CN108571359B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的排气净化装置。在热、氢生成装置工作时，将向排气净化催化剂流入的气体的空燃比控制为理论空燃比。所述排气净化装置具备：能够仅生成热、或生成热和氢的热、氢生成装置(50)；和在排气的空燃比为理论空燃比时能够同时降低气体中所含的HC、CO和NOX的排气净化催化剂(14)。在使在热、氢生成装置(50)中燃烧的空气和燃料的空燃比成为了预先设定的目标设定空燃比时，根据该目标设定空燃比将从内燃机排出的排气的空燃比控制为使向排气净化催化剂(14)流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的目标调整空燃比。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
已知一种内燃机，其具备NOX净化催化剂、和用于生成包含氢的重整气体的燃料重整装置，所述NOX净化催化剂配置于内燃机排气通路，并且在流入的排气的空燃比为稀时吸藏排气中所含的NOX，在流入的排气的空燃比变为浓时释放所吸藏的NOX，在内燃机起动时，向NOX净化催化剂供给在燃料重整装置中生成的包含氢的重整气体，由此提高NOX净化催化剂的NOX净化率(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-270664号公报
发明内容
另一方面，在将在排气的空燃比为理论空燃比时能够同时降低排气中所含的HC、CO以及NOX的排气净化催化剂配置于内燃机排气通路内，并向排气净化催化剂供给重整气体的情况下，为了同时降低排气中所含的HC、CO以及NOX，需要将由从内燃机排出的排气的空燃比和重整气体的空燃比这两者决定的空燃比控制为理论空燃比，在该情况下，若由排气的空燃比和重整气体的空燃比这两者决定的空燃比偏离理论空燃比，则不能良好地净化排气中所含的HC、CO以及NOX。然而，上述的专利文献1，对于在向排气净化催化剂供给了重整气体的情况下能够良好地净化排气中所含的HC、CO以及NOX的空燃比控制没有任何启示。
根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，其具备：
热、氢生成装置，其能够通过使燃料和空气燃烧而仅生成热、或生成热和氢；和
排气净化催化剂，其配置于内燃机排气通路内，并且在流入的气体的空燃比为理论空燃比时能够同时降低流入的气体中所含的HC、CO和NOX，
从热、氢生成装置排出的燃烧气体被供给至排气净化催化剂，
该排气净化装置还具备电子控制单元，
其中，
利用电子控制单元使在热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比成为预先设定的目标设定空燃比，
在使热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比成为了预先设定的目标设定空燃比时，根据目标设定空燃比将从内燃机排出的排气的空燃比利用电子控制单元控制为使向排气净化催化剂流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的目标调整空燃比。
即使从热、氢生成装置排出的燃烧气体被供给至排气净化催化剂，向排气净化催化剂流入的气体的空燃比也被维持为理论空燃比，因此在排气净化催化剂中能够良好且同时地降低气体中所含的HC、CO和NOX。
附图说明
图1是内燃机的总体图。
图2是热、氢生成装置的总体图。
图3是用于说明燃料的重整反应的图。
图4是表示反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系的图。
图5是表示每1个碳原子的生成分子个数与O2/C摩尔比的关系的图。
图6是表示重整用催化剂内的温度分布的图。
图7是表示所供给的空气温度TA变化时的反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系的图。
图8A和8B是表示排气净化催化剂的温度变化的图。
图9是表示热、氢生成控制的时间图。
图10A和10B是表示进行二次预热的运转区域的图。
图11是表示热、氢生成控制的时间图。
图12是用于进行热、氢生成控制的流程图。
图13是用于进行热、氢生成控制的流程图。
图14是用于进行热、氢生成控制的流程图。
图15是用于进行热、氢生成控制的流程图。
图16是用于控制为目标O2/C摩尔比的流程图。
图17是用于进行催化剂温度的上升限制控制的流程图。
图18是空燃比传感器的检测部的侧面剖面图。
图19是表示空燃比传感器的输出电流值的变化的图。
图20是表示空燃比传感器的输出电流值与空燃比的关系的图。
图21是用于说明浓破绽控制以及稀破绽控制的时间图。
图22是放大表示在图21的tA期间以及tB期间的下游侧空燃比传感器的输出电流值I的变化等的图。
图23是用于进行内燃机的空燃比控制的流程图。
图24是用于进行内燃机的空燃比控制的流程图。
图25是用于进行热、氢生成装置的空燃比控制的流程图。
图26是用于进行浓破绽控制的流程图。
图27是用于进行稀破绽控制的流程图。
附图标记说明
1 内燃机主体
13、15 排气管
14 排气净化催化剂
23 上游侧空燃比传感器
24 下游侧空燃比传感器
50 热、氢生成装置
51 供给通路
53 燃烧器燃烧室
54 重整用催化剂
57 燃烧器
具体实施方式
图1中示出以汽油为燃料的内燃机的总体图。参照图1，1表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示缓冲罐(surge tank)，5表示进气歧管，6表示排气歧管。缓冲罐4经由进气导管7与排气涡轮增压器8的压缩机8a的出口连结，压缩机8a的入口经由吸入空气量检测器9与空气滤清器10连结。在进气导管7内配置有由致动器(actuator)11a驱动的节流阀11，在进气导管7周围配置有用于对在进气导管7内流动的吸入空气进行冷却的中间冷却器(intercooler)12。
另一方面，排气歧管6与排气涡轮增压器8的排气涡轮8b的入口连结，排气涡轮8b的出口经由排气管13与排气净化催化剂14的入口连结。排气净化催化剂14的出口与排气管15连结。排气歧管5和缓冲罐4经由排气再循环(以下称作EGR)通路16相互连结，在EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17、和用于冷却EGR气体的EGR冷却器18。各燃料喷射阀3经由燃料供给管19与燃料分配管20连结，该燃料分配管20经由燃料泵22与燃料罐21连结。
吸入空气经由吸入空气量检测器9、压缩机8a、中间冷却器12以及进气导管7供给至缓冲罐4内，被供给至缓冲罐4内的吸入空气经由进气歧管5供给至各燃烧室2内。另一方面，燃料罐21内所储藏的燃料、即汽油利用燃料泵22供给至燃料分配管20内，被供给至燃料分配管20内的燃料经由各燃料供给管19从燃料喷射阀3喷射至各燃烧室2。从各燃烧室2排出的排气经由排气歧管6、排气涡轮8b、排气管13、排气净化催化剂14以及排气管15排出至外部气体中。
在本发明的实施例中，排气净化催化剂14由在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比、例如排气的空燃比为理论空燃比时能够同时降低气体中所含的HC、CO和NOX的催化剂构成，该催化剂上担载有铂Pt、钯Pd、铑Rh之类的贵金属、以及铈Ce。作为这样的排气净化催化剂14的代表性的例子，可列举三元催化剂。另外，在流入的气体的空燃比为稀时吸藏气体中所含的NOX，在流入的气体的空燃比变为浓时释放所吸藏的NOX的NOX吸藏还原催化剂，也在向NOX吸藏还原催化剂流入的气体的空燃比、例如排气的空燃比为理论空燃比时能够同时降低气体中所含的HC、CO和NOX，因此，作为排气净化催化剂14，也可以使用该NOX吸藏还原催化剂。再者，在本发明的实施例中，作为排气净化催化剂14，使用了三元催化剂，因此，以下，关于本发明，以使用三元催化剂作为排气净化催化剂14的情况为例进行说明。
参照图1，电子控制单元30包含数字计算机，具备由双向性总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。如图1所示，在排气歧管6内配置有用于检测从内燃机排出的排气的空燃比的上游侧空燃比传感器23，在排气净化催化剂14下游的排气管15内配置有用于检测从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比的下游侧空燃比传感器24。另外，在排气净化催化剂14下游的排气管15内配置有用于检测排气净化催化剂14的温度的温度传感器25。这些上游侧空燃比传感器23、下游侧空燃比传感器24、温度传感器25以及吸入空气量检测器9的输出信号分别经由对应的AD转换器37而输入至输入端口35。
在油门踏板40上连接有产生与油门踏板40的踏下量成比例的输出电压的负荷传感器41，负荷传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37输入至输入端口35。另外，在输入端口35上连接有曲轴每旋转例如15°就产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。而且，向输入端口35输入内燃机的起动开关(starter switch)43的工作信号。另一方面，输出端口36经由对应的驱动电路38而与燃料喷射阀3、节流阀11的驱动用致动器11a、EGR控制阀17以及燃料泵22连接。
如图1所示，设置有能够生成热和氢、或能够仅生成热的热、氢生成装置50，该热、氢生成装置50经由供给通路51连结至排气净化催化剂14上游的排气管13内。该热、氢生成装置50例如在内燃机起动时被起动，在热、氢生成装置50中生成的热和氢、或热经由供给通路51而被供给至排气净化催化剂14，通过这些热和氢、或热进行对排气净化催化剂14的预热作用。该热、氢生成装置50配置于例如车辆的发动机室内。
图2示出热、氢生成装置50的总体图。该热、氢生成装置50在总体上呈圆筒状。
参照图2，52表示热、氢生成装置50的圆筒状外壳，53表示形成于外壳52内的燃烧器燃烧室，54表示配置于外壳52内的重整用催化剂，55表示形成于外壳52内的气体流出室。在图2所示的实施例中，在外壳52的长度方向中央部配置有重整用催化剂54，在外壳52的长度方向一端部配置有燃烧器燃烧室53，在外壳52的长度方向另一端部配置有气体流出室55。如图2所示，在该实施例中，外壳52的外周整体被绝热材料56覆盖。
如图2所示，在燃烧器燃烧室53的一端部配置有具备燃料喷射阀58的燃烧器57。燃料喷射阀58的前端配置于燃烧器燃烧室53内，在该燃料喷射阀58的前端形成有燃料喷射口59。另外，在燃料喷射阀58的周围形成有空气室60，在燃料喷射阀58的前端周围形成有用于使空气室60内的空气向燃烧器燃烧室53内喷出的空气供给口61。在图2所示的实施例中，如图1所示，燃料喷射阀58与燃料罐21连接，从燃料喷射阀58的燃料喷射口59喷射燃料罐24内的燃料。在图1和图2所示的实施例中，该燃料由汽油构成。
另一方面，空气室60，一方面，经由高温空气流通路62与能够控制排出量的空气泵64连接，另一方面，经由低温空气流通路63与能够控制排出量的空气泵64连接。如图2所示，在这些高温空气流通路62以及低温空气流通路63内分别配置有高温空气阀65以及低温空气阀66。另外，如图2所示，高温空气流通路62具备配置在气体流出室55内的热交换部，该热交换部在图2中用标记62a图解性地示出。再者，该热交换部62a也可以形成于重整用催化剂54的下游的、划定气体流出室55的外壳52的周围。即，优选该热交换部62a配置或形成于能使用从气体流出室55流出的高温气体的热来进行热交换作用的场所。另一方面，低温空气流通路63不具有这样地使用从气体流出室55流出的高温气体的热来进行热交换作用的热交换部。
当高温空气阀65打开、低温空气阀66关闭时，外部气体从空气供给口61经由空气滤清器67、供给空气量检测器74、空气泵64、高温空气流通路62以及空气室60向燃烧器燃烧室53内供给。此时，外部气体、即空气在热交换部62a内流通。与此相对，当低温空气阀66打开、高温空气阀65关闭时，外部气体、即空气从空气供给口61经由空气滤清器67、供给空气量检测器74、空气泵64、低温空气流通路63以及空气室60被供给。因此，高温空气阀65和低温空气阀66形成了能够将经由空气室60向空气供给口61供给空气的空气流通路在高温空气流通路62和低温空气流通路63之间切换的切换装置。
另一方面，在燃烧器燃烧室53内配置有着火装置68，在图2所示的实施例中，该着火装置68由预热塞(glow plug)构成。该预热塞68经由开关69与电源70连接。另一方面，在图2所示的实施例中，重整用催化剂54包含氧化部54a和重整部54b。在图2所示的实施例中，重整用催化剂54的基体由沸石构成，在该基体上，就氧化部54a而言，主要担载有钯Pd，就重整部54b而言，主要担载有铑Rh。另外，在燃烧器燃烧室53内，配置有用于检测重整用催化剂54的氧化部54a的上游侧端面的温度的温度传感器71，在气体流出室55内，配置有用于检测重整用催化剂54的重整部54b的下游侧端面的温度的温度传感器72。而且，在位于绝热材料56的外部的低温空气流通路63中配置有用于检测在低温空气流通路63内流通的空气的温度的温度传感器73。
这些温度传感器71、72以及73的输出信号经由图1所示的各自对应的AD转换器37被输入至输入端口35。另外，表示预热塞68的电阻值的输出信号也经由图1所示的对应的AD转换器37输入至输入端口35。另一方面，图1所示的输出端口36经由对应的驱动电路38分别与燃料喷射阀58、高温空气阀65、低温空气阀66、以及开关69连接。而且，如图1所示，输出端口36与用于控制空气泵64的排出量的泵驱动电路44连接，空气泵64的排出量通过该泵驱动电路44来驱动控制，以使得由供给空气量检测器74检测出的空气量与目标供给空气量一致。因此，向燃烧器燃烧室53内供给的空气量总是被维持为目标供给空气量。
在热、氢生成装置50的运转开始时，从燃烧器57喷射的燃料利用预热塞68进行着火，由此，通过在燃烧器燃烧室53内从燃烧器57供给的燃料和空气进行反应而开始进行燃烧器燃烧。当开始进行燃烧器燃烧时，重整用催化剂54的温度逐渐上升。此时，燃烧器燃烧在稀空燃比下进行。接着，当重整用催化剂54的温度达到能够将燃料重整的温度时，通常空燃比从稀空燃比被切换为浓空燃比，开始进行重整用催化剂54中的燃料重整作用。当开始进行燃料重整作用时，会生成氢，包含所生成的氢的高温的气体从气体流出室55的气体流出口74流出。从气体流出口74流出的高温气体如图1所示那样经由供给通路51被供给至排气净化催化剂14。
这样，在本发明的实施例中，热、氢生成装置50具备燃烧器燃烧室53、为了进行燃烧器燃烧而配置于燃烧器燃烧室53内的燃烧器57、能够控制从燃烧器57向燃烧器燃烧室53内供给的燃料的供给量的燃料供给装置、能够控制从燃烧器57向燃烧器燃烧室53内供给的空气的温度以及供给量的空气供给装置、用于使燃料着火的着火装置68、以及被送入燃烧器燃烧气体的重整用催化剂54，空气供给装置具备用于利用燃烧器燃烧气体对从燃烧器57向燃烧器燃烧室53内供给的空气进行加热的热交换部62a。在该情况下，在本发明的实施例中，燃料喷射阀58构成了上述的燃料供给装置，空气室60、空气供给口61、高温空气流通路62、热交换部62a、低温空气流通路63、空气泵64、高温空气阀65以及低温空气阀66构成了上述的空气供给装置。
那么，在本发明的实施例中，在热、氢生成装置50中，通过对燃料进行重整来生成氢。因此，首先，一边参照图3，一边对燃料的重整反应进行说明。
在图3的(a)至(c)中，关于燃料的反应，示出进行完全氧化反应时的反应式、进行部分氧化重整反应时的反应式、以及进行水蒸气重整反应时的反应式。再者，各反应式中的发热量ΔH0用低位发热量(LHV)表示。那么，从图3的(b)和(c)可知，要由燃料产生氢的话，有进行部分氧化重整反应的方法、和进行水蒸气重整反应的方法这两种方法。水蒸气重整反应是向燃料中添加水蒸气的方法，从图3(c)可知，该水蒸气重整反应是吸热反应。因此，为了发生水蒸气重整反应，需要从外部加热。在大型的氢生成设备中，通常除了部分氧化重整反应以外，为了提高氢的生成效率，还采用了不舍弃所产生的热而将所产生的热用于氢的生成的水蒸气重整反应。
与此相对，在本发明中，为了生成氢和热这两者，没有采用将所产生的热用于氢的生成的水蒸气重整反应，在本发明中，仅采用部分氧化重整反应来生成氢。从图3(b)可知，该部分氧化重整反应是放热反应，因此，即使没有从外部加热，也能用自身产生的热进行重整反应，并生成氢。那么，如图3(b)的部分氧化重整反应的反应式所示，部分氧化重整反应以显示进行反应的空气和燃料之比的O2/C摩尔比为0.5的浓空燃比进行，此时会生成CO和H2。
图4示出使空气和燃料在重整用催化剂中反应并达到了平衡时的反应平衡温度TB与空气和燃料的O2/C摩尔比的关系。再者，图4的实线表示空气温度为25℃时的理论值。如图4的实线所示，在以O2/C摩尔比＝0.5的浓空燃比进行部分氧化重整反应时，反应平衡温度TB大致为830℃。再者，此时的实际的反应平衡温度TB比830℃稍低，但在下面，使反应平衡温度TB成为图4的实线所示的值，来对本发明的实施例进行说明。
另一方面，从图3(a)的完全氧化反应的反应式可知，在O2/C摩尔比＝1.4575时空气和燃料之比变为理论空燃比，如图4所示，反应平衡温度TB在空气和燃料之比变为理论空燃比时变得最高。当O2/C摩尔比在0.5和1.4575之间时，一部分进行部分氧化重整反应，一部分进行完全氧化反应。在该情况下，O2/C摩尔比越大，则与进行部分氧化重整反应的比例相比，进行完全氧化反应的比例越大，因此，O2/C摩尔比越大，反应平衡温度TB就越高。
另一方面，图5示出了每1个碳原子的生成分子(H2和CO)的个数与O2/C摩尔比的关系。如上述那样，O2/C摩尔比与0.5相比越大，进行部分氧化重整反应的比例就越减少。因此，如图5所示，O2/C摩尔比与0.5相比越大，H2和CO的生成量就越减少。再者，虽然在图5中没有记载，但当O2/C摩尔比变得大于0.5时，通过图3(a)所示的完全氧化反应，CO2和H2O的生成量增大。图5示出了假定没有发生图3(d)所示的水煤气变换反应的情况下的H2和CO的生成量。但是，实际上由通过部分氧化重整反应生成的CO和通过完全氧化反应生成的H2O发生图3(d)所示的水煤气变换反应，通过该水煤气变换反应也会生成氢。
那么，如上述那样，O2/C摩尔比与0.5相比越大，H2和CO的生成量就越减少。另一方面，如图5所示，当O2/C摩尔比变得小于0.5时，未能反应的剩余的碳C增加。该剩余的碳C附着堆积在重整用催化剂的基体的细孔内，引起所谓的积碳(coking)。如果引起积碳，则重整用催化剂的重整能力显著降低。因此，为了避免引起积碳，需要使O2/C摩尔比不小于0.5。另外，从图5可知，在不产生剩余的碳C的范围内，氢的生成量变得最大的情形是O2/C摩尔比为0.5时。因此，在本发明的实施例中，在为了生成氢而进行部分氧化重整反应时，O2/C摩尔比原则上被设为0.5，以使得避免引起积碳、并且效率最好地生成氢。
另一方面，即使O2/C摩尔比大于作为理论空燃比的O2/C摩尔比＝1.4575，也进行完全氧化反应，但O2/C摩尔比越大，应升温的空气量越增大。因此，如图4所示，当O2/C摩尔比大于表示理论空燃比的O2/C摩尔比＝1.4575时，O2/C摩尔比越大，反应平衡温度TB越降低。在该情况下，例如，当被设为O2/C摩尔比为2.6的稀空燃比时，在空气温度为25℃的情况下，反应平衡温度TB大致为920℃。
那么，如前述那样，当图1所示的热、氢生成装置50的运转开始时，在稀空燃比下进行燃烧器燃烧，由此，重整用催化剂54的温度逐渐上升。接着，当重整用催化剂54的温度达到能够将燃料重整的温度时，通常空燃比从稀空燃比被切换为浓空燃比，开始进行重整用催化剂54中的燃料重整作用。当开始进行燃料重整作用时，会生成氢。图6示出在重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时的重整用催化剂54的氧化部54a和重整部54b内的温度分布。再者，该图6示出了在外部气体温度为25℃时，该外部气体经由图2所示的低温空气流通路63从燃烧器57向燃烧器燃烧室53内供给的情况下的温度分布。
图6的实线示出了从燃烧器57供给的空气和燃料的O2/C摩尔比为0.5时的重整用催化剂54内的温度分布。如图6所示，在该情况下，在重整用催化剂54的氧化部54a中，重整用催化剂54内的温度由于由残存氧引起的氧化反应热而朝向下游侧上升。在燃烧气体从重整用催化剂54的氧化部54a内向重整部54b内行进的时候，燃烧气体中的残余氧消失，在重整用催化剂54的重整部54b中，进行燃料重整作用。该重整反应是吸热反应，因此，重整用催化剂54内的温度随着重整作用的推进、即朝向重整用催化剂54的下游侧降低。此时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度为830℃，与图4所示的O2/C摩尔比＝0.5时的反应平衡温度TB一致。
另一方面，在图6中，用虚线表示了从燃烧器57供给的空气和燃料的O2/C摩尔比为2.6的稀空燃比时的重整用催化剂54内的温度分布。在该情况下，重整用催化剂54内的温度，在重整用催化剂54的氧化部4a内由于燃料的氧化反应热而朝向下游侧上升。另一方面，在该情况下，由于在重整用催化剂54的重整部54b内没有进行重整作用，因此重整用催化剂54内的温度，在重整部54b内被保持为一定。此时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度为920℃，与图4所示的O2/C摩尔比＝2.6时的反应平衡温度TB一致。即，图4的反应平衡温度TB表示在外部气体温度为25℃时该外部气体经由图2所示的低温空气流通路63从燃烧器57向燃烧器燃烧室53内供给时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度。
接着，一边参照图7，一边对使在重整用催化剂中与燃料进行反应的空气的温度变化时的反应平衡温度TB进行说明。图7与图4同样地示出了使空气和燃料在重整用催化剂中进行反应并达到了平衡时的反应平衡温度TB与空气和燃料的O2/C摩尔比的关系。再者，在图7中，TA表示空气温度，在该图7中，再次用实线示出了在图4中用实线表示的反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系。在图7中，还用虚线示出了在使空气温度TA变化为225℃、425℃、625℃时的反应平衡温度TB与O2/C摩尔比的关系。从图7可知，当空气温度TA上升时，不管O2/C摩尔比如何，反应平衡温度TB都整体性地变高。
另一方面，确认出：在本发明的实施例中使用的重整用催化剂54，如果催化剂温度为950℃以下，则不会发生大的热劣化。因此，在本发明的实施例中，950℃被设定为能避免重整用催化剂54热劣化的容许催化剂温度TX，在图4、图6以及图7中示出了该容许催化剂温度TX。从图6可知，在空气温度TA为25℃时，不论O2/C摩尔比为0.5时，还是O2/C摩尔比为2.6时，重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时的重整用催化剂54的温度，不论在重整用催化剂54的哪个位置都变为容许催化剂温度TX以下。因此，在该情况下，在实用上不会使热劣化成为问题，能够持续使用重整用催化剂54。
另一方面，从图4可知，即使空气温度TA为25℃时，当O2/C摩尔比比0.5稍大时，重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度、即反应平衡温度TB也会超过容许催化剂温度TX，当O2/C摩尔比比2.6稍小时，重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度也会超过容许催化剂温度TX。因此，例如，在重整用催化剂54中的反应为平衡状态时使部分氧化重整反应发生的情况下，也能使O2/C摩尔比大于0.5，但能够增大O2/C摩尔比的范围受限。
另一方面，从图7可知，当空气温度TA变高时，在重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时，即使使O2/C摩尔比为0.5，重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时的重整用催化剂54的下游侧端面的温度也变得高于容许催化剂温度TX，因此，重整用催化剂54会热劣化。因此，在空气温度TA变高了时，在重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时，不能将O2/C摩尔比设为0.5。因此，在本发明的实施例中，在重整用催化剂54中的反应成为了平衡状态时，空气温度TA被设为25℃左右的低的温度，并在将空气温度TA维持在25℃左右的低的温度的状态下，使O2/C摩尔比为0.5。
如以上说明的那样，在本发明的实施例中，当热、氢生成装置50的运转开始时，在稀空燃比下开始进行燃烧器燃烧，在该稀空燃比下的燃烧器燃烧进行到能够发挥重整用催化剂54的重整作用为止。换句话说，在本发明的实施例中，在热、氢生成装置50起动后，在稀空燃比下进行热、氢生成装置50的预热运转，直到能够发挥重整用催化剂54的重整作用为止。在该情况下，当重整用催化剂54的温度变为700℃的程度时，变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用，因此，在本发明的实施例中，在热、氢生成装置50起动后，在稀空燃比下进行热、氢生成装置50的预热运转，直到重整用催化剂54的温度变为700℃为止。在此期间，在热、氢生成装置50中生成的燃烧气体从气体流出室55的气体流出口74流出，接着，经由供给通路51被供给至排气净化催化剂14。接着，当变得能够发挥重整用催化剂的重整作用时，即当重整用催化剂54的温度变为700℃时，通常将空燃比从稀空燃比被切换为浓空燃比，进行部分氧化重整反应。当进行部分氧化重整反应时，在重整用催化剂54中生成热和氢。这些热和氢从气体流出室55的气体流出口74流出，含有氢的燃烧气体经由供给通路51被供给至排气净化催化剂14。
那么，在本发明的实施例中，在内燃机起动时，为了使排气净化催化剂14的温度迅速地上升到目标预热温度，在内燃机起动的同时，开始热、氢生成装置50的运转，利用从热、氢生成装置50供给至排气净化催化剂14的热和氢、或热来促进对排气净化催化剂14的预热作用。那么，首先一边参照图8A和图8B，一边说明该热、氢生成装置50的对排气净化催化剂14的预热促进作用。
图8A和图8B示出了利用热、氢生成装置50进行了排气净化催化剂14的预热时的排气净化催化剂14的温度TD的变化。再者，在图8A和图8B中，横轴表示时间的经过。在这些图8A和图8B中，为了容易理解说明，忽略了从内燃机排出的排气的对排气净化催化剂14的预热作用。另外，在图8B中，TK表示排气净化催化剂14所担载的贵金属针对氢的氧化反应活化的温度，在图8B所示的例子中，该贵金属活化的温度TK为110℃。
那么，从图3可知，当比较完全氧化反应和部分氧化重整反应时，完全氧化反应的发热量远大于部分氧化重整反应的发热量，因此，在使用的燃料量相同的情况下，关于向排气净化催化剂14供给的热量，在热、氢生成装置50中进行完全氧化反应时的该热量远大于在热、氢生成装置50中进行部分氧化重整反应时的该热量。在图8A中，在使用的燃料量相同的情况下，用实线A示出了利用以O2/C摩尔比＝2.6进行完全氧化反应时的生成热来将排气净化催化剂14进行了预热的情况下的排气净化催化剂14的温度变化，用虚线a示出了仅利用以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应时的生成热来将排气净化催化剂14进行了预热的情况下的排气净化催化剂14的温度变化。比较实线A和虚线a可知，完全氧化反应与部分氧化重整反应相比，仅利用在热、氢生成装置50中生成的热来将排气净化催化剂14进行了预热的情况下的排气净化催化剂14的温度TD的上升速度高。
另一方面，在进行排气净化催化剂14的预热时，如果向排气净化催化剂14供给氢，在贵金属上进行氢的氧化反应，则由于氢的氧化反应热而使排气净化催化剂14的温度TD快速地上升。图8A的虚线b示出了在相同的使用燃料量下仅利用以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应时的生成氢来将排气净化催化剂14进行了预热的情况下的排气净化催化剂14的温度变化，图8A的实线B示出了在相同的使用燃料量下利用以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应时的生成热以及生成氢来将排气净化催化剂14进行了预热的情况下的排气净化催化剂14的温度变化。在图8A中比较实线A和实线B可知，在也利用氢进行对排气净化催化剂14的预热作用的情况下，部分氧化重整反应与完全氧化反应相比，排气净化催化剂14的温度TD的上升速度高很多。
即，在热、氢生成装置50中生成的燃烧气体热的一部分，在该燃烧气体在供给通路51内流动的期间散出到外部，而且，该燃烧气体热只不过通过热传递向排气净化催化剂14供给，因此实际上用于将排气净化催化剂14加热的热量并没有那么多。与此相对，在热、氢生成装置50中生成的氢，直到到达排气净化催化剂14为止没有被消耗，排气净化催化剂14自身通过氢的氧化反应热被直接加热，因此由于氢的氧化反应热而使排气净化催化剂14快速升温。
在排气净化催化剂14的温度TD低于图8B所示的排气净化催化剂14的活化温度TK时，即使向排气净化催化剂14供给了氢，也没有在贵金属上进行氢的氧化反应，因此，此时没有产生由氢的氧化反应引起的氧化反应热。因此，在排气净化催化剂14的温度TD低于排气净化催化剂14的活化温度TK时，从图8A可知，在热、氢生成装置50中进行完全氧化反应时的排气净化催化剂14的升温速度，远大于在热、氢生成装置50中进行部分氧化重整反应时的排气净化催化剂14的升温速度。
与此相对，在排气净化催化剂14的温度TD高于排气净化催化剂14的活化温度TK时，当在热、氢生成装置50中进行部分氧化重整反应，由此，向排气净化催化剂14供给氢时，由于氢的氧化反应热而使排气净化催化剂14快速升温。因此可知，为了使排气净化催化剂14尽早地升温，优选：在排气净化催化剂14的温度TD低于排气净化催化剂14的活化温度TK时，如图8B中实线A所示，通过在热、氢生成装置50中进行完全氧化反应而向排气净化催化剂14仅供给热，在排气净化催化剂14的温度TD变得高于排气净化催化剂14的活化温度TK时，如图8B中实线B所示，通过在热、氢生成装置50中进行部分氧化重整反应而向排气净化催化剂14供给热和氢。
但是，实际上总是如图8B所示那样，在排气净化催化剂14的温度TD变为了活化温度TK时，将热、氢生成装置50中的反应从完全氧化反应切换为部分氧化重整反应是困难的。因此，在本发明的实施例中，在热、氢生成装置50起动后变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，在排气净化催化剂14的温度TD高于图8B所示的排气净化催化剂14的活化温度TK时，将热、氢生成装置50中的反应立即从完全氧化反应切换为部分氧化重整反应，在热、氢生成装置50起动后变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，在排气净化催化剂14的温度TD低于活化温度TK时，在热、氢生成装置50中持续进行完全氧化反应直到排气净化催化剂14的温度TD变得高于活化温度TK为止，在排气净化催化剂14的温度TD变得高于活化温度TK时，将热、氢生成装置50中的反应从完全氧化反应切换为部分氧化重整反应。通过这样进行，能够最提早排气净化催化剂14的预热。
即，在本发明的实施例中，在热、氢生成装置50的预热运转结束从而变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，在排气净化催化剂14的温度TD为预先设定的活化温度TK以上时，在热、氢生成装置50中进行部分氧化反应，所生成的热和氢被供给至排气净化催化剂14。与此相对，在热、氢生成装置50的预热运转结束从而变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，在排气净化催化剂14的温度TD低于预先设定的活化温度TK时，持续进行稀空燃比下的完全氧化反应，仅热被供给至排气净化催化剂14。
接着，一边参照图9，一边对利用了图2所示的热、氢生成装置50的热和氢生成方法的概要进行说明。再者，该图9示出了在热、氢生成装置50的预热运转结束从而变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，排气净化催化剂14的温度TD为预先设定的活化温度TK以上的情况。另外，该图9示出了预热塞68的工作状态、来自燃烧器57的供给空气量、来自燃烧器57的供给燃料量、进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比、从燃烧器57供给的空气的供给空气温度、重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC以及排气净化催化剂14的温度TD。再者，图9等中所示的针对重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC的各目标温度和针对重整用催化剂54的温度的各目标温度为理论值，在本发明的实施例中，如前述那样，例如，实际的平衡反应温度TB比作为目标温度的830℃稍低。这些各目标温度根据热、氢生成装置50的结构等而变化，因此需要实际地进行实验来预先确定与热、氢生成装置50的结构相应的最适合的各目标温度。
当内燃机被起动时，热、氢生成装置50同时被起动。当热、氢生成装置被起动50时，预热塞68被接通(开：ON)，接着，空气经由高温空气流通路62被供给至燃烧器燃烧室53内。在该情况下，也可以如在图9中用虚线所示那样，在空气经由高温空气流通路62供给至燃烧器燃烧室53内之后将预热塞68接通。接着，从燃烧器57喷射燃料。当从燃烧器57喷射的燃料利用预热塞68进行着火时，将燃料量增量，并且将进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比从4.0减少为3.0，在燃烧器燃烧室53内开始进行燃烧器燃烧。从开始燃料的供给起到燃料着火为止的期间，为了极力抑制HC的产生量，空燃比被设为稀空燃比。
接着，持续进行燃烧器燃烧、即稀空燃比下的完全氧化反应，由此，使重整用催化剂54温度逐渐地上升。另一方面，当开始进行燃烧器燃烧时，通过重整用催化剂54而向气体流出室55内流出的气体的温度逐渐地上升。因此，在热交换部62a中被该气体加热的空气的温度也逐渐地上升，其结果，从高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53内供给的空气的温度逐渐地上升。由此，促进了重整用催化剂54的预热。在本发明的实施例中，如图9所示，将这样地在稀空燃比下进行的重整用催化剂54的预热称为一次预热。再者，在图9所示的例子中，在该一次预热运转的期间，供给空气量和燃料量被增量。
该一次预热运转、即热、氢生成装置50的预热运转，持续进行到变得能够在重整用催化剂54中进行燃料的重整为止。在图9所示的例子中，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为700℃时，判断为变得能够在重整用催化剂54中进行燃料的重整，因此，在图9所示的例子中，一次预热运转持续进行到重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为700℃为止。再者，在图9所示的例子中，从氢生成装置50的运转开始起到重整用催化剂54的一次预热运转结束为止，如图9所示，进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比被设为3.0～4.0，进行稀空燃比下的完全氧化反应。当然，此时，由于重整用催化剂54的温度比容许催化剂温度TX低很多，因此也能够将进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比设为例如2.0～3.0那样的接近于理论空燃比的O2/C摩尔比。
另一方面，如图9所示，当内燃机被起动时，排气净化催化剂14的温度TD立即稍微上升。接着，在图9所示的例子中，在进行一次预热运转、即热、氢生成装置50的预热运转的期间，排气净化催化剂14的温度TD一点一点地上升，排气净化催化剂14的温度TD在进行一次预热运转的期间超过预先设定的活化温度TK。即使这样地排气净化催化剂14的温度TD超过了预先设定的活化温度TK，在热、氢生成装置50中也持续进行稀空燃比下的完全氧化反应。接着，排气净化催化剂14的温度TD进一步一点一点地上升，在图9所示的例子中，在重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为了700℃时，排气净化催化剂14的温度TD变为预先设定的活化温度TK以上。
接着，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为700℃时，判断为变得在重整用催化剂54中能够进行燃料的重整。此时，由于排气净化催化剂14的温度TD变为了预先设定的活化温度TK以上，因此开始进行用于生成氢的部分氧化重整反应。在本发明的实施例中，此时，如图9所示，首先进行二次预热运转。接着，当二次预热运转结束时，进行通常运转。该二次预热运转是为了一边生成氢一边使重整用催化剂54的温度进一步上升而进行的。当开始进行二次预热运转时，在热、氢生成装置50中生成的热和氢被供给至排气净化催化剂14，其结果，如图9所示，排气净化催化剂14的温度TD快速地上升。
另一方面，该二次预热运转持续进行到重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC达到反应平衡温度TB为止，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC达到反应平衡温度TB时向通常运转转移。再者，在二次预热运转开始时，算出使排气净化催化剂14的温度TD上升到目标预热温度所需要的热、氢生成装置50的输出热量(kW)的要求值。在该情况下，该输出热量(kW)的要求值基本上基于排气净化催化剂14的目标预热温度与当前的排气温度TD的温度差和从内燃机排出的排气量的积来算出。当算出了热、氢生成装置50的输出热量(kW)的要求值时，算出使该输出热量(kW)的要求输出热量产生所需要的目标供给燃料量，如图9所示，在从二次预热运转向通常运转转移时，将来自燃烧器57的供给燃料量增大到该目标供给燃料量。
再者，能够在排气的空燃比为理论空燃比时利用排气净化催化剂14同时地降低排气中所含的HC、CO和NOX是在排气净化催化剂14的温度TD超过了一定温度时，以下将该一定温度称为三元活化温度TE。该三元活化温度TE高于针对氢的氧化反应的活化温度TK，该三元活化温度TE如图9所示为例如180℃。使上述的排气净化催化剂14的目标预热温度比三元活化温度TE高一些，在图9所示的例子中，该目标预热温度被设为例如220℃。因此，在图9所示的例子中，使排气净化催化剂14的温度TD上升到200℃所需要的热、氢生成装置50的输出热量(kW)被作为要求值。另一方面，在图10A中，进行该二次预热运转的热、氢生成装置50的运转区域GG用由实线GL、GU、GS包围的阴影区域表示。再者，在图10A中，纵轴表示进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比，横轴表示重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC。
如一边参照图5一边进行了说明的那样，当进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比变得小于0.5时，发生积碳。图10A中的实线GL表示针对积碳的发生的O2/C摩尔比的边界，在O2/C摩尔比小于该边界GL的区域中发生积碳。再者，当重整用催化剂54的温度变低时，即使O2/C摩尔比变大，即，即使空燃比的浓的程度降低，碳C也不被氧化，变得附着堆积在重整用催化剂的基体的细孔内，发生积碳。因此，如图10A所示，重整用催化剂54的温度越低，发生积碳的O2/C摩尔比的边界GL越高。因此，为了避免积碳的产生，部分氧化重整反应、即热、氢生成装置50的二次预热运转以及通常运转在该O2/C摩尔比的边界GL上或边界GL的上侧进行。
另一方面，在图10A中，实线GU表示用于在热、氢生成装置50的二次预热运转时避免重整用催化剂54的温度超过容许催化剂温度TX的O2/C摩尔比的上限警戒值，实线GS表示用于在热、氢生成装置50的二次预热运转时避免重整用催化剂54的温度超过容许催化剂温度TX的重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC的上限警戒值。在二次预热运转开始后，O2/C摩尔比被设为0.5，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC达到O2/C摩尔比＝0.5时的反应平衡温度TB时，向通常运转转移，在将重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC维持在反应平衡温度TB的状态下持续生成氢。
图10B示出了直到向通常运转转移为止的二次预热运转控制的一例。在图10B所示的例子中，如由箭头所示的那样，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为700℃时，为了促进重整用催化剂54的二次预热，以O2/C摩尔比＝0.56开始进行部分氧化重整反应，接着，以O2/C摩尔比＝0.56持续进行部分氧化重整反应直到重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为830℃为止。接着，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为830℃时，使O2/C摩尔比减少直到变为O2/C摩尔比＝0.5为止。接着，当变为O2/C摩尔比＝0.5时，重整用催化剂54中的重整反应成为平衡状态。接着，O2/C摩尔比被维持在0.5，向通常运转转移。
那么，这样，在重整用催化剂54中的重整反应成为了平衡状态时，如果与燃料进行反应的空气的温度TA高，则如一边参照图7一边进行了说明的那样，反应平衡温度TB变高。其结果，由于重整用催化剂54的温度变得比容许催化剂温度TX高，因此重整用催化剂54发生热劣化。因此，在本发明的实施例中，在O2/C摩尔比被维持在0.5、重整用催化剂54中的重整反应成为了平衡状态时，停止从高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53内的高温空气的供给，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内供给低温的空气。此时，重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC被维持在830℃，因此，重整用催化剂54的温度被维持在容许催化剂温度TX以下。因此，能够避免重整用催化剂54的热劣化并且通过部分氧化重整反应来生成氢。
再者，在图10A和图10B所示的运转区域GG内进行二次预热运转时，重整用催化剂54中的重整反应没有成为平衡状态，因此即使空气温度TA高，也并不如图7所示那样重整用催化剂54的温度上升。但是，由于该二次预热运转在重整用催化剂54的温度高的状态下进行，因此存在由于某些原因，重整用催化剂54的温度变得比容许催化剂温度TX高的危险性。因此，在本发明的实施例中，在开始进行二次预热运转的同时，停止从高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53内的高温空气的供给，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内供给低温的空气，以使得重整用催化剂54的温度不会比容许催化剂温度TX高。即，如图9所示，使供给空气温度降低。其后，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内持续供给低温的空气，直到通常运转结束为止。
如前述那样，在与燃料进行反应的空气的温度TA为25℃时，O2/C摩尔比＝0.5时的反应平衡温度TB变为830℃。因此，一般而言，在与燃料进行反应的空气的温度为TA℃时，O2/C摩尔比＝0.5时的反应平衡温度TB成为(TA+805℃)。因此，在本发明的实施例中，在与燃料进行反应的空气的温度为TA的情况下，在开始进行二次预热运转时，以O2/C摩尔比＝0.56持续进行部分氧化重整反应，直到重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为(TA+805℃)为止，接着，当重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为(TA+805℃)时，使O2/C摩尔比减少直到O2/C摩尔比＝0.5为止。接着，当O2/C摩尔比＝0.5时，将O2/C摩尔比维持在0.5。
再者，上述的与燃料进行反应的空气的温度TA是在计算如图4所示的反应平衡温度TB时使用的空气的温度，是不受燃烧器燃烧室53内的燃烧器燃烧的反应热的影响的空气的温度。例如，从空气供给口61供给的空气、或者空气室60内的空气受到燃烧器燃烧的反应热的影响，吸收燃烧器燃烧的反应热能量而使温度上升。因此，这些空气的温度表示已经处于反应的过程的空气的温度，因此不是计算反应平衡温度TB时的空气的温度。
可是，需要算出反应平衡温度TB的情形是进行部分氧化重整反应之时、即，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内供给低温的空气之时。因此，在本发明的实施例中，为了检测出不受燃烧器燃烧室53内的燃烧器燃烧的反应热的影响的空气的温度，如图2所示，在位于绝热材料56的外部的低温空气流通路63中配置温度传感器73，使用由该温度传感器73检测出的温度来作为计算反应平衡温度TB时的空气的温度TA。
另一方面，当发出停止指令时，如图9所示，燃料的供给被停止。此时，若停止空气的供给，则存在由于残留在热、氢生成装置50内的燃料而导致重整用催化剂54发生积碳的危险性。因此，在本发明的实施例中，为了燃烧除去残留在热、氢生成装置50内的燃料，如图9所示，在发出停止指令后的片刻的期间，持续供给空气。
这样，在本发明的实施例中，在开始进行二次预热运转的同时，停止从高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53内的高温空气的供给，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内供给低温的空气，以使得重整用催化剂54的温度不会高于容许催化剂温度TX。换句话说，此时，将向燃烧器燃烧室53内送入空气的空气流通路径从送入高温空气的高温空气流通路径切换为送入低温空气的低温空气流通路径。在本发明的实施例中，设置有包含高温空气阀65和低温空气阀66的切换装置，以使得能够这样地将向燃烧器燃烧室53内送入空气的空气流通路径在高温空气流通路径和低温空气流通路径之间切换。在该情况下，在本发明的实施例中，从空气滤清器67经由高温空气流通路62直到空气供给口61的空气流通路径相当于高温空气流通路径，从空气滤清器67经由低温空气流通路63直到空气供给口61的空气流通路径相当于低温空气流通路径。
接着，一边参照图11，一边说明在热、氢生成装置50的预热运转结束从而变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，排气净化催化剂14的温度TD低于预先设定的活化温度TK的情况。再者，在该图11中，与图9同样地示出了预热塞68的工作状态、来自燃烧器57的供给空气量、来自燃烧器57的供给燃料量、进行反应的空气和燃料的O2/C摩尔比、从燃烧器57供给的空气的供给空气温度、重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC以及排气净化催化剂14的温度TD。
参照图11，在图11所示的情况下，当内燃机被起动时，热、氢生成装置50同时被起动。当内燃机被起动时，排气净化催化剂14的温度TD立即稍微上升。接着，在进行一次预热运转的期间，即在热、氢生成装置50中持续进行稀空燃比下的完全氧化反应的期间，排气净化催化剂14的温度TD一点一点地上升。但是，在图11所示的例子中，与图9所示的情况不同，在变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，即，重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为了700℃时，排气净化催化剂14的温度TD仍然维持为低于预先设定的活化温度TK。
再者，在图11中，从热、氢生成装置50起动起直到一次预热运转结束为止的期间的预热塞68的工作状态、来自燃烧器57的供给空气量的变化、来自燃烧器57的供给燃料量的变化、O2/C摩尔比的变化、来自燃烧器57的供给空气的温度的变化、以及重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC的变化，与图9所示的情况相同。因此，对于从热、氢生成装置50起动起直到一次预热运转、即热、氢生成装置50的预热运转结束为止的期间的、图11所示的预热塞68的工作状态、来自燃烧器57的供给空气量的变化、来自燃烧器57的供给燃料量的变化、O2/C摩尔比的变化、来自燃烧器57的供给空气的温度的变化、以及重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC的变化，省略说明。
那么，如图11所示，在变得能够发挥重整用催化剂54的重整作用时，即，重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC变为了700℃时，在排气净化催化剂14的温度TD低于预先设定的活化温度TK时，持续进行稀空燃比下的完全氧化反应。此时，从热、氢生成装置50向排气净化催化剂14仅供给热，由此，排气净化催化剂14的温度TD一点一点地上升。该稀空燃比下的完全氧化反应持续进行到排气净化催化剂14的温度TD达到预先设定的活化温度TK为止。再者，在本发明的实施例中，将在从重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC达到700℃起直到排气净化催化剂14的温度TD达到预先设定的活化温度TK为止的期间进行稀空燃比下的完全氧化反应时的运转模式如图11所示那样称为热生成模式。
如图11所示，在运转模式为热生成模式时，以O2/C摩尔比＝2.6的稀空燃比进行完全氧化反应。再者，在图11所示的情况下，在运转模式被设为热生成模式时，也算出使排气净化催化剂14的温度TD上升到目标预热温度所需要的热、氢生成装置50的输出热量(kW)的要求值，接着，算出产生该输出热量(kW)的要求输出热量所需要的目标供给燃料量。在图11所示的例子中，如图11所示，在运转模式被设为热生成模式时，来自燃烧器57的供给燃料量被增大到该目标供给燃料量。
另一方面，在运转模式被设为热生成模式时，从图11可知，重整用催化剂54的重整反应没有变为平衡状态，因此即使空气温度TA较高，也并不如图7所示那样重整用催化剂54的温度上升。但是，在该热生成模式时，由于在重整用催化剂54的温度较高的状态下进行稀空燃比下的完全氧化反应，因此存在由于某些原因导致重整用催化剂54的温度变得高于容许催化剂温度TX的危险性。因此，在本发明的实施例中，在将运转模式设为热生成模式的同时，停止从高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53内的高温空气的供给，从低温空气流通路63向燃烧器燃烧室53内供给低温的空气，以使得重整用催化剂54的温度不会高于容许催化剂温度TX。即，如图11所示，使供给空气温度降低。其后，从低温空气流路63向燃烧器燃烧室53内持续供给低温的空气。
另一方面，在运转模式被设为热生成模式时，当排气净化催化剂14的温度TD达到预先设定的活化温度TK时，将O2/C摩尔比从2.6变更为0.5，开始进行通常运转。此时，以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应，在热、氢生成装置50中生成的热和氢被供给至排气净化催化剂14。其结果，如图11所示，排气净化催化剂14的温度TD快速上升到目标预热温度。接着，当发出停止指令时，如图11所示，停止燃料的供给，接着，片刻后停止空气的供给。
接着，对图12～图15所示的热、氢生成控制程序进行说明。在图1所示的内燃机的起动开关43被接通(开：ON)时、或者在内燃机的运转中重整用催化剂54的温度例如低于目标预热温度时，该热、氢生成控制程序被执行。再者，内燃机的起动开关43有由驾驶员手动接通的情况、和如将内燃机和电动机作为驱动源的混合动力车辆那样自动地被接通的情况。
当执行热、氢生成控制程序时，首先，在图12的步骤100中，基于温度传感器71的输出信号判别重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU是否为能在重整用催化剂54的上游侧端面上进行氧化反应的温度、例如300℃以上。在重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU为300℃以下的情况下，进入至步骤101，将预热塞68接通。接着，在步骤102中，判别从预热塞68被接通起是否经过了一定时间，在经过了一定时间时进入至步骤103。
在步骤103中，算出起动以及着火时的目标供给空气量QA。该目标供给空气量QA被预先存储于ROM32内。接着，在步骤104中，向空气泵64供给从空气泵64排出该目标供给空气量QA所需要的泵驱动电力，从空气泵64以目标供给空气量QA排出空气。此时，从空气泵64排出的空气经由高温空气流通路62被供给至燃烧器燃烧室53。再者，在热、氢生成装置50的工作停止时，高温空气阀65打开，并且低温空气阀66关闭，因此，在使热、氢生成装置50工作时，经由高温空气流通路62向燃烧器燃烧室53供给空气。
接着，在步骤105中，由预热塞68的电阻值算出预热塞68的温度TG。接着，在步骤106中，判别预热塞68的温度TG是否超过了700℃。在判别为预热塞68的温度TG未超过700℃时，回到步骤103。与此相对，在判别为预热塞68的温度TG超过了700℃时，判断为能够着火，进入至步骤107中。
在步骤107中，算出从燃料喷射阀58以起动以及着火时的目标供给燃料量QF喷射燃料所需要的燃料喷射量指令值QFI、例如燃料喷射阀驱动电压、或者燃料喷射阀驱动电流。该燃料喷射量指令值QFI与目标供给燃料量QF的关系被预先存储于ROM32内。接着，在步骤108中，通过将学习值KG与该燃料喷射量指令值QFI相乘，从而算出最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)。再者，后面对该学习值KG进行叙述。接着，在步骤109中，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与该最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料。接着，在步骤110中，基于温度传感器71的输出信号来检测重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU。接着，在步骤111中，从温度传感器71的输出信号判别燃料是否着火了。
如果燃料着火，则重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU瞬时上升，因此，能够从温度传感器71的输出信号判别燃料是否着火了。在步骤111中判别为燃料未着火时，回到步骤107，在步骤111中判别为燃料着火了时，进入至步骤112，将预热塞68断开(关：OFF)。接着，进入至步骤113。再者，如果燃料着火，则重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU立即变为能在重整用催化剂54的上游侧端面上进行氧化反应的温度、例如300℃以上。另一方面，在步骤100中判别为重整用催化剂54的上游侧端面的温度TCU为300℃以上时也进入至步骤113。
在步骤113～步骤118中，进行一次预热运转。即，在步骤113中，算出从燃料喷射阀58以一次预热运转时的目标供给燃料量QF喷射燃料所需要的燃料喷射量指令值QFI。该燃料喷射量指令值QFI与一次预热运转时的目标供给燃料量QF的关系被预先存储于ROM32内。接着，在步骤114中，将学习值KG与该燃料喷射量指令值QFI相乘，由此算出最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)。接着，在步骤115中，由一次预热运转时的目标供给燃料量QF算出使O2/C摩尔比成为3.0所需要的目标供给空气量QA。接着，在步骤116中，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与该最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料。接着，在步骤117中，向空气泵64供给从空气泵64排出一次预热运转时的目标供给空气量QA所需要的泵驱动电力，从空气泵64以目标供给空气量QA排出空气。
再者，在本发明的实施例中，在进行该一次预热运转时，如图9和图11所示那样，供给空气量以及供给燃料量阶段性地增大。接着，在步骤118中，基于温度传感器72的输出信号判别重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC是否超过了700℃。在判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC未超过700℃时，回到步骤113，继续进行一次预热运转。与此相对，在判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC超过了700℃时，进入至步骤119。在步骤119中，打开低温空气阀66，在步骤120中，关闭高温空气阀65。因此，此时，空气经由低温空气流通路63被供给至燃烧器燃烧室53。接着，进入至步骤121。
在步骤121中，基于温度传感器25的输出信号来判别排气净化催化剂14的温度TD是否高于活化温度TK。在步骤121中判别为排气净化催化剂14的温度TD高于活化温度TK时，进入至步骤122，如图9所示那样开始二次预热运转。即，在步骤122中进行控制以使得热、氢生成装置50中的O2/C摩尔比变为0.56。该O2/C摩尔比的控制使用图16所示的控制程序来执行。
参照图16，首先，在步骤150中，算出使排气净化催化剂14的温度TD上升至目标预热温度所需要的热、氢生成装置50的输出热量(kW)的要求值。接着，在步骤151中，算出产生该输出热量(kW)的要求输出热量所需要的目标供给燃料量QF。接着，由该目标供给燃料量QF算出使O2/C摩尔比成为目标O2/C摩尔比所需要的目标供给空气量QA。再者，在使用图16所示的控制程序来执行图14的步骤122中的O2/C摩尔比的控制时，该目标O2/C摩尔比被设为0.56。接着，在步骤153中判别是否发出了表示应该降低热、氢生成装置50的输出热量(kW)的要求值的降低要求输出指令。后面将对该降低要求输出指令进行叙述。该降低要求输出指令通常不被发出，因此，通常跳至步骤155。
在步骤155中，算出从燃料喷射阀58以在步骤150中算出的目标供给燃料量QF喷射燃料所需要的燃料喷射量指令值QFI。该燃料喷射量指令值QFI与目标供给燃料量QF的关系被预先存储于ROM32内。接着，在步骤156中，将学习值KG与该燃料喷射量指令值QFI相乘，由此算出最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)。接着，在步骤157中，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与该最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料。接着，在步骤158中，向空气泵64供给从空气泵64排出在步骤152中算出的目标供给空气量QA所需要的泵驱动电力，从空气泵64以目标供给空气量QA排出空气。此时，开始部分氧化重整反应，在热、氢生成装置50中生成热和氢。接着，进入至图14的步骤123。
在图14的步骤123中，判别重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC是否达到了由温度传感器73检测到的空气温度TA与805℃之和(TA+805℃)。如上所述，该温度(TA+805℃)表示在空气温度为TA℃时以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应时的反应平衡温度TB。因此，在步骤123中，判别重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC是否达到了反应平衡温度(TA+805℃)。
在判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC未达到反应平衡温度(TA+805℃)时，回到步骤122，使用图16所示的控制程序继续控制以使得O2/C摩尔比变为0.56。与此相对，在步骤123中判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC达到了反应平衡温度(TA+805℃)时，进入至步骤124，在将空气泵15的排出量维持为一定的状态下将燃料喷射量逐渐地增大至使O2/C摩尔比成为0.5所需要的目标供给燃料量QF为止。其结果，O2/C摩尔比逐渐地减少。接着，在步骤125中，判别O2/C摩尔比是否变为了0.5。在判别为O2/C摩尔比未变为0.5时，回到步骤124。与此相对，在步骤125中判别为O2/C摩尔比变为了0.5时，判断为二次预热运转结束了。在判别为二次预热运转结束了时，进入至步骤128，进行通常运转。
另一方面，在步骤121中判别为排气净化催化剂14的温度TD低于活化温度TK时，进入至步骤126，如图11所示那样，运转模式被设为热生成模式。即，在步骤126中，使用图16所示的控制程序，将O2/C摩尔比控制为目标O2/C摩尔比2.6。此时，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与在图16所示的控制程序中算出的最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料，并从空气泵64以在图16所示的控制程序中算出的目标供给空气量QA排出空气。此时，以O2/C摩尔比为2.6的稀空燃比持续进行完全氧化反应，仅热被供给至排气净化催化剂14。接着，在步骤127中判别排气净化催化剂14的温度TD是否达到了活化温度TK。在排气净化催化剂14的温度TD未达到活化温度TK时，回到步骤126。与此相对，在步骤127中判别为排气净化催化剂14的温度TD达到了活化温度TK时，进入至步骤128，进行通常运转。
但是，在本发明的实施例中，作为通常运转时的运转模式，能够选择热、氢生成运转模式和热生成运转模式这两种运转模式。热、氢生成运转模式是以O2/C摩尔比＝0.5进行部分氧化重整反应的运转模式，在该热、氢生成运转模式下，生成热和氢。另一方面，热生成运转模式例如是以O2/C摩尔比＝2.6进行完全氧化反应的运转模式，在该热生成运转模式下，没有生成氢，仅生成热。可以根据需要选择性地使用这些热、氢生成运转模式和热生成运转模式。
即，在步骤128中判别是否是热、氢生成运转模式。在步骤128中判别为是热、氢生成运转模式时，进入至步骤129，使用图16所示的控制程序将O2/C摩尔比控制为目标O2/C摩尔比0.5。此时，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与在图16所示的控制程序中算出的最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料，并从空气泵64以在图16所示的控制程序中算出的目标供给空气量QA排出空气。此时，以O2/C摩尔比为0.5的浓空燃比进行部分氧化重整反应，将热和氢供给至排气净化催化剂14。接着，进入至步骤131。
另一方面，在步骤128中判别为不是热、氢生成运转模式时，即判别为是热生成运转模式时，进入至步骤130，使用图16所示的控制程序将O2/C摩尔比控制为目标O2/C摩尔比2.6。此时，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53供给与在图16所示的控制程序中算出的最终的燃料喷射量指令值QFIO相应的燃料，并从空气泵64以在图16所示的控制程序中算出的目标供给空气量QA排出空气。此时，以O2/C摩尔比为2.6的稀空燃比持续进行完全氧化反应，仅热被供给至排气净化催化剂14。接着，进入至步骤131。
在步骤131中判别是否应该停止热、氢生成装置50的运转。在该情况下，在本发明的实施例中，在通常运转持续进行了一定期间时、或排气净化催化剂14的温度TD达到了目标预热温度时、或由于其他原因而发出了应该停止热、氢生成装置50的运转的指令时，判别为应该停止热、氢生成装置50的运转。在步骤131中判别为不应该停止热、氢生成装置50的运转时，回到步骤128，继续进行通常运转。
与此相对，在步骤131中判别为应该停止热、氢生成装置50的运转时，进入至步骤132，停止来自燃烧器57的燃料喷射。接着，在步骤133中，为了将残留的燃料燃烧除去，从空气泵64持续供给空气。接着，在步骤134中判别是否经过了一定时间。在判别为未经过一定时间时，回到步骤133。与此相对，在步骤134中判别为经过了一定时间时，进入至步骤135，停止空气泵65的工作，停止向燃烧器燃烧室53内供给空气。接着，在步骤136中，关闭低温空气阀66，在步骤137中，打开高温空气阀65。接着，在热、氢生成装置50的工作停止的期间，低温空气阀66持续关闭，高温空气阀65持续打开。
接着，参照图17，对催化剂温度的上升限制控制程序进行说明。该程序通过每隔一定时间的***来执行。
参照图17，首先，在步骤160中，读取由温度传感器72检测到的重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC。接着，在步骤161中，判别重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC是否超过了容许催化剂温度TX。在判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC未超过容许催化剂温度TX时，结束处理循环。
与此相对，在步骤161中判别为重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC超过了容许催化剂温度TX时，进入至步骤162，打开低温空气阀66，接着，在步骤163中，关闭高温空气阀65。接着，结束处理循环。即，在热、氢生成装置50的运转中，重整用催化剂54的下游侧端面的温度TC超过了容许催化剂温度TX时，将向燃烧器燃烧室53内送入空气的空气流通路径从送入高温空气的高温空气流通路径切换为送入低温空气的低温空气流通路径，使向燃烧器燃烧室53内供给的燃烧器燃烧用空气的温度降低。
接着，参照图18，对图1所示的上游侧空燃比传感器23和下游侧空燃比传感器24的结构进行简单说明。图1所示的上游侧空燃比传感器23以及下游侧空燃比传感器24，由相同结构的杯型的极限电流式空燃比传感器构成，这些空燃比传感器23、24具备：由氧化锆构成的固体电解质层80；配置在该固体电解质层80的一侧表面上的排气侧电极81；配置在该固体电解质层80的另一侧表面上的大气侧电极82；对通过的气体、例如排气进行扩散律速的扩散律速层83；基准气体室84；和对空燃比传感器23、24进行加热的加热部85。排气侧电极81以及大气侧电极82由铂等贵金属形成，扩散律速层83由氧化铝等的多孔质烧结体形成。
如图18所示，利用由电子控制单元30控制的施加电压控制装置86对排气侧电极81与大气侧电极82之间施加传感器施加电压V，在施加了传感器施加电压V时，利用电流检测器87来检测通过固体电解质层80从而在这些电极81、82之间流动的电流值I。利用该电流检测器87检测到的电流值为空燃比传感器23、24的输出电流值I，该空燃比传感器23、24的输出电流值I被输入至电子控制单元30。
这样构成的空燃比传感器23、24，具有如图19所示那样的电压-电流(V-I)特性。由图19可知，在空燃比传感器23、24的周围流动的气体的空燃比A/F、例如排气的空燃比A/F越高即越稀，则空燃比传感器23、24的输出电流值I越大。另一方面，图20示出将施加电压V维持在0.45V左右(图19中的虚线)的一定电压时的、在空燃比传感器23、24的周围流动的气体的空燃比A/F与输出电流值I的关系。由图20可知，在空燃比传感器23、24的周围流动的气体的空燃比A/F越高、即越稀，则来自空燃比传感器23、24的输出电流值I越大。再者，在空燃比传感器23、24的周围流动的气体的空燃比A/F为理论空燃比时，空燃比传感器23、24的输出电流值I为零。
那么，如前所述，在本发明的实施例中，作为排气净化催化剂14使用了三元催化剂，该三元催化剂由在向三元催化剂流入的气体的空燃比、例如排气的空燃比为理论空燃比时能够同时地降低气体中所含的HC、CO以及NOX的催化剂构成。因此，在作为排气净化催化剂14使用了三元催化剂的情况下，需要将向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比维持为理论空燃比。因此，在内燃机运转中基本上将从内燃机排出的排气的空燃比控制为理论空燃比，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比。
另一方面，如前所述，在热、氢生成装置50中，在浓空燃比或稀空燃比下进行燃烧，因此，在热、氢生成装置50工作时，从热、氢生成装置50经由供给通路51向排气净化催化剂14供给浓空燃比的燃烧气体或稀空燃比的燃烧气体。因此，在热、氢生成装置50工作时，即使将从内燃机排出的排气的空燃比控制为理论空燃比，向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比也变得不为理论空燃比，变得不能够将气体中所含的HC、CO以及NOX净化。因此，在本发明的实施例中，进行控制以使得即使是热、氢生成装置50工作时，向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比也成为理论空燃比。
即，如前所述，在热、氢生成装置50中，预先设定了与运转状态相应的目标O2/C摩尔比，例如，在进行部分氧化重整反应时，该目标O2/C摩尔比被设为0.5，在进行完全氧化反应时，该目标O2/C摩尔比被设为2.6。另一方面，如前所述，在O2/C摩尔比＝1.4575时，空气与燃料之比变为理论空燃比。在该情况下，考虑到理论空燃比＝14.6，O2/C摩尔比＝0.5相当于空燃比＝5.0的浓空燃比，O2/C摩尔比＝2.6相当于空燃比＝26.0的稀空燃比。因此，可以换言之，在热、氢生成装置50中，预先设定了与运转状态相应的目标设定空燃比，例如，在进行部分氧化重整反应时，该目标设定空燃比被设为5.0，在进行完全氧化反应时，该目标设定空燃比被设为26.0。
在本发明的实施例中，根据热、氢生成装置50中的目标设定空燃比来调整从内燃机排出的排气的空燃比，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比。即，如果热、氢生成装置50中的目标设定空燃比成为浓空燃比，则使从内燃机排出的排气的空燃比为稀空燃比，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比；如果热、氢生成装置50中的目标设定空燃比成为浓空燃比，则使从内燃机排出的排气的空燃比为稀空燃比，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比。通过这样地调整从内燃机排出的排气的空燃比，向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比被维持在理论空燃比，其结果，能够在排气净化催化剂14中同时降低气体中所含的HC、CO以及NOX。
即，在本发明的实施例中，具备：热、氢生成装置50，其能够通过使燃料和空气燃烧而仅生成热、或生成热和氢；排气净化催化剂14，其配置于内燃机排气通路内，并且在流入的气体的空燃比为理论空燃比时能够同时降低流入的气体中所含的HC、CO以及NOX；和该电子控制单元30，从热、氢生成装置50排出的燃烧气体被供给至排气净化催化剂14。在该情况下，利用该电子控制单元30使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比成为预先设定的目标设定空燃比，在使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比成为了预先设定的目标设定空燃比时，根据该目标设定空燃比将从内燃机排出的排气的空燃比利用电子控制单元30控制为使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的目标调整空燃比。
在该情况下，在本发明的实施例中，该目标调整空燃比被设为使在热、氢生成装置50中燃烧的空气量和在内燃机中燃烧的空气量之和与在热、氢生成装置50中燃烧的燃料量和在内燃机中燃烧的燃料量之和的比成为理论空燃比所需要的空燃比。即，该目标调整空燃比被设为使得在内燃机以及热、氢生成装置50中燃烧的空气量的总和与在内燃机以及热、氢生成装置50中燃烧的燃料量的总和之比成为理论空燃比的空燃比。在该情况下，具体而言，基于上游侧空燃比传感器23的输出信号将从内燃机排出的排气的空燃比控制为目标调整空燃比。
但是，在这样地根据热、氢生成装置50中的目标设定空燃比调整了从内燃机排出的排气的空燃比以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比的情况下，如果在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致，则向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比被维持为理论空燃比。然而，实际上，会有因经时变化等而导致在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比未与目标设定空燃比准确地一致的情况。
因此，在本发明的实施例中，根据热、氢生成装置50中的目标设定空燃比，基于上游侧空燃比传感器23准确地调整从内燃机排出的排气的空燃比以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比，此时利用下游侧空燃比传感器24来检测向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比是否为理论空燃比。此时向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比不为理论空燃比的情况下，在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比会未与目标设定空燃比准确地一致。在该情况下，若控制向热、氢生成装置50的供给空气量或供给燃料量以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比，则能够使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致。
但是，在该情况下，若利用空燃比传感器检测在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比，并基于该空燃比传感器的输出信号来控制这些空气和燃料的空燃比，则能够使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致。但是，在热、氢生成装置50中进行部分氧化重整反应的情况下，会生成氢，因此，会在空燃比传感器的检测气体中含有氢。然而，若在检测气体中含有氢，则氢在空燃比传感器的扩散律速层83内不那么被律速而快速扩散，因此利用空燃比传感器检测到的空燃比向浓侧偏移。因此，在燃烧气体中含有氢的情况下，难以利用空燃比传感器准确地检测气体的空燃比。另外，对于如图18所示的简易结构的空燃比传感器而言，不能够检测5.0左右的浓空燃比。因此，利用空燃比传感器检测在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比、并基于该空燃比传感器的输出信号进行控制以使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致是困难的。
但是，如上所述，若控制向热、氢生成装置50的供给空气量或供给燃料量以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比，则能够使在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致。另外，在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比被控制成为理论空燃比的情况下，在从排气净化催化剂14流出的气体中几乎不含有氢，另外，从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比大致为理论空燃比，因此能够利用空燃比传感器准确地检测从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比。于是，在本发明的实施例中，基于配置于排气净化催化剂14的下游的下游侧空燃比传感器24来控制向热、氢生成装置50的供给空气量或供给燃料量，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比，此时，在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比与目标设定空燃比准确地一致。因此，换言之，可以说在本发明的实施例中，基于下游侧空燃比传感器24将在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比控制为目标设定空燃比。
另一方面，如上所述，由于空燃比传感器受到氢的影响，因此如图1所示那样，上游侧空燃比传感器23配置在向排气管13内供给从热、氢生成装置50排出的燃烧气体的供给口51a的上游的排气管13内。即，在本发明的实施例中，在向内燃机排气通路内供给从热、氢生成装置50排出的燃烧气体的供给口51a的上游的内燃机排气通路内配置有上游侧空燃比传感器23，在排气净化催化剂14的下游的内燃机排气通路内配置有下游侧空燃比传感器24，基于上游侧空燃比传感器23将从内燃机排出的排气的空燃比控制为使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的目标调整空燃比，基于下游侧空燃比传感器24将在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比控制为目标设定空燃比。
在该情况下，在本发明的实施例中，在基于上游侧空燃比传感器23将从内燃机排出的排气的空燃比控制成为上述的目标调整空燃比的状态时，利用下游侧空燃比传感器24检测从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比是否偏离了理论空燃比，在利用下游侧空燃比传感器14检测到从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比偏离了理论空燃比时，控制在热、氢生成装置50中燃烧的空气和燃料的空燃比以使得从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比变为理论空燃比。
那么，对在本发明的实施例中所执行的控制的一例进行具体说明，预先设定了与热、氢生成装置50的运转状态相应的目标O2/C摩尔比、向热、氢生成装置50的目标供给空气量QA、以及向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF。另一方面，向内燃机的供给燃料量GF根据针对内燃机的要求扭矩来确定。在该情况下，为了使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比成为理论空燃比(＝14.6)，需要如下式那样设定向内燃机的供给空气量GA。
向内燃机的供给空气量GA＝(向内燃机的供给燃料量GF+向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF)·14.6-向热、氢生成装置50的供给空气量QA
即，需要以目标空燃比(A/F)0＝GA/GF＝((GF+QF)·14.6-QA)/GF来控制从内燃机排出的排气的空燃比。
于是，在本发明的实施例中，基于上游侧空燃比传感器23来控制向内燃机的供给空气量GA，以使得从内燃机排出的排气的空燃比准确地变为目标空燃比(A/F)0。在该情况下，由于对于向内燃机的供给空气量GA存在控制延迟，因此在从内燃机排出的排气的空燃比偏离了目标空燃比(A/F)0的情况下，也可以最初控制向内燃机的供给燃料量GF以使得从内燃机排出的排气的空燃比变为目标空燃比(A/F)0，向内燃机的供给空气量GA一接近于控制目标值就以使向内燃机的供给燃料量GF减少的方式进行控制。
另一方面，在本发明的实施例中，在这样地基于上游侧空燃比传感器23将从内燃机排出的排气的空燃比控制成为目标空燃比(A/F)0的状态下，利用下游侧空燃比传感器24控制针对向燃料喷射阀58的燃料喷射量指令值QFI的学习值KG，以使得向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比。例如，在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比处于比理论空燃比浓的那侧时，使学习值KG减少，向燃料喷射阀58的最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)减小。此时，来自燃料喷射阀58的燃料喷射量减少。与此相对，在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比处于比理论空燃比稀的那侧时，使学习值KG增大，来自燃料喷射阀58的最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)增大。此时，来自燃料喷射阀58的燃料喷射量增大。这样地将向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比控制为理论空燃比。
这样，在本发明的实施例中，通过控制学习值KG，从而将向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比控制为理论空燃比。在该情况下，在本发明的实施例中，在控制学习值KG时使用了浓破绽控制、或者稀破绽控制。因此，下面对这些浓破绽控制以及稀破绽控制进行简单说明。
那么，如上所述，该三元催化剂除了担载有铂Pt、钯Pd、铑Rh之类的贵金属外还担载有铈Ce，该铈Ce具有氧吸藏能力。如果将向三元催化剂流入的气体的空燃比维持为理论空燃比，则三元催化剂具有同时净化未燃HC、CO以及NOx的功能，但是，在排气净化催化剂14具有氧吸藏能力的情况下，即使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或者稀侧偏移一些，也会同时净化未燃HC、CO及NOx。
即，如果排气净化催化剂14具有氧吸藏能力，则在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为略稀时，气体中所含的过量的氧被吸藏于排气净化催化剂14内，排气净化催化剂14的表面上被维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂14的表面上未燃HC、CO以及NOx被同时净化，此时，从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比变为理论空燃比。另一方面，在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为略浓时，从排气净化催化剂14释放出就使气体中所含的未燃HC、CO等还原而言不足的氧，在该情况下排气净化催化剂14的表面上也被维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂14的表面上未燃HC、CO以及NOx被同时净化，此时从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比变为理论空燃比。
这样，在排气净化催化剂14具有氧吸藏能力的情况下，即使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或者稀侧偏移一些，未燃HC、CO以及NOx也会被同时净化，从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比变为理论空燃比。在该情况下，若吸藏于排气净化催化剂14的氧量变为零，则在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比相对于理论空燃比偏至浓侧时，未燃HC、CO未被净化而从排气净化催化剂14流出，从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比变为浓。将其称作浓破绽。另一方面，若吸藏于排气净化催化剂14的氧量饱和，则在向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比相对于理论空燃比偏至稀侧时，NOx未被净化而从排气净化催化剂14流出，并且，从排气净化催化剂14流出的气体的空燃比变为稀。将其称作稀破绽。
在本发明的实施例中，利用这样的浓破绽以及稀破绽来控制学习值KG。以下，参照图21和图22对该学习值KG的控制方法进行说明。图21示出向热、氢生成装置50的目标供给空气量QA、向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF、向燃料喷射阀58的最终的燃料喷射量指令值QFIO、学习值KG、从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)、吸藏于排气净化催化剂14的氧吸藏量OSA和下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化。另一方面，图22示出在图21中的期间tA以及期间tB的向燃料喷射阀58的最终的燃料喷射量指令值QFIO、学习值KG以及下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化的放大图。再者，如果排气净化催化剂14的温度TD未变为三元活化温度TE以上，则不发生排气净化催化剂14上的未燃HC、CO以及NOx的氧化还原反应，因此，学习值KG的控制在排气净化催化剂14的温度TD超过了三元活化温度TE时进行。
参照图21，如时刻t1那样在从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)为略浓时，吸藏于排气净化催化剂14的氧被消耗，因此，氧吸藏量OSA逐渐地减少。接着，若氧吸藏量OSA变为零，则发生浓破绽，从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为浓。其结果，下游侧空燃比传感器24的输出电流值I成为负值。若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为浓破绽判定值Ir以下，则如图22的期间tA所示，使学习值KG与下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的降低速度成比例地减少，其结果，向热、氢生成装置50的供给燃料量减少。
接着，若从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为稀，则下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到下限峰，接着，在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I上升至浓破绽判定值Ir的期间，学习值KG以比浓破绽后的降低速度慢的速度上升。若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到浓破绽判定值Ir，则其后学习值KG被保持为一定。此时的学习值KG变得比发生浓破绽之前的学习值KG小。再者，此时从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为略稀，因此，如图21的时刻t2那样，氧吸藏量OSA逐渐地增大。
接着，若氧吸藏量OSA达到吸藏氧饱和量MAX，则此次发生稀破绽，从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为稀。其结果，下游侧空燃比传感器24的输出电流值I成为正值。若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为稀破绽判定值Is以上，则如图22的期间tB所示，使学习值KG与下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的上升速度成比例、并以比上次的浓破绽时的降低速度慢一些的速度增大，其结果，向热、氢生成装置50的供给燃料量增大。
接着，若从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为浓，则下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到上限峰，接着，在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I减少至稀破绽判定值Is为止的期间，学习值KG以比稀破绽后的上升速度慢的速度减少。若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到稀破绽判定值Is，则其后学习值KG被保持为一定。此时的学习值KG变得比发生稀破绽之前的学习值KG大。再者，此时从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为略浓，因此，如图21的时刻t3那样，氧吸藏量OSA逐渐地增大。
接着，若氧吸藏量OSA变为零，则再次发生浓破绽，从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为浓。若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为浓破绽判定值Ir以下，则使学习值KG与下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的降低速度成比例、并以比上次的稀破绽时的上升速度慢一些的速度减少，接着，若下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到下限峰，则在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I增大至浓破绽判定值Ir为止的期间，学习值KG以比浓破绽后的降低速度慢的速度增大。
这样，学习值KG逐渐地接近使从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为理论空燃比的值。若学习值KG不断接近使从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比(A/F)变为理论空燃比的值，则如图21的时刻t4所示，氧吸藏量OSA的变化速度变慢。在该情况下，在本发明的实施例中，在从发生浓破绽起直到发生稀破绽为止的经过时间t、或者从发生稀破绽起直到发生浓破绽为止的经过时间t超过了预先设定的基准时间tMAX时，判断为学习完成，学习完成时的学习值KG被使用到再次学习完成为止。
接着，参照图23和图24对内燃机的空燃比控制程序进行说明。通过每隔一定时间的***来执行该空燃比控制程序。
参照图23，首先，在步骤200中，例如基于针对内燃机的要求扭矩，算出向内燃机的供给燃料量GF。接着，在步骤201中判别是否使热、氢生成装置50工作着。在未使热、氢生成装置50工作时，进入至步骤222，基于上游侧空燃比传感器23以及下游侧空燃比传感器24的输出信号，进行内燃机空燃比的反馈控制，以使得从排气净化催化剂14流出的排气的空燃比变为理论空燃比、或稀空燃比。对于该反馈控制，省略说明。
与此相对，在步骤201中判别为使热、氢生成装置50工作着时，进入至步骤202，判别排气净化催化剂14的温度TD是否高于三元活化温度TE。在排气净化催化剂14的温度TD低于三元活化温度TE时，进入至步骤222。与此相对，在排气净化催化剂14的温度TD高于三元活化温度TE时，进入至步骤203，判别使用了学习值KG的学习是否完成。在学习完成时，进入至步骤222。与此相对，在学习未完成时，进入至步骤204，设置表示应该将从内燃机排出的排气的空燃比准确地控制为目标空燃比(A/F)0的空燃比控制标志。若设置了该空燃比控制标志，则开始用于将从内燃机排出的排气的空燃比控制为使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比变为理论空燃比所需要的目标调整空燃比的空燃比控制。
若设置了空燃比控制标志，则进入至步骤205，读取向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF和向热、氢生成装置50的目标供给空气量QA。接着，在步骤206中，基于下式来算出使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的向内燃机的供给空气量GA。
向内燃机的供给空气量GA＝(向内燃机的供给燃料量GF+向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF)·14.6-向热、氢生成装置50的供给空气量QA。
接着，在步骤207中，判别所算出的向内燃机的供给空气量GA是否多于能够从现在的内燃机的运转状态供给的最大供给空气量GAX。例如，由于排气涡轮增压器8没有工作因此能够向内燃机供给的最大供给空气量GAX少，其结果，有时成为不能向内燃机供给所算出的向内燃机的供给空气量GA那样的内燃机运转状态。预先求得与该内燃机的运转状态对应的最大供给空气量GAX并将其预先存储。
在步骤207中判别为所算出的向内燃机的供给空气量GA多于最大供给空气量GAX时，为了使所算出的向内燃机的供给空气量GA至少减少至最大供给空气量GAX，需要降低向热、氢生成装置50的供给空气量QA。因此，需要降低热、氢生成装置50的要求输出。因此，在步骤207中判别为所算出的向内燃机的供给空气量GA多于最大供给空气量GAX时，进入至步骤209，发出使热、氢生成装置50的要求输出降低的降低要求输出指令。后面对发出降低要求输出指令时的处理程序进行说明。
在步骤207中判别为所算出的向内燃机的供给空气量GA少于最大供给空气量GAX时，进入至步骤208，在发出了降低要求输出指令的情况下，解除降低要求输出指令。接着，进入至步骤214，由所算出的向内燃机的供给空气量GA和所算出的向内燃机的供给燃料量GF算出从内燃机排出的排气的目标空燃比(A/F)0＝GA/GF。接着，在步骤215中，由图20所示的关系算出与该目标空燃比(A/F)0对应的上游侧空燃比传感器23的目标电流值I0。接着，在步骤216中，读取上游侧空燃比传感器23的输出电流值I。
接着，在步骤217中判别上游侧空燃比传感器23的输出电流值I是否大于目标电流值I0+α(α为较小的一定值)。在I＞I0+α时，进入至步骤218，从针对向内燃机的供给空气量GA的修正值ΔGA减去一定值β。接着，进入至步骤221，将修正值ΔGA与向内燃机的供给空气量GA相加。此时，向内燃机的供给空气量GA被减少。与此相对，在步骤217中判别为不是I＞I0+α时，进入至步骤219，判别上游侧空燃比传感器23的输出电流值I是否小于目标电流值I0-α。在I＜I0-α时，进入至步骤220，将一定值β与针对向内燃机的供给空气量GA的修正值ΔGA相加。接着，进入至步骤221。此时，向内燃机的供给空气量GA被增大。这样将从内燃机排出的排气的空燃比准确地控制为目标空燃比(A/F)0。
另一方面，在步骤207中判别为所算出的向内燃机的供给空气量GA多于最大供给空气量GAX时，如上述那样进入至步骤209，发出降低要求输出指令。接着，在步骤210中，从向热、氢生成装置50的目标供给空气量QA减去一定值ΔQA。接着，在步骤211中，所算出的目标供给空气量QA除以热、氢生成装置50中的现在的目标空燃比，由此算出向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF。接着，在步骤212中，基于下式算出使向排气净化催化剂14流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的向内燃机的供给空气量GA。
向内燃机的供给空气量GA＝(向内燃机的供给燃料量GF+向热、氢生成装置50的目标供给燃料量QF)·14.6-向热、氢生成装置50的供给空气量QA
接着，在步骤213中，判别所算出的向内燃机的供给空气量GA是否大于能够由现在的内燃机的运转状态供给的最大供给空气量GAX。
在向内燃机的供给空气量GA大于最大供给空气量GAX时，回到步骤210。与此相对，若向内燃机的供给空气量GA变得小于最大供给空气量GAX，则进入至步骤214，由使热、氢生成装置50的要求输出降低时的向内燃机的供给空气量GA、和与要求扭矩对应的向内燃机的供给燃料量GF算出从内燃机排出的排气的目标空燃比(A/F)0＝GA/GF。即，在向内燃机的供给空气量GA大于最大供给空气量GAX的情况下，使热、氢生成装置50的要求输出降低，直到向内燃机的供给空气量GA变为最大供给空气量GAX为止，在热、氢生成装置50的要求输出降低了的状态下将从内燃机排出的排气的空燃比控制为目标空燃比(A/F)0。
另一方面，在步骤209中，若降低要求输出指令被发出，则从图16所示的O2/C摩尔比的控制程序的步骤153进入至步骤154，读取使热、氢生成装置50的要求输出降低时的目标供给燃料量QF以及目标供给空气量QA。接着，在步骤155中，算出从燃料喷射阀58以在步骤154中所读取的目标供给燃料量QF喷射燃料所需要的燃料喷射量指令值QFI。接着，在步骤156中，算出最终的燃料喷射量指令值QFIO(＝KG·QFI)。接着，在步骤157中，从燃料喷射阀58向燃烧器燃烧室53内供给与该最终的燃料喷射量指令值QFIO对应的燃料。接着，在步骤158中，以在步骤154中所读取的目标供给空气量QA从空气泵64排出空气。
接着，参照图25，对热、氢生成装置的空燃比控制程序进行说明。该空燃比控制程序也通过每隔一定时间的***来执行。
参照图25，首先，在步骤300中判别是否设置了空燃比控制标志。该空燃比控制标志在图23的步骤203中被设置。在没有设置空燃比控制标志时，处理循环结束。因此，在没有设置空燃比控制标志时，不进行热、氢生成装置50的空燃比控制。与此相对，在步骤300中判别为设置了空燃比控制标志时，进入至步骤301，将***时间间隔Δt与经过时间t相加。接着，在步骤302中判别经过时间t是否超过了基准时间tMAX。在经过时间t没有超过基准时间tMAX时，进入至步骤305。
在步骤305中，读取下游侧空燃比传感器24的输出电流值I。接着，在步骤306中判别下游侧空燃比传感器24的输出电流值I是否变为了浓破绽判定值Ir以下。在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为了浓破绽判定值Ir以下时，进入至步骤308，开始浓破绽控制。该浓破绽控制示于图26。另一方面，在步骤306中判别为下游侧空燃比传感器24的输出电流值I为浓破绽判定值Ir以上时，进入至步骤307，判别下游侧空燃比传感器24的输出电流值I是否变为了稀破绽判定值Is以上。在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为了稀破绽判定值Is以上时，进入至步骤309，开始稀破绽控制。该稀破绽控制示于图27。
当开始图26所示的浓破绽控制时，首先，在步骤320中判别是否检测了下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt。在发生浓破绽后未检测下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt时，进入至步骤321，检测下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt。接着，在步骤322中，针对学习值KG的修正值ΔKG被设为常数C1与下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt相乘所得到的值(C1·dI/dt)。接着，在步骤323中，判别在热、氢生成装置50中是否生成了氢。在热、氢生成装置50中未生成氢时，跳至步骤325，从学习值KG减去修正值ΔKG。此时学习值KG减少了修正值ΔKG。
另一方面，在步骤323中判别为在热、氢生成装置50中生成了氢时，进入至步骤324，将常数C2(＜1.0)与修正值ΔKG相乘。接着，进入至步骤325。因此，在热、氢生成装置50中生成了氢时，与在热、氢生成装置50中未生成氢时相比，修正值ΔKG减小。即，在热、氢生成装置50中生成了氢时若发生浓破绽，则向排气净化催化剂14流入的氢的一部分从排气净化催化剂14逃脱，到达下游侧空燃比传感器24。但是，如上述那样，如果向下游侧空燃比传感器24供给氢，则下游侧空燃比传感器24的输出电流值I向浓侧偏移，在图22的期间tA内，如虚线所示，下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt，显现得比未对下游侧空燃比传感器24供给氢时的情况大。因此，在热、氢生成装置50中生成了氢时，为了将下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt修正为较小的变化率dI/dt，在步骤324中减小修正值ΔKG。
另一方面，在步骤320中判别为检测了下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt时，进入至步骤326，判别下游侧空燃比传感器24的输出电流值I是否变为了下限峰。在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I还没有变为下限峰时，进入至步骤327，从学习值KG减去修正值ΔKG。其后，学习值KG每次减少修正值ΔKG直到下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到下限峰为止。另一方面，在步骤326中判别为下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为了下限峰时，进入至步骤338，将常数C3·修正值ΔKG(C3＜1.0)与学习值KG相加。因此，下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为下限峰后，使修正值ΔKG以比下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为下限峰之前的降低速度慢的速度上升。接着，在步骤329中，将经过时间t设为零。
另一方面，当开始图27所示的稀破绽控制时，首先，在步骤340中判别是否检测了下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt。在发生稀破绽后未检测下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt时，进入到步骤341，检测下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt。接着，在步骤342中，针对学习值KG的修正值ΔKG被设为将常数C4与下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt相乘所得到的值(C4·dI/dt)。接着，在步骤343中，将修正值ΔKG与学习值KG相加。此时学习值KG增大了修正值ΔKG。
另一方面，在步骤340中判别为检测了下游侧空燃比传感器24的输出电流值I的变化率dI/dt时，进入至步骤344，判别下游侧空燃比传感器24的输出电流值I是否变为了上限峰。在下游侧空燃比传感器24的输出电流值I尚未变为上限峰时，进入至步骤345，将修正值ΔKG与学习值KG相加。其后，学习值KG每次增大修正值ΔKG直到下游侧空燃比传感器24的输出电流值I达到上限峰为止。另一方面，在步骤344中判别为下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为了上限峰时，进入至步骤346，从学习值KG减去常数C5·修正值ΔKG(C5＜1.0)。因此，下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为了上限峰后，使修正值ΔKG以比下游侧空燃比传感器24的输出电流值I变为上限峰之前的上升速度慢的速度降低。接着，在步骤347中，经过时间t被设为零。
由图26可知，在浓破绽控制结束时，经过时间t被设为零，由图27可知，在稀破绽控制结束时，经过时间t也被设为零。如果浓破绽控制结束、或者如果稀破绽控制结束，则在图25的步骤301中开始该经过时间t的增大作用。因此，该经过时间t表示从浓破绽控制结束时起的经过时间、或者从稀破绽控制结束时起的经过时间。若在图25的步骤302中判别为经过时间t超过了基准时间tMAX，则进入至步骤303，判断为使用了学习值KG的学习完成，并将经过时间t设为零。接着，在步骤304中将空燃比控制标志复位(清零)。
再者，图21、图22、图26以及图27所示的浓破绽控制以及稀破绽控制示出了一例，已知各种控制方法，可以使用除了图21、图22、图26以及图27所示以外的各种浓破绽控制方法以及稀破绽控制方法。

Claims (3)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备：
热、氢生成装置，其能够通过使燃料和空气燃烧而仅生成热、或生成热和氢；和
排气净化催化剂，其配置于内燃机排气通路内，并且在流入的气体的空燃比为理论空燃比时能够同时降低流入的气体中所含的HC、CO和NOX，
从热、氢生成装置排出的燃烧气体被供给至排气净化催化剂，
该排气净化装置还具备电子控制单元，
其中，
利用该电子控制单元使在热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比成为预先设定的目标设定空燃比，
在使在热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比成为了预先设定的目标设定空燃比时，根据该目标设定空燃比将从内燃机排出的排气的空燃比利用该电子控制单元控制为使向该排气净化催化剂流入的气体的空燃比成为理论空燃比所需要的目标调整空燃比，
在向内燃机排气通路内供给从热、氢生成装置排出的燃烧气体的供给口的上游的内燃机排气通路内配置有上游侧空燃比传感器，在该排气净化催化剂的下游的内燃机排气通路内配置有下游侧空燃比传感器，基于该上游侧空燃比传感器将从内燃机排出的排气的空燃比控制为该目标调整空燃比，基于该下游侧空燃比传感器将在热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比控制为该目标设定空燃比。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
该目标调整空燃比是使在热、氢生成装置中燃烧的空气量和在内燃机中燃烧的空气量之和与在热、氢生成装置中燃烧的燃料量和在内燃机中燃烧的燃料量之和的比成为理论空燃比所需要的空燃比。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
在基于该上游侧空燃比传感器将从内燃机排出的排气的空燃比控制成了该目标调整空燃比的状态时，利用该下游侧空燃比传感器检测从该排气净化催化剂流出的气体的空燃比是否偏离了理论空燃比，在利用该下游侧空燃比传感器检测到从该排气净化催化剂流出的气体的空燃比偏离了理论空燃比时，利用该电子控制单元控制在热、氢生成装置中燃烧的空气和燃料的空燃比，以使得从该排气净化催化剂流出的气体的空燃比变为理论空燃比。
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