(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々の気筒から排出された排気ガスを外部に排気する排気経路と、
この排気経路を流れる排気ガスの一部を分流させる排気ガス分流経路と、
この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る第１燃料供給装置と、
この第１燃料供給装置から供給された燃料と前記排気ガス分流経路の排気ガスとを流入させて改質ガスを生成させる改質室及び前記排気経路における前記排気ガス分流経路の分岐部分よりも下流側からの排気ガスを流入させる排気通路を有する改質器と、
この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
前記排気経路における前記排気ガス分流経路の分岐部分よりも下流側で且つ前記改質器よりも上流側に設けた空気供給装置及び第２燃料供給装置と、
前記排気経路における前記空気供給装置及び第２燃料供給装置と前記改質器との間に設けた酸化触媒と、
を備えることを特徴とした内燃機関。
【請求項２】
前記改質器の改質室に担持された改質用触媒の床温が所定の活性温度よりも低いときに、前記空気供給装置及び第２燃料供給装置に対して空気及び燃料の供給を実行させる制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、前記改質器の改質用触媒の床温が当該改質用触媒の耐久性を保証し得る耐久保証温度以上になったときに、前記空気供給装置に対して空気の供給を実行させるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスと当該排気ガス中に添加した燃料とから生成された改質ガスを吸気経路に供給させる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器に担持された改質用触媒で改質反応させて改質ガスを生成する。そして、この改質ガスを吸気経路に供給して混合気と共に燃焼室で燃焼させる内燃機関が知られている。例えば、この種の内燃機関は、下記の特許文献１に開示されており、添加された燃料を排気ガスと共に改質器の改質用触媒へと導く一方、別経路で改質器に排気ガスを導いて、この別経路の排気ガスの排気熱による吸熱反応で改質ガスを生成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９２５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、改質器に担持された改質用触媒は、その床温が所定の活性温度（例えば６５０℃）以上になることにより、改質反応が促進されて改質ガスを生成することができる。
【０００５】
しかしながら、機関始動直後等の機関冷間時においては、燃焼室から排出された排気ガスの温度が低く、改質用触媒を活性温度まで暖めることができないので、改質反応が鈍くなって十分な改質ガスを生成することができない。また、暖機運転終了後の通常運転時においても、改質反応が進むことにより改質用触媒の床温が低下してしまうので、その際の排気ガスの排気熱では改質用触媒を活性温度以上に保つことができず、十分な改質ガスの生成を行えない場合もある。
【０００６】
これが為、そのような改質用触媒の床温が活性温度に達していない状況下においては、燃焼室に改質ガスを導入することができないので、その導入による燃料消費率の向上等の効果を得ることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、改質器へと導かれる排気ガスが改質用触媒の改質反応を促進させ得るだけの温度に達していなくても、その改質用触媒の床温を活性温度以上に昇温させることが可能な内燃機関を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、夫々の気筒から排出された排気ガスを外部に排気する排気経路と、この排気経路を流れる排気ガスの一部を分流させる排気ガス分流経路と、この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る第１燃料供給装置と、この第１燃料供給装置から供給された燃料と排気ガス分流経路の排気ガスとを流入させて改質ガスを生成させる改質室及び排気経路における排気ガス分流経路の分岐部分よりも下流側からの排気ガスを流入させる排気通路を有する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、排気経路における排気ガス分流経路の分岐部分よりも下流側で且つ改質器よりも上流側に設けた空気供給装置及び第２燃料供給装置と、排気経路における空気供給装置及び第２燃料供給装置と改質器との間に設けた酸化触媒と、を備えている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、空気供給装置と第２燃料供給装置とから供給された空気及び燃料が酸化触媒に流入して発熱反応を起こし、その周囲の排気ガスの温度を上昇させる。そして、その温度上昇した排気ガスは改質器の排気通路に流入するので、改質器の改質用触媒の床温を活性温度まで上昇させることができる。
【００１０】
例えば、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の内燃機関において、改質器の改質室に担持された改質用触媒の床温が所定の活性温度よりも低いときに、空気供給装置及び第２燃料供給装置に対して空気及び燃料の供給を実行させる制御手段を設けている。従って、改質反応が十分でない床温のときに改質用触媒を活性温度まで昇温させることが可能になる。
【００１１】
ここで、請求項３記載の発明では、上記請求項２記載の内燃機関において、改質器の改質用触媒の床温が当該改質用触媒の耐久性を保証し得る耐久保証温度以上になったときに、空気供給装置に対して空気の供給を実行させるよう制御手段を構成している。
【００１２】
即ち、排気ガスの温度如何では破損等が懸念される温度まで改質用触媒の床温が上昇してしまう虞があるので、空気のみを供給することによって改質用触媒が冷却されて耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る内燃機関は、改質器の改質用触媒が活性温度に達していない機関始動直後等の機関冷間時や改質反応が進んで改質用触媒の床温が低下してしまった場合に、空気と燃料が導かれた酸化触媒の発熱反応により排気ガスを昇温させて改質用触媒の床温を活性温度以上にまで上昇させることができる。従って、この内燃機関においては、排気ガスが改質用触媒の改質反応を促進させ得るだけの温度に達していないときにおいても、十分な改質反応を起こさせて改質ガスの生成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
本発明に係る内燃機関の実施例について説明する。
【００１６】
最初に、本実施例における内燃機関の構成について図１を用いて詳述する。
【００１７】
本実施例の内燃機関は、内燃機関本体１と、この内燃機関本体１における第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに空気を導入する吸気経路２と、その第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路３と、燃焼制御を行う電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）４とを備えている。
【００１８】
先ず、上記吸気経路２は、外部から空気を導入する吸気通路２Ａと、この吸気通路２Ａの空気を第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに分流して吸入させる吸気マニホルド２Ｂとを備えている。
【００１９】
その吸気通路２Ａには、吸入空気量を計測するエアフロメータ５と、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの空気の吸入量を調節するスロットルバルブ６と、このスロットルバルブ６を動作させるスロットルバルブアクチュエータ６ａとが設けられている。ここで、そのエアフロメータ５の計測信号はＥＣＵ４に出力され、このＥＣＵ４にて吸入空気量や負荷が算出される。更に、そのスロットルバルブアクチュエータ６ａは、ＥＣＵ４により動作制御されてスロットルバルブ６の開弁角度を調節する。
【００２０】
また、上記吸気マニホルド２Ｂにおける夫々の分流通路は、内燃機関本体１に形成された第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの各吸気ポート（図示略）と連通しており、その夫々の吸気ポートには、燃料ポンプ７で圧送された燃料タンク８からの燃料の噴射を行う第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄが設けられている。ここで、これら第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄは、ＥＣＵ４により夫々の燃料の噴射量や噴射時期が制御される。尚、図１においては、図示の便宜上、吸気マニホルド２Ｂの夫々の分流通路に第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄを配備している。
【００２１】
続いて、上記排気経路３には、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスをその夫々に連通する各分流通路を経て集合させる排気マニホルド３Ａが設けられている。ここでは、この排気マニホルド３Ａとして、各分流通路を経た排気ガスを最終的に一つの流路に集合させる所謂４−１タイプのものを例示する。従って、本実施例の排気経路３には、その排気マニホルド３Ａにて集合させられた排気ガスを下流側（即ち、外部側）へと導く排気通路３Ｂが設けられている。例えば、この排気通路３ＢにはＡ／Ｆ（空燃比）センサ１０が設けられており、このＡ／Ｆセンサ１０の出力信号がＥＣＵ４による第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの空燃比制御に用いられる。
【００２２】
ここで、本実施例の排気経路３においては、排気ガスの浄化を行う触媒装置１１と、改質用触媒（例えばロジウム系のもの）を担持した改質器１２とが排気通路３Ｂよりも下流側に配備されている。本実施例にあっては、その改質器１２が図１に示す如く触媒装置１１よりも上流側に配置されている。
【００２３】
本実施例の改質器１２は、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを排気通路３Ｂ側から流入させて下流の触媒装置１１側に排出させる筒体１２ａと、この筒体１２ａ内に配備され、内部に改質用触媒が担持された改質室１２ｂとを備えたものであって、この改質室１２ｂ内で排気ガスと燃料との混合気に吸熱反応（改質反応）が起こって改質ガスを生成するものである。
【００２４】
例えば、その排気ガスが「７．６ＣＯ2＋６．８Ｈ2Ｏ＋４０．８Ｎ2」で、その燃料がガソリン燃料「Ｃ7.6Ｈ13.6」である場合の吸熱反応は、
１．５６（７．６ＣＯ2＋６．８Ｈ2Ｏ＋４０．８Ｎ2）＋３（Ｃ7.6Ｈ13.6）＋９８４．８Ｋｃａｌ→３１Ｈ2＋３４．７ＣＯ＋６３．６Ｎ2
で表される。
【００２５】
即ち、かかる場合の吸熱反応によれば、３モルの上記ガソリン燃料から３１モルの水素ガスと３４．７モルの一酸化炭素ガスが生成される。
【００２６】
従って、この内燃機関においては、かかる改質反応を改質器１２で行わせる為に、その改質室１２ｂの中へと排気ガス及び燃料を導く必要がある。
【００２７】
そこで、先ず、本実施例にあっては、排気経路３を流れる排気ガスの一部を分流させて改質室１２ｂへと導く排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）１３を設ける。本実施例の排気ガス分流通路１３としては、改質器１２の上流側に位置する排気通路３Ｂと改質室１２ｂの入口側とを連通させて、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの一部を分流させるものを例示する。
【００２８】
また、本実施例にあっては、その排気ガス分流通路１３内に燃料を供給する図１に示す第１燃料供給装置１４を設ける。これにより、排気ガス分流通路１３の中に燃料タンク８からの燃料が供給され、その中を流れる排気ガスと共に燃料が改質室１２ｂへと導かれて改質反応が行われる。
【００２９】
ここで、その第１燃料供給装置１４は、機関回転数や負荷等の内燃機関の運転状態に応じてＥＣＵ４により燃料の噴射量が制御される。即ち、内燃機関に要求される改質ガスの導入量（換言すれば、改質ガス導入通路１５における流量調整弁１６の開弁角度）は内燃機関の運転状態に応じて決定することができ、その改質ガスの生成量は第１燃料供給装置１４からの燃料の噴射量に依存するので、この内燃機関の運転状態が明らかになれば第１燃料供給装置１４からの燃料の噴射量を判断できる。従って、本実施例にあっては、内燃機関の運転状態に応じた排気ガス分流通路１３への燃料の噴射量が表されたマップを用意し、これを用いてＥＣＵ４に第１燃料供給装置１４からの燃料の噴射量を設定させる。
【００３０】
ところで、改質室１２ｂに担持された改質用触媒は、所定の活性温度（例えば、６５０℃）よりも低温になると改質反応が鈍くなって改質ガス（水素ガス）を生成することができない。
【００３１】
そこで、ＥＣＵ４は、そのような低温時に第１燃料供給装置１４から燃料を噴射させない又は噴射量を減少させるべく第１燃料供給装置１４の噴射量及び噴射時期の設定を行うよう構成する。
【００３２】
更に、本実施例の改質室１２ｂは、相互に連通する複数の部屋で構成し、その夫々に改質用触媒を担持すると共に夫々の部屋を筒体１２ａ内で所定の間隔を設けて配置する。これにより、その部屋同士の外壁面の間には、排気通路３Ｂ側からの排気ガスが流れる排気通路１２ｃが形成される。即ち、本実施例の改質器１２は、高温の排気ガスの熱を利用して（換言すれば、高温の排気ガスの熱と熱交換させて）改質用触媒の昇温を図り、これにより改質反応の活性化を図る構造としている。
【００３３】
また、本実施例にあっては、その改質器１２にて生成された改質ガスを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入する改質ガス導入経路を設けている。本実施例の改質ガス導入経路としては、改質室１２ｂの出口側と吸気通路２Ａにおけるスロットルバルブ６の下流側との間を連通させる改質ガス導入通路１５が設けられている。
【００３４】
この改質ガス導入通路１５には、吸気通路２Ａへの改質ガスの導入量を調節する流量調整弁１６と、この流量調整弁１６を動作させる弁アクチュエータ１６ａとが設けられている。この弁アクチュエータ１６ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。
【００３５】
ここで、改質器１２から排出された改質ガスや改質反応が行われなかった排気ガスは高温状態にあり、これらがそのまま吸気通路２Ａへ導入されると、外部から吸入した空気が温められて第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの充填効率が悪化する。
【００３６】
本実施例にあっては、かかる充填効率の悪化を抑える為に、図１に示す如く改質ガス導入通路１５に冷却装置１７を設け、これにより、改質器１２から排出された改質ガスや排気ガスを冷却させる。例えば、その冷却装置１７は、ＥＣＵ４によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるもののみならず、その温度がＥＣＵ４により適宜可変制御され得るものであってもよい。
【００３７】
このように、本実施例の改質器１２は、高温の排気ガスの熱を利用して改質反応の促進を図るべく構成されている。しかしながら、その排気ガスが例えば機関始動直後等の如く低温のときには、如何に上記の如き構造を採ったとしても改質用触媒の床温が所定の活性温度まで昇温せず、上述したが如く改質反応が不十分になる。また、暖機運転終了後の通常運転時においても、改質反応が進むと改質用触媒の床温がその活性温度よりも低下する場合もある。
【００３８】
そこで、本実施例にあっては、改質用触媒の床温が所定の活性温度まで達していないときにその床温を早期に活性温度まで昇温させるべく、排気経路３における排気ガス分流通路１３との分岐点よりも下流側で且つ改質器１２よりも上流側に空気供給装置１８，第２燃料供給装置１９及び酸化触媒２０を配備し、これらにより改質器１２の排気通路１２ｃへと流入する排気ガスの温度を上昇させる。
【００３９】
具体的には、その空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９とを排気通路３Ｂにおける排気ガス分流通路１３との分岐点よりも下流側に配設し、その排気通路３Ｂの下流端に酸化触媒２０を取り付ける。そして、その酸化触媒２０は、その下流端に排気通路３Ｃを介して改質器１２の上流端へと取り付ける。その排気経路３における排気通路３Ｂと排気通路３Ｃは、便宜上、夫々「第１排気通路３Ｂ」、「第２排気通路３Ｃ」という。尚、本実施例にあっては、改質器１２と触媒装置１１との間に第３排気通路３Ｄを介在させている。
【００４０】
従って、その空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９から排気通路３Ｂに空気と燃料が供給されることによって、その空気と燃料が酸化触媒２０で発熱反応を起こし、その周囲の排気ガスの温度を上昇させる。これが為、その温度上昇した排気ガスは、改質器１２の排気通路１２ｃへと流入して改質用触媒の床温を上昇させる。
【００４１】
ここで、その空気供給装置１８は、ＥＣＵ４により空気の供給量及び供給時期が制御される。また、その第２燃料供給装置１９についても、ＥＣＵ４により燃料の噴射量及び噴射時期が制御される。そして、本実施例にあっては、かかる夫々の制御をＥＣＵ４に実行させる為に、改質用触媒の床温を検出する床温センサ２１を改質器１２に設けている。
【００４２】
そのＥＣＵ４は、床温センサ２１から改質用触媒の床温を検出し、その床温が所定の温度よりも低温であれば、空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９に対して各々に空気と燃料を供給させるよう構成する。その空気及び燃料の供給要否を判断する為の上記の所定の温度としては、改質用触媒の改質反応の促進が可能な温度範囲における低温側の温度（以下、「改質可能温度」という。）を設定する。例えば、本実施例にあっては、上述した所定の活性温度（６５０℃）を改質可能温度に設定する。
【００４３】
ところで、その空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９から供給させる空気と燃料の各々の供給量は、現状の改質用触媒の床温により判断することができる。即ち、改質用触媒の床温が改質可能温度よりも低温の場合には、その温度差が大きいほど空気と燃料の供給量を増加させて酸化触媒２０での発熱反応を良くする必要があり、現状の改質用触媒の床温を明らかにすることによって夫々の供給量を判断できる。これが為、本実施例にあっては、改質用触媒の床温に応じた第１排気通路３Ｂへの空気及び燃料の供給量が表されたマップを用意し、これを用いてＥＣＵ４に空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９からの空気と燃料の各々の供給量を設定させる。
【００４４】
一方、改質器１２の改質用触媒は、ある温度を超えてしまうと所期の改質性能を発揮することができなくなり破損してしまう虞がある。例えば、排気ガスの温度の異常上昇があった場合や、上述した空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９からの空気と燃料の供給によって排気ガスの温度を上昇させ過ぎてしまった場合などに、改質用触媒の床温が大幅に上昇してしまう可能性がある。
【００４５】
そこで、そのような不都合の生じない改質用触媒の耐久保証温度（例えば、ここでは８００℃）を設定し、この耐久保証温度を超えた際に空気供給装置１８から空気のみを供給させて改質用触媒の冷却を図るようＥＣＵ４を構成する。その際の空気の供給量についても、改質用触媒の床温に応じた冷却に要する空気の供給量が表されたマップを用意し、これを用いてＥＣＵ４に設定させる。
【００４６】
以下、そのＥＣＵ４の制御動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
先ず、本実施例のＥＣＵ４は、床温センサ２１の検出信号に基づいて改質器１２の改質用触媒の床温を検出し、この床温が上述した改質可能温度以上であるか否か判定する（ステップＳＴ１）。
【００４８】
ここで、その改質用触媒の床温が改質可能温度よりも低温の場合、ＥＣＵ４は、その改質用触媒の床温に応じた空気供給装置１８及び第２燃料供給装置１９からの空気及び燃料の供給量を前述したマップから読み込み、その夫々の供給量で空気及び燃料の供給を行うよう空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９に対して指示する（ステップＳＴ２）。
【００４９】
これにより、その空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９は、第１排気通路３Ｂに対して夫々空気と燃料を供給する。そして、その空気と燃料は、排気ガスと共に酸化触媒２０へと流入し、発熱反応を起こして周囲の排気ガスの温度を上昇させる。しかる後、その温度上昇した排気ガスは、改質器１２の排気通路１２ｃを流れ、これに伴って改質用触媒の床温を上昇させる。
【００５０】
そのステップＳＴ２の処理の後、ＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ１に戻って再び改質用触媒の床温と改質可能温度との比較判定を行い、その改質用触媒の床温がまだ改質可能温度よりも低温のときには上記ステップＳＴ２に進んで同様の処理を繰り返す。
【００５１】
一方、そのステップＳＴ１にて改質用触媒の床温が改質可能温度以上であると判定された場合、ＥＣＵ４は、その改質用触媒の床温が耐久保証温度以上か否かを判定する（ステップＳＴ３）。
【００５２】
そして、その改質用触媒の床温が耐久保証温度よりも低温の場合、ＥＣＵ４は、空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９に対して第１排気通路３Ｂへの空気及び燃料の供給停止指令を実行する（ステップＳＴ４）。これにより、その空気供給装置１８と第２燃料供給装置１９は、各々が空気及び燃料の供給を行っていればこれを停止し、各々が空気及び燃料の供給を行っていなければ、かかる停止状態を維持する。
【００５３】
しかる後、このＥＣＵ４は、その改質用触媒の床温と内燃機関の運転状態に応じた第１燃料供給装置１４からの燃料の噴射量を前述したマップから読み込み、その噴射量で燃料の供給を行うよう第１燃料供給装置１４に対して指示する（ステップＳＴ５）。これにより、その第１燃料供給装置１４は、排気ガス分流通路１３に対して燃料を噴射する。
【００５４】
ここで、その際の改質用触媒の床温は改質反応が促進されるだけの温度になっているので、その第１燃料供給装置１４からの燃料が排気ガス分流通路１３を流れる排気ガスと共に改質器１２の改質室１２ｂへと導かれて改質ガスを生成する。この改質ガスは、改質反応時に残存した排気ガスと共に改質ガス導入通路１５を介して吸気通路２Ａに導入され、外部からの吸入空気及び第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの噴霧燃料からなる混合気と共に第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入して燃焼する。
【００５５】
これにより、この内燃機関においては、ポンプ損失や冷却損失が低減され、更には比熱比が増大するので、燃料消費率の低減やトルクの向上を図ることができる。
【００５６】
その一方で、排気ガスの吸気経路２への導入は、燃焼温度や燃焼速度の低下による燃焼変動を増大させるので燃料消費率を悪化させてトルク変動を生じさせる可能性がある。しかしながら、この内燃機関においては排気ガスと共に改質ガス（特に水素ガス）をも導入している為、燃焼時の発熱量が増加し、急速燃焼が可能になるので、ノッキングの改善やリーン限界の拡大を図ることができる。そして、これにより燃料消費率の悪化が改善されると共に、トルク変動を低下させることができる。
【００５７】
ＥＣＵ４は、その後に上記ステップＳＴ１へと戻り、改質用触媒の床温の監視を行いながら改質ガスの生成を繰り返す。
【００５８】
また、上記ステップＳＴ３にて改質用触媒の床温が耐久保証温度以上であると判定された場合、ＥＣＵ４は、その改質用触媒の床温に応じた空気供給装置１８からの空気の供給量を前述したマップから読み込み、その供給量で空気の供給を行うよう空気供給装置１８に対して指示する（ステップＳＴ６）。
【００５９】
これにより、その空気供給装置１８から供給された空気が第１排気通路３Ｂの排気ガスを冷却しながら酸化触媒２０を経て改質器１２の排気通路１２ｃへと流入し、酸化触媒２０や改質器１２の改質用触媒を冷却する。
【００６０】
そのステップＳＴ６の処理の後、ＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ３に戻って再び改質用触媒の床温と耐久保証温度との比較判定を行い、その改質用触媒の床温がまだ耐久保証温度以上のときには上記ステップＳＴ６に進んで同様の処理を繰り返す。これに伴い改質用触媒の床温を耐久保証温度よりも低下させることができるので、その改質用触媒は、破損等が防止されて耐久性が向上する。
【００６１】
以上示した如く、本実施例の内燃機関は、改質器１２の改質用触媒が活性温度に達していない機関始動直後等の機関冷間時や改質反応が進んで改質用触媒の床温が低下してしまった場合において、排気ガスが改質用触媒の改質反応を促進させ得るだけの温度に達していないときに、空気と燃料が導かれた酸化触媒２０の発熱反応により排気ガスを昇温させて改質用触媒の床温を活性温度以上にまで上昇させることができる。従って、この内燃機関においては、そのような改質反応が行われ難い状況下であっても、強制的に改質用触媒の床温を上昇させ、十分な改質反応を行わせて改質ガスの生成を行うことができるようになる。
【００６２】
このように、本実施例の内燃機関によれば、改質用触媒の床温を改質反応が促進され得る最適な温度まで早期に上昇させ、それ以降その温度を常時保つことができるので、内燃機関の運転状態が変化しても改質ガスを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入することができ、前述した燃料消費率の低減等の如き機関性能向上を様々な内燃機関の運転状態において図ることができる。
【００６３】
また、本実施例の内燃機関は、改質用触媒の床温が耐久性を低下させる温度にまで上昇してしまった場合に、改質器１２に空気を導いて強制的に改質用触媒を冷却させるので、改質器１２の耐久性を向上させることができる。
【００６４】
ここで、酸化触媒２０は発熱反応を繰り返すことにより劣化していくが、本実施例にあっては、その酸化触媒２０を排気経路３に着脱自在な構造で配置しているので、これを交換することにより改質器１２の耐久性を更に向上させることができる。従って、本実施例の内燃機関によれば、その酸化触媒２０よりも高価な改質器１２の寿命を延ばすことができるので、ランニングコストを低減させることができる。
【００６５】
尚、本実施例にあっては所謂４−１タイプの排気マニホルド３Ａを例示したので、第１排気通路３Ｂの空気供給装置１８及び第２燃料供給装置１９，酸化触媒２０並びに改質器１２を１つずつ配備したが、例えば、その排気マニホルドが所謂４−２タイプのものである場合には、その下流の夫々の排気経路に空気供給装置１８及び第２燃料供給装置１９，酸化触媒２０並びに改質器１２を設けることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、改質用触媒の床温を早期に所定の活性温度まで上昇させて、その温度を保持させる技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る内燃機関の実施例の構成を示す図である。
【図２】実施例の内燃機関の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１  内燃機関本体
２  吸気経路
２Ａ  吸気通路
３  排気経路
３Ａ  排気マニホルド
３Ｂ  第１排気通路
４  ＥＣＵ（電子制御装置）
１２  改質器
１２ａ  筒体
１２ｂ  改質室
１２ｃ  排気通路
１３  排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）
１４  燃料供給装置（第１燃料供給装置）
１５  改質ガス導入通路（改質ガス導入経路）
１８  空気供給装置
１９  燃料供給装置（第２燃料供給装置）
２０  酸化触媒
２１  床温センサ
【図１】
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【図２】
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