WO2018012304A1 - 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine control apparatus and an internal combustion engine control method.
  • the present invention relates to a control device and a control method applied to an internal combustion engine including a fuel reforming cylinder that can function as a fuel reformer.
  • Patent Document 1 an internal combustion engine having a fuel reforming cylinder and an output cylinder is known (for example, Patent Document 1).
  • This type of internal combustion engine reforms fuel in a fuel reforming cylinder.
  • An engine output is obtained by burning the reformed fuel (hereinafter referred to as reformed fuel) in the output cylinder.
  • fuel such as light oil or heavy oil is supplied to the fuel reforming cylinder, and the air-fuel mixture having a high equivalence ratio is adiabatically compressed in the fuel reforming cylinder.
  • the fuel is reformed in a high-temperature and high-pressure environment, and a reformed fuel (high octane fuel) having high antiknock properties such as hydrogen, carbon monoxide, and methane is generated.
  • the reformed fuel is supplied to the output cylinder together with air, and the engine output is obtained by burning the lean air-fuel mixture (uniform lean combustion) in the output cylinder.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2014-136978
  • the gas temperature in the fuel reforming cylinder needs to reach a predetermined temperature (a temperature enabling the reforming reaction).
  • a predetermined temperature a temperature enabling the reforming reaction.
  • the gas temperature in the fuel reforming cylinder at the time when the piston reaches the compression top dead center needs to reach the predetermined temperature. That is, at this time, if the gas temperature in the fuel reforming cylinder does not reach the predetermined temperature, the fuel reforming reaction in the fuel reforming cylinder becomes impossible or the reforming reaction is not sufficiently performed. It will not be done. For example, such a situation is likely to occur immediately after a cold start of the internal combustion engine, in an environment where the outside air temperature is low, or in a highland.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to output unreformed fuel from the fuel reforming cylinder to the internal combustion engine including the fuel reforming cylinder and the output cylinder.
  • An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine and a control method for the internal combustion engine that can avoid a situation where the cylinder is supplied to the cylinder.
  • the solution means of the present invention includes a fuel reforming cylinder capable of functioning as a fuel reformer, and a reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder.
  • a control device applied to an internal combustion engine having an output cylinder that obtains engine output by combustion of fuel is assumed.
  • the gas temperature at the time when the gas temperature in the fuel reforming cylinder that changes periodically reaches the maximum temperature is set based on the lower limit value of the reformable reaction possible temperature.
  • a reforming operation control unit is provided that does not execute the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder.
  • the reforming operation control will not be performed.
  • the unit does not execute the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder. As a result, it is possible to avoid a situation in which unreformed fuel is supplied from the fuel reforming cylinder to the output cylinder due to the low gas temperature. For this reason, fuel with low antiknock properties is not supplied to the output cylinder, and knocking in the output cylinder can be avoided.
  • the fuel reforming cylinder is configured as a reciprocating type in which a piston reciprocates in the cylinder, and the reforming operation control unit is configured such that the piston in the fuel reforming cylinder reaches a compression top dead center.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder is not executed. Is preferred.
  • the gas in the fuel reforming cylinder becomes the most compressed state, and the gas temperature at this time becomes the highest temperature in one cycle. Therefore, by determining whether or not the gas temperature in the fuel reforming cylinder when the piston reaches the compression top dead center reaches the reforming operation permission lower limit gas temperature, the fuel reforming reaction in the cycle is performed. It is possible to accurately determine whether or not it is possible. As a result, it is possible to accurately determine whether or not to perform the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder.
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature is set higher as the equivalence ratio in the fuel reforming cylinder is higher.
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature is corrected according to the type of fuel supplied into the fuel reforming cylinder.
  • the lower limit of the reforming reaction possible temperature varies depending not only on the equivalence ratio in the fuel reforming cylinder but also on the type of fuel. For example, since the reactivity of the fuel varies depending on the ratio of carbon and hydrogen in the fuel and the combined structure thereof, the lower limit value of the reforming reaction possible temperature varies depending on the type of fuel. In order to cope with this, in this solution, the reforming operation permission lower limit gas temperature is corrected according to the type of fuel supplied into the fuel reforming cylinder. As a result, the reforming operation permission lower limit gas temperature can be set to an appropriate value.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder is preferably not executed.
  • the equivalence ratio in the fuel reforming cylinder is within a range that enables combustion of the fuel in the fuel reforming cylinder. It is preferable to supply an amount of fuel with a value less than 1 into the fuel reforming cylinder.
  • the combustion of the fuel in the fuel reforming cylinder promotes the warm-up of the fuel reforming cylinder, and the gas temperature in the fuel reforming cylinder becomes the reforming operation permission lower limit gas temperature within a relatively short time. Will be reached. For this reason, the fuel reforming operation can be started early.
  • the fuel supply to the fuel reforming cylinder is stopped and the fuel can be burned in the output cylinder.
  • the amount of fuel to be supplied may be supplied into the output cylinder.
  • the engine output can be obtained by the combustion of fuel in the output cylinder.
  • control method of the internal combustion engine implemented by the control device for the internal combustion engine is also within the scope of the technical idea of the present invention. That is, a fuel reforming cylinder capable of functioning as a fuel reformer and an output cylinder that is supplied with reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder and obtains engine output by combustion of the reformed fuel are provided. A control method applied to an internal combustion engine is assumed. In the control method of the internal combustion engine, the gas temperature at the time when the gas temperature in the fuel reforming cylinder that changes periodically reaches the maximum temperature is set based on the lower limit value of the reformable reaction possible temperature. When it is estimated that the reforming operation permission lower limit gas temperature is not reached, the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder is not executed.
  • the fuel reforming cylinder when it is estimated that the gas temperature at the time when the gas temperature in the fuel reforming cylinder that periodically changes reaches the maximum temperature does not reach the reforming operation permission lower limit gas temperature, the fuel reforming cylinder The fuel reforming operation is not executed. For this reason, it is possible to avoid a situation in which unreformed fuel is supplied from the fuel reforming cylinder to the output cylinder due to the low gas temperature. As a result, fuel with a low antiknock property is not supplied to the output cylinder, and knocking in the output cylinder can be avoided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an internal combustion engine according to an embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the control system of an internal combustion engine. It is a figure which shows the relationship between an equivalence ratio and compression end gas temperature, and a reforming reaction possible region. It is a block diagram which shows the calculation logic of the number of correction polytropes according to cooling water temperature. It is a block diagram which shows the calculation logic of the correction polytropy number according to an equivalence ratio. It is a block diagram which shows the calculation logic of reforming operation permission minimum gas temperature. It is a flowchart figure which shows the control procedure for switching execution and non-execution of a fuel reforming operation.
  • FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 1 includes a fuel reforming cylinder 2 and an output cylinder 3.
  • the internal combustion engine 1 includes an intake system 4 and a reformed fuel as a piping system for supplying (introducing) gas or discharging (derived) gas to the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3.
  • a supply system 5, an exhaust system 6, an EGR system 7, and an output cylinder bypass system 8 are provided.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 are both configured as a reciprocating type. Specifically, each of the cylinders 2 and 3 is configured such that pistons 22 and 32 are reciprocally accommodated in cylinder bores 21 and 31 formed in a cylinder block (not shown).
  • a fuel reforming chamber 23 is formed by a cylinder bore 21, a piston 22, and a cylinder head (not shown).
  • a combustion chamber 33 is formed by a cylinder bore 31, a piston 32, and a cylinder head (not shown).
  • the internal combustion engine 1 includes four cylinders in a cylinder block, one of which is configured as a fuel reforming cylinder 2, and the other three cylinders are configured as an output cylinder 3. Yes.
  • the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is supplied to each output cylinder 3.
  • the number of each cylinder 2 and 3 is not limited to this.
  • the cylinder block may include six cylinders, two of which may be configured as the fuel reforming cylinder 2, and the other four cylinders may be configured as the output cylinder 3.
  • the pistons 22 and 32 of the cylinders 2 and 3 are connected to the crankshaft 11 via connecting rods 24 and 34, respectively.
  • the crankshaft 11 can be connected to the screw shaft of the ship via a clutch mechanism (not shown).
  • the piston 22 of the fuel reforming cylinder 2 and the piston 32 of the output cylinder 3 are connected to each other via the connecting rods 24 and 34 and the crankshaft 11. Therefore, power transmission between the cylinders 2 and 3 and transmission of power output from the cylinders 2 and 3 to the screw shaft are possible.
  • the fuel reforming cylinder 2 is provided with an injector 25 that supplies fuel such as light oil to the fuel reforming chamber 23 as fuel before reforming.
  • the fuel is supplied from the injector 25, so that the air-fuel mixture having a high equivalence ratio is adiabatically compressed.
  • the fuel is reformed in a high-temperature and high-pressure environment, and a reformed fuel having high antiknock properties such as hydrogen, carbon monoxide, and methane is generated.
  • the output cylinder 3 is provided with an injector 35 for supplying fuel such as light oil to the combustion chamber 33.
  • fuel such as light oil
  • the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is supplied together with air, and lean premix combustion of the lean air-fuel mixture is performed in the combustion chamber 33.
  • the crankshaft 11 rotates with the reciprocation of the piston 32, and an engine output is obtained.
  • the intake system 4 introduces air (fresh air) into the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the intake system 4 includes a main intake passage 41, a fuel reforming cylinder intake passage 42 and an output cylinder intake passage 43 formed by branching the main intake passage 41 into two systems.
  • the main intake passage 41 is provided with a compressor wheel 12 a of the turbocharger 12.
  • the fuel reforming cylinder intake passage 42 communicates with the intake port of the fuel reforming cylinder 2.
  • An intake valve 26 is disposed between the intake port and the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 so as to be openable and closable.
  • the fuel reforming cylinder intake passage 42 is provided with an intake air amount adjustment valve 45 whose opening can be adjusted.
  • the output cylinder intake passage 43 communicates with the intake port of the output cylinder 3.
  • An intake valve 36 is disposed between the intake port and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 so as to be openable and closable.
  • the output cylinder intake passage 43 is provided with an intake air cooler (intercooler) 44.
  • the reformed fuel supply system 5 supplies the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 toward the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the reformed fuel supply system 5 includes a reformed fuel supply passage 51.
  • the reformed fuel supply passage 51 is provided with a reformed fuel cooler 52.
  • the upstream end of the reformed fuel supply passage 51 communicates with the exhaust port of the fuel reforming cylinder 2.
  • An exhaust valve 27 is disposed between the exhaust port and the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 so as to be openable and closable.
  • the downstream end of the reformed fuel supply passage 51 communicates with the output cylinder intake passage 43.
  • a mixer 53 is provided at a communication portion between the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43. Therefore, the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is mixed with the air flowing through the output cylinder intake passage 43 in the mixer 53 and supplied to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the exhaust system 6 discharges exhaust gas generated in the output cylinder 3.
  • the exhaust system 6 includes an exhaust passage 61.
  • the exhaust passage 61 is provided with a turbine wheel 12 b of the turbocharger 12.
  • the exhaust passage 61 communicates with the exhaust port of the output cylinder 3.
  • An exhaust valve 37 is disposed between the exhaust port and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 so as to be openable and closable.
  • the EGR system 7 includes a fuel reforming cylinder EGR system 7A and an output cylinder EGR system 7B.
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A supplies a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 toward the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2.
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A includes a fuel reforming cylinder EGR passage 71.
  • the fuel reforming cylinder EGR passage 71 has an upstream end communicating with the exhaust passage 61 and a downstream end communicating with the downstream side of the intake amount adjusting valve 45 in the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the fuel reforming cylinder EGR passage 71 is provided with an EGR gas cooler 72.
  • an EGR gas amount adjusting valve 73 is provided in the fuel reforming cylinder EGR passage 71 downstream of the EGR gas cooler 72 (on the fuel reforming cylinder intake passage 42 side).
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A is provided with a cooler bypass passage 74 for bypassing the EGR gas cooler 72 and allowing EGR gas to flow.
  • the cooler bypass passage 74 is provided with a bypass amount adjusting valve 75.
  • the output cylinder EGR system 7B returns a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the output cylinder EGR system 7B includes an output cylinder EGR passage 76.
  • the output cylinder EGR passage 76 has an upstream end communicating with the exhaust passage 61 and a downstream end communicating with the downstream side of the mixer 53 in the output cylinder intake passage 43.
  • the output cylinder EGR passage 76 is provided with an EGR gas cooler 77.
  • an EGR gas amount adjustment valve 78 is provided in the output cylinder EGR passage 76 downstream of the EGR gas cooler 77 (on the output cylinder intake passage 43 side).
  • the output cylinder bypass system 8 is for introducing the gas discharged from the fuel reforming cylinder 2 into the exhaust passage 61 without supplying the gas to the output cylinder 3 (by bypassing the output cylinder 3).
  • the output cylinder bypass system 8 includes an output cylinder bypass passage 81.
  • the output cylinder bypass passage 81 has an upstream end upstream of the reformed fuel cooler 52 in the reformed fuel supply passage 51 and a downstream end upstream of the EGR gas cooler 77 in the output cylinder EGR passage 76 (exhaust passage 61). Side).
  • the output cylinder bypass passage 81 is provided with a bypass amount adjusting valve 82.
  • the coolers 44, 52, 72, and 77 provided in each system described above use engine cooling water or seawater as a cooling heat source for cooling the gas. These coolers 44, 52, 72, 77 may be air-cooled.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control system of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 100 corresponding to a control device for controlling various actuators provided in the internal combustion engine 1.
  • the ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a backup RAM, and the like.
  • the ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like.
  • the CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM.
  • the RAM is a memory for temporarily storing calculation results in the CPU, data input from each sensor, and the like.
  • the backup RAM is a non-volatile memory that stores data to be saved when the system is stopped.
  • the internal combustion engine 1 intake air flow rate sensor 101, suction gas pressure sensor 102, the intake gas temperature sensor 103, the intake gas O 2 sensor 104, the exhaust pressure sensor 105, provided such a water temperature sensor 106 Yes.
  • the intake flow rate sensor 101 transmits an output signal corresponding to the flow rate of the intake air (air) flowing through the main intake passage 41 to the ECU 100.
  • the intake gas pressure sensor 102 transmits an output signal corresponding to the pressure of the intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the intake gas pressure downstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42 is transmitted to the ECU 100.
  • the intake gas temperature sensor 103 transmits an output signal corresponding to the temperature of intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the intake gas temperature downstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42 is transmitted to the ECU 100.
  • the intake gas O 2 sensor 104 transmits an output signal corresponding to the oxygen concentration in the intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the oxygen concentration in the intake gas downstream from the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42 is transmitted to the ECU 100.
  • the exhaust pressure sensor 105 transmits an output signal corresponding to the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the exhaust pressure upstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the exhaust passage 61 is transmitted to the ECU 100.
  • the water temperature sensor 106 transmits an output signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing in the cooling water passage 13 formed in the cylinder block to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the temperature of the coolant flowing in the coolant passage 13 formed around the fuel reforming cylinder 2 is transmitted to the ECU 100.
  • the ECU 100 is electrically connected to the injectors 25 and 35, the adjustment valves 45, 73, 75, 78, 82, and the like.
  • the intake valve 26 and the exhaust valve 27 of the fuel reforming cylinder 2 are provided with variable valve devices 28 and 29, respectively, and the opening / closing timing of the valves 26 and 27 can be adjusted.
  • the ECU 100 is also electrically connected to the variable valve devices 28 and 29.
  • the ECU 100 controls the fuel injection control (opening / closing control of the injectors 25, 35) of the injectors 25, 35 and the adjusting valves 45, 73, 75, 78, 82 based on the output signals of the various sensors 101 to 106. Open / close control (gas flow rate control) and open / close timing control of the valves 26 and 27 by the variable valve devices 28 and 29 are performed.
  • the air introduced into the main intake passage 41 is Pressure is applied by the compressor wheel 12 a of the turbocharger 12. Then, this air is divided into the fuel reforming cylinder intake passage 42 and the output cylinder intake passage 43. At this time, the flow rate of the intake air flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the intake air amount adjusting valve 45. Further, the EGR gas that has flowed through the fuel reforming cylinder EGR system 7A is introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the amount of EGR gas introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the EGR gas amount adjustment valve 73.
  • the temperature of the EGR gas introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the amount of EGR gas that bypasses the EGR gas cooler 72 according to the opening of the bypass amount adjusting valve 75.
  • air and EGR gas are introduced into the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2.
  • the flow rate is adjusted by the intake air flow rate adjusted by the opening amount of the intake air amount adjustment valve 45, the EGR gas flow rate adjusted by the opening amount of the EGR gas amount adjustment valve 73, and the opening amount of the bypass amount adjustment valve 75.
  • the temperature of the EGR gas is adjusted so that the equivalence ratio in the fuel reforming chamber 23 is set high and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 capable of satisfactorily reforming the fuel can be secured. .
  • the opening amounts of the intake air amount adjusting valve 45, the EGR gas amount adjusting valve 73, and the bypass amount adjusting valve 75 are adjusted when the fuel is supplied from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 as will be described later.
  • the equivalence ratio in the mass chamber 23 is set to, for example, 2.5 or more (preferably 4.0 or more), and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 is equal to or higher than the lower limit value of the reformable reaction temperature described later. As described above, it is set according to an opening setting map created in advance based on experiments and simulations.
  • the amount of fuel supplied from the injector 25 is basically set according to the engine required output. Specifically, the valve opening period of the injector 25 is set so that a target fuel supply amount can be obtained according to the fuel pressure supplied to the injector 25. In addition, it is desirable that the valve opening timing of the injector 25 at this time is set so that the injection of the target fuel supply amount is completed before the intake stroke of the fuel reforming cylinder 2 is completed. If the air-fuel mixture can be mixed uniformly before the piston 22 reaches the vicinity of the compression top dead center, the fuel injection period may be continued halfway through the compression stroke. As a result, until the piston 22 reaches the compression top dead center, a homogeneous mixture (a mixture with a high equivalence ratio) is generated in the fuel reforming chamber 23.
  • a homogeneous mixture a mixture with a high equivalence ratio
  • the reformed fuel discharged from the fuel reforming chamber 23 is cooled in the reformed fuel cooler 52 when flowing through the reformed fuel supply passage 51.
  • pre-ignition of the reformed fuel in the output cylinder intake passage 43 and the combustion chamber 33 is suppressed.
  • the cooled reformed fuel is mixed with air flowing through the output cylinder intake passage 43 in the mixer 53 and supplied to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the EGR gas amount adjusting valve 78 is opened, and EGR gas is introduced into the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 through the output cylinder EGR passage 76.
  • air, reformed fuel, and EGR gas are respectively introduced into the combustion chamber 33 of the output cylinder 3, and the equivalence ratio in the combustion chamber 33 is adjusted to about 0.1 to 0.8.
  • the adiabatic compression of the lean mixed gas is performed in the compression stroke, and a small amount of fuel is injected from the injector 35 when the piston 32 reaches the compression top dead center.
  • the air-fuel mixture in the combustion chamber 33 is ignited, and lean premixed combustion is performed.
  • the fuel injection from the injector 35 is not necessarily required.
  • the lean air-fuel mixture is burned (uniform lean combustion) in the output cylinder 3, it is possible to reduce the NOx emission amount and the soot emission amount. As a result, an aftertreatment device for purifying the exhaust gas is not required or the capacity thereof can be greatly reduced.
  • combustion of fuel having high antiknock properties is performed, knocking is suppressed and combustion at an optimal time can be realized by diesel micropilot ignition, so that combustion efficiency can be improved.
  • the equivalence ratio of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23 and the temperature (gas temperature) of the fuel reforming chamber 23 are both within the range enabling the reforming reaction. is required. Further, the gas temperature required for the fuel to perform the reforming reaction differs according to the equivalence ratio of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23. In order to enable the reforming reaction, The temperature of the fuel reforming chamber 23 corresponding to the ratio (a temperature equal to or higher than the lowest temperature enabling the reforming reaction) is required.
  • FIG. 3 shows the equivalence ratio (horizontal axis) of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23 and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 when the piston 22 reaches the compression top dead center in the fuel reforming cylinder 2. It is a figure which shows the relationship between (it is hereafter called a compression end gas temperature; a vertical axis
  • a predetermined value or more for example, 2 or more
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature is set based on the lower limit value of the reformable reaction temperature according to the equivalence ratio of the air-fuel mixture. Then, the fuel reforming chamber 23 at the time when the piston 22 reaches the compression top dead center in the fuel reforming cylinder 2 (when the gas temperature in the fuel reforming cylinder that changes periodically in the present invention reaches the maximum temperature). When it is estimated that the gas temperature (compression end gas temperature) does not reach the reforming operation permission lower limit gas temperature, the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed. . This will be specifically described below.
  • the estimated actual compression end gas temperature is compared with the reforming operation permission lower limit gas temperature.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is permitted (executed) in that cycle. That is, the supply of fuel from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 (supply of fuel that sets the equivalence ratio in the fuel reforming chamber 23 high to perform the reforming reaction) is executed.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is prohibited (non-executed) in the cycle.
  • the fuel reforming cylinder 2 is caused to function as a cylinder for obtaining engine output in the same manner as the output cylinder 3.
  • the fuel supply to the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 is stopped (fuel supply from the injector 25 is stopped).
  • the actual compression end gas temperature in the fuel reforming chamber 23 can be calculated (estimated) by the following equation (1).
  • T TDC is the compression end gas temperature
  • T ini is the gas temperature before compression, that is, the intake gas temperature
  • ⁇ is the effective compression ratio of the fuel reforming cylinder 2
  • ⁇ is the fuel reforming. This is the number of polytropes of the suction gas in the quality chamber 23.
  • the intake gas temperature T ini is calculated based on an output signal from the intake gas temperature sensor 103.
  • the intake gas temperature T ini calculated here is the intake gas temperature downstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the temperature of the intake gas flowing through the intake port of the fuel reforming cylinder 2 may be adopted instead of the temperature of the intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 at the time when the piston 22 reaches the bottom dead center of the suction and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 at the time when the intake valve 26 is closed are detected or estimated. May be adopted as the intake gas temperature T ini .
  • the effective compression ratio ⁇ of the fuel reforming cylinder 2 is the volume of the fuel reforming chamber 23 at the time when the intake valve 26 in the fuel reforming cylinder 2 is closed and the time when the piston 22 reaches the compression top dead center. Calculated as a ratio to the volume of the fuel reforming chamber 23.
  • the effective compression ratio ⁇ of the fuel reforming cylinder 2 is such that the volume of the fuel reforming chamber 23 when the piston 22 is at bottom dead center and the fuel reforming chamber 23 when the piston 22 is at top dead center. You may make it obtain
  • the polytropic number ⁇ is defined by the ratio between the constant pressure specific heat and the constant volume specific heat in the compression stroke of the gas in the fuel reforming chamber 23.
  • ⁇ 1.4.
  • the actual number of polytropes of the intake gas in the fuel reforming chamber 23 is different from the case where the total amount is air or the case where there is no heat outflow, the following correction is performed.
  • the correction of the number of polytropes according to the cooling water temperature described below, the correction of the number of polytropes according to the gas composition, and the correction of the number of polytropes according to the equivalence ratio are performed, and one of them is performed. You may make it apply to (kappa), you may make it correct by combining 2 or more, and you may make it apply to the polytropy number (kappa) of said Formula (1).
  • the said number of polytropes (kappa) changes according to a heat loss amount.
  • the cooling water passage 13 is formed in the cylinder block, and heat outflow toward the cooling water flowing through the cooling water passage 13 exists. For this reason, it is possible to predict the amount of heat loss by calculating the temperature of the cooling water based on the output from the water temperature sensor 106. Alternatively, it is possible to estimate the heat loss amount from the cooling water temperature by previously grasping the relationship between the cooling water temperature and the heat loss amount.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the calculation logic of the number of corrected polytropes according to the cooling water temperature.
  • the cooling water temperature is obtained by obtaining a decrease amount ⁇ of the number of polytropes from the temperature of the cooling water calculated based on the output from the water temperature sensor 106 and subtracting this from the number of polytropes of air.
  • the number of corrected polytropes (according to the amount of heat loss) can be determined.
  • the relationship between the cooling water temperature and the amount of decrease ⁇ of the polytrope is obtained in advance by experiments and simulations.
  • the number of polytropes ⁇ also varies depending on the gas composition in the fuel reforming chamber 23. That is, when the total amount of the suction gas is air, most of the suction gas is diatomic molecules, so the polytropic number ⁇ is about “1.4”. On the other hand, if burnt gas (CO 2 or H 2 O) or fuel is contained in the inhaled gas, the ratio of the diatomic molecules decreases, and the polytropic number ⁇ also decreases.
  • the mole fraction of carbon dioxide in the inhaled gas is calculated and the molar fraction of each gas component Estimate the number of polytropes based on the rate.
  • the constant pressure molar specific heat of the suction gas is obtained by the following equation (2).
  • C p # intake is the constant pressure molar specific heat of the suction gas
  • ⁇ i is the molar fraction of each gas component
  • C p # i is the constant pressure molar specific heat of each gas component.
  • the polytropic number ⁇ of the suction gas can be calculated by the following equation (3).
  • FIG. 5 is a block diagram showing the calculation logic of the number of corrected polytropes according to the equivalence ratio. As shown in FIG. 5, the amount of polytrope decrease ⁇ is obtained from the equivalent ratio, and this is subtracted from the number of air polytropes, whereby the number of corrected polytropes corresponding to the equivalent ratio can be obtained. The relationship between the equivalence ratio and the amount of decrease ⁇ in the number of polytropes is obtained in advance by experiments and simulations.
  • the intake flow rate is calculated based on the output signal from the intake flow sensor 101. Further, the amount of EGR gas (fuel reforming) is calculated from the difference between the pressure of the intake gas calculated based on the output signal from the intake gas pressure sensor 102 and the pressure of the exhaust gas calculated based on the output signal from the exhaust pressure sensor 105. EGR gas amount introduced into the quality cylinder 2) is calculated. Then, the equivalence ratio is calculated from the flow rate of the intake air, the EGR gas amount, and the fuel supply amount to the fuel reforming chamber 23 (the fuel supply amount obtained from the injection command value for the injector 25). When the EGR gas amount is not taken into consideration, the equivalence ratio is calculated from the ratio between the intake air flow rate calculated based on the output signal from the intake flow sensor 101 and the fuel supply amount to the fuel reforming chamber 23. You may do it.
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature setting operation (Reforming operation permission lower limit gas temperature setting operation)
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature is set according to the equivalence ratio of the air-fuel mixture. That is, as is clear from FIG. 3, the lower limit value of the reforming reaction possible temperature is higher as the equivalence ratio of the air-fuel mixture is higher. Therefore, the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23 is also set as the reforming operation permission lower limit gas temperature. The higher the equivalent ratio, the higher the value.
  • the lower limit value of the reforming reaction possible temperature varies depending not only on the equivalence ratio of the air-fuel mixture but also on the type of fuel. For example, if the ratio of carbon to hydrogen in the fuel is different, the reactivity of the fuel changes greatly. Also in the case of an oxygen-containing fuel containing oxygen atoms in the fuel molecule, the reactivity of the fuel varies greatly depending on the amount. For this reason, the reforming operation permission lower limit gas temperature is also set according to the type of fuel.
  • FIG. 6 is a block diagram showing calculation logic of the reforming operation permission lower limit gas temperature.
  • the reforming operation permission is obtained by obtaining a base value T min of the reforming operation permission lower limit gas temperature from the equivalence ratio of the air-fuel mixture and multiplying this by a correction factor based on the type of fuel.
  • the base value Tmin of the lower limit gas temperature is corrected, thereby obtaining the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor according to the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the type of fuel.
  • the relationship between the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the base value T min of the reforming operation permission lower limit gas temperature is obtained in advance by experiments and simulations. Specifically, as the relationship between the base value T min of the equivalence ratio and the reforming operation permission lower limit temperature of the gas fuel mixture, the base value T min as the equivalent ratio of the mixture is high as can be seen from Figure 3 Required as a high value. As a result, the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor would equivalence ratio of the fuel reforming chamber 23 is determined as higher high value.
  • the lower limit value of the reforming reaction possible temperature also varies depending on the type of fuel, so that the base value T min of the reforming operation permission lower limit gas temperature corresponding to this fuel type is corrected. Then, the base value Tmin of the reforming operation permission lower limit gas temperature is multiplied by a correction factor based on the type of fuel to obtain the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor corresponding to the type of fuel to be used. ing.
  • the value of the correction factor based on the fuel type the relationship between the fuel type and the correction factor value is previously grasped through experiments and simulations. And the value of the correction factor according to the kind of fuel to be used is applied to the arithmetic logic of FIG.
  • the value of the correction factor based on the type of fuel is input to the ECU 100 in advance according to the type of fuel supplied to a fuel tank (not shown).
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure for switching between execution and non-execution of the fuel reforming operation.
  • step ST1 it is determined whether or not the operation mode of the internal combustion engine 1 is in the start mode.
  • This start mode is a mode that is performed immediately after the internal combustion engine 1 is started. That is, when the internal combustion engine 1 is started, for example, when the start switch is turned ON, the start mode is entered, and this start mode is continued for a predetermined time.
  • step ST1 If the operation mode of the internal combustion engine 1 is in the start mode, YES is determined in step ST1, and the operation in the start mode is continued by moving to step ST2.
  • the crankshaft 11 is rotated (cranked) by a starter (not shown), and a predetermined amount of fuel is injected from the injectors 25 and 35 of the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3, respectively.
  • the fuel injection at this time is set so that the equivalence ratio in each of the fuel reforming chamber 23 and the combustion chamber 33 is less than 1.
  • combustion is performed in the fuel reforming chamber 23 and the combustion chamber 33, respectively.
  • the cranking by the starter is continued until each of the cylinders 2 and 3 can be operated independently.
  • the start mode ends when the cylinders 2 and 3 are operated independently. This is because during the start-up mode, the fuel reforming reaction in the fuel reforming cylinder 2 cannot be expected due to the low rotational speed of the internal combustion engine 1, so that the fuel reforming operation is not performed. This is for execution.
  • step ST3 it is determined whether or not the operation mode of the internal combustion engine 1 is in the stop mode.
  • This stop mode is a mode executed when the internal combustion engine 1 is stopped. That is, when the internal combustion engine 1 is instructed to stop, for example, when the stop switch is turned ON, the stop mode is set, YES is determined in step ST3, and the operation proceeds to step ST4 to operate in the stop mode.
  • this stop mode fuel injection from the injector 25 of the fuel reforming cylinder 2 is stopped. Thereby, the reforming reaction of the fuel in the fuel reforming chamber 23 is also stopped, and the supply of the reformed fuel to the combustion chamber 33 is stopped, whereby the internal combustion engine 1 is stopped. This is because during the stop mode, the fuel supply to the fuel reforming cylinder 2 should be stopped, so that the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed regardless of the compression end gas temperature T TDC. Yes.
  • step ST5 the compression end gas temperature TTDC is calculated (estimated) by the above equation (1). That is, the above-described calculation of the intake gas temperature T ini , the calculation of the effective compression ratio ⁇ of the fuel reforming cylinder 2, and the calculation of the polytropic number ⁇ are performed. Calculate T TDC .
  • the closing timing of the intake valve 26 is fixed, it is not necessary to calculate the effective compression ratio ⁇ , and the effective compression ratio ⁇ is a fixed value.
  • step ST6 the reforming reaction is performed by comparing the compression end gas temperature T TDC with the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor. It is determined whether or not it is possible. Specifically, it is determined whether or not the compression end gas temperature T TDC is equal to or higher than the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor .
  • step ST6 if the compression end gas temperature TTDC is equal to or higher than the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor, it is determined that the reforming reaction is possible, and YES is determined in step ST6. On the other hand, if the compression end gas temperature T TDC is a value less than the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor is determined to be impossible reforming reaction, is determined NO at step ST6.
  • step ST6 the fuel reforming operation is executed in step ST7. That is, the operation mode of the internal combustion engine 1 is the fuel reforming operation mode.
  • the fuel is supplied from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 (equivalent in the fuel reforming chamber 23 to perform the reforming reaction). The fuel is supplied at a high ratio).
  • the fuel reforming operation is not executed in step ST8. That is, the operation mode of the internal combustion engine 1 is the fuel reforming operation non-execution mode.
  • this fuel reforming operation non-execution mode a predetermined amount of fuel is injected from the injectors 25 and 35 of the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 as in the start mode.
  • the fuel injection at this time is set so that the equivalence ratio in each of the fuel reforming chamber 23 and the combustion chamber 33 is less than 1. That is, the fuel amounts that make the fuel combustion in each of the fuel reforming chamber 23 and the combustion chamber 33 and the equivalence ratio less than 1 are supplied from the injectors 25 and 35.
  • combustion is performed in the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 respectively.
  • engine output is obtained from each of the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3.
  • the fuel injection amounts from the injectors 25 and 35 in the cylinders 2 and 3 are set so that the sum of the engine outputs from the cylinders 2 and 3 becomes the engine required output.
  • the fuel reforming cylinder 2 can function as a cylinder for obtaining engine output similarly to the output cylinder 3, and can function as a fuel reforming device as described above. It has become.
  • the air-fuel mixture is combusted in the fuel reforming chamber 23, so that warm-up of the fuel reforming cylinder 2 is promoted, and the compression is performed within a relatively short time.
  • the end gas temperature TTDC reaches the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor , and the fuel reforming operation non-execution mode can be shifted to the fuel reforming operation mode at an early stage .
  • step ST8 when the fuel reforming operation is not executed in step ST8 (when the fuel reforming operation non-execution mode is set as the operation mode), the supply of fuel to the fuel reforming chamber 23 is stopped. Also good. That is, the supply of fuel to the fuel reforming chamber 23 is stopped until the compression end gas temperature T TDC reaches the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor . In this case, fuel is injected from the injector 35 of the output cylinder 3 in an amount corresponding to the engine required output. As a result, an engine output is obtained from the output cylinder 3.
  • steps ST6 to ST8 are “operations by the reforming operation control unit” in the present invention, and the time when the gas temperature in the fuel reforming cylinder that changes periodically reaches the maximum temperature (fuel reforming cylinder) When it is estimated that the gas temperature at the time when the piston reaches the compression top dead center in FIG. 2) does not reach the reforming operation permission lower limit gas temperature set based on the lower limit value of the reforming reaction possible temperature, This corresponds to “operation in which the fuel reforming operation in the cylinder is not executed”.
  • Such control of the fuel reforming operation is executed by the ECU 100.
  • the functional part which performs this control in this ECU100 corresponds to the control device referred to in the present invention.
  • the control method executed by the ECU 100 corresponds to the control method in the present invention.
  • the gas temperature (compression end gas temperature) of the fuel reforming chamber 23 at the time when the piston 22 reaches the compression top dead center in the fuel reforming cylinder 2 is the equivalence ratio of the air-fuel mixture, etc.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed. Like to do. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the fuel reforming reaction is possible in the cycle. As a result, it is possible to accurately determine whether or not the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 should be executed.
  • the present invention is applied to the internal combustion engine 1 for ships.
  • the present invention can also be applied to an internal combustion engine for other uses (for example, a generator, a vehicle, etc.). is there.
  • the injectors 25 and 35 provided in the cylinders 2 and 3 are of the direct injection type in which fuel is directly injected into the cylinders.
  • the present invention is not limited to this, and both or one of the injectors 25 and 35 may be of the port injection type.
  • the fuel supplied to the fuel reforming chamber 23 is light oil.
  • the present invention is not limited to this, and heavy oil, gasoline or the like can be used as fuel.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 are operated at the same rotational speed.
  • the present invention is not limited to this, and a speed reducer is interposed between the cylinders 2 and 3 (the crankshaft 11 between the cylinders 2 and 3), so that the rotational speed of the fuel reforming cylinder 2 is greater than the rotational speed of the output cylinder 3.
  • the speed may be low.
  • a part of the engine output obtained from the output cylinder 3 is used as a drive source for the reciprocating motion of the piston 22 in the fuel reforming cylinder 2.
  • the present invention is not limited to this, and a drive source for the fuel reforming cylinder 2 may be provided individually.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 may be separated (without being connected by the crankshaft 11), and the piston 22 of the fuel reforming cylinder 2 may be reciprocated by an electric motor or the like.
  • the reforming reaction it is determined whether the reforming reaction is possible by comparing the compression end gas temperature T TDC with the reforming operation permission lower limit gas temperature T min # cor .
  • the present invention is not limited to this.
  • the fuel reforming operation in the fuel reforming cylinder 2 is not executed (the fuel reforming operation is not executed when the intake gas temperature T ini is less than a predetermined value). And so on).
  • the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor is substantially matched with the lower limit value of the reforming reaction possible temperature.
  • the present invention is not limited to this, and the reforming operation permission lower limit gas temperature Tmin # cor may be set to a temperature that is higher by a predetermined value than the lower limit value of the reforming reaction possible temperature. According to this, the fuel reforming operation non-execution mode can be shifted to the fuel reforming operation mode in a state where the compression end gas temperature T TDC has become sufficiently high, and the fuel reforming in the fuel reforming cylinder 2 is achieved. The reliability of the reaction can be further increased.
  • the present invention is applicable to control of an internal combustion engine having a fuel reforming cylinder and an output cylinder.

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Abstract

燃料改質気筒(2)においてピストン(22)が圧縮上死点に達する時点における燃料改質室(23)のガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、燃料改質気筒(2)での燃料改質運転を非実行とする。例えば、燃料改質室(23)内の当量比が１未満となるようにインジェクタ(25)から燃料供給を行う。または、インジェクタ(25)からの燃料供給を停止する。これにより、改質されていない燃料が燃料改質気筒(2)から出力気筒(3)に供給されてしまうといった状況を回避することができ、出力気筒(3)でのノッキングの発生を回避することができる。

Description

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
　本発明は内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法に係る。特に、本発明は、燃料改質装置として機能することが可能な燃料改質気筒を備えた内燃機関に適用される制御装置および制御方法に関する。
　従来、燃料改質気筒と出力気筒とを備えた内燃機関が知られている（例えば特許文献１）。この種の内燃機関は、燃料改質気筒において燃料を改質する。そして、その改質後の燃料（以下、改質燃料という）を出力気筒において燃焼させることによって機関出力を得る。
　具体的には、燃料改質気筒に軽油や重油等の燃料を供給し、この燃料改質気筒内において当量比の高い混合気を断熱圧縮する。これにより、高温高圧の環境下で燃料が改質し、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料（高オクタン価燃料）が生成される。そして、この改質燃料を空気と共に出力気筒に供給し、この出力気筒内において希薄混合気の燃焼（均一希薄燃焼）が行われることにより機関出力が得られる。
　この種の内燃機関によれば、出力気筒内において均一希薄燃焼が行われるため、ＮＯｘ排出量の低減およびスート排出量の低減を図ることができる。また、アンチノック性の高い燃料の燃焼が行われるため、ノッキングが抑制されると共にディーゼルマイクロパイロット着火（出力気筒内に微量の燃料を供給することによる改質燃料の着火）により最適な時期での燃焼が実現できることから、燃焼効率の向上を図ることもできる。
日本国公開特許公報「特開２０１４－１３６９７８号公報」
　ところで、前記燃料改質気筒内で燃料の改質反応を行うためには、この燃料改質気筒内のガス温度が所定温度（改質反応を可能にする温度）に達している必要がある。例えば、燃料改質気筒がピストンクランク機構で成るレシプロ型である場合、ピストンが圧縮上死点に達した時点での燃料改質気筒内のガス温度が前記所定温度に達している必要がある。つまり、この時点において、燃料改質気筒内のガス温度が前記所定温度に達していない場合には、燃料改質気筒内での燃料の改質反応が不能になったり、改質反応が十分に行われなくなったりする。例えば、内燃機関の冷間始動直後や、外気温度が低い環境下や、高地等である場合には、このような状況を招きやすくなる。
　改質反応が不能になると、アンチノック性の低い燃料が出力気筒に供給されることになり、この出力気筒でのノッキングの発生が懸念される状況になってしまう。また、沸点の高い燃料を使用した場合は、改質気筒出口で再凝縮し、燃焼に寄与せずに排出される可能性もある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料改質気筒および出力気筒を備えた内燃機関に対し、改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうといった状況を回避することができる内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を提供することにある。
　前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、燃料改質装置として機能することが可能な燃料改質気筒と、この燃料改質気筒で生成された改質燃料が供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御装置を前提とする。そして、この内燃機関の制御装置は、周期的に変化する前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする改質運転制御部を備えていることを特徴とする。
　この特定事項により、周期的に変化する燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、改質運転制御部は、燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする。これにより、前記ガス温度が低いことに起因して改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうといった状況を回避することができる。このため、アンチノック性の低い燃料が出力気筒に供給されることはなくなり、出力気筒でのノッキングの発生を回避することができる。
　また、前記燃料改質気筒は、シリンダ内でピストンが往復動するレシプロ型で構成されており、前記改質運転制御部は、前記燃料改質気筒において前記ピストンが圧縮上死点に達する時点における前記燃料改質気筒内のガス温度が、前記改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とするよう構成されていることが好ましい。
　一般に、ピストンが圧縮上死点に達する時点において燃料改質気筒内のガスは最も圧縮された状態となり、この時点のガス温度は１サイクル中において最高温度となる。このため、このピストンが圧縮上死点に達する時点における燃料改質気筒内のガス温度が、改質運転許可下限ガス温度に達するか否かを判定することで、そのサイクルにおいて燃料の改質反応が可能であるか否かを正確に判断することができる。その結果、燃料改質気筒での燃料改質運転を実行すべきか否かを正確に判断することが可能になる。
　また、前記改質運転許可下限ガス温度は、前記燃料改質気筒内の当量比が高いほど高く設定されることが好ましい。
　燃料改質気筒内において燃料の改質反応を可能にするためには、燃料改質気筒内の当量比が高いほど、燃料改質気筒内のガス温度を高くする必要がある。このため、改質運転許可下限ガス温度としても、燃料改質気筒内の当量比が高いほど高く設定しておく。これにより、燃料改質気筒内の当量比が変動しても、燃料改質気筒での燃料改質運転を実行すべきか否かを正確に判断することが可能になる。その結果、改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうといった状況を回避することができる。
　この場合に、改質運転許可下限ガス温度は、前記燃料改質気筒内に供給される燃料の種類に応じて補正されたものであることが好ましい。
　改質反応可能温度の下限値は、燃料改質気筒内の当量比だけでなく、燃料の種類によっても変動する。例えば、燃料中の炭素と水素との比やその結合構造によって燃料の反応性が変動するため、燃料の種類によって改質反応可能温度の下限値は変動する。これに対応するべく、本解決手段では、燃料改質気筒内に供給される燃料の種類に応じて改質運転許可下限ガス温度を補正するようにしている。これにより、改質運転許可下限ガス温度を適正な値に設定することが可能になる。
　前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達した時点における当該ガス温度に関わらず、内燃機関の始動初期時に実行される始動モード運転および内燃機関の停止時に実行される停止モード運転では、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とすることが好ましい。
　内燃機関の始動モード運転が行われている際には、内燃機関の回転速度が低いことに起因して燃料改質気筒での燃料の改質反応が期待できない状況にある。一方、内燃機関の停止モード運転が行われている際には、燃料改質気筒への燃料供給は停止すべき状況にある。このため、これら始動モード運転および停止モード運転では、燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とするようにしている。
　また、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする場合には、前記燃料改質気筒内での燃料の燃焼を可能にする範囲であって前記燃料改質気筒内の当量比を１未満とする燃料量を、前記燃料改質気筒内に供給することが好ましい。
　この場合、燃料改質気筒内での燃料の燃焼によって当該燃料改質気筒の暖機が促進され、比較的短時間のうちに、燃料改質気筒内のガス温度が改質運転許可下限ガス温度に達することになる。このため、燃料改質運転を早期に開始させることが可能となる。
　また、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする場合には、前記燃料改質気筒内への燃料の供給を停止すると共に、前記出力気筒内での燃料の燃焼を可能にする燃料量を、前記出力気筒内に供給するようにしてもよい。
　これによれば、燃料改質気筒内のガス温度が低い状況において、改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうことを確実に防止できる。また、出力気筒内での燃料の燃焼によって機関出力を得ることができる。
　また、前述した各解決手段に係る内燃機関の制御装置によって実施される内燃機関の制御方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、燃料改質装置として機能することが可能な燃料改質気筒と、この燃料改質気筒で生成された改質燃料が供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御方法を前提とする。そして、この内燃機関の制御方法は、周期的に変化する前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とすることを特徴とする。
　この制御方法によっても、前述したように、前記ガス温度が低いことに起因して改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうといった状況を回避することができる。このため、アンチノック性の低い燃料が出力気筒に供給されることはなくなり、出力気筒でのノッキングの発生を回避することができる。
　本発明では、周期的に変化する燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とするようにしている。このため、ガス温度が低いことに起因して改質されていない燃料が燃料改質気筒から出力気筒に供給されてしまうといった状況を回避することができる。その結果、アンチノック性の低い燃料が出力気筒に供給されることはなくなり、出力気筒でのノッキングの発生を回避することができる。
実施形態に係る内燃機関のシステム構成を示す図である。 内燃機関の制御系の概略構成を示す図である。 当量比および圧縮端ガス温度と、改質反応可能域との関係を示す図である。 冷却水温度に応じた修正ポリトロープ数の演算ロジックを示すブロック図である。 当量比に応じた修正ポリトロープ数の演算ロジックを示すブロック図である。 改質運転許可下限ガス温度の演算ロジックを示すブロック図である。 燃料改質運転の実行と非実行とを切り替えるための制御手順を示すフローチャート図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、船舶用の内燃機関に本発明を適用した場合について説明する。
　－内燃機関のシステム構成－
　図１は本実施形態に係る内燃機関のシステム構成を示す図である。
　この図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、燃料改質気筒２および出力気筒３を備えている。また、この内燃機関１は、前記燃料改質気筒２や前記出力気筒３に対し、ガスの供給（導入）またはガスの排出（導出）を行うための配管系として、吸気系４、改質燃料供給系５、排気系６、ＥＧＲ系７、および、出力気筒バイパス系８を備えている。
　（燃料改質気筒および出力気筒）
　燃料改質気筒２および出力気筒３は、共にレシプロ型で構成されている。具体的に、各気筒２，３は、シリンダブロック（図示省略）に形成されたシリンダボア２１，３１内にピストン２２，３２が往復動自在に収容されて構成されている。燃料改質気筒２では、シリンダボア２１、ピストン２２、図示しないシリンダヘッドによって燃料改質室２３が形成されている。出力気筒３では、シリンダボア３１、ピストン３２、図示しないシリンダヘッドによって燃焼室３３が形成されている。
　本実施形態に係る内燃機関１は、シリンダブロックに４つの気筒が備えられ、そのうちの１つの気筒が燃料改質気筒２として構成されており、他の３つの気筒が出力気筒３として構成されている。そして、燃料改質気筒２で生成された改質燃料が各出力気筒３それぞれに供給される構成となっている。各気筒２，３の数はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダブロックに６つの気筒が備えられ、そのうちの２つの気筒が燃料改質気筒２として構成されており、他の４つの気筒が出力気筒３として構成されていてもよい。
　各気筒２，３のピストン２２，３２はそれぞれコネクティングロッド２４，３４を介してクランクシャフト１１に連結されている。これにより、ピストン２２，３２の往復運動とクランクシャフト１１の回転運動との間で運動が変換されるようになっている。クランクシャフト１１は、クラッチ機構（図示省略）を介して船舶のスクリュー軸に連結可能となっている。燃料改質気筒２のピストン２２と出力気筒３のピストン３２とは前記コネクティングロッド２４，３４およびクランクシャフト１１を介して互いに連結されている。このため、これら気筒２，３間での動力伝達や、これら気筒２，３から出力された動力のスクリュー軸への伝達等が可能となっている。
　燃料改質気筒２には、燃料改質室２３に改質前の燃料として例えば軽油等の燃料を供給するインジェクタ２５が備えられている。この燃料改質室２３では、インジェクタ２５から燃料が供給されることにより、当量比の高い混合気が断熱圧縮される。これにより、高温高圧の環境下で燃料が改質し、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料が生成される。
　出力気筒３には、燃焼室３３に例えば軽油等の燃料を供給するインジェクタ３５が備えられている。この燃焼室３３では、前記燃料改質気筒２で生成された改質燃料が空気と共に供給され、この燃焼室３３で希薄混合気の希薄予混合燃焼が行われる。これにより、ピストン３２の往復動に伴ってクランクシャフト１１が回転し、機関出力が得られる。
　（吸気系）
　吸気系４は、燃料改質気筒２の燃料改質室２３および出力気筒３の燃焼室３３それぞれに空気（新気）を導入するものである。
　この吸気系４は、メイン吸気通路４１、このメイン吸気通路４１が２系統に分岐されて成る燃料改質気筒吸気通路４２および出力気筒吸気通路４３を備えている。メイン吸気通路４１には、ターボチャージャ１２のコンプレッサホイール１２ａが備えられている。燃料改質気筒吸気通路４２は燃料改質気筒２の吸気ポートに連通している。この吸気ポートと燃料改質気筒２の燃料改質室２３との間には吸気バルブ２６が開閉可能に配設されている。また、この燃料改質気筒吸気通路４２には開度調整可能な吸気量調整弁４５が備えられている。出力気筒吸気通路４３は出力気筒３の吸気ポートに連通している。この吸気ポートと出力気筒３の燃焼室３３との間には吸気バルブ３６が開閉可能に配設されている。また、この出力気筒吸気通路４３には吸気冷却器（インタクーラ）４４が備えられている。
　（改質燃料供給系）
　改質燃料供給系５は、前記燃料改質気筒２で生成された改質燃料を出力気筒３の燃焼室３３に向けて供給するものである。
　この改質燃料供給系５は改質燃料供給通路５１を備えている。この改質燃料供給通路５１には改質燃料冷却器５２が備えられている。改質燃料供給通路５１の上流端は燃料改質気筒２の排気ポートに連通している。この排気ポートと燃料改質気筒２の燃料改質室２３との間には排気バルブ２７が開閉可能に配設されている。また、改質燃料供給通路５１の下流端は出力気筒吸気通路４３に連通している。この改質燃料供給通路５１と出力気筒吸気通路４３との連通部分にはミキサ５３が設けられている。このため、燃料改質気筒２で生成された改質燃料は、このミキサ５３において、出力気筒吸気通路４３を流れる空気と混合されて出力気筒３の燃焼室３３に供給されることになる。
　（排気系）
　排気系６は、前記出力気筒３で発生した排気ガスを排出するものである。この排気系６は排気通路６１を備えている。この排気通路６１には、ターボチャージャ１２のタービンホイール１２ｂが備えられている。排気通路６１は出力気筒３の排気ポートに連通している。この排気ポートと出力気筒３の燃焼室３３との間には排気バルブ３７が開閉可能に配設されている。
　（ＥＧＲ系）
　ＥＧＲ系７は、燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａと出力気筒ＥＧＲ系７Ｂとを備えている。
　燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａは、前記排気通路６１を流れる排気ガスの一部を燃料改質気筒２の燃料改質室２３に向けて供給するものである。この燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａは燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１を備えている。この燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１は、上流端が排気通路６１に、下流端が燃料改質気筒吸気通路４２における吸気量調整弁４５の下流側にそれぞれ連通されている。燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１にはＥＧＲガス冷却器７２が備えられている。また、燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１におけるＥＧＲガス冷却器７２よりも下流側（燃料改質気筒吸気通路４２側）にはＥＧＲガス量調整弁７３が備えられている。また、この燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａには、ＥＧＲガス冷却器７２をバイパスしてＥＧＲガスを流すためのクーラバイパス通路７４が設けられている。このクーラバイパス通路７４にはバイパス量調整弁７５が備えられている。
　一方、出力気筒ＥＧＲ系７Ｂは、前記排気通路６１を流れる排気ガスの一部を出力気筒３の燃焼室３３に戻すものである。この出力気筒ＥＧＲ系７Ｂは出力気筒ＥＧＲ通路７６を備えている。この出力気筒ＥＧＲ通路７６は、上流端が排気通路６１に、下流端が出力気筒吸気通路４３におけるミキサ５３の下流側にそれぞれ連通されている。出力気筒ＥＧＲ通路７６にはＥＧＲガス冷却器７７が備えられている。また、出力気筒ＥＧＲ通路７６におけるＥＧＲガス冷却器７７よりも下流側（出力気筒吸気通路４３側）にはＥＧＲガス量調整弁７８が備えられている。
　（出力気筒バイパス系）
　出力気筒バイパス系８は、前記燃料改質気筒２から排出されたガスを出力気筒３に供給することなく（出力気筒３をバイパスさせて）、前記排気通路６１に導入するためのものである。この出力気筒バイパス系８は出力気筒バイパス通路８１を備えている。この出力気筒バイパス通路８１は、上流端が改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２の上流側に、下流端が出力気筒ＥＧＲ通路７６におけるＥＧＲガス冷却器７７の上流側（排気通路６１側）にそれぞれ連通されている。また、この出力気筒バイパス通路８１にはバイパス量調整弁８２が備えられている。
　なお、前述した各系に備えられている冷却器４４，５２，７２，７７は、ガスを冷却するための冷熱源として、エンジン冷却水または海水等が使用される。また、これら冷却器４４，５２，７２，７７は空冷式のものであってもよい。
　－内燃機関の制御系－
　図２は、内燃機関１の制御系の概略構成を示す図である。内燃機関１には、この内燃機関１に備えられた各種アクチュエータを制御するための制御装置に相当するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００が備えられている。このＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびバックアップＲＡＭ等を備えている。
　ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。また、バックアップＲＡＭはシステム停止時等において保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
　図２に示すように、内燃機関１には、吸気流量センサ１０１、吸入ガス圧力センサ１０２、吸入ガス温度センサ１０３、吸入ガスＯ2センサ１０４、排気圧力センサ１０５、水温センサ１０６等が備えられている。
　吸気流量センサ１０１は、前記メイン吸気通路４１を流れる吸気（空気）の流量に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸入ガス圧力センサ１０２は、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸入ガス温度センサ１０３は、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸入ガスＯ2センサ１０４は、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガス中の酸素濃度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス中酸素濃度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　排気圧力センサ１０５は、前記排気通路６１を流れる排気の圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、排気通路６１に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも上流側の排気圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　水温センサ１０６は、シリンダブロックに形成された冷却水通路１３内を流れる冷却水の温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒２の周囲に形成されている冷却水通路１３内を流れる冷却水の温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　また、ＥＣＵ１００には、前記各インジェクタ２５，３５、各調整弁４５，７３，７５，７８，８２等が電気的に接続されている。また、燃料改質気筒２の吸気バルブ２６および排気バルブ２７それぞれには可変動弁装置２８，２９が備えられており、各バルブ２６，２７の開閉タイミングを調整することが可能となっている。ＥＣＵ１００は、この可変動弁装置２８，２９にも電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、前記した各種センサ１０１～１０６の出力信号等に基づいて、前記各インジェクタ２５，３５の燃料噴射制御（インジェクタ２５，３５の開閉制御）、各調整弁４５，７３，７５，７８，８２の開閉制御（ガス流量制御）、および、可変動弁装置２８，２９による各バルブ２６，２７の開閉タイミング制御を行う。
　－内燃機関の基本動作－
　次に、前述の如く構成された内燃機関１の基本動作について説明する。
　内燃機関１の暖機が完了している状態（燃料改質室２３での燃料の改質反応が可能となっている状態）での基本動作として、メイン吸気通路４１に導入される空気は、ターボチャージャ１２のコンプレッサホイール１２ａによって加圧される。そして、この空気は、燃料改質気筒吸気通路４２および出力気筒吸気通路４３に分流される。この際、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸気の流量は吸気量調整弁４５によって調整される。また、燃料改質気筒吸気通路４２には、燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａを流れたＥＧＲガスが導入される。この際、燃料改質気筒吸気通路４２に導入されるＥＧＲガス量はＥＧＲガス量調整弁７３によって調整される。また、燃料改質気筒吸気通路４２に導入されるＥＧＲガスの温度はバイパス量調整弁７５の開度に応じてＥＧＲガス冷却器７２をバイパスするＥＧＲガス量によって調整される。これにより、燃料改質気筒２の燃料改質室２３には、空気およびＥＧＲガスが導入されることになる。この際、吸気量調整弁４５の開度によって調整される吸気の流量、ＥＧＲガス量調整弁７３の開度によって調整されるＥＧＲガスの流量、および、バイパス量調整弁７５の開度によって調整されるＥＧＲガスの温度は、燃料改質室２３での当量比を高く設定し、また、燃料の改質を良好に行うことができる燃料改質室２３のガス温度が確保できるように調整される。具体的には、吸気量調整弁４５、ＥＧＲガス量調整弁７３およびバイパス量調整弁７５の開度は、後述するようにインジェクタ２５から燃料改質室２３に燃料が供給された際における燃料改質室２３での当量比を例えば２．５以上（好ましくは４．０以上）に設定し、且つ燃料改質室２３のガス温度が後述する改質反応可能温度の下限値以上の値となるように、予め実験やシミュレーションに基づいて作成された開度設定マップに従って設定される。
　このようにして燃料改質気筒２の燃料改質室２３に、空気およびＥＧＲガスが導入された状態で、インジェクタ２５から燃料改質室２３に燃料が供給される。このインジェクタ２５からの燃料供給量は、基本的には機関要求出力に応じて設定される。具体的には、インジェクタ２５に供給されている燃料圧力に応じ、目標とする燃料供給量が得られるように、インジェクタ２５の開弁期間が設定される。また、この際のインジェクタ２５の開弁タイミングは、燃料改質気筒２の吸気行程が終了するまでの間に前記目標とする燃料供給量の噴射が完了するように設定されることが望ましいが、ピストン２２が圧縮上死点付近に到達する前に混合気が均一に混合可能である場合には、圧縮行程途中まで燃料噴射期間が継続されてもよい。これにより、ピストン２２が圧縮上死点に達するまでに、燃料改質室２３において均質な混合気（当量比の高い混合気）が生成されることになる。
　ピストン２２が圧縮上死点に向かって移動する間に、燃料改質室２３の圧力および温度が上昇し、この燃料改質室２３では、当量比の高い混合気（例えば４．０以上の当量比の混合気）が断熱圧縮される。これにより、高温高圧の環境下で、燃料の脱水素反応、部分酸化反応、水蒸気改質反応、熱解離反応が行われて、燃料が改質され、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料が生成される。
　燃料改質室２３から排出された改質燃料は、改質燃料供給通路５１を流れる際に改質燃料冷却器５２において冷却される。この冷却により、出力気筒吸気通路４３や燃焼室３３での改質燃料の過早着火が抑制される。そして、この冷却された改質燃料は、ミキサ５３において、出力気筒吸気通路４３を流れる空気と混合され、出力気筒３の燃焼室３３に供給される。また、必要に応じて、ＥＧＲガス量調整弁７８が開放され、出力気筒ＥＧＲ通路７６を経てＥＧＲガスが出力気筒３の燃焼室３３に導入される。
　このようにして、出力気筒３の燃焼室３３には、空気、改質燃料、ＥＧＲガスがそれぞれ導入され、この燃焼室３３内の当量比が０．１～０．８程度に調整される。
　出力気筒３では、圧縮行程において、希薄混合ガスの断熱圧縮が行われ、ピストン３２が圧縮上死点に達した時点で、インジェクタ３５から微量の燃料噴射が行われる。これにより、燃焼室３３内の混合気が着火し、希薄予混合燃焼が行われる。なお、インジェクタ３５からの燃料噴射を行わなくても燃焼室３３の混合気が自着火（予混合圧縮自着火）する場合には、このインジェクタ３５からの燃料噴射は必ずしも必要ない。
　前記燃焼によって、ピストン３２が往復動し、クランクシャフト１１が回転することで機関出力が得られる。この機関出力は前記スクリュー軸に伝達される。また、この機関出力の一部は、燃料改質気筒２におけるピストン２２の往復動の駆動源として使用される。
　なお、内燃機関１の緊急停止時等であって、出力気筒３への改質燃料の供給を停止させる際には、バイパス量調整弁８２が開放される。これにより、改質燃料は、出力気筒バイパス通路８１を経て排気通路６１に導入されることになり、出力気筒３への改質燃料の供給は停止される。
　この内燃機関１によれば、出力気筒３内において希薄混合気の燃焼（均一希薄燃焼）が行われるため、ＮＯｘ排出量の低減およびスート排出量の低減を図ることができる。これにより、排気ガスを浄化するための後処理装置を不要またはその容量を大幅に小型化することが可能である。また、アンチノック性の高い燃料の燃焼が行われるため、ノッキングが抑制されると共にディーゼルマイクロパイロット着火により最適な時期での燃焼が実現できることから、燃焼効率の向上を図ることもできる。
　－改質反応可能域－
　次に、燃料改質気筒２の燃料改質室２３において改質反応を可能にするための条件について説明する。この改質反応を可能にするためには、燃料改質室２３における混合気の当量比および燃料改質室２３の温度（ガス温度）が共に、改質反応を可能にする範囲内にあることが必要である。また、燃料改質室２３における混合気の当量比に応じて、燃料が改質反応を行うのに必要なガス温度は異なっており、改質反応を可能にするためには、混合気の当量比に応じた燃料改質室２３の温度（改質反応を可能にする最低温度以上の温度）が必要となる。
　図３は、燃料改質室２３における混合気の当量比（横軸）、および、燃料改質気筒２においてピストン２２が圧縮上死点に達した時点での燃料改質室２３内のガス温度（以下、圧縮端ガス温度という；縦軸）と、改質反応可能域との関係を示す図である。この図３に示すように、燃料改質室２３において改質反応を可能にするためには、燃料改質室２３における混合気の当量比として所定値以上（例えば２以上）の当量比が必要であり、且つその当量比が高いほど、改質反応を行うために必要な圧縮端ガス温度は高くなっている。つまり、燃料改質室２３において改質反応を行うためには、燃料改質室２３における混合気の当量比が高いほど、圧縮端ガス温度を高くする必要がある。
　－燃料改質運転の制御－
　次に、本実施形態の特徴である燃料改質運転の制御について説明する。前述したように、燃料改質室２３において改質反応を行うためには、燃料改質室２３における混合気の当量比が高いほど、圧縮端ガス温度を高くする必要がある。つまり、混合気の当量比に応じて、改質反応を可能にするための圧縮端ガス温度（以下、改質反応可能温度という場合もある）には下限値が存在している。このため、混合気の当量比に応じた改質反応可能温度の下限値よりも圧縮端ガス温度が低い場合には、インジェクタ２５から燃料改質室２３に燃料を供給したとしても、燃料改質室２３での燃料の改質反応が不能になったり、改質反応が十分に行われなくなったりする。例えば、内燃機関１の冷間始動直後や、外気温度が低い環境下や、高地等である場合には、このような状況を招きやすくなる。
　そして、改質反応が不能になると、アンチノック性の低い燃料（前記軽油等）が出力気筒３に供給されることになり、この出力気筒３でのノッキングの発生が懸念される状況になってしまう。
　本実施形態は、この点に鑑み、混合気の当量比に応じた前記改質反応可能温度の下限値に基づいて改質運転許可下限ガス温度を設定しておく。そして、燃料改質気筒２においてピストン２２が圧縮上死点に達する時点（本発明でいう、周期的に変化する燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点）における燃料改質室２３のガス温度（圧縮端ガス温度）が、この改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合には、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とするようにしている。以下、具体的に説明する。
　本実施形態における燃料改質運転の制御では、推定される実際の圧縮端ガス温度と、前記改質運転許可下限ガス温度とを比較する。
　そして、実際の圧縮端ガス温度が改質運転許可下限ガス温度以上であると推定された場合には、そのサイクルにおいて、燃料改質気筒２での燃料改質運転を許可（実行）する。つまり、インジェクタ２５から燃料改質室２３への燃料の供給（前記改質反応を行うべく燃料改質室２３内の当量比を高く設定する燃料の供給）を実行する。
　一方、実際の圧縮端ガス温度が改質運転許可下限ガス温度未満であると推定された場合には、そのサイクルにおいて、燃料改質気筒２での燃料改質運転を禁止（非実行）する。このように燃料改質気筒２での燃料改質運転を禁止する場合、この燃料改質気筒２を出力気筒３と同様に機関出力を得るための気筒として機能させる。または、この燃料改質気筒２の燃料改質室２３への燃料供給の停止（インジェクタ２５からの燃料供給の停止）を行う。
　以下、実際の圧縮端ガス温度の算出動作（推定動作）、改質運転許可下限ガス温度（改質反応可能温度の下限値に基づいて設定される改質運転許可下限ガス温度）の設定動作、および、これら実際の圧縮端ガス温度および改質運転許可下限ガス温度を利用した燃料改質運転の制御について順に説明する。
　（圧縮端ガス温度の算出動作）
　先ず、実際の圧縮端ガス温度の算出動作（推定動作）について説明する。
　燃料改質室２３での実際の圧縮端ガス温度は以下の式（１）によって算出（推定）することが可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　この式（１）において、ＴTDCは圧縮端ガス温度であり、Ｔiniは圧縮前のガス温度すなわち吸入ガス温度であり、εは燃料改質気筒２の有効圧縮比であり、κは燃料改質室２３内の吸入ガスのポリトロープ数である。
　以下、式（１）における各パラメータの算出について説明する。
　（吸入ガス温度Ｔini）
　吸入ガス温度Ｔiniは前記吸入ガス温度センサ１０３からの出力信号に基づいて算出される。ここで算出される吸入ガス温度Ｔiniは、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス温度である。
　また、吸入ガス温度Ｔiniとしては、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの温度に代えて、燃料改質気筒２の吸気ポートを流れる吸入ガスの温度を採用するようにしてもよい。または、ピストン２２が吸入下死点に達した時点での燃料改質室２３のガス温度や、吸気バルブ２６が閉弁した時点での燃料改質室２３のガス温度を検出または推定し、これを吸入ガス温度Ｔiniとして採用するようにしてもよい。
　（燃料改質気筒の有効圧縮比ε）
　燃料改質気筒２の有効圧縮比εは、燃料改質気筒２における吸気バルブ２６が閉弁した時点での燃料改質室２３の容積と、ピストン２２が圧縮上死点に達した時点での燃料改質室２３の容積との比として算出される。なお、この燃料改質気筒２の有効圧縮比εは、ピストン２２が下死点にある時点での燃料改質室２３の容積とピストン２２が上死点にある時点での燃料改質室２３の容積との比（見かけの圧縮比）によって簡易的に求めるようにしてもよい。
　（ポリトロープ数κ）
　ポリトロープ数κは、燃料改質室２３内でのガスの圧縮行程における定圧比熱と定積比熱との比で定義される。吸入ガスの全量が空気であり、シリンダ壁面への熱流出が無い場合にはκ＝１．４程度となる。しかしながら、燃料改質室２３における吸入ガスの実際のポリトロープ数は、全量が空気である場合や熱流出が無い場合とは異なっているので、以下のような修正が行われる。
　以下に述べる冷却水温度に応じたポリトロープ数の修正、ガス組成に応じたポリトロープ数の修正および当量比に応じたポリトロープ数の修正は、何れか一つを行って前記式（１）のポリトロープ数κに適用するようにしてもよいし、２つ以上を組み合わせて修正を行って前記式（１）のポリトロープ数κに適用するようにしてもよい。
　・冷却水温度に応じたポリトロープ数の修正
　前記ポリトロープ数κは熱損失量に応じて変化する。前述したようにシリンダブロックには冷却水通路１３が形成されており、この冷却水通路１３を流れる冷却水に向けての熱流出が存在している。このため、前記水温センサ１０６からの出力に基づいて冷却水の温度を算出することで、熱損失量を予測することが可能である。または、冷却水温度と熱損失量との関係を予め把握しておくことで、この冷却水温度から熱損失量を推定することが可能である。
　図４は、この冷却水温度に応じた修正ポリトロープ数の演算ロジックを示すブロック図である。この図４に示すように、水温センサ１０６からの出力に基づいて算出された冷却水の温度から、ポリトロープ数の低下量Δκを求め、これを空気のポリトロープ数から減算することによって、冷却水温度に応じた（熱損失量に応じた）修正ポリトロープ数を求めることができる。冷却水温度とポリトロープ数の低下量Δκとの関係は予め実験やシミュレーションによって求められている。
　・ガス組成に応じたポリトロープ数の修正
　燃料改質室２３内のガス組成によってもポリトロープ数κは変化する。つまり、吸入ガスの全量が空気である場合、吸入ガスの大部分は２原子分子であるため、ポリトロープ数κは「１．４」程度となる。これに対し、吸入ガス中に既燃ガス（ＣＯ2やＨ2Ｏ）や燃料が含まれていると、前記２原子分子の割合が低下することで、ポリトロープ数κも低下することになる。
　このため、前記吸入ガスＯ2センサ１０４からの出力信号に基づき、吸入ガス中の酸素のモル分率を基に、吸入ガス中の二酸化炭素のモル分率を計算し、各ガス成分のモル分率に基づいてポリトロープ数を推定する。
　例えば、先ず、以下の式（２）によって吸入ガスの定圧モル比熱を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　この式（２）において、Ｃp#intakeは吸入ガスの定圧モル比熱であり、Ψiは各ガス成分それぞれのモル分率であり、Ｃp#iは各ガス成分それぞれの定圧モル比熱である。
　これにより、以下の式（３）によって、吸入ガスのポリトロープ数κを算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このようにしてガス組成に応じた修正ポリトロープ数を求めることができる。
　・当量比に応じたポリトロープ数の修正
　また、燃料改質室２３内の当量比を推定し、この当量比からポリトロープ数κを補正演算することも可能である。
　図５は、この当量比に応じた修正ポリトロープ数の演算ロジックを示すブロック図である。この図５に示すように、当量比から、ポリトロープ数の低下量Δκを求め、これを空気のポリトロープ数から減算することによって、当量比に応じた修正ポリトロープ数を求めることができる。当量比とポリトロープ数の低下量Δκとの関係は予め実験やシミュレーションによって求められている。
　この場合における当量比の算出手法としては、前記吸気流量センサ１０１からの出力信号に基づいて吸気の流量を算出する。また、吸入ガス圧力センサ１０２からの出力信号に基づいて算出された吸入ガスの圧力と、排気圧力センサ１０５からの出力信号に基づいて算出された排気の圧力との差からＥＧＲガス量（燃料改質気筒２に導入されるＥＧＲガス量）を算出する。そして、前記吸気の流量、前記ＥＧＲガス量、燃料改質室２３への燃料供給量（インジェクタ２５に対する噴射指令値から求められる燃料供給量）から当量比を算出する。また、ＥＧＲガス量を考慮しない場合には、吸気流量センサ１０１からの出力信号に基づいて算出された吸気の流量と、燃料改質室２３への燃料供給量との比から当量比を算出するようにしてもよい。
　（改質運転許可下限ガス温度の設定動作）
　次に、前記改質運転許可下限ガス温度（本実施形態では改質反応可能温度の下限値に略一致）の設定動作について説明する。前述したように、改質運転許可下限ガス温度は、混合気の当量比等に応じて設定される。つまり、図３からも明らかなように混合気の当量比が高いほど改質反応可能温度の下限値は高くなるので、改質運転許可下限ガス温度としても、燃料改質室２３内の混合気の当量比が高いほど高い値として設定される。また、改質反応可能温度の下限値は、混合気の当量比だけでなく、燃料の種類によっても変動する。例えば、燃料中の炭素と水素との比が異なれば燃料の反応性は大きく変化する。また、燃料分子中に酸素原子を含有する含酸素燃料等の場合も、その量に応じて燃料の反応性は大きく変化する。このため、改質運転許可下限ガス温度も、燃料の種類に応じて設定される。
　図６は、改質運転許可下限ガス温度の演算ロジックを示すブロック図である。この図６に示すように、混合気の当量比から、改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminを求め、これに燃料の種類に基づく補正ファクタを乗算することで、前記改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminを補正し、これによって、混合気の当量比および燃料の種類に応じた改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corを求める。
　混合気の当量比と改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminとの関係は予め実験やシミュレーションによって求められている。具体的に、この混合気の当量比と改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminとの関係としては、図３からも解るように混合気の当量比が高いほど前記ベース値Ｔminは高い値として求められる。その結果、前記改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corは、燃料改質室２３の当量比が高いほど高い値として求められることになる。
　また、前述したように、改質反応可能温度の下限値は燃料の種類によっても変動するので、この燃料の種類に応じた改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminの補正を行うために、この改質運転許可下限ガス温度のベース値Ｔminに、燃料の種類に基づく補正ファクタを乗算し、使用する燃料の種類に応じた改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corを求めるようにしている。この燃料の種類に基づく補正ファクタの値としては、予め実験やシミュレーションによって、燃料の種類と補正ファクタの値との関係を把握しておく。そして、使用する燃料の種類に応じた補正ファクタの値を、図６の演算ロジックに適用する。なお、前記燃料の種類に基づく補正ファクタの値としては、図示しない燃料タンクに給油される燃料の種類に応じて予めＥＣＵ１００に入力されている。
　（燃料改質運転の制御）
　次に、前記圧縮端ガス温度ＴTDCおよび改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corを利用した燃料改質運転の制御について説明する。
　図７は、燃料改質運転の実行と非実行とを切り替えるための制御手順を示すフローチャート図である。
　先ず、ステップＳＴ１において、内燃機関１の運転モードが始動モード中であるか否かを判定する。この始動モードは、内燃機関１の始動直後に実施されるモードである。つまり、起動スイッチがＯＮ操作される等して内燃機関１が起動された場合には始動モードとなり、所定時間だけ、この始動モードが継続される。
　内燃機関１の運転モードが始動モード中である場合にはステップＳＴ１でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ２に移って始動モードでの運転が継続される。
　具体的に、この始動モードでは、図示しないスタータによってクランクシャフト１１が回転（クランキング）され、燃料改質気筒２および出力気筒３それぞれのインジェクタ２５，３５から所定量の燃料噴射が行われる。この際の燃料噴射は、燃料改質室２３および燃焼室３３それぞれにおける当量比が１未満の値となるように設定される。これにより、燃料改質室２３および燃焼室３３では、それぞれ燃焼が行われる。前記スタータによるクランキングは、各気筒２，３それぞれが自立運転可能となるまで継続される。各気筒２，３それぞれで自立運転が行われる状況になると始動モードは終了する。これは、始動モード中は、内燃機関１の回転速度が低いことに起因して燃料改質気筒２での燃料の改質反応が期待できない状況となっていることから、燃料改質運転を非実行とするためである。
　内燃機関１の運転モードが始動モードではなく、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、内燃機関１の運転モードが停止モード中であるか否かを判定する。この停止モードは、内燃機関１が停止される際に実施されるモードである。つまり、停止スイッチがＯＮ操作される等して内燃機関１に停止指示がなされた場合には停止モードとなり、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ４に移って停止モードでの運転が行われる。
　具体的に、この停止モードでは、燃料改質気筒２のインジェクタ２５からの燃料噴射が停止される。これにより、燃料改質室２３での燃料の改質反応も停止し、燃焼室３３への改質燃料の供給が停止されることで内燃機関１が停止されることになる。これは、停止モード中は、燃料改質気筒２への燃料供給は停止すべき状況にあるため、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とするためである。
　このように、運転モードが始動モードである場合や停止モードである場合には、圧縮端ガス温度ＴTDCに関わらず、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とするようにしている。
　内燃機関１が停止モードではなく、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ５に移り、前記式（１）によって圧縮端ガス温度ＴTDCの算出（推定）を行う。つまり、前述した吸入ガス温度Ｔiniの算出、燃料改質気筒２の有効圧縮比εの算出、ポリトロープ数κの算出が行われ、これらを前記式（１）に当て嵌めることによって圧縮端ガス温度ＴTDCの算出を行う。なお、吸気バルブ２６の閉弁タイミングが固定されている場合には、有効圧縮比εの算出を行う必要はなく、この有効圧縮比εは固定値となる。
　このようにして圧縮端ガス温度ＴTDCの算出を行った後、ステップＳＴ６に移り、この圧縮端ガス温度ＴTDCと前記改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corとの比較によって、改質反応が可能であるか否かの判定を行う。具体的には、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#cor以上の値となっているか否かの判定を行う。
　ここでは、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#cor以上の値となっている場合には改質反応が可能であると判定し、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定される。一方、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#cor未満の値である場合には改質反応が不能であると判定し、ステップＳＴ６でＮＯ判定される。
　改質反応が可能であり、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７において燃料改質運転を実行する。つまり、内燃機関１の運転モードとしては燃料改質運転モードとなる。この燃料改質運転モードでは、前記内燃機関１の基本動作で説明したように、インジェクタ２５から燃料改質室２３への燃料の供給（前記改質反応を行うべく燃料改質室２３内の当量比を高く設定する燃料の供給）が実行される。
　一方、改質反応が不能であり、ステップＳＴ６でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ８において燃料改質運転を非実行とする。つまり、内燃機関１の運転モードとしては燃料改質運転非実行モードとなる。この燃料改質運転非実行モードでは、前記始動モードの場合と同様に、燃料改質気筒２および出力気筒３それぞれのインジェクタ２５，３５から所定量の燃料噴射が行われる。この際の燃料噴射は、燃料改質室２３および燃焼室３３それぞれにおける当量比が１未満の値となるように設定される。つまり、燃料改質室２３および燃焼室３３それぞれにおいて燃料の燃焼を可能にする範囲であって当量比を１未満とする燃料量をインジェクタ２５，３５から供給する。
　これにより、燃料改質気筒２の燃料改質室２３および出力気筒３の燃焼室３３では、それぞれ燃焼が行われる。これにより、燃料改質気筒２および出力気筒３それぞれから機関出力が得られることになる。各気筒２，３におけるインジェクタ２５，３５からの燃料噴射量は、各気筒２，３からの機関出力の合算が、機関要求出力となるように設定される。
　このように、燃料改質気筒２は、出力気筒３と同様に機関出力を得るための気筒として機能することが可能であり、また、前述したように燃料改質装置として機能することが可能となっている。
　このように、燃料改質運転非実行モードでは、燃料改質室２３での混合気の燃焼が行われるため、燃料改質気筒２の暖機が促進され、比較的短時間のうちに、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corに達する状況となり、早期に燃料改質運転非実行モードから燃料改質運転モードへ移行させることが可能となる。
　また、このステップＳＴ８において燃料改質運転を非実行とする際（運転モードとして燃料改質運転非実行モードとする際）には、燃料改質室２３への燃料の供給を停止するようにしてもよい。つまり、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corに達するまで、燃料改質室２３への燃料の供給を停止する。この場合、出力気筒３のインジェクタ３５からは機関要求出力に応じた量の燃料噴射が行われる。これにより、出力気筒３から機関出力が得られることになる。
　このような動作が繰り返されることにより、例えば始動モードが解除されたとしても、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corに達していない場合には燃料改質運転を非実行とする（燃料改質運転非実行モードとする）。また、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corに達したことで燃料改質運転が実行された場合（燃料改質運転モードとなった場合）であっても、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#cor未満に低下した場合には燃料改質運転を非実行とする（燃料改質運転非実行モードとする）ことになる。
　前記ステップＳＴ６～ステップＳＴ８の動作が、本発明でいう「改質運転制御部による動作であって、周期的に変化する燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点（燃料改質気筒においてピストンが圧縮上死点に達する時点）における当該ガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする動作」に相当する。
　このような燃料改質運転の制御は、前記ＥＣＵ１００によって実行される。このため、このＥＣＵ１００における、この制御を実行する機能部分が本発明でいう制御装置に相当する。また、このＥＣＵ１００により実行される制御の方法が本発明でいう制御方法に相当する。
　以上説明したように、本実施形態では、燃料改質気筒２においてピストン２２が圧縮上死点に達する時点における燃料改質室２３のガス温度（圧縮端ガス温度）が、混合気の当量比等に応じて設定される改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合には、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とするようにしている。これにより、前記ガス温度（圧縮端ガス温度）が低いことに起因して改質されていない燃料が燃料改質気筒２から出力気筒３に供給されてしまうといった状況を回避することができる。このため、アンチノック性の低い燃料が出力気筒に供給されることはなくなり、出力気筒３でのノッキングの発生を回避することができる。
　また、本実施形態では、圧縮端ガス温度ＴTDCが改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corに達しないと推定された場合に、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とするようにしている。このため、そのサイクルにおいて燃料の改質反応が可能であるか否かを正確に判断することができる。その結果、燃料改質気筒２での燃料改質運転を実行すべきか否かを正確に判断することが可能になる。
　－他の実施形態－
　なお、前記実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　例えば、前記実施形態では、船舶用の内燃機関１に本発明を適用した場合について説明したが、その他の用途（例えば発電機、車両等）の内燃機関に対しても本発明は適用が可能である。
　また、前記実施形態では、各気筒２，３に備えられるインジェクタ２５，３５としては気筒内に直接的に燃料を噴射する直噴式のものであった。本発明はこれに限らず、各インジェクタ２５，３５の両方または一方をポート噴射式のものとしてもよい。
　また、前記実施形態では、燃料改質室２３に供給する燃料を軽油としていた。本発明はこれに限らず、重油やガソリン等を燃料とすることも可能である。
　また、前記実施形態では、燃料改質気筒２と出力気筒３とが同一回転速度で運転するものであった。本発明はこれに限らず、各気筒２，３の間（各気筒２，３間のクランクシャフト１１）に減速機を介在させ、燃料改質気筒２の回転速度が出力気筒３の回転速度よりも低速度となる構成としてもよい。
　また、前記実施形態では、出力気筒３で得られる機関出力の一部を燃料改質気筒２におけるピストン２２の往復動の駆動源として使用していた。本発明はこれに限らず、燃料改質気筒２の駆動源を個別に設けるようにしてもよい。例えば、燃料改質気筒２と出力気筒３とを切り離し（クランクシャフト１１で連結することなく）、燃料改質気筒２のピストン２２を電動モータ等によって往復動させるようにしてもよい。
　また、前記実施形態では、圧縮端ガス温度ＴTDCと改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corとの比較によって、改質反応が可能であるか否かの判定を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、例えば、吸入ガス温度センサ１０３からの出力信号に基づいて算出される吸入ガス温度Ｔiniのみによって改質反応が可能であるか否かを判定することが可能であれば、この吸入ガス温度Ｔiniのみに基づいて、燃料改質気筒２での燃料改質運転を非実行とする（吸入ガス温度Ｔiniが所定値未満である場合に燃料改質運転を非実行とする）ようにしてもよい。
　また、前記実施形態では、改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corを、改質反応可能温度の下限値に略一致させていた。本発明はこれに限らず、改質運転許可下限ガス温度Ｔmin#corを、改質反応可能温度の下限値よりも所定値だけ高い温度に設定するようにしてもよい。これによれば、圧縮端ガス温度ＴTDCが十分に高くなった状態で燃料改質運転非実行モードから燃料改質運転モードに移行させることができ、燃料改質気筒２での燃料の改質反応の信頼性をいっそう高めることができる。
　この出願は、２０１６年７月１４日に日本で出願された特願２０１６－１３９５７０に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
　本発明は、燃料改質気筒と出力気筒とを備えた内燃機関の制御に適用可能である。
１　　　内燃機関
２　　　燃料改質気筒
２１　　シリンダボア
２２　　ピストン
３　　　出力気筒
１００　ＥＣＵ

Claims (8)

  1. 　燃料改質装置として機能することが可能な燃料改質気筒と、この燃料改質気筒で生成された改質燃料が供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御装置において、
    　周期的に変化する前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする改質運転制御部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質気筒は、シリンダ内でピストンが往復動するレシプロ型で構成されており、
    　前記改質運転制御部は、前記燃料改質気筒において前記ピストンが圧縮上死点に達する時点における前記燃料改質気筒内のガス温度が、前記改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とするよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記改質運転許可下限ガス温度は、前記燃料改質気筒内の当量比が高いほど高く設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 　請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記改質運転許可下限ガス温度は、前記燃料改質気筒内に供給される燃料の種類に応じて補正されたものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 　請求項１～４のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達した時点における当該ガス温度に関わらず、内燃機関の始動初期時に実行される始動モード運転および内燃機関の停止時に実行される停止モード運転では、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 　請求項１～５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする場合には、前記燃料改質気筒内での燃料の燃焼を可能にする範囲であって前記燃料改質気筒内の当量比を１未満とする燃料量を、前記燃料改質気筒内に供給することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 　請求項１～５のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とする場合には、前記燃料改質気筒内への燃料の供給を停止すると共に、前記出力気筒内での燃料の燃焼を可能にする燃料量を、前記出力気筒内に供給することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  8. 　燃料改質装置として機能することが可能な燃料改質気筒と、この燃料改質気筒で生成された改質燃料が供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御方法であって、
    　周期的に変化する前記燃料改質気筒内のガス温度が最高温度に達する時点における当該ガス温度が、改質反応可能温度の下限値に基づいて設定された改質運転許可下限ガス温度に達しないと推定された場合、前記燃料改質気筒での燃料改質運転を非実行とすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
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