JP4905385B2 - 燃料改質装置付き内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、燃料改質装置付き内燃機関に関するものである。特に、この発明は、燃料を噴射した排気ガスを改質触媒に流すことにより内燃機関で燃焼可能な改質ガスを生成し、この改質ガスの燃焼も含めて運転可能な燃料改質装置付き内燃機関に関するものである。

従来の内燃機関では、燃費の向上と運転性能の確保との両立を図るために、改質用燃料を改質して発熱量が大きい改質ガスを生成し、生成した改質ガスを内燃機関で燃焼させることにより、これらを両立させているものがある。例えば、特許文献１に記載のエンジンの燃料供給装置では、エタノールなどのアルコールとガソリンの混合燃料からアルコールとガソリンとを分離する分離器と、分離器で分離したアルコールの一部を、排気の熱により改質する改質器と、を備えており、分離器で分離したガソリンとアルコール及び改質ガスは、それぞれ異なる運転領域で吸気系に供給する。ガソリン、アルコール、改質ガスは、燃焼時における特性がそれぞれ異なっているため、このように運転領域に応じて供給する燃料を異ならせることにより、燃費の向上と運転性能の確保とを両立できる。

特公平３−４３４５８号公報

しかしながら、改質ガスを生成する改質器は、排気ガスの熱によって改質ガスを生成するため改質器には排気ガスが流れるが、ガソリンには硫黄成分が含まれているため、ガソリンまたはガソリンとエタノールとの混合燃料を燃焼させた場合における排気ガスが改質器に流れた場合には、改質器が有する改質手段である改質触媒は硫黄被毒する虞がある。この場合、運転時間が経過するに従って、改質触媒による改質効果が低減する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、改質手段の硫黄被毒を抑制できる燃料改質装置付き内燃機関を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、燃料を燃焼させる複数の気筒のうち、ガソリンを燃焼させる気筒であるガソリン側気筒と、前記複数の気筒のうち、エタノールを燃焼させる気筒であるエタノール側気筒と、改質させる元になる燃料である改質用燃料を前記エタノール側気筒内から排出された排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段と、前記改質用燃料供給手段によって前記排気ガスに対して供給された前記改質用燃料を前記排気ガスから伝達される熱を利用して改質することにより前記ガソリン側気筒内及び前記エタノール側気筒内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段と、前記改質手段で生成した前記改質ガスを前記ガソリン側気筒及び前記エタノール側気筒に供給可能な還流通路と、を備えることを特徴とする。

この発明では、改質手段は、排気ガスに対して供給された改質用燃料を改質することにより改質ガスを生成するが、改質用燃料を供給する改質用燃料供給手段は、エタノール側気筒内から排出された排気ガスに対して改質用燃料を供給する。このため、改質手段にはガソリンを燃焼させた際における排気ガスが流れることがないため、ガソリンに含まれる硫黄成分が改質手段に流れることを抑制できる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、前記ガソリン側気筒は、リーン空燃比で運転することを特徴とする。

この発明では、ガソリン側気筒はリーン空燃比で運転するため、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。つまり、排気ガスに対して供給された改質用燃料を改質手段で改質する場合、改質用燃料を供給する排気ガスが、リーン空燃比で運転している気筒から排出された排気ガスの場合には改質手段での改質が困難になるため、排気ガスに対して改質用燃料を供給する場合には、この排気ガスを排出する気筒をリーン空燃比にすることができない。しかし、改質用燃料は、エタノール側気筒から排出された排気ガスに供給し、ガソリン側気筒内から排出された排気ガスには改質用燃料を供給しないため、ガソリン側気筒はリーン空燃比にすることができる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、さらに、前記ガソリン側気筒への吸気通路であるガソリン側吸気通路には、前記ガソリン側吸気通路内を流れる空気量を調整可能なガソリン側吸気調整手段が設けられており、前記エタノール側気筒への吸気通路であるエタノール側吸気通路には、前記エタノール側吸気通路内を流れる空気量を調整可能であると共に前記ガソリン側吸気調整手段と独立して調整可能なエタノール側吸気調整手段が設けられており、前記還流通路は、前記ガソリン側吸気通路と前記エタノール側吸気通路とに接続されており、且つ、前記還流通路内を流れるガスである還流ガスのうち、前記ガソリン側吸気通路に流れる前記還流ガスを調整可能なガソリン側還流ガス調整手段と、前記エタノール側吸気通路に流れる前記還流ガスを調整可能なエタノール側還流ガス調整手段と、を備えていることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側吸気調整手段とエタノール側吸気調整手段とを設けているので、ガソリン側気筒とエタノール側気筒とで吸入空気量を独立して調整可能になっている。また、ガソリン側還流ガス調整手段とエタノール側還流ガス調整手段とを設けているので、ガソリン側気筒とエタノール側気筒とで、改質ガスを含む還流ガスの流量を独立して調整可能になっている。これらの結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に所望の状態で内燃機関を運転させることができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、さらに、前記ガソリン側吸気調整手段と前記エタノール側吸気調整手段とを制御可能な吸気手段制御手段と、前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを制御可能な還流ガス調整手段制御手段と、前記吸気手段制御手段に対して前記ガソリン側吸気調整手段と前記エタノール側吸気調整手段とを調整させ、前記還流ガス調整手段制御手段に対して前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを調整させることにより前記ガソリン側気筒で発生するトルクと前記エタノール側気筒で発生するトルクとのトルク差を低減するトルク差低減手段と、を備えていることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側気筒とエタノール側気筒との吸入空気量をガソリン側吸気調整手段とエタノール側吸気調整手段とで調整し、ガソリン側気筒とエタノール側気筒との還流ガスの流量をガソリン側還流ガス調整手段とエタノール側還流ガス調整手段とで調整することにより、ガソリン側気筒とエタノール側気筒との間で、トルク差が発生することを抑制している。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、前記ガソリン側気筒及び前記エタノール側気筒が共にストイキ領域で運転する場合には、前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを制御することにより、前記ガソリン側吸気通路に流れる前記還流ガスの割合よりも前記エタノール側吸気通路に流れる前記還流ガスの割合を増加させることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側吸気通路に流れる還流ガスの割合よりもエタノール側吸気通路に流れる還流ガスの割合を増加させている。つまり、気筒内でガソリンを燃焼させる場合よりも、気筒内でエタノールを燃焼させる場合の方が、還流ガスの導入時の燃焼が安定する。このため、ガソリン側吸気通路に流れる還流ガスの割合よりもエタノール側吸気通路に流れる還流ガスの割合を増加させることにより、より多くの還流ガスを流すことができるので、燃費の向上を図ることができる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、さらに、車両走行時における原動手段であるモータと、前記モータの運転を制御すると共に前記ガソリン側気筒と前記エタノール側気筒とのトルク差に起因する振動を前記モータのトルクを変化させることにより抑制する制御を行うモータ制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側気筒とエタノール側気筒との間で発生するトルク差に起因する振動を、モータのトルクを変化させることにより抑制している。つまり、このモータは、内燃機関と共に車両の原動手段として設けられており、内燃機関及びモータは、共に動力を発生し、発生した動力を車両の駆動輪に伝達可能に設けられている。このため、ガソリン側気筒とエタノール側気筒との間のトルク差に起因して振動が発生した場合に、その振動の方向と相反するトルク変動をモータに発生させることにより、振動を抑制して駆動輪に伝達することができる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、さらに、前記ガソリン側気筒から排出された排気ガスにより作動すると共に作動時に空気を前記ガソリン側気筒に対して供給する過給手段を備えていることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側気筒に対して空気を供給可能な過給手段を設けているので、ガソリン側気筒をリーン空燃比にした場合に、高負荷域までリーン空燃比を実現できるので、最高熱効率を向上させることができる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に燃費の向上を図ることができる。

また、この発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、前記ガソリン側気筒の圧縮比と前記エタノール側気筒の圧縮比とを互いに異ならせることを特徴とする。

この発明では、ガソリン側気筒の圧縮比とエタノール側気筒の圧縮比とを互いに異ならせるので、例えば、ガソリン側気筒の圧縮比と比較してエタノール側気筒の圧縮比を高くすることができる。エタノールは、ガソリンと比較して耐ノック性が高いため、エタノール側気筒の圧縮比は、ガソリン側気筒の圧縮比よりも高くすることができ、このようにエタノール側気筒の圧縮比を高くすることにより、より確実に熱効率を向上させることができる。この結果、改質手段の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、改質手段の硫黄被毒を抑制することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る燃料改質装置付き内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の説明では、燃料改質装置付き内燃機関の一例として、燃料改質装置が備えられるエンジンであると共に、エンジンを運転させる燃料としてガソリンとエタノールとを用いることができる車両であるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に搭載されるエンジンである燃料改質装置付きエンジンの場合について説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。同図に示す燃料改質装置３付きエンジン１は、車両（図示省略）に備えられる燃料改質装置３付き内燃機関となっており、この燃料改質装置３が備えられるエンジンは、車両の運転時の原動手段となっている。このエンジン１は、４つの気筒５が直列に配置されている。４つの気筒５のうち、２つの気筒５は、エンジン１の運転時における燃料としてガソリンを燃焼させる気筒５であるガソリン側気筒６となっており、他の２つの気筒５は、エンジン１の運転時における燃料としてエタノールを燃焼させる気筒５であるエタノール側気筒７となっている。また、エンジン１には、気筒５内に連通すると共に気筒５内に吸入される空気が流れる通路である吸気通路１０と、気筒５内で燃料を燃焼させた後、気筒５内から排出される排気ガスが流れる排気通路３０とが接続されている。

この吸気通路１０と排気通路３０とのうち、吸気通路１０は、ガソリン側気筒６に接続される吸気通路１０であるガソリン側吸気通路１１と、エタノール側気筒７に接続される吸気通路１０であるエタノール側吸気通路１２とに分岐している。さらに、これらのガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とは、それぞれ２つずつ設けられているガソリン側気筒６及びエタノール側気筒７に合わせて、共に２つの通路に分岐してエンジン１に接続されている。つまり、吸気通路１０は、当該吸気通路１０においてエンジン１に吸気させる空気が流入する１つの通路である吸気流入通路１３が設けられており、吸気通路１０内を流れる空気の流れ方向における吸気流入通路１３の下流側で、ガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とに分岐し、ガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とは、さらにそれぞれ２つの通路に分岐している。

また、この吸気通路１０には、エンジン１の運転時に気筒５に対して燃料を供給可能な燃料供給手段であるインジェクタ２０が配設されている。このインジェクタ２０は、エンジン１の運転時に吸気通路１０内に燃料を噴射することにより、気筒５に対して燃料を供給可能に設けられている。詳しくは、このインジェクタ２０は、吸気通路１０における４つの気筒５に分岐した部分にそれぞれ設けられることにより、４つのインジェクタ２０が設けられている。この４つのインジェクタ２０のうち、ガソリン側吸気通路１１に設けられる２つのインジェクタ２０は、エンジン１の運転時における燃料として用いられるガソリンをガソリン側吸気通路１１内に噴射可能なガソリン用インジェクタ２１となっており、エタノール側吸気通路１２に設けられる２つのインジェクタ２０は、エンジン１の運転時における燃料として用いられるエタノールをエタノール側吸気通路１２内に噴射可能なエタノール用インジェクタ２２となっている。

また、吸気通路１０の一部である吸気流入通路１３には、吸気通路１０内を開閉可能なスロットルバルブ２５が配設されており、吸気通路１０を流れる空気の流れ方向におけるスロットルバルブ２５の上流側には、吸気通路１０内を流れる空気の流量を検出可能なエアフロメータ２６が設けられている。このように形成される吸気通路１０の入口には、吸気通路１０に流入する空気中の不純物を除去するエアクリーナ２７が設けられている。

また、排気通路３０は、ガソリン側気筒６に接続される排気通路３０であるガソリン側排気通路３１と、エタノール側気筒７に接続される排気通路３０であるエタノール側排気通路３２とに分岐している。さらに、これらのガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とは、それぞれ２つずつ設けられているガソリン側気筒６及びエタノール側気筒７に合わせて、共に２つの通路に分岐してエンジン１に接続されている。

つまり、排気通路３０は、当該排気通路３０を流れる排気ガスの流れ方向に見た場合に、２つのガソリン側気筒６に合わせて２つに分岐しているガソリン側排気通路３１が１つの通路に合流し、２つのエタノール側気筒７に合わせて２つに分岐しているエタノール側排気通路３２が１つの通路に合流している。さらに、ガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とは、１つの通路に合流しており、合流した通路は排気主通路３３となっている。

また、この排気主通路３３には、排気ガスを浄化し、且つ、改質用燃料の改質を行う触媒部４０が備えられている。この触媒部４０には、排気ガスを浄化する浄化手段である浄化触媒４１が内設されている。さらに、触媒部４０には、改質用の燃料である改質用燃料より、気筒５内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段である改質触媒４２が内設されている。この改質触媒４２は、触媒部４０に内設される浄化触媒４１の周囲に配設されており、例えばロジウム系の材料が用いられたロジウム触媒となっている。

また、排気通路３０は、エタノール側排気通路３２で通路が分岐しており、エタノール側排気通路３２から分岐した通路は改質用通路３４となっている。この改質用通路３４は、一端がエタノール側排気通路３２に接続され、他端が触媒部４０に接続されている。このように形成される改質用通路３４には、改質させる元になる燃料である改質用燃料を排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段である改質用燃料インジェクタ３７が設けられている。この改質用燃料インジェクタ３７は、改質用燃料を改質用通路３４内に噴射することにより、改質用燃料を排気ガスに対して供給可能になっている。

また、改質用通路３４は、一端がエタノール側排気通路３２に接続され、他端が触媒部４０に接続されており、改質用通路３４内を流れる排気ガスは、エタノール側排気通路３２側から触媒部４０側に流れる。このため、改質用通路３４に設けられる改質用燃料インジェクタ３７は、改質用通路３４内を流れる排気ガスの流れ方向における触媒部４０の上流側に位置している。換言すると、触媒部４０に設けられる改質触媒４２は、改質用燃料インジェクタ３７で改質用燃料を供給する排気ガスの流れ方向における改質用燃料インジェクタ３７の下流側に位置している。

また、触媒部４０には、エンジン１から排出された排気ガスの一部であり、再びエンジン１に吸気させる還流ガスであるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスが流れる通路であるＥＧＲガス通路５０が接続されており、このＥＧＲガス通路５０は、排気ガスが流れる方向において触媒部４０と吸気通路１０との間に設けられている。つまり、ＥＧＲガス通路５０は、触媒部４０と吸気通路１０とを接続している。このように設けられるＥＧＲガス通路５０は、触媒部４０からＥＧＲガス通路５０に流れた排気ガス及び改質触媒４２で生成した改質ガスが、触媒部４０側から吸気通路１０側に流れることができるように形成されている。即ち、ＥＧＲガス通路５０は、改質ガスを気筒５の吸気通路１０に流入させることにより、改質ガスをガソリン側気筒６及びエタノール側気筒７に供給可能な還流通路となっている。

また、当該ＥＧＲガス通路５０には、ＥＧＲガス通路５０を流れる排気ガスや改質ガスを冷却可能な冷却手段であるＥＧＲクーラ５５が設けられている。ＥＧＲクーラ５５は、エンジン１を循環し、車両の運転時にエンジン１を冷却する冷却媒体である冷却水（図示省略）と、排気ガス及び改質ガスとの間で熱交換を行うことができるように形成されており、排気ガス及び改質ガスは、冷却水との間で熱交換を行うことにより温度が低下する。

また、ＥＧＲガス通路５０には、ＥＧＲクーラ５５が設けられている部分と吸気通路１０に接続されている部分との間の部分、即ち、ＥＧＲガス通路５０における吸気通路１０に接続されている部分の近傍に、ＥＧＲガス通路５０内を開閉可能なＥＧＲガス流量調整バルブ５６が配設されている。

また、このＥＧＲガス通路５０における吸気通路１０に接続されている部分付近は、２つの通路に分岐しており、この２つの通路が吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とに接続されている。つまり、ＥＧＲガス通路５０は、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲガス流量調整バルブ５６の下流側で２つの通路に分岐しており、吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とに別々に接続されている。ガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とに接続されたＥＧＲガス通路５０のうち、ガソリン側吸気通路１１に接続されている部分はガソリン側ＥＧＲガス通路５１となっており、エタノール側吸気通路１２に接続されている部分はエタノール側ＥＧＲガス通路５２となっている。

また、このように設けられるＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、双方の通路が接続される触媒部４０を挟んで直線状に形成されている。詳しくは、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、排気主通路３３内を流れる排気ガスの流れ方向に対して略直交する方向で触媒部４０に接続されており、さらに、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、触媒部４０に対して互いに略対向する位置に接続されている。これにより、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とにおける触媒部４０に接続されている部分は、触媒部４０を挟んで直線状に形成されている。

また、排気通路３０は、排気主通路３３を流れる排気ガスの流れ方向における触媒部４０の下流側にも設けられている。即ち、排気通路３０は、排気ガスの流れ方向における触媒部４０の上流側から下流側にかけて連通して形成されている。

また、ガソリン側吸気通路１１に設けられたガソリン用インジェクタ２１は、エンジン１を搭載する車両に設けられ、ガソリン側気筒６内で燃焼させる燃料であるガソリンを貯留するガソリンタンク６０に接続されている。このガソリンタンク６０は、ガソリンタンク６０内のガソリンを外部に送出可能なガソリンフィードポンプ６１を備えており、ガソリンタンク６０内のガソリンは、このガソリンフィードポンプ６１によってガソリン用インジェクタ２１に供給可能に設けられている。

同様に、エタノール側吸気通路１２に設けられたエタノール用インジェクタ２２、及び改質用通路３４に設けられた改質用燃料インジェクタ３７は、エタノール側気筒７内で燃焼させたり改質用燃料として使用したりする燃料であるエタノールを貯留するエタノールタンク６５に接続されている。このエタノールタンク６５は、エタノールタンク６５内のエタノールを外部に送出可能なエタノールフィードポンプ６６を備えており、エタノールタンク６５内のエタノールは、このエタノールフィードポンプ６６によってエタノール用インジェクタ２２や改質用燃料インジェクタ３７に供給可能に設けられている。

これらのガソリン用インジェクタ２１、エタノール用インジェクタ２２、改質用燃料インジェクタ３７、スロットルバルブ２５、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６、エアフロメータ２６は、車両に搭載されると共に車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０に接続されている。

図２は、図１に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。ＥＣＵ７０には、処理部７１、記憶部８０及び入出力部８１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ７０に接続されているガソリン用インジェクタ２１、エタノール用インジェクタ２２、改質用燃料インジェクタ３７、スロットルバルブ２５、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６、エアフロメータ２６は、入出力部８１に接続されており、入出力部８１は、これらのスロットルバルブ２５やエアフロメータ２６等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部８０には、燃料改質装置３付きエンジン１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部８０は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部７１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、スロットルバルブ２５の開閉の制御が可能なスロットルバルブ制御部７２と、エアフロメータ２６での検出結果より運転中のエンジン１の吸入空気量を取得可能な吸入空気量取得部７３と、ガソリン用インジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量やエタノール用インジェクタ２２から噴射するエタノールの噴射量を制御可能な燃料噴射量制御部７４と、改質用燃料インジェクタ３７から噴射する改質用燃料の噴射量を制御可能な改質用燃料噴射量制御部７５と、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開閉の制御が可能なＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６と、を有している。

ＥＣＵ７０によって制御される燃料改質装置３付きエンジン１の制御は、例えば、エアフロメータ２６などによる検出結果に基づいて、処理部７１が上記コンピュータプログラムを当該処理部７１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてスロットルバルブ２５などを作動させることにより制御する。その際に処理部７１は、適宜記憶部８０へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように燃料改質装置３付きエンジン１を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ７０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１は、運転時には車両の室内に設けられるアクセルペダル（図示省略）の開度であるアクセル開度に応じてＥＣＵ７０の処理部７１が有するスロットルバルブ制御部７２がスロットルバルブ２５の開度を制御する。即ち、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ（図示省略）の検出結果に応じて、スロットルバルブ制御部７２がスロットルバルブ２５の開度を制御する。これにより、吸気通路１０にはスロットルバルブ２５の開度に応じた空気が流れる。吸気通路１０に空気が流れた場合、この空気の流量をエアフロメータ２６で検出し、エアフロメータ２６での検出結果をＥＣＵ７０の処理部７１が有する吸入空気量取得部７３で取得する。

吸入空気量取得部７３で取得した吸入空気量は、アクセル開度などの運転状態に関する情報と共にＥＣＵ７０の処理部７１が有する燃料噴射量制御部７４に伝達され、伝達された運転状態に関する情報に応じて燃料噴射量制御部７４によってインジェクタ２０を制御し、インジェクタ２０を作動させる。

つまり、エンジン１の運転時には、ガソリン用インジェクタ２１にはガソリンタンク６０が備えるガソリンフィードポンプ６１によってガソリンタンク６０内のガソリンが供給されるため、燃料噴射量制御部７４がガソリン用インジェクタ２１を作動させることにより、ガソリン用インジェクタ２１は、燃料噴射量制御部７４での制御に応じた燃料をガソリン側吸気通路１１内に噴射する。同様に、エタノール用インジェクタ２２にはエタノールタンク６５が備えるエタノールフィードポンプ６６によってエタノールタンク６５内のエタノールが供給されるため、燃料噴射量制御部７４がエタノール用インジェクタ２２を作動させることにより、エタノール用インジェクタ２２は、燃料噴射量制御部７４での制御に応じた燃料をエタノール側吸気通路１２内に噴射する。

このように、ガソリン側吸気通路１１内に対してガソリン用インジェクタ２１からガソリンを噴射したり、エタノール側吸気通路１２内に対してエタノール用インジェクタ２２からエタノールを噴射したりすることにより、噴射したこれらの燃料は、それぞれの吸気通路１０内を流れる空気と混合し、混合気となって吸気通路１０内を流れる。

その際に、燃料噴射量制御部７４は、ガソリン用インジェクタ２１に対して、空気とガソリンとの空燃比が、燃料を気筒５内で燃焼させる際における理想的な空燃比であるストイキにおける空気とガソリンとの空燃比よりもガソリンの割合が少なくなった空燃比であるリーン空燃比となるガソリンの噴射量になるように、ガソリン用インジェクタ２１を制御する。

このように、燃料噴射量制御部７４で噴射量を制御されてガソリン側吸気通路１１内に噴射されたガソリンは、ガソリン側吸気通路１１内を流れる空気と混合し、混合気となってガソリン側吸気通路１１内を流れる。このガソリンと空気との混合気は、ガソリン側吸気通路１１が接続されるガソリン側気筒６に吸入される。同様に燃料噴射量制御部７４で噴射量を制御されてエタノール側吸気通路１２内に噴射されたエタノールは、エタノール側吸気通路１２内を流れる空気と混合し、混合気となってエタノール側吸気通路１２内を流れる。このエタノールと空気との混合気は、エタノール側吸気通路１２が接続されるエタノール側気筒７に吸入される。

各気筒５内に吸入された混合気は、それぞれの気筒５の燃焼行程で混合気中の燃料が燃焼する。このため、空燃比がリーン空燃比になるようにガソリンの噴射量が制御された混合気が吸入されるガソリン側気筒６は、リーン空燃比で運転する。気筒５内で燃料が燃焼した後の排気ガスは、排気行程で気筒５内から排気通路３０に流出する。詳しくは、ガソリン側気筒６から排出された排気ガスはガソリン側排気通路３１に流れ、エタノール側気筒７から排出された排気ガスはエタノール側排気通路３２に流れる。このように、ガソリン側排気通路３１に流出した排気ガスと、エタノール側排気通路３２に流出した排気ガスとは、ガソリン側排気通路３１及びエタノール側排気通路３２の下流側に位置する排気主通路３３に流れ、排気主通路３３で合流する。

排気主通路３３で合流した排気ガスは、排気主通路３３に備えられる触媒部４０に流れ、当該触媒部４０に設けられる浄化触媒４１に流れる。浄化触媒４１に流れた排気ガスは浄化触媒４１によって浄化され、排気ガスの流れ方向における触媒部４０の下流側に位置する排気通路３０に流れて大気に放出される。また、このように排気ガスが浄化触媒４１を通過する際には、浄化触媒４１には排気ガスの熱が伝達されるため、浄化触媒４１は、排気ガスの熱により温度が上昇する。

一方、排気通路３０を流れる排気ガスのうち、エタノール側排気通路３２を流れる排気ガスの一部は、エタノール側排気通路３２に接続された改質用通路３４に流れる。改質用通路３４には、このように一部の排気ガスが流れるが、この改質用通路３４には改質用燃料インジェクタ３７が設けられている。改質用燃料インジェクタ３７は、改質用通路３４内を流れる排気ガスに対して改質用燃料を噴射可能に設けられており、その噴射量は、ＥＣＵ７０の処理部７１が有する改質用燃料噴射量制御部７５によって制御可能に設けられている。

つまり、改質用燃料噴射量制御部７５は改質用燃料インジェクタ３７を制御することにより改質用燃料インジェクタ３７を作動させることができるが、改質用燃料インジェクタ３７には、エタノール用インジェクタ２２と同様にエタノールタンク６５が備えるエタノールフィードポンプ６６によってエタノールタンク６５内のエタノールが供給される。このため、改質用燃料噴射量制御部７５が改質用燃料インジェクタ３７を作動させることにより、改質用燃料インジェクタ３７は、改質用燃料噴射量制御部７５での制御に応じてエタノールタンク６５内のエタノールを、改質用燃料として改質用通路３４内に噴射する。

改質用燃料噴射量制御部７５によって制御される改質用燃料インジェクタ３７から改質用燃料を噴射した場合、改質用燃料は改質用通路３４を流れる排気ガスと混合し、混合した状態で触媒部４０に流入する。このように、改質用燃料と混合した状態で触媒部４０に流入した排気ガスは、触媒部４０に設けられている改質触媒４２を通過する。

ここで、改質触媒４２は、浄化触媒４１の周囲に配設されて浄化触媒４１と一体となって触媒部４０に内設されているが、浄化触媒４１は、排気主通路３３から流れる排気ガスの熱が伝達されることにより、温度が高くなっている。このため、このように温度が高くなった浄化触媒４１の熱は改質触媒４２に伝達され、改質触媒４２の温度も上昇する。これにより、改質用燃料と混合した排気ガスが改質触媒４２を通過する際には、改質触媒４２は排気ガスに熱を与えながら通過する排気ガスを改質し、改質ガスを生成する。

つまり、改質触媒４２は、浄化触媒４１を介して排気ガスの熱が伝達されることにより温度が上昇するが、改質触媒４２の作用で排気ガスを改質する際には、この熱を利用し、吸熱反応をさせることにより改質する。このように、触媒部４０に内設される改質触媒４２は、浄化触媒４１が排気ガスを浄化する際に排気ガスから伝達される熱を利用して改質ガスを生成可能に設けられている。この改質により生成した改質ガスは、水素を含んでおり、燃焼可能な気体となっている。

改質触媒４２では、改質用燃料を改質して改質ガスを生成するが、改質触媒４２で生成した改質ガス、及び改質ガスに改質されずに改質触媒４２を通過する排気ガスは、エンジン１に還流する還流ガスであるＥＧＲガスとして、ＥＧＲガス通路５０に流れる。ＥＧＲガス通路５０に流れたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５５を通過する。その際に、ＥＧＲクーラ５５は、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる。これにより、ＥＧＲガスは、温度が低下する。

ＥＧＲクーラ５５によって温度が低下したＥＧＲガスは、さらにＥＧＲガス通路５０を流れ、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の方向に向かう。このＥＧＲガス流量調整バルブ５６は、ＥＣＵ７０の処理部７１が有するＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６によって制御可能に設けられており、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６は、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６を制御することによりＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度を調整する。

ここで、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６が設けられるＥＧＲガス通路５０は、吸気通路１０に接続されているが、吸気通路１０内を流れる空気とＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスとでは、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスの方が、吸気通路１０内を流れる空気よりも圧力が高くなっている。このため、吸気通路１０とＥＧＲガス通路５０とが連通した状態では、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスは、吸気通路１０内に流入する。従って、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６によってＥＧＲガス流量調整バルブ５６を制御し、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度を大きくした場合には、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスの吸気通路１０内への流入量は多くなり、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度を小さくした場合には、吸気通路１０内へのＥＧＲガスの流入量は少なくなる。

このように、吸気通路１０にはＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度に応じたＥＧＲガスが流れるが、ＥＧＲガス通路５０は、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の下流側でガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分岐しており、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１に接続され、エタノール側ＥＧＲガス通路５２は吸気通路１０のエタノール側吸気通路１２に接続されている。このため、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスのうち、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１に流れたＥＧＲガスはガソリン側ＥＧＲガス通路５１を通ってガソリン側吸気通路１１に流入し、エタノール側ＥＧＲガス通路５２に流れたＥＧＲガスはエタノール側ＥＧＲガス通路５２を通ってエタノール側吸気通路１２に流入する。

ガソリン側吸気通路１１やエタノール側吸気通路１２を有する吸気通路１０には、このようにＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度に応じた量のＥＧＲガスが流れるが、このＥＧＲガスには、改質ガスが含まれており、さらに改質ガスには、水素や一酸化炭素などの燃焼可能なガスが含まれている。このため、ＥＧＲガスが流入した気筒５内で燃料が燃焼する場合には、ガソリン用インジェクタ２１から噴射されたガソリンやエタノール用インジェクタ２２から噴射されたエタノールと共に改質ガスも燃焼する。特に、水素は急速燃焼をするガスであるため、水素が燃焼をする際には、気筒５内の水素は急速な燃焼速度で燃焼する。

また、これらのように気筒５内で燃焼する改質ガスは、エンジン１の運転に用いられる燃料であるガソリンやエタノールよりも発熱量が高いため、改質ガスが燃焼した際には、エンジン１の出力は増加する。従って、ＥＧＲガスに含まれる改質ガスを燃焼させる場合において、エンジン１の出力を一定にする場合には、改質ガスを燃焼させない場合と比較してスロットルバルブ２５は閉じ、ガソリン用インジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量やエタノール用インジェクタ２２から噴射するエタノールの噴射量を低減させる。

以上の燃料改質装置３付きエンジン１は、ガソリン側気筒６内及びエタノール側気筒７内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質触媒４２は、排気ガスに対して供給された改質用燃料を改質することにより改質ガスを生成するが、改質用燃料を供給する改質用燃料インジェクタ３７は、エタノール側気筒７内から排出された排気ガスに対して改質用燃料を噴射することにより供給する。このため、改質触媒４２には、ガソリンを燃焼させた際における排気ガスが流れることがないため、ガソリンに含まれる硫黄成分が改質触媒４２に流れることを抑制できる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制することができる。

また、ＥＣＵ７０の処理部７１が有する燃料噴射量制御部７４によってガソリン用インジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量を制御することにより、ガソリン側気筒６はリーン空燃比で運転するため、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。つまり、排気ガスに対して供給された改質用燃料を改質触媒４２で改質する場合、改質用燃料を供給する排気ガスが、リーン空燃比で運転している気筒５から排出された排気ガスの場合には改質触媒４２での改質が困難になるため、排気ガスに対して改質用燃料を供給する場合には、この排気ガスを排出する気筒５をリーン空燃比にすることができない。しかし、改質用燃料は、エタノール側気筒７から排出された排気ガスに供給し、ガソリン側気筒６内から排出された排気ガスには改質用燃料を供給しないため、ガソリン側気筒６はリーン空燃比にすることができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。

実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と略同様の構成であるが、吸気通路１０に設けられるスロットルバルブ２５、及びＥＧＲガス通路５０に設けられるＥＧＲガス流量調整バルブ５６が、それぞれ２つずつ設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図３は、本発明の実施例２に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と同様に、吸気通路１０はガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とを有しており、排気通路３０は、ガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とを有している。また、これらのガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とは、触媒部４０を備える排気主通路３３で合流している。この排気主通路３３には、浄化触媒４１と改質触媒４２とを内設すると共に、改質用通路３４及びＥＧＲガス通路５０が接続された触媒部４０が設けられている。

このうち、改質用通路３４は、他端がエタノール側排気通路３２に接続されており、且つ、改質用燃料インジェクタ３７が設けられている。また、ＥＧＲガス通路５０は、他端側がガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分岐しており、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１に接続され、エタノール側ＥＧＲガス通路５２は吸気通路１０のエタノール側吸気通路１２に接続されている。

このように分岐して吸気通路１０に接続されているＥＧＲガス通路５０には、分岐したそれぞれの通路に、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６が設けられている。即ち、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１には、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスのうち、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１を流れるＥＧＲガスの流量を調整可能なガソリン側還流ガス調整手段であるガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１が設けられている。また、エタノール側ＥＧＲガス通路５２には、ＥＧＲガス通路５０内を流れるＥＧＲガスのうち、エタノール側ＥＧＲガス通路５２を流れるＥＧＲガスの流量を調整可能なエタノール側還流ガス調整手段であるエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２が設けられている。このガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とは、独立してＥＧＲガスの流量を調整可能になっている。

また、このように分岐したＥＧＲガス通路５０が接続されるガソリン側吸気通路１１及びエタノール側吸気通路１２には、それぞれにスロットルバルブ２５が設けられている。詳しくは、ガソリン側気筒６に接続される吸気通路１０であるガソリン側吸気通路１１には、ガソリン側吸気通路１１内を流れる空気量を調整可能なガソリン側吸気調整手段であるガソリン側スロットルバルブ１０１が設けられている。また、エタノール側気筒７に接続される吸気通路１０であるエタノール側吸気通路１２には、エタノール側吸気通路１２内を流れる空気量を調整可能であると共にガソリン側スロットルバルブ１０１と独立して調整可能なエタノール側吸気調整手段であるエタノール側スロットルバルブ１０２が設けられている。

図４は、図３に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。また、この実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１が有するＥＣＵ１２０は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１が有するＥＣＵ７０と同様に処理部７１と記憶部８０と入出力部８１とを有している。このうち、処理部７１は、少なくともスロットルバルブ制御部７２と、吸入空気量取得部７３と、燃料噴射量制御部７４と、改質用燃料噴射量制御部７５と、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６と、を有している。

このうち、スロットルバルブ制御部７２は、ガソリン側スロットルバルブ１０１とエタノール側スロットルバルブ１０２とを制御可能な吸気手段制御手段として設けられており、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６は、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とを制御可能な還流ガス調整手段制御手段として設けられている。

さらに、処理部７１は、エンジン１に要求されているトルクである要求トルクをアクセル開度に基づいて導出する要求トルク導出手段である要求トルク算出部１２１と、改質用燃料を改質可能な改質触媒４２による改質用燃料の改質効率を、エンジン１の回転数と要求トルクとより推定する改質効率推定手段である改質効率推定部１２２と、エンジン１の運転時に必要な吸気量である必要吸気量を、エンジン１のトルクと改質効率とより導出する吸気量導出手段である吸気量算出部１２３と、気筒５の吸気量中におけるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を、エンジン１のトルクと改質効率とより導出するＥＧＲ率導出手段であるＥＧＲ率算出部１２４と、スロットルバルブ制御部７２に対してガソリン側スロットルバルブ１０１とエタノール側スロットルバルブ１０２とを調整させ、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６に対してガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とを調整させることにより、ガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとのトルク差を低減するトルク差低減手段であるトルク差低減部１２５と、を有している。

この実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１の運転時の基本的な作用は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と同様な作用をする。即ち、エンジン１が有するガソリン側気筒６は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気とガソリン用インジェクタ２１から噴射されるガソリンとの混合気を吸気してガソリンを燃焼させる。また、エタノール側気筒７は、エタノール側吸気通路１２を流れる空気とエタノール用インジェクタ２２から噴射されるエタノールとの混合気を吸気してエタノールを燃焼させる。その際に、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１では、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流量は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有するスロットルバルブ制御部７２がガソリン側スロットルバルブ１０１の開度を制御することにより調整する。同様に、エタノール側吸気通路１２を流れる空気の流量は、スロットルバルブ制御部７２がエタノール側スロットルバルブ１０２の開度を制御することにより調整する。

このように、気筒５内で燃焼した後の排気ガスは排気通路３０に排気されるが、ガソリン側気筒６からの排気ガスは排気通路３０が有するガソリン側排気通路３１に排気され、エタノール側気筒７からの排気ガスはエタノール側排気通路３２に排気される。これらのように、ガソリン側排気通路３１に排気された排気ガスと、エタノール側排気通路３２に排気された排気ガスとは、排気主通路３３で合流し、排気主通路３３に設けられる触媒部４０に流れて、触媒部４０に内設される浄化触媒４１で浄化される。

また、排気通路３０に排気された排気ガスのうち、エタノール側排気通路３２側に排気された排気ガスの一部は改質用通路３４に流れる。この改質用通路３４には、改質用燃料インジェクタ３７が設けられており、改質用通路３４を流れる排気ガスは、改質用燃料インジェクタ３７で噴射した改質用燃料と混合した後、改質用通路３４が接続される触媒部４０に流れ、触媒部４０に内設される改質触媒４２に流れる。

触媒部４０に内設される改質触媒４２は、浄化触媒４１を流れる排気ガスから伝達される熱を利用して、改質用通路３４から流れた排気ガスに混合される改質用燃料を改質し、改質ガスを生成する。改質ガスで生成した改質ガスは、改質用通路３４を流れて触媒部４０に流入した排気ガスと共にＥＧＲガス通路５０に流れ、ＥＧＲガス通路５０に設けられるＥＧＲクーラ５５で冷却された後、吸気通路１０に流れる。その際に、ＥＧＲガス通路５０は、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分岐しているため、ＥＧＲガス通路５０を流れるＥＧＲガスも、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分かれて流れる。

また、このようにガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分かれて流れるＥＧＲガスは、流量をガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とによって調整される。つまり、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１から、当該ガソリン側ＥＧＲガス通路５１が接続されているガソリン側吸気通路１１に流れるＥＧＲガスの流量は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有するＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６でガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１の開度を制御することにより調整する。同様に、エタノール側ＥＧＲガス通路５２から、当該エタノール側ＥＧＲガス通路５２が接続されているエタノール側吸気通路１２に流れるＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６でエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２の開度を制御することにより調整する。

これらのように、エンジン１はガソリン側スロットルバルブ１０１、エタノール側スロットルバルブ１０２、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１、エタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２を制御することにより、所望のトルクで運転可能になっているが、これらを制御する際には、ガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとで、大きな差が生じないように制御する。

図５は、本発明の実施例２に係る燃料改質装置付きエンジンの処理手順を示すフロー図である。次に、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１の制御方法、即ち、当該燃料改質装置９０付きエンジン１の処理手順について説明する。実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１の処理手順では、まず、アクセル開度より、要求トルクを算出する（ステップＳ１０１）。この要求トルクの算出は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有する要求トルク算出部１２１でアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度より、エンジン１に要求されているトルクである要求トルクを算出する。なお、この要求トルクの算出は、アクセル開度に応じた要求トルクを算出する関数によって算出してもよく、アクセル開度と要求トルクとの関係を示すマップより求めてもよい。

次に、エンジン１の回転数及び要求トルクより、改質効率を推定する（ステップＳ１０２）。この推定は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有する改質効率推定部１２２で推定する。改質効率推定部１２２は、エンジン１の他の制御で用いられるエンジン１の回転数と、要求トルク算出部１２１で算出した要求トルクとを、予めＥＣＵ１２０の記憶部８０に記憶されている改質効率を求めるマップに照らし合わせることにより推定する。つまり、エンジン１の運転時には、エンジン１の回転数とトルクとより排気温度が推定できるので、この排気温度より、吸熱反応させることによって改質用燃料を改質可能な改質触媒４２による改質用燃料の改質効率を求めることができる。このため、エンジン１の回転数とトルクとに対する、改質触媒４２による改質用燃料の改質効率のマップを予め作成してＥＣＵ１２０の記憶部８０に記憶させておき、改質効率推定部１２２で改質効率を推定する際には、エンジン１の回転数と、要求トルク算出部１２１で算出した要求トルクとを、このマップに照らし合わせることにより推定する。

次に、必要吸気量とＥＧＲ率を算出する（ステップＳ１０３）。このうち、必要空気量はＥＣＵ１２０の処理部７１が有する吸気量算出部１２３で算出し、ＥＧＲ率は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有するＥＧＲ率算出部１２４で算出する。つまり、エンジン１の運転時には、トルクと改質効率が決まれば、その改質効率の際にそのトルクで運転をするのに必要な燃料の量が決まるので、この燃料の量と空燃比とより、その燃料を燃焼させるのに必要な空気量である必要空気量を求めることができる。また改質効率に応じて、気筒５の吸気量中におけるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を決めることができるので、トルクと改質効率とより必要空気量を求めると同時に、ＥＧＲ率を求めることができる。

このため、エンジン１のトルクと改質効率とに対する、必要吸気量とＥＧＲ率のマップを予め作成してＥＣＵ１２０の記憶部８０に記憶させておき、吸気量算出部１２３で必要空気量を算出する際、及びＥＧＲ率算出部１２４でＥＧＲ率を算出する際には、要求トルク算出部１２１で算出した要求トルクと改質効率推定部１２２で推定した改質効率とを、このマップに照らし合わせることにより算出する。

次に、スロットルバルブ２５の開度と、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度とを算出する（ステップＳ１０４）。これらのスロットルバルブ２５の開度とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度とは、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有するトルク差低減部１２５で算出する。詳しくは、必要空気量が決定することにより、その空気量を吸気させるのに必要なスロットルバルブ２５の開度を求めることができ、ＥＧＲ率が決定することにより、そのＥＧＲ率で気筒５に吸気させることができるＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度を求めることができる。このため、必要空気量とスロットルバルブ２５の開度との関係を示すマップ、及びＥＧＲ率とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度との関係を示すマップを予め作成してＥＣＵ１２０の記憶部８０に記憶させておく。

トルク差低減部１２５でスロットルバルブ２５の開度を算出する際には、吸気量算出部１２３で算出した必要空気量を、必要空気量とスロットルバルブ２５の開度との関係を示すマップに照らし合わせることにより算出する。また、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度を算出する際には、ＥＧＲ率算出部１２４で算出したＥＧＲ率を、ＥＧＲ率とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度との関係を示すマップに照らし合わせることにより算出する。

さらに、トルク差低減部１２５は、スロットルバルブ２５の開度とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度とを算出する際に、ガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとのトルク差を低減するように算出する。即ち、スロットルバルブ２５としては、それぞれ独立して開閉可能なガソリン側スロットルバルブ１０１とエタノール側スロットルバルブ１０２とが設けられており、ＥＧＲガス流量調整バルブ５６としては、それぞれ独立して開閉可能なガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とが設けられている。

このため、これらをそれぞれ独立して制御することにより、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで、それぞれ独立してトルクを調整することができるが、トルク差低減部１２５は、スロットルバルブ２５の開度とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度とを算出する際に、ガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとのトルク差を低減するように、ガソリン側スロットルバルブ１０１の開度とエタノール側スロットルバルブ１０２の開度、及びガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１の開度とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２の開度とを算出する。

スロットルバルブ２５の開度とＥＧＲガス流量調整バルブ５６の開度とを算出したトルク差低減部１２５は、算出した開度をスロットルバルブ制御部７２及びＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６に伝達する。これにより、スロットルバルブ制御部７２は、トルク差低減部１２５で算出した開度になるようにガソリン側スロットルバルブ１０１及びエタノール側スロットルバルブ１０２を制御し、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６は、トルク差低減部１２５で算出した開度になるようにガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１及びエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２を制御する。

以上の燃料改質装置９０付きエンジン１は、ガソリン側スロットルバルブ１０１とエタノール側スロットルバルブ１０２とを設けているので、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで吸入空気量を独立して調整可能になっている。また、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とを設けているので、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで、改質ガスを含むＥＧＲガスの流量を独立して調整可能になっている。これにより、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とに吸気させる空気の量やＥＧＲガスの量を、それぞれ独立して調整することができるので、燃焼させる燃料の性状が異なる気筒５同士で独立して運転状態を調整することができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に所望の状態でエンジン１を運転させることができる。

また、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７との吸入空気量をガソリン側スロットルバルブ１０１とエタノール側スロットルバルブ１０２とで調整し、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とのＥＧＲガスの流量をガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とで調整することにより、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７との間で、トルク差が発生することを抑制している。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、気筒５間のトルク差に起因してドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

実施例３に係る燃料改質装置１５０付きエンジン１は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と略同様の構成であるが、エンジン１はハイブリッド装置１３５が有する複数の原動手段のうちの１つとして設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図６は、実施例３に係る燃料改質装置付きエンジンを搭載する車両の要部概略図である。実施例３に係る燃料改質装置１５０（図７参照）付きエンジン１は、複数の原動手段を有するハイブリッド装置１３５が搭載される車両１３０であるハイブリッド車に搭載されており、このエンジン１は、ハイブリッド装置１３５が有する原動手段のうちの１つとして設けられている。また、このハイブリッド装置１３５は、他の原動手段として、電気によって作動するモータ（モータジェネレータ）１４０を備えており、これらのエンジン１とモータ１４０とは、共に車両１３０の走行時の原動力を発生可能になっている。また、ハイブリッド装置１３５は、エンジン１の出力を受けて発電を行う発電機（モータジェネレータ）１４１を有しており、エンジン１と発電機１４１とは、動力分割機構１４２によって接続されている。さらに、動力分割機構１４２とモータ１４０とは、共に減速機１４５に接続されており、減速機１４５は、駆動軸１４６を介して車両１３０の駆動輪１４７に接続されている。このうち、動力分割機構１４２は、エンジン１の出力を発電機１４１と減速機１４５とに振り分ける。

また、減速機１４５は、動力分割機構１４２を介して伝達されたエンジン１の出力やモータ１４０の出力を減速して駆動輪１４７に伝達する。つまり、減速機１４５は、エンジン１から、車両１３０が有する車輪である駆動輪１４７までの動力の伝達経路、及びモータ１４０から駆動輪１４７までの動力の伝達経路に設けられると共に、エンジン１の出力やモータ１４０の出力を変速して駆動輪１４７方向に伝達する変速手段として設けられている。また、動力分割機構１４２は、エンジン１の出力を、発電機１４１への出力と、車両１３０の走行時の駆動力とに分割可能な動力分割手段として設けられている。

モータ１４０は交流同期電動機であり、インバータ１４３に接続され、交流電力によって駆動する。インバータ１４３は、車両１３０に搭載されるバッテリ１４４に蓄えられた電力を直流から交流に変換してモータ１４０に供給すると共に、発電機１４１によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１４４に蓄えることができるように設けられている。このように、バッテリ１４４は、モータ１４０を駆動させる場合におけるモータ１４０の電源として設けられており、また、発電機１４１は、エンジン１の出力により発電すると共に発電した電気をバッテリ１４４に充電可能な発電手段として設けられている。発電機１４１も、基本的には上述したモータ１４０とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、モータ１４０が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１４１は主としてエンジン１の出力を受けて発電する役割をする。

また、モータ１４０は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１４７の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能になっている。この場合、駆動輪１４７には回生ブレーキ力を作用させることができるので、これを通常の制動手段であるフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両１３０を制動させることができる。一方、発電機１４１は主としてエンジン１の出力を受けて発電をするが、インバータ１４３を介してバッテリ１４４の電力を受けて駆動する電動機としても機能することが可能になっている。

さらに、モータ１４０は、動力分割機構１４２と共に減速機１４５に接続されており、動力分割機構１４２には、エンジン１が接続されている。このため、モータ１４０は、動力分割機構１４２を介して減速機１４５に伝達されるエンジン１のトルクを検出することができる。即ち、モータ１４０は、車両１３０の走行時における原動手段として設けられていると同時に、トルク検出手段としても設けられている。

また、エンジン１、モータ１４０、発電機１４１、動力分割機構１４２は、それぞれＥＣＵ１５５に接続されており、ＥＣＵ１５５により制御可能に設けられている。また、バッテリ１４４もＥＣＵ１５５に接続されており、ＥＣＵ１５５によりバッテリ１４４の電気残量が監視可能になっている。

また、実施例３に係る燃料改質装置１５０付きエンジン１は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１（図１参照）と同様に、吸気通路１０はガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とを有しており、排気通路３０は、ガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とを有している。また、これらのガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とは、触媒部４０を備える排気主通路３３で合流している。この排気主通路３３には、浄化触媒４１と改質触媒４２とを内設すると共に改質用通路３４及びＥＧＲガス通路５０が接続された触媒部４０が設けられている。このうち、改質用通路３４は、他端がエタノール側排気通路３２に接続されており、且つ、改質用燃料インジェクタ３７が設けられている。また、ＥＧＲガス通路５０は、他端側がガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分岐しており、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１に接続され、エタノール側ＥＧＲガス通路５２は吸気通路のエタノール側吸気通路１２に接続されている。

図７は、図６に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。また、この実施例３に係る燃料改質装置１５０付きエンジン１が有するＥＣＵ１５５は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１が有するＥＣＵ７０と同様に処理部７１と記憶部８０と入出力部８１とを有している。このうち、処理部７１は、少なくともスロットルバルブ制御部７２と、吸入空気量取得部７３と、燃料噴射量制御部７４と、改質用燃料噴射量制御部７５と、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部７６と、を有している。

さらに、処理部７１は、エンジン１のトルクを取得するトルク取得手段であるエンジントルク取得部１５６と、モータ１４０の運転を制御すると共にガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とのトルク差に起因する振動をモータ１４０のトルクを変化させることにより抑制する制御を行うモータ制御手段であるモータ制御部１５７と、を有している。

この実施例３に係る燃料改質装置１５０付きエンジン１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例３に係る燃料改質装置１５０付きエンジン１の運転時の基本的な作用は、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と同様な作用をする。即ち、エンジン１が有するガソリン側気筒６は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気とガソリン用インジェクタ２１から噴射されるガソリンとの混合気を吸気してガソリンを燃焼させる。また、エタノール側気筒７は、エタノール側吸気通路１２を流れる空気とエタノール用インジェクタ２２から噴射されるエタノールとの混合気を吸気してエタノールを燃焼させる。

気筒５内で燃焼した後の排気ガスは排気通路３０に排気されるが、ガソリン側気筒６からの排気ガスは排気通路３０が有するガソリン側排気通路３１に排気され、エタノール側気筒７からの排気ガスはエタノール側排気通路３２に排気される。これらのように、ガソリン側排気通路３１に排気された排気ガスと、エタノール側排気通路３２に排気された排気ガスとは、排気主通路３３で合流し、排気主通路３３に設けられる触媒部４０に流れて、触媒部４０に内設される浄化触媒４１で浄化される。

また、排気通路３０に排気された排気ガスのうち、エタノール側排気通路３２側に排気された排気ガスの一部は改質用通路３４に流れ、改質用燃料インジェクタ３７で噴射した改質用燃料と混合する。改質用燃料が混合した排気ガスは、触媒部４０に流れ、触媒部４０に内設される改質触媒４２に流れる。この改質触媒４２は、排気ガスに混合される改質用燃料を改質し、改質ガスを生成する。改質触媒４２で生成した改質ガスは、改質用通路３４を流れて触媒部４０に流入した排気ガスと共にＥＧＲガス通路５０に流れ、ＥＧＲガス通路５０に設けられるＥＧＲクーラ５５で冷却された後、吸気通路１０に流れ、吸気通路１０から気筒５内に吸気される。

エンジン１は、このように運転するが、エンジン１の運転時には、エンジン１が発生するトルクは動力分割機構１４２に伝達され、動力分割機構１４２から減速機１４５に伝達された後、さらに減速機１４５から駆動軸１４６に伝達されることにより、駆動輪１４７に伝達される。

また、車両１３０の走行時には、走行状態に応じてモータ１４０も作動させるが、このモータ１４０は、ＥＣＵ１５５の処理部７１が有するモータ制御部１５７で制御する。モータ制御部１５７は、車両１３０の走行状態に応じてモータ１４０を制御し、モータ１４０にトルクを発生させる。モータ１４０で発生したトルクは、減速機１４５に伝達され、さらに減速機１４５から駆動軸１４６に伝達されることにより、駆動輪１４７に伝達される。車両１３０は、このようにエンジン１やモータのトルクが駆動輪１４７に伝達されることにより走行する。

また、車両１３０の走行時には、モータ１４０は、動力分割機構１４２と減速機１４５を介して駆動軸１４６に伝達され、駆動輪１４７に伝達されるエンジン１のトルクを、減速機１４５を介して検出する。即ち、減速機１４５には、エンジン１のトルクが伝達可能に設けられており、モータ１４０は減速機１４５に接続されているため、エンジン１のトルクは減速機１４５を介してモータ１４０にも伝達可能になっている。モータ１４０は、このように減速機１４５を介して伝達されるエンジン１のトルクを検出可能に設けられており、検出したエンジン１のトルクは、ＥＣＵ１５５の処理部７１が有するエンジントルク取得部１５６で取得する。

エンジン１のトルクは、このようにモータ１４０で検出可能に設けられているが、エンジン１は、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで、性状の異なる燃料によって運転している。このため、それぞれの気筒５内での燃料の燃焼によって発生するトルクは、気筒５間で差が生じ易くなっており、この気筒５間のトルク差によって、エンジン１のトルクはトルク変動が生じ易くなっている。

さらに、実施例１に係る燃料改質装置３付きエンジン１と同様に、ガソリン側気筒６の空燃比をリーン空燃比にした場合には、ガソリン側気筒６内での燃料の燃焼によって発生するトルクが小さくなるので、ガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとのトルク差は、さらに大きくなる。このため、この場合には、エンジン１のトルクのトルク変動は、さらに大きくなる。

このように、エンジン１のトルクにはトルク変動が生じ易くなっているが、エンジン１のトルクは、エンジントルク取得部１５６で取得可能になっている。エンジントルク取得部１５６で取得したエンジン１のトルクは、ＥＣＵ１５５の処理部７１が有するモータ制御部１５７に伝達される。モータ制御部１５７は、モータ１４０の回転数やトルクを制御することができるが、エンジントルク取得部１５６から伝達されたエンジン１のトルクにトルク変動が発生している場合、モータ制御部１５７は、モータ１４０のトルクを、エンジン１のトルク変動の反対方向に変化するように制御する。つまり、エンジン１のトルクが大きくなる場合には、モータ１４０のトルクを小さくし、エンジン１のトルクが小さくなる場合には、モータ１４０のトルクが大きくなるように、モータ制御部１５７はモータ１４０を制御する。これらのエンジン１のトルクやモータ１４０のトルクは、共に減速機１４５に伝達され、双方のトルクが合わせられて減速機１４５から駆動軸１４６を介して駆動輪１４７に伝達される。

エンジン１のトルクにトルク変動が生じた場合、振動が発生し易くなるが、エンジン１のトルク変動と反対方向の変動になるようにモータ１４０のトルクを変化させることにより、モータ１４０のトルクはエンジン１のトルク変動による振動を打ち消す方向に作用する。このため、エンジン１のトルクとモータ１４０とのトルクとが減速機１４５で合わせられて駆動軸１４６に伝達される際には、エンジン１のトルク差に起因する振動が抑制されて伝達される。

以上の燃料改質装置１５０付きエンジン１は、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７との間で発生するトルク差に起因する振動を、モータ１４０のトルクを変化させることにより抑制している。つまり、このモータ１４０は、エンジン１と共に車両１３０の原動手段として設けられており、エンジン１及びモータ１４０は、共に動力を発生し、発生した動力を車両１３０の駆動輪１４７に伝達可能に設けられている。このため、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７との間のトルク差に起因して振動が発生した場合に、その振動の方向と相反するトルク変動をモータ１４０に発生させることにより、振動を抑制して駆動輪１４７に伝達することができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１は、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１と略同様の構成であるが、ターボチャージャ１６１が備えられている点に特徴がある。他の構成は実施例２と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図８は、本発明の実施例４に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１は、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１と同様に、吸気通路１０はガソリン側吸気通路１１とエタノール側吸気通路１２とを有しており、排気通路３０は、ガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とを有している。また、これらのガソリン側排気通路３１とエタノール側排気通路３２とは、触媒部４０を備える排気主通路３３で合流している。この排気主通路３３には、浄化触媒４１と改質触媒４２とを内設すると共に改質用通路３４及びＥＧＲガス通路５０が接続された触媒部４０が設けられている。

このうち、改質用通路３４は、他端がエタノール側排気通路３２に接続されており、且つ、改質用燃料インジェクタ３７が設けられている。また、ＥＧＲガス通路５０は、他端側がガソリン側ＥＧＲガス通路５１とエタノール側ＥＧＲガス通路５２とに分岐しており、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は吸気通路１０のガソリン側吸気通路１１に接続され、エタノール側ＥＧＲガス通路５２は吸気通路１０のエタノール側吸気通路１２に接続されている。

このように分岐して吸気通路１０に接続されているＥＧＲガス通路５０には、分岐したそれぞれの通路にＥＧＲガス流量調整バルブ５６が設けられており、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１にはガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１が設けられ、エタノール側ＥＧＲガス通路５２にはエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２が設けられている。また、分岐したＥＧＲガス通路５０が接続される吸気通路１０も分岐しているが、この吸気通路１０には、分岐したそれぞれの通路にスロットルバルブ２５が設けられており、ガソリン側吸気通路１１にはガソリン側スロットルバルブ１０１が設けられ、エタノール側吸気通路１２にはエタノール側スロットルバルブ１０２が設けられている。

また、実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１には、ガソリン側気筒６から排出された排気ガスにより作動すると共に、作動時に空気をガソリン側気筒６に対して供給する過給手段であるターボチャージャ１６１が設けられている。詳しくは、このターボチャージャ１６１は、タービンインペラ１６６を有するタービン１６５と、タービンインペラ１６６の回転が伝達されることにより回転するコンプレッサインペラ１６３を有するコンプレッサ１６２とを有しており、このうちタービン１６５がガソリン側排気通路３１に接続され、コンプレッサ１６２がガソリン側吸気通路１１に接続されている。

ターボチャージャ１６１のコンプレッサ１６２が接続されるガソリン側吸気通路１１には、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の下流側に、コンプレッサ１６２で圧縮された空気を冷却するインタークーラ１６８が設けられている。また、ガソリン側吸気通路１１に設けられるガソリン側スロットルバルブ１０１は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるインタークーラ１６８の下流側に配設されている。また、ガソリン側吸気通路１１に接続されているガソリン側ＥＧＲガス通路５１は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の上流側に接続されている。

この実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１の運転時の基本的な作用は、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１と同様な作用をする。即ち、ガソリン側気筒６は、ガソリン側吸気通路１１を流れると共にガソリン側スロットルバルブ１０１で流量を調整される空気とガソリン用インジェクタ２１から噴射されるガソリンとの混合気を吸気してガソリンを燃焼させる。また、エタノール側気筒７は、エタノール側吸気通路１２を流れると共にエタノール側スロットルバルブ１０２で流量を調整される空気とエタノール用インジェクタ２２から噴射されるエタノールとの混合気を吸気してエタノールを燃焼させる。

燃料の燃焼後の排気ガスは、ガソリン側気筒６からの排気ガスはガソリン側排気通路３１に排気され、エタノール側気筒７からの排気ガスはエタノール側排気通路３２に排気される。これらの排気ガスは排気主通路３３で合流し、排気主通路３３に設けられる触媒部４０に流れて、触媒部４０に内設される浄化触媒４１で浄化される。

また、排気通路３０に排気された排気ガスのうち、エタノール側排気通路３２側に排気された排気ガスの一部は改質用通路３４に流れて改質用燃料インジェクタ３７で噴射した改質用燃料と混合した後、触媒部４０に内設される改質触媒４２に流れる。この改質触媒４２は、排気ガスに混合される改質用燃料を改質し、改質ガスを生成する。改質触媒４２で生成した改質ガスは、改質用通路３４を流れて触媒部４０に流入した排気ガスと共にＥＧＲガス通路５０に流れ、ＥＧＲガス通路５０に設けられるＥＧＲクーラ５５で冷却された後、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とで流量を調整されて吸気通路１０に流れ、吸気通路１０から気筒５内に吸気される。

さらに、実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１には、ターボチャージャ１６１が設けられているが、このターボチャージャ１６１は、ガソリン側気筒６からガソリン側排気通路３１に排気される排気ガスがタービン１６５に流れることにより作動する。つまり、ガソリン側排気通路３１を流れる排気ガスが、タービン１６５に流れることにより、排気ガスの圧力などのエネルギがタービン１６５に伝達され、タービン１６５が有するタービンインペラ１６６が回転する。タービンインペラ１６６の回転は、コンプレッサインペラ１６３に伝達され、コンプレッサインペラ１６３も回転する。これにより、ターボチャージャ１６１は作動する。コンプレッサインペラ１６３が回転した場合、コンプレッサ１６２は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の上流側を流れる空気を吸気し、圧縮してガソリン側吸気通路１１の下流側に流す。これにより、ターボチャージャ１６１の作動時のガソリン側吸気通路１１におけるコンプレッサ１６２の下流側には、大気圧よりも圧力が高くなった空気が流れる。

ここで、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の上流側には、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１が接続されているが、ターボチャージャ１６１が作動した場合には、コンプレッサ１６２は、コンプレッサ１６２の上流側を流れる空気を吸気するため、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の上流側は、圧力が低くなる。このため、ターボチャージャ１６１が作動した場合においてガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１を開いた場合には、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１を流れる改質ガスはガソリン側吸気通路１１方向に吸引されるため、ガソリン側吸気通路１１に流れ易くなる。

また、ターボチャージャ１６１が作動することにより、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の下流で圧力が高くなった空気は、ガソリン側吸気通路１１を流れ、コンプレッサ１６２の下流側に配設されるインタークーラ１６８に流れる。空気を圧縮して圧力を高くした場合、温度が上昇するが、インタークーラ１６８は、インタークーラ１６８内を流れる圧縮空気とインタークーラ１６８の周囲を流れる空気との間で熱交換を行うことにより、インタークーラ１６８内を流れる空気の温度を下げる。これにより、インタークーラ１６８内を流れる空気の密度が高くなる。

インタークーラ１６８で冷却され、密度が高くなった空気は、さらにガソリン側吸気通路１１における下流側に流れる。インタークーラ１６８の下流には、ガソリン側スロットルバルブ１０１が配設されており、インタークーラ１６８で冷却された後ガソリン側吸気通路１１を流れる空気は、ガソリン側スロットルバルブ１０１によって流量が調整される。さらに、流量が調整された空気は、ガソリン用インジェクタ２１が噴射したガソリンと混合し、混合気となってガソリン側気筒６に吸気される。

ここで、ガソリン用インジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量は、ＥＣＵ１２０の処理部７１が有する燃料噴射量制御部７４で制御するが、燃料噴射量制御部７４は、ガソリン側気筒６に吸気させる混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにガソリン用インジェクタ２１を制御する。即ち、ガソリン側吸気通路１１には、ターボチャージャ１６１によって圧縮された空気が流れるため、ガソリン用インジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量は、空気を圧縮しない場合と比較して増加するが、ガソリンの噴射量は増加させつつ、空燃比がリーン空燃比になるように、燃料噴射量制御部７４はガソリン用インジェクタ２１を制御する。このように、ターボチャージャ１６１によって圧縮された空気に対して、リーン空燃比になるようにガソリンを噴射することにより、アクセル開度を大きくした場合におけるガソリン側気筒６で発生するトルクとエタノール側気筒７で発生するトルクとのトルク差を低減し、熱効率を上昇させることができる。

図９は、スロットル開度を大きくした場合の空気量、発生トルク及び熱効率をＮＡリーンの場合と過給リーンとで比較した場合における説明図である。同図におけるＮＡ（Natural Aspiration）リーンとは、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１のように燃料にガソリンを用いるガソリン側気筒６と燃料にエタノールを用いるエタノール側気筒７とを有しており、且つ、ターボチャージャ１６１などの過給手段を用いずに、自然吸気を行うエンジン１において、ガソリン側気筒６をリーン空燃比で運転する状態を示している。また、過給リーンとは、実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１の運転状態を示しており、ガソリン側気筒６に吸気させる空気の圧力をターボチャージャ１６１によって高くすることより吸入空気量を増加させる、即ち、過給するエンジン１において、ガソリン側気筒６をリーン空燃比で運転する状態を示している。

このため、ＮＡリーンでスロットルバルブ２５の開度を大きくした場合には、図９に示すように、吸入する空気量は、ＮＡ時ガソリン側気筒空気量１７１とＮＡ時エタノール側気筒空気量１７２とで等しくなるのに対し、過給リーンでスロットルバルブ２５の開度を大きくした場合には、ターボチャージャ１６１でガソリン側気筒６に過給する分、ガソリン側気筒６で吸入する空気量の方がエタノール側気筒７で吸入する空気量よりも多くなる。このため、過給時エタノール側気筒空気量１７６よりも過給時ガソリン側気筒空気量１７５の方が多くなる。また、過給リーンでスロットルバルブ２５の開度を大きくした場合には、ＮＡリーンでスロットルバルブ２５の開度を大きくした場合よりも、ガソリン側気筒６で吸入する空気量が多くなるため、過給時ガソリン側気筒空気量１７５は、ＮＡ時ガソリン側気筒空気量１７１よりも多くなる。

また、ガソリン側気筒６をリーン空燃比で運転した場合、ＮＡリーンでは、ガソリン側気筒６に供給するガソリンの量を少なくするのに伴って、発生トルクも、ＮＡ時エタノール側気筒発生トルク１８２よりＮＡ時ガソリン側気筒発生トルク１８１の方が小さくなる。これに対し、過給リーンでは、吸入する空気量がエタノール側気筒７よりガソリン側気筒６の方が多くなるので、ガソリン側気筒６の空燃比をリーンにした場合でも、エタノール側気筒７に供給するエタノールの量とガソリン側気筒６に供給するガソリンの量とを、同程度にすることができる。つまり、ガソリン側気筒６に供給するガソリンの量は、ＮＡリーンの場合より過給リーンの場合の方が多くなる。このため、過給時ガソリン側気筒発生トルク１８５はＮＡ時ガソリン側気筒発生トルク１８１よりも大きくなり、過給時ガソリン側気筒発生トルク１８５と過給時エタノール側気筒発生トルク１８６とは、同程度の大きさになる。

また、熱効率は、改質ガスを導入することにより向上させることができ、このように改質ガスを導入した場合には、空燃比をリーン寄りにすることができる。このため、排気ガスに改質用燃料を噴射せず、排気ガスを改質ガスの生成に使用しないガソリン側気筒６は、空燃比を、よりリーン寄りにすることができ、熱効率を向上させることができる。従って、ＮＡリーンの場合における熱効率は、ＮＡ時エタノール側気筒熱効率１９２よりもＮＡ時ガソリン側気筒熱効率１９１の方が高くなる。

同様に、過給リーンの場合もエタノール側気筒７よりガソリン側気筒６の方が、熱効率が高くなるが、過給時ガソリン側気筒空気量１７５はＮＡ時ガソリン側気筒空気量１７１よりも多くなるので、空燃比をリーン空燃比にすることができる領域を、大きくすることができる。つまり、ＮＡリーンの場合には、吸入する空気量がガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで同程度なので、ガソリン側気筒６をリーン空燃比にした場合、ＮＡ時ガソリン側気筒発生トルク１８１はＮＡ時エタノール側気筒発生トルク１８２よりも小さくなる。このため、スロットルバルブ２５の開度を大きくする、即ち、エンジン１全体で大きなトルクを要求されている場合には、ガソリン側気筒６のトルクも大きくする必要があるため、ガソリン側気筒６をリーン空燃比に維持するのが困難になる。従って、この場合にはガソリン側気筒６の空燃比をリッチ寄りにするため、熱効率が低下する。

これに対し、過給リーンの場合には、スロットルバルブ２５の開度を大きくした場合でも、リーン空燃比を維持しつつ、過給時ガソリン側気筒発生トルク１８５を過給時エタノール側気筒発生トルク１８６と同程度にすることができ、エンジン１全体で大きなトルクを要求されている場合でも、要求トルクを満たすことができる。このため、過給リーンの場合には、スロットルバルブ２５の開度を大きくした場合でもガソリン側気筒６の空燃比をリーン空燃比に維持し続けることができ、熱効率が高い状態を維持し続けることができる。この場合、要求トルクが大きい場合でも高い熱効率を維持し続けることができるので、ガソリン側気筒６の全体の熱効率は、ＮＡリーンの場合よりも向上する。

さらに、改質触媒４２は、温度が高くなるに従って改質用燃料を改質する際の改質効率が高くなるので、改質用燃料の改質は、高負荷になるに従って改質効率が高くなる。従って、スロットルバルブ２５の開度を大きくし、要求トルクが大きい状態の方が改質効率が高くなり、リーン空燃比で運転し易くなる。このため、ガソリン側気筒６に過給した場合には、スロットルバルブ２５の開度を大きくし、改質効率が高い状態でリーン空燃比にすることができるので、過給時ガソリン側気筒熱効率１９５は過給時エタノール側気筒熱効率１９６よりも高くなり、さらに、過給時ガソリン側気筒熱効率１９５はＮＡ時ガソリン側気筒熱効率１９１よりも高くなる。

以上の燃料改質装置１６０付きエンジン１は、ガソリン側気筒６に対して空気を供給可能なターボチャージャ１６１を設けているので、ガソリン側気筒６をリーン空燃比にした場合に、高負荷域までリーン空燃比を実現できる。これにより、最高熱効率を向上させることができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に燃費の向上を図ることができる。

また、ガソリン側気筒６に対して空気を供給可能なターボチャージャ１６１を設けることにより、ガソリン側気筒６をリーン空燃比にした場合でもガソリン側気筒６で発生するトルクを確保することができ、高負荷時に発生するトルクを、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とで同程度にすることができる。これにより、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７との間でトルク差が発生することを、より確実に抑制することができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、気筒５間のトルク差に起因してドライバビリティが悪化することを、より確実に抑制することができる。

また、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１では、改質効率を推定する際（ステップＳ１０２）に、エンジン１の回転数と要求トルクとをマップに照らし合わせることにより推定しているが、改質効率は、排気ガスの温度である排気温度や、浄化触媒４１または改質触媒４２の温度である床温より推定してもよい。改質効率は、改質触媒４２の温度によって変化するため、排気温度や床温を取得することにより、改質効率を推定することができる。これにより、改質効率を、より容易に推定することができる。

また、実施例２に係る燃料改質装置９０付きエンジン１のように、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とが設けられている場合において、ガソリン側気筒６及びエタノール側気筒７が共にストイキ領域で運転する場合には、ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１１とエタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ１１２とを制御することにより、ガソリン側吸気通路１１に流れるＥＧＲガスの割合よりもエタノール側吸気通路１２に流れるＥＧＲガスの割合を増加させるのが好ましい。このように、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とを共にストイキ領域で運転する場合に、ガソリン側吸気通路１１に流れるＥＧＲガスの割合よりもエタノール側吸気通路１２に流れるＥＧＲガスの割合を増加させることにより、燃費の向上を図ることができる。

つまり、ガソリンよりもエタノールの方が着火性が良いため、ＥＧＲガスの導入時における燃料の燃焼は、気筒５内でガソリンを燃焼させる場合よりも、気筒５内でエタノールを燃焼させる場合の方が、ＥＧＲガスの導入時の燃焼が安定する。このため、ガソリン側吸気通路１１に流れるＥＧＲガスの割合よりもエタノール側吸気通路１２に流れるＥＧＲガスの割合を増加させることにより、より多くのＥＧＲガスを流すことができるので、燃費の向上を図ることができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ燃費の向上を図ることができる。

また、実施例４に係る燃料改質装置１６０付きエンジン１では、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は、ガソリン側吸気通路１１を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ１６２の上流側に接続されているが、これ以外の形態でガソリン側吸気通路１１に接続されていてもよい。例えば、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１は、２方向に分岐させてガソリン側吸気通路１１におけるコンプレッサ１６２の上流側と下流側とにそれぞれ接続する共に、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１からガソリン側吸気通路１１に流れる改質ガスの流れ方向を、コンプレッサ１６２の上流側方向と下流側方向とに切り替える切替バルブ（図示省略）を設けてもよい。

これにより、エンジン１の負荷が高く、ターボチャージャ１６１のコンプレッサ１６２による過給圧が高い場合には、切替バルブを切り替えて改質ガスをコンプレッサ１６２の上流側からガソリン側吸気通路１１に流れるようにすることにより、エタノール側気筒７の排気圧が低く、改質ガスの圧力が低い場合でも、改質ガスを、より確実にガソリン側ＥＧＲガス通路５１からガソリン側吸気通路１１に流すことができる。つまり、エタノール側気筒７の排気圧が低い場合、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１内を流れる改質ガスの圧力も低くなるため、ガソリン側ＥＧＲガス通路５１内を流れる改質ガスはガソリン側吸気通路１１内に流れ難くなるが、エンジン１の負荷が高く、過給圧が高くなる場合には、切替バルブを切り替えて改質ガスをコンプレッサ１６２の上流側からガソリン側吸気通路１１に流れるようにすることにより、改質ガスはコンプレッサ１６２に吸引されることになる。従って、改質ガスを、より確実にガソリン側ＥＧＲガス通路５１からガソリン側吸気通路１１に流すことができる。また、エンジン１の負荷が低く、過給圧が低い場合には、切替バルブを切り替えて改質ガスをコンプレッサ１６２の下流側からガソリン側吸気通路１１に流れるようにすることにより、ガソリン側吸気通路１１におけるガソリン側気筒６までの抵抗が少なくなるため、より多くの改質ガスをガソリン側ＥＧＲガス通路５１からガソリン側吸気通路１１に流すことができる。従って、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に燃費の向上を図ることができる。

また、上述した燃料改質装置付きエンジン１では、ガソリン側気筒６の圧縮比とエタノール側気筒７の圧縮比とを互いに異ならせてもよい。ガソリン側気筒６の圧縮比とエタノール側気筒７の圧縮比とを異ならせる場合には、吸排気バルブ（図示省略）の開閉タイミングをそれぞれの気筒で異ならせたり、ピストン（図示省略）等の形状をそれぞれの気筒で異ならせたりするなど、周知の手法を用いることにより実現できる。

このように、ガソリン側気筒６の圧縮比とエタノール側気筒７の圧縮比とを互いに異ならせる場合、双方の気筒５の圧縮比は、ガソリン側気筒６の圧縮比と比較してエタノール側気筒７の圧縮比を高くするのが好ましい。エタノールは、ガソリンと比較して耐ノック性が高いため、エタノール側気筒７の圧縮比は、ガソリン側気筒６の圧縮比よりも高くすることができる。また、圧縮比を高くした場合には、熱効率が向上する。従って、ガソリン側気筒６の圧縮比とエタノール側気筒７の圧縮比とを互いに異ならせ、耐ノック性が高いエタノールを燃料として使用するエタノール側気筒７の圧縮比を高くすることにより、より確実に熱効率を向上させることができる。この結果、改質触媒４２の硫黄被毒を抑制しつつ、より確実に燃費の向上を図ることができる。

また、上述した燃料改質装置付きエンジン１では、気筒５は４つ設けられており、４つの気筒５のうち、２つがガソリン側気筒６となっており、残りの２つがエタノール側気筒７になっているが、気筒５の構成は、これ以外の構成でもよい。少なくとも、気筒５が複数設けられており、ガソリン側気筒６とエタノール側気筒７とを有していればよい。

また、上述した燃料改質装置付きエンジン１では、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、排気主通路３３内を流れる排気ガスの流れ方向に対して略直交する方向で触媒部４０に接続されているが、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、これ以外の形態で配設されていてもよい。例えば、ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、改質用通路３４から触媒部４０内に流れ、さらにＥＧＲガス通路５０に流れる排気ガスや改質ガスの流れが、排気主通路３３内を流れる排気ガスの流れ方向に向流するように形成されていてもよい。ＥＧＲガス通路５０と改質用通路３４とは、改質用燃料が供給された改質用通路３４内の排気ガスが触媒部４０内の改質触媒４２に流れて改質触媒４２で改質ガスを生成し、この改質ガス及び排気ガスがＥＧＲガス通路５０に流れるように設けられていれば、その形態は問わない。

以上のように、本発明に係る燃料改質装置付き内燃機関は、改質用燃料を改質することにより改質ガスを生成し、生成した改質ガスを内燃機関で燃焼させる燃料改質装置付き内燃機関に有用であり、特に、燃料にガソリンとエタノールとを用いる燃料改質装置付き内燃機関に適している。

本発明の実施例１に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。 図１に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。 本発明の実施例２に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。 図３に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。 本発明の実施例２に係る燃料改質装置付きエンジンの処理手順を示すフロー図である。 実施例３に係る燃料改質装置付きエンジンを搭載する車両の要部概略図である。 図６に示す燃料改質装置付きエンジンの要部構成図である。 本発明の実施例４に係る燃料改質装置付きエンジンの全体構成図である。 スロットル開度を大きくした場合の空気量、発生トルク及び熱効率をＮＡリーンの場合と過給リーンとで比較した場合における説明図である。

符号の説明

１ エンジン
３、９０、１５０、１６０ 燃料改質装置
５ 気筒
６ ガソリン側気筒
７ エタノール側気筒
１０ 吸気通路
１１ ガソリン側吸気通路
１２ エタノール側吸気通路
２０ インジェクタ
２１ ガソリン用インジェクタ
２２ エタノール用インジェクタ
２５ スロットルバルブ
３０ 排気通路
３１ ガソリン側排気通路
３２ エタノール側排気通路
３３ 排気主通路
３４ 改質用通路
３７ 改質用燃料インジェクタ
４０ 触媒部
４１ 浄化触媒
４２ 改質触媒
５０ ＥＧＲガス通路
５１ ガソリン側ＥＧＲガス通路
５２ エタノール側ＥＧＲガス通路
５６ ＥＧＲガス流量調整バルブ
７０、１２０、１５５ ＥＣＵ
７１ 処理部
７２ スロットルバルブ制御部
７３ 吸入空気量取得部
７４ 燃料噴射量制御部
７５ 改質用燃料噴射量制御部
７６ ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部
１０１ ガソリン側スロットルバルブ
１０２ エタノール側スロットルバルブ
１１１ ガソリン側ＥＧＲガス流量調整バルブ
１１２ エタノール側ＥＧＲガス流量調整バルブ
１２１ 要求トルク算出部
１２２ 改質効率推定部
１２３ 吸気量算出部
１２４ ＥＧＲ率算出部
１２５ トルク差低減部
１３０ 車両
１３５ ハイブリッド装置
１４０ モータ
１４１ 発電機
１４２ 動力分割機構
１４４ バッテリ
１４５ 減速機
１５６ エンジントルク取得部
１５７ モータ制御部
１６１ ターボチャージャ

Claims (8)

1. 燃料を燃焼させる複数の気筒のうち、ガソリンを燃焼させる気筒であるガソリン側気筒と、
   前記複数の気筒のうち、エタノールを燃焼させる気筒であるエタノール側気筒と、
   改質させる元になる燃料である改質用燃料を前記エタノール側気筒内から排出された排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段と、
   前記改質用燃料供給手段によって前記排気ガスに対して供給された前記改質用燃料を前記排気ガスから伝達される熱を利用して改質することにより前記ガソリン側気筒内及び前記エタノール側気筒内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段と、
   前記改質手段で生成した前記改質ガスを前記ガソリン側気筒及び前記エタノール側気筒に供給可能な還流通路と、
   を備えることを特徴とする燃料改質装置付き内燃機関。
2. 前記ガソリン側気筒は、リーン空燃比で運転することを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
3. さらに、前記ガソリン側気筒への吸気通路であるガソリン側吸気通路には、前記ガソリン側吸気通路内を流れる空気量を調整可能なガソリン側吸気調整手段が設けられており、
   前記エタノール側気筒への吸気通路であるエタノール側吸気通路には、前記エタノール側吸気通路内を流れる空気量を調整可能であると共に前記ガソリン側吸気調整手段と独立して調整可能なエタノール側吸気調整手段が設けられており、
   前記還流通路は、前記ガソリン側吸気通路と前記エタノール側吸気通路とに接続されており、且つ、前記還流通路内を流れるガスである還流ガスのうち、前記ガソリン側吸気通路に流れる前記還流ガスを調整可能なガソリン側還流ガス調整手段と、前記エタノール側吸気通路に流れる前記還流ガスを調整可能なエタノール側還流ガス調整手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
4. さらに、前記ガソリン側吸気調整手段と前記エタノール側吸気調整手段とを制御可能な吸気手段制御手段と、
   前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを制御可能な還流ガス調整手段制御手段と、
   前記吸気手段制御手段に対して前記ガソリン側吸気調整手段と前記エタノール側吸気調整手段とを調整させ、前記還流ガス調整手段制御手段に対して前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを調整させることにより前記ガソリン側気筒で発生するトルクと前記エタノール側気筒で発生するトルクとのトルク差を低減するトルク差低減手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
5. 前記ガソリン側気筒及び前記エタノール側気筒が共にストイキ領域で運転する場合には、前記ガソリン側還流ガス調整手段と前記エタノール側還流ガス調整手段とを制御することにより、前記ガソリン側吸気通路に流れる前記還流ガスの割合よりも前記エタノール側吸気通路に流れる前記還流ガスの割合を増加させることを特徴とする請求項３に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
6. さらに、車両走行時における原動手段であるモータと、
   前記モータの運転を制御すると共に前記ガソリン側気筒と前記エタノール側気筒とのトルク差に起因する振動を前記モータのトルクを変化させることにより抑制する制御を行うモータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
7. さらに、前記ガソリン側気筒から排出された排気ガスにより作動すると共に作動時に空気を前記ガソリン側気筒に対して供給する過給手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置付き内燃機関。
8. 前記ガソリン側気筒の圧縮比と前記エタノール側気筒の圧縮比とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料改質装置付き内燃機関。

Images