(57)【要約】【課題】この発明は、水素利用内燃機関に関し、広い運転領域で大量ＥＧＲを行うことができ、燃費性能の向上とエミッションの低減が図れ、かつシステム構成を簡単とすることを目的とする。【解決手段】内燃機関１０は、吸気ポート内に有機ハイドライドを含む水素化燃料を噴射する燃料噴射弁１８と、ＥＧＲ通路２０と、ＥＧＲ通路２０の途中に設けられた脱水素触媒２６と、ＥＧＲガス中または脱水素触媒２６内に水素化燃料を噴射するＥＧＲ用燃料噴射弁２８とを有している。この内燃機関１０では、ＥＧＲ通路２０を通してＥＧＲガスを還流させつつＥＧＲ用燃料噴射弁２８から水素化燃料を噴射することにより、水素を含んだＥＧＲガスを吸気通路１２に導入する水素含有ＥＧＲを実行することができる。【選択図】図１
2007187111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポートまたは気筒内に有機ハイドライドを含む水素化燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と、
前記内燃機関の排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記水素化燃料を脱水素反応させて水素と脱水素燃料とを生成させる脱水素触媒と、
前記ＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス中または前記脱水素触媒内に前記水素化燃料を噴射する第２の燃料噴射手段と、
所定の実行条件の成立時に、前記ＥＧＲ通路を通してＥＧＲガスを還流させつつ前記第２の燃料噴射手段から前記水素化燃料を噴射することにより、水素を含んだＥＧＲガスを吸気通路に導入する水素含有ＥＧＲを実行する水素含有ＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴とする水素利用内燃機関。
【請求項２】
前記水素含有ＥＧＲの実行時に、非実行時に比して、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を削減する削減手段を備え、
前記削減手段による噴射量削減量は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量よりも多いことを特徴とする請求項１記載の水素利用内燃機関。
【請求項３】
前記水素含有ＥＧＲの開始指令が発せられた場合に、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射開始に先立って、ストイキまたはリッチな空燃比での運転を行いながらＥＧＲガスを前記ＥＧＲ通路に流通させる酸素パージ手段を更に備えることを特徴とすることを特徴とする請求項１または２記載の水素利用内燃機関。
【請求項４】
前記水素含有ＥＧＲの実行中に機関停止要求が発せられた場合に、機関停止に先立って、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射を停止させた状態でＥＧＲガスを前記ＥＧＲ通路に流通させる水素パージ手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の水素利用内燃機関。
【請求項５】
前記ＥＧＲ通路の前記脱水素触媒より下流側に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
ノックが発生し易い運転条件であるか否かを判定する判定手段と、
ノックが発生し易い運転条件であると判定された場合に、前記ＥＧＲクーラでの冷却を強化する冷却強化手段と、
前記ＥＧＲクーラでの冷却により液化したＥＧＲガス中の脱水素燃料が前記第１の燃料噴射手段から噴射されるように、その液化した脱水素燃料を前記第１の燃料噴射手段への燃料通路に送る脱水素燃料通路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の水素利用内燃機関。
【請求項６】
前記脱水素触媒を加熱可能な電気ヒータと、
ＥＧＲガス中の脱水素燃料を液化させて分離することにより、ＥＧＲガス中の水素濃度を高める水素濃度増大手段と、
前記内燃機関の始動要求が発せられたときに前記脱水素触媒の温度が所定の活性温度より低かった場合に、前記電気ヒータにより前記脱水素触媒を活性温度以上に予熱し、前記水素濃度増大手段により水素濃度を高めたＥＧＲガスによって燃焼室内に主に水素を供給しながら前記内燃機関の始動を行う水素利用始動手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の水素利用内燃機関。
【請求項７】
前記排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記脱水素触媒を加熱可能な電気ヒータと、
前記内燃機関の始動後、前記脱水素触媒の温度が所定の活性温度より低かった場合に、前記脱水素触媒を前記電気ヒータによって加熱しながら、前記水素含有ＥＧＲおよび点火時期遅角を実行することにより、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の水素利用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素利用内燃機関に係り、特に、水素化燃料を利用する内燃機関として好適な水素利用内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料を触媒を用いて反応させることによって水素ガスを生成し、その水素を単独または他の燃料と共に内燃機関で燃焼させるシステムが知られている。水素は高い燃焼性を有しており、燃焼速度が速い。このため、水素を燃焼させることによって内燃機関の燃焼を改善することができ、燃費性能の向上や低エミッション化が図れる。
【０００３】
特開２００４−９２５２０号公報には、排気通路から取り出されたＥＧＲガスに燃料（通常のガソリン）を添加し、このＥＧＲガスをＲｈ等を触媒成分とする改質触媒に通すことにより、添加された燃料を水蒸気改質して水素と一酸化炭素とに変換した後、吸気通路へ還流させる排気リフォーマシステムが開示されている。上記の水蒸気改質反応は吸熱反応であるので、反応生成物の熱量は改質前よりも大きくなる。このため、上記排気リフォーマシステムによれば、排気熱を回収することができ、燃費性能の向上が図れる。
【０００４】
しかしながら、上記の水蒸気改質反応は、同公報の段落番号００３１に記載の通り、非常に吸熱量の多い反応である。このため、水蒸気改質反応を十分に起こさせるには、改質触媒を７００〜８００℃以上という高温にする必要があり、それには高い排気温度が要求される。従って、排気温度が低い低回転軽負荷域では、水蒸気改質反応を十分に起こさせることが難しい。それゆえ、上記の排気リフォーマシステムでは、通常走行で多用される低回転軽負荷域における燃費性能やエミッション性能を改善しにくいという問題がある。
【０００５】
また、特開２００５−１４７１２４号公報には、水素化燃料を脱水素触媒で脱水素反応させることにより水素と脱水素燃料とに分離して、各々を内燃機関に供給するシステムが開示されている。このシステムでは、脱水素触媒の温度が２００℃程度あれば脱水素反応を起こさせることができるので、低回転軽負荷域であっても十分な量の水素を生成することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９２５２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０４３７号公報
【特許文献３】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】
【０００７】
しかしながら、水素化燃料を脱水素触媒で脱水素反応させる上記のシステムにおいては、脱水素触媒の温度が５００℃程度になると、水素化燃料中の炭素が析出して触媒表面を覆うコーキングが発生し易く、触媒性能の低下を招くことがある。このコーキングを回避するため、排気温度が高くなる高負荷域では、脱水素反応を停止させなければならない場合がある。また、このシステムでは、脱水素反応生成物を水素ガスと液体の脱水素燃料とに物理的に分離するための分離器や、水素ガス噴射用インジェクタ等が必要となるので、システムが複雑になり易い。このため、車両への搭載性が悪化したり、コストが高くなり易いという懸念もある。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、広い運転領域で大量ＥＧＲを行うことができ、燃費性能の向上とエミッションの低減が図れ、かつシステム構成が簡単な水素利用内燃機関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】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、水素利用内燃機関であって、
内燃機関の吸気ポートまたは気筒内に有機ハイドライドを含む水素化燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と、
前記内燃機関の排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記水素化燃料を脱水素反応させて水素と脱水素燃料とを生成させる脱水素触媒と、
前記ＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス中または前記脱水素触媒内に前記水素化燃料を噴射する第２の燃料噴射手段と、
所定の実行条件の成立時に、前記ＥＧＲ通路を通してＥＧＲガスを還流させつつ前記第２の燃料噴射手段から前記水素化燃料を噴射することにより、水素を含んだＥＧＲガスを吸気通路に導入する水素含有ＥＧＲを実行する水素含有ＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記水素含有ＥＧＲの実行時に、非実行時に比して、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を削減する削減手段を備え、
前記削減手段による噴射量削減量は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量よりも多いことを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記水素含有ＥＧＲの開始指令が発せられた場合に、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射開始に先立って、ストイキまたはリッチな空燃比での運転を行いながらＥＧＲガスを前記ＥＧＲ通路に流通させる酸素パージ手段を更に備えることを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記水素含有ＥＧＲの実行中に機関停止要求が発せられた場合に、機関停止に先立って、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射を停止させた状態でＥＧＲガスを前記ＥＧＲ通路に流通させる水素パージ手段を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ＥＧＲ通路の前記脱水素触媒より下流側に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
ノックが発生し易い運転条件であるか否かを判定する判定手段と、
ノックが発生し易い運転条件であると判定された場合に、前記ＥＧＲクーラでの冷却を強化する冷却強化手段と、
前記ＥＧＲクーラでの冷却により液化したＥＧＲガス中の脱水素燃料が前記第１の燃料噴射手段から噴射されるように、その液化した脱水素燃料を前記第１の燃料噴射手段への燃料通路に送る脱水素燃料通路と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記脱水素触媒を加熱可能な電気ヒータと、
ＥＧＲガス中の脱水素燃料を液化させて分離することにより、ＥＧＲガス中の水素濃度を高める水素濃度増大手段と、
前記内燃機関の始動要求が発せられたときに前記脱水素触媒の温度が所定の活性温度より低かった場合に、前記電気ヒータにより前記脱水素触媒を活性温度以上に予熱し、前記水素濃度増大手段により水素濃度を高めたＥＧＲガスによって燃焼室内に主に水素を供給しながら前記内燃機関の始動を行う水素利用始動手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記脱水素触媒を加熱可能な電気ヒータと、
前記内燃機関の始動後、前記脱水素触媒の温度が活性温度より低かった場合に、前記脱水素触媒を前記電気ヒータによって加熱しながら、前記水素含有ＥＧＲおよび点火時期遅角を実行することにより、前記排気浄化触媒を暖機する触媒暖機手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、外部ＥＧＲガスに対して添加された水素化燃料を脱水素触媒で脱水素反応させることにより、水素を含んだ外部ＥＧＲガスを吸気通路に還流させる水素含有ＥＧＲを実行することができる。水素含有ＥＧＲでは、水素の燃焼によって燃焼速度が高まり、燃焼を安定させることができる。このため、ＥＧＲ限界が拡大し、大量ＥＧＲが可能となる。そして、水素含有ＥＧＲでは、脱水素触媒が比較的低温の状態から比較的高温の状態に至るまで、脱水素触媒で水素を生成することが可能である。従って、第１の発明によれば、広い運転領域において、大量ＥＧＲが可能となり、その結果、ＮＯｘ排出量の大幅な低減、および、ポンピングロス低減による燃費性能の大幅な向上が図れる。また、水素含有ＥＧＲによれば、吸熱反応である脱水素反応を利用して排気熱を回収することができるので、回収された排気熱の分だけ、燃費を更に改善することができる。また、第１の発明によれば、簡単かつ小型なシステム構成で上記効果を達成することができるので、車両への搭載性にも優れ、コストアップも少ない。
【００１７】
第２の発明によれば、水素含有ＥＧＲの実行中、吸気ポートまたは気筒内に噴射する燃料量の削減量を、ＥＧＲガス中に噴射する燃料量よりも多くすることができる。なぜなら、水素含有ＥＧＲの実行中は、排気熱を回収することができるので、非実行時に比して少ない燃料量で同等の出力を発生することができるからである。よって、全体としての燃料消費量を削減することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、水素含有ＥＧＲの開始指令が発せられた場合、ＥＧＲガス中に燃料を噴射するのに先立って、酸素を含まないＥＧＲガスを流通させることにより、ＥＧＲ通路および脱水素触媒内の酸素をパージすることができる。このため、水素がＥＧＲ通路や脱水素触媒内で燃焼することを確実に防止することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、水素含有ＥＧＲの実行中に機関停止要求が発せられた場合に、機関停止に先立って、燃料を含まないＥＧＲガスを流通させることにより、ＥＧＲ通路および脱水素触媒内の水素をパージすることができる。このため、機関停止後にＥＧＲ通路や脱水素触媒内に水素が残存するのを確実に防止することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、ノックが発生し易い運転条件のときに、ＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却を強化することにより、吸気温度を下げることができる。また、ＥＧＲクーラでの冷却により液化したＥＧＲガス中の脱水素燃料を第１の燃料噴射手段に送り、第１の燃料噴射手段から噴射することができる。これにより、オクタン価の高い脱水素燃料を水素化燃料に代えて燃焼に付することができる。このようなことから、第５の発明によれば、ノックを極めて発生しにくくすることができるので、内燃機関の圧縮比を高めることができる。よって、内燃機関の熱効率や出力を向上することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、内燃機関の始動要求が発せられたときに脱水素触媒の温度が活性温度より低かった場合に、電気ヒータにより脱水素触媒を活性温度以上に予熱した後、水素濃度を高めたＥＧＲガスによって燃焼室内に主に水素を供給しながら内燃機関の始動を行うことができる。このため、始動時のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量を大幅に削減することができ、エミッション性能を向上することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、内燃機関の始動後、脱水素触媒の温度が活性温度より低かった場合に、脱水素触媒を電気ヒータによって加熱しながら、水素含有ＥＧＲおよび点火時期遅角を実行することができる。これにより、内燃機関の始動後、排気浄化触媒を迅速に暖機することができる。また、内燃機関から直接排出されるエミッションを水素含有ＥＧＲの効果によって低減することができるので、排気浄化触媒の暖機が完了するまでの期間においても、外部へ放出されるエミッションを低減することができる。このようなことから、第７の発明によれば、内燃機関の始動直後のエミッションを有効に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の４サイクル内燃機関１０を備えている。本システムは、以下に説明するように、有機ハイドライドを主成分として含む水素化燃料の給油を受けて、内燃機関１０を運転することができる。本実施形態では、水素化燃料は主としてメチルシクロヘキサンを有機ハイドライドとして含むものとして説明するが、本発明における水素化燃料は他の有機ハイドライドを含むものであってもよい。
【００２５】
内燃機関１０の燃焼室には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。また、内燃機関１０には、燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ１６が設けられている。
【００２６】
吸気通路１２には、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８が設置されている。なお、燃料噴射弁１８は、図示の構成と異なり、燃料を気筒内に直接に噴射するように配置されていてもよい。
【００２７】
また、内燃機関１０は、排気通路１４内の排気ガスの一部を、ＥＧＲ通路２０を通して吸気通路１２へ還流させる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行う機能を有している。すなわち、ＥＧＲ通路２０は、排気通路１４と吸気通路１２とを接続するように設けられている。ＥＧＲ通路２０の途中には、ＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ弁２４とが設けられている。ＥＧＲクーラ２２には、内燃機関１０の冷却水通路が設けられており、この冷却水と熱交換させることで、ＥＧＲ通路２０を通る排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却することができる。ＥＧＲガスの量は、ＥＧＲ弁２４の開度により、制御することができる。
【００２８】
また、ＥＧＲ通路２０の途中であってＥＧＲクーラ２２の上流側には、脱水素触媒２６が設けられている。排気通路１４からＥＧＲ通路２０に入ったＥＧＲガスは、まず脱水素触媒２６を通過し、その後、ＥＧＲクーラ２２、ＥＧＲ弁２４を通って、吸気通路１２に流入する。この脱水素触媒２６は、排気通路１４の外周を囲むように配置されている。これにより、排気ガスの熱で脱水素触媒２６を加熱することができる。
【００２９】
脱水素触媒２６の入口付近には、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８が設置されている。ＥＧＲ用燃料噴射弁２８は、脱水素触媒２６に向けて、あるいはＥＧＲガス中に、水素化燃料を噴射することができる。なお、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８は、図示の構成と異なり、脱水素触媒２６の上流側のＥＧＲ通路２０内に水素化燃料を噴射するように配置されていてもよい。
【００３０】
ＥＧＲ用燃料噴射弁２８によってＥＧＲガス中に添加された水素化燃料は、脱水素触媒２６において脱水素反応し、水素と脱水素燃料とに変換される。水素化燃料がメチルシクロヘキサン（Ｃ７Ｈ１４）である場合には、トルエン（Ｃ７Ｈ８）が脱水素燃料として生成される。この場合の脱水素反応は、下記の化学式で表される。
Ｃ７Ｈ１４→Ｃ７Ｈ８＋３Ｈ２−２００ｋＪ（吸熱）
【００３１】
脱水素触媒２６には、Ｐｔ、セリア（酸化セリウム）、アルミナなどが触媒成分として担持されている。これにより、上記のような脱水素反応を有効に起こさせることができる。
【００３２】
脱水素反応を起こさせるには、脱水素触媒２６が２００℃程度以上の温度になっていることが必要とされる。本システムでは、排気ガスの熱により、脱水素触媒２６をそのような温度に加熱することができる。
【００３３】
本実施形態のシステムにおいて、水素化燃料は、燃料タンク３０に貯留されている。燃料タンク３０内の水素化燃料は、燃料ポンプ３２により加圧され、燃料通路３４を通って、燃料噴射弁１８およびＥＧＲ用燃料噴射弁２８に供給される。本実施形態では、燃料通路３４は、途中で分岐して、燃料噴射弁１８と、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８とにそれぞれ接続されている。
【００３４】
また、本実施形態のシステムは、アクセル開度（アクセルペダル位置）を検出するアクセルポジションセンサ３６と、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ３８と、吸気通路１２を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ４０と、クランク角や機関回転数NEを検出するクランク角センサ４２とを備えている。
【００３５】
更に、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種センサや、点火プラグ１６、燃料噴射弁１８、ＥＧＲ弁２４、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８、電子制御スロットルバルブ（図示せず）等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上記各種センサから入力される信号に基づき、所定のプログラムに従って、上記各種のアクチュエータを駆動する。
【００３６】
［実施の形態１の動作］
本実施形態の内燃機関１０は、燃料噴射弁１８から水素化燃料を噴射することにより、一般的な内燃機関と同様の形態で運転を行うことができる。この場合、内燃機関１０は、ストイキあるいはリッチな空燃比での運転のほか、リーンな空燃比での運転も行うことができる。内燃機関１０は、このような通常形態の運転のほかに、以下に説明する水素含有ＥＧＲを伴った運転をすることもできる。
【００３７】
（水素含有ＥＧＲ）
内燃機関１０では、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８によってＥＧＲガス中に水素化燃料を添加し、そのＥＧＲガスを脱水素触媒２６に通すことができる。これにより、ＥＧＲガス中に添加された水素化燃料は、脱水素反応して、水素と脱水素燃料とに変換される。その結果、水素と、気体状の脱水素燃料とを含んだＥＧＲガスが生成される。このＥＧＲガス中の水素および脱水素燃料は、燃料噴射弁１８から噴射された水素化燃料とともに、内燃機関１０の燃焼室内で燃焼に供される。本実施形態では、このようにして、水素を含んだＥＧＲガスを吸気通路１２に導入することができる。このようなＥＧＲのことを本明細書では「水素含有ＥＧＲ」と称する。
【００３８】
水素含有ＥＧＲを行う際には、空気過剰率λ＝１、つまりストイキ空燃比となるように制御される。これにより、ＥＧＲガス中に酸素がほとんど含まれなくなるので、生成した水素が脱水素触媒２６で爆燃することを確実に防止することができる。
【００３９】
上記の水素含有ＥＧＲを行う内燃機関１０には、以下のような種々の利点がある。
(1)大量ＥＧＲが可能
水素は高い燃焼性を有している。このため、内燃機関１０の燃焼室内で他の燃料と共に水素を燃焼させると、燃焼速度を高めることができ、燃焼を改善することができる。このため、大量のＥＧＲガスを導入しても、燃焼変動等の弊害が起こりにくく、安定した燃焼が得られる。従って、ＥＧＲ限界が拡大し、ＥＧＲ率を高めた大量ＥＧＲを行うことができる。その結果、ポンピングロス削減による燃費性能向上や、ＮＯｘ低減といったＥＧＲの効果をより大きく発揮させることができる。
【００４０】
(2)排気熱回収による燃費向上
脱水素反応は前述したように吸熱反応であり、排気ガスの熱を奪って反応が行われる。このため、脱水素反応によれば、反応前の水素化燃料より多量の熱量を有する水素および脱水素燃料を生成することができる。よって、脱水素反応によって熱量が増えた分だけ、燃料噴射弁１８から内燃機関１０に直接に噴射される燃料の量を少なくすることができる。このような形で排気熱を回収することにより、全体としての燃料消費量を低減することができる。
【００４１】
(3)低回転軽負荷域でも水素生成可能
脱水素触媒２６での脱水素反応は、前述したように、２００℃程度という比較的低い温度においても生起させることができる。このため、本実施形態は、ＥＧＲガス中に添加されたガソリンを水蒸気改質反応させるシステムと比較した場合、排気温度の低い低回転軽負荷域でも水素含有ＥＧＲが実行可能であるという利点がある。
【００４２】
(4)触媒高温時でも水素生成可能
一般に、脱水素触媒が５００℃程度以上の高温にある状態で水素化燃料を供給すると、炭素析出（コーキング）が発生し、水素生成が困難となり易い。このため、従来は、脱水素触媒がそのような高温となる条件下では水素生成を行うことができなかった。これに対し、本実施形態では、水素化燃料は、ＥＧＲガス中に添加された状態で脱水素触媒２６に供給される。ＥＧＲガス中には、水蒸気やＣＯ２が多量に存在している。本発明者の知見によれば、水蒸気やＣＯ２が存在していると、炭素析出が発生する温度を５００℃よりももっと高温側にシフトさせることができる。このため、本実施形態では、脱水素触媒２６が５００℃より高い温度にある場合であっても、炭素析出を起こすことなく、十分に水素を生成することができる。よって、排気温度が高くなる運転域においても、水素含有ＥＧＲを行うことができるという利点がある。
【００４３】
本発明によれば、上記(3)と(4)とが相まって、広い運転領域で水素含有ＥＧＲを行うことができる。このため、上記(1)および(2)の利益を広い運転領域で享受することができる。
【００４４】
(5)システム構成の簡素化
本実施形態では、脱水素反応により生成した水素と脱水素燃料とを物理的に分離することなく、両者がＥＧＲガスと共に混合した状態のままで、吸気通路１２に導入される。それゆえ、水素と脱水素燃料とを物理的に分離する分離器や、それらを個別に噴射する噴射弁を設ける必要がない。このため、システム構成を簡単かつ小型とすることができるので、車両への搭載性が良好であり、コストアップも少ない。
【００４５】
（水素含有ＥＧＲ開始前の酸素パージ制御）
本実施形態では、水素含有ＥＧＲの開始指令が発せられた場合、まず、ストイキ空燃比（またはリッチ空燃比）で内燃機関１０を運転しつつ、ＥＧＲ弁２４を開くことにより、酸素および燃料を含まないＥＧＲガスをＥＧＲ通路２０に流通させる。そして、そのＥＧＲガスがＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内に充満した後に、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８からの燃料噴射を開始することとした。
【００４６】
水素含有ＥＧＲを開始する前の状態では、ＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内に酸素が存在している可能性がある。ＥＧＲ用燃料噴射弁２８からの燃料噴射開始に先立って、上記のようにしてＥＧＲガスを流通させることにより、そのような酸素をパージすることができる。よって、上記の制御によれば、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８からの燃料噴射を開始したとき、生成した水素が爆燃するのをより確実に防止することができる。
【００４７】
（水素含有ＥＧＲ実行中の燃料噴射量制御）
水素含有ＥＧＲの実行中は、ＥＧＲガス中に水素および脱水素燃料が含まれている。その分、内燃機関１０に直接的に供給される燃料量、すなわち、燃料噴射弁１８からの燃料噴射量は、削減することができる。この場合、燃料噴射弁１８からの噴射量削減量は、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８からＥＧＲガス中への燃料噴射量と同量ではなく、より多く削減することが可能である。なぜなら、ＥＧＲガスとともに燃焼室内に供給される水素および脱水素燃料の熱量は、ＥＧＲガス中に添加された水素化燃料の熱量よりも、脱水素反応した分だけ増えているからである。本実施形態では、このような考えに基づいて燃料噴射量制御を行うことにより、燃料消費量を有効に節約することができる。
【００４８】
（機関停止時の水素パージ制御）
本実施形態では、水素含有ＥＧＲの実行中に機関停止要求が発せられた場合には、まず、ＥＧＲを継続したままでＥＧＲ用燃料噴射弁２８からの燃料噴射を停止することにより、燃料を含まないＥＧＲガスをＥＧＲ通路２０に流通させる。そして、そのＥＧＲガスがＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内に充満した後に、内燃機関１０を停止させることとした。このような制御によれば、機関停止前にＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内の水素および脱水素燃料をパージすることができる。よって、機関停止後にＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内に水素や脱水素燃料が残存することを確実に防止することができ、そのことによる弊害、例えば再始動後の空燃比ずれなどを確実に回避することができる。
【００４９】
［実施の形態１における具体的処理］
図２乃至図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。これらのルーチンは、所定時間毎に実行されるものとする。
【００５０】
図２に示すルーチンは、水素含有ＥＧＲを実行するための処理を表すものである。図２に示すルーチンによれば、まず、水素含有ＥＧＲ実行条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１００）。ＥＣＵ５０には、水素含有ＥＧＲを実行すべき運転領域を定めたマップが予め記憶されている。このステップ１００では、そのマップと、現在の機関回転数NE、機関負荷等の運転条件とを照合することにより、水素含有ＥＧＲ実行条件の成否が判別される。
【００５１】
その判別の結果、実行条件が不成立の場合には、そのまま今回の処理サイクルを終了する。一方、水素含有ＥＧＲ実行条件が成立している場合には、次に、ＥＧＲ弁２４が制御され、所定の開度で開弁される（ステップ１０２）。なお、リーン空燃比で内燃機関１０が運転されていた場合には、このステップ１０２において、空燃比をストイキまたはリッチに切り替える制御も併せて実行される。このステップ１０２の処理が実行されることにより、酸素や燃料を含まないＥＧＲガスがＥＧＲ通路２０に流れ始める。
【００５２】
ＥＧＲガスを流し始めたら、ＥＣＵ５０は、その流し始めからの積算流量を逐次算出する。ＥＧＲガスの積算流量は、ＥＧＲ弁２４の開度、開弁時からの経過時間、および、排気管圧と吸気管圧との差圧に基づいて算出することができる。あるいは、ＥＧＲ通路２０に流量計を設けてＥＧＲガスの積算流量を算出するようにしてもよい。そして、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲガスの積算流量が所定量に達したか否かを判別する（ステップ１０４）。ここでの所定量とは、ＥＧＲ通路２０および脱水素触媒２６内の酸素を十分にパージすることのできるような量として予め設定されている量である。
【００５３】
上記ステップ１０４で、ＥＧＲガスの積算流量が上記所定量に達したことが認められると、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８から脱水素触媒２６内への水素化燃料の噴射が開始される（ステップ１０６）。この噴射開始時には、ＥＧＲ通路２０および脱水素触媒２６内の酸素がパージされている。このため、水素爆燃の発生を確実に防止することができる。上記ステップ１０６においては、現在のＥＧＲ量と、内燃機関１０の運転条件（機関回転数NE、機関負荷等）とに基づいて、脱水素触媒２６に供給すべき燃料量が算出され、その算出された量の水素化燃料がＥＧＲ用燃料噴射弁２８から噴射される。
【００５４】
図３に示すルーチンは、水素含有ＥＧＲ実行中に燃料噴射弁１８からの燃料噴射量を制御するための処理を表すものである。図３に示すルーチンによれば、まず、水素含有ＥＧＲの実行中であるか否かが判別され（ステップ１１０）、実行中でない場合には、そのまま今回の処理ルーチンが終了される。
【００５５】
上記ステップ１１０において、水素含有ＥＧＲの実行中である場合には、次に、燃料噴射弁１８からの燃料噴射量削減量Ｂが算出される（ステップ１１２）。この削減量Ｂは、図２のステップ１０６で算出されるＥＧＲ用燃料噴射弁２８からの燃料噴射量Ａに所定の係数を乗ずることにより、算出される。この所定の係数とは、１より大きい数であり、脱水素反応による熱量増加割合に応じて予め設定されているものである。すなわち、Ａ＜Ｂとなるように、噴射量削減量Ｂが算出される。
【００５６】
ＥＣＵ５０は、他のルーチンにおいて、内燃機関１０の吸入空気量、機関回転数NE等に基づいて、所望の空燃比を実現するための燃料噴射量を算出している。水素含有ＥＧＲの実行中は、そのようにして算出された燃料噴射量から、上記ステップ１１２で算出された噴射量削減量Ｂを減じた量の燃料が、燃料噴射弁１８から噴射される（ステップ１１４）。図３に示すルーチンの処理によれば、脱水素触媒２６での脱水素反応により回収された排気熱の分だけ、全体としての燃料消費量を削減することができ、燃費性能を有効に向上することができる。
【００５７】
図４に示すルーチンは、機関停止時にＥＧＲ通路２０および脱水素触媒２６内の水素をパージするための処理を表すものである。図４に示すルーチンによれば、まず、機関停止要求があるか否かが判別される（ステップ１２０）。具体的には、イグニッションスイッチがオフされたか否かが判別される。また、ハイブリッド車あるいはアイドリングストップ車などのように、内燃機関１０を自動停止・自動始動する機能を有する車両の場合には、自動停止要求の有無も判別される。
【００５８】
上記ステップ１２０において、機関停止要求がなかった場合には、そのまま今回の処理サイクルが終了される。これに対し、機関停止要求があった場合には、次に、水素含有ＥＧＲの実行中であるか否かが判別される（ステップ１２２）。水素含有ＥＧＲの実行中でない場合には、そのまま所定の機関停止制御が実行される（ステップ１３０）。
【００５９】
一方、上記ステップ１２２において水素含有ＥＧＲの実行中であることが認められた場合には、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８から脱水素触媒２６に水素化燃料を噴射する制御が終了される（ステップ１２４）。そして、脱水素触媒２６に水素化燃料を噴射しないままで、ＥＧＲ通路２０にＥＧＲガスを流し続けるようにＥＧＲ弁２４が制御される（ステップ１２６）。この間、ＥＣＵ５０は、脱水素触媒２６への水素化燃料噴射を停止してからのＥＧＲガスの積算流量を逐次算出し、その積算流量が所定量に達したか否かを判別する（ステップ１２８）。ここでの所定量とは、ＥＧＲ通路２０および脱水素触媒２６内の水素および脱水素燃料ガスを十分にパージすることのできるような量として予め設定されている量である。
【００６０】
このようにして、脱水素触媒２６への燃料噴射を停止してからの積算流量が上記所定量に達するまでＥＧＲガスが流された後、所定の機関停止制御が実行され、内燃機関１０が停止される（ステップ１３０）。このようなルーチンの処理によれば、機関停止後にＥＧＲ通路２０や脱水素触媒２６内に水素や脱水素燃料が残存することを確実に防止することができる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態１においては、燃料噴射弁１８が前記第１の発明における「第１の燃料噴射手段」に、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８が前記第１の発明における「第２の燃料噴射手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０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「水素含有ＥＧＲ制御手段」が実現されている。
【００６２】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１２および１１４の処理を実行することにより前記第２の発明における「削減手段」が、上記ステップ１０２および１０４の処理を実行することにより、前記第３の発明における「酸素パージ手段」が、上記ステップ１２０〜１２８の処理を実行することにより、前記第４の発明における「水素パージ手段」が、それぞれ実現されている。
【００６３】
実施の形態２．
次に、図５および図６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、その説明を省略または簡略する。
【００６４】
［システム構成の説明］
図５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５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する。図５に示すように、実施の形態２のシステムでは、燃料タンク３０から燃料噴射弁１８に燃料を送るための燃料通路４４および燃料ポンプ４６と、燃料タンク３０からＥＧＲ用燃料噴射弁２８に燃料を送るための燃料通路４８および燃料ポンプ５２とが別々に設けられている。
【００６５】
また、ＥＣＵ５０は、冷却水ポンプ５４の回転を制御して、ＥＧＲクーラ２２を流れる冷却水流量を制御可能になっている。ＥＧＲクーラ２２を流れる冷却水流量を増加させることによってＥＧＲクーラ２２での冷却を強化すると、ＥＧＲガス中に含まれている脱水素燃料を液化させることができる。ＥＧＲクーラ２２の下部には、その液化した脱水素燃料を溜める液溜め５６が設けられている。
【００６６】
液溜め５６に溜まった液状の脱水素燃料は、脱水素燃料通路５８を通って送られ、燃料ポンプ４６より上流側の燃料通路４４内に流入する。このようにして脱水素燃料が燃料通路４４に流入した場合には、燃料タンク３０内の水素化燃料に優先して、脱水素燃料を燃料噴射弁１８に送ることができる。よって、この場合には、燃料噴射弁１８から脱水素燃料を噴射することができる。
【００６７】
［実施の形態２の特徴］
本実施形態では、水素含有ＥＧＲの実行中に、エンジンノックの発生し易い運転域に入った場合には、ＥＧＲクーラ２２におけるＥＧＲガスの冷却を強化することとした。ＥＧＲガスの冷却を強化すると、吸気温度を下げることができるので、ノックを抑制することができる。
【００６８】
また、ＥＧＲガスの冷却を強化すると、上述したように、ＥＧＲガス中の脱水素燃料を液化させることができ、その脱水素燃料を燃料噴射弁１８から内燃機関１０に供給することができる。トルエン等の脱水素燃料は、オクタン価が高いため、水素化燃料に代えて脱水素燃料を燃料噴射弁１８から噴射するようにすると、ノック限界を拡大することができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、ＥＧＲガスの冷却を強化した場合、吸気温度低下による効果と、オクタン価の高い脱水素燃料が燃料噴射弁１８から噴射されることによる効果とが相乗的に作用することにより、ノックを極めて発生しにくくすることができる。このため、本実施形態では、内燃機関１０の圧縮比を高めることが可能である。よって、内燃機関１０の熱効率や出力を向上することができる。
【００７０】
［実施の形態２における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図６において、図２に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７１】
図６に示すルーチンによれば、まず、前述した図２のステップ１００〜１０６と同様の処理が行われ、水素含有ＥＧＲが実行される。水素含有ＥＧＲの実行中、ＥＣＵ５０は、ノックが発生し易い運転域に入ったか否かを判別する（ステップ１３２）。ＥＣＵ５０には、ノックが発生し易い運転域を定めたマップが予め記憶されている。ステップ１３２では、そのようなマップと、現在の機関回転数NE、機関負荷、吸気温度等の運転条件とを照合することにより、ノックが発生し易い運転域に入っているか否かが判別される。
【００７２】
その判別の結果、ノックが発生し易い運転域でないと認められた場合には、ＥＧＲクーラ２２の冷却強化制御は実行されずに、通常通りの冷却水流量となるように冷却水ポンプ５４が駆動される（ステップ１３４）。
【００７３】
これに対し、上記ステップ１３２においてノックが発生し易い運転域であることが認められた場合には、ＥＧＲクーラ２２の冷却強化制御が実行される（ステップ１３６）。具体的には、冷却水ポンプ５４を制御してＥＧＲクーラ２２への冷却水流量が増大される。これにより、吸気通路１２に流入するＥＧＲガスの温度が下がるので、吸気温度を低下させることができる。また、ＥＧＲクーラ２２での冷却によって液化した脱水素燃料が燃料噴射弁１８へと送られて、吸気通路１２内に噴射される。この吸気温度低下と、オクタン価の高い脱水素燃料の噴射とによって、ノックの発生を極めて有効に抑制することができる。ノックが発生し易い運転域にいる間は、上記の冷却強化制御が継続され、ノックが発生し易い運転域から抜け出た場合には、その冷却制御が終了される（ステップ１３４）。
【００７４】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第５の発明における「判定手段」が、上記ステップ１３６の処理を実行することにより前記第５の発明における「冷却強化手段」が、それぞれ実現されている。
【００７５】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態は、ハイブリッド車やアイドリングストップ車などの、内燃機関１０を自動停止・自動始動する機能を有する車両と組み合わせて用いるのに好適な特性を有している。以下、本実施形態の水素利用内燃機関が、ハイブリッド車との組み合わせで用いられる場合について説明する。
【００７６】
［システム構成の説明］
図７は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。なお、図７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する。図７に示すように、実施の形態３のシステムには、脱水素触媒２６を加熱可能な電気ヒータ６０が設けられている。電気ヒータ６０への通電は、ＥＣＵ５０により制御される。この電気ヒータ６０を設けたことにより、内燃機関１０の始動前や、排気温度が低いときであっても、脱水素触媒２６を脱水素反応可能な温度（以下「活性温度」と称する）以上に加熱することができる。
【００７７】
電気ヒータ６０は脱水素触媒２６の全体を加熱可能なものであってもよいが、本実施形態の電気ヒータ６０は、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８から噴射された水素化燃料が付着する、脱水素触媒２６の表面付近を部分的に加熱するものとされている。これにより、電気ヒータ６０を小型かつ低コストのものとすることができる。
【００７８】
また、本実施形態のシステムには、電気ヒータ６０によって加熱される部分の脱水素触媒２６の温度を検出する触媒温度センサ６２（触媒温度取得手段）が設けられている。更に、脱水素触媒２６の上流側の排気通路１４には、その位置での排気温度を検出する排気温度センサ６４（排気温度取得手段）が設けられている。また、脱水素触媒２６の下流側の排気通路１４には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒６６が設置されている。
【００７９】
また、ＥＣＵ５０は、冷却水ポンプ５４の回転を制御して、ＥＧＲクーラ２２を流れる冷却水流量を制御可能になっている。ＥＧＲクーラ２２を流れる冷却水流量を増加させることによってＥＧＲクーラ２２での冷却を強化すると、ＥＧＲガス中に含まれている脱水素燃料を液化して分離することができる。ＥＧＲガス中の脱水素燃料を液化して分離すると、ＥＧＲガス中の水素濃度を高めることができる。
【００８０】
ＥＧＲクーラ２２の下部には、液化した脱水素燃料を溜める液溜め５６が設けられている。液溜め５６に溜まった液状の脱水素燃料は、脱水素燃料通路５８を通って送られ、燃料タンク３０内に戻される。
【００８１】
［実施の形態３の特徴］
一般に、内燃機関１０の始動時および始動直後は、排気浄化触媒６６が冷えているなどの理由により、エミッションが多くなり易い。このため、始動時や始動直後のエミッションを低減することは、全体のエミッション性能を改善する上で重要である。特に、ハイブリッド車においては、走行中に内燃機関１０の自動停止・自動始動が繰り返し行われるので、始動時および始動直後のエミッションを低減する要求が大きい。そのような要求に応えるには、排気浄化触媒６６に電気加熱装置を設け、機関始動前に排気浄化触媒６６を予熱する方法も考えられる。しかしながら、容量の大きい排気浄化触媒６６を予熱するためには、大規模な電気加熱装置が必要となるので、コストアップ、車両への搭載性悪化、バッテリ消費量の増大等の問題が生じる。
【００８２】
また、ハイブリッド車においては、内燃機関１０とモータとが分担して動力を出力するので、始動後も内燃機関１０の負荷が小さくなり易く、従って排気温度が低くなり易い。このため、ハイブリッド車においては、内燃機関１０の始動後に排気浄化触媒６６の暖機が完了するまでの時間が長くなり易い。この排気浄化触媒６６の暖機に要する時間を短縮することができれば、エミッションの低減が図れる。
【００８３】
本実施形態では、上述したような事情を鑑みて、以下に説明するような始動時制御および始動後制御を行うこととした。
【００８４】
（始動時制御）
内燃機関１０の始動時、燃焼室内で燃焼する燃料を主として水素にすることができれば、ＨＣやＣＯのような炭素を含む成分の排出量を大幅に低減することができる。また、水素は低温下でも燃焼速度が速く、安定して燃焼させることができる。このため、ＮＯｘの排出量も大幅に低減することができる。そこで、本実施形態では、次のようにして、内燃機関１０の燃焼室内に主として水素を供給して、その水素の燃焼によって始動を行うこととした。
【００８５】
まず、始動前に、電気ヒータ６０によって脱水素触媒２６を活性温度以上に加熱（予熱）する。ハイブリッド車であれば、内燃機関１０が始動していなくてもモータによって走行が可能であるので、モータで走行している間に脱水素触媒２６の予熱を行うことができる。脱水素触媒２６の予熱後、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８から水素化燃料を噴射して脱水素反応させる。これにより、ＥＧＲガス中に水素および脱水素燃料ガスを発生させる。そして、このＥＧＲガスをＥＧＲクーラ２２で冷却した上で吸気通路１２に導入しながら、内燃機関１０を始動する。このような始動方法によれば、ＥＧＲクーラ２２での冷却によりＥＧＲガス中の脱水素燃料は液化して分離されるので、主として水素を燃焼室に導入することができる。よって、始動時のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量を大幅に低減することができる。
【００８６】
（始動後制御）
内燃機関１０の始動後は、次のようにして、排気浄化触媒６６の暖機を促進することとした。すなわち、電気ヒータ６０によって脱水素触媒２６を加熱しながら水素含有ＥＧＲを行うとともに、点火時期の遅角制御を行うこととした。点火時期の遅角により排気温度を高めることができるので、排気浄化触媒６６を迅速に暖機することができる。特に、水素の効果によって点火時期の遅角限界を拡大することができるので、より大きい点火時期遅角が可能となる。このため、排気浄化触媒６６の暖機を極めて迅速に行うことができる。また、内燃機関１０から直接排出されるエミッションを水素含有ＥＧＲの効果によって低減することができるので、排気浄化触媒６６の暖機が完了するまでの期間においても、外部へ放出されるエミッションを低減することができる。
【００８７】
［実施の形態３における具体的処理］
図８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図８に示すルーチンによれば、まず、内燃機関１０の始動要求があるか否かが判別され（ステップ１４０）、始動要求がある場合には、次に、触媒温度センサ６２により検出された脱水素触媒２６の温度が、予め定められた活性温度より低いか否かが判別される（ステップ１４２）。
【００８８】
上記ステップ１４２において、脱水素触媒２６の温度が活性温度より低かった場合には、脱水素反応を可能とするべく、電気ヒータ６０によって脱水素触媒２６を加熱（予熱）する制御が実施される（ステップ１４４）。そして、その加熱制御によって活性温度以上に加熱された脱水素触媒２６に対し、ＥＧＲ用燃料噴射弁２８から水素化燃料が噴射される（ステップ１４８）。これにより、脱水素触媒２６において水素化燃料が脱水素反応し、水素と、脱水素燃料ガスとが発生する。なお、上記ステップ１４２において脱水素触媒２６の温度が活性温度以上であった場合には、電気ヒータ６０による加熱は不要であると判断され、そのままで脱水素触媒２６に水素化燃料が噴射される（ステップ１４８）。
【００８９】
上記ステップ１４８の処理に続いて、水素を含有したＥＧＲガスを燃焼室内に吸入できる状態とするべく、ＥＧＲ弁２４を開く制御が実行される（ステップ１５０）。ＥＧＲ弁２４が開かれたら、始動制御が実行され、内燃機関１０がクランキングされる（ステップ１５２）。内燃機関１０がクランキングされると、脱水素触媒２６で発生した水素および脱水素燃料を含んだＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２２に流入する。ＥＧＲクーラ２２で冷却されることにより、ＥＧＲガス中の脱水素燃料は液化し、脱水素燃料通路５８を通って燃料タンク３０に戻る。これにより、ＥＧＲガス中から脱水素燃料が除去されるので、水素を主として含んだＥＧＲガスが吸気通路１２を通って新気と共に燃焼室内に導入される。このようにして燃焼室内に供給された水素が燃焼することにより、内燃機関１０を始動することができる。
【００９０】
このように、本実施形態では、主として水素を燃焼させることによって内燃機関１０を始動することができるので、始動時のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量を大幅に低減することができる。
【００９１】
また、通常の始動方法の場合には、始動性を良くするために空燃比をリッチとすることが一般に行われるが、本実施形態では、燃焼性の高い水素を燃焼させるので、ストイキに近い空燃比であっても良好な始動性が得られる。なお、上記ステップ１５２で始動制御を実行する際には、燃料噴射弁１８からは燃料を全く噴射しなくてもよく、あるいは、燃料噴射弁１８から少量の燃料を補助的に噴射するようにしてもよい。
【００９２】
上記ステップ１５２の始動制御が実行されると、次に、内燃機関１０が始動しているか否かが判別される（ステップ１５４）。脱水素反応は吸熱反応であるので、脱水素反応が継続的に行われると、脱水素触媒２６の熱が奪われる。このため、内燃機関１０の始動後も、機関負荷が小さく排気温度が低いような場合には、脱水素触媒２６が再び活性温度以下に冷えてしまう事態が起こり得る。そこで、上記ステップ１５４において内燃機関１０が始動していると認められた場合には、次に、触媒温度センサ６２により検出された脱水素触媒２６の温度が活性温度より低いか否かが判別される（ステップ１５６）。
【００９３】
上記ステップ１５６において、脱水素触媒２６の温度が活性温度以上であった場合には、電気ヒータ６０による加熱は必要なくなったと判断できる。このため、この場合には、電気ヒータ６０の加熱制御を停止し（ステップ１５８）、今回の処理サイクルを終了する。一方、上記ステップ１５６において、脱水素触媒２６の温度が活性温度より低かった場合には、次に、脱水素触媒２６の温度が、排気温度センサ６４により検出された排気温度より低いか否かが判別される（ステップ１６０）。
【００９４】
上記ステップ１６０において、脱水素触媒２６の温度が排気温度以上であった場合には、電気ヒータ６０による加熱は必要なくなったと判断できる。このため、この場合には、電気ヒータ６０の加熱制御を停止し（ステップ１５８）、今回の処理サイクルを終了する。一方、上記ステップ１６０において、脱水素触媒２６の温度が排気温度より低かった場合には、電気ヒータ６０の加熱制御が継続されるとともに（ステップ１６２）、点火時期を遅角する制御が行われる（ステップ１６４）。この点火時期遅角により、排気温度が上昇する。このため、排気浄化触媒６６を迅速に暖機することができ、エミッション性能を向上することができる。
【００９５】
なお、上述した実施の形態３においては、ＥＧＲクーラ２２が前記第６の発明における「水素濃度増大手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１４０〜１５２の処理を実行することにより前記第６の発明における「水素利用始動手段」が、上記ステップ１５４〜１６４の処理を実行することにより前記第７の発明における「触媒暖機手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【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４】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５】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６】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７】本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  点火プラグ
１８  燃料噴射弁
２０  ＥＧＲ通路
２２  ＥＧＲクーラ
２４  ＥＧＲ弁
２６  脱水素触媒
２８  ＥＧＲ用燃料噴射弁
３０、４６、５２  燃料ポンプ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５４  冷却水ポンプ
５８  脱水素燃料通路
６０  電気ヒータ
６２  触媒温度センサ
６４  排気温度センサ
【図１】
2007187111.tif 000003
【図２】
2007187111.tif 000004
【図３】
2007187111.tif 000005
【図４】
2007187111.tif 000006
【図５】
2007187111.tif 000007
【図６】
2007187111.tif 000008
【図７】
2007187111.tif 000009
【図８】
2007187111.tif 000010