内燃機関の燃料改質制御装置
【課題】エンジンに供給される燃料を改質する機能を備えたシステムにおいて、燃料の改質効率を向上させることができるようにする。
【解決手段】ＥＣＵ３４は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料噴射弁２６で噴射する改質用燃料の噴射量を算出する。その際、ＥＧＲガスの温度や改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更して、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制する。また、改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更して、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制する。更に、エンジン回転速度に応じて改質用燃料の噴射周期を変更して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にする。
【解決手段】ＥＣＵ３４は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料噴射弁２６で噴射する改質用燃料の噴射量を算出する。その際、ＥＧＲガスの温度や改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更して、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制する。また、改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更して、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制する。更に、エンジン回転速度に応じて改質用燃料の噴射周期を変更して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料を改質する機能を備えた内燃機関の燃料改質制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に改質した燃料を供給する技術としては、例えば、特許文献１（特許第４０３８７７０号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に、吸入空気をバイパスさせるバイパス通路を接続し、このバイパス通路に、改質用の燃料を噴射する燃料噴射弁と燃料を改質する改質触媒とを配置するようにしたものがある。
【０００３】
また、特許文献２（特開２００６−２９１９０１号公報）に記載されているように、内燃機関の排出ガスの一部を吸気通路に還流させるガス還流通路に、改質用の燃料を噴射する燃料噴射弁と燃料を改質する改質触媒とを配置するようにしたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０３８７７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、改質触媒の温度や改質触媒を通過する媒体ガス（例えばＥＧＲガス）の温度が低いときに、改質用燃料を大量に噴射すると、改質用燃料の気化熱により媒体ガスや改質触媒の温度が更に低下して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【０００６】
また、改質用燃料の噴射量が多いときに、改質用燃料の噴射周期が長いと、改質触媒に流れる媒体ガス中の改質用燃料の濃度が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）が生じて、改質触媒を有効に利用することができず、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関に供給される燃料を改質する機能を備えたシステムにおいて、燃料の改質効率を向上させることができる内燃機関の燃料改質制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、改質用燃料噴射制御手段は、燃料改質手段と媒体ガスのうちの少なくとも一方の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたものである。
【０００９】
このように、燃料改質手段（例えば燃料改質触媒）の温度や媒体ガス（例えばＥＧＲガス）の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量を燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、温度が低くなるほど改質用燃料の噴射量を減量し、温度が高くなるほど改質用燃料の噴射量を増量すると良い。このようにすれば、燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度が低いときには、改質用燃料の噴射量を減量することで、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制して、燃料の改質効率の低下を抑制することができる。一方、燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度が高いときには、改質用燃料の噴射量を増量することで、燃料の改質量（改質される燃料量）を増加させることができる。
【００１１】
また、請求項３のように、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、改質用燃料噴射制御手段は、改質用燃料の噴射量と媒体ガスの流量のうちの少なくとも一方に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。
【００１２】
このように、改質用燃料の噴射量や媒体ガスの流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更することで、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量や媒体ガスの流量に応じた適正値に設定して、燃料改質手段に流れる媒体ガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制することができ、燃料改質手段を有効に利用して燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１３】
この場合、請求項４のように、改質用燃料の噴射周期の最小値は、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射手段の最小噴射時間（燃料を正常に噴射可能な噴射時間の下限値）以上となる範囲内で最小の周期とすると良い。このようにすれば、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射手段の最小噴射時間以上となる範囲内で改質用燃料の噴射周期を変更することができる。
【００１４】
また、請求項５のように、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くすると良い。このようにすれば、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００１５】
更に、請求項６のように、媒体ガスの流量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くすると良い。このようにすれば、媒体ガスの流量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項７のように、内燃機関の回転速度に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の気筒間で改質燃料供給量（改質された燃料の供給量）にばらつきが生じることを抑制して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にすることができる。
【００１７】
ところで、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンとアルコールの混合燃料をいずれも使用可能なシステムの場合、改質用燃料のアルコール濃度が高いと、改質用燃料の気化熱が大きくなるため、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下が増大して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００１８】
そこで、請求項８のように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしても良い。このように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１９】
この場合、請求項９のように、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射量を減量すると良い。このようにすれば、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の気化熱が大きくなるのに対応して、改質用燃料の噴射量を減量して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができる。
【００２０】
更に、請求項１０のように、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は改質用燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図３】図３は改質用燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図４】図４は温度補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。
【図５】図５はアルコール濃度補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。
【図６】図６は改質用燃料の噴射周期のマップの一例を概念的に示す図である。
【図７】図７は改質用燃料の噴射周期の設定方法を説明する図である。
【図８】図８は本実施例の改質用燃料噴射制御の効果を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
【００２３】
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。
【００２４】
更に、スロットルバルブ１４の下流側には、サージタンク１５が設けられている。このサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６に接続された吸気ポート（図示せず）又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２５】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２０が設けられ、この触媒２０の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２１，２２（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２６】
このエンジン１１には、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させるＥＧＲ装置２３が搭載されている。このＥＧＲ装置２３は、排気管１９のうちの触媒２０の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側との間にＥＧＲ配管２４が接続され、このＥＧＲ配管２４に、排出ガス還流量（外部ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲ弁２５が設けられている。
【００２７】
更に、ＥＧＲ配管２４には、ＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁２６（改質用燃料噴射手段）を備えた燃料噴射装置２７と、ＥＧＲガス中の燃料を改質する燃料改質触媒２８（燃料改質手段）を備えた燃料改質器２９が設けられ、この燃料改質器２９（燃料改質触媒２８）の入口側と出口側に、それぞれＥＧＲガスの温度を検出する温度センサ３０，３１が設けられている。各気筒の燃料噴射弁１７と改質用燃料噴射弁２６には、共通の燃料タンク（図示せず）から燃料が供給される。
【００２８】
また、エンジン１１には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３２や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３３等が設けられ、このクランク角センサ３３の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２９】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００３０】
また、ＥＣＵ３４は、エンジン１１の運転状態が所定の改質運転領域（例えば低回転・低負荷運転領域）のときに、通常運転モードから改質運転モードに切り換える（図８参照）。この改質運転モードでは、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して気化させ、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態に改質することで、改質された燃料をエンジン１１の吸気管１２に供給する。
【００３１】
その際、ＥＣＵ３４は、後述する図２及び図３の改質用燃料噴射制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量（例えばＥＧＲ弁２５の開度等）に応じて改質用燃料噴射弁２６で噴射する改質用燃料の噴射量をマップにより算出する。
【００３２】
ところで、燃料改質触媒２８の温度や燃料改質触媒２８を通過するＥＧＲガスの温度が低いときに、改質用燃料を大量に噴射すると、改質用燃料の気化熱によりＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度が更に低下して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更する。このように、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をＥＧＲガスの温度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制する。
【００３４】
また、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンとアルコールの混合燃料をいずれも使用可能なシステムの場合、改質用燃料のアルコール濃度が高いと、改質用燃料の気化熱が大きくなるため、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下が増大して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３５】
そこで、本実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更する。このように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制する。
【００３６】
また、改質用燃料の噴射量が多いときに、改質用燃料の噴射周期が長いと、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料の濃度が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）が生じて、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３７】
そこで、本実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更する。このように、改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更することで、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じた適正値に設定して、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制する。
【００３８】
以下、ＥＣＵ３４が実行する図２及び図３の改質用燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。
【００３９】
図２及び図３に示す改質用燃料噴射制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう改質用燃料噴射制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、改質運転モードであるか否かを判定し、改質運転モードではない（つまり通常運転モードである）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４０】
一方、上記ステップ１０１で、改質運転モードであると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１０２で、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量（例えばＥＧＲ弁２５の開度等）に応じて改質用燃料のベース噴射量をマップにより算出する。改質用燃料のベース噴射量のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。
【００４１】
この後、ステップ１０３に進み、図４の温度補正係数のマップを参照して、ＥＧＲガスの温度に応じた温度補正係数を算出する。この温度補正係数のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、ＥＧＲガスの温度は、燃料改質器２９の入口側の温度センサ３０の検出値又は出口側の温度センサ３１の検出値を用いる。或は、入口側の温度センサ３０の検出値と出口側の温度センサ３１の検出値の平均値をＥＧＲガスの温度として用いるようにしても良い。
【００４２】
図４の温度補正係数のマップは、ＥＧＲガスの温度が低くなるほど温度補正係数が小さくなって改質用燃料の噴射量を減量し、一方、ＥＧＲガスの温度が高くなるほど温度補正係数が大きくなって改質用燃料の噴射量を増量するように設定されている。これにより、ＥＧＲガスの温度が低いときには、改質用燃料の噴射量を減量することで、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制して、燃料の改質効率の低下を抑制する。一方、ＥＧＲガスの温度が高いときには、改質用燃料の噴射量を増量することで、燃料改質量（改質される燃料量）を増加させる。
【００４３】
この後、ステップ１０４に進み、図５のアルコール濃度補正係数のマップを参照して、改質用燃料のアルコール濃度に応じたアルコール濃度補正係数を算出する。このアルコール濃度補正係数のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、改質用燃料のアルコール濃度は、図示しないアルコール濃度センサで検出する。或は、空燃比フィードバック補正量、エンジン回転変動、燃焼変動（筒内圧力変動）等に基づいて燃料のアルコール濃度を算出（推定）するようにしても良い。
【００４４】
図５のアルコール濃度補正係数のマップは、アルコール濃度が高くなるほどアルコール濃度補正係数が小さくなって改質用燃料の噴射量を減量するように設定されている。これにより、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の気化熱が大きくなるのに対応して、改質用燃料の噴射量を減量して、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制する。
【００４５】
この後、ステップ１０５に進み、温度補正係数とアルコール濃度補正係数を用いて改質用燃料のベース噴射量を補正して、最終的な改質用燃料の噴射量を求めた後、ステップ１０６に進み、改質用燃料の噴射量に基づいて改質用燃料の噴射デューティＤuty （改質用燃料噴射弁２６の噴射オンの時間比率）を算出する。
【００４６】
この後、ステップ１０７に進み、図６の改質用燃料の噴射周期のマップを参照して、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じた改質用燃料の噴射周期を算出する。この改質用燃料の噴射周期のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、噴射周期は、改質用燃料噴射弁２６が噴射オンしてから次の噴射オフ後に再び噴射オンするまでの時間である。
【００４７】
図６の改質用燃料の噴射周期のマップは、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするように設定されている。これにより、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制する。また、ＥＧＲガス流量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするように設定されている。これにより、ＥＧＲガス流量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制する。
【００４８】
更に、改質用燃料の噴射周期のマップは、改質用燃料の噴射周期の最小値を、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin （燃料を正常に噴射可能な噴射時間の下限値）以上となる範囲内で最小の周期とするように設定されている。これにより、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で改質用燃料の噴射周期を変更することができる。
【００４９】
この後、ステップ１０８に進み、改質用燃料の噴射周期と噴射デューティＤuty に基づいて改質用燃料の噴射期間（＝噴射周期×噴射デューティＤuty ）を算出した後、ステップ１０９に進み、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以下であるか否かを判定する。
【００５０】
このステップ１０９で、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以下であると判定された場合には、上記ステップ１０７，１０８で算出した噴射周期と噴射期間をそのまま採用して、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、上記ステップ１０９で、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin よりも長いと判定された場合には、噴射周期と噴射期間を更に短くできる可能性があると判断して、図３のステップ１１０に進み、分割数Ｎを初期値「２」にセットした後、ステップ１１１に進み、次の（１）式が成立するか否か、つまり、（エンジン回転周期／Ｎ）に噴射デューティＤuty を乗算した値が最小噴射時間τmin よりも短いか否かを判定する。
【００５２】
（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ＜τmin ……（１）
ここで、エンジン回転周期は、エンジン１１が１回転するのに要する時間であり、エンジン回転速度に応じて変化する。
【００５３】
上記（１）式が不成立である［（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ≧τmin ］と判定された場合には、ステップ１１２に進み、分割数Ｎを「１」だけ大きくした後、ステップ１１１に戻り、上記（１）式が成立するか否かを判定する処理を繰り返す。
【００５４】
その後、上記（１）式が成立する［（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ＜τmin ］と判定された時点で、ステップ１１３に進み、エンジン回転周期／（Ｎ−１）を改質用燃料の噴射周期として設定する。
【００５５】
改質用燃料の噴射周期＝エンジン回転周期／（Ｎ−１）
この後、ステップ１１４に進み、改質用燃料の噴射周期と噴射デューティＤuty に基づいて改質用燃料の噴射期間（＝噴射周期×噴射デューティＤuty ）を算出する。
【００５６】
これらのステップ１１０〜１１４の処理により、エンジン回転速度に応じて変化するエンジン回転周期に応じて改質用燃料の噴射周期を変更すると共に、分割数Ｎを徐々に大きくして改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で最小の周期となるように改質用燃料の噴射周期を設定する（図７参照）。
【００５７】
以上説明した本実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射量をＥＧＲガスの温度に応じた適正値に設定することができて、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じた適正値に設定することができて、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制することができ、燃料改質触媒２８を有効に利用して燃料の改質効率を向上させることができる。
【００５９】
更に、本実施例では、エンジン回転速度（エンジン回転周期）に応じて改質用燃料の噴射周期を変更すると共に、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で最小の周期となるように改質用燃料の噴射周期を設定するようにしたので、エンジン１１の気筒間で改質燃料供給量（改質された燃料の供給量）にばらつきが生じることを抑制して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にすることができる。
【００６０】
また、本実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定することができて、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００６１】
図８に示すように、従来例（例えば改質運転モード中に改質用燃料の噴射量や噴射周期を変更しないシステム）に比べて、本実施例の改質用燃料噴射制御では、上述したように、改質運転モード中に改質用燃料の噴射量や噴射周期を適正に変更して、燃料の改質効率を向上させることができるため、燃焼安定性を高めてドライバビリティを向上させることができると共に、燃料消費率を改善することができる。
【００６２】
尚、上記実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料改質触媒２８の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたり、或は、ＥＧＲガスの温度と燃料改質触媒２８の温度の両方に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしても良い。
【００６３】
また、上記実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量の両方に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量のうちの一方のみに応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。
【００６４】
また、上記実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたが、更に、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００６５】
また、上記実施例では、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射弁と燃料改質触媒を配置したシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射弁のみを配置して燃料改質触媒を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、高温のＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、ＥＧＲ装置が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６６】
或は、吸気管に吸入空気を過給する過給機を設けると共に、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射弁と燃料改質触媒を配置したシステムに本発明を適用しても良い。また、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射弁のみを配置して燃料改質触媒を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、過給機で過給された高圧の吸入空気（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、過給機が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００６８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…点火プラグ、１９…排気管、２３…ＥＧＲ装置、２４…ＥＧＲ配管、２５…ＥＧＲ弁、２６…改質用燃料噴射弁（改質用燃料噴射手段）、２７…燃料噴射装置、２８…燃料改質触媒（燃料改質手段）、２９…燃料改質器、３０，３１…温度センサ、３４…ＥＣＵ（改質用燃料噴射制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料を改質する機能を備えた内燃機関の燃料改質制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に改質した燃料を供給する技術としては、例えば、特許文献１（特許第４０３８７７０号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に、吸入空気をバイパスさせるバイパス通路を接続し、このバイパス通路に、改質用の燃料を噴射する燃料噴射弁と燃料を改質する改質触媒とを配置するようにしたものがある。
【０００３】
また、特許文献２（特開２００６−２９１９０１号公報）に記載されているように、内燃機関の排出ガスの一部を吸気通路に還流させるガス還流通路に、改質用の燃料を噴射する燃料噴射弁と燃料を改質する改質触媒とを配置するようにしたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０３８７７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、改質触媒の温度や改質触媒を通過する媒体ガス（例えばＥＧＲガス）の温度が低いときに、改質用燃料を大量に噴射すると、改質用燃料の気化熱により媒体ガスや改質触媒の温度が更に低下して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【０００６】
また、改質用燃料の噴射量が多いときに、改質用燃料の噴射周期が長いと、改質触媒に流れる媒体ガス中の改質用燃料の濃度が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）が生じて、改質触媒を有効に利用することができず、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関に供給される燃料を改質する機能を備えたシステムにおいて、燃料の改質効率を向上させることができる内燃機関の燃料改質制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、改質用燃料噴射制御手段は、燃料改質手段と媒体ガスのうちの少なくとも一方の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたものである。
【０００９】
このように、燃料改質手段（例えば燃料改質触媒）の温度や媒体ガス（例えばＥＧＲガス）の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量を燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、温度が低くなるほど改質用燃料の噴射量を減量し、温度が高くなるほど改質用燃料の噴射量を増量すると良い。このようにすれば、燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度が低いときには、改質用燃料の噴射量を減量することで、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制して、燃料の改質効率の低下を抑制することができる。一方、燃料改質手段の温度や媒体ガスの温度が高いときには、改質用燃料の噴射量を増量することで、燃料の改質量（改質される燃料量）を増加させることができる。
【００１１】
また、請求項３のように、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、改質用燃料噴射制御手段は、改質用燃料の噴射量と媒体ガスの流量のうちの少なくとも一方に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。
【００１２】
このように、改質用燃料の噴射量や媒体ガスの流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更することで、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量や媒体ガスの流量に応じた適正値に設定して、燃料改質手段に流れる媒体ガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制することができ、燃料改質手段を有効に利用して燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１３】
この場合、請求項４のように、改質用燃料の噴射周期の最小値は、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射手段の最小噴射時間（燃料を正常に噴射可能な噴射時間の下限値）以上となる範囲内で最小の周期とすると良い。このようにすれば、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射手段の最小噴射時間以上となる範囲内で改質用燃料の噴射周期を変更することができる。
【００１４】
また、請求項５のように、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くすると良い。このようにすれば、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００１５】
更に、請求項６のように、媒体ガスの流量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くすると良い。このようにすれば、媒体ガスの流量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項７のように、内燃機関の回転速度に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の気筒間で改質燃料供給量（改質された燃料の供給量）にばらつきが生じることを抑制して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にすることができる。
【００１７】
ところで、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンとアルコールの混合燃料をいずれも使用可能なシステムの場合、改質用燃料のアルコール濃度が高いと、改質用燃料の気化熱が大きくなるため、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下が増大して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００１８】
そこで、請求項８のように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしても良い。このように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００１９】
この場合、請求項９のように、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射量を減量すると良い。このようにすれば、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の気化熱が大きくなるのに対応して、改質用燃料の噴射量を減量して、改質用燃料の気化熱による媒体ガスや燃料改質手段の温度低下を抑制することができる。
【００２０】
更に、請求項１０のように、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は改質用燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図３】図３は改質用燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図４】図４は温度補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。
【図５】図５はアルコール濃度補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。
【図６】図６は改質用燃料の噴射周期のマップの一例を概念的に示す図である。
【図７】図７は改質用燃料の噴射周期の設定方法を説明する図である。
【図８】図８は本実施例の改質用燃料噴射制御の効果を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
【００２３】
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。
【００２４】
更に、スロットルバルブ１４の下流側には、サージタンク１５が設けられている。このサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６に接続された吸気ポート（図示せず）又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２５】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２０が設けられ、この触媒２０の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２１，２２（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２６】
このエンジン１１には、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させるＥＧＲ装置２３が搭載されている。このＥＧＲ装置２３は、排気管１９のうちの触媒２０の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側との間にＥＧＲ配管２４が接続され、このＥＧＲ配管２４に、排出ガス還流量（外部ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲ弁２５が設けられている。
【００２７】
更に、ＥＧＲ配管２４には、ＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁２６（改質用燃料噴射手段）を備えた燃料噴射装置２７と、ＥＧＲガス中の燃料を改質する燃料改質触媒２８（燃料改質手段）を備えた燃料改質器２９が設けられ、この燃料改質器２９（燃料改質触媒２８）の入口側と出口側に、それぞれＥＧＲガスの温度を検出する温度センサ３０，３１が設けられている。各気筒の燃料噴射弁１７と改質用燃料噴射弁２６には、共通の燃料タンク（図示せず）から燃料が供給される。
【００２８】
また、エンジン１１には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３２や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３３等が設けられ、このクランク角センサ３３の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２９】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００３０】
また、ＥＣＵ３４は、エンジン１１の運転状態が所定の改質運転領域（例えば低回転・低負荷運転領域）のときに、通常運転モードから改質運転モードに切り換える（図８参照）。この改質運転モードでは、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して気化させ、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態に改質することで、改質された燃料をエンジン１１の吸気管１２に供給する。
【００３１】
その際、ＥＣＵ３４は、後述する図２及び図３の改質用燃料噴射制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量（例えばＥＧＲ弁２５の開度等）に応じて改質用燃料噴射弁２６で噴射する改質用燃料の噴射量をマップにより算出する。
【００３２】
ところで、燃料改質触媒２８の温度や燃料改質触媒２８を通過するＥＧＲガスの温度が低いときに、改質用燃料を大量に噴射すると、改質用燃料の気化熱によりＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度が更に低下して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更する。このように、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をＥＧＲガスの温度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制する。
【００３４】
また、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンとアルコールの混合燃料をいずれも使用可能なシステムの場合、改質用燃料のアルコール濃度が高いと、改質用燃料の気化熱が大きくなるため、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下が増大して、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３５】
そこで、本実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更する。このように、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更することで、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定して、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制する。
【００３６】
また、改質用燃料の噴射量が多いときに、改質用燃料の噴射周期が長いと、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料の濃度が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）が生じて、燃料の改質効率が低下する可能性がある。
【００３７】
そこで、本実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更する。このように、改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更することで、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じた適正値に設定して、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制する。
【００３８】
以下、ＥＣＵ３４が実行する図２及び図３の改質用燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。
【００３９】
図２及び図３に示す改質用燃料噴射制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう改質用燃料噴射制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、改質運転モードであるか否かを判定し、改質運転モードではない（つまり通常運転モードである）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４０】
一方、上記ステップ１０１で、改質運転モードであると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１０２で、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）とＥＧＲガス流量（例えばＥＧＲ弁２５の開度等）に応じて改質用燃料のベース噴射量をマップにより算出する。改質用燃料のベース噴射量のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。
【００４１】
この後、ステップ１０３に進み、図４の温度補正係数のマップを参照して、ＥＧＲガスの温度に応じた温度補正係数を算出する。この温度補正係数のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、ＥＧＲガスの温度は、燃料改質器２９の入口側の温度センサ３０の検出値又は出口側の温度センサ３１の検出値を用いる。或は、入口側の温度センサ３０の検出値と出口側の温度センサ３１の検出値の平均値をＥＧＲガスの温度として用いるようにしても良い。
【００４２】
図４の温度補正係数のマップは、ＥＧＲガスの温度が低くなるほど温度補正係数が小さくなって改質用燃料の噴射量を減量し、一方、ＥＧＲガスの温度が高くなるほど温度補正係数が大きくなって改質用燃料の噴射量を増量するように設定されている。これにより、ＥＧＲガスの温度が低いときには、改質用燃料の噴射量を減量することで、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制して、燃料の改質効率の低下を抑制する。一方、ＥＧＲガスの温度が高いときには、改質用燃料の噴射量を増量することで、燃料改質量（改質される燃料量）を増加させる。
【００４３】
この後、ステップ１０４に進み、図５のアルコール濃度補正係数のマップを参照して、改質用燃料のアルコール濃度に応じたアルコール濃度補正係数を算出する。このアルコール濃度補正係数のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、改質用燃料のアルコール濃度は、図示しないアルコール濃度センサで検出する。或は、空燃比フィードバック補正量、エンジン回転変動、燃焼変動（筒内圧力変動）等に基づいて燃料のアルコール濃度を算出（推定）するようにしても良い。
【００４４】
図５のアルコール濃度補正係数のマップは、アルコール濃度が高くなるほどアルコール濃度補正係数が小さくなって改質用燃料の噴射量を減量するように設定されている。これにより、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の気化熱が大きくなるのに対応して、改質用燃料の噴射量を減量して、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制する。
【００４５】
この後、ステップ１０５に進み、温度補正係数とアルコール濃度補正係数を用いて改質用燃料のベース噴射量を補正して、最終的な改質用燃料の噴射量を求めた後、ステップ１０６に進み、改質用燃料の噴射量に基づいて改質用燃料の噴射デューティＤuty （改質用燃料噴射弁２６の噴射オンの時間比率）を算出する。
【００４６】
この後、ステップ１０７に進み、図６の改質用燃料の噴射周期のマップを参照して、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じた改質用燃料の噴射周期を算出する。この改質用燃料の噴射周期のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。ここで、噴射周期は、改質用燃料噴射弁２６が噴射オンしてから次の噴射オフ後に再び噴射オンするまでの時間である。
【００４７】
図６の改質用燃料の噴射周期のマップは、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするように設定されている。これにより、改質用燃料の噴射量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制する。また、ＥＧＲガス流量が多くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするように設定されている。これにより、ＥＧＲガス流量が多くなるほど改質用燃料の偏在が生じ易くなるのに対応して、改質用燃料の噴射周期を短くして、改質用燃料の偏在を抑制する。
【００４８】
更に、改質用燃料の噴射周期のマップは、改質用燃料の噴射周期の最小値を、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin （燃料を正常に噴射可能な噴射時間の下限値）以上となる範囲内で最小の周期とするように設定されている。これにより、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で改質用燃料の噴射周期を変更することができる。
【００４９】
この後、ステップ１０８に進み、改質用燃料の噴射周期と噴射デューティＤuty に基づいて改質用燃料の噴射期間（＝噴射周期×噴射デューティＤuty ）を算出した後、ステップ１０９に進み、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以下であるか否かを判定する。
【００５０】
このステップ１０９で、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以下であると判定された場合には、上記ステップ１０７，１０８で算出した噴射周期と噴射期間をそのまま採用して、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、上記ステップ１０９で、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin よりも長いと判定された場合には、噴射周期と噴射期間を更に短くできる可能性があると判断して、図３のステップ１１０に進み、分割数Ｎを初期値「２」にセットした後、ステップ１１１に進み、次の（１）式が成立するか否か、つまり、（エンジン回転周期／Ｎ）に噴射デューティＤuty を乗算した値が最小噴射時間τmin よりも短いか否かを判定する。
【００５２】
（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ＜τmin ……（１）
ここで、エンジン回転周期は、エンジン１１が１回転するのに要する時間であり、エンジン回転速度に応じて変化する。
【００５３】
上記（１）式が不成立である［（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ≧τmin ］と判定された場合には、ステップ１１２に進み、分割数Ｎを「１」だけ大きくした後、ステップ１１１に戻り、上記（１）式が成立するか否かを判定する処理を繰り返す。
【００５４】
その後、上記（１）式が成立する［（エンジン回転周期／Ｎ）×Ｄuty ＜τmin ］と判定された時点で、ステップ１１３に進み、エンジン回転周期／（Ｎ−１）を改質用燃料の噴射周期として設定する。
【００５５】
改質用燃料の噴射周期＝エンジン回転周期／（Ｎ−１）
この後、ステップ１１４に進み、改質用燃料の噴射周期と噴射デューティＤuty に基づいて改質用燃料の噴射期間（＝噴射周期×噴射デューティＤuty ）を算出する。
【００５６】
これらのステップ１１０〜１１４の処理により、エンジン回転速度に応じて変化するエンジン回転周期に応じて改質用燃料の噴射周期を変更すると共に、分割数Ｎを徐々に大きくして改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で最小の周期となるように改質用燃料の噴射周期を設定する（図７参照）。
【００５７】
以上説明した本実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射量をＥＧＲガスの温度に応じた適正値に設定することができて、改質用燃料の気化熱による燃料改質触媒２８やＥＧＲガスの温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射周期を改質用燃料の噴射量やＥＧＲガス流量に応じた適正値に設定することができて、燃料改質触媒２８に流れるＥＧＲガス中の改質用燃料が濃くなったり薄くなったりする改質用燃料の偏在（濃淡）を抑制することができ、燃料改質触媒２８を有効に利用して燃料の改質効率を向上させることができる。
【００５９】
更に、本実施例では、エンジン回転速度（エンジン回転周期）に応じて改質用燃料の噴射周期を変更すると共に、改質用燃料の噴射期間が改質用燃料噴射弁２６の最小噴射時間τmin 以上となる範囲内で最小の周期となるように改質用燃料の噴射周期を設定するようにしたので、エンジン１１の気筒間で改質燃料供給量（改質された燃料の供給量）にばらつきが生じることを抑制して、各気筒の改質燃料供給量をほぼ均一にすることができる。
【００６０】
また、本実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたので、改質用燃料の噴射量をアルコール濃度に応じた適正値に設定することができて、改質用燃料の気化熱によるＥＧＲガスや燃料改質触媒２８の温度低下を抑制することができ、燃料の改質効率を向上させることができる。
【００６１】
図８に示すように、従来例（例えば改質運転モード中に改質用燃料の噴射量や噴射周期を変更しないシステム）に比べて、本実施例の改質用燃料噴射制御では、上述したように、改質運転モード中に改質用燃料の噴射量や噴射周期を適正に変更して、燃料の改質効率を向上させることができるため、燃焼安定性を高めてドライバビリティを向上させることができると共に、燃料消費率を改善することができる。
【００６２】
尚、上記実施例では、ＥＧＲガスの温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料改質触媒２８の温度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたり、或は、ＥＧＲガスの温度と燃料改質触媒２８の温度の両方に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしても良い。
【００６３】
また、上記実施例では、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量の両方に応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、改質用燃料の噴射量とＥＧＲガス流量のうちの一方のみに応じて改質用燃料の噴射周期を変更するようにしても良い。
【００６４】
また、上記実施例では、改質用燃料のアルコール濃度に応じて改質用燃料の噴射量を変更するようにしたが、更に、改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど改質用燃料の噴射周期を短くするようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料の偏在を抑制することができる。
【００６５】
また、上記実施例では、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射弁と燃料改質触媒を配置したシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射弁のみを配置して燃料改質触媒を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、高温のＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、ＥＧＲ装置が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６６】
或は、吸気管に吸入空気を過給する過給機を設けると共に、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射弁と燃料改質触媒を配置したシステムに本発明を適用しても良い。また、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射弁のみを配置して燃料改質触媒を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、過給機で過給された高圧の吸入空気（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、過給機が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００６８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…点火プラグ、１９…排気管、２３…ＥＧＲ装置、２４…ＥＧＲ配管、２５…ＥＧＲ弁、２６…改質用燃料噴射弁（改質用燃料噴射手段）、２７…燃料噴射装置、２８…燃料改質触媒（燃料改質手段）、２９…燃料改質器、３０，３１…温度センサ、３４…ＥＣＵ（改質用燃料噴射制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも前記内燃機関の運転状態に応じて前記改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記燃料改質手段と前記媒体ガスのうちの少なくとも一方の温度に応じて前記改質用燃料の噴射量を変更することを特徴とする内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項２】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記温度が低くなるほど前記改質用燃料の噴射量を減量し、前記温度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射量を増量することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも前記内燃機関の運転状態に応じて前記改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料の噴射量と前記媒体ガスの流量のうちの少なくとも一方に応じて前記改質用燃料の噴射周期を変更することを特徴とする内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項４】
前記改質用燃料の噴射周期の最小値は、前記改質用燃料の噴射期間が前記改質用燃料噴射手段の最小噴射時間以上となる範囲内で最小の周期とすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項５】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料の噴射量が多くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項６】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記媒体ガスの流量が多くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項７】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記改質用燃料の噴射周期を変更することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項８】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度に応じて前記改質用燃料の噴射量を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項９】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射量を減量することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項１０】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも前記内燃機関の運転状態に応じて前記改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記燃料改質手段と前記媒体ガスのうちの少なくとも一方の温度に応じて前記改質用燃料の噴射量を変更することを特徴とする内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項２】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記温度が低くなるほど前記改質用燃料の噴射量を減量し、前記温度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射量を増量することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段と、少なくとも前記内燃機関の運転状態に応じて前記改質用燃料の噴射量を設定する改質用燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料改質制御装置において、
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料の噴射量と前記媒体ガスの流量のうちの少なくとも一方に応じて前記改質用燃料の噴射周期を変更することを特徴とする内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項４】
前記改質用燃料の噴射周期の最小値は、前記改質用燃料の噴射期間が前記改質用燃料噴射手段の最小噴射時間以上となる範囲内で最小の周期とすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項５】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料の噴射量が多くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項６】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記媒体ガスの流量が多くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項７】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記改質用燃料の噴射周期を変更することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項８】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度に応じて前記改質用燃料の噴射量を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項９】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射量を減量することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【請求項１０】
前記改質用燃料噴射制御手段は、前記改質用燃料のアルコール濃度が高くなるほど前記改質用燃料の噴射周期を短くすることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の燃料改質制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３７２１７（Ｐ２０１２−２３７２１７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５７８５（Ｐ２０１１−１０５７８５）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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