JP2001012321A

JP2001012321A - 内燃機関の改質ガス供給制御装置

Info

Publication number: JP2001012321A
Application number: JP11180037A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ishiwatari; 和比古石渡; Hiroshi Komatsu; 宏小松
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】始動時や過渡状態においても十分な改質ガス
を供給可能とする。【解決手段】内燃機関の排気管２に装着され燃料を改
質触媒により改質するメイン改質器３と、このメイン改
質器３から改質ガス供給管５により改質ガスを導いて吸
気管７内に噴射供給するガス噴射弁８とを設ける。ま
た、吸気管７に各気筒毎に設けられる燃料噴射弁９の先
端部に連ねて、噴射燃料をヒータと改質触媒とにより改
質するサブ改質器１０を設ける。そして、メイン側のガ
ス噴射弁８から機関への改質ガスの供給不足分をサブ改
質器１０付き燃料噴射弁９から改質ガスとして供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンに代表さ
れる炭化水素燃料やアルコール燃料を水素、一酸化炭素
に改質して機関に供給する内燃機関の改質ガス供給制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料改質装置付き内燃機関として
は、次のようなものがある（出典「燃料協会誌」第６５
巻第１２号（１９８６）１０３４：論文「自動車用メ
タノールリフォーマにおける触媒活性と熱交換性能の改
善」）。

【０００３】内燃機関の排気管に改質器を装着し、排気
熱と改質触媒とにより燃料改質を行う。改質器により生
成された改質ガスは、ガス噴射弁から内燃機関の吸気管
に供給される。

【０００４】また、内燃機関の吸気管には、液体燃料の
噴射弁が設けられており、運転状況に応じて液体燃料が
内燃機関に供給される。すなわち、排気温度が低く、改
質触媒が改質可能な温度に満たない始動時や低負荷時
は、液体燃料を直接供給して運転し、改質触媒の温度が
上昇して改質可能な温度となった時点で、改質ガスによ
る運転に切換えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料改質装置付き内燃機関にあっては、始動
時に改質していない液体燃料を直接供給するため、壁流
の発生などにより、ＨＣの増加や、始動増量による燃費
の悪化を招くという問題点があった。

【０００６】また、内燃機関の急加速時等の過渡状態
で、改質器からの改質ガスの供給が不足する場合は、液
体燃料を直接供給せざるを得ず、内燃機関に供給される
燃料の組成が急激に変化するため、燃焼を制御すること
が難しく、ひいては燃焼が悪化して内燃機関が不安定に
なり、排気の悪化を招くという問題点があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、始動時や過渡状態においても、十
分な改質ガスを供給可能とする内燃機関の改質ガス供給
制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、燃料を改質触媒により改質して機関に供給
するメイン改質装置と、燃料をヒータと改質触媒とによ
り改質して機関に供給するサブ改質装置とを設ける一
方、メイン改質装置から機関への改質ガスの供給不足分
をサブ改質装置から供給するように、メイン改質装置及
びサブ改質装置を制御する制御手段を設けて、内燃機関
の改質ガス供給制御装置を構成する。

【０００９】請求項２に係る発明では、前記メイン改質
装置は、燃料通路に改質触媒を充填してなるメイン改質
器と、このメイン改質器から改質ガス供給管により改質
ガスを導いて機関吸気管内に噴射供給するガス噴射弁と
を含んで構成されることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明では、前記サブ改質装
置は、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁の先端部に連ね
て、その噴霧を囲む円筒状のヒータと該ヒータ内に充填
される改質触媒とを有するサブ改質器を設けてなること
を特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明では、前記制御手段
は、メイン改質装置における改質触媒の温度を検出する
手段を有し、検出された改質触媒の温度が所定値未満の
場合に、前記サブ改質装置により改質ガスの全量を供給
するように制御することを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明では、メイン改質装置
における改質触媒の温度を直接検出する代わりに、排気
温度を検出することを特徴とする。請求項６に係る発明
では、前記制御手段は、機関運転条件に基づく改質ガス
の要求供給量がメイン改質装置の供給可能な供給量の上
限値より大きいときに、メイン改質装置の供給量を上限
値に固定して、不足分をサブ改質装置より供給するよう
に制御することを特徴とする。

【００１３】請求項７に係る発明では、前記制御手段
は、機関運転条件に基づく改質ガスの要求供給量、メイ
ン改質装置側の改質ガス供給管内の圧力、温度、及び吸
気管内の圧力に基づいて、メイン改質装置側のガス噴射
弁の要求噴射時間を算出する手段と、機関回転数に基づ
いて噴射時間の上限値を算出する手段とを有し、要求噴
射時間が上限値より大きいときに、ガス噴射弁の噴射時
間を上限値に固定し、不足分をサブ改質装置から供給す
るように制御することを特徴とする。

【００１４】請求項８に係る発明では、前記制御手段
は、メイン改質装置から改質ガスの要求供給量の全量を
供給し得るときに、サブ改質装置のヒータへの通電を停
止することを特徴とする。

【００１５】

【発明の効果】請求項１、請求項２に係る発明によれ
ば、メイン改質装置からの改質ガスの供給不足分をサブ
改質装置により補い、機関が要求する改質ガス量を、メ
イン改質装置とサブ改質装置とで全量供給でき、メイン
改質装置からの供給不足分をサブ改質装置から液体燃料
ではなく改質ガスとして供給できるため、機関に供給さ
れる燃料の組成が急激に変化することを防止でき、始動
時の排気悪化防止のみならず、急加速などの過渡運転の
際も良好な燃焼、良好な排気とすることができる。

【００１６】請求項３に係る発明によれば、サブ改質装
置を、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁の先端部に連ね
て、その噴霧を囲む円筒状のヒータとその中に充填され
る改質触媒とを有するサブ改質器を設けて構成すること
で、ヒータにより短時間で改質触媒を設定温度まで上昇
させることができ、始動時などに噴射燃料を効率良く改
質ガスに変換できると共に、改質ガスの各気筒への分配
性も向上する。

【００１７】請求項４に係る発明によれば、メイン改質
装置の改質可否判断を改質触媒の温度に基づいて的確に
行い、改質不能な場合にサブ改質装置を用いて運転する
ことができる。

【００１８】請求項５に係る発明によれば、メイン改質
装置における改質触媒の温度を直接検出する代わりに、
排気温度を検出することで、触媒温度センサを特に設け
ることなく、排気温度センサで対応可能となる。

【００１９】請求項６に係る発明によれば、機関運転条
件に基づく改質ガスの要求供給量がメイン改質装置の供
給可能な供給量の上限値より大きいときに、メイン改質
装置の供給量を上限値に固定して、不足分をサブ改質装
置より供給することで、メイン改質装置を最大限利用
し、サブ改質装置の大型化を回避できる。

【００２０】請求項７に係る発明によれば、機関運転条
件に基づく改質ガスの要求供給量、メイン改質装置側の
改質ガス供給管内の圧力、温度、及び吸気管内の圧力に
基づいて、メイン改質装置側のガス噴射弁の要求噴射時
間を算出する一方、機関回転数に基づいて噴射時間の上
限値を算出し、これらを比較して、供給不足を生じるか
否かを判断することで、的確な判断を行うことができ
る。

【００２１】請求項８に係る発明によれば、メイン改質
装置から改質ガスの要求供給量の全量を供給し得るとき
に、サブ改質装置のヒータへの通電を停止することで、
ヒータ消費電力の節約を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
燃料改質装置付き内燃機関のシステム図である。

【００２３】内燃機関１の排気管２にメイン改質器３を
装着してある。メイン改質器３は、燃料と排気との熱交
換器における燃料通路側に改質触媒を充填してなり、こ
れに供給される燃料を排気熱と改質触媒とにより改質す
る。

【００２４】メイン改質器３により生成された改質ガス
は、ガスクーラ４を経た後、改質ガス供給管５により導
かれて、内燃機関１のスロットル弁６下流側の吸気管
（吸気マニホールド）７の集合部に全気筒共通に設けら
れたガス噴射弁８に至り、このガス噴射弁８から内燃機
関１の吸気管７内に噴射供給される。

【００２５】ここで、メイン改質器３及びガス噴射弁８
を含んで、メイン改質装置が構成される。一方、内燃機
関１の吸気管（吸気マニホールド）７のブランチ部に各
気筒毎に、サブ改質装置としての、サブ改質器１０付き
燃料噴射弁９が設けられている。

【００２６】図２を参照し、サブ改質器１０付き燃料噴
射弁９は、吸気管７に各気筒毎に設けられる燃料噴射弁
９の先端部に連ねて、その噴孔９ａからの噴霧を囲む円
筒状のヒータ１１と、該ヒータ１１内に充填される改質
触媒１２と、を有するサブ改質器１０を設けてなる。

【００２７】詳しくは、セラミック等の良断熱性の円筒
状部材１３の上側に燃料噴射弁９を組込み、セラミック
等の良断熱性のワッシャー部材１４を介して、下側に円
筒状のヒータ（例えばセラミックヒータ）１１を組込む
ことで、燃料噴射弁９の先端部に連ねて、その噴霧を囲
むように、円筒状のヒータ１１を設けてある。

【００２８】そして、円筒状のヒータ１１内には、下端
側の開口部に金網１５を装着した上で、改質触媒１２を
充填し、また、ヒータ１１内の改質触媒１２上流に、略
球状の銅、アルミ等の良熱伝導物質１６を充填してあ
る。

【００２９】また、サブ改質器１０付き燃料噴射弁９に
は、円筒状のヒータ１１の下流側に、吸気管７内への改
質ガスの供給部を開閉するバルブ１７を設けてある。こ
のバルブ１７は、円筒状部材１３の先端側に連ねて設け
られるアルミ製のバルブハウジング１８の中心部の孔内
に配置されて、紙面と直交する方向の回転軸により回転
するロータリーバルブであり、図２に示す回転位置で供
給孔１７ａが開通し、図２に示す回転位置から９０度回
転することで、閉じるものである。

【００３０】このロータリーバルブ１７の回転軸は、全
気筒共通で、１つのアクチュエータ（図示せず）によ
り、全気筒のロータリーバルブ１７を開閉することがで
きる。尚、図２中１９は燃料噴射弁９の電磁コイルへの
電源供給端子、２０はヒータ１１への電源供給端子を示
している。

【００３１】ここにおいて、始動時などにヒータ１１に
通電されると、改質触媒１２及び良熱伝導物質１６がヒ
ータ１１によって加熱され、短時間（１秒以内）で改質
可能な温度になる。

【００３２】この状態で、燃料噴射弁９が駆動されて、
燃料噴射弁９から燃料が噴射されると、噴射された燃料
は、銅、アルミ等の略球状の良熱伝導物質１６との接触
により蒸気となり、改質触媒１２により、水素、一酸化
炭素等に富む改質ガスに変換される。

【００３３】そして、図示しないアクチュエータが駆動
され、ロータリーバルブ１７が開くことで、改質ガスが
吸気管７を介して機関の各気筒に供給される。このよう
に、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁９の先端部に連ね
て、円筒状のヒータ１１を設け、この中に改質触媒１２
を充填することで、ヒータ１１により短時間で改質触媒
１２を設定温度まで上昇させることができ、噴射燃料を
効率良く改質ガスに変換できると共に、改質ガスの各気
筒への分配性も向上する。

【００３４】また、ヒータ１１内の改質触媒１２上流側
に、略球状の良熱伝導物質１６を充填することで、ヒー
タ１１からの熱が短時間で伝わり、噴射燃料が短時間に
蒸発し、改質触媒１２によって燃料蒸気を改質ガスに効
率良く変換でき、安定した組成の改質ガスを供給可能と
なる。

【００３５】また、円筒状のヒータ１１の外周を囲む良
断熱性の円筒状部材１３を設け、燃料噴射弁９とヒータ
１１との間にも良断熱性のワッシャー部材１４を設ける
ことで、ヒータ１１の熱を吸気管７や燃料噴射弁９に逃
がすことがなく、温度上昇を早めることができる。

【００３６】また、円筒状のヒータ１１の下流側にバル
ブ１７を設けて、改質ガスを供給不能なとき、及び、供
給しないときは、閉じることで、未反応状態での燃料供
給を防止でき、また、吸気管７からの空気の逆流による
酸化反応を防止できる。

【００３７】本発明では、メイン改質装置（メイン改質
器３、ガス噴射弁８）からの機関への改質ガスの供給不
足分をサブ改質装置（サブ改質器１０付き燃料噴射弁
９）から供給するように、メイン改質装置及びサブ改質
装置を制御するが、かかる制御のため、次のようなセン
サが設けられている。

【００３８】メイン改質装置側には、メイン改質装置に
おける改質触媒の温度を検出する手段として、図１に示
されるように、メイン改質器３内の改質触媒の温度を直
接検出する触媒温度センサ２１、又は、メイン改質器３
に導かれる排気の温度を検出する排気温度センサ２２が
設けられている。

【００３９】更に、改質ガス供給管５内の改質ガスの圧
力を検出する改質ガス圧力センサ２３、改質ガス供給管
５内の改質ガスの温度を検出する改質ガス温度センサ２
４、及び、吸気管７内の圧力を検出する吸気管圧力セン
サ２５が設けられている。

【００４０】サブ改質装置側には、図２に示されるよう
に、サブ改質器１０（ヒータ１１）内の改質触媒１２の
温度を検出する触媒温度センサ２６、及び、サブ改質器
１０（ヒータ１１）内の改質ガスの圧力を検出する改質
ガス圧力センサ２７が設けられている。

【００４１】この他、図示しないが、アクセル開度θ検
出用のアクセル開度センサ、機関回転数Ｎ検出用のクラ
ンク角センサなどが用いられる。メイン改質装置及びサ
ブ改質装置の制御は、これらセンサの信号に基づいて、
図３に示す制御手段としてのコントロールユニット３０
により、図４に示すフローチャートに従って行われる。

【００４２】図４のフローチャートに従って、制御の流
れを説明する。尚、本フローはイグニッションスイッチ
の投入により開始される。ステップ１（図にはＳ１と記
す。以下同様）では、イグニッションスイッチの投入時
に、メイン側触媒温度センサ２１によりメイン改質器３
内の触媒温度Ｔｒを検出する。尚、触媒温度を直接検出
する代わりに、排気温度センサ２２により排気温度を検
出してもよい。

【００４３】ステップ２では、メイン側触媒温度（又は
排気温度）Ｔｒが改質可能な所定値以上か否かを判定す
る。始動時など、メイン側触媒温度Ｔｒが所定値未満
で、メイン改質器３にて改質不能な場合は、サブ改質器
１０を用いるようにする。

【００４４】このため、ステップ３へ進み、サブ改質器
１０のヒータ１１に通電する。これにより、サブ改質器
１０内の改質触媒１２が短時間で改質可能な温度に達す
る。そして、ステップ４で、サブ側触媒温度センサ２６
により、サブ改質器１０内の触媒温度Ｔｓを検出し、ス
テップ５で、サブ側触媒温度Ｔｓが改質可能な所定値以
上か否かを判定する。そして、このサブ側触媒温度Ｔｓ
の検出と判定とを繰り返し、サブ側触媒温度Ｔｓが改質
可能な所定値以上となったときに、ステップ６へ進む。

【００４５】ステップ６では、機関運転条件として、ア
クセル開度θと機関回転数Ｎとを検出する。ステップ７
では、アクセル開度θと機関回転数Ｎとをパラメータと
するマップを参照して、機関運転条件に基づく改質ガス
の要求供給量（要求燃料重量流量）Ｍを算出する。

【００４６】ステップ８では、メイン側触媒温度センサ
２１によりメイン改質器３内の触媒温度Ｔｒを検出す
る。ここでも、触媒温度を直接検出する代わりに、排気
温度センサ２２により排気温度を検出してもよい。

【００４７】ステップ９では、メイン側触媒温度（又は
排気温度）Ｔｒが改質可能な所定値以上か否かを判定す
る。始動時など、メイン側触媒温度Ｔｒが所定値未満
で、メイン改質器３にて改質不能な場合は、改質ガスの
要求供給量Ｍの全量をサブ改質器１０側から供給するよ
うにする。

【００４８】このため、ステップ１０へ進み、メイン側
のガス噴射弁８の所定クランク角期間における噴射時間
Ｄｍを、Ｄｍ＝０とし、ステップ１１で、メイン改質器
３側からの改質ガスの供給不足分（サブ改質器１０側か
らの改質ガスの供給量）ΔＭを、ΔＭ＝Ｍ（要求供給量
の全量）とする。

【００４９】そして、ステップ１９へ進み、サブ改質器
１０のヒータ１１に通電する。このときの電流Ｂは、Ｂ
＝ｇ（ΔＭ）として、前記不足分ΔＭに応じて設定す
る。そして、ステップ２０で、サブ側の燃料噴射弁９の
所定クランク角期間における噴射時間Ｄｓを、Ｄｓ＝ｆ
（ΔＭ）として、前記不足分ΔＭに応じて設定する。

【００５０】そして、ステップ２１で、噴射時間Ｄｓに
従って、サブ側の燃料噴射弁９を駆動する。これによ
り、燃料噴射弁９から燃料が噴射され、噴射燃料はサブ
改質器１０により改質ガスに変換されて、供給される。

【００５１】そして、ステップ２２で、噴射時間Ｄｍに
従って、メイン側のガス噴射弁８を駆動する。但し、こ
の場合は、Ｄｍ＝０であるので、メイン側のガス噴射弁
８は駆動されず、サブ改質器１０付き燃料噴射弁９より
全量が供給されることになる。

【００５２】前記ステップ９での判定で、メイン側触媒
温度Ｔｒが改質可能な所定値以上の場合は、ステップ１
２へ進む。ステップ１２では、メイン側改質ガス圧力セ
ンサ２３により改質ガス供給管５内の改質ガス圧力Ｐ１
を検出し、メイン側改質ガス温度センサ２４により改質
ガス供給管５内の改質ガス温度Ｔ１を検出し、また、吸
気管圧力センサ２５により吸気管７内の圧力Ｔ０を検出
する。

【００５３】ステップ１３では、要求供給量（要求燃料
重量流量）Ｍ、メイン側改質ガス圧力Ｐ１、メイン側改
質ガス温度Ｔ１、吸気管圧力Ｔ０に基づき、次式に従っ
て、メイン側のガス噴射弁８の要求噴射時間Ｄｍを計算
する。この部分が要求噴射時間を算出する手段に相当す
る。

【００５４】Ｄｍ＝Ｋ×Ｍ／〔（Ｐ１／Ｔ１×（Ｐ１−Ｐ０）〕^1/2 ここで、Ｋは定数である。ステップ１４では、ガス噴射
弁８の噴射時間の上限値Ｄmax を、Ｄmax ＝ｈ（Ｎ）と
して、機関回転数Ｎに応じて設定する。ガス噴射弁８の
噴射時間は、所定クランク角期間における噴射時間とし
て定めるので、連続噴射（デューティ１００％）として
も、その所定クランク角期間の時間換算値が噴射時間の
上限値となり、これは機関回転数Ｎに応じて定まり、高
回転側ほど噴射時間の上限値が制限されるからである。
この部分が上限値の算出手段に相当する。

【００５５】ステップ１５では、ガス噴射弁８の要求噴
射時間Ｄｍとその上限値Ｄmax とを比較し、Ｄｍ≦Ｄma
x か否かを判定する。Ｄｍ≦Ｄmax の場合は、メイン側
のガス噴射弁８で要求供給量Ｍの全量を供給可能であ
る。

【００５６】このため、ステップ１６へ進み、消費電力
節約のため、ヒータ１１への通電を停止する。そして、
ステップ２２へ進み、噴射時間Ｄｍに従って、メイン側
のガス噴射弁８を駆動する。この場合は、Ｄｍが要求噴
射時間そのものであるため、メイン側のガス噴射弁８よ
り全量が供給されることになり、サブ側の燃料噴射弁１
１は駆動されない。

【００５７】Ｄｍ＞Ｄmax の場合は、過渡時（急加速
時）など、メイン側のガス噴射弁８を連続駆動したとし
ても、要求供給量Ｍの全量を供給できない場合である。
このため、ステップ１７へ進み、メイン側のガス噴射弁
８の噴射時間Ｄｍを、Ｄｍ＝Ｄmax として、最大限供給
可能な上限値Ｄmax に設定する。

【００５８】そして、ステップ１８で、メイン改質器３
側からの改質ガスの供給不足分（サブ改質器１０側から
の改質ガスの供給量）ΔＭを算出する。この不足分ΔＭ
は、要求供給量Ｍからガス噴射弁８による供給量Ｍ０を
引いたものであり（ΔＭ＝Ｍ−Ｍ０）、Ｍ０＝Ｄmax ×（１／Ｋ）×〔（Ｐ１／Ｔ１×（Ｐ１−
Ｐ０）〕^1/2 であるので、 ΔＭ＝Ｍ−Ｄmax ×（１／Ｋ）×〔（Ｐ１／Ｔ１×（Ｐ
１−Ｐ０）〕^1/2 として、求めることができる。

【００５９】そして、ステップ１９へ進み、サブ改質器
１０のヒータ１１に通電する。このときの電流Ｂは、Ｂ
＝ｇ（ΔＭ）として、前記不足分ΔＭに応じて設定す
る。そして、ステップ２０で、サブ側の燃料噴射弁９の
所定クランク角期間における噴射時間Ｄｓを、Ｄｓ＝ｆ
（ΔＭ）として、前記不足分ΔＭに応じて設定する。

【００６０】そして、ステップ２１で、噴射時間Ｄｓに
従って、サブ側の燃料噴射弁９を駆動する。これによ
り、燃料噴射弁９から燃料が噴射され、噴射燃料はサブ
改質器１０により改質ガスに変換されて、供給される。

【００６１】そして、ステップ２２で、噴射時間Ｄｍに
従って、メイン側のガス噴射弁８を駆動する。この場合
は、Ｄｍ＝Ｄmax であるので、メイン側のガス噴射弁８
より供給可能な最大限の改質ガスが供給される。

【００６２】すなわち、この場合は、メイン側のガス噴
射弁８とサブ側の燃料噴射弁９との両方が駆動されて、
メイン改質器３側からの改質ガスの供給不足分ΔＭが、
サブ改質器１０側より補われることになる。

【００６３】以上のように、メイン改質装置（メイン改
質器３、ガス噴射弁８）からの改質ガスの供給不足分を
サブ改質装置（サブ改質器１０付き燃料噴射弁９）によ
り補い、機関が要求する改質ガス量を、メイン改質装置
とサブ改質装置とで全量供給でき、メイン改質装置から
の供給不足分をサブ改質装置から液体燃料ではなく改質
ガスとして供給できるため、機関に供給される燃料の組
成が急激に変化することを防止でき、始動時の排気悪化
防止のみならず、急加速などの過渡運転の際も良好な燃
焼、良好な排気とすることができる。

【００６４】尚、前記ステップ２０でのサブ側の燃料噴
射弁９の噴射時間Ｄｓの算出に際し、サブ側改質ガス圧
力センサ２７によりサブ改質器１０内の改質ガス圧力Ｐ
２を検出し、サブ側触媒温度センサ２６によりサブ改質
器１０内の改質ガス温度Ｔ２（＝Ｔｓ）を検出し、ま
た、吸気管圧力センサ２５により吸気管７内の圧力Ｔ０
を検出して、前記不足分ΔＭ、サブ側改質ガス圧力Ｐ
２、サブ側改質ガス温度Ｔ２、吸気管圧力Ｔ０に基づ
き、次式に従って、サブ側の燃料噴射弁９の噴射時間Ｄ
ｓを計算するようにするとよい。

【００６５】Ｄｓ＝Ｋ２×ΔＭ／〔（Ｐ２／Ｔ２×（Ｐ
２−Ｐ０）〕^1/2 ここで、Ｋ２は定数である。また、フローチャート上で
は省略したが、サブ改質装置１０付き燃料噴射弁９から
の改質ガスの供給部を開閉するバルブ１７は、サブ改質
装置１０付き燃料噴射弁９からの改質ガスを供給すると
き以外は、閉じるように制御し、未反応状態での燃料供
給を防止すると共に、吸気管７からの空気の逆流による
酸化反応を防止する。

【００６６】また、図１中には、排気管２にメイン改質
器３側へ流通させる排気量を制御し得るようにバイパス
バルブ４０を設けてあるが、これを触媒温度又は排気温
度に応じて制御することで、触媒の過熱防止等を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステ
ム図

【図２】図１中のサブ改質器付き燃料噴射弁の拡大断
面図

【図３】制御系の構成図

【図４】制御内容を示すフローチャート

【符号の説明】

１内燃機関２排気管３メイン改質器４ガスクーラ５改質ガス供給管６スロットル弁７吸気管８ガス噴射弁９燃料噴射弁１０サブ改質器１１ヒータ１２改質触媒１６良熱伝導物質１７ロータリーバルブ２１メイン側触媒温度センサ２２排気温度センサ２３メイン側改質ガス圧力センサ２４メイン側改質ガス温度センサ２５吸気管圧力センサ２６サブ側触媒温度センサ２７サブ側改質ガス圧力センサ３０コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を改質触媒により改質して機関に供給
するメイン改質装置と、燃料をヒータと改質触媒とによ
り改質して機関に供給するサブ改質装置とを設ける一
方、メイン改質装置から機関への改質ガスの供給不足分をサ
ブ改質装置から供給するように、メイン改質装置及びサ
ブ改質装置を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る内燃機関の改質ガス供給制御装置。
【請求項２】前記メイン改質装置は、燃料通路に改質触
媒を充填してなるメイン改質器と、このメイン改質器か
ら改質ガス供給管により改質ガスを導いて機関吸気管内
に噴射供給するガス噴射弁とを含んで構成されることを
特徴とする請求項１記載の内燃機関の改質ガス供給制御
装置。
【請求項３】前記サブ改質装置は、各気筒毎に設けられ
る燃料噴射弁の先端部に連ねて、その噴霧を囲む円筒状
のヒータと該ヒータ内に充填される改質触媒とを有する
サブ改質器を設けてなることを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の内燃機関の改質ガス供給制御装置。
【請求項４】前記制御手段は、メイン改質装置における
改質触媒の温度を検出する手段を有し、検出された改質
触媒の温度が所定値未満の場合に、前記サブ改質装置に
より改質ガスの全量を供給するように制御することを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内
燃機関の改質ガス供給制御装置。
【請求項５】メイン改質装置における改質触媒の温度を
直接検出する代わりに、排気温度を検出することを特徴
とする請求項４記載の内燃機関の改質ガス供給制御装
置。
【請求項６】前記制御手段は、機関運転条件に基づく改
質ガスの要求供給量がメイン改質装置の供給可能な供給
量の上限値より大きいときに、メイン改質装置の供給量
を上限値に固定して、不足分をサブ改質装置より供給す
るように制御することを特徴とする請求項１〜請求項５
のいずれか１つに記載の内燃機関の改質ガス供給制御装
置。
【請求項７】前記制御手段は、機関運転条件に基づく改
質ガスの要求供給量、メイン改質装置側の改質ガス供給
管内の圧力、温度、及び吸気管内の圧力に基づいて、メ
イン改質装置側のガス噴射弁の要求噴射時間を算出する
手段と、機関回転数に基づいて噴射時間の上限値を算出
する手段とを有し、要求噴射時間が上限値より大きいと
きに、ガス噴射弁の噴射時間を上限値に固定し、不足分
をサブ改質装置から供給するように制御することを特徴
とする請求項６記載の内燃機関の改質ガス供給制御装
置。
【請求項８】前記制御手段は、メイン改質装置から改質
ガスの要求供給量の全量を供給し得るときに、サブ改質
装置のヒータへの通電を停止することを特徴とする請求
項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の改質
ガス供給制御装置。