(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、燃料改質触媒の劣化を抑制するとともに、燃料改質による燃費改善効果を十分に発揮させることを目的とする。【解決手段】内燃機関１０の排気通路２６を通る排気ガスの一部を取り出して吸気通路１８に再循環させるＥＧＲ経路（第１のＥＧＲ導入管２８および第２のＥＧＲ導入管３６）の途中に、燃料改質触媒３０を備える。ガソリンを含む主燃料とアルコール燃料とが混合比制御器５０で混合され、その混合物が改質用燃料として改質用燃料噴射装置３２から噴射され、燃料改質触媒３０に供給される。燃料改質触媒３０の温度が低い場合ほど改質用燃料中のアルコール割合を高くし、燃料改質触媒３０の温度が高い場合ほど改質用燃料中のガソリン割合を高くするように、混合比制御器５０での混合比が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路を通る排気ガスの一部を取り出して吸気通路に再循環させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路の途中に配置されるとともに、前記排気通路を通る排気ガスの熱を吸熱可能に設けられ、燃料を改質反応させる燃料改質触媒と、
炭化水素を含む主燃料と、アルコール燃料とを混合し、その混合物を改質用燃料として前記燃料改質触媒に供給する改質用燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の温度が低い場合ほど前記改質用燃料中のアルコールの割合を高くし、前記燃料改質触媒の温度が高い場合ほど前記改質用燃料中の炭化水素の割合を高くするように、前記主燃料と前記アルコール燃料との混合比を制御する混合比制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記アルコール燃料の混合比が大きい場合ほど、前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給量を多くする供給量制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路を通る排気ガスの一部を取り出して吸気通路に再循環させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路の途中に配置されるとともに、前記排気通路を通る排気ガスの熱を吸熱可能に設けられ、燃料を改質反応させる燃料改質触媒と、
改質用燃料を前記燃料改質触媒に供給する改質用燃料供給手段と、
前記改質用燃料におけるアルコールと炭化水素との混合割合を検出する混合割合検出手段と、
前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給を実行する条件を設定する実行条件設定手段と、
を備え、
前記実行条件設定手段は、前記改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、前記燃料改質触媒の温度が低い領域まで前記改質用燃料の供給が実行されるように、前記条件を緩和することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給量を増加させる供給量制御手段を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−９２５２０号公報には、排気リフォーマシステムが開示されている。この排気リフォーマシステムは、内燃機関のＥＧＲ経路の途中に配置され、かつ排気ガスの熱を吸熱可能に設置された燃料改質触媒を備えている。燃料改質触媒には、燃料が供給される。その燃料とＥＧＲガス中の水蒸気等とが水蒸気改質反応を起こし、水素、一酸化炭素等が生成する。この水蒸気改質反応は、排気ガスの熱を吸熱して生ずる反応である。このため、生成した改質ガスの熱量は、反応前の燃料の熱量より多い。よって、その改質ガスをＥＧＲガスとして吸気通路へ再循環させて内燃機関で燃焼させると、排気熱が回収されることとなるので、内燃機関の熱効率を向上することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９２５２０号公報
【特許文献２】実公昭６１−２１５６６号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６１７２号公報
【特許文献４】特開平１０−１０１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガソリンを燃料改質触媒で改質する際に、燃料改質触媒の温度が低い（例えば６５０〜７００℃程度以下）と、燃料中の炭素が析出する反応が生じ易い。この炭素析出反応が生ずると、水素や一酸化炭素の生成量が減少し、排気熱回収効果が小さくなってしまう。更に、触媒に付着した析出炭素が改質用燃料を吸収し、その炭素が燃焼するために、燃料改質触媒の劣化が生ずる。このため、ガソリンを改質用燃料として用いる場合には、低温域で燃料改質を実施できず、燃費改善効果を十分に発揮できないという問題がある。
【０００５】
一方、近年では、自動車の燃料として、サトウキビ、トウモロコシ、木材などから抽出されるアルコールの利用が促進されている。このため、アルコール燃料、あるいはガソリンとアルコールとを混合した混合燃料の普及が予想されている。そこで、様々な種類のアルコール混合割合の燃料を使用可能なフレキシブル・フューエル・ビークルの開発が行われている。
【０００６】
実公昭６１−２１５６６号公報には、上記排気リフォーマシステムと類似のシステムであって、改質用燃料としてアルコール燃料を用いるシステムが開示されている。アルコール燃料は、低温でも炭素析出反応が起こりにくいので、低温域でも燃料改質が実施可能である。しかしながら、アルコール燃料は、ガソリンと比べ、改質ガス生成量が少なく、また、燃料自体のエネルギー密度も低い。このため、ガソリンの改質を利用する場合と比べると、十分な燃費改善効果を得にくいという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、燃料改質触媒の劣化を抑制するとともに、燃料改質による燃費改善効果を十分に発揮させることのできる内燃機関の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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路を通る排気ガスの一部を取り出して吸気通路に再循環させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路の途中に配置されるとともに、前記排気通路を通る排気ガスの熱を吸熱可能に設けられ、燃料を改質反応させる燃料改質触媒と、
炭化水素を含む主燃料と、アルコール燃料とを混合し、その混合物を改質用燃料として前記燃料改質触媒に供給する改質用燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の温度が低い場合ほど前記改質用燃料中のアルコールの割合を高くし、前記燃料改質触媒の温度が高い場合ほど前記改質用燃料中の炭化水素の割合を高くするように、前記主燃料と前記アルコール燃料との混合比を制御する混合比制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記アルコール燃料の混合比が大きい場合ほど、前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給量を多くする供給量制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路を通る排気ガスの一部を取り出して吸気通路に再循環させるＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路の途中に配置されるとともに、前記排気通路を通る排気ガスの熱を吸熱可能に設けられ、燃料を改質反応させる燃料改質触媒と、
改質用燃料を前記燃料改質触媒に供給する改質用燃料供給手段と、
前記改質用燃料におけるアルコールと炭化水素との混合割合を検出する混合割合検出手段と、
前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給を実行する条件を設定する実行条件設定手段と、
を備え、
前記実行条件設定手段は、前記改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、前記燃料改質触媒の温度が低い領域まで前記改質用燃料の供給が実行されるように、前記条件を緩和することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、前記燃料改質触媒への前記改質用燃料の供給量を増加させる供給量制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ＥＧＲ経路の途中に配置された燃料改質触媒に、炭化水素を含む主燃料と、アルコール燃料とを混合した混合物を改質用燃料として供給することができる。そして、燃料改質触媒の温度が低い場合ほど改質用燃料中のアルコール割合を高くし、燃料改質触媒の温度が高い場合ほど改質用燃料中の炭化水素割合を高くするように、主燃料とアルコール燃料との混合比を制御することができる。これにより、燃料改質触媒の温度が低く、炭素析出反応が起き易い場合には、改質用燃料中のアルコール割合を高くすることにより、炭素析出反応が起きるのを確実に抑制することができる。このため、燃料改質触媒の温度が低い場合でも改質効率の低下や燃料改質触媒の劣化を防止することができるので、排気ガス温度が比較的低い運転領域まで、燃料改質を実行することができる。また、燃料改質触媒の温度が高く、炭素析出反応が起きにくい場合には、改質用燃料中の炭化水素割合を高くすることにより、排気熱回収効率を更に高めることができる。このようなことから、第１の発明によれば、炭素析出反応が起こるのを確実に抑制しつつ、燃料改質による燃費改善効果を大きく発揮させることができる。更に、第１の発明によれば、アルコール割合の高い改質用燃料を燃料改質触媒で改質しているときに、燃料改質触媒の硫黄被毒を容易に回復させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、アルコール燃料の混合比が大きい場合ほど、燃料改質触媒への改質用燃料の供給量を多くすることができる。これにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化しても、内燃機関に吸入されるガスの性状を一定に保つことができる。このため、燃焼不安定、エミッション悪化等の弊害が生ずるのを確実に防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、ＥＧＲ経路の途中に配置された燃料改質触媒に供給される改質用燃料中のアルコールと炭化水素との混合割合を検出することができる。そして、改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、燃料改質触媒の温度が低い領域まで、燃料改質実行領域を拡大することができる。これにより、改質用燃料中のアルコールの割合に応じ、炭素析出反応を起こさない範囲において、燃料改質実行領域をなるべく広く設定することができる。このため、燃料改質による排気熱回収効果を広い運転領域で享受することができ、燃費を大きく改善することができる。また、異なる種類の燃料が給油されたことにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化した場合であっても、炭素析出反応が起きるのを確実に抑制することができるので、改質効率低下や燃料改質触媒の劣化を防止することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、改質用燃料中のアルコールの割合が高い場合ほど、燃料改質触媒への改質用燃料の供給量を増加させることができる。これにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化しても、内燃機関に吸入されるガスの性状を一定に保つことができる。このため、燃焼不安定、エミッション悪化等の弊害が生ずるのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式的な図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、例えば自動車の動力源とされる内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、インテークマニホールド１２の内部に燃料を噴射する燃料インジェクタ１４が設置されている。なお、燃料インジェクタは、このような構成に限らず、筒内に燃料を直接に噴射するように設置しても良い。
【００１８】
空気は、エアクリーナー１６を通って、吸気通路１８に吸入される。吸気通路１８の途中には、ターボ過給機２０の吸気圧縮機が配置されている。ターボ過給機２０で圧縮された吸入空気は、インタークーラー２２で冷却された後、インテークマニホールド１２によって分配されて内燃機関１０の各気筒に流入する。
【００１９】
各気筒から排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド２４を通って、排気通路２６に流入する。排気通路２６の途中には、ターボ過給機２０の排気タービンが配置されている。
【００２０】
ターボ過給機２０の下流側の排気通路２６からは、外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うための第１のＥＧＲ導入管２８が分岐している。第１のＥＧＲ導入管２８は、排気通路２６を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り出すことができる。
【００２１】
第１のＥＧＲ導入管２８は、燃料改質触媒（改質器）３０に接続されている。燃料改質触媒３０の前の第１のＥＧＲ導入管２８には、改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射装置３２が設置されている。
【００２２】
燃料改質触媒３０の内部のＥＧＲガス通路に設置された触媒担体には、例えばＲｈ、Ｃｏ、Ｎｉ等の触媒成分が担持されている。また、燃料改質触媒３０は、排気通路２６を通る排気ガスの熱を吸熱可能に設置されている。燃料改質触媒３０には、燃料改質触媒３０の温度を検出する温度センサ３４が設置されている。
【００２３】
燃料改質触媒３０では、改質用燃料とＥＧＲガス中の水蒸気および二酸化炭素とが改質反応（水蒸気改質反応）を起こすことにより、水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）とが生成される。
【００２４】
燃料改質触媒３０には、第２のＥＧＲ導入管３６の一端が接続されている。第２のＥＧＲ導入管３６の他端は、ターボ過給機２０の上流の吸気通路１８に接続されている。第２のＥＧＲ導入管３６の途中には、ＥＧＲクーラー３８が設置されている。燃料改質触媒３０で生成された水素および一酸化炭素を含むＥＧＲガス（以下「改質ガス」という）は、第２のＥＧＲ導入管３６を通って、吸気通路１８に導入される。第２のＥＧＲ導入管３６と吸気通路１８との接続部には、吸気通路１８への改質ガスの導入量を制御するためのＥＧＲ弁４０が設置されている。
【００２５】
本システムは、主燃料を貯留する第１燃料タンク４２と、アルコール燃料（エタノール等のアルコールを主成分とする燃料）を貯留する第２燃料タンク４４とを備えている。本実施形態のシステムは、炭化水素１００％の燃料（本実施形態ではガソリンとする）と、ガソリンとアルコールとの混合燃料（以下、単に「混合燃料」という）との何れの燃料でも給油可能になっている。第１の燃料タンク４２には、ユーザーが給油を選択した燃料に応じて、混合燃料またはガソリン１００％の燃料が、主燃料として貯留される。第１燃料タンク４２には、主燃料中のアルコールとガソリンとの混合割合を検出可能な燃料性状センサ５６が設置されている。
【００２６】
本システムは、混合燃料からアルコール燃料を分離・抽出する装置（図示せず）を備えている。そして、その分離・抽出されたアルコール燃料が第２燃料タンク４４に貯留される。この場合の分離・抽出方法は特に限定されないが、例えば次の何れかの方法により分離・抽出することができる
（１）分離膜により分離する方法。
（２）混合燃料を加熱し、沸点の違いを利用して分離する方法（分留）。
（３）混合燃料に水を加え、水との親和性の高いアルコールを水相に移行させることによって分離する方法。
【００２７】
なお、本発明では、上記と異なり、アルコール燃料を第２燃料タンク４４に別途に給油することとしていてもよい。
【００２８】
第１燃料タンク４２に貯留された主燃料は、主燃料ライン４６を通って、燃料インジェクタ１４に供給される。主燃料ライン４６からは、分岐ライン４８が分岐している。分岐ライン４８は、混合比制御器５０に接続されている。一方、第２燃料タンク４４に貯留されたアルコール燃料は、アルコール燃料ライン５２を通って、混合比制御器５０に供給される。
【００２９】
分岐ライン４８を通って供給される主燃料と、アルコール燃料ライン５２を通って供給されるアルコール燃料とは、混合比制御器５０にて混合される。この混合された燃料が改質用燃料となる。改質用燃料は、改質用燃料ライン５４を通って、改質用燃料噴射装置３２に供給される。混合比制御器５０は、主燃料とアルコール燃料との混合比を自由に調整可能に構成されている。
【００３０】
本実施形態では、内燃機関１０のクランク軸は、モータージェネレーター５８と連結されている。内燃機関１０とモータージェネレーター５８とで、ハイブリッドシステムが構成される。なお、本発明は、このようなハイブリッドシステムに限定されるものではなく、内燃機関１０が単独で動力源とされるものでもよい。
【００３１】
本実施形態のシステムは、更に、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０には、上述した改質用燃料噴射装置３２、ＥＧＲ弁４０、混合比制御器５０、温度センサ３４、燃料性状センサ５６等の各種のアクチュエータおよびセンサが電気的に接続されている。
【００３２】
改質用燃料中のガソリンは、燃料改質触媒３０において、次式で表される改質反応を起こす。
1.56(7.6CO2＋6.8H2O＋40.8N2)＋3C7.6H13.6＋Q1
→31H2＋34.7CO＋63.6N2    ・・・（１）
【００３３】
一方、改質用燃料中のアルコール（ここではエタノール）は、燃料改質触媒３０において、次式で表される改質反応を起こす。
C2H5OH＋0.4CO2＋0.6H2O＋2.3N2＋Q2→3.6H2＋2.4CO＋2.3N2  ・・・（２）
【００３４】
上記（１）式および（２）式中のQ1およびQ2は、改質反応により吸収される反応熱である。燃料改質触媒３０では、排気通路２６を流れる排気ガスの熱を反応熱として吸収することにより、改質反応が行われる。このような改質反応により生成される水素および一酸化炭素の熱量は、上記反応熱の分だけ、元の燃料の熱量よりも多い。よって、本システムでは、この水素および一酸化炭素を含む改質ガスを内燃機関１０に再循環させて燃焼させることにより、改質用燃料をそのまま燃焼させた場合と比べて出力を増大させることができる。換言すれば、本システムでは、燃料改質触媒３０にて排気ガスの熱を回収することにより、内燃機関１０の熱効率を向上することができる。このため、燃費性能を改善することができる。
【００３５】
［実施の形態１の特徴］
ガソリン１００％の燃料を改質する場合には、燃料改質触媒３０の温度が低温（例えば６５０〜７００℃程度以下）であると、燃料中の炭素が析出する反応が起こり易い。この炭素析出反応が生ずると、改質ガス（水素、一酸化炭素）の生成量が減少するので、排気熱回収効果（燃費改善効果）が小さくなってしまう。更に、燃料改質触媒３０に付着した析出炭素が改質用燃料を吸収して、その炭素が燃焼するために、燃料改質触媒３０の劣化が生ずる。このような炭素析出反応が起こるのを避けるため、ガソリン１００％を改質用燃料として用いる場合には、燃料改質触媒３０の温度が高温（例えば７００℃以上）となるような、排気ガス温度の高い運転領域でしか燃料改質を実施できない。
【００３６】
これに対し、含酸素燃料であるアルコール燃料の場合には、燃料改質触媒３０の温度が低温であっても、炭素析出反応が起こりにくい。このため、排気ガス温度の低い運転領域であっても、燃料改質を実施可能であるというメリットがある。ただし、アルコール燃料は、ガソリンと比べ、改質ガスの生成量が少ないため、排気熱回収効果（熱効率改善効果）が小さい。更に、アルコール燃料は、ガソリンと比べて、燃料自体のエネルギー密度も低い。このため、内燃機関１０に吸入されるガスの性状を一定に保つためには、改質する燃料量を多くする必要が生ずる。このようなことから、炭素析出反応が起こらない限りにおいては、ガソリンの改質を利用する方が、燃費を改善する上でより有効である。
【００３７】
本実施形態のシステムによれば、ガソリンとアルコールとの混合物を改質用燃料とすることができる。そして、混合比制御器５０での混合比を変更することにより、改質用燃料中のアルコール割合を変化させることができる。本実施形態では、上述した事情に鑑み、燃料改質触媒３０の温度に応じて、改質用燃料中のアルコール割合を制御することとした。
【００３８】
すなわち、本実施形態では、燃料改質触媒３０の温度が低い場合ほど、改質用燃料中のアルコール割合が高くされる。アルコール割合を高くするほど、ガソリン割合が低くなるので、炭素析出反応は起きにくくなる。このため、本実施形態によれば、燃料改質触媒３０の温度が比較的低い場合であっても、炭素析出反応を確実に抑制することができる。よって、燃料改質を実施する運転領域を、排気ガス温度の低い領域まで拡大することができるので、燃費改善効果を高めることができる。
【００３９】
そして、本実施形態では、燃料改質触媒３０の温度が高い場合ほど、改質用燃料中のアルコール割合が低くされる。アルコール割合を低くするほど、ガソリン割合が高くなり、ガソリンの改質量が増える。このため、排気熱回収率を更に高くすることができる。また、燃料改質触媒３０の温度が高い場合には、ガソリンの改質量が増えても、炭素析出反応は起きにくい。よって、本実施形態によれば、炭素析出反応を防止しつつ、ガソリンの改質量をなるべく多くすることができる。その結果、燃費改善効果を更に高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、混合比制御器５０におけるアルコール燃料の混合比が高い場合ほど、改質用燃料噴射装置３２の噴射量を増加させることとした。これにより、改質用燃料中のアルコール割合が高い場合ほど、燃料改質触媒３０で改質される燃料量を増やすことができる。前述したように、ガソリンに代えてアルコール燃料の改質を利用する場合には、内燃機関１０に吸入されるガスの性状を一定に保つ上で、改質する燃料量を多くする必要が生ずる。本実施形態では、改質用燃料噴射装置３２の噴射量を上記のように制御することにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化しても、内燃機関１０に吸入されるガスの性状を一定に保つことができる。このため、燃焼不安定、エミッション悪化等の弊害が生ずるのを確実に防止することができる。
【００４１】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図２に示すルーチンによれば、まず、燃料性状センサ５６の信号に基づいて燃料判定が実施され（ステップ１００）、その判定結果に基いて、第１燃料タンク４２に貯留されている主燃料が混合燃料であるかガソリン１００％の燃料であるかが判別される（ステップ１０２）。
【００４２】
主燃料がガソリン１００％である場合には、アルコール燃料を分離・抽出することができないので、アルコール燃料を消費することは好ましくない。そこで、上記ステップ１０２で、主燃料がガソリン１００％であると判別された場合には、ガソリン（主燃料）のみを改質用燃料として用いるガソリン制御が実行される（ステップ１０４）。このガソリン制御では、主燃料のみが改質用燃料噴射装置３２に供給されるように、混合比制御器５０が制御される。また、炭素析出反応が起きるのを防止するため、燃料改質触媒３０の温度が高温（例えば７００℃以上）である場合にのみ、改質用燃料噴射装置３２から燃料を噴射するように制御される。
【００４３】
一方、上記ステップ１０２で、主燃料が混合燃料であると判別された場合には、次に、その主燃料におけるガソリンとアルコールの混合割合が燃料性状センサ５６の信号に基づいて算出される（ステップ１０６）。
【００４４】
次いで、温度センサ３４により検出される燃料改質触媒３０の温度が、規定温度以上であるか否かが判別される（ステップ１０８）。この規定温度とは、燃料改質を実行する下限温度である。燃料改質触媒３０の温度が規定温度未満であると判別された場合には、上記ステップ１０２以下の処理が再度実行される。
【００４５】
一方、上記ステップ１０８で、燃料改質触媒３０の温度が規定温度以上であると判別された場合には、次に、燃料改質触媒３０の温度範囲が読み込まれる（ステップ１１０）。ＥＣＵ６０には、燃料改質触媒３０の温度範囲毎に、その温度範囲において最適な改質用燃料中のアルコール割合を定めたマップが記憶されている。このマップでは、前述した理由に基き、燃料改質触媒３０が低い温度範囲にある場合ほどアルコール割合が高く設定され、燃料改質触媒３０が高い温度範囲にある場合ほどアルコール割合が低く設定されている。上記ステップ１１０では、上記マップが読み込まれ、現在の燃料改質触媒３０の温度に対して最適な改質用燃料中のアルコール割合が求められる。
【００４６】
続いて、混合比制御器５０での混合比が決定される（ステップ１１２）。このステップ１１２では、改質用燃料中のアルコール割合が上記ステップ１１０で求められた値となるように、上記ステップ１０６で算出された主燃料中のガソリンとアルコールの混合割合に基づいて、混合比制御器５０での混合比が算出される。次いで、第２燃料タンク４４内の貯留量が正常であるか否かが判別される（ステップ１１４）。第２燃料タンク４４内の貯留量が正常であると判別された場合には、上記ステップ１１２で決定された混合比が実現されるように、混合比制御器５０が作動される（ステップ１１６）。
【００４７】
上記ステップ１１６の処理に続いて、改質用燃料噴射装置３２の噴射量が決定される（ステップ１１８）。具体的には、上記ステップ１１２で決定された混合割合において、アルコール燃料の混合比が大きい場合ほど、噴射量が多くなるように決定される。噴射量が決定されると、改質用燃料噴射装置３２からの噴射が実行される。これにより、燃料改質触媒３０での燃料改質が実施される（ステップ１２０）。
【００４８】
一方、上記ステップ１１４において、第２燃料タンク４４内の貯留量が正常でない（貯留量が少ない）と判別された場合には、アルコール燃料の消費量を抑制するため、混合比制御器５０での混合比を所定値とする一定混合比制御が実行される（ステップ１２２）。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の図２に示すルーチンの処理によれば、燃料改質触媒３０の温度が低い場合ほど、改質用燃料中のアルコール割合を高くすることができる。このため、排気ガス温度が低く、燃料改質触媒３０の温度が低い運転領域においても、炭素析出反応を確実に抑制しつつ、燃料改質を実施することができる。
【００５０】
逆に、燃料改質触媒３０の温度が高い場合には、改質用燃料中のアルコール割合を低くして、ガソリン割合を高くすることができる。つまり、炭素析出反応が起きにくい条件のときには、ガソリンの改質量をなるべく増やすことができるので、排気熱回収率を更に高くすることができる。このため、大きな燃費改善効果が得られる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、広い運転領域において燃料改質を実施することができ、かつ燃料改質による燃費改善効果を大きく発揮させることができる。また、炭素析出反応が起こるのを確実に抑制することができるので、改質効率の低下や燃料改質触媒３０の劣化を確実に抑制することができる。このようなことから、本実施形態によれば、燃費性能を十分に改善することができる。
【００５２】
更に、本実施形態によれば、燃料改質触媒３０の硫黄被毒の回復が容易となるという利点もある。ガソリンを改質用燃料として利用すると、ガソリンに含まれる硫黄分により、燃料改質触媒３０が被毒するという問題がある。本実施形態によれば、アルコール割合の高い改質用燃料を燃料改質触媒３０で改質しているときに、燃料改質触媒３０の硫黄被毒を容易に回復させることができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、混合比制御器５０におけるアルコール燃料の混合比が高い場合ほど、改質用燃料噴射装置３２の噴射量を増加させることができる。これにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化しても、内燃機関１０に吸入されるガスの性状を一定に保つことができる。このため、燃焼不安定、エミッション悪化等の弊害が生ずるのを確実に防止することができる。
【００５４】
ところで、上述した実施の形態１では、温度センサ３４を燃料改質触媒３０に設置して、燃料改質触媒３０の温度を直接検出するようにしているが、排気通路２６に温度センサを設置してもよい。燃料改質触媒３０は前述したように排気ガスによって加熱されるので、燃料改質触媒３０の温度は排気ガス温度とほぼ同じとなる。よって、本発明では、排気通路２６に設置した温度センサによって検出される排気ガス温度に基づいて、改質用燃料中の主燃料とアルコール燃料との混合比を制御するようにしてもよい。
【００５５】
また、内燃機関１０の暖機後は、エンジン回転数および負荷等の条件に基づいて、改質用燃料中の主燃料とアルコール燃料との混合比を制御するようにしてもよい。一般に、内燃機関１０の暖機後は、排気ガス温度は、エンジン回転数および負荷と相関する。すなわち、高回転高負荷側ほど、排気ガス温度が高くなり、よって燃料改質触媒３０の温度も高くなる。よって、内燃機関１０の暖機後は、温度センサによらず、エンジン回転数および負荷に基づいて、改質用燃料中の主燃料とアルコール燃料との混合比を制御するようにしても、上記と同様の効果が得られる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態１においては、第１のＥＧＲ導入管２８および第２のＥＧＲ導入管３６が前記第１の発明における「ＥＧＲ経路」に、改質用燃料噴射装置３２および混合比制御器５０が前記第１の発明における「改質用燃料供給手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ６０が、図２に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「混合比制御手段」が、上記ステップ１１８の処理を実行することにより前記第２の発明における「供給量制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５７】
実施の形態２．
次に、図３乃至図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５８】
［システム構成の説明］
図３は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。なお、図３において、図１に示す構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。図３に示すように、実施の形態２のシステムは、第２燃料タンクを備えず、単一の燃料タンク６２を備えている。燃料タンク６２には、ユーザーが給油を選択した燃料、つまり、混合燃料あるいはガソリン１００％の燃料が貯留される。
【００５９】
燃料タンク６２に貯留された燃料は、燃料ライン６４を通って、燃料インジェクタ１４に供給される。燃料ライン６４からは、分岐ライン６６が分岐している。分岐ライン６６は、改質用燃料噴射装置３２に接続されている。すなわち、本実施形態では、燃料タンク６２に貯留されている燃料がそのまま改質用燃料として用いられる。
【００６０】
［実施の形態２の特徴］
本実施形態では、ユーザーが給油を選択した燃料の種類に応じて、改質用燃料中のアルコール割合が変化する。前述したように、アルコール割合が高い場合には、炭素析出反応が起こりにくいので、燃料改質触媒３０が比較的低温な領域まで、燃料改質を実施することができる。逆に、改質用燃料中のアルコール割合が低く、ガソリン１００％に近くなるほど、燃料改質触媒３０の温度が高くないと、炭素析出反応が起きてしまう。そこで、本実施形態では、改質用燃料中のアルコール割合に応じて、燃料改質を実施する領域を変更することとした。また、実施の形態１と同様に、改質用燃料中のアルコール割合に応じて、改質用燃料噴射装置３２の噴射量を変更することとした。
【００６１】
［実施の形態２における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンによれば、まず、改質用燃料の燃料判定が実施される（ステップ１３０）。この燃料判定は、燃料タンク６２に設置された燃料性状センサ５６の信号に基づいて行うことができる。次いで、燃料判定の結果に基いて、改質用燃料燃料が混合燃料であるかガソリン１００％の燃料であるかが判別される（ステップ１３２）。
【００６２】
上記ステップ１３２において、改質用燃料がガソリン１００％であると判別された場合には、図２のステップ１０４と同様に、ガソリン制御が実行される（ステップ１３４）。
【００６３】
一方、上記ステップ１３２で、改質用燃料が混合燃料であると判別された場合には、次に、改質用燃料中のアルコール割合が燃料性状センサ５６の信号に基づいて算出される（ステップ１３６）。
【００６４】
次いで、温度センサ３４により検出される燃料改質触媒３０の温度が、規定温度以上であるか否かが判別される（ステップ１３８）。この規定温度とは、燃料改質を実行する下限温度である。燃料改質触媒３０の温度が規定温度未満であると判別された場合には、上記ステップ１３２以下の処理が再度実行される。
【００６５】
一方、上記ステップ１３８で、燃料改質触媒３０の温度が規定温度以上であると判別された場合には、次に、燃料改質を実施する改質領域が、上記ステップ１３６で算出された改質用燃料中のアルコール割合に応じて、変更される（ステップ１４０）。ＥＣＵ６０には、改質用燃料中のアルコール割合と、その燃料改質を実行すべき燃料改質触媒３０の温度範囲との関係を定めたマップが記憶されている。このマップでは、前述した理由により、アルコール割合が高い場合ほど、燃料改質を実行すべき燃料改質触媒３０の温度範囲が低温側に拡大するように設定されている。上記ステップ１４０では、このマップに基づいて、燃料改質を実行すべき燃料改質触媒３０の温度範囲が変更される。例えば、改質用燃料中のアルコール割合が０％、つまりガソリン１００％であるときには、燃料改質を実行すべき燃料改質触媒３０の温度範囲が７００℃以上と設定される。そして、アルコール割合が高くなるにつれてその温度範囲が低温側に拡大されていき、アルコール割合１００％であるときには、燃料改質を実行すべき燃料改質触媒３０の温度範囲が４５０℃以上と設定される。ＥＣＵ６０は、温度センサ３４により検出される燃料改質触媒３０の温度が、上記ステップ１４０で設定された温度範囲内にあることを条件に、改質用燃料噴射装置３２からの燃料噴射を許可する。
【００６６】
上記ステップ１４０の処理に続き、改質用燃料噴射装置３２の噴射量が変更される（ステップ１４２）。具体的には、上記ステップ１３６で算出された改質用燃料中のアルコール割合に基づいて、そのアルコール割合が大きい場合ほど、噴射量が多くなるように変更される。
【００６７】
以上説明したように、図４に示すルーチンの処理によれば、改質用燃料中のアルコール割合を検出し、そのアルコール割合が高い場合ほど、燃料改質触媒３０の温度が低い領域まで、燃料改質を実行する領域を拡大することができる。このため、改質用燃料中のアルコール割合に応じて、炭素析出反応を起こさない範囲において、燃料改質実行領域を可能な限り拡大することができる。その結果、大きな燃費改善効果が得られる。また、給油される燃料のアルコール割合が変化した場合であっても、炭素析出反応が起こるのを確実に抑制することができる。よって、改質効率の低下や燃料改質触媒３０の劣化を確実に抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、改質用燃料中のアルコール割合が高い場合ほど、改質用燃料噴射装置３２の噴射量を増加させることができる。これにより、改質用燃料中のアルコール割合が変化しても、内燃機関１０に吸入されるガスの性状を一定に保つことができる。このため、燃焼不安定、エミッション悪化等の弊害が生ずるのを確実に防止することができる。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態２では、温度センサ３４を燃料改質触媒３０に設置し、この温度センサ３４によって検出された燃料改質触媒３０の温度が、アルコール割合に応じて定められた温度範囲内にある場合に、燃料改質の実行を許可するようにしているが、本発明では、排気通路２６に温度センサを設置してもよい。燃料改質触媒３０は前述したように排気ガスによって加熱されるので、燃料改質触媒３０の温度は排気ガス温度とほぼ同じとなる。よって、本発明では、排気通路２６に設置した温度センサによって検出される排気ガス温度が、アルコール割合に応じて定められた温度範囲内にある場合に、燃料改質の実行を許可するようにしてもよい。
【００７０】
また、本発明では、内燃機関１０の暖機後は、燃料改質の実行条件を、エンジン回転数および負荷等に基づいて設定してもよい。その一例を、図５を参照して説明する。一般に、内燃機関１０の暖機後は、排気ガス温度は、エンジン回転数および負荷と相関する。図５は、その相関を示す図である。図５の横軸はエンジン回転数であり、縦軸は負荷（エンジントルク）である。そして、図５中の右下がりの多数の線は、排気ガス温度の等しい点を結んでなる等温線である。図５中、等温線Ａより高回転高負荷側の運転領域では、排気ガス温度が７００℃以上となる。そこで、改質用燃料がガソリン１００％である場合には、エンジン回転数および負荷が等温線Ａより高回転高負荷側にある場合に、燃料改質の実行を許可する。そして、改質用燃料中のアルコール割合が高くなるにつれて、燃料改質の実行を許可する等温線を低温側に拡大していき、アルコール割合が１００％である場合には、図５中の等温線Ｂ（４５０℃）まで拡大する。つまり、アルコール割合が１００％である場合には、エンジン回転数および負荷が等温線Ｂより高回転高負荷側にある場合に、燃料改質の実行を許可する。このように、温度センサによらず、エンジン回転数および負荷に基づいて制御した場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態２においては、第１のＥＧＲ導入管２８および第２のＥＧＲ導入管３６が前記第３の発明における「ＥＧＲ経路」に、改質用燃料噴射装置３２が前記第３の発明における「改質用燃料供給手段」に、燃料性状センサ５６が前記第３の発明における「混合割合検出手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第３の発明における「実行条件設定制御手段」が、上記ステップ１４２の処理を実行することにより前記第４の発明における「供給量制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】エンジン回転数および負荷と、排気ガス温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  内燃機関
１２  インテークマニホールド
１４  燃料インジェクタ
１６  エアクリーナー
１８  吸気通路
２０  ターボ過給機
２２  インタークーラー
２４  エキゾーストマニホールド
２６  排気通路
２８  第１のＥＧＲ導入管
３０  燃料改質触媒
３２  改質用燃料噴射装置
３４  温度センサ
３６  第２のＥＧＲ導入管
３８  ＥＧＲクーラー
４０  ＥＧＲ弁
４２  第１燃料タンク
４４  第２燃料タンク
５０  混合比制御器
５６  燃料性状センサ
５８  モータージェネレーター
６０  ＥＣＵ
６２  燃料タンク
【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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