(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記第１供給量の燃料を前記改質触媒に供給することで得られる水素濃度の最大値がＥＧＲ率に応じて決定される目標水素濃度に等しくなるよう前記減量処理による燃料の減量値を設定する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記燃料供給の開始時点における前記改質触媒の温度が高いほど前記減量処理による燃料の減量値を大きく設定する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記第２供給量の燃料を供給したときの前記改質触媒の平衡温度が低いほど前記所定の減量期間を長く設定する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項４】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記第１供給量を供給することによって得られる水素濃度の最大値とＥＧＲ率に応じて決定される目標水素濃度との偏差に基づき、次回以降の前記減量処理による燃料の減量値を補正する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンであって、
前記減量処理手段は、次回以降の前記減量処理による燃料の減量値を減少補正した場合は次回以降の前記所定の減量期間を減少補正し、次回以降の前記減量処理による燃料の減量値を増大補正した場合は次回以降の前記所定の減量期間を増大補正する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項６】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記第１供給量の燃料を供給することで前記改質触媒が到達する温度と前記第２供給量の燃料を供給したときの前記改質触媒の平衡温度との偏差に基づき、次回以降の前記所定の減量期間を補正する、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項７】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、
ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行う減量処理手段と、
を備え、
前記減量処理手段は、前記改質触媒の温度が所定の高温度よりも低い場合は前記減量処理を行わない、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のエンジンであって、
前記減量処理手段は、前記燃料供給の開始時点からの経過時間が長くなるにつれ前記減量処理による燃料の減量値を減少させる、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項９】
排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、ＥＧＲ率に応じて前記改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置とを備えたエンジンの制御方法であって、
前記燃料供給装置から燃料を供給する場合に、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、前記燃料供給の開始時点から前記所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする減量処理を行い、
前記減量処理では、前記第１供給量の燃料を前記改質触媒に供給することで得られる水素濃度の最大値がＥＧＲ率に応じて決定される目標水素濃度に等しくなるよう当該減量処理による燃料の減量値を設定する、
ことを特徴とするエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還流させる排気に水素を添加することでＥＧＲ実施中のエンジンの燃焼状態を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出されるＮＯｘを低減するには、排気の一部を吸気側に還流させ、新気とともにエンジンに供給する排気再循環（ＥＧＲ）を行うのが有効である。ＥＧＲを実施すると燃焼時の最高温度が下がるので、燃焼時のＮＯｘの発生を抑えることができる。また、エンジンのポンピングロスが減少し、エンジンの燃費を向上させることができる。
【０００３】
しかしながらその一方で、ＥＧＲ率が高いと燃焼が緩慢化し、未燃成分の発生率が高くなるという問題がある。
【０００４】
このような燃焼の緩慢化を抑制するには、特許文献１に開示されるように、燃料を改質して水素を生成し、これを還流させる排気とともにエンジンに供給するのが有効である。水素は高い燃焼性を有しているので、これを還流させる排気に添加すれば、燃焼速度が高められ、燃焼の緩慢化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
還流させる排気に水素を添加する場合、ＥＧＲ率に応じて添加する水素量を調整する必要がある。これは、ＥＧＲ率に見合った量の水素が供給されないと、エンジンの失火、ノック、振動の原因となるからである。
【０００７】
しかしながら、排気を還流させるＥＧＲ通路に改質触媒を配置し、改質触媒に燃料を供給することで水素を生成する構成の場合、改質触媒に燃料を供給するまでに還流されていた排気によって改質触媒が高温になっており、改質触媒による水素の生成効率が高くなっている。このため、改質触媒への燃料の供給を開始した直後は水素が過剰に生成されてしまい、水素の添加量が一時的に過剰になってしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ＥＧＲ実施中、還流させる排気に水素を添加するエンジンにおいて、エンジンに供給される水素量を平準化し、エンジンの失火、ノック、振動を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様に係るエンジンは、排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒と、ＥＧＲ率に応じて改質触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、を備える。
【００１０】
当該エンジンは、燃料供給装置から燃料を供給する場合、燃料供給の開始時点から所定の減量期間が経過するまでの単位時間当たりの燃料供給量である第１供給量を、所定の減量期間が経過した時点以降の単位時間当たりの燃料供給量である第２供給量よりも少なくする。ここで、当該エンジンは、燃料の減量値を、第１供給量の燃料を改質触媒に供給することで得られる水素濃度の最大値がＥＧＲ率に応じて決定される目標水素濃度に等しくなるよう設定する。
【発明の効果】
【００１１】
上記態様によれば、燃料供給開始当初に燃料供給装置から改質触媒に供給される燃料の量が少なくなるので、燃料供給開始当初の改質触媒の温度が高く水素の生成効率が高い状況であっても過剰な水素が発生するのが抑えられる。エンジンに供給される水素量が平準化されるので、過剰な水素がエンジンに供給されることによるエンジンの失火、ノック、振動を防止することができる。さらに、減量値の設定により、水素濃度がＥＧＲ率に応じた目標水素濃度を超えて上昇するのを抑制し、過剰な水素の発生をより一層抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの概略構成図である。
【図２】水素添加制御のメインルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図３】水素添加制御のサブルーチン（減量処理）の内容を示したフローチャートである。
【図４】水素添加制御のサブルーチン（学習処理）の内容を示したフローチャートである。
【図５】減量処理が行われない場合の触媒温度変化及び水素濃度変化を示したタイムチャートである（比較例）。
【図６】減量処理が行われる場合の触媒温度変化及び水素濃度変化を示したタイムチャートである（本実施形態）。
【図７】減量処理が行われる場合の触媒温度変化及び水素濃度変化を示したタイムチャートである（本実施形態の一部変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン１の概略構成を示している。
【００１５】
エンジン１はいわゆるポート噴射式内燃機関であり、燃料タンク２から供給されるガソリンを吸気ポートに噴射する燃料噴射弁３が各気筒の吸気ポートに設けられている。
【００１６】
エンジン１の排気は、排気通路４を通り、三元触媒５によって浄化された後、大気へと放出される。排気通路４のエンジン１と三元触媒５との間の位置からはＥＧＲ通路６が分岐しており、ＥＧＲ実行中は排気の一部がＥＧＲ通路６を介して吸気通路７へと還流される。
【００１７】
ＥＧＲ通路６には、排気通路４側から順に、燃料供給装置８、改質触媒９、ＥＧＲクーラー１０及びＥＧＲバルブ１１が配置されている。
【００１８】
燃料供給装置８は、水素生成用の燃料を改質触媒９に供給する装置である。燃料供給装置８は、この例では噴射弁であるが、ベンチュリを用いた燃料霧化装置、燃料を加熱して気化させるガソリン気化装置であってもよい。水素生成用の燃料としては、任意の液状の炭化水素を利用することができ、この例では、エンジン１の燃料であるガソリンを水素生成用の燃料として利用する。
【００１９】
改質触媒９は、排気中に添加された炭化水素を以下の吸熱反応：
ＨＣ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
によって改質し、水素を得る触媒である。改質触媒９には触媒温度Ｔを検出する触媒温度センサ２１が取り付けられている。また、改質触媒９の出口側には、還流される排気中の水素濃度を検出する水素濃度センサ２２が取り付けられている。
【００２０】
ＥＧＲクーラー１０は、エンジン１の冷却水によってＥＧＲ通路６を流れる排気を冷却する熱交換器である。
【００２１】
ＥＧＲバルブ１１は、アクチュエータによって開度を調整可能なバルブであり、ＥＧＲバルブ１１の開度を変更することによって、ＥＧＲの実行／停止、ＥＧＲ実行中のＥＧＲ率を調整することができる。
【００２２】
コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェース、これらを接続するバス等で構成される。コントローラ３０は、触媒温度センサ２１、水素濃度センサ２２、アクセル開度センサ２３、クランク角センサ２４、エアフローメータ２５等からの信号を受信し、受信した信号に基づき、所定の演算処理を行い、燃料噴射量、点火時期、吸入空気量、ＥＧＲ率等を制御する。
【００２３】
また、コントローラ３０は、ＥＧＲ実行時、特に高ＥＧＲ率でのＥＧＲ実行時は、エンジン１における燃焼の緩慢化を抑えるために還流される排気に水素を添加する水素添加制御を行う。水素添加制御では、コントローラ３０は、ＥＧＲ率に基づき還流される排気中の水素濃度Ｃの目標値（目標水素濃度Ｃｔ）を決定し、平衡状態において目標水素濃度Ｃｔを実現しうる単位時間当たりの燃料供給量を基本供給量Ｑｔとして設定する。そして、コントローラ３０は、燃料供給装置８から改質触媒９に基本供給量Ｑｔの量の燃料を供給し、改質触媒９で生成された水素を還流される排気に添加する。
【００２４】
さらに、水素添加制御開始時点の触媒温度Ｔがそれまでに還流された排気によって高くなっている場合は、改質触媒９による水素の生成効率が高くなっており、基本供給量Ｑｔの燃料を水素添加制御開始当初から供給すると、水素が過剰に生成されてしまう。このため、コントローラ３０は、水素添加制御開始時点から所定の減量期間ＴＬが経過するまでは、供給する燃料量を基本供給量Ｑｔから所定の減量値ｄＱだけ減らす減量処理を行い、還流される排気中の水素濃度を平準化する。
【００２５】
図２〜図４は、コントローラ３０が実行する水素添加制御の内容を示したフローチャートである。これらを参照しながら水素添加制御の具体的内容について説明する。
【００２６】
図２は、水素添加制御のメインルーチンの内容を示している。
【００２７】
これによると、ステップＳ１１では、コントローラ３０は、ＥＧＲ率が所定値を超えているか否かに基づき水素添加の要否を判断する。所定値は、ＥＧＲによる燃焼緩慢化により燃焼状態の悪化が顕在化し始める所定の高ＥＧＲ率である。
【００２８】
ＥＧＲ率が所定値を超えていない場合は還流される排気に水素を添加しなくても燃焼が十分に安定しているので、コントローラ３０は、水素添加は不要と判断し、燃料供給装置８から燃料を供給することなく処理を終了する。これに対し、ＥＧＲ率が所定値を超えている場合は、コントローラ３０は水素添加が必要と判断し、処理をステップＳ１２以降に進めてＥＧＲによる燃焼緩慢化を抑えるための水素添加を行う。
【００２９】
ステップＳ１２では、コントローラ３０は、触媒温度センサ２１で検出される触媒温度Ｔが所定の高温度ＴＲｉを超えているか判断する。所定の高温度ＴＲｉは、基本供給量Ｑｔを水素添加制御開始時点から供給した場合に、還流される排気中の水素濃度Ｃが目標水素濃度Ｃｔを超えて上昇するオーバーシュートが発生し始める温度に設定される。
【００３０】
触媒温度Ｔが所定の高温度ＴＲｉを超えていると判断した場合は、コントローラ３０は処理をステップＳ１３に進める。
【００３１】
ステップＳ１３では、コントローラ３０は、後述する減量処理（図３）を実行し、水素添加制御開始時点から所定の減量期間ＴＬが経過するまでは、単位時間当たりの燃料供給量を基本供給量Ｑｔから所定の減量値ｄＱだけ減らした量（第１供給量）として改質触媒９に燃料を供給し、所定の減量期間ＴＬが経過したら単位時間当たりの燃料供給量を基本供給量Ｑｔ（第２供給量）に戻すようにする。
【００３２】
これに対し、ステップＳ１２で触媒温度Ｔが所定の高温度ＴＲｉを超えていないと判断された場合は、水素添加制御開始時点から基本供給量Ｑｔの燃料を改質触媒９に供給しても水素濃度Ｃのオーバーシュートは発生しないので、コントローラ３０は、水素添加制御開始時点から単位時間当たりの燃料供給量を基本供給量Ｑｔとして燃料を供給する通常制御を実行する。
【００３３】
図３は、図２のステップＳ１３で実行される減量処理の内容を示している。
【００３４】
これによると、ステップＳ２１では、コントローラ３０は、基本供給量Ｑｔ、減量値ｄＱ（基本供給量Ｑｔからの減少量）、減量期間ＴＬを設定する。
【００３５】
基本供給量Ｑｔは、目標水素濃度ＣｔをＥＧＲ率に基づきマップ参照により求め、これにエンジン１の回転速度を掛けた値に基づき演算される。目標水素濃度Ｃｔ及び基本供給量Ｑｔは、ＥＧＲ率が所定の高ＥＧＲ率よりも低い場合は０であり、所定の高ＥＧＲ率よりも高い場合はＥＧＲ率が高いほど大きな値になる傾向を有する。
【００３６】
エンジン１の負荷が大きいほど筒内の流動が強く燃焼が良好になり、エンジン１の燃焼緩慢化を抑えるのに必要な水素量が少なくなるので、エンジン１の負荷が大きいほど基本供給量Ｑｔが小さくなるようエンジン１の負荷に応じて目標水素濃度Ｃｔ又は基本供給量Ｑｔを補正するようにしてもよい。
【００３７】
減量値ｄＱは、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を燃料供給装置８から供給した場合に水素濃度Ｃの最大値である最大水素濃度Ｃｍａｘが目標水素濃度Ｃｔになるように設定される。具体的には、減量値ｄＱは、触媒温度Ｔ（あるいは生成された水素の温度）、ＥＧＲ率（あるいは還流される排気の量）、基本供給量Ｑｔに基づきマップ参照によって得られる値に、学習補正係数ｉｑを掛けて得られる値に設定される。学習補正係数ｉｑは、製造バラツキ、経時劣化等を補正するための係数である。
【００３８】
減量値ｄＱは、水素添加制御開始時点の触媒温度Ｔが高いほど大きな値に設定される。これは、触媒温度Ｔが高いほど水素の発生効率が高く、水素濃度Ｃのオーバーシュートを抑えるためには、触媒温度Ｔが高いほど改質触媒９に供給される燃料の量を少なくする必要があるからである。
【００３９】
減量期間ＴＬを設定するには、まず、基本供給量Ｑｔ、ＥＧＲ率（あるいは還流される排気の量）及び還流される排気の温度に基づき、基本供給量Ｑｔの燃料を改質触媒９に供給することによって実現される改質触媒９の平衡温度Ｔｂａｌを求める。そして、平衡温度Ｔｂａｌと現在の触媒温度Ｔの差と、改質触媒９及びケースの熱容量とに基づき、現在の触媒温度Ｔを平衡温度Ｔｂａｌまで下げるのに必要な吸熱量を求める。そして、減量期間ＴＬは、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を改質触媒９に供給することによる吸熱量の総量が必要な吸熱量に達するまでの時間を求め、これに学習補正係数ｉｔを掛けた値に設定される。学習補正係数ｉｔは、製造バラツキ、経時劣化等を補正するための係数である。平衡温度Ｔｂａｌが低いほど必要な吸熱量が多くなるので、減量期間ＴＬは、平衡温度Ｔｂａｌが低いほど長く設定される。
【００４０】
ステップＳ２２では、コントローラ３０は、タイマｔをスタートさせる。タイマｔは、改質触媒９への燃料供給を開始した時点からの経過時間を計測するためのタイマである。
【００４１】
ステップＳ２３では、コントローラ３０は、水素濃度Ｃ及び触媒温度Ｔのモニタリングを開始し、水素濃度Ｃ及び触媒温度Ｔを時系列順に記憶装置に記憶する。
【００４２】
ステップＳ２４では、コントローラ３０は、タイマｔが減量期間ＴＬよりも小さいか判断する。タイマｔが減量期間ＴＬよりも小さい、すなわち、改質触媒９への燃料供給を開始してから減量期間ＴＬがまだ経過していない場合は、コントローラ３０は処理をステップＳ２５に進め、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量（第１供給量）の燃料を燃料供給装置８から供給する。
【００４３】
これに対し、ステップＳ２４でタイマｔが減量期間ＴＬよりも大きい、すなわち、改質触媒９への燃料供給を開始してから減量期間ＴＬが経過している場合は、コントローラ３０は処理をステップＳ２６に進め、燃料供給装置８から供給される燃料の量を基本供給量Ｑｔ（第２供給量）に戻す。基本供給量Ｑｔの燃料の供給は、図２に示したメインルーチンのステップＳ１１で水素添加不要と判断されるまで継続される。
【００４４】
ステップＳ２７では、コントローラ３０は、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を改質触媒９に供給することで実現される触媒温度Ｔである到達温度Ｔｆと、触媒温度Ｔが到達温度Ｔｆになるまでの期間における水素濃度Ｃの最大値である最大水素濃度Ｃｍａｘを、記憶装置に記憶されている触媒温度Ｔ及び水素濃度Ｃの時系列データから検索する。
【００４５】
到達温度Ｔｆは、改質触媒９に供給する燃料量を基本供給量Ｑｔに戻したことによる影響が触媒温度Ｔに表れる直前の触媒温度Ｔである。到達温度Ｔｆは、燃料供給装置８から供給された燃料が改質触媒９に到達するまでの遅れ時間と改質反応の反応速度に起因する遅れ時間とに基づき、記憶装置に記憶されている触媒温度Ｔの時系列データから該当する時期の値を検索することによって求める。製造バラツキや改質触媒９の経時劣化がなければ、到達温度Ｔｆは基本供給量Ｑｔの燃料を改質触媒９に供給した時の改質触媒９の平衡温度Ｔｂａｌに等しくなる。
【００４６】
ステップＳ２８では、コントローラ３０は、ステップＳ２７で検索した到達温度Ｔｆと、最大水素濃度Ｃｍａｘとに基づき、後述する学習処理によって減量値ｄＱ及び減量期間ＴＬを補正する。
【００４７】
図４は、図３のステップＳ２８で実行される学習処理の内容を示している。
【００４８】
これによると、ステップＳ３１では、コントローラ３０は、最大水素濃度Ｃｍａｘと目標水素濃度Ｃｔとの偏差を所定値ｄ１、ｄ２と比較する。そして、偏差が所定値ｄ１又はｄ２を超えている場合は、コントローラ３０はステップＳ３２の補正処理を実行する。
【００４９】
具体的には、最大水素濃度Ｃｍａｘから目標水素濃度Ｃｔを引いた値が所定値ｄ１よりも大きい場合は、減量値ｄＱが十分でなく水素濃度Ｃのオーバーシュートが発生しているので、コントローラ３０は、次回以降の減量値ｄＱが同条件では補正前と比較して大きくなるように学習補正係数ｉｑを増大補正する。また、コントローラ３０は、減量値ｄＱを大きくした分、減量期間ＴＬが長くなるように学習補正係数ｉｑを増大補正し、改質触媒９に供給される燃料の総量が変化しないようにする。
【００５０】
目標水素濃度Ｃｔから最大水素濃度Ｃｍａｘを引いた値が所定値ｄ２よりも大きい場合は、減量値ｄＱが過大で水素濃度Ｃが下がり過ぎているので、コントローラ３０は、次回以降の減量値ｄＱが同条件では補正前と比較して小さくなるように学習補正係数ｉｑを減少補正する。また、減量値ｄＱを小さくした分、減量期間ＴＬが短くなるように学習補正係数ｉｔを減少補正し、改質触媒９に供給される燃料の総量が変化しないようにする。
【００５１】
これにより、最大水素濃度Ｃｍａｘを目標水素濃度Ｃｔに近づけ、水素の過不足が生じないようにする。
【００５２】
また、ステップＳ３３では、コントローラ３０は、到達温度Ｔｆと平衡温度Ｔｂａｌとの偏差と所定値ｄ３、ｄ４との比較を行い、偏差が所定値ｄ３又はｄ４を超えている場合はステップＳ３４の補正処理を実行する。
【００５３】
具体的には、到達温度Ｔｆから平衡温度Ｔｂａｌを引いた値が所定値ｄ３よりも大きい場合は、減量期間ＴＬにおける改質反応による吸熱が十分でなく、触媒温度Ｔが平衡温度Ｔｂａｌまで下がっていないので、コントローラ３０は、次回以降の減量期間ＴＬが同条件では補正前と比較して長くなるように学習補正係数ｉｔを増大補正する。
【００５４】
平衡温度Ｔｂａlから到達温度Ｔｆを引いた値が所定値ｄ４よりも大きい場合は、減量期間ＴＬにおける改質反応による吸熱が過大で、到達温度Ｔｆが平衡温度Ｔｂａｌよりも下がっているので、コントローラ３０は、次回以降の減量期間ＴＬが同条件では補正前と比較して短くなるように学習補正係数ｉｔを増大補正する。
【００５５】
これにより、到達温度Ｔｆを平衡温度Ｔｂａｌに近づけることができ、燃料供給量を基本供給量Ｑｔに戻したことによる影響が出始めたときの水素濃度変化を抑え、水素の過不足が生じないようにする。
【００５６】
図５は、高ＥＧＲ率時に水素添加制御が行われるものの、上記減量処理が行われない場合の触媒温度変化及び水素濃度変化を示したタイムチャートである（比較例）。
【００５７】
この例では、時刻ｔ１１で燃料供給装置８から基本供給量Ｑｔで燃料供給が開始されて、改質触媒９における水素の生成が開始し、還流される排気中の水素濃度Ｃが遅れて上昇する。時刻ｔ１１から遅れて水素濃度Ｃが上昇するのは、燃料供給装置８から供給された燃料が改質触媒９に到達するまでに遅れがあり、また、改質反応の反応速度に起因する遅れがあるからである。また、改質反応が吸熱反応であるので触媒温度Ｔが低下する。
【００５８】
時刻ｔ１１の時点では、それまでに改質触媒９を流れた排気の熱によって触媒温度Ｔが高くなっており、水素の生成効率が高くなっている。このため、この例のように燃料供給開始時点から基本供給量Ｑｔを供給すると、水素濃度Ｃが平衡時水素濃度Ｃｂａｌを超えて上昇するオーバーシュートが発生する。
【００５９】
これに対し、図６は、高ＥＧＲ率時に水素添加制御が行われ、かつ、上記減量処理が行われる場合の触媒温度変化及び水素濃度変化を示したタイムチャートである。
【００６０】
時刻ｔ２１で燃料供給装置８からの燃料供給が開始されるが、燃料の供給開始から減量期間ＴＬが経過する時刻ｔ２２までは、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱだけ減少させた量の燃料が供給される。
【００６１】
減量期間ＴＬにおいて供給する燃料量を減量値ｄＱだけ減少させたことにより、最大水素濃度Ｃｍａｘは目標水素濃度Ｃｔに略等しく、その後も水素濃度Ｃは目標水素濃度Ｃｔを略維持する。
【００６２】
したがって、上記減量処理によれば、過剰な水素がエンジン１に供給されることはなく、過剰な水素によって失火、ノック、振動が引き起こされるのを防止することができる。
【００６３】
続けて、本実施形態の作用効果について説明する。
【００６４】
本実施形態に係るエンジン１は、排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路６と、ＥＧＲ通路６に配置され、燃料を改質して水素を生成し、生成された水素を還流される排気に添加する改質触媒９と、改質触媒９に燃料を供給する燃料供給装置８とを備える。そして、コントローラ３０は、燃料供給装置８から改質触媒９に燃料を供給する場合には、燃料供給の開始時点から減量期間ＴＬが経過するまでの燃料供給量が基本供給量ｔＱよりも少なくなるように燃料供給装置８から改質触媒９への燃料の供給量を制御する。
【００６５】
燃料供給開始時点から基本供給量ｔＱを供給すると、それまでに改質触媒９を流れた排気の熱によって触媒温度Ｔが高くなっており、水素の生成効率が高くなっているので、生成される水素が一時的に過多となってしまう。しかしながら、本実施形態では、燃料供給の開始時点から減量期間ＴＬが経過するまでの燃料供給量を基本供給量ｔＱよりも少なくなるようにしたので、水素が過剰に発生するのが抑えられ、水素が過剰にエンジン１に供給されることによるエンジン１の失火、ノック、振動を防止することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、減量処理における減量値ｄＱを、基本供給量ｔＱよりも減量値ｄＱだけ少ない量の燃料を供給することで得られる最大水素濃度ＣｍａｘがＥＧＲ率に応じて決定される目標水素濃度Ｃｔに等しくなるように設定した。減量値ｄＱをこのように設定すれば、水素添加制御中、水素濃度Ｃが目標水素濃度Ｃｔを超えて上昇することがなく、過剰な水素の発生をより一層抑えることができる。
【００６７】
また、本実施形態では、減量値ｄＱを、燃料供給の開始時点における触媒温度Ｔが高いほど大きく設定した。触媒温度Ｔが高いほど水素の生成効率が高いので、このように触媒温度Ｔに応じて減量値ｄＱを設定すれば、過剰な水素の発生をより一層抑えることができる。
【００６８】
また、本実施形態では、基本供給量Ｑｔを供給したときの改質触媒９の平衡温度Ｔｂａｌが低いほど減量期間ＴＬを長く設定した。これは、平衡温度Ｔｂａｌが低いほど燃料供給を開始時点の触媒温度Ｔと平衡温度Ｔｂａｌとの差が大きく、減量期間ＴＬにおいて改質触媒９から吸熱する必要のある熱量が大きいことに対応させたものである。
【００６９】
これにより、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を供給することで到達する改質触媒９の温度である到達温度Ｔｆ（燃料の供給量を基本供給量Ｑｔに戻したことによる影響がでる直前の温度）を平衡温度Ｔｂａｌに近づけ、燃料供給量を基本供給量Ｑｔに戻したことによる影響が出始めたときの水素濃度変化を抑え、水素の過不足が生じないようにすることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を供給することによって得られる最大水素濃度Ｃｍａｘと平衡時水素濃度Ｃｂａｌとの偏差に基づき、次回以降の減量値ｄＱを補正するようにした。これにより、製造バラツキや経時劣化によって水素の発生量が設計値からずれたとしても、減量値ｄＱを補正し、生成される水素量のずれをなくすことができる。
【００７１】
なお、減量値ｄＱの補正にあたっては、次回以降の減量値ｄＱを減少補正した場合は次回以降の減量期間ＴＬを減少補正し、次回以降の減量値ｄＱを増大補正した場合は次回以降の減量期間ＴＬを増大補正するようにした。これにより、生成される水素の総量が変化するのを抑え、エンジン１に供給される水素量に過不足が生じるのを防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、基本供給量Ｑｔから減量値ｄＱを減じた量の燃料を供給することで改質触媒９が到達する温度である到達温度Ｔｆと平衡温度Ｔｂａｌとの偏差に基づき、次回以降の減量期間ＴＬを補正するようにした。これにより、到達温度Ｔｆを平衡温度Ｔｂａｌに近づけ、燃料供給量を基本供給量Ｑｔに戻したことによる影響が出始めたときの水素濃度変化を抑え、水素の過不足が生じないようにすることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、触媒温度Ｔが所定の高温度ＴＲｉよりも低い場合は上記減量処理を行わないようにした。改質触媒９の温度が所定の高温度ＴＲｉよりも低い場合はそもそも生成される水素の量が過剰になることがないので、このような状況では燃料供給量の減量を行わないようにすることで、燃料供給量の減量が不必要に行われることによって水素量が不足するのを防止することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７５】
例えば、上記実施形態では、改質触媒９への燃料の供給を開始してから減量期間ＴＬが経過するまでの減量値ｄＱは当初設定された値を維持するが、減量期間ＴＬが経過するまでの間の減量値ｄＱの設定方法はこれに限定されず、例えば、図７に示すように改質触媒９への燃料の供給開始後、時間が経過するにつれて減量値ｄＱを段階的に減少させるようにしてもよい。あるいは、図示は省略するが、時間が経過するにつれて減量値ｄＱを連続的に減少させるようにしてもよい。このように減量値ｄＱを変化させば、燃料供給開始当初の水素濃度Ｃの変化を緩やかにすることができ、水素濃度Ｃのオーバーシュートを抑えやすくなる。
【００７６】
また、上記実施形態では、改質触媒９下流の水素濃度を水素濃度センサ２２によって検出し、これを減量処理に用いているが、燃料供給装置８から供給される燃料の量、ＥＧＲ率（又は還流される排気の量）等から水素生成量を推定し、これに基づき推定される水素濃度を減量処理に用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１    エンジン
６    ＥＧＲ通路
８    燃料供給装置
９    改質触媒
３０  コントローラ（減量処理手段）
【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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【図６】
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【図７】
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