JP4600316B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、炭化水素系燃料等の所定の燃料を改質して生成した改質燃料で運転可能な内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that can be operated with a reformed fuel produced by reforming a predetermined fuel such as a hydrocarbon-based fuel.

一般に、内燃機関においては、多くの場合、機関始動時等の機関冷間時に排気浄化装置が活性温度に達していないので、炭化水素系燃料による運転時に排気ガス中のHC成分等の有害成分を排気浄化装置で浄化することができない。   In general, in an internal combustion engine, in many cases, the exhaust purification device does not reach the activation temperature when the engine is cold, such as when the engine is started, so harmful components such as HC components in the exhaust gas are removed during operation with hydrocarbon fuel. It cannot be purified with an exhaust purification device.

そこで、従来、例えば下記の特許文献1に開示されているが如く、機関始動時に一部の気筒をリッチ燃焼させる一方で他の気筒をリーン燃焼させることによって、そのリッチ燃焼気筒の排気ガス中の未燃炭化水素系燃料とリーン燃焼気筒の排気ガス中の空気とを排気ポート又は排気浄化装置で燃焼させ、これにより排気浄化装置の触媒担体温度を早期に上昇させる技術が知られている。   Therefore, conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1 below, some of the cylinders are richly burned at the time of engine start, while the other cylinders are lean burned, so that A technique is known in which unburned hydrocarbon fuel and air in the exhaust gas of a lean combustion cylinder are combusted by an exhaust port or an exhaust purification device, thereby increasing the catalyst carrier temperature of the exhaust purification device early.

尚、例えば下記の特許文献2に開示されているが如く、燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを機関始動時に燃焼室へと供給し、その改質ガスで運転することによって排気ガス中の有害成分の低減を図る内燃機関が知られている。   For example, as disclosed in Patent Document 2 below, the reformed gas generated from the predetermined fuel by the fuel reformer is supplied to the combustion chamber when the engine is started, and is operated with the reformed gas. An internal combustion engine that reduces harmful components in exhaust gas is known.

また、下記の特許文献3には、排気系のNOxトラップ触媒にトラップされているNOxを水素ガスで効率良く脱離浄化させるべく、排気通路に水素タンク内の水素ガスを供給してNOxトラップ触媒へと送り込む技術が開示されている。   Further, in Patent Document 3 below, in order to efficiently desorb and purify NOx trapped in the NOx trap catalyst of the exhaust system with hydrogen gas, the hydrogen gas in the hydrogen tank is supplied to the exhaust passage and the NOx trap catalyst is supplied. A technique for sending to a device is disclosed.

特開平9−236033号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-236033 特開2004−251273号公報JP 2004-251273 A 特開2002−180824号公報JP 2002-180824 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された技術においては、かかる制御によってリッチ燃焼気筒から大量の未燃HC成分が排出されてしまい、たとえ排気浄化装置を活性化させるまでの時間が短縮されたとしても、それまでの間はかかる制御が為されないとき以上に大量の有害成分が大気へと放出されてしまい、エミッション性能を大幅に悪化させてしまう。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, even if a large amount of unburned HC component is discharged from the rich combustion cylinder by such control, even if the time until the exhaust purification device is activated is shortened. In the meantime, a larger amount of harmful components are released to the atmosphere than when such control is not performed, and the emission performance is greatly deteriorated.

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、エミッション性能の悪化を抑制しつつ早期に排気浄化装置を活性化させる内燃機関を提供することを、その目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that improves the disadvantages of the conventional example and activates the exhaust purification device at an early stage while suppressing the deterioration of the emission performance.

上記目的を達成する為、請求項1記載の発明では、燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを燃料にして運転可能な複数の気筒を備えた内燃機関において、その各気筒の内の一部の気筒に対しての点火動作を停止させる制御手段を設けている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders that can be operated using a reformed gas generated from a predetermined fuel by a fuel reformer as a fuel, Control means for stopping the ignition operation for some of the cylinders is provided.

この請求項1記載の内燃機関においては、点火動作が停止させられた気筒から改質ガスと空気の混合気がそのまま排気経路に排出される。これが為、この排気経路においては、その改質ガス(水素ガス及び一酸化炭素ガス)と空気中の酸素が排気ポートや排気マニホルド又は排気浄化装置で燃焼反応を起こす。また、改質ガス中の一酸化炭素ガスは、排気浄化装置で触媒反応を起こす。従って、その排気浄化装置においては、排気ポート等での燃焼反応に伴って温度上昇した排気ガスの流入又は触媒担体での直接の燃焼反応や一酸化炭素ガスの触媒反応によって触媒担体温度が早期に上昇する。   In the internal combustion engine according to the first aspect, the air-fuel mixture of the reformed gas and air is directly discharged to the exhaust path from the cylinder whose ignition operation has been stopped. For this reason, in this exhaust path, the reformed gas (hydrogen gas and carbon monoxide gas) and oxygen in the air cause a combustion reaction in the exhaust port, the exhaust manifold or the exhaust purification device. Further, the carbon monoxide gas in the reformed gas causes a catalytic reaction in the exhaust purification device. Therefore, in the exhaust gas purification device, the catalyst carrier temperature is increased early by the inflow of exhaust gas that has increased in temperature due to the combustion reaction at the exhaust port or the like, or the direct combustion reaction at the catalyst carrier or the catalytic reaction of carbon monoxide gas. To rise.

また、上記目的を達成する為、請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の内燃機関において、生成した改質ガスの供給量が気筒毎に調節できるよう燃料改質装置を構成し、点火動作を停止させる気筒への改質ガスの供給量が他の気筒よりも多くなるように燃料改質装置の制御を行うべく制御手段を構成している。   In order to achieve the above object, in the invention according to claim 2, in the internal combustion engine according to claim 1, the fuel reformer is configured so that the supply amount of the generated reformed gas can be adjusted for each cylinder, The control means is configured to control the fuel reformer so that the supply amount of the reformed gas to the cylinder for stopping the ignition operation is larger than that of the other cylinders.

この請求項2記載の内燃機関においては、更に多量の改質ガスを排気経路上に排出させて燃焼反応や触媒反応を起こさせるので、より効率良く且つより早期に排気浄化装置を活性温度まで上昇させることができる。   In the internal combustion engine according to claim 2, since a larger amount of reformed gas is discharged onto the exhaust path to cause a combustion reaction or a catalytic reaction, the exhaust purification device is raised to the activation temperature more efficiently and earlier. Can be made.

また、上記目的を達成する為、請求項3記載の発明では、燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを燃料にして運転可能な複数の気筒を備えた内燃機関において、その各気筒の内の一部の気筒への改質ガスと空気の混合気を他の気筒の混合気に対して過濃側に制御する制御手段を設けている。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders operable with a reformed gas generated from a predetermined fuel by a fuel reformer as a fuel, Control means is provided for controlling the mixture of reformed gas and air to some cylinders of the cylinders to the rich side with respect to the mixture of other cylinders.

この請求項3記載の内燃機関においては、過濃化された気筒から燃焼しきれなかった改質ガスがそのまま排気経路に排出される。これが為、この排気経路においては、その改質ガス(水素ガス及び一酸化炭素ガス)が燃焼反応や触媒反応を起こす。従って、この請求項3記載の排気浄化装置においても、上述した請求項1の排気浄化装置と同様に触媒担体温度を早期に上昇させることができる。   In the internal combustion engine according to the third aspect, the reformed gas that could not be combusted from the over-concentrated cylinder is directly discharged to the exhaust path. Therefore, in this exhaust path, the reformed gas (hydrogen gas and carbon monoxide gas) causes a combustion reaction or a catalytic reaction. Therefore, also in the exhaust gas purification apparatus according to the third aspect, the catalyst carrier temperature can be raised early as in the exhaust gas purification apparatus according to the first aspect.

例えば、請求項4記載の発明の如く、その請求項3記載の内燃機関において、生成した改質ガスの供給量が気筒毎に調節できるよう燃料改質装置を構成し、制御手段に、過濃化される気筒への改質ガスの供給量が他の気筒よりも多くなるように燃料改質装置を制御させる。   For example, as in the invention according to claim 4, in the internal combustion engine according to claim 3, the fuel reformer is configured so that the supply amount of the generated reformed gas can be adjusted for each cylinder. The fuel reformer is controlled so that the amount of reformed gas supplied to the cylinders to be increased is larger than that of the other cylinders.

ここで、その制御手段は、請求項5記載の発明の如く、上記請求項3又は4に記載の内燃機関において、過濃化される気筒以外の他の気筒の混合気を希薄側に制御させるよう構成することが好ましい。   Here, as in the invention described in claim 5, the control means controls the air-fuel mixture of other cylinders other than the cylinder to be enriched to the lean side in the internal combustion engine described in claim 3 or 4. It is preferable to configure as described above.

この請求項5記載の内燃機関によれば、他の気筒からの排気ガス中には酸素が存在しているので、この酸素を用いて改質ガスの燃焼反応や触媒反応を促進させることができる。   According to the internal combustion engine of the fifth aspect, since oxygen is present in the exhaust gas from the other cylinders, the combustion reaction and catalytic reaction of the reformed gas can be promoted using this oxygen. .

本発明に係る内燃機関は、排気経路上における排気浄化装置よりも上流に改質ガスを供給することができるので、その改質ガスの燃焼反応や触媒反応を利用して排気浄化装置の触媒担体温度を上昇させることができる。これが為、この内燃機関よれば、その触媒担体温度を排気ガスのみで昇温させるよりも早く上昇させることができるので、その排気浄化装置を早期に活性化させることができる。また、その際に改質ガスが排気経路に送出されるが、その改質ガス中にはHC成分が殆ど存在していないので、エミッション性能が悪化しない。従って、この本発明に係る内燃機関においては、早い段階からエミッション性能を確保しつつ炭化水素系燃料での燃焼が可能になるので、所望の運転条件等に応じた最適な燃焼制御を実行することができるようになる。   The internal combustion engine according to the present invention can supply the reformed gas upstream of the exhaust gas purification device on the exhaust path, and therefore, the catalyst carrier of the exhaust gas purification device utilizing the combustion reaction or catalytic reaction of the reformed gas. The temperature can be raised. For this reason, according to this internal combustion engine, the temperature of the catalyst carrier can be raised faster than the temperature of the catalyst carrier can be raised only by the exhaust gas, so that the exhaust purification device can be activated early. Further, at that time, the reformed gas is sent to the exhaust path, but since the HC component is hardly present in the reformed gas, the emission performance is not deteriorated. Therefore, in the internal combustion engine according to the present invention, combustion with a hydrocarbon-based fuel can be performed while ensuring emission performance from an early stage, and therefore, optimal combustion control according to desired operating conditions and the like is executed. Will be able to.

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。   Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

本発明に係る内燃機関の実施例1を図1から図3に基づいて説明する。   A first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

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、第1から第4の気筒11a〜11dを有する機関本体10と、その第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室に外部からの空気を供給する吸気経路20と、その夫々の燃焼室で燃焼させる燃料(ここでは、ガソリン等の炭化水素系燃料)を各々噴射する第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dと、その夫々の燃焼室から排出された排気ガスを大気へと放出する排気経路40と、改質燃料を生成して吸気経路20へと供給する燃料改質装置50と、を備えている。   Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates the internal combustion engine of the first embodiment. The internal combustion engine 1 includes an engine body 10 having first to fourth cylinders 11a to 11d, an intake passage 20 for supplying air from the outside to the combustion chambers of the first to fourth cylinders 11a to 11d, First to fourth fuel injectors 30a to 30d for injecting fuels to be burned in the respective combustion chambers (here, hydrocarbon-based fuels such as gasoline) and exhaust gases discharged from the respective combustion chambers An exhaust path 40 that discharges the air to the atmosphere, and a fuel reformer 50 that generates reformed fuel and supplies the reformed fuel to the intake path 20.

先ず、本実施例1の内燃機関1の吸気経路20には、外部から空気を吸入して導く吸気通路21と、その導入した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、第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室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、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と、そのスロットルバルブ24で調節された空気を第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室に導く吸気マニホルド27と、が設けられている。   First, in the intake passage 20 of the internal combustion engine 1 of the first embodiment, an intake passage 21 for sucking and guiding air from the outside, an air cleaner 22 for removing foreign matters such as dust from the introduced air, and an intake from the outside An air flow meter 23 for detecting the amount of air; a throttle valve 24 for adjusting the amount of intake air into the combustion chambers of the first to fourth cylinders 11a to 11d; a throttle valve actuator 25 for driving the throttle valve 24 to open and close; A throttle opening sensor 26 that detects the opening of the throttle valve 24 and an intake manifold 27 that guides the air adjusted by the throttle valve 24 to the combustion chambers of the first to fourth cylinders 11a to 11d are provided. ing.

ここで、そのエアフロメータ23やスロットル開度センサ26の検出信号は、制御手段たる電子制御装置(ECU)60に送信される。従って、この電子制御装置60においては、エアフロメータ23の検出信号に基づいて外部からの吸入空気量が算出され、スロットル開度センサ26の検出信号に基づいてスロットルバルブ24の開度が検出される。   Here, detection signals from the air flow meter 23 and the throttle opening sensor 26 are transmitted to an electronic control unit (ECU) 60 serving as a control means. Therefore, in this electronic control unit 60, the amount of intake air from the outside is calculated based on the detection signal of the air flow meter 23, and the opening degree of the throttle valve 24 is detected based on the detection signal of the throttle opening degree sensor 26. .

更に、その電子制御装置60は、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量の空気を第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室内へと吸入させるべくスロットルバルブ24を開閉駆動させる。   Further, the electronic control device 60 issues a control command for the valve opening angle of the throttle valve 24 to the throttle valve actuator 25, and supplies a desired amount of air according to the valve opening angle to the first to fourth cylinders 11a. The throttle valve 24 is driven to open and close to be sucked into the combustion chamber of ˜11d.

また、本実施例1にあっては、上述した第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dを機関本体10における第1から第4の気筒11a〜11dの夫々の吸気ポートに各々配設する。これが為、この内燃機関1においては、その第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dから噴射された各吸気ポートの燃料が空気と共に第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室に各々吸入された後、その夫々の混合気に対して第1から第4の点火プラグ12a〜12dから点火される。ここで、本実施例1の電子制御装置60は、その第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dの燃料噴射時期等を制御すると共に第1から第4の点火プラグ12a〜12dの点火時期を制御する。尚、その第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dについては、第1から第4の気筒11a〜11dの燃焼室に夫々直接燃料を噴射させるべく配置してもよい。   In the first embodiment, the first to fourth fuel injection devices 30a to 30d described above are disposed in the intake ports of the first to fourth cylinders 11a to 11d in the engine body 10, respectively. . For this reason, in the internal combustion engine 1, the fuel in each intake port injected from the first to fourth fuel injection devices 30a to 30d together with air enters the combustion chambers of the first to fourth cylinders 11a to 11d. After being inhaled, the respective air-fuel mixtures are ignited from the first to fourth spark plugs 12a to 12d. Here, the electronic control unit 60 of the first embodiment controls the fuel injection timings of the first to fourth fuel injection devices 30a to 30d and the ignition timings of the first to fourth spark plugs 12a to 12d. To control. The first to fourth fuel injection devices 30a to 30d may be arranged to inject fuel directly into the combustion chambers of the first to fourth cylinders 11a to 11d, respectively.

この内燃機関1においては、その点火後の筒内ガスが機関本体10における第1から第4の気筒11a〜11dの夫々の排気ポートを介して排気経路40へと排出される。   In the internal combustion engine 1, the in-cylinder gas after ignition is discharged to the exhaust path 40 through the exhaust ports of the first to fourth cylinders 11 a to 11 d in the engine body 10.

本実施例1の排気経路40は、その夫々の排気ポートに排出された排気ガスを一経路に纏める排気マニホルド41と、その排気ガス中の有害成分を浄化する三元触媒等の排気浄化装置42と、を備えている。   The exhaust path 40 of the first embodiment includes an exhaust manifold 41 that collects exhaust gases discharged to the respective exhaust ports into one path, and an exhaust purification device 42 such as a three-way catalyst that purifies harmful components in the exhaust gas. And.

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、炭化水素系燃料を燃焼させ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できることが知られている。これ故、排気浄化装置42の触媒担体温度が活性温度に達していないが為に排気ガス中の有害成分を浄化し難い状況下においては、その有害成分の排出それ自体を抑えることのできる水素による燃焼がエミッション性能を向上させる上で効果的である。そのような状況下としては、機関始動時等の機関冷間時が代表的であるが、一旦活性化された排気浄化装置42が例えば軽負荷運転等によって活性温度よりも低くなってしまったときも含まれる。 By the way, in general, in an internal combustion engine, by using hydrogen as a fuel at the time of combustion, a CO (carbon monoxide) component, a CO 2 (carbon dioxide) component, It is known that harmful components such as HC (hydrocarbon) components can be greatly reduced. Therefore, in a situation where it is difficult to purify the harmful components in the exhaust gas because the catalyst carrier temperature of the exhaust purification device 42 does not reach the activation temperature, the exhaust of the harmful components itself can be suppressed by hydrogen. Combustion is effective in improving emission performance. Such a situation is typically when the engine is cold, such as when the engine is started, but when the exhaust purification device 42 once activated becomes lower than the activation temperature due to, for example, a light load operation or the like. Is also included.

従って、本実施例1にあっては、その排気浄化装置42が活性化していない状況下において、上述した燃料改質装置50で改質燃料としての水素ガスを生成し、これを燃焼時の燃料にして運転が行えるように構成する。本実施例1においては、炭化水素系燃料を改質反応させることによって水素ガスを生成させる。この燃料改質装置50は当該技術分野における周知の構成により構築し得るものであり、例えば、本実施例1にあっては、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へと改質し、これが吸気経路20に供給される以下に示す構成の燃料改質装置50を適用する。以下に、本実施例1の燃料改質装置50について詳述する。   Therefore, in the first embodiment, hydrogen gas as reformed fuel is generated by the fuel reformer 50 described above in a state where the exhaust purification device 42 is not activated, and this is used as fuel during combustion. To be able to operate. In the first embodiment, hydrogen gas is generated by reforming the hydrocarbon fuel. The fuel reformer 50 can be constructed by a well-known configuration in the technical field. For example, in the first embodiment, a mixture of hydrocarbon fuel and oxygen is used as hydrogen gas and carbon monoxide gas. A fuel reforming apparatus 50 having the following configuration is applied to reformed gas mainly composed of gas and supplied to the intake passage 20. Hereinafter, the fuel reformer 50 of the first embodiment will be described in detail.

本実施例1の燃料改質装置50は、炭化水素系燃料と空気(酸素)を混合させる混合部51a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51bと、を備えた燃料改質手段51を有している。ここで、その燃料改質触媒51bは、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、改質反応可能な所定の温度まで昇温された後に改質ガスを生成し始める。   The fuel reformer 50 according to the first embodiment includes a mixing unit 51a that mixes a hydrocarbon-based fuel and air (oxygen) and a reforming reaction between the mixture of the hydrocarbon-based fuel and air (oxygen) to generate hydrogen gas. And a fuel reforming catalyst 51b that generates a reformed gas mainly composed of carbon monoxide gas. Here, the fuel reforming catalyst 51b is an electrically heated reforming catalyst provided with heating means (not shown) such as a heater, and is reformed after being heated to a predetermined temperature at which a reforming reaction is possible. Start producing gas.

また、この燃料改質装置50には、上記の混合部51aに炭化水素系燃料を供給する燃料供給手段52が設けられている。その燃料供給手段52としては、例えば、混合部51a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。この燃料供給手段52は、燃料改質触媒51bが所定の改質反応可能な温度に達した際に電子制御装置60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を噴射させる。   The fuel reformer 50 is provided with a fuel supply means 52 for supplying hydrocarbon fuel to the mixing portion 51a. As the fuel supply means 52, for example, a so-called fuel injection valve for injecting hydrocarbon-based fuel into the mixing portion 51a is used. The operation of the fuel supply means 52 is controlled by the electronic control device 60 when the fuel reforming catalyst 51b reaches a predetermined reforming reaction temperature, and the fuel is supplied at a supply amount corresponding to the amount of reformed gas generated. Let spray.

更にまた、この燃料改質装置50には、その混合部51aに空気を供給する空気供給手段53が設けられている。本実施例1の空気供給手段53としては、吸気通路21の空気を分流して混合部51aへと導く分流通路を用いる。本実施例1にあっては、吸気通路21上のスロットルバルブ24よりも上流側と混合部51aとを連通させるべく分流通路を配置して空気供給手段53を構成する。尚、この空気供給手段53は、空気を圧送するポンプと、このポンプから吐出された空気を混合部51aへと導く空気供給路と、この空気供給路上に配備され、混合部51aへの空気供給量を調節する空気供給量調節弁と、で構成してもよく、その際には、そのポンプ及び空気供給量調節弁を電子制御装置60で制御して改質ガスの生成量に応じた供給量の空気を混合部51aに供給させる。   Furthermore, the fuel reformer 50 is provided with an air supply means 53 for supplying air to the mixing portion 51a. As the air supply means 53 of the first embodiment, a diversion passage for diverting the air in the intake passage 21 and leading it to the mixing unit 51a is used. In the first embodiment, the air supply means 53 is configured by arranging a diversion passage so that the upstream side of the throttle valve 24 on the intake passage 21 communicates with the mixing portion 51a. The air supply means 53 includes a pump that pumps air, an air supply path that guides the air discharged from the pump to the mixing unit 51a, and an air supply that is provided on the air supply path to supply the mixing unit 51a. An air supply amount adjusting valve that adjusts the amount may be configured. In this case, the pump and the air supply amount adjusting valve are controlled by the electronic control unit 60 and supplied according to the generation amount of the reformed gas. An amount of air is supplied to the mixing unit 51a.

更に、この燃料改質装置50には、燃料改質手段51で生成された改質ガスを吸気経路20へと導く改質ガス供給路54と、その改質ガスの吸気経路20への流入量を調節する改質ガス流量調節手段55と、が配備されている。その改質ガス供給路54は、吸気経路20上におけるスロットルバルブ24の下流側で連通させる。本実施例1にあっては、吸気マニホルド27の集合部分に改質ガスが供給されるよう改質ガス供給路54の一端を連通させる。また、改質ガス流量調節手段55としては、例えば、改質ガス供給路54と吸気経路20との間の連通状態を電子制御装置60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、改質ガスの流入量を適宜調節可能な改質ガス流量調節弁を用いる。尚、この改質ガス流量調節手段55としては、改質ガス供給路54と吸気経路20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。   Further, the fuel reformer 50 includes a reformed gas supply path 54 that guides the reformed gas generated by the fuel reforming means 51 to the intake path 20, and an inflow amount of the reformed gas into the intake path 20. And a reformed gas flow rate adjusting means 55 for adjusting. The reformed gas supply path 54 communicates with the downstream side of the throttle valve 24 on the intake path 20. In the first embodiment, one end of the reformed gas supply path 54 is communicated so that the reformed gas is supplied to the assembly portion of the intake manifold 27. Further, as the reformed gas flow rate adjusting means 55, for example, the communication state between the reformed gas supply path 54 and the intake path 20 can be changed steplessly from a fully closed state to a fully opened state according to an instruction from the electronic control unit 60, A reformed gas flow rate control valve that can be varied in stages and can appropriately adjust the inflow amount of the reformed gas is used. As the reformed gas flow rate control means 55, an open / close valve that can switch between the reformed gas supply path 54 and the intake path 20 between a fully closed state and a fully opened state may be used.

このような構成からなる本実施例1の内燃機関1においては、その燃料改質装置50を作動させて改質ガスで運転することによって、排気ガス中の有害成分を大幅に低減させることができる。これが為、排気浄化装置42が活性化していない状況下においては、かかる改質ガスでの運転を実行させることによって良好なエミッション性能を確保することができるようになる。   In the internal combustion engine 1 of the first embodiment having such a configuration, the fuel reforming device 50 is operated and operated with the reformed gas, whereby harmful components in the exhaust gas can be greatly reduced. . Therefore, in a situation where the exhaust purification device 42 is not activated, good emission performance can be ensured by executing the operation with the reformed gas.

ここで、かかる状況下であっても、例えば運転者が望む運動性能等の運転条件や走行環境などによっては、改質ガスでの運転よりも炭化水素系燃料で運転させる方が好ましい場合がある。しかしながら、近年においては年を追う毎に排気ガス規制が強化されていく傾向にあり、かかる状況下においてエミッション性能を犠牲にしてまで炭化水素系燃料で運転させることは望ましくない。その一方で、炭化水素系燃料での運転が望まれているにも拘わらず改質ガスで運転し続けることも好ましくはなく、かかる状況を早く解消して可能な限り早く炭化水素系燃料で運転させることが望ましい。   Here, even under such circumstances, for example, depending on driving conditions such as athletic performance desired by the driver and driving environment, it may be preferable to operate with a hydrocarbon-based fuel rather than driving with reformed gas. . However, in recent years, exhaust gas regulations tend to be tightened every year. Under such circumstances, it is not desirable to operate with hydrocarbon fuels until the emission performance is sacrificed. On the other hand, it is not preferable to continue to operate with reformed gas even though operation with hydrocarbon fuel is desired. This situation is resolved quickly and operation with hydrocarbon fuel as soon as possible. It is desirable to make it.

また、仮に炭化水素系燃料が燃料改質装置50で改質しきれずに残った場合には、その未改質燃料が燃焼室で燃焼されて有害成分を生成してしまう。これが為、排気浄化装置42が活性化していない状況下において未改質燃料が発生したときには、その燃焼に伴って生成された有害成分を排気浄化装置42で浄化させることができず、エミッション性能を悪化させてしまう。   Further, if the hydrocarbon-based fuel remains without being reformed by the fuel reformer 50, the unreformed fuel is burned in the combustion chamber to generate harmful components. For this reason, when unreformed fuel is generated in a state where the exhaust purification device 42 is not activated, the harmful components generated by the combustion cannot be purified by the exhaust purification device 42 and the emission performance is improved. It gets worse.

そこで、本実施例1にあっては、早い段階で排気浄化装置42を活性化させるべく、排気経路40上の排気浄化装置42よりも上流側に改質ガスを供給して燃焼させ、その燃焼反応により発生した熱を利用して排気浄化装置42の触媒担体温度を昇温させる。この排気浄化装置42の暖機制御については電子制御装置60に実行させる。   Therefore, in the first embodiment, in order to activate the exhaust purification device 42 at an early stage, the reformed gas is supplied to the upstream side of the exhaust purification device 42 on the exhaust path 40 and burned, and the combustion is performed. The catalyst carrier temperature of the exhaust gas purification device 42 is raised using the heat generated by the reaction. The warm-up control of the exhaust purification device 42 is executed by the electronic control device 60.

具体的に、本実施例1の電子制御装置60は、一部の気筒(第1から第4の気筒11a〜11dの内の少なくとも1気筒)の点火動作を停止させ、その点火動作の停止気筒に吸入された改質ガスと空気の混合気がそのまま排気経路40へと排出されるよう構成する。尚、本実施例1の内燃機関1においては、かかる暖機制御を行う際に第1から第4の燃料噴射装置30a〜30dから炭化水素系燃料を噴射させず、改質ガスのみを燃料にして運転させる。   Specifically, the electronic control unit 60 according to the first embodiment stops the ignition operation of some cylinders (at least one of the first to fourth cylinders 11a to 11d) and stops the ignition operation. The mixture of reformed gas and air sucked into the exhaust gas is discharged to the exhaust passage 40 as it is. In the internal combustion engine 1 of the first embodiment, when performing the warm-up control, hydrocarbon fuel is not injected from the first to fourth fuel injection devices 30a to 30d, and only the reformed gas is used as fuel. To drive.

ここで、本実施例1の電子制御装置60には、その排気浄化装置42の暖機制御を所定の条件(以下、「暖機制御実行条件」という。)と合致した際に開始させる。その暖機制御実行条件としては種々の条件が考えられる。   Here, the electronic control device 60 of the first embodiment starts the warm-up control of the exhaust purification device 42 when it matches a predetermined condition (hereinafter referred to as “warm-up control execution condition”). Various conditions can be considered as the warm-up control execution conditions.

例えば、かかる排気浄化装置42の暖機制御を実行させる(排気経路40で改質ガスを燃焼させる)為には排気熱を利用する必要があり、内燃機関1が始動しているか否かを知ることで排気熱の有無を把握することができる。従って、本実施例1にあっては、その内燃機関1の始動を暖機制御実行条件として設定する。この機関始動については、電子制御装置60の点火指示信号等から判別することができる。本実施例1にあっては、この機関始動を暖機制御実行条件として設定することによって、排気経路40上の改質ガスを大気へと放出させることなく確実に燃焼させることができるので、効率の良い排気浄化装置42の早期活性化が可能になる。また、その改質ガス中の一酸化炭素ガスの大気への放出を防げるので、エミッション性能を悪化させずとも済む。   For example, in order to execute the warm-up control of the exhaust purification device 42 (combusting the reformed gas in the exhaust path 40), it is necessary to use the exhaust heat, and know whether or not the internal combustion engine 1 is started. Thus, the presence or absence of exhaust heat can be grasped. Therefore, in the first embodiment, the start of the internal combustion engine 1 is set as the warm-up control execution condition. This engine start can be determined from the ignition instruction signal of the electronic control unit 60 or the like. In the first embodiment, by setting this engine start as the warm-up control execution condition, the reformed gas on the exhaust path 40 can be surely burned without being released to the atmosphere. It is possible to activate the exhaust purification device 42 with good quality early. Further, since the carbon monoxide gas in the reformed gas can be prevented from being released to the atmosphere, it is not necessary to deteriorate the emission performance.

ところで、そのような機関始動を示す要件としての排気熱に着眼してみると、機関始動後か否かについては排気熱の温度変化から把握することができるので、例えば排気経路40上の排気温センサ43から検出した排気温度(これについて推定可能な点火回数や積算吸入空気量等でもよい)の温度変化を暖機制御実行条件として使用してもよい。即ち、電子制御装置60は、排気温度が高温側へと温度変化したときに機関始動後であると判断できるので、例えば、所定の数値(閾値)以上の温度変化が生じた際に排気浄化装置42の暖機制御を実行してもよい。その閾値は、水温や外気温等によって異なる値になるので、予めこれらのパラメータを加味した実験やシミュレーションを行って設定しておく。   By the way, when focusing on the exhaust heat as a requirement for starting the engine, whether or not the engine is started can be grasped from the temperature change of the exhaust heat. A change in temperature of the exhaust temperature detected from the sensor 43 (which may be the number of ignitions that can be estimated or an integrated intake air amount, etc.) may be used as the warm-up control execution condition. That is, the electronic control unit 60 can determine that the engine has been started when the exhaust gas temperature has changed to a high temperature side. For example, when the temperature change exceeds a predetermined numerical value (threshold value), the exhaust gas purification device 42 warm-up control may be executed. The threshold value varies depending on the water temperature, the outside air temperature, and the like, and is set in advance through experiments and simulations that take these parameters into account.

更に、排気温度が把握できれば排気浄化装置42の触媒担体温度を推定することができるので、電子制御装置60には、例えば、その排気温度が排気浄化装置42の活性温度に対応した所定の排気ガス温度(閾値)よりも低いときに排気浄化装置42の暖機制御を実行させてもよい。これにより、排気浄化装置42が既に活性温度に達している再始動時等において無用な制御を行わずとも済む。ここで、電子制御装置60には、温度センサ(図示略)の検出信号から排気浄化装置42の触媒担体温度を直接検出させ、これが活性温度よりも低いときに排気浄化装置42の暖機制御を実行させてもよい。   Furthermore, if the exhaust gas temperature can be grasped, the catalyst carrier temperature of the exhaust gas purification device 42 can be estimated. For example, the electronic control device 60 has a predetermined exhaust gas whose exhaust temperature corresponds to the activation temperature of the exhaust gas purification device 42. When the temperature is lower than the threshold value (threshold), the warm-up control of the exhaust purification device 42 may be executed. As a result, unnecessary control does not have to be performed at the time of restart or the like when the exhaust purification device 42 has already reached the activation temperature. Here, the electronic control unit 60 directly detects the catalyst carrier temperature of the exhaust purification device 42 from a detection signal of a temperature sensor (not shown), and performs warm-up control of the exhaust purification device 42 when this is lower than the activation temperature. It may be executed.

また、本実施例1の電子制御装置60には、その排気浄化装置42の暖機制御を所定の条件(以下、「暖機制御終了条件」という。)と合致した際に終了させる。その暖機制御終了条件としては、排気浄化装置42の触媒担体温度が活性温度に達したとき、又は排気温センサ43から検出した排気温度(これについて推定可能な点火回数や積算吸入空気量等でもよい)が排気浄化装置42の活性温度に対応する所定の排気ガス温度(閾値)以上になったときを設定する。これにより、排気経路40上で必要以上に改質ガスの燃焼反応や触媒反応が起こらなくなるので、排気浄化装置42の過熱による劣化や故障を防ぐことができる。ここで、その閾値については、暖機制御実行条件のときと同様に水温や外気温等によって異なる値になるので、予めこれらのパラメータを加味した実験やシミュレーションを行って設定しておく。   Further, the electronic control device 60 of the first embodiment terminates the warm-up control of the exhaust purification device 42 when it matches a predetermined condition (hereinafter referred to as “warm-up control end condition”). The warm-up control end condition includes the exhaust temperature detected when the catalyst carrier temperature of the exhaust purification device 42 reaches the activation temperature, or the exhaust temperature detected from the exhaust temperature sensor 43 (the number of ignitions that can be estimated, the integrated intake air amount, etc. Is set to a value equal to or higher than a predetermined exhaust gas temperature (threshold value) corresponding to the activation temperature of the exhaust purification device 42. As a result, the combustion reaction or catalytic reaction of the reformed gas does not occur more than necessary on the exhaust path 40, so that deterioration or failure due to overheating of the exhaust purification device 42 can be prevented. Here, the threshold value varies depending on the water temperature, the outside air temperature, and the like as in the warm-up control execution condition, and is set in advance through experiments and simulations that take these parameters into consideration.

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。   Next, the operation of the internal combustion engine 1 of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

先ず、本実施例1の電子制御装置60は、排気浄化装置42の暖機制御実行条件か否か判断する(ステップST1)。   First, the electronic control device 60 according to the first embodiment determines whether or not the exhaust gas purification device 42 is in a warm-up control execution condition (step ST1).

ここで、この電子制御装置60は、暖機制御実行条件であるとの判断を為した場合、燃料改質装置50を作動させて改質ガスを生成し、これを吸気経路20に供給する(ステップST2)。具体的に、その際に電子制御装置60は、加熱手段を作動させて燃料改質触媒51bを加熱し、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たときに改質ガス流量調節手段55を開弁させると共に燃料供給手段52を駆動させる。これにより、この燃料改質装置50においては、炭化水素系燃料と空気が混合部51aに供給され、その混合気が燃料改質触媒51b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。そして、その改質ガスは、改質ガス供給路54を介して吸気マニホルド27の集合部分に供給される。   Here, when the electronic control unit 60 determines that it is the warm-up control execution condition, the electronic control unit 60 operates the fuel reformer 50 to generate reformed gas and supplies it to the intake path 20 ( Step ST2). Specifically, at that time, the electronic control unit 60 operates the heating means to heat the fuel reforming catalyst 51b, and the reforming is performed when the reforming catalyst carrier temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature at which the reforming reaction is possible. The gas flow rate adjusting means 55 is opened and the fuel supply means 52 is driven. As a result, in the fuel reformer 50, the hydrocarbon-based fuel and air are supplied to the mixing unit 51a, and the mixture is sent to the fuel reforming catalyst 51b to mainly contain hydrogen gas and carbon monoxide gas. A reformed gas is generated. Then, the reformed gas is supplied to the collective portion of the intake manifold 27 via the reformed gas supply path 54.

続いて、この電子制御装置60は、その改質ガスと吸気経路20上の空気との混合気が希薄空燃比となるように制御する(ステップST3)。その混合気は、予め設定されている希薄空燃比に制御してもよく、運転状態等に応じて適宜設定した希薄空燃比に制御してもよい。ここで、このステップST3においては、スロットルバルブアクチュエータ25と改質ガス流量調節手段55の双方又は何れか一方を駆動制御することによって所望の空燃比へと混合気の調節を行う。尚、本実施例1にあっては上記ステップST2で改質ガスの流量を改質ガス流量調節手段55の駆動制御によって既に設定しているので、その改質ガスの流量に関しては、そのステップST2の設定値をそのまま利用してもよく(即ち、ステップST3にて改質ガス流量調節手段55を駆動制御せずともよく)、また、このステップST3で新たに設定してもよい。   Subsequently, the electronic control unit 60 performs control so that the mixture of the reformed gas and the air on the intake path 20 has a lean air-fuel ratio (step ST3). The air-fuel mixture may be controlled to a preset lean air-fuel ratio, or may be controlled to a lean air-fuel ratio that is appropriately set according to the operating state or the like. Here, in step ST3, the air-fuel ratio is adjusted to a desired air-fuel ratio by driving and controlling either or both of the throttle valve actuator 25 and the reformed gas flow rate adjusting means 55. In the first embodiment, since the flow rate of the reformed gas is already set by the drive control of the reformed gas flow rate adjusting means 55 in the above step ST2, the flow rate of the reformed gas is set in the step ST2. May be used as they are (that is, it is not necessary to drive and control the reformed gas flow rate adjusting means 55 in step ST3), or may be newly set in step ST3.

このように第1から第4の気筒11a〜11dに吸入される混合気を希薄化することによって、排気経路40上における酸素量が増加し、後の改質ガスの燃焼反応が促進される。尚、このステップST3においては上記の如く混合気の希薄化を図ることが最も好ましいが、その混合気については、排気経路40上の改質ガスの過多を抑制可能な理論空燃比から希薄空燃比の間であれば何れに制御してもよい。   By diluting the air-fuel mixture sucked into the first to fourth cylinders 11a to 11d in this way, the amount of oxygen on the exhaust path 40 is increased, and the subsequent combustion reaction of the reformed gas is promoted. In step ST3, it is most preferable to dilute the air-fuel mixture as described above. However, for the air-fuel mixture, the stoichiometric air-fuel ratio can be reduced from a stoichiometric air-fuel ratio that can suppress an excess of reformed gas on the exhaust passage 40. As long as it is between, you may control any.

このようにして希薄空燃比の混合気を生成した後、この電子制御装置60は、第1から第4の気筒11a〜11dの内の一部の気筒の点火動作を停止させる(ステップST4)。ここでは、第1から第4の気筒11a〜11dの内の1気筒の点火動作を停止させる。   After generating the lean air-fuel mixture in this way, the electronic control unit 60 stops the ignition operation of some of the first to fourth cylinders 11a to 11d (step ST4). Here, the ignition operation of one of the first to fourth cylinders 11a to 11d is stopped.

これにより、その点火動作を停止した気筒からは吸入した改質ガスと空気の混合気がそのまま排気経路40に排出され、この排気経路40において、その改質ガス(水素ガス及び一酸化炭素ガス)と空気中の酸素が排気ポートや排気マニホルド41又は排気浄化装置42で燃焼反応を起こす。ここで、その改質ガス中の水素ガスは、可燃範囲が広くて着火し易い。また、改質ガス中の一酸化炭素ガスは、酸素存在下で燃焼すると共に、低温でも排気浄化装置42で触媒反応が始まって二酸化炭素に浄化される。従って、排気浄化装置42においては、その排気ポート等での燃焼反応に伴って温度上昇した排気ガスの流入又は触媒担体での直接の燃焼反応や一酸化炭素ガスの触媒反応によって触媒担体温度が早期に上昇する。   As a result, the air-fuel mixture of the introduced reformed gas and air is directly discharged to the exhaust path 40 from the cylinder whose ignition operation is stopped, and the reformed gas (hydrogen gas and carbon monoxide gas) is exhausted in the exhaust path 40. And oxygen in the air causes a combustion reaction in the exhaust port, the exhaust manifold 41 or the exhaust purification device 42. Here, the hydrogen gas in the reformed gas has a wide flammable range and is easily ignited. Further, the carbon monoxide gas in the reformed gas burns in the presence of oxygen, and at the low temperature, a catalytic reaction starts in the exhaust purification device 42 and is purified to carbon dioxide. Accordingly, in the exhaust purification device 42, the catalyst carrier temperature is increased early by the inflow of exhaust gas that has increased in temperature due to the combustion reaction at the exhaust port or the like, the direct combustion reaction at the catalyst carrier, or the catalytic reaction of carbon monoxide gas. To rise.

続いて、この電子制御装置60は、排気浄化装置42の暖機制御終了条件か否か判断する(ステップST5)。   Subsequently, the electronic control unit 60 determines whether or not a condition for ending the warm-up control of the exhaust purification device 42 is satisfied (step ST5).

そして、暖機制御終了条件でなければ上記ステップST3に戻って暖機制御を継続させ、暖機制御終了条件であれば、上記ステップST3,ST4にて設定した混合気の空燃比と第1から第4の気筒11a〜11dの点火時期をリセットし(ステップST6)、通常の空燃比制御と点火制御に切り替える(ステップST7)。   If the warm-up control end condition is not satisfied, the process returns to step ST3 to continue the warm-up control. If the warm-up control end condition is satisfied, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio set in steps ST3 and ST4 The ignition timings of the fourth cylinders 11a to 11d are reset (step ST6) and switched to normal air-fuel ratio control and ignition control (step ST7).

ここで、この電子制御装置60は、上記ステップST1において暖機制御実行条件ではないと判断したときに、上記ステップST7に進んで、通常の空燃比制御と点火制御を実行させる。   Here, when the electronic control unit 60 determines in step ST1 that the condition is not the warm-up control execution condition, the electronic control unit 60 proceeds to step ST7 and executes normal air-fuel ratio control and ignition control.

以上示した如く、本実施例1の内燃機関1によれば、一部の気筒の点火動作を停止させることにより排気経路40上に改質ガスを供給して、その排気経路40上で改質ガスを燃焼反応又は触媒反応させている。これが為、この内燃機関1においては、排気浄化装置42の触媒担体温度を排気ガスのみで昇温させる場合よりも早く上昇させることができるので、その排気浄化装置42の早期活性化が図れる。また、その際に改質ガスが排気経路40に送出されるが、その改質ガス中にはHC成分が殆ど存在していないので、エミッション性能が悪化しない。従って、この内燃機関1においては、早い段階からエミッション性能を確保しつつ炭化水素系燃料での燃焼が可能になるので、所望の運転条件等に応じた最適な燃焼制御を実行することができるようになる。   As described above, according to the internal combustion engine 1 of the first embodiment, the reforming gas is supplied onto the exhaust path 40 by stopping the ignition operation of some cylinders, and the reforming is performed on the exhaust path 40. Gas is subjected to combustion reaction or catalytic reaction. For this reason, in the internal combustion engine 1, the temperature of the catalyst carrier of the exhaust purification device 42 can be increased faster than when the temperature is increased only with the exhaust gas, so that the exhaust purification device 42 can be activated early. Further, at that time, the reformed gas is sent to the exhaust passage 40, but since the HC component is hardly present in the reformed gas, the emission performance is not deteriorated. Therefore, in the internal combustion engine 1, combustion with a hydrocarbon fuel can be performed while ensuring emission performance from an early stage, so that optimum combustion control according to desired operating conditions can be executed. become.

ところで、特定の気筒のみの点火動作を停止させ続けるとその気筒の暖機が他の気筒に対して遅くなるので、その気筒においては、排気浄化装置42の暖機制御を終えた後に暖機不足に伴う燃焼不良等が発生する虞がある。また、この内燃機関1においては、特定の気筒でだけ点火されないので、トルク変動が生じる虞もある。   By the way, if the ignition operation of only a specific cylinder is continuously stopped, the warm-up of the cylinder is delayed with respect to the other cylinders. Therefore, in that cylinder, the warm-up is insufficient after the warm-up control of the exhaust purification device 42 is finished. There is a risk that a combustion failure or the like may occur. Further, in this internal combustion engine 1, since ignition is not performed only in a specific cylinder, there is a possibility that torque fluctuations occur.

そこで、排気浄化装置42の暖機制御実行中の点火動作停止気筒については、所定の間隔毎(例えば、1サイクル毎)に変更する。その点火動作停止気筒は、通常の点火制御時の点火順序等を考慮し、トルク変動等の起こり得ない均衡の取れた順番で変更していくことが望ましい。   Therefore, the ignition operation stop cylinders during the warm-up control of the exhaust purification device 42 are changed at predetermined intervals (for example, every cycle). It is desirable to change the ignition operation stop cylinder in a balanced order in which torque fluctuation or the like cannot occur in consideration of the ignition order at the time of normal ignition control.

これにより、機関全体の暖機が均等に行われるようになるので、燃焼不良等を起こす気筒が無くなってトルク変動等を抑制することができる。また、排気ポートや排気マニホルド41の分流通路においての燃焼反応が各気筒11a〜11dで均等に行われるようになるので、この排気ポート等を均等に暖機させることができる。また、仮に各気筒11a〜11dから排出された排気浄化装置42を流れる夫々の排気ガスの流動箇所に偏りがあったとしても、その排気浄化装置42を均等に暖機させることができるようになる。   As a result, the entire engine is warmed up evenly, and therefore, there is no cylinder causing combustion failure and the like, and torque fluctuations can be suppressed. Further, since the combustion reaction in the exhaust port and the branch passage of the exhaust manifold 41 is performed uniformly in each of the cylinders 11a to 11d, the exhaust port and the like can be warmed up evenly. Further, even if there is a deviation in the flow location of each exhaust gas flowing through the exhaust purification device 42 discharged from each cylinder 11a to 11d, the exhaust purification device 42 can be warmed up evenly. .

ここで、本実施例1の排気浄化装置42の暖機制御は、上述した図1の内燃機関1だけでなく、例えば、図3に示す内燃機関100へも適用することができる。   Here, the warm-up control of the exhaust emission control device 42 of the first embodiment can be applied not only to the above-described internal combustion engine 1 of FIG. 1 but also to, for example, the internal combustion engine 100 shown in FIG.

この図3の内燃機関100は、図1の内燃機関1において、上述した燃料改質装置50を図3に示す燃料改質装置150へと変更したものであり、それ以外は図1の内燃機関1と同様に構成されている。   The internal combustion engine 100 of FIG. 3 is obtained by changing the above-described fuel reformer 50 to the fuel reformer 150 shown in FIG. 3 in the internal combustion engine 1 of FIG. 1 is configured.

この図3に示す燃料改質装置150は、上述した燃料改質装置50と同様の混合部51a及び燃料改質触媒51bを有する燃料改質手段51と、燃料供給手段52と、空気供給手段53と、を備えている。従って、この燃料改質装置150においても、炭化水素系燃料と空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させる。   The fuel reformer 150 shown in FIG. 3 includes a fuel reforming means 51 having a mixing section 51a and a fuel reforming catalyst 51b similar to the fuel reformer 50 described above, a fuel supply means 52, and an air supply means 53. And. Therefore, also in this fuel reformer 150, the reforming reaction of the hydrocarbon-based fuel and air is performed to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen gas and carbon monoxide gas.

一方、この燃料改質装置150においては、第1から第4の気筒11a〜11dへと個別に改質ガスを供給させるべく、燃料改質手段51で生成された改質ガスを吸気マニホルド27における第1から第4の気筒11a〜11dの分流通路に各々導く第1から第4の改質ガス供給路54a〜54dと、これら第1から第4の改質ガス供給路54a〜54dからの改質ガスの流入量を夫々調節する第1から第4の改質ガス流量調節手段55a〜55dと、が配備されている。その第1から第4の改質ガス流量調節手段55a〜55dとしては、図1の改質ガス流量調節手段55と同様に、改質ガス流量調節弁や全閉状態と全開状態とを切り替え可能な開閉弁を用いる。   On the other hand, in the fuel reformer 150, the reformed gas generated by the fuel reforming means 51 is supplied to the intake manifold 27 so that the reformed gas is individually supplied to the first to fourth cylinders 11a to 11d. The first to fourth reformed gas supply passages 54a to 54d led to the branch flow passages of the first to fourth cylinders 11a to 11d, and the first to fourth reformed gas supply passages 54a to 54d, respectively. First to fourth reformed gas flow rate adjusting means 55a to 55d for adjusting the inflow amount of the reformed gas are provided. As the first to fourth reformed gas flow rate adjusting means 55a to 55d, similarly to the reformed gas flow rate adjusting means 55 of FIG. 1, a reformed gas flow rate adjusting valve or a fully closed state and a fully open state can be switched. Use an open / close valve.

このように構成した内燃機関100においても、第1から第4の改質ガス供給路54a〜54dから各々同量の改質ガスを供給し、上述した図1の内燃機関1と同様の制御を実行することによって、その内燃機関1と同様の効果を奏することができる。   Also in the internal combustion engine 100 configured as described above, the same amount of reformed gas is supplied from the first to fourth reformed gas supply paths 54a to 54d, and the same control as that of the internal combustion engine 1 of FIG. By executing, the same effect as that of the internal combustion engine 1 can be obtained.

また、この内燃機関100においては、排気経路40上に存在し得る酸素量に応じて点火動作停止気筒への改質ガスの供給量を増加してもよい。これにより、更に多量の改質ガスが排気経路40上で燃焼反応や触媒反応を起こすので、より効率良く且つより早期に排気浄化装置42を活性温度まで上昇させることができる。   In the internal combustion engine 100, the supply amount of the reformed gas to the ignition operation stop cylinder may be increased according to the amount of oxygen that may exist on the exhaust path 40. As a result, a larger amount of the reformed gas causes a combustion reaction or a catalytic reaction on the exhaust path 40, so that the exhaust purification device 42 can be raised to the activation temperature more efficiently and earlier.

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。   Next, a second embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例2は、実施例1にて例示した図3の内燃機関100において排気経路40への改質ガスの供給手法を変更したものである。本実施例2にあっては、電子制御装置60に一部の気筒(第1から第4の気筒11a〜11dの内の少なくとも1気筒)への改質ガスと空気からなる混合気を他の気筒の混合気に対して過濃側に制御させ、その過濃混合気が供給された気筒の改質ガスが燃焼室内で燃焼しきれずにそのまま排気経路40に排出されるよう構成する。   In the second embodiment, the method of supplying the reformed gas to the exhaust path 40 in the internal combustion engine 100 of FIG. 3 illustrated in the first embodiment is changed. In the second embodiment, the electronic control device 60 is supplied with a mixture of reformed gas and air to some cylinders (at least one of the first to fourth cylinders 11a to 11d). Control is performed on the rich side of the air-fuel mixture in the cylinder, and the reformed gas in the cylinder to which the rich air-fuel mixture is supplied is not combusted in the combustion chamber and is discharged to the exhaust passage 40 as it is.

具体的に、本実施例2の電子制御装置60においては、一部の気筒への改質ガスの供給量を他の気筒に対して相対的に増加させることによって、その一部の気筒の混合気を他の気筒に対して過濃側に設定する。その一部の気筒へは、改質ガスが燃焼室内で燃焼しきれずに残るだけの量を供給する。   Specifically, in the electronic control unit 60 according to the second embodiment, the amount of reformed gas supplied to some cylinders is increased relative to the other cylinders, thereby mixing the some cylinders. Set Qi to the over-rich side with respect to the other cylinders. An amount of the reformed gas that remains without being burned in the combustion chamber is supplied to some of the cylinders.

この本実施例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。   The operation of the internal combustion engine 100 of the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

先ず、本実施例2の電子制御装置60は、実施例1と同様にして排気浄化装置42の暖機制御実行条件か否か判断する(ステップST11)。   First, the electronic control unit 60 according to the second embodiment determines whether or not the condition for executing the warm-up control of the exhaust purification device 42 is the same as in the first embodiment (step ST11).

ここで、この電子制御装置60は、暖機制御実行条件でなければ下記のステップST16に進んで通常の空燃比制御と点火制御を実行させ、暖機制御実行条件であれば、実施例1と同様にして燃料改質装置150を作動させて改質ガスの生成を行う(ステップST12)。   Here, the electronic control unit 60 proceeds to the following step ST16 to execute normal air-fuel ratio control and ignition control unless the warm-up control execution condition is satisfied. Similarly, the fuel reformer 150 is operated to generate reformed gas (step ST12).

続いて、この電子制御装置60は、第1から第4の気筒11a〜11dの内の一部の気筒への混合気を他の気筒の混合気に対して過濃側に制御する(ステップST13)。ここでは、第1から第4の気筒11a〜11dの内の1気筒の混合気を過濃化する。例えば、その際の電子制御装置60は、第1改質ガス流量調節手段55aの開弁量を残りの第2から第4の改質ガス流量調節手段55b〜55dの開弁量よりも大きくし、第1気筒11aへの改質ガスの供給量を残りの第2から第4の気筒11b〜11dへの供給量に対して増加させる。また、その際、第2から第4の気筒11b〜11dへと吸入される混合気が過濃空燃比や理論空燃比となる場合、電子制御装置60は、その第2から第4の気筒11b〜11dの混合気が希薄空燃比となるように第2から第4の改質ガス流量調節手段55b〜55dの開弁量を絞る。   Subsequently, the electronic control unit 60 controls the air-fuel mixture to some cylinders among the first to fourth cylinders 11a to 11d to be richer than the air-fuel mixture of other cylinders (step ST13). ). Here, the air-fuel mixture of one cylinder among the first to fourth cylinders 11a to 11d is excessively enriched. For example, the electronic control unit 60 at that time makes the valve opening amount of the first reformed gas flow rate adjusting means 55a larger than the valve opening amounts of the remaining second to fourth reformed gas flow rate adjusting means 55b to 55d. The supply amount of the reformed gas to the first cylinder 11a is increased with respect to the supply amounts to the remaining second to fourth cylinders 11b to 11d. At this time, when the air-fuel mixture sucked into the second to fourth cylinders 11b to 11d becomes the rich air / fuel ratio or the stoichiometric air / fuel ratio, the electronic control unit 60 uses the second to fourth cylinders 11b. The valve opening amounts of the second to fourth reformed gas flow rate adjusting means 55b to 55d are reduced so that the air-fuel mixture of .about.11d becomes a lean air-fuel ratio.

これにより、その制御対象の気筒(第1気筒11a)においては、改質ガスの一部が燃焼しきれずに残ってそのまま排気経路40に排出される。一方、希薄空燃比の混合気に対して点火を行った残りの気筒(第2から第4の気筒11b〜11d)においては、排気経路40へと排出された排気ガス中に酸素が残存している。従って、本実施例2の排気浄化装置42においても、排気マニホルド41の集合部分よりも下流での未燃焼の改質ガス(水素ガス及び一酸化炭素ガス)の燃焼反応や一酸化炭素ガスの触媒反応によって触媒担体温度が早期に上昇する。   Thereby, in the cylinder to be controlled (first cylinder 11a), a part of the reformed gas remains without being combusted and is directly discharged to the exhaust path 40. On the other hand, in the remaining cylinders (second to fourth cylinders 11b to 11d) that have ignited the lean air-fuel ratio mixture, oxygen remains in the exhaust gas discharged to the exhaust passage 40. Yes. Therefore, also in the exhaust purification device 42 of the second embodiment, the combustion reaction of unburned reformed gas (hydrogen gas and carbon monoxide gas) downstream of the aggregated portion of the exhaust manifold 41 and the catalyst for carbon monoxide gas. The catalyst support temperature rises early due to the reaction.

次に、この電子制御装置60は、実施例1と同様にして排気浄化装置42の暖機制御終了条件か否か判断する(ステップST14)。   Next, the electronic control unit 60 determines whether or not the warm-up control end condition of the exhaust purification device 42 is satisfied as in the first embodiment (step ST14).

そして、暖機制御終了条件でなければ上記ステップST13に戻って暖機制御を継続させ、暖機制御終了条件であれば、上記ステップST13にて設定した第1から第4の気筒11a〜11dの夫々の混合気の空燃比をリセットし(ステップST15)、通常の空燃比制御に切り替えて、通常の空燃比制御と点火制御を実行する(ステップST16)。   If the warm-up control end condition is not satisfied, the process returns to step ST13 to continue the warm-up control. If the warm-up control end condition is satisfied, the first to fourth cylinders 11a to 11d set in step ST13 are set. The air-fuel ratio of each air-fuel mixture is reset (step ST15), switching to normal air-fuel ratio control, and normal air-fuel ratio control and ignition control are executed (step ST16).

以上示した如く、本実施例2の内燃機関100によれば、一部の気筒の混合気を過濃化させることにより排気経路40上に改質ガスを供給して、その排気経路40上で改質ガスを燃焼反応又は触媒反応させている。これが為、この内燃機関100においても、実施例1の内燃機関1と同様に、排気浄化装置42の触媒担体温度を排気ガスのみで昇温させる場合よりも早く上昇させることができ、その排気浄化装置42の早期活性化が図れる。また、その排気経路40上の改質ガス中にはHC成分が殆ど存在していないので、エミッション性能が悪化しない。従って、この本実施例2の内燃機関100においても、早い段階からエミッション性能を確保しつつ炭化水素系燃料での燃焼が可能になるので、所望の運転条件等に応じた最適な燃焼制御を実行することができるようになる。   As described above, according to the internal combustion engine 100 of the second embodiment, the reformed gas is supplied onto the exhaust path 40 by over-concentrating the air-fuel mixture of some cylinders, and on the exhaust path 40 The reformed gas is subjected to a combustion reaction or a catalytic reaction. Therefore, in the internal combustion engine 100 as well, as with the internal combustion engine 1 of the first embodiment, the catalyst carrier temperature of the exhaust purification device 42 can be raised faster than when the temperature is increased only with the exhaust gas. Early activation of the device 42 can be achieved. Further, since almost no HC component is present in the reformed gas on the exhaust path 40, the emission performance is not deteriorated. Accordingly, even in the internal combustion engine 100 of the second embodiment, combustion with a hydrocarbon-based fuel can be performed while ensuring the emission performance from an early stage, so optimal combustion control according to desired operating conditions is executed. Will be able to.

ところで、特定の気筒に対してだけ混合気を過濃化させていると、その気筒と残りの気筒との間で暖機速度が異なってしまい、排気浄化装置42の暖機制御を終えた後で暖機不足の気筒において燃焼不良等が発生する虞がある。また、この内燃機関100においては、特定の気筒でだけ混合気が他の気筒に対して過濃化されているので、トルク変動が生じる虞もある。   By the way, if the air-fuel mixture is excessively enriched only for a specific cylinder, the warm-up speed differs between that cylinder and the remaining cylinders, and after the warm-up control of the exhaust purification device 42 is finished. Thus, there is a risk of combustion failure or the like occurring in a cylinder that is not warmed up. Further, in this internal combustion engine 100, since the air-fuel mixture is excessively concentrated in other cylinders than in other cylinders, there is a risk that torque fluctuation will occur.

そこで、排気浄化装置42の暖機制御実行中における過濃化制御対象の気筒については、所定の間隔毎(例えば、1サイクル毎)に変更する。その過濃化制御対象気筒は、トルク変動等の起こり得ない均衡の取れた順番で変更していくことが望ましい。   Accordingly, the cylinders subject to over-concentration control during execution of warm-up control of the exhaust purification device 42 are changed at predetermined intervals (for example, every cycle). It is desirable that the over-concentration control target cylinders are changed in a balanced order where torque fluctuation or the like cannot occur.

これにより、機関全体の暖機が均等に行われるようになるので、燃焼不良等を起こす気筒が無くなってトルク変動等を抑制することができる。また、排気ポートや排気マニホルド41の分流通路を均等に暖機させることができる。また、仮に各気筒11a〜11dから排出された排気浄化装置42を流れる夫々の排気ガスの流動箇所に偏りがあったとしても、その排気浄化装置42を均等に暖機させることができるようになる。   As a result, the entire engine is warmed up evenly, and therefore, there is no cylinder causing combustion failure and the like, and torque fluctuations can be suppressed. Further, the exhaust port and the branch passage of the exhaust manifold 41 can be warmed up evenly. Further, even if there is a deviation in the flow location of each exhaust gas flowing through the exhaust purification device 42 discharged from each cylinder 11a to 11d, the exhaust purification device 42 can be warmed up evenly. .

ここで、夫々の気筒11a〜11d毎の吸入空気量を制御可能な構成(例えば、気筒11a〜11d毎に空気の吸入量を調節可能な流量制御弁、吸気バルブの可変バルブタイミング/バルブリフト量調節機構等)が具備されている場合には、かかる構成を電子制御装置60に制御させて各気筒11a〜11dの混合気の空燃比を上記の如く調節してもよい。   Here, a configuration capable of controlling the intake air amount for each of the cylinders 11a to 11d (for example, a flow rate control valve capable of adjusting the intake amount of air for each of the cylinders 11a to 11d, variable valve timing / valve lift amount of the intake valve) If an adjustment mechanism or the like is provided, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of each of the cylinders 11a to 11d may be adjusted as described above by controlling the configuration by the electronic control unit 60.

また、本実施例2にあっては、改質ガスと反応させる酸素を排気経路40上へと供給する為に、過濃化制御対象気筒以外の残りの気筒の混合気を希薄化している。しかしながら、その残りの気筒については必ずしも混合気を希薄化させる必要はなく、例えば、排気経路40上の排気浄化装置42の上流側に酸素を供給する酸素供給手段を設けてもよい。例えば、かかる酸素供給手段としては、所謂2次空気供給装置等が考えられる。そして、このような酸素供給手段を設ける場合には、上記と同様に一部の気筒のみを過濃化させても同様の効果を奏することができるが、全ての気筒11a〜11dの混合気を過濃化させることによって更に多量の改質ガスを反応させることができるので、より早期の排気浄化装置42の活性化が実現される。   Further, in the second embodiment, in order to supply oxygen to be reacted with the reformed gas onto the exhaust path 40, the air-fuel mixture of the remaining cylinders other than the over-concentration control target cylinder is diluted. However, it is not always necessary to dilute the air-fuel mixture for the remaining cylinders. For example, oxygen supply means for supplying oxygen to the upstream side of the exhaust purification device 42 on the exhaust path 40 may be provided. For example, as the oxygen supply means, a so-called secondary air supply device or the like can be considered. When such an oxygen supply means is provided, the same effect can be obtained even if only a part of the cylinders is excessively concentrated as described above, but the air-fuel mixture of all the cylinders 11a to 11d can be obtained. Since a larger amount of the reformed gas can be reacted by the overconcentration, the activation of the exhaust purification device 42 can be realized at an earlier stage.

尚、上述した各実施例1,2においては4つの気筒11a〜11dを備えた内燃機関1,100を例に挙げて説明したが、本発明に係る内燃機関は、複数の気筒を備えたものであれば何れにも適用することができる。   In each of the first and second embodiments described above, the internal combustion engine 1 and 100 having four cylinders 11a to 11d has been described as an example. However, the internal combustion engine according to the present invention has a plurality of cylinders. Any of them can be applied.

また、上述した各実施例1,2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50,150について例示したが、この燃料改質装置50,150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。   Further, in each of the first and second embodiments described above, a fuel reformer 50 that reforms a mixture of hydrocarbon fuel and oxygen to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen gas and carbon monoxide gas. , 150, the fuel reformers 50, 150 are configured to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen gas and carbon monoxide gas from a mixture of hydrocarbon fuel and oxygen and water vapor. May be.

以上のように、本発明に係る内燃機関は、エミッション性能の悪化を抑制しながらも排気浄化装置を早期に活性化させる技術に適している。   As described above, the internal combustion engine according to the present invention is suitable for a technique for activating the exhaust purification device at an early stage while suppressing deterioration of emission performance.

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。1 is a diagram illustrating a configuration of a first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention. FIG. 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。3 is a flowchart for explaining the operation of the internal combustion engine of the first embodiment. 本発明に係る内燃機関の実施例1,2の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Example 1, 2 of the internal combustion engine which concerns on this invention. 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。6 is a flowchart illustrating an operation of the internal combustion engine of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,100 内燃機関
11a〜11d 第1から第4の気筒
12a〜12d 第1から第4の点火プラグ
20 吸気経路
21 吸気通路
27 吸気マニホルド
40 排気経路
41 排気マニホルド
42 排気浄化装置
43 排気温センサ
50,150 燃料改質装置
54 改質ガス供給路
54a〜54d 第1から第4の改質ガス供給路
55 改質ガス流量調節手段
55a〜55d 第1から第4の改質ガス流量調節手段
60 電子制御装置
1,100 Internal combustion engines 11a to 11d First to fourth cylinders 12a to 12d First to fourth spark plugs 20 Intake passage 21 Intake passage 27 Intake manifold 40 Exhaust passage 41 Exhaust manifold 42 Exhaust purification device 43 Exhaust temperature sensor 50 , 150 Fuel reformer 54 Reformed gas supply path 54a to 54d First to fourth reformed gas supply path 55 Reformed gas flow rate adjusting means 55a to 55d First to fourth reformed gas flow rate adjusting means 60 Electrons Control device

Claims (5)

燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを燃料にして運転可能な複数の気筒を備えた内燃機関において、
前記各気筒の内の一部の気筒に対しての点火動作を停止させる制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine having a plurality of cylinders that can be operated using a reformed gas generated from a predetermined fuel in a fuel reformer as a fuel,
An internal combustion engine comprising control means for stopping an ignition operation for a part of the cylinders.
生成した改質ガスの供給量が気筒毎に調節できるよう前記燃料改質装置を構成し、
前記制御手段は、点火動作を停止させる前記気筒への改質ガスの供給量が他の気筒よりも多くなるように前記燃料改質装置の制御を行うべく構成したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
The fuel reformer is configured so that the supply amount of the generated reformed gas can be adjusted for each cylinder,
2. The control device according to claim 1, wherein the control means is configured to control the fuel reformer so that a supply amount of reformed gas to the cylinder for stopping the ignition operation is larger than that of the other cylinders. The internal combustion engine described.
燃料改質装置で所定の燃料から生成した改質ガスを燃料にして運転可能な複数の気筒を備えた内燃機関において、
前記各気筒の内の一部の気筒への改質ガスと空気の混合気を他の気筒の混合気に対して過濃側に制御する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine having a plurality of cylinders that can be operated using a reformed gas generated from a predetermined fuel in a fuel reformer as a fuel,
An internal combustion engine comprising a control means for controlling an air-fuel mixture of reformed gas and air to some cylinders of each of the cylinders to a rich side with respect to an air-fuel mixture of other cylinders.
生成した改質ガスの供給量が気筒毎に調節できるよう前記燃料改質装置を構成し、
前記制御手段は、過濃化される前記気筒への改質ガスの供給量が他の気筒よりも多くなるように前記燃料改質装置の制御を行うべく構成したことを特徴とする請求項3記載の内燃機関。
The fuel reformer is configured so that the supply amount of the generated reformed gas can be adjusted for each cylinder,
The said control means is comprised so that control of the said fuel reformer may be performed so that the supply amount of the reformed gas to the said cylinder to be over-concentrated may become larger than another cylinder. The internal combustion engine described.
前記制御手段は、過濃化される前記気筒以外の他の気筒の混合気を希薄側に制御すべく構成したことを特徴とする請求項3又は4に記載の内燃機関。   5. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the control unit is configured to control an air-fuel mixture in a cylinder other than the cylinder to be enriched to a lean side.
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