JP2007224803A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動時からのエミッション性能を向上させること
【解決手段】炭化水素系燃料から水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを生成し、この改質ガスを燃料として吸気通路２１に供給する燃料改質装置４０が具備された内燃機関１において、その改質ガスの中から水素ガスを取り出して吸気通路２１へと供給する水素ガス分離装置６０を設けること。例えば、この水素ガス分離装置６０は、改質ガスの中の一酸化炭素ガスの吸気通路２１側への流出量を少なくとも低下させる一方で当該改質ガスの中の水素ガスを吸気通路２１側へと流出させる一酸化炭素流量調節手段６３を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、炭化水素系燃料から生成された水素ガス及び一酸化炭素ガスが主成分の改質ガスを燃料として使用可能な内燃機関に関する。

従来、燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを燃焼室に供給し、その改質ガスで運転することによって排気ガス中のＨＣ成分等の有害成分の低減を図る内燃機関が知られている。例えば、この種の内燃機関としては、炭化水素系燃料と空気の混合気を燃料改質装置に供給して高温の改質触媒で改質反応させ、これにより生成された水素ガス及び一酸化炭素ガスが主成分の改質ガスを吸気通路に供給して燃焼室で燃焼させるものが下記の特許文献１，２に開示されている。

尚、下記の特許文献３には、改質触媒と吸気通路との間にＨＣ吸着剤を設け、改質触媒で改質しきれなかった未改質燃料をＨＣ吸着剤にて吸着させることで、排気ガス中の有害成分を更に低減させる技術が開示されている。

特開２００４−２５１２７３号公報 特開平６−２２７８０１号公報 特開２００５−９８２８４号公報

しかしながら、そのようなエミッション性能に優れる内燃機関であっても、機関始動時から暖機運転終了までの間においては、改質ガスのみで運転しても排気ガス中の有害成分を低減させることができず、エミッション性能は改善されない、という不都合があった。特に、かかる不都合は、機関始動直後に顕著に表れる。

具体的に、機関始動直後においては、燃料改質装置に供給される炭化水素系燃料の霧化不良や空気との混合不良が起こり易く、また、改質触媒の担体温度を改質反応し得る所定温度まで上昇させ難いので、炭化水素系燃料が改質触媒で改質されずに残ってしまう。従って、機関始動直後の内燃機関においては、その未改質燃料の燃焼に伴い燃焼室でＨＣ等の有害成分が生成され、排気ガスと共に排出されてしまう。

また、一般に、一酸化炭素ガスは燃焼性に優れる水素ガスと比して燃焼速度が遅いので、改質ガス中に一酸化炭素ガスが含まれていると失火や燃焼不良を引き起こし易く、その際には一酸化炭素ガスが燃焼されずにそのまま排出されてしまう。特に、この内燃機関においては、炭化水素系燃料と空気から生成された改質ガス中に水素ガスと一酸化炭素ガスが略同等の割合で含まれているので、改質ガスと空気からなる混合気の希薄側の燃焼限界が狭く、失火や燃焼不良が起こり易い。

更に、機関始動直後においては、一般に、燃焼室への正確な吸入空気量が計測できないので、改質ガスと空気からなる混合気の空燃比を正確に制御することができず、その空燃比を過濃側に設定して過薄混合気による失火の防止を図らんとする。しかしながら、昨今においては空燃比を希薄側に設定しなければ強化された排気ガス規制に対応することができず、これが為、かかる設定を行う場合には、その混合気の希薄側の燃焼限界が狭いと、失火や燃焼不良が起こり易くなってしまい、一酸化炭素ガスがそのまま排出されてしまう。

このように排気ガス中に有害成分が存在しているときには有害成分を排気浄化触媒で浄化させるのが一般的であるが、一般に、機関始動直後の排気浄化触媒の担体温度は活性温度に達していないので、この従来の内燃機関においては、機関始動直後に発生した排気ガス中の有害成分を浄化することができず、そのまま外に排出してしまう。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、機関始動時からエミッション性能に優れる内燃機関を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、炭化水素系燃料から水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを生成し、その改質ガスを燃料として吸気通路に供給する燃料改質装置が具備された内燃機関において、その改質ガスの中から水素ガスを取り出して吸気通路へと供給する水素ガス分離装置を設けている。

この請求項１記載の内燃機関においては、燃焼速度の遅い一酸化炭素ガスの燃焼室への供給量が低下して、燃焼性に優れる水素ガスの濃度が高い改質ガスで運転されるようになるので、失火や燃焼不良が起こり難くなり、排気ガス中の有害成分が低減される。かかる水素ガス分離装置は、一酸化炭素ガスが燃焼室に供給されてそのまま排出されても、これを排気浄化触媒で浄化させることのできない機関始動直後に特に有用であり、その際のエミッション性能を向上させることができる。

ここで、その水素ガス分離装置は、請求項２記載の発明の如く、改質ガスの中の一酸化炭素ガスの吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方、この改質ガスの中の水素ガスを吸気通路側へと流出させる一酸化炭素流量調節手段を備えている。例えば、その一酸化炭素流量調節手段としては、請求項３記載の発明の如く、改質ガスの中から一酸化炭素ガスを吸着させる一方で水素ガスを透過させるＣＯ吸着剤を用いることができる。また、その一酸化炭素流量調節手段としては、請求項６記載の発明の如く、改質ガスの中から水素ガスのみを透過させるＨ₂分離膜を用いることができる。

また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、上記請求項１，２又は３に記載の内燃機関において、水素ガス分離装置に、未改質の炭化水素系燃料の吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方で改質ガスを吸気通路側へと流出させる未改質燃料流量調節手段を更に備えている。

この請求項４記載の内燃機関においては、未改質燃料の燃焼室への流入を抑制して有害成分の生成を抑えることができるので、エミッション性能を向上させることができる。特に、未改質燃料は機関始動直後に発生し易いので、その未改質燃料流量調節手段によって機関始動直後のエミッション性能が向上する。

ところで、請求項５記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の内燃機関において、水素ガス分離装置を経た一酸化炭素ガスが機関始動後所定時間経過するまでの間吸気通路へと供給されぬよう制御する手段を設けている。また、請求項７記載の発明では、上記請求項１，２，５又は６に記載の内燃機関において、水素ガス分離装置を経た一酸化炭素ガスを貯留させる貯留タンクを設けている。

この請求項５又は７に記載の内燃機関によれば、水素ガス分離装置によって分離させられた一酸化炭素ガスの燃焼室への流入を回避することができるので、上述した失火や燃焼不良の効果的な抑制が可能になり、エミッション性能を向上させることができる。

また、請求項８記載の発明では、上記請求項７記載の内燃機関において、貯留タンクに一酸化炭素ガスのみを貯留させるべく、未改質の炭化水素系燃料の吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方で改質ガスを吸気通路側へと流出させる未改質燃料流量調節手段を水素ガス分離装置に備え、排気通路上の排気浄化装置が一酸化炭素の活性温度に達した際に貯留タンクの一酸化炭素ガスを当該排気浄化装置へと流入させるよう制御する手段を設けている。

この請求項８記載の内燃機関においては、一酸化炭素ガスのみが排気浄化装置に流入するので、その一酸化炭素ガスの酸化反応によって排気浄化装置が昇温し易くなり、排気浄化触媒の担体温度を早期に活性温度まで上昇させることができる。従って、この内燃機関によれば、機関始動後の早い段階で排気ガス中の有害成分の浄化が可能になり、機関始動時のエミッション性能を向上させることができる。

本発明に係る内燃機関は、一酸化炭素ガスの燃焼室への供給量が低下されて水素ガス濃度の高い改質ガスで運転されるので、失火や燃焼不良が起こり難くなる。従って、本発明に係る内燃機関によれば、排気浄化触媒の浄化作用が得られない機関始動直後においても良好なエミッション性能を確保することができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。

図１の符号１は本実施例１の内燃機関を示す。この内燃機関１は、シリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３によって機関本体の主要部が構成される。この内燃機関１においては、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２がヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結され、そのシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとで囲まれた空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。ここで、この内燃機関１においては、その凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって燃焼室１５が形成されている。

先ず、この内燃機関１においては、外部から空気を導入する吸気通路２１が設けられており、この吸気通路２１と連通するシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して空気（又は空気及び燃料）が燃焼室１５に供給される。

ここで、その吸気通路２１上には、導入した外部の空気から塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ２３とが設けられている。そのエアフロメータ２３の検出信号は電子制御装置（ＥＣＵ）７０に送信され、この電子制御装置７０において外部からの吸入空気量が算出される。

また、その吸気通路２１上におけるエアフロメータ２３よりも下流側には、燃焼室１５内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５とが設けられている。電子制御装置７０は、そのスロットルバルブアクチュエータ２５に対してスロットルバルブ２４の開弁角度の制御指令を行い、その開弁角度に応じた所望の吸入空気量を燃焼室１５内へと吸入させる。この内燃機関１においては、そのスロットルバルブ２４の開度を検出するスロットル開度センサ２６が設けられており、このスロットル開度センサ２６の検出信号が電子制御装置７０へと送られる。

更にまた、吸気ポート１１ｂの燃焼室１５側の開口部分には、その開口を開閉させ得る吸気バルブ２７が配設されている。これが為、この吸気ポート１１ｂの空気は、その吸気バルブ２７の開弁動作によって燃焼室１５内に吸入される一方、その吸気バルブ２７の閉弁動作によって燃焼室１５内への流入が遮断される。尚、その吸気ポート１１ｂにおける燃焼室１５側の開口の数量は１つでも複数でもよく、複数であれば、その開口毎に吸気バルブ２７を配備する。

更に、この内燃機関１においては、燃焼室１５内の混合気に対して図１に示す点火プラグ１６から点火され、その燃焼後の筒内ガスが排気ポート１１ｃを介して排気通路３１に排出された後、その排気ガス中の有害成分が排気浄化装置３３にて浄化される。その点火プラグ１６は、電子制御装置７０によって点火時期が制御される。

ここで、その排気ポート１１ｃには、燃焼室１５側の開口を開閉させ得る排気バルブ３２が配設されている。これが為、その燃焼室１５内の筒内ガスは、その排気バルブ３２の開弁動作によって排気ポート１１ｃに排出され、その排気バルブ３２の閉弁動作によって排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。尚、その排気ポート１１ｃにおける燃焼室１５側の開口の数量は１つでも複数でもよく、複数であれば、その開口毎に排気バルブ３２を配備する。

また更に、この内燃機関１には、クランク軸１７の回転角度を検出するクランク角センサ１８等の各種センサが設けられている。これら各種センサの検出信号についても夫々電子制御装置７０に送られる。

ところで、一般に、内燃機関においては、水素を燃焼時の燃料として使用することで、ガソリンやメタノール等の炭化水素系燃料を燃料とするよりも排気ガス中におけるＣＯ（一酸化炭素）成分，ＣＯ₂（二酸化炭素）成分やＨＣ（炭化水素）成分等の有害成分を大幅に低減させ得ることが知られている。特に、機関始動時等の如く排気浄化装置３３が活性温度に達していないときには、この排気浄化装置３３にて排気ガス中の有害成分を浄化することができないので、その有害成分の排出を抑えることのできる水素での燃焼はエミッション性能を向上させる上で効果的である。

そこで、本実施例１の内燃機関１においては、炭化水素系燃料を水素ガスに改質して、その改質ガスを燃料として吸気通路２１に供給する燃料改質装置４０が設けられている。この燃料改質装置４０は、当該技術分野において周知の構成から成るものであり、例えば、炭化水素系燃料と酸素の混合気を水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とした改質ガスに改質させるべく構成する。以下に、かかる燃料改質装置４０について詳述する。

本実施例１の燃料改質装置４０は、炭化水素系燃料と空気を混合する混合部４１ａと、その炭化水素系燃料と空気（酸素）の混合気を改質反応させて水素ガス及び一酸化炭素ガスが主成分の改質ガスを生成する燃料改質触媒４１ｂとを備えた燃料改質手段４１を有している。ここで、その燃料改質触媒４１ｂは、触媒担体４１ｂ₁を加熱するヒータ等の加熱手段（図示略）が具備された電気加熱式の改質触媒であり、その加熱手段への電力供給用の電極４１ｂ₂を備えている。本実施例１にあっては、電子制御装置７０の改質ガス生成指示に従って当該電子制御装置７０から電極４１ｂ₂に通電される。この電子制御装置７０は、その触媒担体４１ｂ₁の温度を図１に示す温度センサ４１ｃの検出信号に基づいて検出する。

更に、この燃料改質装置４０は、上記の混合部４１ａに炭化水素系燃料を供給する燃料供給手段４２と、その混合部４１ａに空気を供給する空気供給手段４３とを有している。その燃料供給手段４２としては、例えば、その混合部４１ａに炭化水素系燃料を噴射させる所謂燃料噴射弁を用いる。また、その空気供給手段４３は、空気を圧送するポンプ４３ａと、このポンプ４３ａから吐出された空気を混合部４１ａへと導く空気供給路４３ｂと、この空気供給路４３ｂ上に配備され、混合部４１ａへの空気供給量を調節する空気供給量調節弁４３ｃとを備えている。ここで、その燃料供給手段４２と空気供給手段４３（ポンプ４３ａ及び空気供給量調節弁４３ｃ）は、改質ガスの生成時期（具体的には、燃料改質触媒４１ｂの触媒担体４１ｂ₁が所定の改質可能温度に達した際）に電子制御装置７０によって動作が制御され、改質ガスの生成量に応じた供給量で燃料と空気を各々供給する。

また更に、この燃料改質装置４０には、燃料改質手段４１で生成された改質ガスを吸気通路２１へと導く改質ガス供給路４４が配備されている。この改質ガス供給路４４は、吸気通路２１上で且つ空気の流動方向に対するスロットルバルブ２４の下流側において連通させる。そして、この燃料改質装置４０においては、その連通部分に改質ガス供給路４４と吸気通路２１との連通状態を調節し得る調節手段が配備されている。例えば、本実施例１にあっては、その調節手段として、その連通状態を電子制御装置７０の指示により全閉状態から全開状態まで無段階又は所定の段階で可変させて、改質ガスの吸気通路２１への流入量を適宜調節し得る改質ガス流量調節弁４５を用いる。尚、その調節手段としては、改質ガス供給路４４と吸気通路２１との間を全閉状態と全開状態とに切り替え可能な開閉弁を用いてもよい。

ここで、この燃料改質装置４０においては、上記の如く触媒担体４１ｂ₁を加熱して改質反応を促進させているので、そこで生成された改質ガスが高温になる。これが為、その高温の改質ガスが吸気通路２１に供給されたときには、吸気温度が上昇して燃焼室１５への吸入空気量（換言すれば、吸入効率）を低下させてしまうので、機関出力の低下を招いてしまう。

そこで、本実施例１にあっては、燃料改質装置４０で生成された改質ガスを冷却させるべく、改質ガス供給路４４上に電子制御装置７０で動作制御可能な冷却装置５０を設ける。この冷却装置５０は、改質ガス供給路４４を２本に分割して、その第１改質ガス供給路４４ａと第２改質ガス供給路４４ｂの間に配設する。尚、この冷却装置５０は、吸入効率の低下という不都合が生じないのであれば必ずしも設けずともよい。

また、上述した燃料改質手段４１においては、機関始動直後に全ての炭化水素系燃料を改質させることができずその一部が残る場合がある。そして、かかる場合には、その未改質燃料が燃焼室１５で燃焼されて有害成分を生成してしまうが、その有害成分は活性温度に達していない排気浄化装置３３で浄化することができないのでエミッション性能を悪化させてしまう。

また、生成された改質ガスの中の水素ガスはその良好な燃焼性により燃焼時の燃料として必要とされるが、一酸化炭素ガスは、失火等を引き起こし、燃焼室１５で燃焼されずに排出されてしまうので、活性温度に達していない排気浄化装置３３で浄化されずにエミッション性能を悪化させてしまう。即ち、改質ガス供給路４４には有用な水素ガス以外に無用な未改質燃料や一酸化炭素ガスも存在しているので、エミッション性能の悪化を招いてしまう。

そこで、この内燃機関１においては、改質ガス供給路４４の改質ガス及び未改質燃料から水素ガスを分離させて、水素ガス濃度の高い改質ガスが燃焼室１５に供給されるよう構成する。本実施例１にあっては、改質ガス及び未改質燃料から水素ガスを取り出すことが可能な水素ガス分離装置６０を改質ガス供給路４４上に配設する。具体的には、改質ガス供給路４４を更に分割し、冷却装置５０の下流の第２改質ガス供給路４４ｂと第３改質ガス供給路４４ｃの間に水素ガス分離装置６０を配置する。

本実施例１の水素ガス分離装置６０は、一方を冷却装置５０側の第２改質ガス供給路４４ｂに連通させ且つ他方を吸気通路２１側の第３改質ガス供給路４４ｃに連通させた筐体６１と、この筐体６１内に配設された未改質燃料の流量調節手段（以下、「未改質燃料流量調節手段」という。）６２及び一酸化炭素ガスの流量調節手段（以下、「一酸化炭素流量調節手段」という。）６３とで構成する。

その未改質燃料流量調節手段６２とは、具体的に、水素ガス分離装置６０に流入してきた改質ガスと未改質燃料（炭化水素系燃料）の内の未改質燃料の第３改質ガス供給路４４ｃへの流出量を少なくとも低下（好ましくは流出を遮断）させる一方、改質ガスを第３改質ガス供給路４４ｃ側へと流出させる手段のことである。例えば、本実施例１にあっては、炭化水素系燃料を吸着させる一方で改質ガスを透過させるゼオライト等のＨＣ吸着剤を使用する。

また、一酸化炭素流量調節手段６３とは、具体的に、流入してきた改質ガスと未改質燃料の内の一酸化炭素ガスの第３改質ガス供給路４４ｃへの流出量を少なくとも低下（好ましくは流出を遮断）させる一方、残りの水素ガス等からなる改質ガスと未改質燃料を第３改質ガス供給路４４ｃ側へと流出させる手段のことである。例えば、本実施例１にあっては、一酸化炭素ガスを吸着させる一方で残りの水素ガス等からなる改質ガスと未改質燃料を透過させる活性炭等のＣＯ吸着剤を使用する。

ここで、本実施例１の水素ガス分離装置６０においては筐体６１の中の改質ガスの流れの上流側から順に未改質燃料流量調節手段６２，一酸化炭素流量調節手段６３を配置する。従って、本実施例１においては、先ず未改質燃料流量調節手段６２で未改質燃料が吸着され、その残りの改質ガスの中の一酸化炭素ガスが一酸化炭素流量調節手段６３で吸着されて、水素ガスを主成分とする改質ガスが第３改質ガス供給路４４ｃ側へと排出される。尚、その未改質燃料流量調節手段６２と一酸化炭素流量調節手段６３については、改質ガスの流れ方向に対して何れを上流に配置してもよい。

次に、本実施例１の内燃機関１の動作について図２のフローチャートに基づき説明する。

先ず、電子制御装置７０は、イグニッションＯＮ信号等から機関始動要求を検知した際に、電極４１ｂ₂に通電して燃料改質触媒４１ｂの触媒担体４１ｂ₁を加熱し（ステップＳＴ１）、その改質触媒担体温度が改質反応可能な所定温度以上になっているか否か判断する（ステップＳＴ２）。

ここで、この電子制御装置７０は、その改質触媒担体温度が所定温度に達していなければこれを繰り返し、所定温度に達していれば燃料改質装置４０を作動させて改質ガスを生成させる（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３においては、空気供給量調節弁４３ｃ及び改質ガス流量調節弁４５が開弁されると共に、燃料供給手段４２とポンプ４３ａが駆動される。これにより、燃料改質手段４１においては、炭化水素系燃料と空気が混合部４１ａに供給され、その混合気が燃料改質触媒４１ｂに送られて水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスが生成される。尚、本実施例１の電子制御装置７０は、その際に冷却装置５０を作動させる。

これにより、燃料改質装置４０で生成された改質ガスと未改質燃料は、冷却装置５０で冷やされた後に水素ガス分離装置６０へと流入する。この本実施例１の水素ガス分離装置６０においては、先ず未改質燃料流量調節手段６２が改質ガスと未改質燃料の中から未改質燃料を吸着し、その未改質燃料流量調節手段６２を通過した残りの改質ガスから一酸化炭素流量調節手段６３が一酸化炭素ガスを吸着して、改質ガスの水素ガス濃度を高くする。

従って、この内燃機関１においては、水素ガス濃度の高い改質ガスが第３改質ガス供給路４４ｃを介して吸気通路２１に供給される。これが為、この内燃機関１においては、従来よりも希薄側の燃焼限界が拡大されるので、失火や燃焼不良が抑制されてエミッション性能を向上させることができる。例えば、正確な吸入空気量を計測することができず、これによって設定値よりも希薄な混合気を燃焼室１５に供給せざるを得ない機関始動時（特に、完爆まで）においても、失火や燃焼不良を抑制することができるので、その際のエミッション性能の向上が可能になる。更に、この内燃機関１は、仮に失火や燃焼不良が発生したとしても、排気ガスの成分の殆どを無害な水素ガスで占めているので、そもそもエミッション性能が悪化することはない。

尚、その際、この内燃機関１においては、電子制御装置７０によりスロットルバルブ２４の開弁角度や点火プラグ１６の点火時期などが制御されて燃焼制御が実行されている。

ここで、この内燃機関１が上記の改質ガスのみを燃料として使用する機関である場合には、以降、電子制御装置７０に改質ガス流量調節弁４５とスロットルバルブ２４の開弁角度を各々制御させて、所望の運転状態に応じた改質ガスと空気の混合気による燃焼制御を実行させる。

その際、水素ガス分離装置６０においては、改質ガスと未改質燃料の通過に伴い未改質燃料流量調節手段６２及び一酸化炭素流量調節手段６３が徐々に温度上昇し、所定の温度以上になると、吸着した未改質燃料と一酸化炭素ガスが未改質燃料流量調節手段６２及び一酸化炭素流量調節手段６３から徐々に脱離する。従って、その未改質燃料流量調節手段６２と一酸化炭素流量調節手段６３は、脱離現象を引き起こすことにより、次回の機関始動時に未改質燃料と一酸化炭素ガスを再び吸着させることができるようになる。

一方、脱離現象が起きたときには、脱離した未改質燃料と一酸化炭素ガス、更には、燃料改質装置４０で生成した水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスと未改質燃料が吸気通路２１に流入するので、排気ガス中に有害成分（ＨＣ成分、ＣＯ成分等）が含まれる。しかしながら、そのような脱離現象が生じるときには既に排気浄化装置３３が活性温度に達するに十分な時間が経過しており、その排気ガス中の有害成分が排気浄化装置３３によって浄化されるので、エミッション性能の悪化は招かない。

また、この内燃機関１が炭化水素系燃料を吸気ポート１１ｂや燃焼室１５に噴射させる燃料噴射装置を具備しており、その炭化水素系燃料での燃焼に切り替える又は炭化水素系燃料及び改質ガスの混合燃料での燃焼に切り替える機関である場合には、例えば、電子制御装置７０に排気浄化装置３３の触媒担体温度を排気触媒温度センサ３４の検出信号等から監視させ、排気浄化装置３３が活性温度に達していなければ上記のステップＳＴ１〜ＳＴ３を繰り返させ、活性温度に達していればその切替制御を実行させる。

以上示した如く、本実施例１の内燃機関１においては、機関始動直後から一酸化炭素ガスの燃焼室１５への供給量を低下させて（厳密には、燃焼室１５への供給を遮断して）水素ガスで運転しているので、失火や燃焼不良が抑制される。また、この内燃機関１においては、未改質燃料についても機関始動直後から燃焼室１５への供給量を低下させている（厳密には、燃焼室１５への供給を遮断している）ので、その未改質燃料の燃焼に伴う有害成分の生成を抑制することができる。このように、本実施例１の内燃機関１によれば、機関始動直後から排気ガス中の有害成分を低減してエミッション性能を向上させることができる。

更に、この内燃機関１においては、未改質燃料流量調節手段６２や一酸化炭素流量調節手段６３に上記の如き吸着剤を用いることによって、これらから未改質燃料や一酸化炭素ガスを夫々脱離させる為の特別な制御や構成を必要としない。従って、本実施例１の内燃機関１によれば、簡便な構成で水素ガスの分離性能を長期に渡り維持することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例２を図３及び図４に基づいて説明する。

図３の符号１００は本実施例２の内燃機関を示す。本実施例２の内燃機関１００は、前述した実施例１の内燃機関１において、水素ガス分離装置６０を図３に示す水素ガス分離装置１６０へと変更し、更に、水素ガスが取り除かれた改質ガスと未改質燃料を少なくとも機関始動後所定時間経過するまでの間吸気通路２１を含む何処へも供給されぬよう保持する制御手段を設けたものである。

先ず、本実施例２の水素ガス分離装置１６０は、一方を第２改質ガス供給路４４ｂに連通させ且つ他方を第３改質ガス供給路４４ｃに連通させた筐体１６１と、この筐体１６１内に配設された一酸化炭素流量調節手段１６２とで構成している。

ここで、本実施例２の一酸化炭素流量調節手段１６２としては、具体的に、水素ガス分離装置１６０に流入してきた改質ガスと未改質燃料の内の水素ガスのみを透過させ、残りを遮断させるポリイミド膜やパラジウム膜等のＨ₂分離膜を使用する。従って、この水素ガス分離装置１６０においては、一酸化炭素流量調節手段１６２を透過した水素ガスが第３改質ガス供給路４４ｃを介して吸気通路２１に供給される。

一方、そのＨ₂分離膜を透過できなかった一酸化炭素ガス等からなる改質ガスと未改質燃料は、筐体１６１内で滞留して新たに生成された改質ガスの流入を妨げてしまう。

そこで、本実施例２の内燃機関１００においては、その改質ガスと未改質燃料の筐体１６１内での滞留を抑制しつつ、これらを少なくとも機関始動後所定時間経過するまでの間吸気通路２１を含む何処へも流入させぬ上記の制御手段を設ける。

具体的に、かかる制御手段は、一端を筐体１６１内の一酸化炭素流量調節手段１６２の上流側に連通させ、他端を吸気通路２１側に連通させた吸気バイパス通路１８１と、この吸気バイパス通路１８１上に配備した貯留タンク１８２及び開閉弁１８３と、電子制御装置７０の制御機能とにより構成する。

本実施例２にあっては、その吸気バイパス通路１８１を第１から第３の吸気バイパス通路１８１ａ〜１８１ｃで構成し、その第１吸気バイパス通路１８１ａと第２吸気バイパス通路１８１ｂの間に貯留タンク１８２を配置し、その第２吸気バイパス通路１８１ｂと第３吸気バイパス通路１８１ｃの間に開閉弁１８３を配置する。その第１吸気バイパス通路１８１ａは、その一端を筐体１６１内に連通させ、水素ガスを取り除いた改質ガスと未改質燃料を貯留タンク１８２へと導く。また、第３吸気バイパス通路１８１ｃは、その一端を第３改質ガス供給路４４ｃに連通させ、貯留タンク１８２内の改質ガスと未改質燃料の吸気通路２１への流入を可能にしている。

ここで、この制御手段を構成する開閉弁１８３は、電子制御装置７０で制御される。本実施例２の電子制御装置７０には、機関始動後所定時間経過するまで開閉弁１８３を閉弁させ、その所定時間を経過した後に開閉弁１８３を開弁させる弁制御機能が設けられている。例えば、その所定時間としては、内燃機関１００が始動してから完爆するまでの時間，排気浄化装置３３の触媒担体温度が活性温度に達するまでの時間などを設定することができる。

以下に、本実施例２の内燃機関１００の動作について図４のフローチャートに基づき説明する。

先ず、電子制御装置７０は、実施例１と同様に、燃料改質触媒４１ｂの触媒担体４１ｂ₁を加熱し（ステップＳＴ１１）、その改質触媒担体温度が改質反応可能な所定温度以上になっているか否か判断する（ステップＳＴ１２）。

ここで、この電子制御装置７０は、その改質触媒担体温度が所定温度に達していなければこれを繰り返し、所定温度に達していれば開閉弁１８３を閉弁させる（ステップＳＴ１３）。尚、その開閉弁１８３については、例えば、機関停止時に電子制御装置７０の指示により閉弁されるよう設定してもよく、かかる設定の場合にはステップＳＴ１３の閉弁動作を省略する。

そして、この電子制御装置７０は、実施例１と同様に燃料改質装置４０を作動させ、炭化水素系燃料と空気の混合気から水素ガス及び一酸化炭素ガスが主成分の改質ガスを生成させる（ステップＳＴ１４）。

これにより、燃料改質装置４０で生成された改質ガスと未改質燃料は、冷却装置５０で冷却された後に水素ガス分離装置１６０へと流入する。この本実施例２の水素ガス分離装置１６０においては、一酸化炭素流量調節手段１６２が改質ガスと未改質燃料の中から水素ガスを透過させる一方、そこで透過されずに残された一酸化炭素ガス等からなる改質ガスと未改質燃料を第１吸気バイパス通路１８１ａから排出させる。

ここで、かかる状態での内燃機関１００においては、開閉弁１８３が閉弁しているので、その一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスと未改質燃料は貯留タンク１８２に貯留され、水素ガスのみが第３改質ガス供給路４４ｃを介して吸気通路２１に供給される。従って、この内燃機関１００においては、燃焼制御が実行された際に実施例１と同様の効果を奏することができる。即ち、この内燃機関１００においても、従来よりも希薄側の燃焼限界が拡大されるので、失火や燃焼不良が抑制されてエミッション性能を向上させることができる。更に、この内燃機関１００は、仮に失火や燃焼不良が発生しても、排気ガスの成分の殆どが無害な水素ガスであるのでエミッション性能が悪化することはない。

続いて、本実施例２の電子制御装置７０は、機関始動後所定時間が経過したか否か判断する（ステップＳＴ１５）。ここでは、その所定時間として内燃機関１００が始動してから完爆するまで又は内燃機関１００が安定して運転するまでの時間を設定する。

そして、この電子制御装置７０は、そのステップＳＴ１５にて所定時間が経過していないとの判断を為した場合、上記ステップＳＴ１１に戻ってこれを繰り返す。これが為、その際の内燃機関１００においては、上記と同様に水素ガスで運転されて失火や燃焼不良を抑制することができるので、設定値よりも希薄な混合気が燃焼室１５に供給されたとしても、機関完爆まで又は内燃機関１００が安定して運転するまでの間のエミッション性能を向上させることができる。

一方、電子制御装置７０は、上記ステップＳＴ１５にて所定時間が経過したとの判断を為した場合、開閉弁１８３を開弁させる（ステップＳＴ１６）。

これにより、貯留タンク１８２に貯留された一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスと未改質燃料が第２及び第３の吸気バイパス通路１８１ｂ，１８１ｃを介して第３改質ガス供給路４４ｃに送られ、水素ガスと共に吸気通路２１へと供給される。ここで、その一酸化炭素ガスは前述したが如く失火や燃焼不良を誘引するが、機関完爆しているこの時点においては安定した燃焼が行われているものと推定されるので、その失火等は起こり難くなっている。

以上示した如く、本実施例２の内燃機関１００によれば、実施例１と同様に、機関始動直後から一酸化炭素ガスと未改質燃料の燃焼室１５への供給量を低下させて（厳密には、燃焼室１５への供給を遮断して）水素ガスで運転しているので、機関始動直後からエミッション性能を向上させることができる。また、この内燃機関１００においては、実施例１のような未改質燃料流量調節手段６２が不要になる。更に、上記の如く内燃機関１００の始動から完爆まで又は内燃機関１００が安定して運転するまでの時間を所定時間として設定した場合、貯留タンク１８２は、その短時間の間に生成される一酸化炭素ガスや発生する未改質燃料を貯留すればよいので、容量を小さくすることができ、車輌に搭載し易くなる。

ここで、上述した制御フローにおいては、上記ステップＳＴ１６で貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスと未改質燃料が燃焼室１５へと送られる。これが為、仮に失火や燃焼不良が生じたときには一酸化炭素ガスと未改質燃料が排気通路３１に排出され、また、失火等が生じなくても未改質燃料の燃焼により有害成分が生成されて排気通路３１へと排出される。その際、排気浄化装置３３の触媒担体温度が活性温度に達していれば、少なくとも排気ガス中の有害成分は浄化することができるが、活性温度に達していなければ、有害成分や未改質燃料を大気に排出してしまうので好ましくない。

そこで、かかる場合には、排気浄化装置３３が活性温度に達するまでの時間を上記ステップＳＴ１５で用いる所定時間として設定し（又は上記ステップＳＴ１５にて排気浄化装置３３が活性温度に達したか否か判定させ）、上記ステップＳＴ１６の開弁制御を実行した際に排気ガス中の有害成分を排気浄化装置３３で浄化できるように構成してもよい。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例３を図５及び図６に基づいて説明する。

図５の符号２００は本実施例３の内燃機関を示す。本実施例３の内燃機関２００は、前述した実施例２の内燃機関１００において、水素ガス分離装置１６０を図５に示す水素ガス分離装置２６０へと変更したものである。また、この内燃機関２００は、水素ガスが取り除かれた改質ガスと未改質燃料を少なくとも機関始動後所定時間経過するまでの間吸気通路２１を含む何処へも供給されぬよう保持し、且つ、その改質ガスを排気浄化装置３３の触媒担体温度に応じて吸気通路２１又は排気浄化装置３３よりも上流の排気通路３１へと供給する制御手段を実施例２の制御手段に替えて設けたものである。

先ず、本実施例３の水素ガス分離装置２６０は、実施例２の水素ガス分離装置１６０と同様の筐体２６１と、この筐体１６１内に配設された未改質燃料流量調節手段２６２及び一酸化炭素流量調節手段２６３とで構成している。その本実施例３の未改質燃料流量調節手段２６２としては、実施例１で例示した未改質燃料流量調節手段６２と同様のＨＣ吸着剤を使用する。また、その本実施例３の一酸化炭素流量調節手段２６３としては、実施例２で例示した一酸化炭素流量調節手段１６２と同様のＨ₂分離膜を使用する。

本実施例３の水素ガス分離装置２６０においては、改質ガスの流れ方向の上流側から未改質燃料流量調節手段２６２，一酸化炭素流量調節手段２６３の順に各々間隔を空けて配置する。これが為、この水素ガス分離装置２６０においては、その筐体２６１内での未改質燃料流量調節手段２６２と一酸化炭素流量調節手段２６３との間の空間に改質ガスのみが流入し、その内の水素ガスが一酸化炭素流量調節手段２６３を透過して第３改質ガス供給路４４ｃへと流出する。従って、その筐体２６１内の空間には水素ガスを取り除いた一酸化炭素ガス等からなる改質ガスが存在することになるが、本実施例３にあっては、その空間での改質ガスの滞留を上述した制御手段によって防ぐ。

この本実施例３の制御手段は、実施例２と同じ吸気バイパス通路１８１及び貯留タンク１８２を備えている。そして、本実施例３にあっては、その吸気バイパス通路１８１を成す第１吸気バイパス通路１８１ａの一端を上記の筐体２６１内の空間に連通させ、その空間内の一酸化炭素ガス等からなる改質ガスを貯留タンク１８２へと導く。

また、本実施例３の制御手段には、実施例２の開閉弁１８３に替えて設けた流路切替弁２８３と、貯留タンク１８２内の改質ガスを排気浄化装置３３よりも上流の排気通路３１に供給させる排気バイパス通路２８４とを備えている。

ここで、その流路切替弁２８３は、機関始動後所定時間経過した後に、排気浄化装置３３の触媒担体温度が活性温度よりも低ければ第２吸気バイパス通路１８１ｂの改質ガスを排気バイパス通路２８４に送出させ、その触媒担体温度が活性温度以上であれば第２吸気バイパス通路１８１ｂの改質ガスを第３吸気バイパス通路１８１ｃに送出させるべく構成する。即ち、この流路切替弁２８３は、機関始動後所定時間が経過するまでは第２吸気バイパス通路１８１ｂと第３吸気バイパス通路１８１ｃと排気バイパス通路２８４との間を各々遮断させる第１状態と、その所定時間経過後で触媒担体温度が活性温度よりも低いときに、第２吸気バイパス通路１８１ｂと排気バイパス通路２８４とを連通させ且つこれらと第３吸気バイパス通路１８１ｃとの間を遮断させる第２状態と、その所定時間経過後で排気浄化装置３３の触媒担体温度が活性温度以上のときに、第２吸気バイパス通路１８１ｂと第３吸気バイパス通路１８１ｃとを連通させ且つこれらと排気バイパス通路２８４との間を遮断させる第３状態とを切り替えるものであり、例えば三方弁を使用する。

ここで、その各状態の切り替えは、電子制御装置７０によって実行させる。例えば、本実施例３にあっては、内燃機関１００が始動してから完爆するまでの時間を上記の所定時間として設定する。

以下に、本実施例３の内燃機関２００の動作について図６のフローチャートに基づき説明する。

先ず、電子制御装置７０は、実施例１，２と同様に、燃料改質触媒４１ｂの触媒担体４１ｂ₁を加熱し（ステップＳＴ２１）、その改質触媒担体温度が改質反応可能な所定温度以上になっているか否か判断する（ステップＳＴ２２）。

ここで、この電子制御装置７０は、その改質触媒担体温度が所定温度に達していなければこれを繰り返し、所定温度に達していれば第２吸気バイパス通路１８１ｂと第３吸気バイパス通路１８１ｃと排気バイパス通路２８４との間を各々遮断させるべく流路切替弁２８３の閉弁制御を実行する（ステップＳＴ２３）。

そして、この電子制御装置７０は、実施例１，２と同様に燃料改質装置４０を作動させ、炭化水素系燃料と空気の混合気から水素ガス及び一酸化炭素ガスが主成分の改質ガスを生成させる（ステップＳＴ２４）。

これにより、燃料改質装置４０で生成された改質ガスと未改質燃料は、冷却装置５０で冷却された後に水素ガス分離装置２６０へと流入する。この本実施例３の水素ガス分離装置２６０においては、先ず、未改質燃料流量調節手段２６２が改質ガスと未改質燃料の中から未改質燃料を吸着して、残りの改質ガスを筐体２６１内の空間に透過させる。そして、この水素ガス分離装置２６０においては、その残りの改質ガスの中の水素ガスが一酸化炭素流量調節手段２６３を透過する一方、そこで透過されずに残された空間内の一酸化炭素ガス等からなる改質ガスが第１吸気バイパス通路１８１ａから排出される。

ここで、かかる状態での内燃機関２００においては、流路切替弁２８３が全ての通路（第２吸気バイパス通路１８１ｂ，第３吸気バイパス通路１８１ｃ及び排気バイパス通路２８４）を遮断しているので、一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスは貯留タンク１８２に貯蔵され、水素ガスのみが第３改質ガス供給路４４ｃを介して吸気通路２１に供給される。従って、この内燃機関１００においては、燃焼制御が実行された際に実施例１，２と同様の効果を奏することができる。即ち、この内燃機関２００においても、希薄側の燃焼限界の拡大に伴い失火や燃焼不良が抑制されてエミッション性能を向上させることができ、更に、仮に失火や燃焼不良が発生しても、排気ガスの成分の殆どが無害な水素ガスであるのでエミッション性能が悪化しない。

続いて、この電子制御装置７０は、機関始動後所定時間が経過したか否か（換言すれば、内燃機関２００が完爆したか否か）判断する（ステップＳＴ２５）。

そして、この電子制御装置７０は、そのステップＳＴ２５にて所定時間が経過していないとの判断を為した場合、上記ステップＳＴ２１に戻ってこれを繰り返す。これが為、この内燃機関２００においては、水素ガスのみを吸気通路２１に供給し続けるので、前述した実施例２と同様に、設定値よりも希薄な混合気が燃焼室１５に供給されたとしても、機関完爆までの間のエミッション性能を向上させることができる。

一方、電子制御装置７０は、上記ステップＳＴ２５にて所定時間が経過したとの判断を為した場合、第２吸気バイパス通路１８１ｂと排気バイパス通路２８４とを連通させ且つこれらと第３吸気バイパス通路１８１ｃとの間を遮断させるべく（即ち、貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスを排気通路３１へと流入させるべく）、流路切替弁２８３の流路切替制御を実行する（ステップＳＴ２６）。

これにより、貯留タンク１８２に貯蔵された一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスは、排気バイパス通路２８４を介して排気浄化装置３３よりも上流の排気通路３１へと供給される。これが為、排気ガスの通過によって温度上昇し始めている排気浄化装置３３においては、その排気触媒担体温度が一酸化炭素ガスを酸化反応させ得る温度（約１００℃）以上になり、改質ガス（一酸化炭素ガス）の流入に伴う酸化反応温度によって排気触媒担体温度の上昇速度が速くなる。従って、この内燃機関２００においては、より早く排気浄化装置３３を活性温度（約３５０℃以上）にまで上昇させることができ、排気ガス中の有害成分の浄化作用を早めることができるので、機関始動後のエミッション性能を向上させることができる。

続いて、この電子制御装置７０は、排気触媒温度センサ３４の検出信号等に基づいて排気浄化装置３３の排気触媒担体温度が活性温度以上か否かを判断する（ステップＳＴ２７）。

ここで、その排気触媒担体温度が活性温度に達していなければ、この電子制御装置７０は、上記ステップＳＴ２６に戻り、貯留タンク１８２から一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを排気浄化装置３３よりも上流の排気通路３１に供給し続けて、その排気触媒担体温度の早期昇温を図る。

一方、その排気触媒担体温度が活性温度に達していれば、この電子制御装置７０は、第２吸気バイパス通路１８１ｂと第３吸気バイパス通路１８１ｃとを連通させ且つこれらと排気バイパス通路２８４との間を遮断させるべく（即ち、貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスを吸気通路２１へと流入させるべく）、流路切替弁２８３の流路切替制御を実行する（ステップＳＴ２８）。

これにより、貯留タンク１８２に貯蔵された一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスは、第３吸気バイパス通路１８１ｃと第３改質ガス供給路４４ｃを介して吸気通路２１へと供給され、燃焼室１５で燃焼する。ここで、その一酸化炭素ガスは前述したが如く失火や燃焼不良を誘引するが、実施例２よりも機関始動後の時間が経過しているこの時点においてはより安定した燃焼が行われているものと推定されるので、その失火等は起こり難くなっている。また、仮に失火等が起きたとしても、排気浄化装置３３の排気触媒担体温度が活性温度に達しているので、燃焼されずに燃焼室１５から排出された一酸化炭素ガスを排気浄化装置３３で浄化することができる。

以上示した如く、本実施例３の内燃機関２００によれば、実施例１，２と同様に、機関始動直後から一酸化炭素ガスと未改質燃料の燃焼室１５への供給量を低下させて（厳密には、燃焼室１５への供給を遮断して）水素ガスで運転しているので、機関始動直後からエミッション性能を向上させることができる。また、この内燃機関２００においては、排気触媒担体温度がある程度上昇した時点で排気浄化装置３３に貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスを供給し、その排気触媒担体温度が活性温度に達するまでの時間を大幅に短縮している。従って、この内燃機関２００によれば、機関始動後の早い段階で排気ガス中の有害成分の浄化が可能になるので、機関始動後のエミッション性能を早期に確保することができる。また、この内燃機関２００においては、その排気触媒担体温度が活性温度に達した後で貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスを吸気通路２１へと供給させるので、仮にその一酸化炭素ガスが失火等で排気通路３１に排出されたとしても、排気浄化装置３３で浄化することができる。

ところで、上述したステップＳＴ２５では機関始動後の時間経過を観て貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスを排気通路３１に供給させるべきか判断しているが、一酸化炭素ガスの酸化反応は排気浄化装置３３の排気触媒担体温度が約１００℃以上になってから起こるので、そのステップＳＴ２５においては、その排気触媒担体温度を監視して一酸化炭素ガスが酸化反応可能な温度（約１００℃）以上か否かを判断させてもよい。かかる場合には、排気触媒担体温度が酸化反応可能な温度に達していれば上記ステップＳＴ２６の流路切替弁２８３の流路切替制御を実行させ、その温度に達していなければ流路切替弁２８３を閉弁させ続ける。

また、本実施例３にあっては、水素ガス分離装置２６０の未改質燃料流量調節手段２６２として実施例１と同様のＨＣ吸着剤を使用しているので、その未改質燃料流量調節手段２６２に吸着された未改質燃料が温度上昇に伴って脱離する。ここで、貯留タンク１８２の一酸化炭素ガスが排気通路３１へと流入されるよう流路切替弁２８３を制御している場合にその脱離現象が生じると、その脱離した未改質燃料は、一酸化炭素ガスと共に排気通路３１へと供給され、活性温度に達していない排気浄化装置３３で浄化されずにそのまま大気へと放出されてしまう。

そこで、かかるエミッション性能の悪化を防ぐ為、本実施例３にあっては、吸着された未改質燃料が未改質燃料流量調節手段２６２から脱離し始める時間を経過したときに、貯留タンク１８２からの一酸化炭素ガスの供給路を排気通路３１から吸気通路２１へと切り替えるよう流路切替弁２８３を制御してもよい。これにより、脱離した未改質燃料は燃焼室１５で燃焼されるので、そのまま大気へと放出させてしまうよりはエミッション性能の観点から好ましい。

尚、上述した各実施例１〜３においては空気の中の酸素成分を利用して炭化水素系燃料との改質反応を起こさせるよう空気供給手段４３が配備されているが、これの替わりに酸素タンク等が具備された酸素供給手段を用意し、この酸素供給手段から燃料改質手段４１の混合部４１ａに酸素を供給してもよい。

また、上述した各実施例１〜３においては炭化水素系燃料と酸素からなる混合気を改質して水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを生成させる燃料改質装置４０について例示したが、この燃料改質装置４０は、炭化水素系燃料と酸素と水蒸気からなる混合気から水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを生成させるべく構成してもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、機関始動時からのエミッション性能を向上させる技術に適している。

本発明に係る内燃機関の実施例１の構成を示す図である。 実施例１の内燃機関の動作について説明するフローチャートである。 本発明に係る内燃機関の実施例２の構成を示す図である。 実施例２の内燃機関の動作について説明するフローチャートである。 本発明に係る内燃機関の実施例３の構成を示す図である。 実施例３の内燃機関の動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１，１００，２００ 内燃機関
１５ 燃焼室
２１ 吸気通路
３１ 排気通路
３３ 排気浄化装置
３４ 排気触媒温度センサ
４０ 燃料改質装置
４１ 燃料改質手段
４１ａ 混合部
４１ｂ 燃料改質触媒
４１ｃ 温度センサ
４２ 燃料供給手段
４３ 空気供給手段
４４ 改質ガス供給路
４５ 改質ガス流量調節弁
５０ 冷却装置
６０，１６０，２６０ 水素ガス分離装置
６２ 未改質燃料流量調節手段
６３，１６２ 一酸化炭素流量調節手段
７０ 電子制御装置
１８１ 吸気バイパス通路
１８２ 貯留タンク
１８３ 開閉弁
２６２ 未改質燃料流量調節手段
２６３ 一酸化炭素流量調節手段
２８３ 流路切替弁
２８４ 排気バイパス通路

Claims (8)

1. 炭化水素系燃料から水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする改質ガスを生成し、該改質ガスを燃料として吸気通路に供給する燃料改質装置が具備された内燃機関において、
   前記改質ガスの中から水素ガスを取り出して前記吸気通路へと供給する水素ガス分離装置を設けたことを特徴とする内燃機関。
2. 前記水素ガス分離装置は、前記改質ガスの中の一酸化炭素ガスの前記吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方で当該改質ガスの中の水素ガスを前記吸気通路側へと流出させる一酸化炭素流量調節手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
3. 前記一酸化炭素流量調節手段は、前記改質ガスの中から一酸化炭素ガスを吸着させる一方で水素ガスを透過させるＣＯ吸着剤であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
4. 前記水素ガス分離装置は、未改質の炭化水素系燃料の前記吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方で前記改質ガスを前記吸気通路側へと流出させる未改質燃料流量調節手段を更に備えたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の内燃機関。
5. 前記水素ガス分離装置を経た一酸化炭素ガスが機関始動後所定時間経過するまでの間前記吸気通路へと供給されぬよう制御する手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
6. 前記一酸化炭素流量調節手段は、前記改質ガスの中から水素ガスのみを透過させるＨ₂分離膜であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
7. 前記水素ガス分離装置を経た一酸化炭素ガスを貯留させる貯留タンクを設けたことを特徴とする請求項１，２，５又は６に記載の内燃機関。
8. 前記水素ガス分離装置に、前記貯留タンクに一酸化炭素ガスのみを貯留させるべく、未改質の炭化水素系燃料の前記吸気通路側への流出量を少なくとも低下させる一方で前記改質ガスを前記吸気通路側へと流出させる未改質燃料流量調節手段を備え、
   排気通路上の排気浄化装置が一酸化炭素の活性温度に達した際に前記貯留タンクの一酸化炭素ガスを当該排気浄化装置へと流入させるよう制御する手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の内燃機関。

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