媒内空燃比のリーン側反転タイミング（触媒２４内の空燃比がリーン側に反転したタイミング）であるか否かを判定する。この場合、例えば、触媒２４の酸素吸着量を推定し、この触媒２４の酸素吸着量がリーン判定値以上になったか否かによって、触媒内空燃比のリーン側反転タイミングであるか否かを判定する。
【００５０】
このステップ１１３で、触媒内空燃比のリーン側反転タイミングであると判定された時点で、本ルーチンを終了する。上記ステップ１０１で、燃料改質実行条件が成立していると判定されれば、上記ステップ１０２〜１１３の処理を繰り返す。
【００５１】
以上説明した本実施例では、所定の燃料改質実行条件が成立したときに、排出ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御と排出ガスの空燃比をリーンにするリーン制御とを所定周期で交互に切り替える。そして、リッチ制御によるリッチガスが改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料を噴射して燃料改質触媒３６で改質用燃料を改質する改質制御を実行する。一方、リーン制御によるリーンガスが改質用燃料噴射弁３５を通過するときに改質用燃料の噴射を禁止して燃料改質触媒３６の燃料改質性能を回復させる再生制御を実行する。
【００５２】
このようにすれば、改質制御と再生制御とを交互に実行することができ、改質制御と再生制御とを交互に実行することで、燃料改質触媒３６の劣化（燃料改質性能の低下）を抑制することができる。その結果、図５に実線で示すように、燃料改質触媒３６の燃料改質性能を比較的高い状態（例えば吸気管１２に還流されるＥＧＲガス中の水素や一酸化炭素等の改質成分の濃度が比較的高い状態）に維持することができ、燃料改質による燃費改善効果を高めることができる。
【００５３】
また、本実施例では、リッチ制御の実行中に触媒２４内の空燃比がリッチ側に反転したタイミングでリーン制御に切り替え、リーン制御の実行中に触媒２４内の空燃比がリーン側に反転したタイミングでリッチ制御に切り替えるようにしている。このようにすれば、触媒２４内の状態（例えば酸素吸着量）を適正範囲に維持するがことができ、触媒２４の排出ガス浄化率の悪化を抑制することができる。
【００５４】
更に、本実施例では、リッチ制御によるリッチガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミングで改質用燃料の噴射を開始し、リーン制御によるリーンガスが改質用燃料噴射弁３５に到達するタイミングで改質用燃料の噴射を終了するようにしている。このようにすれば、リッチガスが改質用燃料噴射弁３５を通過する期間だけ改質用燃料を噴射して、リーンガスが改質用燃料噴射弁３５を通過する期間は改質用燃料の噴射を停止するようにできる。これにより、リーンガス中に改質用燃料が噴射されることを回避して、改質用燃料とリーンガスとの酸化反応を抑制することができる。
【００５５】
また、本実施例では、改質制御中と再生制御中とで目標ＥＧＲ率を変更するようにしている。具体的には、改質制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度が高くなってエンジン１１の燃焼性が向上する（つまりＥＧＲ限界が高くなる）ため、再生制御中よりも目標ＥＧＲ率を大きくするようにしている。これにより、改質制御中の燃費改善効果を高めることができる。一方、再生制御中は、ＥＧＲガス中の改質成分濃度が低くなってエンジン１１の燃焼性が低下する（つまりＥＧＲ限界が低くなる）ため、改質制御中よりも目標ＥＧＲ率を小さくするようにしている。これにより、再生制御中の燃焼悪化を抑制することができる。
【００５６】
更に、本実施例では、改質制御への切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更（大きく）したときに、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の増加遅れ（目標ＥＧＲガス流量に対する不足分）に合わせて改質用燃料の噴射量と主燃料の噴射量を補正するようにしている。これにより、改質制御への切り替えに伴って目標ＥＧＲ率を変更（大きく）したときに、ＥＧＲガス流量の増加遅れにより実Ｓ／Ｃが目標Ｓ／Ｃからずれてしまうことを防止することができる。
【００５７】
一方、再生制御へ移行する際に目標ＥＧＲ率を変更（小さく）したときに、ＥＧＲガスの移送遅れによるＥＧＲガス流量の減少遅れに合わせて改質用燃料の噴射量と主燃料の噴射量を補正するようにしている。これにより、再生制御へ移行する際に目標ＥＧＲ率を変更（小さく）したときに、実Ｓ／Ｃが目標Ｓ／Ｃからずれてしまうことを防止することができる。
【００５８】
尚、上記実施例では、触媒２４内の空燃比の反転タイミングでリッチ制御とリーン制御とを切り替えるようにしたが、これに限定されず、例えば、触媒２４の下流側の空燃比の反転タイミングでリッチ制御とリーン制御とを切り替えるようにしても良い。具体的には、リッチ制御の実行中に触媒２４の下流側の空燃比がリッチ側に反転したタイミング（例えば触媒２４の下流側の排出ガスセンサ２６の検出空燃比がリッチ判定値以下になったタイミング）でリーン制御に切り替える。このリーン制御の実行中に触媒２４の下流側の空燃比がリーン側に反転したタイミング（例えば触媒２４の下流側の排出ガスセンサ２６の検出空燃比がリーン判定値以上になったタイミング）でリッチ制御に切り替える。
【００５９】
或は、所定時間毎又は所定噴射回数毎にリッチ制御とリーン制御とを切り替えるようにしても良い。
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００６０】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、２１…主燃料噴射弁（主燃料噴射手段）、２３…排気管（排気通路）、２４…触媒、３２…ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）、３５…改質用燃料噴射弁（改質用燃料噴射手段）、３６…燃料改質触媒、３７…ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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