(57)【要約】【課題】内燃機関の供給燃料として軽油等の沸点の高い燃料を用いた場合の燃料壁流を低減する。【解決手段】燃料変換装置７内の温度を、供給燃料を蒸発させる燃料蒸発を行う第１の温度領域と、供給燃料を改質する燃料改質を行う第２の温度領域とに切替え制御し、燃料変換装置７を改質器だけでなく蒸発器としても機能させ、沸点の高い供給燃料を蒸発させて蒸発燃料とし、運転条件に応じて蒸発燃料と改質燃料を選択してエンジン１に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の廃熱を利用して燃料変換を行う燃料変換装置を備えた内燃機関において、
供給燃料を蒸発させる燃料蒸発を行う第１の温度領域と、供給燃料を改質する燃料改質を行う第２の温度領域とに、前記燃料変換装置内の温度を切替える温度切替え手段を有し、前記燃料蒸発と前記燃料改質によりそれぞれ得られる蒸発燃料及び改質燃料を機関に供給可能に構成したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１の温度領域よりも前記第２の温度領域の方が高温であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記温度切替え手段は、前記燃料変換装置内へ供給する単位時間当たりの燃料量を変化させる構成であ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供給装置。
【請求項４】
前記温度切替え手段は、前記燃料変換装置内へ供給する単位時間当たりの空気量を変化させる構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記第２の温度領域では、前記廃熱の低下に従って前記燃料変換装置内へ供給する単位時間当たりの空気量を増大させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記第１の温度領域では、前記燃料変換装置へ気体を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
前記気体は、空気であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項８】
前記気体は、ＥＧＲガスであることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項９】
内燃機関の前記廃熱は、排気エネルギであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１０】
機関低負荷領域では、前記蒸発燃料を機関に供給することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１１】
機関高負荷領域では、前記改質燃料を機関に供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１２】
前記燃料変換装置の下流に、当該燃料変換装置からの燃料を、揮発性の高い気体燃料と揮発性の低い液体燃料とに凝縮分離する凝縮装置を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１３】
機関低負荷領域では、前記燃料変換装置で燃料蒸発を行った際に生成される燃料から前記凝縮装置で分離された気体燃料を機関に供給することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１４】
前記凝縮装置は、従続接続した複数の凝縮器を有し、上流側の凝縮器で揮発性の低い燃料を液化分離し、下流側の凝縮器で揮発性の高い燃料を液化分離することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１５】
機関低負荷領域では、前記燃料変換装置で燃料蒸発を行った際に生成される燃料から前記上流側の凝縮器で分離された気体燃料を機関に供給することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１６】
機関高負荷領域では、前記燃料変換装置で燃料改質を行った際に生成される燃料から前記下流側の凝縮器で分離された液体燃料を機関に供給することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１７】
前記機関は、主燃焼室と、該主燃焼室と噴孔を介して連通し点火プラグが配置された副燃焼室と、を有し、機関低負荷時では、前記燃料変換装置で燃料改質を行った際に生成される燃料から前記下流側の凝縮器で分離された気体燃料を前記副燃焼室に供給することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１８】
前記燃料改質は、脱水素反応を主体とする燃料改質であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１９】
前記燃料改質は、部分酸化反応を主体とする燃料改質であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２０】
燃料改質は、異性化反応を主体とする燃料改質であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２１】
前記改質燃料は、前記燃料変換装置に供給する前記供給燃料及び前記蒸発燃料よりオクタン価が高いことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、燃料変換装置を備えた内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されているように、外部から燃料タンクに供給した改質前のタンク供給燃料（シクロヘキサン等）から脱水素改質反応により、水素と高オクタン価燃料（ベンゼン環）を生成してエンジンに供給してエンジン燃焼を行うことで、水素を用いた希薄燃焼による低負荷燃費性能の改善と、高オクタン価燃料を用いた高圧縮比化による高負荷出力性能の向上を図るようにした内燃機関が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１４７１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の燃料改質システムを適用した燃料供給装置では、改質前の原燃料（タンク供給燃料）がシクロヘキサン等のナフテン系炭化水素のみで構成される場合においては、原燃料のほとんどを改質燃料にして供給できるが、実際に市場で得ることのできる原燃料（例えば、ガソリン）の場合、全ての燃料成分を改質することができないため、原燃料そのものもエンジンに供給してエンジンで燃焼させることが必要となる。このため、上述の燃料改質システムを適用した燃料供給装置は、比較的沸点の低い燃料（例えば、ガソリン）を原燃料として用いる場合には有効であるが、例えば軽油等の比較的沸点の高い燃料等を原燃料として用いた場合においては、吸気ポート又は燃焼室壁面における燃料壁流のため未燃ＨＣの増大やＰＭ等が問題となる。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、軽油等の比較的沸点の高い燃料等を用いた場合においても、吸気ポート又は燃焼室壁面における燃料壁流を低減することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明は、内燃機関の廃熱を利用して燃料変換を行う燃料変換装置を備えた内燃機関の燃料供給装置において、供給燃料を蒸発させる燃料蒸発を行う第１の温度領域と、供給燃料を改質する燃料改質を行う第２の温度領域とに、前記燃料変換装置内の温度を切替える温度切替え手段を有し、前記燃料蒸発と前記燃料改質によりそれぞれ得られる蒸発燃料及び改質燃料を機関に供給可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１つの燃料変換装置で蒸発燃料と改質燃料とを生成し、外部から供給した燃料は蒸発燃料として機関に供給するため、外部から供給する燃料に軽油等の比較的沸点の高い燃料を用いた場合でも、燃料壁流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】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置の第１実施形態を示す構成図である。
【０００９】
図１において、エンジン１は、吸気マニホールド２を介して吸気コレクタ３に接続される。エンジン１の排気マニホールド４には、その集合部に、排気浄化触媒５が設けられ、その下流の排気管６外周に、内燃機関の廃熱として排気エネルギ、例えば排気管６からの排気熱を利用して液体供給燃料を蒸発燃料や改質燃料に変換する燃料変換装置７が設けられている。
【００１０】
図２に、燃料変換装置７の詳細を示す。
【００１１】
燃料変換装置７は、排気管６を囲むように環状空間を形成し、ハニカム状のコーデュライトに白金系触媒を担持させた改質触媒８を配置し、改質触媒８の入口側に、変換用の液体燃料を供給する燃料噴射弁９を配置してある。また、改質触媒８の入口側に空気導入口１０を設け、空気を導入可能にすると共に、導入する空気量を図示しない空気導入バルブにより制御可能とし、更に、エアフローメータ１１により導入空気量を計測可能としている。また、燃料変換装置７には、その温度の検出のために、改質触媒８に臨ませて温度センサとして例えば熱電対１２を設けてある。
【００１２】
ここで、燃料変換装置７は、エンジン１の廃熱を利用して燃料蒸発或いは燃料改質を行う構成であり、図５に示すように、液体供給燃料を蒸発させる燃料蒸発を行う蒸発器として機能して燃料蒸発割合が略１００％の第１の温度領域と、この第１の温度領域よりも高温で液体供給燃料を主に脱水素反応により改質する燃料改質を行う燃料改質器として機能して燃料改質効率が略１００％の第２の温度領域とに選択的に切替え制御可能としている。そして、この温度領域の切替えは、図７に示すように、単位時間当たりの燃料供給量を変化させたり、単位時間当たりの空気量を変化させ空燃比を調整したり、或いは、これらを併用したりすることにより行う。これにより、燃料の気化潜熱及び顕熱や空気導入による酸化反応を利用して容易に燃料変換装置７の温度制御が可能である。
【００１３】
例えば、第１の温度領域から第２の温度領域へ切替える場合は、図７の破線で示す燃料供給特性から図７の実線で示す燃料供給特性へ切替えて燃料供給量を減らして燃料による冷却効果を抑制し、また、空気量を増大して空燃比をリーン化して酸化反応を活発にして温度を上昇させる。逆に、第２の温度領域から第１の温度領域へ切替える場合は、実線の燃料供給特性から破線の燃料供給特性へ切替えて燃料供給量を増やして燃料による冷却効果を高める。また、空気の導入を停止して空燃比を極端にリッチ化して酸化反応を抑制して温度を降下する。
【００１４】
また、制御目標の温度領域に到達した後にその温度領域に維持する場合は、図７に示すように排気ガス温度に応じて、実線や破線で示す燃料供給特性や空燃比特性に従って燃料量や空気量を変化させる。例えば、第１の温度領域に維持する場合、図７の破線で示す燃料供給特性に従って排気ガス温度に応じて燃料供給量を変化させる。高温の第２の温度領域に維持する場合は、図７の実線で示す燃料供給特性と空燃比特性に従って排気ガス温度に応じて燃料供給量と空気量を変化させることにより、排気ガス温度の低下を酸化反応で補うことで高温の第２の温度領域を容易に維持できる。
【００１５】
燃料変換装置７の燃料噴射弁９には、外部から給油した燃料タンク１３内の液体燃料を供給する。本実施形態では、液体供給燃料としてガソリンより沸点が高くオクタン価の低い例えば軽油等の低オクタン価燃料を用いている。そして、燃料変換装置７に供給された液体燃料は、改質触媒８が活性化しない図５に示す第１の温度領域では排気熱により蒸発して蒸発燃料に変換される。また、改質触媒８が活性化状態となる前記第２の温度領域では排気熱を受けて、例えば下記の式のような脱水素反応を主体とする改質反応により、軽油代表成分が沸点の比較的低い高オクタン価燃料と水素ガスに改質される。
【００１６】
脱水素改質反応：
ｎ-ヘキサデカン(Ｃ16Ｈ34)→2,3-ジメチル-2-ペンテン(Ｃ7Ｈ14)
＋3,5,5-トリメチル-2-ヘキサン(Ｃ9Ｈ18)＋水素(Ｈ2)
（脱水素＋環化）改質反応：
ｎ-ヘキサデカン(Ｃ16Ｈ34)→ベンゼン(２Ｃ6Ｈ6)＋1,3-ブタジエン(Ｃ4Ｈ6)
＋水素(８Ｈ2)
（脱水素＋分解）改質反応：
ｎ-ヘキサデカン(Ｃ16Ｈ34)→エチレン(８Ｃ2Ｈ4)＋水素(Ｈ2)
尚、燃料変換装置７における燃料改質は、脱水素反応に限らず、例えば下記の式のような異性化反応や部分酸化反応による燃料改質でもよい。
【００１７】
異性化改質反応：
ｎ-ヘキサデカン(Ｃ16Ｈ34)→2,6,10-トリメチル-トリデカン(Ｃ16Ｈ34)
部分酸化改質反応
ｎ-ヘキサデカン(Ｃ16Ｈ34)→水素（１７Ｈ2）＋一酸化炭素（１６ＣＯ）
異性化改質反応による燃料改質では、よりオクタン価の高い改質液体燃料の生成が可能である。また、部分酸化改質反応では、燃料改質時に燃料成分の影響を受け難くなり、より多くの改質燃料を得ることが可能である。
【００１８】
燃料変換装置７で得られた蒸発燃料や改質ガス燃料は、気体コンプレッサ１４により凝縮装置１５へ導入される。凝縮装置１５は、燃料変換装置７から燃料が導入される第１の凝縮器１６と、第１の凝縮器１６に従続接続した第２の凝縮器１７とを備える多段構成となっている。第１及び第２の凝縮器１６，１７には、ラジエータ１８からの冷却水をウォータポンプ１９により、第２の凝縮器１７側から第１の凝縮器１６側へと循環供給する冷却水循環通路２０が設けられている。これにより、第１の凝縮器１６では比較的揮発性の低い燃料を液化分離し、第２の凝縮器１７では比較的揮発性の高い燃料を液化分離することができる。
【００１９】
凝縮装置１５の内部は、図３のように構成されている。即ち、第１及び第２の凝縮器１６，１７の内部には冷却水循環通路２０が設けられている。蒸発燃料が第１の凝縮器１６に導入された場合、蒸発燃料を冷却して比較的沸点の低い成分と比較的沸点の高い成分とに分離し、比較的沸点の高い成分は液化して下部出口から燃料タンク１３に戻し、比較的沸点の低い成分は上部出口より蒸発燃料として三方弁２１，２２を介して蒸発燃料タンク２３に貯留される。また、改質ガス燃料が第１の凝縮器１６に導入された場合、改質ガス燃料中に沸点の高い未改質燃料成分が存在すれば、第１の凝縮器１６で改質ガス燃料中の沸点の高い未改質燃料成分を液化分離し、その後、改質ガス燃料を第２の凝縮器１７で冷却することにより、燃料タンク１３内の燃料より沸点の低い高オクタン価の改質液体燃料と、水素に富む改質気体燃料とに分離され、改質液体燃料は下部出口より改質液体燃料タンク２４に貯留し、改質気体燃料は上部出口より三方弁２１，２２を介して改質気体燃料タンク２５に貯留される。
【００２０】
このように、蒸発燃料を生成する場合は凝縮装置１５の第１の凝縮器１６のみを使用して、比較的沸点の低い成分からなる低オクタン価の蒸発燃料を生成する。改質燃料を生成する場合は、凝縮装置１５の第１及び第２の凝縮器１６，１７を使用して、未改質燃料成分を分離して純度の高い高オクタン価の改質液体燃料と改質気体燃料を生成する。そして、第１の凝縮器１６のみを使用する場合（蒸発燃料を生成する場合）と、第１及び第２の凝縮器１６，１７を使用する場合（改質燃料を生成する場合）との切替えは、２つの三方弁２１，２２を切替え制御して行う。
【００２１】
そして、蒸発燃料タンク２３内の蒸発燃料と改質気体燃料タンク２５内の改質気体燃料は、それぞれの噴射弁２６，２７から吸気コレクタ３に噴射され、噴射燃料は吸気コレクタ３内の空気と混合した後、吸気マニホールド２を介して各気筒に吸い込まれる。また、改質液体燃料タンク２４内の改質液体燃料は、吸気マニホールド２に接続する図４に示す吸気ポート３６に装着した４つの噴射弁２８から噴射され、吸気コレクタ３から吸気マニホールド２を介してエンジン１の各気筒に吸入される空気と混合し、各気筒に吸い込まれる。
【００２２】
図４に、エンジン１の構成を示す。
【００２３】
エンジン１の各気筒には、シリンダヘッド３０、シリンダブロック３１、ピストン３２、吸気バルブ３３、排気バルブ３４により燃焼室３５が画成される。吸気バルブ３３は、吸気マニホールド２に接続される吸気ポート３６と燃焼室３５とを連通し或いは遮断する。改質液体燃料を噴射する噴射弁２８は、吸気ポート３６に設けられる。排気バルブ３４は、排気マニホールド４に接続される排気ポート３７と燃焼室３５とを連通し或いは遮断する。吸気バルブ３３は吸気バルブ用カム３８により、排気バルブ３４は排気バルブ用カム３９により、それぞれ全開位置と全閉位置との間を周期的に往復動する。シリンダヘッド３０には、燃焼室３５内の混合気に点火する点火プラグ４０が設けられている。
【００２４】
以上の構成により、エンジン１の燃焼室３５には、エアクリーナを通過した吸入空気が吸気コレクタ３、吸気マニホールド２、吸気ポート３６及び吸気バルブ３３を介して吸い込まれる。この過程において、吸気コレクタ３内で運転条件に応じて噴射弁２６から蒸発燃料が、噴射弁２７から改質気体燃料が、それぞれ噴射される。また、吸気ポート３６内に、改質液体燃料が噴射弁２８から噴射される。
【００２５】
このようにして燃焼室３５内に生成される混合気に、点火プラグ４０によりピストン３２の圧縮ストロークの後半又は膨張ストロークの前半で点火することで、混合気を燃焼させ、燃焼圧力でピストン３２を往復動させる。
【００２６】
各噴射弁９，２６，２７，２８の燃料噴射タイミングと噴射期間及び点火プラグ４０の点火タイミングは、マイクロコンピュータで構成されるエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵと称す）５０から出力される指令信号に応じて調整される。燃料変換装置７に空気を導入する空気導入バルブの開度、三方弁２１，２２の切替えもＥＣＵ５０により制御される。また、燃料変換装置７における燃料蒸発プロセスと燃料改質プロセスの切替えがＥＣＵ５０により制御される。ここで、ＥＣＵ５０が温度切替え手段の機能を備える。
【００２７】
ＥＣＵ５０には、上述の制御のために、改質触媒８への空気流量を検出するエアフローメータ１１、改質触媒８の温度を検出する熱電対１２、蒸発燃料タンク２３内の燃料圧力を検出する圧力センサ５１、改質液体燃料タンク２４の液面レベルを検出するレベルセンサ５２、改質気体燃料タンク２５内の圧力を検出する圧力センサ５３、エンジン１のクランク角と回転速度を検出するクランク角センサ５４、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ５５及び車両が備えるアクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５６からの検出データがそれぞれ信号入力される。
【００２８】
次に、図６のフローチャートを参照して、燃料変換装置７による燃料変換プロセスの切替え制御について説明する。
【００２９】
ステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）で、レベルセンサ５２と圧力センサ５１からの検出信号により改質液体燃料タンク２４内の改質液体燃料量と蒸発燃料タンク２３内の蒸発燃料量を読込む。尚、改質液体燃量や蒸発燃料量の読込みは、レベルセンサや圧力センサに限るものではなく、各燃料量が推定できる手法であればどのような手法でもよい。
【００３０】
ステップ２で、改質液体燃料が所定量以上あるか否か判定し、所定量以上であれば判定がＹＥＳとなってステップ３に進み、所定量未満であれば後述するステップ５に進む。
【００３１】
ステップ３では、蒸発燃料が所定量以上あるか否か判定し、所定量以上であればステップ４に進み、所定量未満であれば後述するステップ７に進む。
【００３２】
ステップ４では、燃料変換装置７を図５に示した第２の温度領域に制御する。
【００３３】
ステップ２の判定がＮＯでステップ５に進んだ場合は、燃料変換装置７を図５に示した第２の温度領域に制御し燃料改質を行って改質液体燃料を生成する。
【００３４】
具体的には、三方弁２１，２２を制御し、第２の凝縮器１７の上部出口から改質気体燃料タンク２５までの燃料配管を連通し、第１の凝縮器１６の上部出口と蒸発燃料タンク２３の入口をそれぞれ遮断する。そして、上述したように、図７の実線で示す特性に従って排気ガス温度に応じて噴射弁９からの単位時間当たりの燃料噴射量や燃料変換装置７内の空燃比を適正に制御する。例えば、改質触媒８の温度が低い場合には、燃料噴射量を減らして気化潜熱等による冷却効果を低減したり、或いは、空気導入量を増やして空燃比をリーン方向に制御して酸化燃焼反応を利用したり、或いはこれらの操作を併用したりすることにより、改質触媒８の温度を第２の温度領域まで上昇させるようにする。逆に、改質触媒８の温度が高い場合には、燃料噴射量を増大して気化潜熱等による冷却効果を増大したり、或いは、空気の導入を停止して空燃比を極端なリッチ状態に制御したりすることにより、改質触媒８の温度を第２の温度領域まで降下させるようにする。このように燃料変換装置７内の改質触媒８を第２の温度領域に制御すると、燃料変換装置７は燃料改質器として機能し、高オクタン価燃料と水素ガスを含んだ改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、凝縮装置１５の第１の凝縮器１６に導入され、改質ガスに高沸点の未改質成分が含まれていれば、第１の凝縮器１６で凝縮分離されて燃料タンク１３に戻される。その後、改質ガスは第２の凝縮器１７に導入され、高オクタン価の改質液体燃料と水素ガスを豊富に含んだ改質気体燃料とに分離され、改質液体燃料は改質液体燃料タンク２４に貯留され、改質気体燃料は三方弁２１，２２を経由して改質気体燃料タンク２５に貯留される。
【００３５】
ステップ６では、改質液体燃料が所定量以上あるか否か判定し、所定量以上になるまで燃料変換装置７を第２の温度領域に制御して改質液体燃料の生成を継続する。ステップ６の判定がＹＥＳになれば、例えば噴射弁９からの燃料噴射を停止して燃料改質プロセスを停止し、燃料変換装置７による燃料変換動作を終了する。
【００３６】
また、ステップ３の判定がＮＯでステップ７に進んだ場合は、燃料変換装置７を図５に示した第１の温度領域に制御し燃料蒸発を行って蒸発燃料を生成する。
【００３７】
具体的には、三方弁２１，２２を制御し、第１の凝縮器１６の上部出口から蒸発燃料タンク２３までの燃料配管を連通し、第２の凝縮器１７の上部出口と改質気体燃料タンク２５の入口をそれぞれ遮断する。そして、上述したように図７の実線で示す特性に従って、排気温度に応じて噴射弁９からの単位時間当たりの燃料噴射量を適正に制御する。例えば、改質触媒８の温度が低い場合には、燃料噴射量を減らして気化潜熱等による冷却効果を低減することにより、改質触媒８の温度を第１の温度領域まで上昇させるようにする。逆に、改質触媒８の温度が高い場合には、燃料噴射量を増大して気化潜熱等による冷却効果を増大することにより、改質触媒８の温度を第１の温度領域まで降下させるようにする。尚、第１の温度領域では、温度が低く酸化反応がほとんど行われないので、空燃比は極端なリッチ状態に維持する。このように燃料変換装置７を第１の温度領域に制御すると、燃料変換装置７は蒸発器として機能し、燃料変換装置７で蒸発燃料が生成される。生成された蒸発燃料は、凝縮装置１５の第１の凝縮器１６に導入され、蒸発燃料中の比較的沸点が高い成分が凝縮分離されて燃料タンク１３に戻され、比較的沸点の低い成分が蒸発燃料として三方弁２１，２２を経由して蒸発燃料タンク２３に貯留される。
【００３８】
また、燃料変換装置７を第１の温度領域に制御して蒸発燃料を生成する際に、供給燃料量に対する空気量の割合が予め設定した所定割合となるように希釈用の気体として例えば空気を導入して燃料を希釈するとよい。こうすることにより、共沸効果により燃料変換装置７で生成された蒸発燃料の実質的な沸点を低下させることができるので、蒸発燃料タンク２３や燃料配管等における蒸発燃料の凝縮を防止できる。第１の温度領域では、改質触媒８の温度が低いので、燃料変換装置７に空気を導入しても酸化反応が行われることはなく、燃料変換装置７内の温度が過度に上昇することはない。
【００３９】
尚、空気の代わりに希釈用気体としてＥＧＲガスを導入してもよい。
【００４０】
ステップ８では、蒸発燃料が所定量以上あるか否か判定し、所定量以上になるまで燃料変換装置７を第１の温度領域に制御して蒸発燃料の生成を継続する。ステップ８の判定がＹＥＳになれば、例えば噴射弁９からの燃料噴射を停止して燃料蒸発プロセスを停止し、燃料変換装置７による燃料変換動作を終了する。
【００４１】
次に、本実施形態の燃料供給制御について説明する。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５４が検出した機関回転速度Ｎｅとアクセル開度センサ５６が検出したアクセル開度を読込み、予めメモリに記憶させた図８に示す燃料供給制御マップを参照して、機関回転速度Ｎｅと機関負荷（筒内有効圧力Ｐｅで示す）とに基づいて、蒸発燃料、改質気体燃料及び改質液体燃料の供給割合を決定し、この決定に基づいて各噴射弁２６，２７，２８を駆動制御してそれぞれの燃料をエンジン１に噴射供給する。
【００４３】
以上のように本実施形態によれば、機関低負荷時では蒸発燃料と改質気体燃料を供給し、機関高負荷時では改質液体燃料を供給する。これにより、機関低負荷時にオクタン価の低い燃料を用いることで高い燃費性能を実現でき、機関高負荷時にオクタン価の高い燃料を用いることで、高圧縮比、高体積効率による高いトルク・出力性能を実現できる。そして、沸点の高い低オクタン価燃料を蒸発燃料にして気化した状態でエンジン１に供給できるので、軽油等の沸点の高い燃料を用いても、吸気ポート又は燃焼室壁面における燃料壁流を抑制することができる。また、本実施形態では、燃料変換装置７の下流に凝縮装置１５を設けて揮発性の高い気体燃料と揮発性の低い液体燃料とに分離するようにしたので、燃料変換装置７から気体燃料の噴射弁２６，２７までの燃料配管及び燃料タンク２３，２５での燃料凝縮を抑制できる。
【００４４】
更に、蒸発燃料生成時に第１の凝縮器１６で蒸発燃料中の比較的沸点の高い成分を凝縮分離し、比較的沸点の低い成分のみを蒸発燃料として蒸発燃料タンク２３に導入するようにしたので、蒸発燃料の純度を高めることができると共に、蒸発燃料タンク２３や燃料配管での蒸発燃料の凝縮を抑制できる。
【００４５】
次に、図９、図１０及び図１１を参照して本発明の第２実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図において、エンジン１は、各気筒の燃焼室３５（以下主燃焼室と称する）に隣接してシリンダヘッド内に副燃焼室４１を備える。主燃焼室３５と副燃焼室４１は、シリンダヘッド３０に形成した噴孔４２を介して連通している。改質気体燃料を噴射供給する噴射弁２７が各気筒の副燃焼室４１にそれぞれ装着されており、改質気体燃料タンク２５内の改質気体燃料を副燃焼室４１に供給可能に構成されている。また、点火プラグ４０は副燃焼室４１内に設けている。
【００４７】
かかる構成では、副燃焼室４１に噴射された改質気体燃料は、点火プラグ４０により点火され、点火した改質気体燃料は、略柱状のトーチ火炎を噴孔４２から主燃焼室３５内に噴出させ、主燃焼室３５内で混合気を燃焼させる。
【００４８】
図１１に、第２実施形態の運転条件に応じた燃料供給制御マップを示す。
【００４９】
かかる第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、沸点の高い低オクタン価燃料を蒸発燃料にして気化状態でエンジン１に供給するので、軽油等の沸点の高い燃料を用いても、吸気ポート又は燃焼室壁面における燃料壁流を低減することができる。更に、機関低負荷時に限って、副燃焼室４１に改質気体燃料を供給し、噴孔４２から噴出する火炎によって主燃焼室３５内の蒸発燃料と空気の混合気を燃焼させるので、低負荷条件における主燃焼室３５内の混合気の燃焼の安定性を第１実施形態より更に高めることができる。これにより、リーン限界を大幅に拡大でき、燃費性能をより一層改善できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】燃料変換装置の詳細図
【図３】凝縮装置の詳細図
【図４】同上第１実施形態のエンジンの詳細図
【図５】蒸発特性と改質特性及びび第１、第２の温度領域との関係を示す図
【図６】燃料変換制御動作を説明するフローチャート
【図７】燃料変換装置の温度領域切替え制御のための燃料供給状態及び空気供給状態を示す図
【図８】同上第１実施形態の運転条件における燃料供給制御マップを示す図
【図９】本発明の第２実施形態の構成図
【図１０】同上第２実施形態のエンジンの詳細図
【図１１】同上第２実施形態の運転条件における燃料供給制御マップを示す図
【符号の説明】
【００５１】
１    エンジン
２    吸気マニホールド
３    吸気コレクタ
６    排気管
７    燃料変換装置
８    改質触媒
９，２６，２７，２８    噴射弁
１１    エアフローメータ
１２    熱電対
１３    燃料タンク
１５    凝縮装置
１６    第１の凝縮器
１７    第２の凝縮器
１８    ラジエータ
１９    ウォータポンプ
２０    冷却水循環通路
２１，２２    三方弁
２３    蒸発燃料タンク
２４    改質液体燃料タンク
２５    改質気体燃料タンク
３０    シリンダヘッド
３１    シリンダブロック
３２    ピストン
３３    吸気バルブ
３４    排気バルブ
３５    燃焼室（主燃焼室）
４０    点火プラグ
４１    副燃焼室
５０    ＥＣＵ
５４    クランク角センサ
５５    水温センサ
５６    アクセル開度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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