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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-05
(45)【発行日】2023-04-13
(54)【発明の名称】改質燃料制御方法および改質燃料制御装置
(51)【国際特許分類】
F02M 27/02 20060101AFI20230406BHJP
F02D 19/08 20060101ALI20230406BHJP
F02D 19/02 20060101ALI20230406BHJP
F02M 26/36 20160101ALI20230406BHJP
F02M 26/35 20160101ALI20230406BHJP
【ＦＩ】
F02M27/02 J
F02D19/08 B
F02D19/02 C
F02M26/36
F02M26/35 C
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019159405
(22)【出願日】2019-09-02
(65)【公開番号】P2021038685
(43)【公開日】2021-03-11
【審査請求日】2022-05-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．
【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110002549
【氏名又は名称】弁理士法人綾田事務所
(72)【発明者】
【氏名】新城 崇
(72)【発明者】
【氏名】有永 毅
(72)【発明者】
【氏名】平谷 康治
【審査官】中田 善邦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０６８１２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１０６５１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２４１４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１６３６４８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｂ ５１／００－ ５１／０６，
Ｆ０２Ｍ ２７／００－ ２７／０８，
Ｆ０２Ｄ １３／００－ ２８／００，
Ｆ０２Ｂ ４７／０８－ ４７／１０，
Ｆ０２Ｍ ２６／００－ ２６／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気ガスの一部を吸気通路に再循環させ、燃料改質触媒により前記再循環する排気ガスと改質用燃料とから水素ガスを含む改質ガスを生成する改質燃料制御方法において、前記再循環する排気ガスの流量を検出し、
前記再循環する排気ガスの流量に対応して、前記再循環する排気ガスと改質用燃料が通過する前記燃料改質触媒の領域を変化させる、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項2】
請求項１に記載の改質燃料制御方法において、前記再循環する排気ガスと改質用燃料が通過する前記燃料改質触媒の領域の変化は、段階的または連続的に変化させる、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の改質燃料制御方法において、前記再循環する排気ガスと改質用燃料が通過する前記燃料改質触媒の領域は、前記再循環する排気ガスの流量が所定値よりも少ない場合には小さくして、前記再循環する排気ガスの流量が所定値よりも多い場合には全領域とする、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の改質燃料制御方法において、前記燃料改質触媒の温度を検出し、
前記再循環する排気ガスの流量および温度を検出し、
前記燃料改質触媒の温度が所定値以下の場合には、前記再循環する排気ガスの流量および温度に対応して、前記再循環する排気ガスが通過する前記燃料改質触媒の領域を変化させ、
前記変化させた燃料改質触媒の領域に、前記再循環する排気ガスを通過させ、前記燃料改質触媒の温度を上昇させる、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項5】
請求項４に記載の改質燃料制御方法において、前記再循環する排気ガスが通過する前記燃料改質触媒の領域は、段階的または連続的に変化させる、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の改質燃料制御方法において、前記再循環する排気ガスあるいは前記再循環する排気ガスと改質用燃料が、通過する前記燃料改質触媒の領域の変化は、前記燃料改質触媒の入口と出口で行う、
ことを特徴とする改質燃料制御方法。
【請求項7】
内燃機関の排気ガスの一部を吸気経路に再循環させる排気再循環通路に配置され、前記再循環する排気ガスと改質用燃料とから水素ガスを含む改質ガスを生成する燃料改質触媒と、前記再循環する排気ガスの流量を検出する流量検出手段と、
を有する燃料改質装置において、
前記燃料改質触媒の前記再循環する排気ガスと改質用燃料が通過する前記燃料改質触媒の領域を変化させる開閉手段と、
前記流量検出手段の検出による再循環する排気ガスの流量に対応して、前記開閉手段の開度を制御する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする改質燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、改質燃料制御方法および改質燃料制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、排気ガスに噴射する添加剤の霧化を促進させるための添加剤滞留体を備える内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－１５６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に開示された技術を、燃料改質に適用し、燃料改質触媒を通過する再循環する排気ガスに噴射する改質用燃料の分布を均一化したいが、改質燃料の噴射量や再循環する排気ガス量が異なるため、常時、燃料改質触媒を通過する再循環する排気ガスに噴射する改質用燃料の分布を均一化することはかなり困難であるという問題があった。
本発明の目的は、燃料改質触媒を通過する再循環する排気ガスに噴射する改質用燃料の分布を均一化する改質燃料制御方法および改質燃料制御装置を提供することにある。
本発明の目的は、燃料改質触媒を通過する再循環する排気ガスに噴射する改質用燃料の分布を均一化する改質燃料制御方法および改質燃料制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の改質燃料制御方法および改質燃料制御装置は、再循環する排気ガスの流量を検出し、再循環する排気ガスの流量に対応して、再循環する排気ガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒の領域を変化させる。
【発明の効果】
【0006】
よって、燃料改質触媒を通過する再循環する排気ガスに噴射する改質用燃料の分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態１を適用する内燃機関システムの構成図である。
【図2】（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
【図3】（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
【図4】（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
【図5】実施形態１の改質燃料制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】（ａ）は、実施形態２の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、（ｂ）は、実施形態２の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
【図7】（ａ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、（ｂ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、（ｃ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す図である。
【図8】（ａ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、（ｂ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、（ｃ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１を適用する内燃機関システムの構成図である。
図１は、実施形態１を適用する内燃機関システムの構成図である。
【0009】
本実施形態の内燃機関１は、自動車等の駆動源として用いられる、内燃機関であり、制御手段であるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１８によって制御される排気弁の開閉時期を変更する可変動弁装置５０を有している。
この可変動弁装置５０は、排気ガス（ＥＧＲガス）の昇温が必要な場合には、排気弁の開時期を早く（進角）するようにしている。
すなわち、可変動弁装置５０の例としては、ＶＴＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＶＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｅｖｅｎｔ ＆ Ｌｉｆｔ）などがある。
内燃機関１には、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２には、スロットルチャンバ４が設けられている。
スロットルチャンバ４の下流側には、過給装置２６と、燃料タンク６から供給される燃料を吸気通路２内に向けて噴射する燃料噴射弁７とが設けられている。
また、スロットルチャンバ４の上流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ８が設けられている。
なお、過給装置２６は、例えばターボ過給機のコンプレッサとする。
排気通路３には、例えば三元触媒のように、排気浄化作用を有する排気触媒９が設けられている。
排気触媒９の上流側には、内燃機関１から排出された排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１０が設けられている。空燃比センサ１０は、空燃比に応じたリニアな出力特性を有する。
また、排気触媒９の下流側には、空燃比が理論空燃比よりリッチなのかリーンなのかのみを検出する酸素センサ１１が設けられている。
この可変動弁装置５０は、排気ガス（ＥＧＲガス）の昇温が必要な場合には、排気弁の開時期を早く（進角）するようにしている。
すなわち、可変動弁装置５０の例としては、ＶＴＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＶＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｅｖｅｎｔ ＆ Ｌｉｆｔ）などがある。
内燃機関１には、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２には、スロットルチャンバ４が設けられている。
スロットルチャンバ４の下流側には、過給装置２６と、燃料タンク６から供給される燃料を吸気通路２内に向けて噴射する燃料噴射弁７とが設けられている。
また、スロットルチャンバ４の上流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ８が設けられている。
なお、過給装置２６は、例えばターボ過給機のコンプレッサとする。
排気通路３には、例えば三元触媒のように、排気浄化作用を有する排気触媒９が設けられている。
排気触媒９の上流側には、内燃機関１から排出された排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１０が設けられている。空燃比センサ１０は、空燃比に応じたリニアな出力特性を有する。
また、排気触媒９の下流側には、空燃比が理論空燃比よりリッチなのかリーンなのかのみを検出する酸素センサ１１が設けられている。
【0010】
また、内燃機関１は、排気ガスの一部を吸気系に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置を備える。ＥＧＲ装置は、排気触媒９の上流側で排気通路３から分岐し、スロットルチャンバ４の下流側かつ過給装置２６の上流側で吸気通路２に合流するＥＧＲ通路（排気再循環経路）１２を含む。
そして、ＥＧＲ通路１２には、排気通路３側から順に、改質燃料用噴射弁１４、燃料蒸発器１５、燃料改質触媒１６、ＥＧＲクーラ１７、ＥＧＲ制御弁１３が設けられている。
ＥＧＲ制御弁１３の弁開度は、運転条件に応じた所定のＥＧＲ率が得られるように、ＥＣＵ１８によって制御される。
そして、ＥＧＲ通路１２には、排気通路３側から順に、改質燃料用噴射弁１４、燃料蒸発器１５、燃料改質触媒１６、ＥＧＲクーラ１７、ＥＧＲ制御弁１３が設けられている。
ＥＧＲ制御弁１３の弁開度は、運転条件に応じた所定のＥＧＲ率が得られるように、ＥＣＵ１８によって制御される。
【0011】
改質燃料用噴射弁１４は、燃料タンク６から図示しない燃料ポンプを介して供給される燃料を改質用燃料としてＥＧＲ通路１２内に噴射する。噴射された改質用燃料は、燃料蒸発器１５で気化され、ＥＧＲ通路１２内を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）と共に、燃料改質触媒本体１６ａを有する燃料改質触媒１６に流入する。
なお、ＥＣＵ１８によって制御され、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を変化させるように、開度が変更可能なバタフライ弁（開閉手段）３０が、燃料改質触媒１６の燃料蒸発器１５側（ＥＧＲガス入口側）に設けられている。
このように、開閉手段をバタフライ弁３０で構成するようにしたので、単純な構造により、コストの増加を抑制することができる。
燃料改質触媒１６は、ＥＧＲガスと改質用燃料とを用いて水素を生成可能なものである。
つまり、燃料改質触媒１６は、ＥＧＲ実施中に、改質燃料用噴射弁１４から改質用燃料が噴射されると、ＥＧＲガスと改質用燃料とから水素を含んだ改質ガスを生成する。
なお、燃料改質触媒１６の温度は、温度センサ１９により検出される。
すなわち、燃料改質装置は、改質燃料用噴射弁１４、燃料改質触媒１６を含む。
ＥＧＲガス及び改質ガスは、燃料改質触媒１６よりも吸気通路２側に設けられたＥＧＲクーラ１７にて冷却される。改質ガスに含まれる水素の濃度は、吸気通路２に配置された水素センサ２０により検出される。
なお、水素センサ２０は、吸気通路２のＥＧＲ通路１２との合流部よりも下流側、つまり内燃機関１側に配置されている。
なお、ＥＣＵ１８によって制御され、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を変化させるように、開度が変更可能なバタフライ弁（開閉手段）３０が、燃料改質触媒１６の燃料蒸発器１５側（ＥＧＲガス入口側）に設けられている。
このように、開閉手段をバタフライ弁３０で構成するようにしたので、単純な構造により、コストの増加を抑制することができる。
燃料改質触媒１６は、ＥＧＲガスと改質用燃料とを用いて水素を生成可能なものである。
つまり、燃料改質触媒１６は、ＥＧＲ実施中に、改質燃料用噴射弁１４から改質用燃料が噴射されると、ＥＧＲガスと改質用燃料とから水素を含んだ改質ガスを生成する。
なお、燃料改質触媒１６の温度は、温度センサ１９により検出される。
すなわち、燃料改質装置は、改質燃料用噴射弁１４、燃料改質触媒１６を含む。
ＥＧＲガス及び改質ガスは、燃料改質触媒１６よりも吸気通路２側に設けられたＥＧＲクーラ１７にて冷却される。改質ガスに含まれる水素の濃度は、吸気通路２に配置された水素センサ２０により検出される。
なお、水素センサ２０は、吸気通路２のＥＧＲ通路１２との合流部よりも下流側、つまり内燃機関１側に配置されている。
【0012】
なお、ＥＧＲ通路１２の改質燃料用噴射弁１４よりも排気通路３側には、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ２１とＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量センサ（流量検出手段）２１ａが設けられている。
また、ＥＧＲ制御弁１３とＥＧＲクーラ１７との間には、理論空燃比に対してリッチなのかリーンなのかのみを検出する酸素センサ２２が設けられている。
また、ＥＧＲ制御弁１３とＥＧＲクーラ１７との間には、理論空燃比に対してリッチなのかリーンなのかのみを検出する酸素センサ２２が設けられている。
【0013】
ＥＣＵ１８には、エアフローメータ８、空燃比センサ１０、酸素センサ１１、２２、ＥＧＲガス温度センサ２１、ＥＧＲガス流量センサ２１ａ、及び水素センサ２０の検出信号の他、クランク角センサ２３、アクセルペダル開度センサ２４、車速センサ２５、筒内圧センサ５等、各種センサ類の検出信号が入力される。
ＥＣＵ１８は、これらの検出信号に基づいて種々の制御を行うものであり、運転状態に応じて排気再循環量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ制御や、アクセルペダル開度に応じたスロットルチャンバ４の開度、燃料噴射弁７からの燃料噴射量、および改質燃料用噴射弁１４からの改質用燃料の噴射量、バタフライ弁３０の開度等の制御を行う。
なお、ＥＣＵ１８は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＵ１８を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
ＥＣＵ１８は、これらの検出信号に基づいて種々の制御を行うものであり、運転状態に応じて排気再循環量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ制御や、アクセルペダル開度に応じたスロットルチャンバ４の開度、燃料噴射弁７からの燃料噴射量、および改質燃料用噴射弁１４からの改質用燃料の噴射量、バタフライ弁３０の開度等の制御を行う。
なお、ＥＣＵ１８は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＵ１８を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【0014】
ところで、ＥＧＲ通路１２内のガス流れは、排気通路３と吸気通路２との差圧により生じる。
また、排気通路３内には排気脈動が生じる。このため、排気脈動によって排気通路３の圧力が吸気通路２よりも低圧になると、ＥＧＲ通路１２内には吸気通路２側から排気通路３側へ向かうガス流れが生じる。
なお、以下の説明において、排気通路３側から吸気通路２側への向かうガス流れを「順流」といい、その反対方向のガス流れを「逆流」という。
また、排気通路３内には排気脈動が生じる。このため、排気脈動によって排気通路３の圧力が吸気通路２よりも低圧になると、ＥＧＲ通路１２内には吸気通路２側から排気通路３側へ向かうガス流れが生じる。
なお、以下の説明において、排気通路３側から吸気通路２側への向かうガス流れを「順流」といい、その反対方向のガス流れを「逆流」という。
【0015】
ＥＧＲ通路１２内に逆流が生じている状態で改質燃料用噴射弁１４から改質用燃料を噴射すると、噴射された改質用燃料はＥＧＲ通路１２から排気通路３へ流入する。
つまり、未燃焼の燃料が排気通路３へ流入する。これにより、排気触媒９に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになり、排気エミッションの悪化を招くこととなる。
また、改質用燃料が排気通路３へ流入してしまうと、改質ガスが内燃機関１へ供給されなくなり、燃費性能の低下を招くこととなる。
そこで、ＥＣＵ１８は、逆流によって改質用燃料が排気通路３へ流入することを防止し得る期間内で、運転状態に応じた量の改質用燃料を噴射する。
つまり、未燃焼の燃料が排気通路３へ流入する。これにより、排気触媒９に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになり、排気エミッションの悪化を招くこととなる。
また、改質用燃料が排気通路３へ流入してしまうと、改質ガスが内燃機関１へ供給されなくなり、燃費性能の低下を招くこととなる。
そこで、ＥＣＵ１８は、逆流によって改質用燃料が排気通路３へ流入することを防止し得る期間内で、運転状態に応じた量の改質用燃料を噴射する。
【0016】
図２（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、図２（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より少ない場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より少ない場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
【0017】
燃料改質触媒１６は、燃料改質触媒ケース１６ｃ内の中央に、燃料改質触媒本体１６ａと燃料改質触媒本体１６ａの外周を包囲するマット１６ｂを配置している。
また、燃料改質触媒本体１６ａのＥＧＲ通路１２の燃料蒸発器１５側には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を変化させるように、電動モータ３１により弁体３３の中央に設けられた回転軸３２が回転し、弁体３３の開度が変更可能なバタフライ弁３０が設けられている。
このように、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より少ない場合には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、バタフライ弁３０の弁体３３は、図示上下方向に平行な位置の開度となっている。
また、燃料改質触媒本体１６ａのＥＧＲ通路１２の燃料蒸発器１５側には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を変化させるように、電動モータ３１により弁体３３の中央に設けられた回転軸３２が回転し、弁体３３の開度が変更可能なバタフライ弁３０が設けられている。
このように、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より少ない場合には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、バタフライ弁３０の弁体３３は、図示上下方向に平行な位置の開度となっている。
【0018】
図３（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、図３（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値（所定値）Ｑ２より少ない場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値（所定値）Ｑ２より少ない場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
【0019】
ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、バタフライ弁３０の弁体３３は、図示上下方向から図示右方向に約６０°回転した位置の開度となっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
【0020】
図４（ａ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す側面の断面模式図であり、図４（ｂ）は、実施形態１の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す正面の断面模式図である。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
すなわち、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合の、バタフライ弁３０の状態を示している。
【0021】
ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、バタフライ弁３０の弁体３３は図示上下方向から図示右方向に約９０°回転した位置の開度、すなわち、図示左右方向に平行な位置に回転した開度となっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
なお、ＥＧＲガス流量が大きくなるほど、バタフライ弁３０の開度を段階的に制御しているが、よりＥＧＲガス流量に対応して、バタフライ弁３０の開度を連続的に制御してもよい。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
なお、ＥＧＲガス流量が大きくなるほど、バタフライ弁３０の開度を段階的に制御しているが、よりＥＧＲガス流量に対応して、バタフライ弁３０の開度を連続的に制御してもよい。
【0022】
このように、ＥＧＲガス流量が大きくなるほど、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を大きくするようにしたので、改質用燃料を均一に分布させることができる。
また、ＥＧＲガス流量に対応して、バタフライ弁３０の開度を連続的に制御することにより、より改質用燃料を均一に分布させることができる。
また、ＥＧＲガス流量に対応して、バタフライ弁３０の開度を連続的に制御することにより、より改質用燃料を均一に分布させることができる。
【0023】
図５は、実施形態１の改質燃料制御ルーチンを示すフローチャートである。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
【0024】
ステップＳ１では、ＥＣＵ１８が、内燃機関１の運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を設定する。
ステップＳ２では、ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断したか否かを判定する。
ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断したときには、ステップＳ３へ進み、ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断していないときには、制御を終了する。
ステップＳ３では、燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きいか否かを判定する。
燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きいときには、ステップＳ４へ進み、燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きくないときには、ステップＳ７へ進む。
ステップＳ２では、ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断したか否かを判定する。
ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断したときには、ステップＳ３へ進み、ＥＣＵ１８が改質を実施するように判断していないときには、制御を終了する。
ステップＳ３では、燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きいか否かを判定する。
燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きいときには、ステップＳ４へ進み、燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きくないときには、ステップＳ７へ進む。
【0025】
ステップＳ４では、ＥＧＲガス流量Ｑから、目標バタフライ弁開度θ０を算出する。
なお、ＥＧＲガス流量Ｑに目標改質用燃料量を加えて、目標バタフライ弁開度θ０を算出してもよい。
前述したが、目標バタフライ弁開度θ０は、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して段階的あるいは連続的に設定し、制御する。
ステップＳ５では、バタフライ弁３０の弁体３３の開度を、目標バタフライ弁開度θ０へ作動させる。
ステップＳ６では、改質燃料用制御弁１４からの目標改質用燃料量の噴射を開始する。
これにより、改質用燃料を均一に分布させることができる。
なお、ＥＧＲガス流量Ｑに目標改質用燃料量を加えて、目標バタフライ弁開度θ０を算出してもよい。
前述したが、目標バタフライ弁開度θ０は、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して段階的あるいは連続的に設定し、制御する。
ステップＳ５では、バタフライ弁３０の弁体３３の開度を、目標バタフライ弁開度θ０へ作動させる。
ステップＳ６では、改質燃料用制御弁１４からの目標改質用燃料量の噴射を開始する。
これにより、改質用燃料を均一に分布させることができる。
【0026】
ステップＳ７では、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑから、目標バタフライ弁開度θ１を算出する。
なお、目標バタフライ弁開度θ１は、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して段階的あるいは連続的に設定し、制御する。
ステップＳ８では、バタフライ弁３０の弁体３３の開度を、目標バタフライ弁開度θ１へ作動させる。
ステップＳ９では、ＥＧＲガスのみによる燃料改質触媒１６の暖機を開始する。
なお、可変動弁装置５０により排気弁の開時期を早く（進角）し、ＥＧＲガスを昇温することにより、暖機の早期化を図っている。
これにより、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑにより、ＥＧＲガスが流れる料改質触媒本体１６ａの領域を制御することにより、燃料改質触媒１６の暖機を早期に完了することができる。
なお、目標バタフライ弁開度θ１は、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して、ＥＧＲガス流量Ｑに対応して段階的あるいは連続的に設定し、制御する。
ステップＳ８では、バタフライ弁３０の弁体３３の開度を、目標バタフライ弁開度θ１へ作動させる。
ステップＳ９では、ＥＧＲガスのみによる燃料改質触媒１６の暖機を開始する。
なお、可変動弁装置５０により排気弁の開時期を早く（進角）し、ＥＧＲガスを昇温することにより、暖機の早期化を図っている。
これにより、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑにより、ＥＧＲガスが流れる料改質触媒本体１６ａの領域を制御することにより、燃料改質触媒１６の暖機を早期に完了することができる。
【0027】
次に、作用効果を説明する。
実施形態１の改質燃料制御方法および改質燃料制御装置にあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。
実施形態１の改質燃料制御方法および改質燃料制御装置にあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。
【0028】
（１）ＥＧＲガス流量ＱあるいはＥＧＲガス流量Ｑと目標改質用燃料量に対応して、バタフライ弁３０の開度を段階的に制御し、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を制御するようにした。
よって、改質用燃料を均一に分布させることができる。
よって、改質用燃料を均一に分布させることができる。
【0029】
（２）ＥＧＲガス流量ＱあるいはＥＧＲガス流量Ｑと目標改質用燃料量に対応して、バタフライ弁３０の開度を連続的に制御し、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を制御するようにした。
よって、より改質用燃料を均一に分布させることができる。
よって、より改質用燃料を均一に分布させることができる。
【0030】
（３）燃料改質触媒温度Ｔが所定温度Ｔ０より大きくないときには、すなわち暖機が完了していないときには、ＥＧＲガス温度Ｔｅ、ＥＧＲガス流量Ｑから、段階的あるいは連続的に設定された目標バタフライ弁開度θ１を算出し、燃料改質触媒１６に可変動弁装置５０により昇温されたＥＧＲガスのみを通過させるようにした。
よって、燃料改質触媒１６の暖機を早期に完了することができる。
よって、燃料改質触媒１６の暖機を早期に完了することができる。
【0031】
（４）ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域を変化させる開閉手段をバタフライ弁３０で構成するようにした
よって、単純な構造により、コストの増加を抑制することができる。
よって、単純な構造により、コストの増加を抑制することができる。
【0032】
図６は、実施形態２の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す図である。
【0033】
開閉手段としてのバタフライ弁３０、３０ａを、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けている。
バタフライ弁３０ａもバタフライ弁３０と同様に、電動モータ３１ａにより回転軸３２ａが回転し、弁体３３ａの開度が変更可能な構成になっている。
これにより、より精度高く改質用燃料を均一に分布させることができる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
バタフライ弁３０ａもバタフライ弁３０と同様に、電動モータ３１ａにより回転軸３２ａが回転し、弁体３３ａの開度が変更可能な構成になっている。
これにより、より精度高く改質用燃料を均一に分布させることができる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
【0034】
以上説明したように、実施形態２にあっては実施形態１の作用効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）開閉手段としてのバタフライ弁３０、３０ａを、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした。
よって、より精度高く改質用燃料を均一に分布させることができる。
（１）開閉手段としてのバタフライ弁３０、３０ａを、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした。
よって、より精度高く改質用燃料を均一に分布させることができる。
【0035】
図７（ａ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、図７（ｂ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、図７（ｃ）は、実施形態３の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す図である。
【0036】
バタフライ弁３００は、電動モータ３１０により弁体３３１の図示右側の端部に設けられた回転軸３２０が回転し、弁体３３１の開度が変更可能な第１バタフライ弁３００ａと、電動モータ３１０ａにより弁体３３２の図示左側の端部に設けられた回転軸３２０ａが回転し、弁体３３２の開度が変更可能な第２バタフライ弁３００ｂとから構成されている。
すなわち、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、直交する位置の開度になっている。
このように、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、図示左右方向に平行な位置の開度となっている。
また、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１は、図示下方向に約６０°回転した位置の開度となる。
このように、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
さらに、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
なお、実施形態２のように、バタフライ弁３００弁を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにしてもよい。
すなわち、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、直交する位置の開度になっている。
このように、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、図示左右方向に平行な位置の開度となっている。
また、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１は、図示下方向に約６０°回転した位置の開度となる。
このように、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
さらに、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁３００ａの弁体３３１と第２バタフライ弁３００ｂの弁体３３２は、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
なお、実施形態２のように、バタフライ弁３００弁を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにしてもよい。
【0037】
以上説明したように、実施形態３にあっては実施形態１と同様の作用効果を奏する。
また、バタフライ弁３００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした場合には、実施形態２の作用効果も奏する。
また、バタフライ弁３００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした場合には、実施形態２の作用効果も奏する。
【0038】
図８（ａ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が小の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、図８（ｂ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が中の場合のバタフライ弁の状態を示す図であり、図８（ｃ）は、実施形態４の燃料改質触媒の再循環する排気ガス流量が大の場合のバタフライ弁の状態を示す図である。
【0039】
バタフライ弁４００は、電動モータ４４０により弁体４３１ａの中央部に設けられた回転軸４２１が回転し、弁体４３１ａの開度が変更可能な第１バタフライ弁４００ａと、電動モータ４４０ａにより弁体４３２ａの中央部に設けられた回転軸４２１ａが回転し、弁体４３２ａの開度が変更可能な第２バタフライ弁４００ｂとから構成されている。
すなわち、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、直交する位置の開度になっている。
このように、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、図示左右方向に平行な位置の開度となっている。
また、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
このように、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
さらに、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
なお、実施形態２のように、バタフライ弁４００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにしてもよい。
すなわち、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、直交する位置の開度になっている。
このように、再循環する排気ガス流量Ｑが小の場合（第１所定値Ｑ１より少ない場合）には、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が狭くなるように、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、図示左右方向に平行な位置の開度となっている。
また、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
このように、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より少ない場合に比べ大きくなる。
さらに、ＥＧＲガス流量Ｑが、第１所定値Ｑ１より大きい第２所定値Ｑ２より多い場合には（Ｑ１＜Ｑ２）、第１バタフライ弁４００ａの弁体４３１ａと第２バタフライ弁４００ｂの弁体４３２ａは、ＥＧＲガスあるいはＥＧＲガスと改質用燃料の流れに対して、平行な位置の開度になっている。
これにより、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、ＥＧＲガス流量Ｑが第１所定値Ｑ１より多く、第２所定値Ｑ２より少ない場合に比べさらに大きくなり、ＥＧＲガスと改質用燃料が通過する燃料改質触媒本体１６ａの領域が、全領域となる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
なお、実施形態２のように、バタフライ弁４００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにしてもよい。
【0040】
以上説明したように、実施形態３にあっては実施形態１と同様の作用効果を奏する。
また、バタフライ弁４００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした場合には、実施形態２の作用効果も奏する。
また、バタフライ弁４００を、燃料改質触媒１６のＥＧＲガス入口側と出口側に設けるようにした場合には、実施形態２の作用効果も奏する。
【0041】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0042】
１ 内燃機関
１２ ＥＧＲ通路（排気再循環通路）
１６ 燃料改質触媒
１８ エンジンコントロールユニット（制御手段）
２１ａ ＥＧＲガス流量センサ（流量検出手段）
３０ バタフライ弁（開閉手段）
３０ａ バタフライ弁（開閉手段）
３００ バタフライ弁（開閉手段）
４００ バタフライ弁（開閉手段）
Ｑ ＥＧＲガス流量
Ｑ１ 第１所定値
Ｑ２ 第２所定値（所定値）
１２ ＥＧＲ通路（排気再循環通路）
１６ 燃料改質触媒
１８ エンジンコントロールユニット（制御手段）
２１ａ ＥＧＲガス流量センサ（流量検出手段）
３０ バタフライ弁（開閉手段）
３０ａ バタフライ弁（開閉手段）
３００ バタフライ弁（開閉手段）
４００ バタフライ弁（開閉手段）
Ｑ ＥＧＲガス流量
Ｑ１ 第１所定値
Ｑ２ 第２所定値（所定値）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】