(57)【要約】【課題】触媒の温度が低いときでも、排気とともに排出される炭化水素をさらに低減する内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】制御部２９は、触媒２５の温度が活性温度より低いとき燃料として水素を供給し、触媒２５の温度が活性温度以上のとき燃料としてガソリンを供給する。これにより、始動時など触媒２５の活性が低いとき、ガソリンエンジン１１には水素が供給され、排気に含まれる炭化水素はほぼ０となる。触媒２５が活性温度以上になると、排気に含まれる炭化水素は活性温度に達した触媒２５により酸化される。そのため、ガソリンを供給しても、排気とともに大気中に放出される炭化水素は低減される。また、制御部２９は、水素を供給するとき、スロットル２３の開度を増大させ燃焼室１９へ吸入される空気の流量および水素の噴射量を増大させる。これにより、燃料に水素を適用する場合でも、発熱量が十分に確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関の排気に含まれる特定物質を浄化する触媒と、
前記触媒の温度を直接または間接的に検出する温度検出手段と、
前記内燃機関に燃料として水素を供給する水素燃料供給手段と、
前記内燃機関に燃料として炭化水素を供給する炭化水素燃料供給手段と、
前記温度検出手段で検出した前記触媒の温度が活性温度より低いとき、前記炭化水素燃料供給手段から前記内燃機関への炭化水素の供給を停止し、前記水素燃料供給手段から前記内燃機関へ水素を供給する運転制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の吸気系に設けられ、前記内燃機関に吸入される空気の流量を制御するスロットルをさらに備え、
前記運転制御手段は、前記水素供給手段が前記内燃機関に燃料として水素を供給するとき、前記スロットルの開度、および前記水素供給手段からの水素の供給量を増大させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気系の排気の流れ方向において前記触媒よりも上流側に、前記触媒よりも容量が小さな補助触媒をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記水素燃料供給手段は、前記炭化水素燃料供給手段の炭化水素から水素を生成する改質器を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記水素燃料供給手段は、前記改質器で生成した水素を貯える水素タンクと、前記水素タンクの水素の残量が低下したとき外部から前記水素タンクへ水素を補充するための補充部を有することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記運転制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記触媒の温度に基づいて、前記水素燃料供給手段から前記内燃機関への水素の供給、または前記炭化水素燃料供給手段から前記内燃機関への炭化水素の供給を切り換えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記運転制御手段は、前記水素燃料供給手段から前記内燃機関へ供給する水素が不足するとき、前記炭化水素燃料供給手段から前記内燃機関へ炭化水素を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記運転制御手段は、前記炭化水素燃料供給手段から前記内燃機関へ供給する炭化水素が不足するとき、前記水素燃料供給手段から前記内燃機関へ水素を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に内燃機関の始動時など触媒の温度が低いときに排気の浄化を図る排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関は、始動時のように触媒の温度が低いとき、排出される炭化水素（ＨＣ）が増大するという問題がある。これは、内燃機関の始動時、触媒の温度が活性を確保するための十分な温度に達していないからである。そこで、炭化水素に水素を添加した燃料を用いて内燃機関を始動することにより、排気に含まれるＨＣの低減を図ることが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−４８６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の場合、炭化水素に水素を添加することにより、排気中の炭化水素の総量は低下する。しかしながら、燃料中の炭化水素は完全に排除されず、排気に含まれる炭化水素は少なからず排出されるという問題がある。また、触媒の温度は、内燃機関の始動時に限らず、例えば低負荷の運転を長時間継続した場合なども低下する。そのため、内燃機関の運転中に触媒の温度が活性温度未満に低下すると、内燃機関から排出される炭化水素が増加するおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、触媒の温度が低いときでも、排気とともに排出される炭化水素をさらに低減する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、運転制御手段は、触媒の温度が活性温度より低いとき、内燃機関への炭化水素の供給を停止するとともに、水素を供給する。例えば内燃機関の始動時など、触媒の温度が低いとき、運転制御手段は内燃機関へ燃料として水素のみを供給する。内燃機関の燃料として水素を供給することにより、内燃機関では水素の燃焼によって水が生成する。すなわち、炭化水素を燃料としないため、内燃機関から排出されるのは水（水蒸気）であり、未燃焼の炭化水素がほとんど排出されない。その結果、触媒の温度が低く、触媒の活性が低いときでも、排気中には炭化水素がほとんど含まれない。したがって、触媒の温度が低いときでも、排気に含まれる炭化水素をほぼ０にすることができる。
【０００６】
ところで、水素は気体であるため、吸気通路に水素を供給した場合、内燃機関に吸入される空気の総量が減少する。また、水素は、炭化水素と比較して単位体積当たりの発熱量が小さい。その結果、内燃機関における発熱量が低下し、触媒の温度の上昇が緩やかになり、触媒の温度が活性温度に達しないおそれがある。そこで、請求項２記載の発明では、燃料として水素を内燃機関へ供給するとき、運転制御手段はスロットルの開度および水素の供給量を増大させる。すなわち、運転制御手段は、スロットルの開度を増大することにより内燃機関に吸入される吸気に含まれる空気量を増大させる。そして、増大した空気の総量に応じて燃料となる水素の供給量を増大させる。これにより、内燃機関における発熱量が増大し、触媒は迅速に加熱される。したがって、水素を燃料として内燃機関を始動する場合でも、触媒の温度を迅速に上昇させることができる。また、内燃機関の始動時における炭化水素の排出を低減しつつ、始動から短期間で内燃機関の燃料を炭化水素に切り換えることができる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、補助触媒は、主となる触媒よりも容量が小さい。そのため、補助触媒は、内燃機関から排出された排気によって迅速に温度が上昇する。これにより、内燃機関の始動時に燃料として水素を用いる場合でも、内燃機関の始動から短期間で補助触媒は活性温度に達する。その結果、内燃機関の燃料を炭化水素に切り換えたとき、排気に含まれる炭化水素は補助触媒で水（Ｈ２Ｏ）または二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化される。したがって、内燃機関の始動時における炭化水素の排出を低減しつつ、始動から短期間で内燃機関の燃料を水素から炭化水素に切り換えることができる。
【０００８】
請求項４記載の発明では、水素燃料供給手段は改質器を有している。これにより、内燃機関の通常運転時に、内燃機関の排熱を利用して始動時に燃料として用いる水素を生成する。したがって、内燃機関の始動時のために水素を貯える大容量のタンクなどを必要とせず、占有する体積を低減することができる。
請求項５記載の発明では、改質器で生成された水素を貯える水素タンクは、外部から水素を補充可能な構造であってもよい。
【０００９】
請求項６記載の発明では、運転制御手段は、触媒の温度に応じて燃料となる炭化水素または水素の供給を切り換える。内燃機関は、通常の運転時であっても、例えば低負荷の運転を長期間継続したり、燃料の噴射量を低減したりすると、排気温度が低下する。その結果、触媒の温度低下を招き、触媒活性が低下するおそれがある。そこで、運転制御手段は、内燃機関の始動時に限らず、触媒の温度に応じて内燃機関に供給する燃料を水素または炭化水素に切り換える。したがって、内燃機関の運転状態に関わらず、排気とともに排出される炭化水素をほぼ０にすることができる。
請求項７または８記載の発明では、運転制御手段は、水素または炭化水素の残量に応じて内燃機関へ供給する燃料を切り換えてもよい。これにより、水素または炭化水素の残量に関わらず、内燃機関を確実に始動できるとともに、内燃機関の運転を継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による排気浄化装置を適用したエンジンシステムについて図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるエンジンシステムを図１に示す。
エンジンシステム１０は、内燃機関としてのガソリンエンジン１１および排気浄化装置１２を備えている。ガソリンエンジン１１は、エンジン本体１３、吸気系１４および排気系１５から構成されている。エンジン本体１３は、シリンダ１６の内部を往復するピストン１７を有している。シリンダ１６には、炭化水素燃料を噴射するインジェクタ１８が設けられている。ガソリンエンジン１１の場合、炭化水素燃料は通常ガソリンである。なお、炭化水素燃料は、ガソリンに代えて例えば液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）、あるいはエタノールなどのアルコール類を適用してもよい。以下の説明では、炭化水素燃料としてガソリンを適用する例について説明する。インジェクタ１８は、シリンダ１６とピストン１７との間に形成されている燃焼室１９へガソリンを噴射する。本実施形態の場合、エンジン本体１３は、インジェクタ１８から燃焼室１９へガソリンを噴射するいわゆる直噴式である。エンジン本体１３は、直噴式に限らず燃焼室１９へ吸入される吸気に燃料を噴射するいわゆる予混合式であってもよい。
【００１１】
吸気系１４は、吸気通路を形成する吸気管部２１を有している。吸気管部２１は、一方の端部がエンジン本体１３に接続し、他方の端部が大気につながっている。吸気管部２１は、大気につながっている側の端部にエアフィルタ２２を有している。空気は、エアフィルタ２２で異物が除去された後、吸気管部２１が形成する吸気通路を経由してエンジン本体１３へ吸入される。吸気系１４は、スロットル２３を有している。スロットル２３は、吸気通路を開閉して、吸気通路を流れる吸気の流量を制御する。吸気通路の燃焼室１９側の端部には、図示しない吸気バルブが設けられている。吸気バルブが開閉することにより、吸気通路から燃焼室１９への吸気の流入が断続される。
【００１２】
排気系１５は、排気通路を形成する排気管部２４を有している。排気管部２４は、一方の端部がエンジン本体１３に接続し、他方の端部が大気に開放されている。排気は、エンジン本体１３から排気管部２４が形成する排気通路を経由して大気中に排出される。排気通路の燃焼室１９側の端部には、図示しない排気バルブが設けられている。排気バルブが開閉することにより、燃焼室１９から排気通路への排気の流出が断続される。
【００１３】
排気浄化装置１２は、触媒２５、温度センサ２６、ガソリン供給部２７、水素供給部２８および制御部２９を備えている。触媒２５は、排気系１５においてエンジン本体１３と大気に開放されている端部３１との間の排気通路に設けられている。触媒２５は、例えば三元触媒を適用することができる。三元触媒は、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を、それぞれ水（Ｈ２Ｏ）または二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化する。また、三元触媒は、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）に還元する。
【００１４】
温度センサ２６は、排気通路を形成する排気管部２４に設けられている。温度センサ２６は、例えばサーミスタなどの検温素子から構成されている。温度センサ２６は、排気通路を流れる排気の温度を検出する。温度センサ２６は、検出した排気の温度を電気信号として制御部２９へ出力する。制御部２９は、温度センサ２６が検出した排気の温度に基づいて、触媒２５の温度を推定する。したがって、温度センサ２６および制御部２９は、特許請求の範囲の温度検出手段を構成している。なお、触媒２５の温度の検出は、本実施形態のように排気の温度から間接的に検出する場合に限らない。例えば、触媒２５に温度センサ２６を設置し、触媒２５の温度を直接検出してもよい。また、エンジン本体１３の冷却水の温度から触媒２５の温度を間接的に推定してもよい。さらに、ガソリンの噴射量と排気の温度とは相関することを利用して、インジェクタ１８からのガソリン噴射量に基づいて触媒２５の温度を間接的に推定してもよい。
【００１５】
ガソリン供給部２７は、ガソリンタンク３２、供給管部３３、ポンプ３４およびインジェクタ１８を有している。ガソリンタンク３２は、インジェクタ１８から噴射されるガソリンを貯える。供給管部３３は、ガソリンタンク３２とインジェクタ１８とを接続している。ポンプ３４は、ガソリンタンク３２とインジェクタ１８との間の供給管部３３に設けられている。ポンプ３４は、ガソリンタンク３２に貯えられているガソリンを加圧してインジェクタ１８に供給する。インジェクタ１８は、ポンプ３４を経由してガソリンタンク３２から供給されたガソリンを燃焼室１９へ噴射する。このように、ガソリン供給部２７は、特許請求の範囲の炭化水素燃料供給手段を構成している。
【００１６】
水素供給部２８は、水素タンク３５、供給管部３６、ポンプ３７、インジェクタ３８および改質器３９を有している。水素タンク３５は、インジェクタ３８から噴射される水素を貯える。供給管部３６は、水素タンク３５とインジェクタ３８とを接続している。ポンプ３７は、水素タンク３５と改質器３９とを接続する生成水素通路部４１に設けられている。ポンプ３７は、改質器３９で生成した水素を水素タンク３５に供給する。インジェクタ３８は、吸気系１４の吸気管部２１に設けられている。インジェクタ３８は、吸気管部２１が形成する吸気通路を流れる空気に水素を噴射する。水素が噴射された空気は、燃焼室１９へ吸入される。水素供給部２８は、特許請求の範囲の水素燃料供給手段を構成している。
【００１７】
改質器３９は、排気系１５に設けられている。本実施形態の場合、改質器３９は、触媒２５と隣接して配置されている。改質器３９は、触媒２５を通過する排気の熱を利用してガソリンから水素を生成する。図２に示すように改質器３９は、改質触媒４２および水素透過膜４３を有している。改質触媒４２は、例えば図示しない担体にプラチナやパラジウムなどの貴金属を担持した触媒である。水素透過膜４３は、例えばパラジウムおよび銀からなり、水素を選択的に透過させる膜である。水素透過膜４３を挟んで改質触媒４２側には、ガソリンタンクからガソリンが供給される。ガソリンは、改質触媒４２と接することにより水素および二酸化炭素を生成する。生成した水素は、水素透過膜４３を透過する。水素透過膜４３を透過した水素は、水素供給部の生成水素通路部４１を経由して水素タンク３５に貯えられる。改質触媒４２に供給された余剰のガソリンは、ガソリンタンク３２へ戻される。
【００１８】
エンジンシステム１０が運転中のとき、エンジン本体１３から排出される排気の熱を利用して改質器３９において水素が生成される。生成した水素は、水素タンク３５に貯えられる。一方、水素タンク３５には、図１に示すように外部から水素を補充するための補充部４４を設けてもよい。補充部４４を設けることにより、エンジンシステム１０の運転中に改質器３９で生成した水素が不足する場合でも、水素タンク３５には水素を補充することができる。
【００１９】
制御部２９は、エンジンシステム１０の全体を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部２９は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御部２９は、図示しない車内ＬＡＮを経由してエンジンシステム１０の他の制御装置と接続している。制御部２９は、特許請求の範囲の運転制御手段に相当する。また、本実施形態の場合、スロットル２３は電子スロットルである。そのため、制御部２９は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットル２３の開度を制御する。
【００２０】
次に、上記の構成による排気浄化装置１２の作動を図３に基づいて説明する。
制御部２９は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮのとき（Ｓ１０１）、ガソリンエンジン１１が始動時であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。また、制御部２９は、ステップＳ１０２においてガソリンエンジン１１が始動時でないと判定したとき、ガソリンエンジン１１が通常の運転中であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。すなわち、制御部２９は、ガソリンエンジン１１が始動からの経過時間の短い始動期間中であるか、またはガソリンエンジン１１が始動から所定の時間が経過した通常運転中であるか否かを判定する。ステップＳ１０３においてガソリンエンジン１１が通常の運転中でないと判定したとき、制御部２９は処理を終了する。すなわち、ステップＳ１０３においてガソリンエンジン１１が運転中でないとき、イグニッションスイッチがオンであるもののガソリンエンジン１１は運転していない状態である。したがって、ガソリンエンジン１１は運転されておらず、エンジン本体１３から排気が排出されないため、制御部２９は処理を終了する。
【００２１】
制御部２９は、ステップＳ１０２においてガソリンエンジン１１が始動時である、およびステップＳ１０３においてガソリンエンジン１１が通常の運転中であると判定したとき、触媒２５の温度が活性温度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。本実施形態の場合、制御部２９は温度センサ２６で検出した排気の温度を取得する。制御部２９は、温度センサ２６で検出した排気通路を流れる排気の温度から、触媒２５の温度を推定する。そして、制御部２９は、排気の温度に基づいて推定した触媒２５の温度が活性温度以上であるか否かを判定する。
【００２２】
一般的なエンジンシステムでは、図４に示すようにガソリンエンジンが始動してから時間が経過するにしたがって触媒の温度が上昇する。すなわち、ガソリンエンジンが始動してからの経過時間が短い始動時における触媒の温度は低く、経過時間が長くなるにつれて触媒の温度は上昇する。触媒の温度が低いとき、触媒の活性は低くなる。そのため、触媒を通過しても、排気中に含まれる未燃焼の燃料由来の炭化水素（ＨＣ）は十分に酸化されない。その結果、触媒の温度が低いとき、大気中に排出される炭化水素が増大する。
【００２３】
そこで、本実施形態の場合、制御部２９は、ステップＳ１０４で検出した触媒２５の温度が活性温度よりも低いと判定したとき、インジェクタ１８からのガソリンの噴射を停止する（Ｓ１０５）。一方、ステップＳ１０４で検出した触媒２５の温度が活性温度以上のとき、インジェクタ１８からガソリンを噴射する（Ｓ１０６）。触媒２５の温度が活性温度以上のとき、排気に含まれる炭化水素は触媒２５を通過することにより十分に酸化される。
【００２４】
制御部２９は、ステップＳ１０５においてガソリンの噴射を停止すると、スロットル２３の開度を増大する（Ｓ１０７）。これにより、吸気通路を経由してエンジン本体１３の燃焼室１９へ吸入される空気の流量は増大する。これとともに、制御部２９は、インジェクタ３８から水素を噴射する（Ｓ１０８）。制御部２９は、流量の増大した空気に応じて水素の噴射量を設定する。そして、制御部２９は、図示しない点火プラグにより燃焼室１９に吸入された吸気に点火する（Ｓ１０９）。
【００２５】
水素は、単位体積当たりの発熱量がガソリンに比較して小さい。また、インジェクタ３８から吸気通路を流れる空気に噴射される水素は気体である。そのため、燃焼室１９に吸入される吸気のうち空気の総量は、ガソリンを噴射する場合と比較して減少する。その結果、燃料として水素を用いる場合、発熱量がガソリンを用いる場合と比較して低下する。発熱量が低下すると、エンジン本体１１の出力および排気通路を流れる排気の温度も低下する。これにより、触媒２５の温度の上昇が緩やかになり、触媒２５が活性温度に達するまでに長時間を必要とする。そこで、制御部２９は、ステップＳ１０７においてスロットル２３の開度を増大して吸気通路における空気の流量を増大させる。これにより、燃焼室１９に吸入される空気の量が増大する。また、制御部２９は、増大する空気の流量にあわせてインジェクタ３８から噴射する水素の量を増大する。したがって、燃焼室１９における水素の燃焼による総発熱量は増大し、触媒２５は短期間で活性温度まで加熱される。
【００２６】
燃焼室１９へ吸入される空気およびインジェクタ３８から噴射する水素を増大させることにより、図５に示すように触媒２５の温度は活性温度まで上昇する。ガソリンエンジン１１の始動後、運転の継続によりステップＳ１０４において検出した触媒２５の温度が活性温度に達すると、制御部２９はインジェクタ１８からのガソリンの噴射に切り換える。これにより、排気中にはガソリンを由来とする炭化水素が含まれるものの、触媒２５は活性温度まで十分に加熱されているため、排気とともに排出される炭化水素は低減される。すなわち、図６に示すようにガソリンエンジン１１の始動から所定の時間は、燃料として水素が噴射されるため、排気に含まれる炭化水素はほぼ０となる。一方、ガソリンエンジン１１の始動後、所定の時間が経過すると、燃料としてガソリンが噴射される。この所定の時間は、触媒２５の温度が活性温度に達するまでの期間である。そのため、燃料としてガソリンが噴射されるとき、触媒２５の温度は活性温度に達している。したがって、ガソリンエンジン１１に燃料としてガソリンを噴射するときでも、排気に含まれる炭化水素は酸化され、排気とともに大気中に排出される炭化水素は低減される。
【００２７】
ところで、図３のステップＳ１０３およびステップＳ１０４で示すように、制御部２９はガソリンエンジン１１が通常の運転中であっても触媒２５の温度を検出している。図７に示すように、触媒２５の温度すなわちエンジン本体１３から排出される排気の温度は、通常の運転中であっても上下する。これは、ガソリンエンジン１１の負荷、すなわちインジェクタ１８から噴射されるガソリンの量によって燃焼温度および排気温度が変化するからである。ガソリンエンジン１１の運転状態によって触媒２５の温度が活性温度より低くなると、触媒２５における酸化反応が不十分となり、排気とともに大気中へ放出される炭化水素が増大する。そこで、制御部２９は、ガソリンエンジン１１が通常の運転中であっても、排気温度に基づいて推定した触媒２５の温度が活性温度より低くなると、インジェクタ１８からのガソリンの噴射を停止し、インジェクタ３８からの水素の噴射に切り換える。
【００２８】
上述のように、水素は単位量当たりの発熱量がガソリンに比較して小さい。そのため、ガソリンエンジン１１に供給する燃料を単にガソリンから水素に切り換えると、発熱量の低下にともなうガソリンエンジン１１の出力低下を招く。その結果、ガソリンエンジン１１に供給する燃料をガソリンから水素に切り換えたとき、ガソリンエンジン１１のトルクが変化し、ドライバビリティに影響を及ぼすおそれがある。そこで、制御部２９は、ガソリンエンジン１１に供給する燃料をガソリンから水素に切り換えるとき、スロットル２３の開度を増大させるとともに、水素の噴射量を増大させる。これにより、制御部２９は、水素を燃料として適用したときの燃焼室１９における発熱量を、同一の運転時におけるガソリンを燃料としたときの発熱量に近似させる。
【００２９】
また、ガソリンエンジン１１に供給する燃料を水素からガソリンに切り換えるとき、制御部２９は上記と逆にスロットル２３の開度を減少させ、燃焼室１９へ吸入される空気の量を低減させる。これらにより、ガソリンエンジン１１に供給する燃料がガソリンから水素に切り換えられるとき、および水素からガソリンへ切り換えるとき、いずれも発熱量の変化が低減される。その結果、ガソリンエンジン１１の出力トルクの変化は低減される。
【００３０】
以上説明したように、第１実施形態では、制御部２９は触媒２５の温度に応じてガソリンエンジン１１に供給する燃料を切り換える。すなわち、制御部２９は、触媒２５の温度が活性温度より低いときガソリンエンジン１１へ水素を供給し、触媒２５の温度が活性温度以上のときガソリンエンジン１１へガソリンを供給する。これにより、図７に示すように、ガソリンエンジン１１の始動時など触媒２５の活性が低いとき、ガソリンエンジン１１には水素が供給され、排気に含まれる炭化水素はほぼ０となる。一方、触媒２５が活性温度以上になると、制御部２９はガソリンエンジン１１へガソリンを供給する。このとき、排気に含まれる炭化水素は活性温度に達した触媒２５により酸化される。そのため、排気とともに大気中に放出される炭化水素は低減される。したがって、触媒２５の温度に関わらず、排気に含まれる炭化水素を低減することができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、制御部２９はガソリンエンジン１１に燃料として水素を供給するとき、スロットル２３の開度、および水素の噴射量を増大させる。これにより、ガソリンエンジン１１へ燃料として水素を供給する場合でも、燃焼室１９へ吸入される空気および水素が増大し、発熱量が増加する。そのため、燃料が水素の場合でも、排気の温度は迅速に上昇し、触媒２５は早期に活性温度に達する。したがって、ガソリンを噴射したときでも排気に含まれる炭化水素を低減することができる。また、燃料換え時のドライバビリティの向上を図ることができる。
【００３２】
第１実施形態では、改質器３９を備えている。これにより、インジェクタ１８から吸気通路を流れる空気へ噴射される水素は、ガソリンを原料として改質器３９で生成される。そのため、水素供給部２８の水素タンク３５は、大型化する必要がない。また、水素タンク３５は、補充部４４を有している。そのため、改質器３９による水素の生成が不足するとき、補充部４４から水素タンク３５へ水素が補充される。したがって、ガソリンや水素の残量に応じて水素の供給源を適切に切り換えることができるとともに、水素タンク３５の小型化を図ることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
第２実施形態による排気浄化装置を適用したエンジンシステムを図８に示す。
第２実施形態では、排気浄化装置１２は排気系において触媒２５の上流側すなわち触媒２５のエンジン本体１３側に補助触媒４５を備えている。補助触媒４５は、触媒２５と同様に三元触媒である。補助触媒４５は、触媒２５に比較して容積が小さい。すなわち、補助触媒４５は、触媒２５と比較して小型である。そのため、補助触媒４５は、エンジン本体１３から排出された排気によって短時間で温度が上昇し、活性温度に達する。これにより、触媒２５が活性温度に達していないときでも、エンジン本体１３から排出された炭化水素は補助触媒４５で酸化される。その結果、制御部２９は、ガソリンエンジン１１に供給する燃料を水素から早期にガソリンに切り換え可能である。ガソリンエンジン１１に供給する燃料を水素からガソリンに切り換えることにより、発熱量の増大にともなって触媒２５の温度上昇も促進される。したがって、大気中へ放出される炭化水素の低減を図りつつ、ガソリンエンジン１１の始動から短期間で燃料をガソリンに切り換えることができる。
【００３４】
（その他の実施形態）
以上、説明した複数の実施形態では、触媒２５の温度に基づいてガソリンエンジン１１へ供給する燃料を水素またはガソリンに切り換える例について説明した。しかし、制御部２９は、触媒２５の温度だけでなく、燃料の残量に基づいてガソリンエンジン１１へ供給する燃料を水素またはガソリンに切り換えてもよい。例えばガソリンタンク３２に貯えられているガソリンの残量が０になったとき、制御部２９は水素タンク３５に貯えられている水素をガソリンエンジン１１へ供給してもよい。逆に、水素タンク３５に貯えられている水素の残量が０になったとき、制御部２９はガソリンタンク３２に貯えられているガソリンをガソリンエンジン１１へ供給してもよい。水素の残量不足によってガソリンをガソリンエンジン１１に供給する場合、触媒２５の温度が活性温度より低いとき、排気とともに大気中へに含まれる炭化水素の増大を招くおそれがあるものの、ガソリンエンジン１１の始動および運転の継続が図られる。したがって、いわゆるリンプホームを確保することができる。
また、上述の複数の実施形態では、ガソリンエンジンを例に説明したが、内燃機関としてディーゼルエンジンを適用してもよい。ディーゼルエンジンの場合、炭化水素燃料としては例えば軽油や重油を適用することができる。
【００３５】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態による排気浄化装置を適用したエンジンシステムを示す模式図
【図２】第１実施形態による排気浄化装置の改質器を示す模式図
【図３】本発明の第１実施形態による排気浄化装置の作動の流れを示す概略図
【図４】燃料としてガソリンを用いる場合のＨＣ濃度および触媒温度の経時的な変化を示す概略図
【図５】エンジン本体の始動から触媒が活性温度に達するまでの触媒温度の経時的な変化を示す概略図
【図６】本発明の第１実施形態による排気浄化装置において、触媒温度の変化およびＨＣ濃度の変化を示す概略図
【図７】エンジン本体の始動から触媒温度の長期的な経時的な変化を示す概略図
【図８】本発明の第２実施形態による排気浄化装置を適用したエンジンシステムを示す模式図
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１１はガソリンエンジン（内燃機関）、１２は排気浄化装置、１４は吸気系、１５は排気系、２３はスロットル、２５は触媒、２６は温度センサ（温度検出手段）、２７はガソリン供給部（炭化水素燃料供給手段）、２８は水素供給部（水素燃料供給手段）、２９は制御部（温度検出手段、運転制御手段）、３５は水素タンク、３９は改質器、４４は補充部、４５は補助触媒を示す。
【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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