JP4206981B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスと当該排気ガス中に添加した燃料とから生成された改質ガスを吸気経路に供給し得る内燃機関に関する。

従来、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器に担持された改質用触媒で改質反応させて改質ガスを生成する。そして、この改質ガスを吸気経路に供給して混合気と共に燃焼室で燃焼させる内燃機関が知られている。例えば、この種の内燃機関は、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、一部の気筒を改質用気筒として構成し、この改質用気筒をリッチ燃焼させて改質ガス燃料を生成し、この改質ガス燃料を残りの気筒に供給してリーン燃焼させる、という技術が開示されている。

特開平６−２６４７３２号公報 特開２００４−９２５２０号公報 特開昭５２−１１３４２３号公報

ところで、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器で改質反応（水蒸気改質や脱水素反応（分解反応））させて改質ガス（水素ガス）を取り出す為には、その排気ガスの空気過剰率λがλ≦１であることが好ましく、λ＞１であると多量の燃料を添加しなければならないので好ましくない。

即ち、空気過剰率λがλ≦１となるストイキオメトリ（以下、「ストイキ」という。）又はリッチの排気ガスであれば、添加した燃料の全てを改質反応に使用することができるが、λ＞１となるリーンの排気ガスの場合、その排気ガス中に酸素が残存しているので、その酸素との酸化反応を行わせて改質器を無酸素の状態にする為の燃料と所望量の改質ガス（水素ガス）を生成させる為の燃料とを要することとなり、余分な燃料を添加する必要があった。

これが為、リーン空燃比での希薄燃焼を行う内燃機関においては、改質ガスを生成する為に余分な燃料も排気ガス中に添加しなければならず、これにより、燃料消費率の低減を図らんとする希薄燃焼の利点を大きく損なってしまう。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、リーン運転を行いつつも、適量な燃料の供給量で改質ガスを生成し得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、第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、その第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、その第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、その排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する前記排気経路上の改質器と、この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能、及び改質器の温度を昇温すべきときに前記第２燃焼パターン気筒をリーン燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能を有する制御装置とを備えている。

この請求項１記載の発明によれば、リーン運転を行いつつ、改質器においては、供給された燃料の全てを改質ガスとして生成することができる。

また、この請求項１記載の発明によれば、改質器に担持された改質用触媒の床温が活性温度に達していないときに、そのリーンの排気ガスと燃料とが酸化反応（燃焼）を起こし、改質用触媒の床温を上昇させることができる。

上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、その第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、その第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、排気経路上に配置し、排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成すると共に、前記排気経路から流入した排気ガスの通路上に触媒を備える改質器と、この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能、及び改質器の温度を昇温すべきときに前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼させる燃焼制御機能を有する制御装置と、を備えている。

この請求項２記載の発明によれば、改質器に担持された改質用触媒の床温が活性温度に達していないときに、第１燃焼パターン気筒からのリーンの排気ガスと第２燃焼パターン気筒からのリッチの排気ガスとが上記通路上の触媒にて酸化反応（燃焼）を起こし、改質用触媒の床温を上昇させることができる。

上記目的を達成する為、請求項３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、前記第２燃焼パターン気筒よりも前記第１燃焼パターン気筒に多くの改質ガスが供給されるよう前記改質ガス導入経路を構成している。

この請求項３記載の発明によれば、リーン燃焼を行う第１燃焼パターン気筒に多量の改質ガス（水素ガス）が導入されるので、リーン限界が拡大して燃料消費率が向上する。

上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、その第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、その第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、その排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる制御装置と、前記第１燃焼パターン気筒と前記第２燃焼パターン気筒への前記改質ガスの供給割合を可変させる改質ガス供給割合可変手段と、を備えている。

この請求項４記載の発明によれば、第１燃焼パターン気筒と前記第２燃焼パターン気筒の夫々に、所望量の改質ガスを供給することが可能になる。

上記目的を達成する為、請求項５記載の発明では、上記請求項４記載の内燃機関において、前記制御装置に、機関運転状態に応じて、前記第１及び第２の燃焼パターン気筒をストイキ燃焼させ、前記改質ガス供給割合可変手段を作動させる機能を設けている。

この請求項５記載の発明によれば、高負荷運転の要求が為された際に、全気筒をストイキ燃焼させ、その全気筒に対して略均等に改質ガスを供給することができるので、ノッキングの抑制を図ることができる。

本発明に係る内燃機関は、リーン運転を行いつつ、改質器にて効率良く改質ガスを生成することができるので、燃料消費率を向上させることができる。

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について説明する。

最初に、本実施例１における内燃機関の構成について図１を用いて詳述する。

本実施例１の内燃機関は、内燃機関本体１と、この内燃機関本体１における第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに空気を導入する吸気経路２と、その第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路３と、燃焼制御を行う電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）４とを備えている。

先ず、上記吸気経路２は、外部から空気を導入する吸気通路２Ａと、この吸気通路２Ａの空気を第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに分流させる吸気マニホルド２Ｂとを備えている。

その吸気通路２Ａには、吸入空気量を計測するエアフロメータ５と、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの空気の流入量を調節するスロットルバルブ６と、このスロットルバルブ６を動作させるスロットルバルブアクチュエータ６ａとが設けられている。ここで、そのエアフロメータ５の計測信号はＥＣＵ４に出力され、このＥＣＵ４にて吸入空気量やこれに基づき負荷が算出される。更に、そのスロットルバルブアクチュエータ６ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。

また、上記吸気マニホルド２Ｂにおける夫々の分流通路は、内燃機関本体１に形成された第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの各吸気ポート（図示略）と連通しており、その夫々の吸気ポートには、燃料ポンプ７で圧送された燃料タンク８の燃料を噴射する第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄが設けられている。ここで、これら第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄは、ＥＣＵ４により夫々の燃料の噴射量が制御される。尚、図１においては、図示の便宜上、吸気マニホルド２Ｂの夫々の分流通路に第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄを配備している。

続いて、上記排気経路３は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出された排気ガスを第１集合通路３Ａ₁に集合させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出された排気ガスを第２集合通路３Ａ₂に集合させ、その第１及び第２の集合通路３Ａ₁，３Ａ₂の排気ガスを一つの流路に集合させる、所謂４−２−１タイプの排気マニホルド３Ａと、その集合した排気ガスを外部へと排出する排気通路３Ｂとを備えている。

ここで、本実施例１にあっては上記第１集合通路３Ａ₁にＡ／Ｆセンサ１０が設けられており、このＡ／Ｆセンサ１０の出力信号がＥＣＵ４による第１及び第４の気筒１ａ，１ｄの空燃比制御に用いられる。

更に、上記排気通路３Ｂには、リーンＮＯｘ触媒を担持した触媒装置１１と、改質用触媒（例えばロジウム系のもの）を担持した改質器１２とが設けられている。本実施例１にあっては、改質器１２が図１に示す如く排気通路３Ｂにおける触媒装置１１の上流側に配置されている。

ここで、本実施例１の改質器１２は、排気ガスを排気マニホルド３Ａ側から流入させて下流の触媒装置１１側に排出させる筒体１２ａと、この筒体１２ａ内に配備され、内部に改質用触媒が担持された改質室１２ｂとを備えたものであって、この改質室１２ｂ内で排気ガスと燃料とから改質ガスを生成するものである。これが為、その改質室１２ｂの中には排気ガスと燃料を導く必要がある。

そこで、先ず、本実施例１にあっては、第１集合通路３Ａ₁を流れる排気ガスの全部又は一部を分流させて改質室１２ｂへと導く排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）１３を設ける。本実施例１の排気ガス分流通路１３としては、第１集合通路３Ａ₁の中間部分と改質室１２ｂの入口側とを連通させて、第１集合通路３Ａ₁を流れる排気ガスの一部を分流させるものを例示する。

また、本実施例１にあっては、その排気ガス分流通路１３内に燃料を供給する図１に示す燃料供給装置１４を設ける。これにより、排気ガス分流通路１３の中に燃料タンク８からの燃料が供給され、その中を流れる排気ガスと共に燃料が改質室１２ｂへと導かれる。ここで、その燃料供給装置１４は、ＥＣＵ４により燃料の噴射量が制御される。

ところで、改質室１２ｂに担持された改質用触媒は、所定の活性温度（例えば６００℃）よりも低温になると改質反応が鈍くなり、所望量の改質ガス（水素ガス）を生成することができない。

そこで、本実施例１の改質室１２ｂは、相互に連通する複数の部屋で構成し、その夫々に改質用触媒を担持すると共に夫々の部屋を筒体１２ａ内で所定の間隔を設けて配置することにより、その部屋同士の外壁面の間に排気通路３Ｂからの排気ガスが流れる排気通路１２ｃを形成している。

即ち、本実施例１の改質器１２は、高温の排気ガスの熱を利用して（換言すれば高温の排気ガスの熱と熱交換させて）改質用触媒の昇温を図り、これにより改質反応の活性化を図る構造となっている。

また、本実施例１にあっては、その改質器１２にて生成された改質ガスを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入する改質ガス導入経路を設けている。本実施例１の改質ガス導入経路としては、改質室１２ｂの出口側と吸気通路２Ａにおけるスロットルバルブ６の下流側との間を連通させる改質ガス導入通路１５が設けられている。

この改質ガス導入通路１５には、吸気通路２Ａへの改質ガスの導入量を調節する流量調整弁１６と、この流量調整弁１６を動作させる弁アクチュエータ１６ａとが設けられている。この弁アクチュエータ１６ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。

ここで、改質器１２から排出された改質ガスや改質反応が行われなかった排気ガスは高温状態にあり、これらがそのまま吸気通路２Ａへ導入されると、外部から吸入した空気が温められて第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの充填効率が悪化する。

そこで、図１に示す如く改質ガス導入通路１５に冷却装置１７を設け、これにより、改質器１２から排出された改質ガスや排気ガスを冷却させる。例えば、その冷却装置１７は、ＥＣＵ４によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるのみならず、その温度がＥＣＵ４により適宜可変され得るものであってもよい。

以上示した如く構成された内燃機関は、前述したが如くＥＣＵ４により燃焼制御される。ここで、本実施例１のＥＣＵ４は、改質ガスを生成させる為の種々の機能を備えており、改質ガスを生成する際に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。即ち、本実施例１にあっては、改質ガスを生成する際に、一つの内燃機関本体１において二種類の燃焼パターンでの燃焼を行っており、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄが第１燃焼パターン（ここではストイキ燃焼）を行う第１燃焼パターン気筒となり、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃが第２燃焼パターン（ここではリーン燃焼）を行う第２燃焼パターン気筒となっている。

以下、この内燃機関の動作について説明する。

本実施例１のＥＣＵ４は、スロットルバルブアクチュエータ６ａ，第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄ及び弁アクチュエータ１６ａを制御して、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへ流入させる混合気の空燃比を設定する。

かかる場合、このＥＣＵ４は、Ａ／Ｆセンサ１０の出力信号から求めた第１集合通路３Ａ₁を流れる排気ガスの空気過剰率λに基づいて、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄへの混合気が理論空燃比となるよう第１及び第４の燃料噴射装置９ａ，９ｄの燃料噴射量を調節する。一方、このＥＣＵ４は、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃへ流入する混合気がリーン空燃比（例えばＡ／Ｆ≧２０）となるよう第２及び第３の燃料噴射装置９ｂ，９ｃの燃料噴射量を調節する。

ここで、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの改質ガスの導入量は、ストイキ燃焼を行う第１及び第４の気筒１ａ，１ｄに改質ガスや排気ガスが導入された際のＥＧＲ限界によって決められる。これが為、ＥＣＵ４は、そのＥＧＲ限界を考慮した量の改質ガスが第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入されるよう弁アクチュエータ１６ａを制御して、流量調整弁１６の弁開度を調節する。

これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄにおいてはストイキ燃焼が行われ、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃにおいてはリーン燃焼が行われるので、第１集合通路３Ａ₁には空気過剰率λ＝１となるストイキの排気ガスが排出され、第２集合通路３Ａ₂には空気過剰率λ＞１となるリーンの排気ガスが排出される。

ここで、その第１集合通路３Ａ₁には排気ガス分流通路１３が設けられているので、その第１集合通路３Ａ₁を流れるストイキの排気ガスは、その一部が排気ガス分流通路１３に流入する。

そこで、本実施例１のＥＣＵ４は、燃料供給装置１４を制御して排気ガス分流通路１３に燃料を噴射させ、ストイキの排気ガスと共に燃料を改質器１２の改質室１２ｂへと流入させる。

一方、第１集合通路３Ａ₁における残りのストイキの排気ガスと第２集合通路３Ａ₂のリーンの排気ガスは、排気通路３Ｂに集合した後、改質器１２に流入して排気通路１２ｃを流れ、触媒装置１１側へと排出される。

これが為、その排気通路１２ｃを流れる排気ガスにより改質室１２ｂの改質用触媒が昇温され、活性温度以上になる。これにより、その改質室１２ｂに流入したストイキの排気ガスと燃料の混合気に吸熱反応が起こって改質ガスが生成される。

例えば、その排気ガスが「７．６ＣＯ₂＋６．８Ｈ₂Ｏ＋４０．８Ｎ₂」で、そのガソリン燃料が「Ｃ_7.6Ｈ_13.6」である場合の吸熱反応は、
１．５６（７．６ＣＯ₂＋６．８Ｈ₂Ｏ＋４０．８Ｎ₂）＋３（Ｃ_7.6Ｈ_13.6）＋９８４．８Ｋｃａｌ→３１Ｈ₂＋３４．７ＣＯ＋６３．６Ｎ₂
で表される。

即ち、かかる場合の吸熱反応によれば、３モルの上記ガソリン燃料から３１モルの水素ガスと３４．７モルの一酸化炭素ガスが生成される。

その改質器１２で生成された改質ガスは、残存した排気ガスと共に改質ガス導入通路１５から吸気通路２Ａに導入され、外部からの吸入空気及び第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの噴霧燃料からなる混合気と共に第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入して燃焼する。

本実施例１の内燃機関にあっては、このように改質ガスと排気ガスとを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入して燃焼させることにより種々の効果を奏することができる。

即ち、排気ガスの第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの導入によって、ポンプ損失や冷却損失が低減され、更には比熱比が増大するので、トルクの向上や燃料消費率の低減が可能になる。

その一方で、排気ガスの導入は、燃焼温度や燃焼速度の低下による燃焼変動を増大させるので燃料消費率を悪化させ、また、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄと第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃとの間でトルク変動を生じさせる可能性がある。しかしながら、本実施例１にあっては排気ガスと共に改質ガス（特に水素ガス）をも導入している為、燃焼時の発熱量が増加し、急速燃焼が可能になるので、ノッキングの改善やリーン限界の拡大を図ることができる。そして、これにより燃料消費率の悪化が改善されると共に、トルク変動を低下させることができる。

ところで、排気ガス分流通路１３の排気ガスが仮に酸素雰囲気のリーン燃焼ガスである場合、添加された燃料は、その排気ガス中の酸素によって燃焼し、その燃焼後の残りの燃料によって改質ガスが生成される。

しかしながら、この本実施例１の内燃機関によれば、排気ガス分流通路１３の排気ガスを酸素雰囲気とならないストイキ燃焼ガスにするよう第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させているので、このストイキの排気ガスに添加した燃料を全て改質ガスの生成に使用することができる。そして、これが為、この内燃機関は、改質ガスを生成する為に余分な燃料を排気ガス分流通路１３へと供給せずとも済むので、燃料消費率の低減を図ることができる。

また、この内燃機関は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄにてストイキ燃焼を行う一方で、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃにおいてはリーン燃焼を行っている。ここで、上述したが如く、改質ガスと排気ガスの導入により第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃのリーン限界が拡大するので、燃料消費率の低減と共に、ホットＮＯｘやＨＣ等の未燃ガスを効果的に低減させることができる。

以上示した本実施例１の内燃機関においては第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させているが、この第１及び第４の気筒１ａ，１ｄはリッチ燃焼させてもよく、これによっても効率良く改質ガスを生成することができる。更に、これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリッチの排気ガスと第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリーンの排気ガスとが触媒装置１１内で酸化反応（燃焼）を起こすので、リーンＮＯｘ触媒の床温が上昇し、このリーンＮＯｘ触媒が硫黄被毒状態から回復される。但し、燃料消費率の向上について重きを置くのであれば、その第１及び第４の気筒１ａ，１ｄはストイキ燃焼させることが好ましい。

尚、上述した本実施例１にあっては４気筒の内の２気筒（第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ）をストイキ燃焼又はリッチ燃焼させて、その排気ガスを排気ガス分流通路１３に導いているが、複数気筒の内の少なくとも１気筒が排気ガス分流通路１３への排気ガスを排出する第１燃焼パターン気筒として設けられていればよく、これによっても上記と同様の効果を奏することができる。かかる場合、残りの気筒をリーン燃焼が行われる第２燃焼パターン気筒とする。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例２について説明する。

本実施例２の内燃機関は、図２に示す如く前述した実施例１の内燃機関に第２Ａ／Ｆセンサ１８を設けたものであり、その他は実施例１と同様に構成されている。尚、本実施例２にあっては、便宜上、符号１０のＡ／Ｆセンサを第１Ａ／Ｆセンサという。

本実施例２にあっても、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成する際に、実施例１と同様に第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させるものであって、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

ここで、そのような燃焼を続けると、触媒装置１１に担持されているリーンＮＯｘ触媒が燃料中の硫黄成分により被毒され、その浄化性能が悪化してしまう。

そこで、本実施例２のＥＣＵ４には、実施例１と同様の制御機能に加えて、リーンＮＯｘ触媒を硫黄被毒状態から回復させる硫黄被毒回復制御機能が設けられている。

このＥＣＵ４の硫黄被毒回復制御機能は、硫黄被毒回復制御を行う際に、例えば上述した第２Ａ／Ｆセンサ１８の出力信号から得た空気過剰率λに基づいて第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させるものである。

これによれば、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリッチの排気ガスと第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリーンの排気ガスとが触媒装置１１に流入し、そのリッチの排気ガス中の燃料成分とリーンの排気ガス中の酸素成分とが触媒装置１１内で酸化反応（燃焼）を起こす。そして、これによりリーンＮＯｘ触媒の床温が上昇するので、このリーンＮＯｘ触媒は、硫黄被毒状態から回復する。

更に、本実施例２の内燃機関においては、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリッチの排気ガスの一部が第１排気ガス分流通路１３に分流し、燃料供給装置１４から供給された燃料と共に改質室１２ｂ内に流入する。これが為、実施例１と同様に、リーン運転を行いつつ、効率良く改質ガスを生成することができる。

尚、上述した本実施例２にあっては４気筒の内の２気筒（第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ）をリッチ燃焼させると共に、残りの２気筒（第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃ）をリーン燃焼させてリーンＮＯｘ触媒の昇温を図っているが、必ずしもその気筒数での燃焼パターンに限定するものではなく、複数気筒の内の少なくとも１気筒がリッチ燃焼を行い、残りの気筒がリーン燃焼を行うものであればよい。これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例３について説明する。

本実施例３の内燃機関は、図３に示す如く、排気ガスの温度を計測する排気温センサ１９を前述した実施例１の内燃機関に設けたものであり、その他の構成については実施例１と同様のものが設けられている。具体的に、その排気温センサ１９は、排気通路３Ｂにおける改質器１２の上流側又は下流側に設けることが好ましく、本実施例３にあってはその上流側に設けた場合を例示する。

ここで、ＥＣＵ４は、本実施例３にあっても、改質ガスを生成する際に実施例１と同様の動作を内燃機関本体１に行わせ、即ち、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させ、これにより、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

ところで、本実施例３の改質器１２についても、実施例１と同様に、排気通路１２ｃを流れる高温の排気ガスによって改質室１２ｂの改質用触媒を少なくとも所定の活性温度（例えば６００℃）まで上昇させ、改質反応を高めている。

しかしながら、例えば機関始動直後等の排気ガスの温度が低い場合には、改質用触媒の床温を所定の活性温度まで上昇させる又はその活性温度に維持することができず、改質ガス（水素ガス）を生成することができない。

そこで、本実施例３のＥＣＵ４には、実施例１と同様の制御機能に加えて、改質用触媒の床温を早期又は即座に少なくとも所定の活性温度まで上昇させる改質用触媒昇温機能を設けている。

このＥＣＵ４の改質用触媒昇温機能は、上述した排気温センサ１９からの温度情報に基づいて第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼させ、排気ガス分流通路１３を流れるリーンの排気ガスに燃料供給装置１４から燃料を供給するものである。

具体的に、この改質用触媒昇温機能は、排気温センサ１９の出力信号から得た排気通路３Ｂの排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度以上であれば、そのまま処理を終了する。かかる場合、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成させる為に、実施例１と同様に第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させると共に、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。

一方、その改質用触媒昇温機能は、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度に達していなければ、スロットルバルブアクチュエータ６ａ，第１及び第４の燃料噴射装置９ａ，９ｄ並びに弁アクチュエータ１６ａを制御して、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼させる。

これが為、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄからリーンの排気ガスが排出され、このリーンの排気ガスの一部が第１集合通路３Ａ₁から排気ガス分流通路１３に流入するので、改質用触媒昇温機能は、燃料供給装置１４を制御して排気ガス分流通路１３に燃料を噴射させる。

これにより、リーンの排気ガスと共に燃料が改質器１２の改質室１２ｂへと流入し、そのリーンの排気ガス中の酸素と燃料とが改質室１２ｂ内で酸化反応（燃焼）して改質用触媒の床温が上昇する。そして、その酸化反応の後、改質室１２ｂ内の排気ガス等は、改質ガス導入通路１５や吸気通路２Ａ等を経て第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入する。

以降、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度以上になるまで同様の動作が繰り返される。

ここで、かかる動作の間においては、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃはリッチ，ストイキ又はリーンの何れの燃焼を行っていてもよいが、内燃機関全体の燃料消費率を向上させる為に、リーン燃焼させることが好ましい。

このように、本実施例３の内燃機関によれば、前述した実施例１の効果に加え、排気ガスの温度が低い，即ち改質用触媒が活性温度に達していない場合に、早期又は即座に改質用触媒の床温を上昇させることができ、改質ガスの生成を行うことが可能になる。

ここで、燃料供給装置１４においては、リーンの排気ガス中の酸素量に応じた量の燃料，例えば、その酸素との混合気がリッチ，ストイキ又はリーンになるような量の燃料を供給してもよく、また、予め定めた量の燃料を供給してもよい。但し、改質用触媒の床温を早く活性温度にまで上昇させる為には、改質室１２ｂ内での燃焼温度が高くなる状態（即ち、リーンの排気ガスと燃料の混合気をリッチ又はストイキ）にすることが好ましい。

尚、上述した本実施例３にあっては４気筒の内の２気筒（第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ）をリーン燃焼させて、その排気ガスを排気ガス分流通路１３に導いているが、複数気筒の内の少なくとも１気筒が排気ガス分流通路１３への排気ガスを排出する第１燃焼パターン気筒として設けられていればよく、これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例４について説明する。

本実施例４の内燃機関は、前述した実施例３の内燃機関における改質室１２ｂの外壁面（排気通路１２ｃの壁面）に図４に示す触媒（三元触媒や酸化触媒等）２０を担持させたものであって、その他の構成については実施例３と同様のものが設けられている。

ここで、本実施例４にあっても、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成する際に実施例１と同様の動作を内燃機関本体１に行わせて、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

一方、本実施例４にあってもＥＣＵ４に改質用触媒昇温機能が設けられているが、本実施例４の改質用触媒昇温機能は、前述した実施例３とは異なり、排気ガスの温度が低い，即ち改質用触媒が活性温度に達していない場合に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させるよう構成されている。

具体的に、この改質用触媒昇温機能は、排気温センサ１９の出力信号から得た排気通路３Ｂの排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度以上であれば、そのまま処理を終了する。かかる場合、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成させる為に、実施例１と同様に第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させると共に、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。

また、その改質用触媒昇温機能は、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度に達していなければ、スロットルバルブアクチュエータ６ａ，第１及び第４の燃料噴射装置９ａ，９ｄ並びに弁アクチュエータ１６ａを制御して、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリッチ燃焼させると共に、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。

これが為、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリッチの排気ガスと第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリーンの排気ガスとが排気通路３Ｂで混合され、改質器１２内に流入する。

これにより、そのリッチの排気ガスの酸素とリーンの排気ガスの燃料とが改質器１２内で酸化反応（燃焼）して触媒２０の床温が上昇するので、改質用触媒の床温も上昇していく。

以降、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの温度が改質用触媒の活性温度以上になるまで同様の燃焼動作を継続する。

このように、本実施例４の内燃機関によれば、前述した実施例１の効果に加え、実施例３と同様に、排気ガスの温度が低い，即ち改質用触媒が活性温度に達していない場合において、早期又は即座に改質用触媒の床温を上昇させることができ、改質ガスの生成を行うことが可能になる。

ここで、本実施例４の改質用触媒昇温機能は、改質用触媒が活性温度に達していない場合に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリッチ燃焼させるよう構成してもよく、これによっても同様の効果を奏することができる。

また、本実施例４の改質用触媒昇温機能は、改質用触媒が活性温度に達していない場合に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリッチ燃焼させるよう構成し、更に、実施例３の如く排気ガス分流通路１３に流入したリーンの排気ガスに燃料供給装置１４から燃料を供給するよう構成してもよい。これによれば、本実施例４の如きリッチの排気ガスとリーンの排気ガスとによる酸化反応（燃焼）だけでなく、リーンの排気ガスと燃料との混合気による改質室１２ｂ内での酸化反応（燃焼）も利用できるので、より短時間で改質用触媒の床温を活性温度まで上昇させることができる。

尚、上述した本実施例４にあっては４気筒の内の２気筒（第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ）をリーン燃焼させると共に、残りの２気筒（第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃ）をリッチ燃焼させて改質用触媒の昇温を図っているが、必ずしもその気筒数での燃焼パターンに限定するものではなく、複数気筒の内の少なくとも１気筒がリーン燃焼を行い、残りの気筒がリッチ燃焼を行うものであればよい。これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例５について説明する。

本実施例５の内燃機関は、前述した実施例２の内燃機関と比して以下の点が異なり、その他の構成については実施例２と同様のものが設けられている。

先ず、本実施例５の内燃機関においては、実施例２における第１集合通路３Ａ₁のＡ／Ｆセンサ１０と排気通路３Ｂ上のＡ／Ｆセンサ１８の内、図５に示す如く排気通路３Ｂ上のＡ／Ｆセンサ１８のみを設けている。ここでは、排気通路３Ｂにおける改質器１２の上流側に設けたものを例示する。

また、本実施例５の内燃機関においては、第１及び第２の集合通路３Ａ₁，３Ａ₂に夫々第１及び第２のＳ／Ｃ触媒装置２１Ａ，２１Ｂを設けている。その第１Ｓ／Ｃ触媒装置２１Ａは、排気ガス分流通路１３の上流側に配置される。

ここで、ＥＣＵ４は、本実施例５にあっても、改質ガスを生成する際に実施例１と同様の動作を内燃機関本体１に行わせ、即ち、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させ、これにより、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

また、このＥＣＵ４は、本実施例５にあっても、触媒装置１１の硫黄被毒回復制御時に実施例２と同様の動作を内燃機関本体１に行わせる。即ち、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。

しかしながら、本実施例５にあっては上述した如く第１及び第２の集合通路３Ａ₁，３Ａ₂に夫々第１及び第２のＳ／Ｃ触媒装置２１Ａ，２１Ｂが設けられているので、一方の第１集合通路３Ａ₁にストイキ又はリッチの排気ガスのみを流し、他方の第２集合通路３Ａ₂にリーンの排気ガスのみを流し続けることは、第１及び第２のＳ／Ｃ触媒装置２１Ａ，２１Ｂの浄化性能や耐久性を維持する上で好ましくない。

また、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させ、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させ続けると、夫々のトルクの相違等により内燃機関本体１の耐久性等を悪化させてしまう可能性もある。

そこで、本実施例５にあっては、第２集合通路３Ａ₂と排気ガス分流通路１３とを連通させる図５に示す排気ガス分流通路２２と、夫々の排気ガス分流通路１３，２２の内の何れか一方を閉塞させると共に他方を開口させる分流通路切替手段とを設ける。便宜上、本実施例５においては、その排気ガス分流通路２２を第２排気ガス分流通路２２といい、第１集合通路３Ａ₁から分岐した排気ガス分流通路１３を第１排気ガス分流通路１３という。

ここで、その第２排気ガス分流通路２２は、第２集合通路３Ａ₂における第２Ｓ／Ｃ触媒装置２１Ｂの下流側から分岐させる一方、燃料供給装置１４の上流側で第１排気ガス分流通路１３に連通させる。

また、本実施例５にあっては、その分流通路切替手段として、図５に示す分流通路切替弁２３と当該分流通路切替弁２３を動作させる弁アクチュエータ２３ａとで構成されたものを例示する。この弁アクチュエータ２３ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。

以上示した如く構成された本実施例５の内燃機関は、以下の如く動作する。

先ず、改質ガスを生成する場合、ＥＣＵ４は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。その際、このＥＣＵ４は、弁アクチュエータ２３ａを制御して、分流通路切替弁２３により第２排気ガス分流通路２２を閉塞させる。

これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたストイキ又はリッチの排気ガスは、その一部が第１排気ガス分流通路１３に分流すると共に、残りが排気通路３Ｂに流入する。一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリーンの排気ガスは、その全部が排気通路３Ｂに流入する。

ここで、その夫々の燃焼パターンが第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ並びに第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃにおいて例えば所定時間継続して実行されている場合、ＥＣＵ４は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼に切り替えると共に、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをストイキ燃焼又はリッチ燃焼に切り替え、更に、弁アクチュエータ２３ａを制御して分流通路切替弁２３で第１排気ガス分流通路１３を閉塞させる。

これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリーンの排気ガスは、その全部が排気通路３Ｂに流入する。一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたストイキ又はリッチの排気ガスは、その一部が第２排気ガス分流通路２２を経て第１排気ガス分流通路１３に分流すると共に、残りが排気通路３Ｂに流入する。

このように、本実施例５の内燃機関によれば、同一気筒において同一の燃焼パターンを継続させずとも、リーン運転を行いつつ、改質器１２において効率良く改質ガスを生成することができる。これが為、本実施例５の内燃機関は、実施例１と同様の効果を奏するだけでなく、第１及び第２のＳ／Ｃ触媒装置２１Ａ，２１Ｂの浄化性能や耐久性を維持し、更に、内燃機関本体１の耐久性等を向上させることができる。

続いて、硫黄被毒回復制御を行う場合、ＥＣＵ４は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させる。その際、このＥＣＵ４は、弁アクチュエータ２３ａを制御して、分流通路切替弁２３により第２排気ガス分流通路２２を閉塞させる。

これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリッチの排気ガスは、その一部が第１排気ガス分流通路１３に分流すると共に、残りが排気通路３Ｂに流入する。一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリーンの排気ガスは、その全部が排気通路３Ｂに流入する。

ここで、その夫々の燃焼パターンが第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ並びに第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃにおいて例えば所定時間継続して実行されている場合、ＥＣＵ４は、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼に切り替えると共に、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリッチ燃焼に切り替え、更に、弁アクチュエータ２３ａを制御して分流通路切替弁２３で第１排気ガス分流通路１３を閉塞させる。

これにより、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄから排出されたリーンの排気ガスは、その全部が排気通路３Ｂに流入する。一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃから排出されたリッチの排気ガスは、その一部が第２排気ガス分流通路２２を経て第１排気ガス分流通路１３に分流すると共に、残りが排気通路３Ｂに流入する。

このように、本実施例５の内燃機関によれば、同一気筒において同一の燃焼パターンを継続させずとも、リッチの排気ガスとリーンの排気ガスを触媒装置１１に流入させることができる。これが為、本実施例５の内燃機関は、実施例２と同様にリーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒状態を回復することができ、更に、第１及び第２のＳ／Ｃ触媒装置２１Ａ，２１Ｂの浄化性能や耐久性の維持、内燃機関本体１の耐久性等の向上を図ることができる。

尚、上述した本実施例５にあっては、４気筒の内、２気筒毎に分けて夫々の燃焼パターンを実行しているが、必ずしもその気筒数毎での燃焼パターンに限定するものではなく、これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例６について説明する。

本実施例６の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関と比して以下の点が異なり、その他の構成については実施例１と同様のものが設けられている。

ここで、この本実施例６の内燃機関においても、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成する際に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼又はリッチ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させ、これにより、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

また、このＥＣＵ４は、本実施例６にあっても、改質器１２の改質用触媒の床温を上昇させる際に実施例３と同様の動作を内燃機関本体１に行わせ、即ち、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをリーン燃焼させ、排気ガス分流通路１３を流れるリーンの排気ガスに燃料供給装置１４から燃料を供給して、改質用触媒の床温を早期又は即座に少なくとも所定の活性温度まで上昇させる。

先ず、本実施例６の内燃機関においては、改質器１２の改質用触媒の床温を計測する床温センサ２４が設けられている。これが為、その改質用触媒の床温を直接計測することができるので、ＥＣＵ４がその床温の上昇制御を実行するか否かを判断する際の精度が向上する。

ここで、本実施例６の内燃機関にあっても、リーン燃焼を行う第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃに改質ガス（水素ガス）を導入することによってリーン限界が拡大し、これにより燃料消費率が向上する。そして、そのリーン限界は、リーン燃焼を行う第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃへの改質ガス（水素ガス）の導入量が増加するにつれて拡大し、これにより、更なる燃料消費率の向上を図ることができる。

しかしながら、前述した実施例１等の内燃機関の構成においては、ストイキ燃焼又はリッチ燃焼を行う第１及び第４の気筒１ａ，１ｄでのＥＧＲ限界に応じて第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃへの改質ガス（水素ガス）の導入量も決められてしまうので、大幅なリーン限界の拡大を図ることができない。

そこで、本実施例６にあっては、改質ガス導入経路として、改質ガス導入通路１５からリーン燃焼させる気筒に多量の改質ガスが導入できるよう流量調整弁１６の下流側に改質ガス分配通路２５を設けている。具体的に、本実施例６の改質ガス分配通路２５は、リーン燃焼が行われる第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃと連通する吸気マニホルド２Ｂの分流通路に改質ガスの導入口が夫々開口される。

これが為、実施例１と同様にして改質器１２で生成された改質ガスは、改質ガス導入通路１５や流量調整弁１６を経て吸気マニホルド２Ｂにおける第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃ側の分流通路に導入される。

ここで、この導入された改質ガスは、その大部分が第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃに流入する一方、少量ではあるが吸気マニホルド２Ｂの集合部を迂回して、ストイキ燃焼を行う第１及び第４の気筒１ａ，１ｄにも流入する。

このように、本実施例６の内燃機関においては、ストイキ燃焼又はリッチ燃焼させる第１及び第４の気筒１ａ，１ｄよりもリーン燃焼させる第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃに多量の改質ガス（特に水素ガス）が導入されるので、その第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃにおける燃焼速度を実施例１よりも速めることができる。これが為、その第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃのリーン限界が更に拡大し、燃料消費率が大幅に向上する。尚、ここでは、実施例１と略同等の量の改質ガスが改質器１２で生成されるものとする。

尚、上述した本実施例６にあっては４気筒の内の２気筒（第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃ）をリーン燃焼させ、これらに多量の改質ガスを導入するよう構成しているが、複数気筒の内の少なくとも１気筒をリーン燃焼させて、これに多量の改質ガスを導入し得るよう構成すればよく、これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例７について説明する。

本実施例７の内燃機関は、前述した実施例６の内燃機関と比して以下の点が異なり、その他の構成については実施例６と同様のものが設けられている。

ここで、この本実施例７の内燃機関においても、ＥＣＵ４は、改質ガスを生成する際に、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼させる一方、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをリーン燃焼させ、これにより、リーン運転を行わせつつ、改質ガスを効率良く生成させている。

また、このＥＣＵ４は、本実施例７にあっても、改質器１２の改質用触媒の床温を上昇させる際に実施例３と同様の動作を内燃機関本体１に行わせて、改質用触媒の床温を早期又は即座に少なくとも所定の活性温度まで上昇させる。

ところで、このＥＣＵ４は、本実施例７にあっても、内燃機関本体１の耐久性等の悪化の可能性という実施例５と同様の理由から、ストイキ燃焼又はリッチ燃焼させている第１及び第４の気筒１ａ，１ｄをストイキ燃焼に切り替えると共に、リーン燃焼させている第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃをストイキ燃焼又はリッチ燃焼に切り替えることがある。

また、このＥＣＵ４は、高負荷運転の要求があった場合、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの全てを例えばストイキ燃焼させることがある。

しかしながら、前述した実施例６の内燃機関においては、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄよりも第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃの方に多量の改質ガスが導入されるので、燃焼パターンの切り替えや、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの全てをストイキ燃焼させることによってノッキングが起こる可能性が高くなる。

そこで、本実施例７にあっては、実施例６の流量調整弁１６及び弁アクチュエータ１６ａに替えて、図７に示す流量調整弁付分配器２６及び当該流量調整弁付分配器２６を動作させる弁アクチュエータ２６ａを改質ガス導入通路１５と改質ガス分配通路２５との間に設ける。その弁アクチュエータ２６ａは、ＥＣＵ４により動作制御される。

更に、この本実施例７の内燃機関には、流量調整弁付分配器２６から改質ガスが導入され、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄと連通する吸気マニホルド２Ｂの分流通路に夫々改質ガスの導入口が開口されている改質ガス分配通路２７を設ける。便宜上、本実施例７においては、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄ側に改質ガスを導入する改質ガス分配通路２７を第１改質ガス分配通路２７といい、第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃ側に改質ガスを導入する改質ガス分配通路２５を第２改質ガス分配通路２５という。

ここで、上述した流量調整弁付分配器２６は、改質ガス導入通路１５から送られてきた改質ガスや残存排気ガスを第１及び第２の改質ガス分配通路２７，２５に分配するものであって、その配分を流量調整弁の弁開度により調節し得るものである。

このように、本実施例１にあっては、第１及び第２の改質ガス分配通路２７，２５と流量調整弁付分配器２６と弁アクチュエータ２６ａとによって、第１及び第４の気筒１ａ，１ｄと第２及び第３の気筒１ｂ，１ｃへの改質ガスの供給割合を適宜変更し得る改質ガス供給割合可変手段が構成される。

上述したが如く構成された本実施例７の内燃機関によれば、ＥＣＵ４は、燃焼パターンの切り替えに応じて、リーン燃焼を行う気筒に多量の改質ガスが導入されるよう弁アクチュエータ２６ａを制御し、第１及び第２の改質ガス分配通路２７，２５への改質ガスの配分を調節することができる。

これにより、リーン燃焼を行う気筒に対して常に多量の改質ガス（水素ガス）を導入することができるので、内燃機関本体１の耐久性等の悪化を抑制しつつ、低負荷運転時の全域において大幅な燃料消費率の向上を図ることができる。

また、高負荷運転の要求に応じてＥＣＵ４が第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの全てをストイキ燃焼させる場合、そのＥＣＵ４は、かかる燃焼パターンの制御と共に、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに対して略同量の改質ガスが導入されるよう弁アクチュエータ２６ａを制御する。

これにより、第１及び第２の改質ガス分配通路２７，２５に対して略均等に改質ガスが配分され、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに対して略同量の改質ガスが導入されるので、ノッキングの発生を抑制することができる。

尚、上述した本実施例７にあっては、４気筒の内、２気筒毎に分けて夫々の燃焼パターンを実行しているが、必ずしもその気筒数毎での燃焼パターンに限定するものではなく、これによっても上記と同様の効果を奏することができる。

ここで、上述した各実施例１〜７においては４つの気筒を具備する内燃機関本体１を例示したが、必ずしもこれに限定するものではない。

また、その各実施例１〜７にあっては改質器１２を排気通路３Ｂにおける触媒装置１１の上流側に配置しているが、その改質器１２は触媒装置１１の下流側に配置してもよい。但し、排気通路３Ｂの排気ガスによる改質用触媒の昇温を効率的に行う為には、その排気ガスがより高温である触媒装置１１の上流側に配置することが好ましい。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、リーン運転を行いつつ、効率良く改質ガスを生成し得る技術として有用であり、特に、燃料消費率の向上に適している。

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。 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。 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。 本発明に係る内燃機関の実施例４の構成を示す図である。 本発明に係る内燃機関の実施例５の構成を示す図である。 本発明に係る内燃機関の実施例６の構成を示す図である。 本発明に係る内燃機関の実施例７の構成を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関本体
１ａ 第１気筒
１ｂ 第２気筒
１ｃ 第３気筒
１ｄ 第４気筒
２ 吸気経路
２Ａ 吸気通路
２Ｂ 吸気マニホルド
３ 排気経路
３Ａ 排気マニホルド
３Ｂ 排気通路
４ ＥＣＵ（制御装置）
６ スロットルバルブ
６ａ スロットルバルブアクチュエータ
９ａ 第１燃料噴射装置
９ｂ 第２燃料噴射装置
９ｃ 第３燃料噴射装置
９ｄ 第４燃料噴射装置
１１ 触媒装置
１２ 改質器
１２ａ 筒体
１２ｂ 改質室
１２ｃ 排気通路
１３ 排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）
１４ 燃料供給装置
１５ 改質ガス導入通路（改質ガス導入経路）
１６ 流量調整弁
１６ａ 弁アクチュエータ
１７ 冷却装置
２０ 触媒
２５ 改質ガス分配通路（第２改質ガス分配通路：改質ガス導入経路）
２６ 流量調整弁付分配器
２６ａ 弁アクチュエータ
２７ 第１改質ガス分配通路（改質ガス導入経路）

Claims (5)

1. 第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、
   第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、
   前記第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、
   前記第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、
   この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、
   前記排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する前記排気経路上の改質器と、
   この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
   前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能、及び前記改質器の温度を昇温すべきときに前記第２燃焼パターン気筒をリーン燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能を有する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関。
2. 第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、
   第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、
   前記第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、
   前記第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、
   この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、
   前記排気経路上に配置し、前記排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成すると共に、前記排気経路から流入した排気ガスの通路上に触媒を備える改質器と、
   この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
   前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる機能、及び前記改質器の温度を昇温すべきときに前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼させる燃焼制御機能を有する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関。
3. 前記第２燃焼パターン気筒よりも前記第１燃焼パターン気筒に多くの前記改質ガスが供給されるよう前記改質ガス導入経路を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 第１燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第１燃焼パターン気筒と、
   第２燃焼パターンで燃焼を行う少なくとも一つの第２燃焼パターン気筒と、
   前記第１及び第２の燃焼パターン気筒から排出された夫々の排気ガスを外部に排気する排気経路と、
   前記第２燃焼パターン気筒から排出された排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、
   この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、
   前記排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する改質器と、
   この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
   前記第１燃焼パターン気筒をリーン燃焼させる一方、前記第２燃焼パターン気筒をリッチ燃焼又はストイキ燃焼させて、前記燃料供給装置から燃料を噴射させる制御装置と、
   前記第１燃焼パターン気筒と前記第２燃焼パターン気筒への前記改質ガスの供給割合を可変させる改質ガス供給割合可変手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関。
5. 前記制御装置に、機関運転状態に応じて、前記第１及び第２の燃焼パターン気筒をストイキ燃焼させ、前記改質ガス供給割合可変手段を作動させる機能を設けたことを特徴とする請求項４記載の内燃機関。

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