WO2018012310A1 - 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine control apparatus and an internal combustion engine control method.
  • the present invention relates to a control device and a control method applied to an internal combustion engine including a fuel reformer.
  • Patent Document 1 an internal combustion engine having a fuel reforming cylinder and an output cylinder is known (for example, Patent Document 1).
  • This type of internal combustion engine reforms fuel in a fuel reforming cylinder.
  • An engine output is obtained by burning the reformed fuel (hereinafter referred to as reformed fuel) in the output cylinder.
  • fuel such as light oil or heavy oil is supplied to the fuel reforming cylinder, and the air-fuel mixture having a high equivalence ratio is adiabatically compressed in the fuel reforming cylinder.
  • the fuel is reformed in a high-temperature and high-pressure environment, and a reformed fuel (high octane fuel) having high antiknock properties such as hydrogen, carbon monoxide, and methane is generated.
  • the reformed fuel is supplied to the output cylinder together with air, and the engine output is obtained by burning the lean air-fuel mixture (uniform lean combustion) in the output cylinder.
  • residual reformed fuel the reformed fuel remaining in the reformed fuel supply path
  • residual reformed fuel may be discharged from the system into the atmosphere at an unintended timing.
  • the gas composition in the output cylinder at the initial start of the next time may greatly deviate from an appropriate state. In order to improve the reliability of the system, it is desired to appropriately process the residual reformed fuel.
  • Such a situation may occur not only in an internal combustion engine that generates reformed fuel using a fuel reforming cylinder, but also in an internal combustion engine that generates reformed fuel using a fuel reforming catalyst.
  • the fuel reforming cylinder and the fuel reforming catalyst are collectively referred to as a fuel reformer.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reform a fuel reformer between the fuel reformer and the output cylinder with respect to an internal combustion engine including the fuel reformer and the output cylinder.
  • An object of the present invention is to provide an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method capable of appropriately processing residual reformed fuel in a fuel supply path.
  • the solution means of the present invention includes a fuel reformer capable of generating a reformed fuel by a fuel reforming operation, and the reformed fuel generated by the fuel reformer is a reformed fuel.
  • a control device applied to an internal combustion engine provided with an output cylinder that is supplied through a supply path and obtains engine output by combustion of the reformed fuel is assumed.
  • the control device for the internal combustion engine supplies the reformed fuel until the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path becomes a predetermined amount or less when the engine stop command is received or after the engine is stopped.
  • a reformed fuel processing unit that performs a reformed fuel processing operation for deriving and processing the reformed fuel from the path is provided.
  • the reformed fuel processing unit when the engine stop command is received or after the engine is stopped, performs a reformed fuel processing operation for deriving and processing the reformed fuel from the reformed fuel supply path.
  • This reformed fuel processing operation is performed until the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path becomes a predetermined amount or less. This prevents the reformed fuel from remaining in the reformed fuel supply path.
  • the amount of reformed fuel remaining in the reformed fuel supply path is greatly reduced. As a result, the reformed fuel is prevented from being discharged from the system into the atmosphere at an unintended timing. Further, the gas composition in the output cylinder at the initial start of the next start of the internal combustion engine is suppressed from greatly deviating from an appropriate state.
  • the reformed fuel in the reformed fuel supply path is introduced into the output cylinder and burned in the output cylinder. It is preferable.
  • the reformed fuel in the reformed fuel supply path is processed by combustion in the output cylinder, and the reformed fuel is not discharged into the atmosphere from the system.
  • the internal combustion engine is provided with a discharge path through which the reformed fuel in the reformed fuel supply path flows while bypassing the output cylinder, and the exhaust path is provided with an oxidation catalyst, Alarm means for issuing an alarm is provided.
  • the reformed fuel processing operation after the engine is stopped, the reformed fuel in the reformed fuel supply path is introduced into the discharge path, and when the gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the oxidation catalyst After the reformed fuel is oxidized and rendered harmless by the above, it may be discharged into the atmosphere and an alarm may be given by the alarm means.
  • the internal combustion engine may provide reformed fuel in the reformed fuel supply path based on the concentration of the reformed fuel component in the reformed fuel supply path or the temperature and pressure in the reformed fuel supply path.
  • a remaining amount estimating unit for estimating the remaining amount is provided.
  • the reformed fuel processing unit is preferably configured to execute the reformed fuel processing operation until the remaining amount of the reformed fuel estimated by the remaining amount estimating unit becomes equal to or less than a predetermined amount. .
  • the remaining amount of the reformed fuel can be accurately estimated by sensing the gas state quantity in the reformed fuel supply path. For this reason, the period for executing the reformed fuel treatment operation can be appropriately obtained.
  • the internal combustion engine calculates an integrated value of the combustion amount of the reformed fuel in the output cylinder from an integrated value of the reformed fuel generation amount in the fuel reformer after the fuel reforming operation is started. By subtracting, a remaining amount estimating unit for estimating the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path is provided.
  • the reformed fuel processing unit may be configured to execute the reformed fuel processing operation until the remaining amount of the reformed fuel estimated by the remaining amount estimating unit becomes a predetermined amount or less. Good.
  • This also makes it possible to accurately estimate the remaining amount of reformed fuel in the reformed fuel supply path, and to properly obtain the period during which the reformed fuel processing operation is performed.
  • the fuel reformer is composed of a reciprocating fuel reforming cylinder in which a piston reciprocates in the cylinder.
  • the reformed fuel processing unit stops the fuel supply into the fuel reforming cylinder and continues to supply the fuel into the output cylinder.
  • the reformed fuel processing operation for continuing the driving of is performed.
  • the reformed fuel processing operation may be executed until a fuel supply amount into the output cylinder for continuing driving of the output cylinder reaches a predetermined amount.
  • the reformed fuel processing operation is continued, the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path is reduced, and the concentration of the reformed fuel in the gas introduced into the output cylinder is lowered.
  • the amount of fuel supplied into the output cylinder in order to continue driving the output cylinder will be increased. That is, the remaining amount of reformed fuel can be estimated by recognizing the amount of fuel supplied into the output cylinder. Therefore, when the fuel supply amount into the output cylinder reaches a predetermined amount, the remaining amount of reformed fuel is an amount that can permit the stop of the internal combustion engine, and the internal combustion engine is stopped at this timing. become.
  • the end timing of the reformed fuel processing operation can be determined appropriately, and the control can be simplified.
  • an opening / closing valve that can be opened and closed is provided in the discharge path, and this opening / closing valve is preferably closed in the fuel reforming operation and opened in the reformed fuel processing operation.
  • the discharge path may be provided with a discharge means for forcibly discharging the reformed fuel in the reformed fuel supply path into the atmosphere via the output cylinder and through the oxidation catalyst. .
  • the reformed fuel in the reformed fuel supply path can be discharged into the atmosphere in a short time, and the time required for the reformed fuel processing operation can be shortened.
  • control method of the internal combustion engine implemented by the control device for the internal combustion engine is also within the scope of the technical idea of the present invention. That is, a fuel reformer capable of generating a reformed fuel by a fuel reforming operation, and a reformed fuel generated by the fuel reformer is supplied via a reformed fuel supply path, and the reformed fuel is burned. A control method applied to an internal combustion engine having an output cylinder for obtaining engine output is assumed. Then, the control method for the internal combustion engine is configured to supply the reformed fuel until the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path becomes a predetermined amount or less when the engine stop command is received or after the engine is stopped. A reformed fuel processing operation for deriving and processing the reformed fuel from the path is performed.
  • This control method also prevents the reformed fuel from being discharged from the system into the atmosphere at an unintended timing as described above. Further, the gas composition in the output cylinder at the initial start of the next start of the internal combustion engine is suppressed from greatly deviating from an appropriate state.
  • the reformed fuel when the engine stop command is received or after the engine is stopped, the reformed fuel is derived from the reformed fuel supply path until the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply path becomes a predetermined amount or less.
  • the reformed fuel processing operation for processing is executed. For this reason, it is possible to suppress the reformed fuel from being discharged from the system into the atmosphere at an unintended timing.
  • FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an internal combustion engine according to an embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the control system of an internal combustion engine. It is a figure which shows the relationship between an equivalence ratio and compression end gas temperature, and a reforming reaction possible region. Changes in the engine stop switch signal, the engine stop command signal, the fuel supply amount to the fuel reforming cylinder, the fuel supply amount to the output cylinder, and the remaining amount of reformed fuel when the internal combustion engine according to the first embodiment is stopped It is a timing chart figure which shows an example. It is a figure which shows the one part schematic structure of the internal combustion engine in 2nd Embodiment. It is a figure which shows the one part schematic structure of the internal combustion engine in the modification of 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 1 includes a fuel reforming cylinder 2 and an output cylinder 3 as a fuel reforming device referred to in the present invention.
  • the internal combustion engine 1 includes an intake system 4 and a reformed fuel as a piping system for supplying (introducing) gas or discharging (derived) gas to the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3.
  • a supply system 5, an exhaust system 6, an EGR system 7, and an output cylinder bypass system 8 are provided.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 are both configured as a reciprocating type. Specifically, each of the cylinders 2 and 3 is configured such that pistons 22 and 32 are reciprocally accommodated in cylinder bores 21 and 31 formed in a cylinder block (not shown).
  • a fuel reforming chamber 23 is formed by a cylinder bore 21, a piston 22, and a cylinder head (not shown).
  • a combustion chamber 33 is formed by a cylinder bore 31, a piston 32, and a cylinder head (not shown).
  • the internal combustion engine 1 includes four cylinders in a cylinder block, one of which is configured as a fuel reforming cylinder 2, and the other three cylinders are configured as an output cylinder 3. Yes.
  • the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is supplied to each output cylinder 3.
  • the number of each cylinder 2 and 3 is not limited to this.
  • the cylinder block may include six cylinders, two of which may be configured as the fuel reforming cylinder 2, and the other four cylinders may be configured as the output cylinder 3.
  • the pistons 22 and 32 of the cylinders 2 and 3 are connected to the crankshaft 11 via connecting rods 24 and 34, respectively.
  • the crankshaft 11 can be connected to the screw shaft of the ship via a clutch mechanism (not shown).
  • the piston 22 of the fuel reforming cylinder 2 and the piston 32 of the output cylinder 3 are connected to each other via the connecting rods 24 and 34 and the crankshaft 11. Therefore, power transmission between the cylinders 2 and 3 and transmission of power output from the cylinders 2 and 3 to the screw shaft are possible.
  • the fuel reforming cylinder 2 is provided with an injector 25 that supplies fuel such as light oil to the fuel reforming chamber 23 as fuel before reforming.
  • the fuel is supplied from the injector 25, so that the air-fuel mixture having a high equivalence ratio is adiabatically compressed.
  • the fuel is reformed in a high-temperature and high-pressure environment, and a reformed fuel having high antiknock properties such as hydrogen, carbon monoxide, and methane is generated.
  • the output cylinder 3 is provided with an injector 35 for supplying fuel such as light oil to the combustion chamber 33.
  • fuel such as light oil
  • the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is supplied together with air, and lean premix combustion of the lean air-fuel mixture is performed in the combustion chamber 33.
  • the crankshaft 11 rotates with the reciprocation of the piston 32, and an engine output is obtained.
  • the intake system 4 introduces air (fresh air) into the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the intake system 4 includes a main intake passage 41, a fuel reforming cylinder intake passage 42 and an output cylinder intake passage 43 formed by branching the main intake passage 41 into two systems.
  • the main intake passage 41 is provided with a compressor wheel 12 a of the turbocharger 12.
  • the fuel reforming cylinder intake passage 42 communicates with the intake port of the fuel reforming cylinder 2.
  • An intake valve 26 is disposed between the intake port and the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 so as to be openable and closable.
  • the fuel reforming cylinder intake passage 42 is provided with an intake air amount adjustment valve 45 whose opening can be adjusted.
  • the output cylinder intake passage 43 communicates with the intake port of the output cylinder 3.
  • An intake valve 36 is disposed between the intake port and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 so as to be openable and closable.
  • the output cylinder intake passage 43 is provided with an intake air cooler (intercooler) 44.
  • the reformed fuel supply system 5 supplies the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 toward the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the reformed fuel supply system 5 includes a reformed fuel supply passage 51.
  • the reformed fuel supply passage 51 is provided with a reformed fuel cooler 52.
  • the upstream end of the reformed fuel supply passage 51 communicates with the exhaust port of the fuel reforming cylinder 2.
  • An exhaust valve 27 is disposed between the exhaust port and the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 so as to be openable and closable.
  • the downstream end of the reformed fuel supply passage 51 communicates with the output cylinder intake passage 43.
  • a mixer 53 is provided at a communication portion between the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43. Therefore, the reformed fuel generated in the fuel reforming cylinder 2 is mixed with the air flowing through the output cylinder intake passage 43 in the mixer 53 and supplied to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the exhaust system 6 discharges exhaust gas generated in the output cylinder 3.
  • the exhaust system 6 includes an exhaust passage 61.
  • the exhaust passage 61 is provided with a turbine wheel 12 b of the turbocharger 12.
  • the exhaust passage 61 communicates with the exhaust port of the output cylinder 3.
  • An exhaust valve 37 is disposed between the exhaust port and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 so as to be openable and closable.
  • An oxidation catalyst 300 is disposed on the downstream side of the turbine wheel 12b of the turbocharger 12, and the temperature of the gas flowing through the exhaust passage 61 is not less than a predetermined value (not less than the lower limit value of the activation temperature range of the oxidation catalyst 300). In some cases, unburned fuel can be oxidized and removed.
  • the EGR system 7 includes a fuel reforming cylinder EGR system 7A and an output cylinder EGR system 7B.
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A supplies a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 toward the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2.
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A includes a fuel reforming cylinder EGR passage 71.
  • the fuel reforming cylinder EGR passage 71 has an upstream end communicating with the exhaust passage 61 and a downstream end communicating with the downstream side of the intake amount adjusting valve 45 in the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the fuel reforming cylinder EGR passage 71 is provided with an EGR gas cooler 72.
  • an EGR gas amount adjusting valve 73 is provided in the fuel reforming cylinder EGR passage 71 downstream of the EGR gas cooler 72 (on the fuel reforming cylinder intake passage 42 side).
  • the fuel reforming cylinder EGR system 7A is provided with a cooler bypass passage 74 for bypassing the EGR gas cooler 72 and allowing EGR gas to flow.
  • the cooler bypass passage 74 is provided with a bypass amount adjusting valve 75.
  • the output cylinder EGR system 7B returns a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the output cylinder EGR system 7B includes an output cylinder EGR passage 76.
  • the output cylinder EGR passage 76 has an upstream end communicating with the exhaust passage 61 and a downstream end communicating with the downstream side of the mixer 53 in the output cylinder intake passage 43.
  • the output cylinder EGR passage 76 is provided with an EGR gas cooler 77.
  • an EGR gas amount adjustment valve 78 is provided in the output cylinder EGR passage 76 downstream of the EGR gas cooler 77 (on the output cylinder intake passage 43 side).
  • the output cylinder bypass system 8 is for introducing the gas discharged from the fuel reforming cylinder 2 into the exhaust passage 61 without supplying the gas to the output cylinder 3 (by bypassing the output cylinder 3).
  • the output cylinder bypass system 8 includes an output cylinder bypass passage 81.
  • the output cylinder bypass passage 81 has an upstream end upstream of the reformed fuel cooler 52 in the reformed fuel supply passage 51 and a downstream end upstream of the EGR gas cooler 77 in the output cylinder EGR passage 76 (exhaust passage 61). Side).
  • the output cylinder bypass passage 81 is provided with a bypass amount adjusting valve 82.
  • the coolers 44, 52, 72, and 77 provided in each system described above use engine cooling water or seawater as a cooling heat source for cooling the gas. These coolers 44, 52, 72, 77 may be air-cooled.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control system of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 100 corresponding to a control device for controlling various actuators provided in the internal combustion engine 1.
  • the ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a backup RAM, and the like.
  • the ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like.
  • the CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM.
  • the RAM is a memory for temporarily storing calculation results in the CPU, data input from each sensor, and the like.
  • the backup RAM is a non-volatile memory that stores data to be saved when the system is stopped.
  • the internal combustion engine 1 includes intake flow sensors 101a and 101b, an intake gas pressure sensor 102, an intake gas temperature sensor 103, a reformed gas concentration sensor 104, a reformed gas pressure sensor 105, a reformed gas temperature.
  • a sensor 106, a mixture pressure sensor 107, a crank position sensor 108, an exhaust pressure sensor 109, a water temperature sensor 110, and the like are provided.
  • the intake air flow rate sensor 101a transmits an output signal corresponding to the flow rate of intake air (air) flowing through the main intake passage 41 to the ECU 100.
  • the intake flow sensor 101b transmits an output signal corresponding to the flow rate of the intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100.
  • the intake gas pressure sensor 102 transmits an output signal corresponding to the pressure of the intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the intake gas pressure downstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42 is transmitted to the ECU 100.
  • the intake gas temperature sensor 103 transmits an output signal corresponding to the temperature of intake gas flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the intake gas temperature downstream of the communicating portion of the fuel reforming cylinder EGR passage 71 with respect to the fuel reforming cylinder intake passage 42 is transmitted to the ECU 100.
  • the reformed gas concentration sensor 104 transmits an output signal corresponding to the concentration of the reformed fuel (reformed gas) flowing through the reformed fuel supply passage 51 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the reformed gas concentration on the downstream side of the reformed fuel cooler 52 in the reformed fuel supply passage 51 is transmitted to the ECU 100.
  • the reformed gas pressure sensor 105 transmits an output signal corresponding to the pressure of the reformed fuel (reformed gas) flowing through the reformed fuel supply passage 51 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the reformed gas pressure on the downstream side of the reformed fuel cooler 52 in the reformed fuel supply passage 51 is transmitted to the ECU 100.
  • the reformed gas temperature sensor 106 transmits an output signal corresponding to the temperature of the reformed fuel (reformed gas) flowing through the reformed fuel supply passage 51 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the reformed gas temperature on the downstream side of the reformed fuel cooler 52 in the reformed fuel supply passage 51 is transmitted to the ECU 100.
  • the mixture pressure sensor 107 transmits an output signal corresponding to the pressure of the mixture introduced into the combustion chamber 33 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the air-fuel mixture pressure downstream of the communicating portion of the output cylinder EGR passage 76 with respect to the output cylinder intake passage 43 is transmitted to the ECU 100.
  • the crank position sensor 108 is composed of, for example, an electromagnetic pickup, and outputs a pulse signal to the ECU 100 according to the rotational position of a Ne rotor (not shown) provided so as to rotate integrally with the crankshaft 11 or a flywheel (not shown).
  • the exhaust pressure sensor 109 transmits an output signal corresponding to the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 61 to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the exhaust pressure upstream of the communicating portion of the output cylinder EGR passage 76 with respect to the exhaust passage 61 is transmitted to the ECU 100.
  • the water temperature sensor 110 transmits an output signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing in the cooling water passage 13 formed in the cylinder block to the ECU 100. Specifically, an output signal corresponding to the temperature of the coolant flowing in the coolant passage 13 formed around the fuel reforming cylinder 2 is transmitted to the ECU 100.
  • the engine stop switch 120 and the emergency stop switch 121 are electrically connected to the ECU 100.
  • the engine stop switch 120 is turned on by an operator when the engine is normally stopped.
  • An engine stop command signal is transmitted to the ECU 100 along with the ON operation of the engine stop switch 120.
  • the emergency stop switch 121 is turned on by an operator when an abnormality occurs in the system.
  • An emergency stop command signal is transmitted to the ECU 100 in accordance with the ON operation of the emergency stop switch 121.
  • the ECU 100 is electrically connected to the injectors 25 and 35, the adjustment valves 45, 73, 75, 78, 82, and the like.
  • the intake valve 26 and the exhaust valve 27 of the fuel reforming cylinder 2 are provided with variable valve devices 28 and 29, respectively, and the opening / closing timing of the valves 26 and 27 can be adjusted.
  • the ECU 100 is also electrically connected to the variable valve devices 28 and 29.
  • an alarm device 130 is connected to the ECU 100. This alarm device 130 is displayed on the operator screen of the system when the internal combustion engine 1 is urgently stopped (when the emergency stop switch 121 is turned ON by the operator or when the ECU 100 executes automatic emergency stop). A warning is displayed or an alarm is given by voice.
  • the ECU 100 controls the fuel injection control (opening / closing control of the injectors 25, 35) of the injectors 25, 35 based on the output signals from the various sensors 101 a to 110 and the command signals from the switches 120, 121.
  • Open / close control (gas flow rate control) of the regulating valves 45, 73, 75, 78, 82, open / close timing control of the valves 26, 27 by the variable valve devices 28, 29, and alarm operation by the alarm device 130 are performed.
  • the air introduced into the main intake passage 41 is Pressure is applied by the compressor wheel 12 a of the turbocharger 12. Then, this air is divided into the fuel reforming cylinder intake passage 42 and the output cylinder intake passage 43. At this time, the flow rate of the intake air flowing through the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the intake air amount adjusting valve 45. Further, the EGR gas that has flowed through the fuel reforming cylinder EGR system 7A is introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42.
  • the amount of EGR gas introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the EGR gas amount adjustment valve 73.
  • the temperature of the EGR gas introduced into the fuel reforming cylinder intake passage 42 is adjusted by the amount of EGR gas that bypasses the EGR gas cooler 72 according to the opening of the bypass amount adjusting valve 75.
  • air and EGR gas are introduced into the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2.
  • the flow rate is adjusted by the intake air flow rate adjusted by the opening amount of the intake air amount adjustment valve 45, the EGR gas flow rate adjusted by the opening amount of the EGR gas amount adjustment valve 73, and the opening amount of the bypass amount adjustment valve 75.
  • the temperature of the EGR gas is adjusted so that the equivalence ratio in the fuel reforming chamber 23 is set high and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 capable of satisfactorily reforming the fuel can be secured. .
  • the opening amounts of the intake air amount adjusting valve 45, the EGR gas amount adjusting valve 73, and the bypass amount adjusting valve 75 are adjusted when the fuel is supplied from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 as will be described later.
  • the equivalence ratio in the mass chamber 23 is set to 2.5 or more (preferably 4.0 or more), for example, and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 is set to a value equal to or higher than the lower limit of the reforming reaction possible temperature. It is set according to an opening setting map created based on experiments and simulations in advance.
  • the amount of fuel supplied from the injector 25 is basically set according to the engine required output. Specifically, the valve opening period of the injector 25 is set so that a target fuel supply amount can be obtained according to the fuel pressure supplied to the injector 25. In addition, it is desirable that the valve opening timing of the injector 25 at this time is set so that the injection of the target fuel supply amount is completed before the intake stroke of the fuel reforming cylinder 2 is completed. If the air-fuel mixture can be mixed uniformly before the piston 22 reaches the vicinity of the compression top dead center, the fuel injection period may be continued halfway through the compression stroke. As a result, until the piston 22 reaches the compression top dead center, a homogeneous mixture (a mixture with a high equivalence ratio) is generated in the fuel reforming chamber 23.
  • a homogeneous mixture a mixture with a high equivalence ratio
  • the reformed fuel discharged from the fuel reforming chamber 23 is cooled in the reformed fuel cooler 52 when flowing through the reformed fuel supply passage 51.
  • pre-ignition of the reformed fuel in the output cylinder intake passage 43 and the combustion chamber 33 is suppressed.
  • the cooled reformed fuel is mixed with air flowing through the output cylinder intake passage 43 in the mixer 53 and supplied to the combustion chamber 33 of the output cylinder 3.
  • the EGR gas amount adjusting valve 78 is opened, and EGR gas is introduced into the combustion chamber 33 of the output cylinder 3 through the output cylinder EGR passage 76.
  • air, reformed fuel, and EGR gas are respectively introduced into the combustion chamber 33 of the output cylinder 3, and the equivalence ratio in the combustion chamber 33 is adjusted to about 0.1 to 0.8.
  • the adiabatic compression of the lean mixed gas is performed in the compression stroke, and a small amount of fuel is injected from the injector 35 when the piston 32 reaches the compression top dead center.
  • the air-fuel mixture in the combustion chamber 33 is ignited, and lean premixed combustion is performed.
  • the fuel injection from the injector 35 is not necessarily required.
  • the crankshaft 11 When the internal combustion engine 1 is cold started, the crankshaft 11 is rotated (cranked) by a starter (not shown), and a predetermined amount of fuel is injected from the injectors 25 and 35 of the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3, respectively. Is called.
  • the fuel injection at this time is set so that the equivalence ratio in each of the fuel reforming chamber 23 and the combustion chamber 33 is less than 1. Thereby, in the fuel reforming chamber 23 of the fuel reforming cylinder 2 and the combustion chamber 33 of the output cylinder 3, compression ignition combustion (combustion equivalent to normal diesel combustion) is performed.
  • the fuel reforming cylinder 2 When the fuel reforming cylinder 2 is warmed up and reaches a temperature at which a reforming reaction is possible, the operation is switched to the above-described reformed fuel generation operation (fuel reforming operation).
  • the fuel reforming cylinder 2 can function as a cylinder for obtaining engine output similarly to the output cylinder 3, and can function as a fuel reforming device as described above. It has become.
  • the lean air-fuel mixture is burned (uniform lean combustion) in the output cylinder 3, it is possible to reduce the NOx emission amount and the soot emission amount. As a result, an aftertreatment device for purifying the exhaust gas is not required or the capacity thereof can be greatly reduced.
  • combustion of fuel having high antiknock properties is performed, knocking is suppressed and combustion at an optimal time can be realized by diesel micropilot ignition, so that combustion efficiency can be improved.
  • the equivalence ratio of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23 and the temperature (gas temperature) of the fuel reforming chamber 23 are both within the range enabling the reforming reaction. is required. Further, the gas temperature required for the fuel to perform the reforming reaction differs according to the equivalence ratio of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23. In order to enable the reforming reaction, The temperature of the fuel reforming chamber 23 corresponding to the ratio (a temperature equal to or higher than the lowest temperature enabling the reforming reaction) is required.
  • FIG. 3 shows the equivalence ratio (horizontal axis) of the air-fuel mixture in the fuel reforming chamber 23 and the gas temperature in the fuel reforming chamber 23 when the piston 22 reaches the compression top dead center in the fuel reforming cylinder 2. It is a figure which shows the relationship between (it is hereafter called a compression end gas temperature; a vertical axis
  • a predetermined value or more for example, 2 or more
  • the gas composition in the combustion chamber 33 at the initial start of the next time may greatly deviate from an appropriate state (for example, a state where the equivalence ratio is less than 1). is there.
  • an appropriate state for example, a state where the equivalence ratio is less than 1.
  • the ECU 100 receives an engine stop command (when an engine stop command signal is received by an ON operation of the engine stop switch 120) or after an engine stop (for example, the emergency stop switch 121
  • the remaining amount of the reformed fuel in the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43 is less than a predetermined amount.
  • the reformed fuel processing operation for deriving and processing the reformed fuel from these passages 51 and 43 is executed.
  • This reformed fuel processing operation is executed in the ECU 100.
  • the functional part that performs the reformed fuel processing operation is the reformed fuel processing section referred to in the present invention.
  • the reformed fuel in the reformed fuel supply passage 51 or the output cylinder intake passage 43 is burned. It is introduced into the chamber 33 and burned in the combustion chamber 33 (hereinafter referred to as reformed fuel combustion treatment).
  • the reformed fuel in the reformed fuel supply passage 51 or the output cylinder intake passage 43 is used as the output cylinder bypass passage 81.
  • the gas is introduced into the oxidation catalyst 300 through the output cylinder EGR passage 76 and the exhaust passage 61 (these passages correspond to the discharge passage in the present invention), mixed with fresh air, and the reformed gas is oxidized and removed.
  • an alarm operation by the alarm device 130 hereinafter referred to as a reformed fuel discharge process
  • the oxidation catalyst 300 is not necessarily required.
  • the reformed gas is discharged into the atmosphere through the exhaust passage 61.
  • reformed fuel combustion process In the reformed fuel combustion process, when the ECU 100 receives an engine stop command by turning on the engine stop switch 120, the fuel supply from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 is stopped, while the injector 35 to the combustion chamber 33 is stopped. In this state, the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 is estimated. Then, combustion (processing) of the reformed fuel in the combustion chamber 33 proceeds, and when the estimated value of the remaining amount of the reformed fuel reaches a predetermined amount or reaches zero, combustion is performed from the injector 35. The fuel supply to the chamber 33 is stopped and the internal combustion engine 1 is stopped.
  • Examples of methods for estimating the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 include the following first to fifth estimation methods.
  • the remaining amount of quality fuel is estimated, and the internal combustion engine 1 is stopped when the estimated remaining amount of reformed fuel reaches a predetermined amount or less, or when it becomes zero.
  • the first estimation method estimates the amount of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), which are gas components unique to the reformed fuel (reformed gas).
  • This estimation operation is an operation of “estimating the remaining amount of reformed fuel in the reformed fuel supply path based on the concentration of the reformed fuel component in the reformed fuel supply path” according to the present invention.
  • This estimation operation is executed in the ECU 100. For this reason, in this ECU100, the functional part which performs the said estimation operation
  • the fuel supply from the injector 35 to the combustion chamber 33 is continued until the amount of hydrogen and carbon monoxide are reduced to predetermined amounts, and the drive of the output cylinder 3 is continued. That is, when the amount of hydrogen and carbon monoxide in the gas existing in the passages 51 and 43 is reduced to a predetermined amount, the fuel supply from the injector 35 to the combustion chamber 33 is stopped to stop the internal combustion engine 1. .
  • the ratio of hydrogen and carbon monoxide in the reformed fuel varies depending on the equivalent ratio in the fuel reforming chamber 23 and the compression end gas temperature. That is, the ratio of hydrogen and carbon monoxide in the reformed fuel led out into the passages 51 and 43 is the equivalent ratio in the fuel reforming chamber 23 and the compression end gas when the reformed fuel is generated. Varies depending on temperature. Further, the total amount of hydrogen and carbon monoxide in the reformed fuel varies depending on the reformed gas concentration. In view of this point, the equivalent ratio and compression end gas temperature in the fuel reforming chamber 23, and the relationship between the reformed gas concentration and the amount of hydrogen and carbon monoxide in the reformed fuel are used in experiments and simulations. Based on the map, the map is stored in the ROM.
  • the equivalence ratio and the compression end gas temperature in the fuel reforming chamber 23 before the fuel supply to the fuel reforming chamber 23 is stopped, and
  • the amount of hydrogen and carbon monoxide in the gas existing in the passages 51 and 43 is obtained by fitting the current reformed gas concentration in the passages 51 and 43 to the map.
  • the second estimation method estimates the amount of reformed fuel from the amount of oxygen (O 2 ) in the reformed fuel (reformed gas).
  • an oxygen concentration sensor is provided in the reformed fuel supply passage 51, and the gas (gas containing reformed fuel) present in the passages 51 and 43 based on an output signal from the oxygen concentration sensor or the like. ) Determine the amount of oxygen in it.
  • output signals from the sensors 105 and 106 provided in the reformed fuel supply passage 51 output signals for calculating the amount of gas flowing through the reformed fuel supply passage 51
  • output signals from the oxygen concentration sensor modified
  • the remaining amount of the reformed fuel in the passages 51 and 43 can be estimated by obtaining the oxygen amount.
  • the relationship between the amount of oxygen in the passages 51 and 43 and the remaining amount of reformed fuel is mapped based on experiments and simulations, and this map is stored in the ROM. Then, the amount of reformed fuel in the gas existing in the passages 51 and 43 is obtained by fitting the oxygen amount to this map.
  • the internal combustion engine 1 is stopped when the amount of the reformed fuel is reduced to a predetermined amount.
  • the EGR gas amount is calculated based on output signals from various sensors, the opening degree of the EGR gas amount adjusting valve 73, the opening degree of the bypass amount adjusting valve 75, and the like.
  • the amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 is estimated in the same manner as described above by using the amount of carbon dioxide (CO 2 ) in the reformed fuel (reformed gas) instead of the oxygen amount. Is possible.
  • the third estimation method estimates the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 from the temperature and pressure in the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43.
  • This estimation operation is an operation of “estimating the remaining amount of reformed fuel in the reformed fuel supply path based on the temperature and pressure in the reformed fuel supply path” according to the present invention.
  • This estimation operation is executed in the ECU 100. For this reason, in this ECU100, the functional part which performs the said estimation operation
  • the remaining amount of reformed fuel can be calculated by the following equation (1) using the gas equation of state.
  • G rfm # res is the remaining amount of reformed fuel
  • P is the pressure in the passages 51 and 43
  • V is the volume in the passages 51 and 43
  • R is the gas constant
  • T is the passage. 51 and 43.
  • the pressure P in the passages 51 and 43 is calculated based on an output signal from the reformed gas pressure sensor 105.
  • the volume V in the passages 51 and 43 is not changed and is obtained in advance (it is obtained in the design stage of the internal combustion engine 1).
  • the gas constant R is determined by the gas composition of the reformed fuel.
  • the temperature T in the passages 51 and 43 is calculated based on an output signal from the reformed gas temperature sensor 106.
  • the passages 51 and 43 are connected to the intake side of the output cylinder 3, and the output cylinder 3 has air (fresh air) supercharged by the compressor wheel 12a of the turbocharger 12 and an output cylinder EGR passage. EGR gas introduced through 76 is mixed and introduced. Since the pressure P in the passages 51 and 43 is affected by these air and EGR gas, it is preferable to calculate the remaining amount G rfm # res of the reformed fuel in consideration of these influences.
  • the fourth estimation method compares the integrated value of the amount of reformed fuel produced after the fuel reforming operation is started with the integrated value of the amount of reformed fuel consumed (burned) in the output cylinder 3. Is done by doing. Then, after the fuel supply to the fuel reforming chamber 23 is stopped, the internal combustion engine 1 is stopped when the difference between these is equal to or less than a predetermined amount or zero.
  • the estimation operation according to this equation (2) is the "acceleration of reformed fuel in the output cylinder from the integrated value of the amount of reformed fuel produced in the fuel reformer after the start of fuel reforming operation" in the present invention.
  • the operation is “estimating the remaining amount of reformed fuel in the reformed fuel supply path by subtracting the integrated value of the combustion amount”.
  • This estimation operation is executed in the ECU 100. For this reason, in this ECU100, the functional part which performs the said estimation operation
  • the amount of reformed gas produced in this equation (2) can be calculated by the following equation (3).
  • G rfm # prod is the amount of produced reformed gas
  • G in # rfm is the amount of intake gas introduced into the fuel reforming cylinder 2
  • G fuel # rfm is supplied to the fuel reforming cylinder 2. The amount of fuel left.
  • the amount of intake gas G in # rfm introduced into the fuel reforming cylinder 2 can be calculated based on an output signal from the intake flow sensor 101b.
  • the intake gas amount G in # rfm can also be calculated based on output signals from the intake gas pressure sensor 102 and the intake gas temperature sensor 103, respectively.
  • the amount of fuel G fuel # rfm supplied to the fuel reforming cylinder 2 can be obtained from the injection command value for the injector 25.
  • the consumed reformed gas amount in the equation (2) can be calculated by the following equation (4).
  • G rfm # cons is the amount of reformed gas consumed
  • G in # pow is the amount of intake gas introduced into the output cylinder 3
  • G in # EGR is the amount of EGR gas introduced into the output cylinder 3.
  • G air #pow is the amount of fresh air introduced into the output cylinder 3.
  • the amount of intake gas G in # pow introduced into the output cylinder 3 in this equation (4) can be calculated by the following equation (5).
  • Ne is the engine speed
  • n pow is the number of cylinders of the output cylinder 3
  • P in # pow is the intake pressure
  • V cyl is the stroke volume of the output cylinder 3
  • T in # pow is the intake temperature
  • C 1 is a preset correction coefficient.
  • the engine speed Ne is calculated based on an output signal from the crank position sensor 108.
  • the intake pressure P in # pow is calculated based on an output signal from the reformed gas pressure sensor 105.
  • the intake air temperature T in # pow is calculated based on an output signal from the reformed gas temperature sensor 106.
  • the cylinder number n pow of the output cylinder 3 and the stroke volume V cyl of the output cylinder 3 are determined at the design stage of the internal combustion engine 1.
  • the correction coefficient C 1 is set in advance based on experiments and simulations.
  • the EGR gas amount G in #EGR in the equation (4) is calculated from the exhaust pressure P exh calculated based on the output signal from the exhaust pressure sensor 109 and the output cylinder 3 as shown in the following equation (6). It can be calculated from the difference from the intake pressure P in # pow , the temperature T EGR of the EGR gas, and the opening A EGR of the EGR gas amount adjusting valve 78.
  • ⁇ is the number of polytropes of gas introduced into the combustion chamber 33.
  • C 2 and C 3 are preset correction coefficients.
  • the polytropic number ⁇ is 1.4 when the total amount of gas is air, but the gas introduced into the combustion chamber 33 includes reformed fuel and EGR gas, and therefore varies depending on the gas composition. To do. For example, by containing burned gas (CO 2 or H 2 O) or reformed fuel, the proportion of diatomic molecules is reduced, and the polytropic number ⁇ is thereby reduced.
  • the polytropic number ⁇ is obtained based on experiments and simulations.
  • the correction coefficients C 2 and C 3 are set in advance based on experiments and simulations.
  • the fresh air amount G air #pow in the equation (4) is a value obtained by subtracting the fresh air amount G air #rfm consumed by the fuel reforming cylinder 2 from the intake air amount of the entire internal combustion engine 1. Therefore, as described above, the intake flow rate sensors 101a and 101b are arranged at two locations, and the values can be obtained from these output signals.
  • the fifth estimation method estimates the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 based on the amount of fuel supplied from the injector 35 during the reformed fuel processing operation (during reformed fuel combustion processing). Is. This will be specifically described below.
  • the reformed fuel processing operation in which the fuel supply from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 is stopped and the fuel supply from the injector 35 to the combustion chamber 33 is continued is performed in the passages 51 and 43.
  • the remaining amount of quality fuel decreases, and the concentration of reformed fuel in the gas introduced into the combustion chamber 33 decreases. Accordingly, the amount of fuel supplied into the combustion chamber 33 in order to continue driving the output cylinder 3 is increased. That is, the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 can be estimated by recognizing the amount of fuel supplied from the injector 35 into the combustion chamber 33.
  • the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 is an amount that can permit the stop of the internal combustion engine 1. Therefore, the internal combustion engine 1 is stopped at this timing.
  • FIG. 4 shows changes in the engine stop switch signal, the engine stop command signal, the fuel supply amount to the fuel reforming cylinder 2, the fuel supply amount to the output cylinder 3, and the remaining amount of reformed fuel when the internal combustion engine 1 is stopped. It is a timing chart figure which shows an example.
  • the ECU 100 receives an engine stop command by turning on the engine stop switch 120, and accordingly, the fuel supply amount to the fuel reforming cylinder 2 becomes zero. That is, the fuel supply from the injector 25 to the fuel reforming chamber 23 is stopped so that reformed fuel is not generated. Accordingly, the remaining amount of the reformed fuel gradually decreases from this timing t1. In addition, as for the fuel supply from the injector 35 to the combustion chamber 33, a small amount of fuel for the diesel micro pilot ignition is continued.
  • the output cylinder 3 cannot be driven by the reformed fuel introduced into the combustion chamber 33 (reformed fuel remaining in the passages 51 and 43) and a small amount of fuel from the injector 35. Therefore, the amount of fuel supplied from the injector 35 is increased.
  • the fuel supply amount from the injector 35 after the timing t2 (period from the timing t2 to the timing t3) is gradually increased as the remaining amount of the reformed fuel decreases. For example, the amount of fuel supplied from the injector 35 is increased so that the engine speed is maintained by control using the speed governor.
  • the amount of fuel supplied from the injector 35 has reached the predetermined amount F1, so that the remaining amount of the reformed fuel is determined to have decreased to an amount F2 that can permit the stop of the internal combustion engine 1, and the ECU 100
  • An engine stop command is output, and the fuel supply amount command value for the injector 35 is set to zero. As a result, fuel is not supplied to the combustion chamber 33 and the internal combustion engine 1 is stopped.
  • the fuel supply amount threshold value F1 and the reformed fuel remaining amount threshold value F2 for outputting the engine stop command are obtained in advance by execution or simulation, and are stored as a map in the ROM.
  • the reformed fuel in the passages 51 and 43 during the reformed fuel processing operation is continued. Is calculated in advance. Then, a required time (time TA in FIG. 4) from when the fuel supply amount from the injector 35 reaches the predetermined amount F1 until the amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 becomes zero is obtained from the decrease rate, The stop of the internal combustion engine 1 is made to wait for this necessary time.
  • the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 is estimated by the estimation method as described above, and when this estimated amount reaches a predetermined amount, or this estimated amount reaches zero. At this point, the fuel supply from the injector 35 to the combustion chamber 33 is stopped to stop the internal combustion engine 1. That is, when the ECU 100 receives an engine stop command by turning on the engine stop switch 120, the remaining amount of reformed fuel in the passages 51 and 43 is estimated by any of the estimation methods described above. Until the amount reaches a predetermined amount, the operation in the output cylinder 3 is continued and the reformed fuel in the passages 51 and 43 is consumed.
  • the warning device 130 may be operated to display a warning on the system operator screen or perform a voice warning.
  • the reformed fuel does not remain in the passages 51 and 43, or the remaining amount of the reformed fuel in the passages 51 and 43 is greatly reduced.
  • the reformed fuel is prevented from being discharged from the system into the atmosphere at an unintended timing.
  • the gas composition in the output cylinder at the initial start of the next start of the internal combustion engine 1 is prevented from greatly deviating from an appropriate state.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a part of the internal combustion engine 1 that performs the reformed fuel discharge process.
  • the internal combustion engine 1 according to the present embodiment is provided with a blower (discharge means in the present invention) 150 in the output cylinder EGR passage 76.
  • the blower 150 is for mixing the reformed gas remaining in the system with fresh air and supplying the reformed gas to the oxidation catalyst 300 disposed in the exhaust passage 61, and according to an operation command signal from the ECU 100. It works.
  • the ECU 100 opens (fully opens) both the EGR gas amount adjusting valve 78 and the bypass amount adjusting valve 82, and operates the blower 150.
  • the reformed fuel remaining in the reformed fuel supply passage 51 is mixed with fresh air supplied from the blower 150, passes through the output cylinder bypass passage 81 and the output cylinder EGR passage 76, and then the exhaust passage.
  • the gas temperature is 61 or more and reaches the oxidation catalyst 300 and the gas temperature is equal to or higher than a predetermined value
  • an oxidation reaction is generated in the oxidation catalyst 300, converted into carbon dioxide and water, and discharged into the atmosphere.
  • the reformed fuel remaining in the output cylinder intake passage 43 passes through the output cylinder EGR passage 76 and is similarly discharged from the exhaust passage 61 into the atmosphere.
  • the reformed fuel remaining in the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43 is forcibly discharged into the atmosphere by the blower 150.
  • the reformed fuel remaining in the inner and output cylinder intake passages 43 can be discharged in a short time, and the time required for the reformed fuel processing operation (reformed fuel discharge processing) can be shortened. it can. Further, hydrogen, carbon monoxide, methane, etc., which are the main components of the reformed gas, can be oxidized and made harmless by the oxidation catalyst 300.
  • an alarm operation is performed by the alarm device 130, so that it is possible to call attention to workers around the internal combustion engine 1. For this reason, the reformed fuel is not discharged into the atmosphere from the system at an unintended timing.
  • the bypass amount adjusting valve 82 is closed in the fuel reforming operation and opened in the reformed fuel discharge process. For this reason, it is possible to avoid a situation in which part of the reformed fuel is discharged through the output cylinder bypass passage 81 and the output cylinder EGR passage 76 without being supplied to the output cylinder 3 during the fuel reforming operation.
  • the fuel consumption rate can be improved.
  • This modification is a modification of the internal combustion engine 1 that performs the reformed fuel discharge process.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a part of the internal combustion engine 1 according to this modification.
  • the internal combustion engine 1 according to this modified example includes the reformed fuel cooler 52 and the mixer 53 in the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder EGR passage 76 in the exhaust passage 61.
  • openable and closable stop valves 161 and 162 are provided on the upstream side of the communication portion. These close valves 161 and 162 can be closed by a close command signal from the ECU 100.
  • a pressure feeding unit 200 is connected between the reformed fuel cooler 52 and the shut-off valve 161 in the reformed fuel supply passage 51.
  • the pressure feeding unit 200 has a configuration in which a compressor 201, a pressure accumulating tank 202, and an on-off valve 203 are connected by piping. With this configuration, when the compressor 201 operates in a state where the on-off valve 203 is closed, gas (air) is accumulated in the pressure accumulation tank 202. When the on-off valve 203 is opened in this state, The gas is pumped toward the reformed fuel supply passage 51.
  • the ECU 100 opens (fully opens) both the EGR gas amount adjusting valve 78 and the bypass amount adjusting valve 82, closes the closing valve 162, and accumulates pressure by operating the compressor 201.
  • the opening / closing valve 203 of the pressure feeding unit 200 is opened in a state where gas is accumulated in the tank 202.
  • the gas in the pressure accumulating tank 202 is pumped toward the reformed fuel supply passage 51, and the reformed fuel remaining in the reformed fuel supply passage 51 passes through the output cylinder bypass passage 81 and the output cylinder EGR passage 76.
  • the reformed fuel remaining in the reformed fuel supply passage 51 and the output cylinder intake passage 43 is forcibly discharged to the discharge path.
  • the reformed fuel remaining in the passage 51 and the output cylinder intake passage 43 can be discharged in a short time, and the time required for the reformed fuel processing operation (reformed fuel discharge processing) is shortened. be able to.
  • the alarm operation by the alarm device 130 is performed, so that it is possible to call attention to workers around the internal combustion engine 1 and the like. For this reason, the reformed fuel is not discharged into the atmosphere from the system at an unintended timing.
  • both the shut-off valves 161 and 162 may be closed.
  • the injectors 25 and 35 provided in the cylinders 2 and 3 are of the direct injection type in which fuel is directly injected into the cylinders.
  • the present invention is not limited to this, and both or one of the injectors 25 and 35 may be of the port injection type.
  • the fuel supplied to the fuel reforming chamber 23 is light oil.
  • the present invention is not limited to this, and heavy oil, gasoline or the like can be used as fuel.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 are operated at the same rotational speed.
  • the present invention is not limited to this, and a speed reducer is interposed between the cylinders 2 and 3 (the crankshaft 11 between the cylinders 2 and 3), so that the rotational speed of the fuel reforming cylinder 2 is greater than the rotational speed of the output cylinder 3.
  • the speed may be low.
  • a part of the engine output obtained in the output cylinder 3 is used as a drive source for the reciprocating motion of the piston 22 in the fuel reforming cylinder 2.
  • the present invention is not limited to this, and a drive source for the fuel reforming cylinder 2 may be provided individually.
  • the fuel reforming cylinder 2 and the output cylinder 3 may be separated (without being connected by the crankshaft 11), and the piston 22 of the fuel reforming cylinder 2 may be reciprocated by an electric motor or the like.
  • the present invention is applied to the internal combustion engine 1 that generates the reformed fuel by the fuel reforming cylinder 2 .
  • the present invention is not limited to this, and can also be applied to an internal combustion engine that generates reformed fuel by a fuel reforming catalyst.
  • the reforming fuel is generated by setting the equivalent ratio inside the fuel reforming catalyst to be slightly higher than “1” and heating the fuel reforming catalyst using the heat quantity of the exhaust gas. This reformed fuel is supplied to the output cylinder 3. Further, in this case, when the internal combustion engine 1 is stopped, the fuel reforming operation with the fuel reforming catalyst is not executed (fuel supply into the fuel reforming catalyst is stopped).
  • the injection timing of a small amount of fuel (ignition timing control fuel) injected from the injector 35 into the combustion chamber 33 is the time when the piston 32 reaches compression top dead center. I was trying.
  • the present invention is not limited to this, and a small amount of fuel may be injected from the injector 35 on the advance side with respect to the point when the piston 32 reaches the compression top dead center, or a small amount of fuel may be injected from the injector 35 on the retard side. You may make it perform fuel injection.
  • the reformed fuel in the passages 51 and 43 is forcibly discharged using the blower 150 and the pressure feeding unit 200.
  • the present invention is not limited to this, and the blower 150 and the pressure feeding unit 200 are not provided, and after the internal combustion engine 1 is forcibly stopped, the EGR gas amount adjusting valve 78 and the bypass amount adjusting valve 82 are both opened, thereby The reformed fuel in the passages 51 and 43 may be discharged into the atmosphere.
  • the oxidation catalyst 300 is not necessarily essential. Therefore, even in this configuration, the oxidation catalyst 300 may be disposed in the exhaust passage 61, or the oxidation catalyst 300 may be disposed. It is not necessary to arrange.
  • the present invention is applicable to control of an internal combustion engine having a fuel reforming cylinder and an output cylinder.

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Abstract

エンジン停止スイッチ（１２０）のＯＮ操作によってＥＣＵ（１００）が機関停止指令を受けた際、インジェクタ（２５）から燃料改質室への燃料供給を停止する一方、インジェクタ（３５）から燃焼室への燃料供給を継続し、この状態で、通路（５１，４３）内の改質燃料の残量を推定する。そして、この推定量が所定量に達した時点、または、零になった時点で、インジェクタ（３５）から燃焼室（３３）への燃料供給を停止して内燃機関（１）を停止させる。

Description

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
　本発明は内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法に係る。特に、本発明は、燃料改質装置を備えた内燃機関に適用される制御装置および制御方法に関する。
　従来、燃料改質気筒と出力気筒とを備えた内燃機関が知られている（例えば特許文献１）。この種の内燃機関は、燃料改質気筒において燃料を改質する。そして、その改質後の燃料（以下、改質燃料という）を出力気筒において燃焼させることによって機関出力を得る。
　具体的には、燃料改質気筒に軽油や重油等の燃料を供給し、この燃料改質気筒内において当量比の高い混合気を断熱圧縮する。これにより、高温高圧の環境下で燃料が改質し、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料（高オクタン価燃料）が生成される。そして、この改質燃料を空気と共に出力気筒に供給し、この出力気筒内において希薄混合気の燃焼（均一希薄燃焼）が行われることにより機関出力が得られる。
　この種の内燃機関によれば、出力気筒内において均一希薄燃焼が行われるため、ＮＯｘ排出量の低減およびスート排出量の低減を図ることができる。また、アンチノック性の高い燃料の燃焼が行われるため、ノッキングが抑制されると共にディーゼルマイクロパイロット着火（出力気筒内に微量の燃料を供給することによる改質燃料の着火）により最適な時期での燃焼が実現できることから、燃焼効率の向上を図ることもできる。
特開２０１４－１３６９７８号公報
　ところで、この種の内燃機関の運転を停止させる際、これまでは、燃料改質気筒での改質燃料の生成と、出力気筒の駆動とを同時に停止させることになる。つまり、燃料改質気筒内への燃料（改質燃料生成用の燃料）の供給と、出力気筒内への燃料（前記ディーゼルマイクロパイロット着火のための燃料）の供給とを同時に停止させる。
　しかしながら、このようにして内燃機関の運転を停止させた場合、その停止後に、燃料改質気筒と出力気筒との間の改質燃料供給経路内に改質燃料が残留することになる。
　これまで、この改質燃料供給経路内に残留する改質燃料（以下、残留改質燃料という）の処理については特に考慮されていない。このため、意図しないタイミングで残留改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことがある。また、残留改質燃料の影響により、次回の始動初期時における出力気筒内でのガス組成が適正な状態から大きく乖離してしまうことがある。システムの信頼性を高めるためには、この残留改質燃料を適切に処理できるようにしておくことが望まれる。
　このような状況は、改質燃料を燃料改質気筒によって生成する内燃機関ばかりでなく、改質燃料を燃料改質触媒によって生成する内燃機関においても同様に生じる可能性がある。以下、燃料改質気筒および燃料改質触媒を総称して燃料改質装置と呼ぶこととする。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料改質装置および出力気筒を備えた内燃機関に対し、燃料改質装置と出力気筒との間の改質燃料供給経路内の残留改質燃料を適切に処理することが可能な内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を提供することにある。
　前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、燃料改質運転によって改質燃料の生成が可能な燃料改質装置と、この燃料改質装置で生成された改質燃料が改質燃料供給経路を経て供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御装置を前提とする。そして、この内燃機関の制御装置は、機関停止指令を受けた際または機関停止後において、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、この改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行する改質燃料処理部を備えていることを特徴とする。
　この特定事項により、機関停止指令を受けた際または機関停止後において、改質燃料処理部は、改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行する。この改質燃料処理動作は、改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで行われる。これにより、改質燃料供給経路内に改質燃料が残留することがなくなる。または、改質燃料供給経路内における改質燃料の残留量が大幅に減少することになる。その結果、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことが抑制される。また、内燃機関の次回の始動初期時における出力気筒内でのガス組成が適正な状態から大きく乖離してしまうことが抑制される。
　また、前記改質燃料処理動作としては、前記機関停止指令を受けた際、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒に導入して当該出力気筒内で燃焼させるものであることが好ましい。
　これによれば、改質燃料供給経路内の改質燃料は出力気筒内での燃焼により処理され、改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことがなくなる。
　また、内燃機関には、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒をバイパスして流す排出経路が備えられていると共に当該排出経路には酸化触媒が備えられている一方、警報を発する警報手段が備えられている。そして、前記改質燃料処理動作としては、前記機関停止後、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を前記排出経路に導入し、そのガス温度が所定温度以上である場合には前記酸化触媒によって改質燃料を酸化・無害化した後、大気中に排出すると共に、前記警報手段による警報を行うようにしてもよい。
　これによれば、ガス温度が所定値以上（酸化触媒の活性温度域の下限値以上）である場合には、未燃の燃料（改質燃料）を酸化・除去することができる。また、警報手段による警報を行うことにより、作業者などに注意を喚起することができる。
　また、内燃機関は、前記改質燃料供給経路内における改質燃料成分の濃度、または、前記改質燃料供給経路内の温度と圧力とに基づいて、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する残量推定部を備えている。そして、前記改質燃料処理部は、前記残量推定部で推定された改質燃料の残量が所定量以下になるまで、前記改質燃料処理動作を実行するよう構成されていることが好ましい。
　これによれば、改質燃料供給経路内におけるガスの状態量をセンシングすることによって改質燃料の残量を正確に推定することができる。このため、改質燃料処理動作を実行する期間を適正に得ることができる。
　また、内燃機関は、前記燃料改質運転が開始されてからの前記燃料改質装置での改質燃料の生成量の積算値から、前記出力気筒での改質燃料の燃焼量の積算値を減算することで、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する残量推定部を備えている。この場合、前記改質燃料処理部としては、前記残量推定部で推定された改質燃料の残量が所定量以下になるまで、前記改質燃料処理動作を実行するよう構成されていてもよい。
　これによっても、改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を正確に推定することができ、改質燃料処理動作を実行する期間を適正に得ることができる。
　また、前記燃料改質装置は、シリンダ内でピストンが往復動するレシプロ型の燃料改質気筒で構成されている。この場合、前記改質燃料処理部は、前記機関停止指令を受けた際、前記燃料改質気筒内への燃料供給を停止すると共に、前記出力気筒内への燃料供給を継続して当該出力気筒の駆動を継続させる前記改質燃料処理動作を行う。そして、前記改質燃料処理動作としては、前記出力気筒の駆動を継続させるための前記出力気筒内への燃料供給量が所定量に達するまで実行されるものであってもよい。
　これによれば、改質燃料処理動作が継続され、改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が少なくなって出力気筒内へ導入されるガス中における改質燃料の濃度が低くなっていくに従い、出力気筒の駆動を継続させるために出力気筒内へ供給される燃料は増量されていくことになる。つまり、出力気筒内への燃料供給量を認識することによって、改質燃料の残量を推定することができる。従って、出力気筒内への燃料供給量が所定量に達した際には、改質燃料の残量としては内燃機関の停止を許可できる量となっており、このタイミングで内燃機関を停止させることになる。このように、出力気筒内への燃料供給量を認識することで、改質燃料処理動作の終了時期を適切に決定することができ、制御の簡素化を図ることができる。
　また、前記排出経路には開閉可能な開閉弁が備えられており、この開閉弁は、前記燃料改質運転では閉鎖され、前記改質燃料処理動作では開放されることが好ましい。
　これによれば、燃料改質運転時には前記開閉弁を閉鎖しておくことで、改質燃料の一部が出力気筒に供給されることなく排出されてしまうといった状況を回避でき、燃料消費率の改善を図ることができる。
　また、前記排出経路に、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒をバイパスさせ、前記酸化触媒を経て大気中に強制排出するための排出手段を備えさせるようにしてもよい。
　これによれば、改質燃料供給経路内の改質燃料を短時間のうちに大気中に排出することができ、改質燃料処理動作の必要時間の短縮化を図ることができる。
　また、前述した各解決手段に係る内燃機関の制御装置によって実施される内燃機関の制御方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、燃料改質運転によって改質燃料の生成が可能な燃料改質装置と、この燃料改質装置で生成された改質燃料が改質燃料供給経路を経て供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御方法を前提とする。そして、この内燃機関の制御方法は、機関停止指令を受けた際または機関停止後において、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、この改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行することを特徴とする。
　この制御方法によっても、前述したように、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことが抑制される。また、内燃機関の次回の始動初期時における出力気筒内でのガス組成が適正な状態から大きく乖離してしまうことが抑制される。
　本発明では、機関停止指令を受けた際または機関停止後において、改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、この改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行するようにしている。このため、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことを抑制できる。また、内燃機関の次回の始動初期時における出力気筒内でのガス組成が適正な状態から大きく乖離してしまうことを抑制できる。
実施形態に係る内燃機関のシステム構成を示す図である。 内燃機関の制御系の概略構成を示す図である。 当量比および圧縮端ガス温度と、改質反応可能域との関係を示す図である。 第１実施形態に係る内燃機関の停止時におけるエンジン停止スイッチ信号、エンジン停止指令信号、燃料改質気筒への燃料供給量、出力気筒への燃料供給量、改質燃料の残量それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。 第２実施形態における内燃機関の一部の概略構成を示す図である。 第２実施形態の変形例における内燃機関の一部の概略構成を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、船舶用の内燃機関に本発明を適用した場合について説明する。
　－内燃機関のシステム構成－
　図１は本実施形態に係る内燃機関のシステム構成を示す図である。
　この図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、本発明でいう燃料改質装置としての燃料改質気筒２、および、出力気筒３を備えている。また、この内燃機関１は、前記燃料改質気筒２や前記出力気筒３に対し、ガスの供給（導入）またはガスの排出（導出）を行うための配管系として、吸気系４、改質燃料供給系５、排気系６、ＥＧＲ系７、および、出力気筒バイパス系８を備えている。
　（燃料改質気筒および出力気筒）
　燃料改質気筒２および出力気筒３は、共にレシプロ型で構成されている。具体的に、各気筒２，３は、シリンダブロック（図示省略）に形成されたシリンダボア２１，３１内にピストン２２，３２が往復動自在に収容されて構成されている。燃料改質気筒２では、シリンダボア２１、ピストン２２、図示しないシリンダヘッドによって燃料改質室２３が形成されている。出力気筒３では、シリンダボア３１、ピストン３２、図示しないシリンダヘッドによって燃焼室３３が形成されている。
　本実施形態に係る内燃機関１は、シリンダブロックに４つの気筒が備えられ、そのうちの１つの気筒が燃料改質気筒２として構成されており、他の３つの気筒が出力気筒３として構成されている。そして、燃料改質気筒２で生成された改質燃料が各出力気筒３それぞれに供給される構成となっている。各気筒２，３の数はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダブロックに６つの気筒が備えられ、そのうちの２つの気筒が燃料改質気筒２として構成されており、他の４つの気筒が出力気筒３として構成されていてもよい。
　各気筒２，３のピストン２２，３２はそれぞれコネクティングロッド２４，３４を介してクランクシャフト１１に連結されている。これにより、ピストン２２，３２の往復運動とクランクシャフト１１の回転運動との間で運動が変換されるようになっている。クランクシャフト１１は、クラッチ機構（図示省略）を介して船舶のスクリュー軸に連結可能となっている。燃料改質気筒２のピストン２２と出力気筒３のピストン３２とは前記コネクティングロッド２４，３４およびクランクシャフト１１を介して互いに連結されている。このため、これら気筒２，３間での動力伝達や、これら気筒２，３から出力された動力のスクリュー軸への伝達等が可能となっている。
　燃料改質気筒２には、燃料改質室２３に改質前の燃料として例えば軽油等の燃料を供給するインジェクタ２５が備えられている。この燃料改質室２３では、インジェクタ２５から燃料が供給されることにより、当量比の高い混合気が断熱圧縮される。これにより、高温高圧の環境下で燃料が改質し、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料が生成される。
　出力気筒３には、燃焼室３３に例えば軽油等の燃料を供給するインジェクタ３５が備えられている。この燃焼室３３では、前記燃料改質気筒２で生成された改質燃料が空気と共に供給され、この燃焼室３３で希薄混合気の希薄予混合燃焼が行われる。これにより、ピストン３２の往復動に伴ってクランクシャフト１１が回転し、機関出力が得られる。
　（吸気系）
　吸気系４は、燃料改質気筒２の燃料改質室２３および出力気筒３の燃焼室３３それぞれに空気（新気）を導入するものである。
　この吸気系４は、メイン吸気通路４１、このメイン吸気通路４１が２系統に分岐されて成る燃料改質気筒吸気通路４２および出力気筒吸気通路４３を備えている。メイン吸気通路４１には、ターボチャージャ１２のコンプレッサホイール１２ａが備えられている。燃料改質気筒吸気通路４２は燃料改質気筒２の吸気ポートに連通している。この吸気ポートと燃料改質気筒２の燃料改質室２３との間には吸気バルブ２６が開閉可能に配設されている。また、この燃料改質気筒吸気通路４２には開度調整可能な吸気量調整弁４５が備えられている。出力気筒吸気通路４３は出力気筒３の吸気ポートに連通している。この吸気ポートと出力気筒３の燃焼室３３との間には吸気バルブ３６が開閉可能に配設されている。また、この出力気筒吸気通路４３には吸気冷却器（インタクーラ）４４が備えられている。
　（改質燃料供給系）
　改質燃料供給系５は、前記燃料改質気筒２で生成された改質燃料を出力気筒３の燃焼室３３に向けて供給するものである。
　この改質燃料供給系５は改質燃料供給通路５１を備えている。この改質燃料供給通路５１には改質燃料冷却器５２が備えられている。改質燃料供給通路５１の上流端は燃料改質気筒２の排気ポートに連通している。この排気ポートと燃料改質気筒２の燃料改質室２３との間には排気バルブ２７が開閉可能に配設されている。また、改質燃料供給通路５１の下流端は出力気筒吸気通路４３に連通している。この改質燃料供給通路５１と出力気筒吸気通路４３との連通部分にはミキサ５３が設けられている。このため、燃料改質気筒２で生成された改質燃料は、このミキサ５３において、出力気筒吸気通路４３を流れる空気と混合されて出力気筒３の燃焼室３３に供給されることになる。
　（排気系）
　排気系６は、前記出力気筒３で発生した排気ガスを排出するものである。この排気系６は排気通路６１を備えている。この排気通路６１には、ターボチャージャ１２のタービンホイール１２ｂが備えられている。排気通路６１は出力気筒３の排気ポートに連通している。この排気ポートと出力気筒３の燃焼室３３との間には排気バルブ３７が開閉可能に配設されている。また、ターボチャージャ１２のタービンホイール１２ｂの下流側には酸化触媒３００が配設されており、排気通路６１を流れるガスの温度が所定値以上（酸化触媒３００の活性温度域の下限値以上）である場合には、未燃の燃料を酸化・除去することができる。
　（ＥＧＲ系）
　ＥＧＲ系７は、燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａと出力気筒ＥＧＲ系７Ｂとを備えている。
　燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａは、前記排気通路６１を流れる排気ガスの一部を燃料改質気筒２の燃料改質室２３に向けて供給するものである。この燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａは燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１を備えている。この燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１は、上流端が排気通路６１に、下流端が燃料改質気筒吸気通路４２における吸気量調整弁４５の下流側にそれぞれ連通されている。燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１にはＥＧＲガス冷却器７２が備えられている。また、燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１におけるＥＧＲガス冷却器７２よりも下流側（燃料改質気筒吸気通路４２側）にはＥＧＲガス量調整弁７３が備えられている。また、この燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａには、ＥＧＲガス冷却器７２をバイパスしてＥＧＲガスを流すためのクーラバイパス通路７４が設けられている。このクーラバイパス通路７４にはバイパス量調整弁７５が備えられている。
　一方、出力気筒ＥＧＲ系７Ｂは、前記排気通路６１を流れる排気ガスの一部を出力気筒３の燃焼室３３に戻すものである。この出力気筒ＥＧＲ系７Ｂは出力気筒ＥＧＲ通路７６を備えている。この出力気筒ＥＧＲ通路７６は、上流端が排気通路６１に、下流端が出力気筒吸気通路４３におけるミキサ５３の下流側にそれぞれ連通されている。出力気筒ＥＧＲ通路７６にはＥＧＲガス冷却器７７が備えられている。また、出力気筒ＥＧＲ通路７６におけるＥＧＲガス冷却器７７よりも下流側（出力気筒吸気通路４３側）にはＥＧＲガス量調整弁７８が備えられている。
　（出力気筒バイパス系）
　出力気筒バイパス系８は、前記燃料改質気筒２から排出されたガスを出力気筒３に供給することなく（出力気筒３をバイパスさせて）、前記排気通路６１に導入するためのものである。この出力気筒バイパス系８は出力気筒バイパス通路８１を備えている。この出力気筒バイパス通路８１は、上流端が改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２の上流側に、下流端が出力気筒ＥＧＲ通路７６におけるＥＧＲガス冷却器７７の上流側（排気通路６１側）にそれぞれ連通されている。また、この出力気筒バイパス通路８１にはバイパス量調整弁８２が備えられている。
　なお、前述した各系に備えられている冷却器４４，５２，７２，７７は、ガスを冷却するための冷熱源として、エンジン冷却水または海水等が使用される。また、これら冷却器４４，５２，７２，７７は空冷式のものであってもよい。
　－内燃機関の制御系－
　図２は、内燃機関１の制御系の概略構成を示す図である。内燃機関１には、この内燃機関１に備えられた各種アクチュエータを制御するための制御装置に相当するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００が備えられている。このＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびバックアップＲＡＭ等を備えている。
　ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。また、バックアップＲＡＭはシステム停止時等において保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
　図２に示すように、内燃機関１には、吸気流量センサ１０１ａ，１０１ｂ、吸入ガス圧力センサ１０２、吸入ガス温度センサ１０３、改質ガス濃度センサ１０４、改質ガス圧力センサ１０５、改質ガス温度センサ１０６、混合気圧力センサ１０７、クランクポジションセンサ１０８、排気圧力センサ１０９、水温センサ１１０等が備えられている。
　吸気流量センサ１０１ａは、前記メイン吸気通路４１を流れる吸気（空気）の流量に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸気流量センサ１０１ｂは、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの流量に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸入ガス圧力センサ１０２は、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　吸入ガス温度センサ１０３は、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸入ガスの温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒吸気通路４２に対する燃料改質気筒ＥＧＲ通路７１の連通部分よりも下流側の吸入ガス温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　改質ガス濃度センサ１０４は、改質燃料供給通路５１を流れる改質燃料（改質ガス）の濃度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２の下流側の改質ガス濃度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　改質ガス圧力センサ１０５は、改質燃料供給通路５１を流れる改質燃料（改質ガス）の圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２の下流側の改質ガス圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　改質ガス温度センサ１０６は、改質燃料供給通路５１を流れる改質燃料（改質ガス）の温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２の下流側の改質ガス温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　混合気圧力センサ１０７は、燃焼室３３に導入される混合気の圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、出力気筒吸気通路４３に対する出力気筒ＥＧＲ通路７６の連通部分よりも下流側の混合気圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　クランクポジションセンサ１０８は、例えば電磁ピックアップで構成されており、クランクシャフト１１または図示しないフライホイールに一体回転可能に設けられた図示しないＮｅロータの回転位置に応じたパルス信号をＥＣＵ１００に出力する。
　排気圧力センサ１０９は、前記排気通路６１を流れる排気の圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、排気通路６１に対する出力気筒ＥＧＲ通路７６の連通部分よりも上流側の排気圧力に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　水温センサ１１０は、シリンダブロックに形成された冷却水通路１３内を流れる冷却水の温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。具体的には、燃料改質気筒２の周囲に形成されている冷却水通路１３内を流れる冷却水の温度に応じた出力信号をＥＣＵ１００に送信する。
　また、ＥＣＵ１００には、エンジン停止スイッチ１２０および緊急停止スイッチ１２１が電気的に接続されている。エンジン停止スイッチ１２０は、通常のエンジン停止時に作業者によってＯＮ操作されるものである。このエンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作に伴ってＥＣＵ１００に機関停止指令信号が送信される。また、緊急停止スイッチ１２１は、システムに異常が生じた場合等において作業者によってＯＮ操作されるものである。この緊急停止スイッチ１２１のＯＮ操作に伴ってＥＣＵ１００に緊急停止指令信号が送信される。
　また、ＥＣＵ１００には、前記各インジェクタ２５，３５、各調整弁４５，７３，７５，７８，８２等が電気的に接続されている。また、燃料改質気筒２の吸気バルブ２６および排気バルブ２７それぞれには可変動弁装置２８，２９が備えられており、各バルブ２６，２７の開閉タイミングを調整することが可能となっている。ＥＣＵ１００は、この可変動弁装置２８，２９にも電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ１００には、警報装置（本発明でいう警報手段）１３０が接続されている。この警報装置１３０は、内燃機関１が緊急停止される場合（作業者によって緊急停止スイッチ１２１がＯＮ操作された場合や、ＥＣＵ１００が自動緊急停止を実行した場合）等に、システムのオペレータ画面上に警告表示を行ったり、音声による警報を行ったりするものである。
　ＥＣＵ１００は、前記した各種センサ１０１ａ～１１０からの出力信号および各スイッチ１２０，１２１からの指令信号等に基づいて、前記各インジェクタ２５，３５の燃料噴射制御（インジェクタ２５，３５の開閉制御）、各調整弁４５，７３，７５，７８，８２の開閉制御（ガス流量制御）、可変動弁装置２８，２９による各バルブ２６，２７の開閉タイミング制御、警報装置１３０による警報動作を行う。
　－内燃機関の基本動作－
　次に、前述の如く構成された内燃機関１の基本動作について説明する。
　内燃機関１の暖機が完了している状態（燃料改質室２３での燃料の改質反応が可能となっている状態）での基本動作として、メイン吸気通路４１に導入される空気は、ターボチャージャ１２のコンプレッサホイール１２ａによって加圧される。そして、この空気は、燃料改質気筒吸気通路４２および出力気筒吸気通路４３に分流される。この際、燃料改質気筒吸気通路４２を流れる吸気の流量は吸気量調整弁４５によって調整される。また、燃料改質気筒吸気通路４２には、燃料改質気筒ＥＧＲ系７Ａを流れたＥＧＲガスが導入される。この際、燃料改質気筒吸気通路４２に導入されるＥＧＲガス量はＥＧＲガス量調整弁７３によって調整される。また、燃料改質気筒吸気通路４２に導入されるＥＧＲガスの温度はバイパス量調整弁７５の開度に応じてＥＧＲガス冷却器７２をバイパスするＥＧＲガス量によって調整される。これにより、燃料改質気筒２の燃料改質室２３には、空気およびＥＧＲガスが導入されることになる。この際、吸気量調整弁４５の開度によって調整される吸気の流量、ＥＧＲガス量調整弁７３の開度によって調整されるＥＧＲガスの流量、および、バイパス量調整弁７５の開度によって調整されるＥＧＲガスの温度は、燃料改質室２３での当量比を高く設定し、また、燃料の改質を良好に行うことができる燃料改質室２３のガス温度が確保できるように調整される。具体的には、吸気量調整弁４５、ＥＧＲガス量調整弁７３およびバイパス量調整弁７５の開度は、後述するようにインジェクタ２５から燃料改質室２３に燃料が供給された際における燃料改質室２３での当量比を例えば２．５以上（好ましくは４．０以上）に設定し、且つ燃料改質室２３のガス温度が改質反応可能温度の下限値以上の値となるように、予め実験やシミュレーションに基づいて作成された開度設定マップに従って設定される。
　このようにして燃料改質気筒２の燃料改質室２３に、空気およびＥＧＲガスが導入された状態で、インジェクタ２５から燃料改質室２３に燃料が供給される。このインジェクタ２５からの燃料供給量は、基本的には機関要求出力に応じて設定される。具体的には、インジェクタ２５に供給されている燃料圧力に応じ、目標とする燃料供給量が得られるように、インジェクタ２５の開弁期間が設定される。また、この際のインジェクタ２５の開弁タイミングは、燃料改質気筒２の吸気行程が終了するまでの間に前記目標とする燃料供給量の噴射が完了するように設定されることが望ましいが、ピストン２２が圧縮上死点付近に到達する前に混合気が均一に混合可能である場合には、圧縮行程途中まで燃料噴射期間が継続されてもよい。これにより、ピストン２２が圧縮上死点に達するまでに、燃料改質室２３において均質な混合気（当量比の高い混合気）が生成されることになる。
　ピストン２２が圧縮上死点に向かって移動する間に、燃料改質室２３の圧力および温度が上昇し、この燃料改質室２３では、当量比の高い混合気（例えば４．０以上の当量比の混合気）が断熱圧縮される。これにより、高温高圧の環境下で、燃料の脱水素反応、部分酸化反応、水蒸気改質反応、熱解離反応が行われて、燃料が改質され、水素、一酸化炭素、メタン等のアンチノック性の高い改質燃料が生成される。
　燃料改質室２３から排出された改質燃料は、改質燃料供給通路５１を流れる際に改質燃料冷却器５２において冷却される。この冷却により、出力気筒吸気通路４３や燃焼室３３での改質燃料の過早着火が抑制される。そして、この冷却された改質燃料は、ミキサ５３において、出力気筒吸気通路４３を流れる空気と混合され、出力気筒３の燃焼室３３に供給される。また、必要に応じて、ＥＧＲガス量調整弁７８が開放され、出力気筒ＥＧＲ通路７６を経てＥＧＲガスが出力気筒３の燃焼室３３に導入される。
　このようにして、出力気筒３の燃焼室３３には、空気、改質燃料、ＥＧＲガスがそれぞれ導入され、この燃焼室３３内の当量比が０．１～０．８程度に調整される。
　出力気筒３では、圧縮行程において、希薄混合ガスの断熱圧縮が行われ、ピストン３２が圧縮上死点に達した時点で、インジェクタ３５から微量の燃料噴射が行われる。これにより、燃焼室３３内の混合気が着火し、希薄予混合燃焼が行われる。なお、インジェクタ３５からの燃料噴射を行わなくても燃焼室３３の混合気が自着火（予混合圧縮自着火）する場合には、このインジェクタ３５からの燃料噴射は必ずしも必要ない。
　前記燃焼によって、ピストン３２が往復動し、クランクシャフト１１が回転することで機関出力が得られる。この機関出力は前記スクリュー軸に伝達される。また、この機関出力の一部は、燃料改質気筒２におけるピストン２２の往復動の駆動源として使用される。
　また、この内燃機関１の冷間始動時には、図示しないスタータによってクランクシャフト１１が回転（クランキング）され、燃料改質気筒２および出力気筒３それぞれのインジェクタ２５，３５から所定量の燃料噴射が行われる。この際の燃料噴射は、燃料改質室２３および燃焼室３３それぞれにおける当量比が１未満の値となるように設定される。これにより、燃料改質気筒２の燃料改質室２３および出力気筒３の燃焼室３３では、それぞれ圧縮着火燃焼（通常ディーゼル燃焼相当の燃焼）が行われる。そして、燃料改質気筒２の暖機が進み、改質反応が可能な温度に達すると、前述した改質燃料の生成動作（燃料改質運転）に切り替えられることになる。このように、燃料改質気筒２は、出力気筒３と同様に機関出力を得るための気筒として機能することが可能であり、また、前述したように燃料改質装置として機能することが可能となっている。
　この内燃機関１によれば、出力気筒３内において希薄混合気の燃焼（均一希薄燃焼）が行われるため、ＮＯｘ排出量の低減およびスート排出量の低減を図ることができる。これにより、排気ガスを浄化するための後処理装置を不要またはその容量を大幅に小型化することが可能である。また、アンチノック性の高い燃料の燃焼が行われるため、ノッキングが抑制されると共にディーゼルマイクロパイロット着火により最適な時期での燃焼が実現できることから、燃焼効率の向上を図ることもできる。
　－改質反応可能域－
　次に、燃料改質気筒２の燃料改質室２３において改質反応を可能にするための条件について説明する。この改質反応を可能にするためには、燃料改質室２３における混合気の当量比および燃料改質室２３の温度（ガス温度）が共に、改質反応を可能にする範囲内にあることが必要である。また、燃料改質室２３における混合気の当量比に応じて、燃料が改質反応を行うのに必要なガス温度は異なっており、改質反応を可能にするためには、混合気の当量比に応じた燃料改質室２３の温度（改質反応を可能にする最低温度以上の温度）が必要となる。
　図３は、燃料改質室２３における混合気の当量比（横軸）、および、燃料改質気筒２においてピストン２２が圧縮上死点に達した時点での燃料改質室２３内のガス温度（以下、圧縮端ガス温度という；縦軸）と、改質反応可能域との関係を示す図である。この図３に示すように、燃料改質室２３において改質反応を可能にするためには、燃料改質室２３における混合気の当量比として所定値以上（例えば２以上）の当量比が必要であり、且つその当量比が高いほど、改質反応を行うために必要な圧縮端ガス温度は高くなっている。つまり、燃料改質室２３において改質反応を行うためには、燃料改質室２３における混合気の当量比が高いほど、圧縮端ガス温度を高くする必要がある。
　－内燃機関停止制御－
　次に、本実施形態の特徴である内燃機関停止制御について説明する。前述したように、内燃機関１を停止させる際、燃料改質気筒２での改質燃料の生成と、出力気筒３の駆動とを同時に停止させてしまうと、前記改質燃料供給通路５１や、出力気筒吸気通路４３におけるミキサ５３よりも下流側の空間に改質燃料が残留することになる。この場合、意図しないタイミングで残留改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことがある。また、残留改質燃料の影響により、次回の始動初期時における燃焼室３３内でのガス組成が適正な状態（例えば、当量比を１未満の値とする状態）から大きく乖離してしまうことがある。システムの信頼性を高めるためには、この残留改質燃料を適切に処理できるようにしておくことが望まれる。
　本実施形態は、この点に鑑み、前記ＥＣＵ１００が機関停止指令を受けた際（エンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作によって機関停止指令信号を受けた際）または機関停止後（例えば、緊急停止スイッチ１２１のＯＮ操作等によって内燃機関１が緊急停止された後）において、改質燃料供給通路５１や出力気筒吸気通路４３（本発明でいう改質燃料供給経路）における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、これら通路５１，４３から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行するようにしている。
　この改質燃料処理動作は、前記ＥＣＵ１００において実行される。このため、このＥＣＵ１００において、前記改質燃料処理動作を行う機能部分が、本発明でいう改質燃料処理部となっている。
　前記改質燃料処理動作としては、前記エンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作によってＥＣＵ１００が機関停止指令を受けた際に、改質燃料供給通路５１内や出力気筒吸気通路４３内の改質燃料を、燃焼室３３に導入して、この燃焼室３３内で燃焼させること（以下、改質燃料燃焼処理と呼ぶ）が挙げられる。
　また、前記改質燃料処理動作としては、機関停止後（例えば内燃機関１の緊急停止後）、改質燃料供給通路５１内や出力気筒吸気通路４３内の改質燃料を、出力気筒バイパス通路８１、出力気筒ＥＧＲ通路７６および排気通路６１（これら通路が本発明でいう排出経路に相当する）を経て、前記酸化触媒３００に導入し、新気と混合の上、改質ガスを酸化除去する。また、これと同時に、前記警報装置１３０による警報動作を行うこと（以下、改質燃料排出処理と呼ぶ）も挙げられる。なお、本発明においては、酸化触媒３００は必ずしも必須ではなく、酸化触媒３００を搭載しない内燃機関１の場合には、改質ガスが排気通路６１を経て大気中に排出されることになる。
　以下、これら改質燃料処理動作について順に説明する。以下では、前記改質燃料燃焼処理が行われる場合を第１実施形態として説明し、前記改質燃料排出処理が行われる場合を第２実施形態として説明する。
　－第１実施形態（改質燃料燃焼処理）－
　前記改質燃料燃焼処理は、エンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作によってＥＣＵ１００が機関停止指令を受けた際、インジェクタ２５から燃料改質室２３への燃料供給を停止する一方、インジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を継続し、この状態で、前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定する。そして、燃焼室３３内での改質燃料の燃焼（処理）が進んで、改質燃料の残量の推定値が所定量に達した時点、または、零になった時点で、インジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を停止して内燃機関１を停止させる。
　前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定する手法としては、以下の第１の推定手法から第５の推定手法が挙げられ、何れかの手法によって前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定し、この推定された改質燃料の残量が所定量以下に達した時点、または、零になった時点で内燃機関１を停止させる。
　以下、各推定手法について説明する。
　（第１の推定手法）
　第１の推定手法は、改質燃料（改質ガス）固有のガス成分である水素（Ｈ2）および一酸化炭素（ＣＯ）の量を推定するものである。
　具体的には、前記改質ガス濃度センサ１０４からの出力信号等に基づいて、前記通路５１，４３内に存在するガス（改質燃料を含むガス）中の水素量および一酸化炭素量を推定する。この推定動作が、本発明でいう「改質燃料供給経路内における改質燃料成分の濃度に基づいて改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する」動作である。この推定動作は、前記ＥＣＵ１００において実行される。このため、このＥＣＵ１００において、前記推定動作を行う機能部分が、本発明でいう残量推定部となっている。
　そして、前記水素量および一酸化炭素量が所定量に減少するまで、前記インジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を継続して、出力気筒３の駆動を継続させる。つまり、前記通路５１，４３内に存在するガス中の水素量および一酸化炭素量が所定量に減少した時点で前記インジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を停止して内燃機関１を停止させる。
　燃料改質室２３内の当量比および圧縮端ガス温度に応じて、改質燃料中における水素および一酸化炭素の割合は異なる。つまり、前記通路５１，４３内に導出されている改質燃料中における水素および一酸化炭素の割合は、その改質燃料が生成された際の燃料改質室２３内の当量比および圧縮端ガス温度に応じて異なる。また、改質ガス濃度に応じて、その改質燃料中の水素および一酸化炭素の総量は変化する。この点に鑑み、前記燃料改質室２３内の当量比および圧縮端ガス温度、並びに、改質ガス濃度と、改質燃料中における水素量および一酸化炭素量との関係を、実験やシミュレーションに基づいてマップ化し、このマップを前記ＲＯＭに記憶させておく。そして、前記各センサからの出力信号およびインジェクタ２５に対する噴射指令値に基づいて、燃料改質室２３への燃料供給を停止する前における燃料改質室２３内の当量比および圧縮端ガス温度、並びに、現在の前記通路５１，４３内における改質ガス濃度を前記マップに当て嵌めることによって、前記通路５１，４３内に存在するガス中の水素量および一酸化炭素量を求める。
　（第２の推定手法）
　第２の推定手法は、改質燃料（改質ガス）中の酸素（Ｏ2）量から改質燃料の量を推定するものである。
　具体的には、改質燃料供給通路５１に酸素濃度センサを設けておき、この酸素濃度センサからの出力信号等に基づいて、前記通路５１，４３内に存在するガス（改質燃料を含むガス）中の酸素量を求める。例えば、改質燃料供給通路５１に備えられた各センサ１０５，１０６からの出力信号（改質燃料供給通路５１を流れるガス量を算出するための出力信号）および酸素濃度センサからの出力信号（改質燃料供給通路５１を流れるガス中の酸素濃度を算出するための出力信号）に基づいて、前記通路５１，４３内に存在するガス中の酸素量を求める。
　改質燃料の量が多い場合には酸素量は零または少なくなっている。このため、酸素量を求めることで前記通路５１，４３内における改質燃料の残量を推定することができる。例えば、前記通路５１，４３内における酸素量と改質燃料の残量との関係を実験やシミュレーションに基づいてマップ化し、このマップを前記ＲＯＭに記憶させておく。そして、前記酸素量を、このマップに当て嵌めることによって、前記通路５１，４３内に存在するガス中の改質燃料量を求める。そして、この改質燃料量が所定量まで減少した時点で内燃機関１を停止させることになる。
　なお、ＥＧＲガス量調整弁７３が開放されており、燃料改質気筒２にＥＧＲガスが導入されている場合には、このＥＧＲガス量の分を差し引いて酸素量を求めることが必要となる。このＥＧＲガス量は、各種センサからの出力信号、ＥＧＲガス量調整弁７３の開度、バイパス量調整弁７５の開度等に基づいて算出される。
　また、前記酸素量に代えて、改質燃料（改質ガス）中の二酸化炭素（ＣＯ2）量によっても、前記と同様にして前記通路５１，４３内における改質燃料の量を推定することが可能である。
　（第３の推定手法）
　第３の推定手法は、改質燃料供給通路５１内および出力気筒吸気通路４３内における温度および圧力から、これら通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定するものである。この推定動作が、本発明でいう「改質燃料供給経路内の温度と圧力とに基づいて改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する」動作である。この推定動作は、前記ＥＣＵ１００において実行される。このため、このＥＣＵ１００において、前記推定動作を行う機能部分が、本発明でいう残量推定部となっている。
　この場合、気体の状態方程式を利用し、以下の式（１）によって改質燃料の残量を算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　この式（１）において、Ｇrfm#resは改質燃料の残量、Ｐは前記通路５１，４３内の圧力、Ｖは前記通路５１，４３内の容積、Ｒはガス定数、Ｔは前記通路５１，４３内の温度である。
　前記通路５１，４３内の圧力Ｐは改質ガス圧力センサ１０５からの出力信号に基づいて算出される。前記通路５１，４３内の容積Ｖは不変であり予め求められている（内燃機関１の設計段階で求められている）。ガス定数Ｒは、改質燃料のガス組成によって決定される。前記通路５１，４３内の温度Ｔは改質ガス温度センサ１０６からの出力信号に基づいて算出される。
　前記通路５１，４３は、出力気筒３の吸気側に接続されており、この出力気筒３には、前記ターボチャージャ１２のコンプレッサホイール１２ａによって過給される空気（新気）と、出力気筒ＥＧＲ通路７６を経て導入されるＥＧＲガスとが混合されて導入される。前記通路５１，４３内の圧力Ｐは、これら空気およびＥＧＲガスの影響を受けるため、これらの影響を考慮して改質燃料の残量Ｇrfm#resを算出することが好ましい。
　（第４の推定手法）
　第４の推定手法は、前記燃料改質運転を開始してからの改質燃料の生成量の積算値と、出力気筒３で消費（燃焼）された改質燃料の量の積算値とを比較することによって行われる。そして、燃料改質室２３への燃料供給を停止した後、これらの差が所定量以下、または、零になった時点で内燃機関１を停止させる。
　前記積算値の差は、以下の式（２）によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　この式（２）による推定動作が、本発明でいう「燃料改質運転が開始されてからの燃料改質装置での改質燃料の生成量の積算値から、出力気筒での改質燃料の燃焼量の積算値を減算することで、改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する」動作である。この推定動作は、前記ＥＣＵ１００において実行される。このため、このＥＣＵ１００において、前記推定動作を行う機能部分が、本発明でいう残量推定部となっている。
　この式（２）における生成改質ガス量は、以下の式（３）によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　この式（３）において、Ｇrfm#prodは生成改質ガス量、Ｇin#rfmは燃料改質気筒２に導入された吸入ガスの量、Ｇfuel#rfmは燃料改質気筒２に供給された燃料の量である。
　前記燃料改質気筒２に導入された吸入ガスの量Ｇin#rfmは、吸気流量センサ１０１ｂからの出力信号に基づいて算出することができる。また、この吸入ガスの量Ｇin#rfmは、吸入ガス圧力センサ１０２および吸入ガス温度センサ１０３それぞれからの出力信号に基づいて算出することもできる。また、燃料改質気筒２に供給された燃料の量Ｇfuel#rfmは、インジェクタ２５に対する噴射指令値から求めることが可能である。
　また、式（２）における消費改質ガス量は、以下の式（４）によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　この式（４）において、Ｇrfm#consは消費改質ガス量、Ｇin#powは出力気筒３に導入された吸入ガスの量、Ｇin#EGRは出力気筒３に導入されたＥＧＲガス量、Ｇair#powは出力気筒３に導入された新気量である。
　この式（４）における出力気筒３に導入された吸入ガスの量Ｇin#powは、以下の式（５）によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　この式（５）において、Ｎｅは機関回転速度、ｎpowは出力気筒３の気筒数、Ｐin#powは吸気圧、Ｖcylは出力気筒３の行程容積、Ｔin#powは吸気温度、Ｃ1は予め設定された補正係数である。機関回転速度Ｎｅは、前記クランクポジションセンサ１０８からの出力信号に基づいて算出される。吸気圧Ｐin#powは、改質ガス圧力センサ１０５からの出力信号に基づいて算出される。吸気温度Ｔin#powは、改質ガス温度センサ１０６からの出力信号に基づいて算出される。出力気筒３の気筒数ｎpowおよび出力気筒３の行程容積Ｖcylは、内燃機関１の設計段階で決定される。前記補正係数Ｃ1は、実験やシミュレーションに基づいて予め設定されている。
　前記式（４）のＥＧＲガス量Ｇin#EGRは、以下の式（６）に示すように、前記排気圧力センサ１０９からの出力信号に基づいて算出された排気圧力Ｐexhと出力気筒３の前記吸気圧Ｐin#powとの差と、ＥＧＲガスの温度ＴEGR、ＥＧＲガス量調整弁７８の開度ＡEGRから算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　この式（６）において、κは燃焼室３３に導入されるガスのポリトロープ数である。また、Ｃ2，Ｃ3は予め設定された補正係数である。前記ポリトロープ数κは、ガスの全量が空気である場合には１．４となるが、燃焼室３３に導入されるガスには、改質燃料やＥＧＲガスが含まれるため、そのガス組成によって変化する。例えば、既燃ガス（ＣＯ2やＨ2Ｏ）や改質燃料が含まれることで、２原子分子の割合が低下し、これによってポリトロープ数κは低下する。このポリトロープ数κは実験やシミュレーションに基づいて求められる。また、前記補正係数Ｃ2，Ｃ3は、実験やシミュレーションに基づいて予め設定されている。
　前記式（４）における新気量Ｇair#powは内燃機関１全体の吸入空気量から燃料改質気筒２が消費した新気量Ｇair#rfmを差し引いた値である。従って、前述したように２箇所に吸気流量センサ１０１ａ，１０１ｂを配設し、これらの出力信号から求めることができる。
　（第５の推定手法）
　第５の推定手法は、改質燃料処理動作中（改質燃料燃焼処理中）における、インジェクタ３５からの燃料供給量に基づいて、前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定するものである。以下、具体的に説明する。
　インジェクタ２５から燃料改質室２３への燃料供給を停止し、且つインジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を継続する改質燃料処理動作が継続されている際、前記通路５１，４３内における改質燃料の残量が少なくなっていき、燃焼室３３へ導入されるガス中における改質燃料の濃度が低くなっていく。これに伴い、出力気筒３の駆動を継続させるために燃焼室３３内へ供給される燃料は増量されていくことになる。つまり、インジェクタ３５から燃焼室３３内へ供給される燃料の量を認識することによって、前記通路５１，４３内における改質燃料の残量を推定することができる。そして、燃焼室３３内へ供給される燃料の量が所定量に達した際には、前記通路５１，４３内における改質燃料の残量としては内燃機関１の停止を許可できる量となっており、このタイミングで内燃機関１を停止させることになる。
　図４は、内燃機関１の停止時におけるエンジン停止スイッチ信号、エンジン停止指令信号、燃料改質気筒２への燃料供給量、出力気筒３への燃料供給量、改質燃料の残量それぞれの変化の一例を示すタイミングチャート図である。
　この図４では、図中のタイミングｔ１で、エンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作によってＥＣＵ１００が機関停止指令を受け、それに伴って、燃料改質気筒２への燃料供給量が零となっている。つまり、インジェクタ２５から燃料改質室２３への燃料供給を停止して、改質燃料が生成されないようにしている。また、それに伴い、改質燃料の残量は、このタイミングｔ１から徐々に減少することになる。また、インジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給は、前記ディーゼルマイクロパイロット着火のための微量の燃料供給が継続されている。
　そして、タイミングｔ２では、燃焼室３３へ導入される改質燃料（前記通路５１，４３内に残存している改質燃料）とインジェクタ３５からの微量の燃料とでは、出力気筒３の駆動が不能となるため、インジェクタ３５からの燃料供給量が増量されることになる。このタイミングｔ２以降（タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間）のインジェクタ３５からの燃料供給量は、改質燃料の残量が少なくなることに伴い、次第に増量されていく。例えば、スピードガバナを利用した制御によって機関回転速度が維持されるように、インジェクタ３５からの燃料供給量が増量されていく。
　そして、タイミングｔ３では、インジェクタ３５からの燃料供給量が所定量Ｆ１に達したことで、前記改質燃料の残量は内燃機関１の停止を許可できる量Ｆ２まで減少したと判断し、ＥＣＵ１００はエンジン停止指令を出力し、インジェクタ３５に対して燃料供給量の指令値を零にする。これにより、燃焼室３３へは燃料が供給されなくなり、内燃機関１が停止する。
　なお、前記エンジン停止指令を出力する前記燃料供給量の閾値Ｆ１および改質燃料残量の閾値Ｆ２はそれぞれ実行やシミュレーションによって予め求められて、前記ＲＯＭにマップとして記憶されている。
　また、前記通路５１，４３内に残存する改質燃料量を零にしてから内燃機関１を停止させる場合には、前記改質燃料処理動作の継続中における前記通路５１，４３内の改質燃料の低下率を予め求めておく。そして、インジェクタ３５からの燃料供給量が所定量Ｆ１に達してから前記通路５１，４３内の改質燃料量が零になるまでの必要時間（図４における時間ＴＡ）を前記低下率から求め、この必要時間だけ、内燃機関１の停止を待機させるようにする。
　この推定手法を利用した場合、インジェクタ３５から燃焼室３３内へ供給される燃料の量を認識することで、改質燃料処理動作の終了時期を適切に決定することができ、制御の簡素化を図ることができることになる。
　本実施形態では、以上のような推定手法によって、前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定し、この推定量が所定量に達した時点、または、この推定量が零に達した時点でインジェクタ３５から燃焼室３３への燃料供給を停止して内燃機関１を停止させるようにしている。つまり、前記エンジン停止スイッチ１２０のＯＮ操作によってＥＣＵ１００が機関停止指令を受けた際、前述した何れかの推定手法によって前記通路５１，４３内の改質燃料の残量を推定していき、この推定量が所定量に達するまでは、出力気筒３での運転を継続して前記通路５１，４３内の改質燃料を消費していく。そして、前記通路５１，４３内の改質燃料の残量が所定量に達した時点、または、この推定量が零に達した時点で、出力気筒３の駆動を停止する。これにより、内燃機関１が停止される。また、このように、出力気筒３での運転を継続している期間中、警報装置１３０の作動によって、システムのオペレータ画面上に警告表示を行ったり、音声による警報を行ったりしてもよい。
　このように、本実施形態によれば、前記通路５１，４３内に改質燃料が残留することがなくなり、または、前記通路５１，４３内における改質燃料の残留量が大幅に減少することになり、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうことが抑制される。また、内燃機関１の次回の始動初期時における出力気筒内でのガス組成が適正な状態から大きく乖離してしまうことが抑制される。
　－第２実施形態（改質燃料排出処理）－
　次に、改質燃料排出処理が行われる場合について説明する。この改質燃料排出処理は、システムに異常が生じたことで、緊急停止スイッチ１２１のＯＮ操作が行われたり、ＥＣＵ１００が自動緊急停止を実行して、内燃機関１が強制的に停止された後に、改質燃料供給通路５１内や出力気筒吸気通路４３内の改質燃料を、出力気筒バイパス通路８１、出力気筒ＥＧＲ通路７６、排気通路６１および酸化触媒３００を経て大気中に排出すると共に、前記警報装置１３０による警報動作を行うものである。
　図５は、この改質燃料排出処理を行う内燃機関１の一部の概略構成を示す図である。この図５に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、出力気筒ＥＧＲ通路７６にブロワ（本発明でいう排出手段）１５０が備えられている。このブロワ１５０は、系内に残留した改質ガスを新気と混合し、排気通路６１に配設した前記酸化触媒３００に供給するためのものであって、ＥＣＵ１００からの作動指令信号に応じて作動するものである。
　改質燃料排出処理では、前記ＥＣＵ１００によって、ＥＧＲガス量調整弁７８およびバイパス量調整弁８２が共に開放（全開）されると共に、ブロワ１５０が作動される。これにより、改質燃料供給通路５１内に残存している改質燃料は、ブロワ１５０から供給される新気と混合した後に出力気筒バイパス通路８１および出力気筒ＥＧＲ通路７６を経て、その後、排気通路６１から酸化触媒３００に至り、ガス温度が所定値以上である場合には、酸化触媒３００内で酸化反応を発生して二酸化炭素と水に変換され、大気中に排出されることになる。また、出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料は、出力気筒ＥＧＲ通路７６を経た後、同様に排気通路６１から大気中に排出されることになる。
　このようにして、改質燃料供給通路５１内および出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料が、ブロワ１５０によって強制的に大気中に排出されるため、これら改質燃料供給通路５１内および出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料を短時間のうちに排出することができ、改質燃料処理動作（改質燃料排出処理）の必要時間の短縮化を図ることができる。また、酸化触媒３００によって改質ガスの主成分である水素、一酸化炭素、メタン等は酸化除去され無害化することができる。この改質燃料排出処理では、前記警報装置１３０による警報動作が行われるため、内燃機関１の周囲の作業者などに注意を喚起することができる。このため、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうといったことがなくなる。
　なお、前記バイパス量調整弁８２は、前記燃料改質運転では閉鎖され、前記改質燃料排出処理では開放される。このため、燃料改質運転時に、改質燃料の一部が、出力気筒３に供給されることなく、出力気筒バイパス通路８１および出力気筒ＥＧＲ通路７６を経て排出されてしまうといった状況を回避でき、燃料消費率の改善を図ることができる。
　（変形例）
　次に、第２実施形態の変形例について説明する。この変形例は、前記改質燃料排出処理を行う内燃機関１の変形例である。
　図６は、本変形例に係る内燃機関１の一部の概略構成を示す図である。この図６に示すように、本変形例に係る内燃機関１は、改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２とミキサ５３との間、および、排気通路６１における出力気筒ＥＧＲ通路７６の連通部分よりも上流側それぞれには、開閉自在な閉鎖弁１６１，１６２が備えられている。これら閉鎖弁１６１，１６２はＥＣＵ１００からの閉鎖指令信号によって閉鎖可能となっている。
　また、改質燃料供給通路５１における改質燃料冷却器５２と閉鎖弁１６１との間には、圧送ユニット（本発明でいう排出手段）２００が接続されている。この圧送ユニット２００は、コンプレッサ２０１、蓄圧タンク２０２、および、開閉弁２０３が配管によって接続された構成となっている。この構成により、開閉弁２０３が閉鎖された状態でコンプレッサ２０１が作動することによって蓄圧タンク２０２内にガス（空気）が蓄圧され、この状態で開閉弁２０３が開放されると、蓄圧タンク２０２内のガスが改質燃料供給通路５１に向けて圧送されることになる。
　本変形例における改質燃料排出処理では、前記ＥＣＵ１００によって、ＥＧＲガス量調整弁７８およびバイパス量調整弁８２が共に開放（全開）されると共に、閉鎖弁１６２が閉鎖され、コンプレッサ２０１の作動によって蓄圧タンク２０２内にガスが蓄圧された状態で圧送ユニット２００の開閉弁２０３が開放される。これにより、蓄圧タンク２０２内のガスが改質燃料供給通路５１に向けて圧送され、改質燃料供給通路５１内に残存している改質燃料は、出力気筒バイパス通路８１および出力気筒ＥＧＲ通路７６を経た後、排気通路６１から大気中に排出される（蓄圧タンク２０２からのガスによって押し出される）ことになる。また、出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料は、出力気筒ＥＧＲ通路７６を経た後、排気通路６１から大気中に排出される（蓄圧タンク２０２からのガスによって押し出される）ことになる。
　このように、本変形例においても、改質燃料供給通路５１内および出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料は、強制的に排出経路に排出されるため、これら改質燃料供給通路５１内および出力気筒吸気通路４３内に残存している改質燃料を短時間のうちに排出することができ、改質燃料処理動作（改質燃料排出処理）の必要時間の短縮化を図ることができる。
　また、この改質燃料排出処理でも、前記警報装置１３０による警報動作が行われるため、内燃機関１の周囲の作業者などに注意を喚起することができる。このため、意図しないタイミングで改質燃料がシステムから大気中に排出されてしまうといったことがなくなる。
　なお、本変形例における改質燃料排出処理では、各閉鎖弁１６１，１６２を共に閉鎖するようにしてもよい。
　－他の実施形態－
　なお、前記各実施形態および変形例は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、前記した各実施形態および変形例のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　例えば、前記各実施形態および変形例では、船舶用の内燃機関１に本発明を適用した場合について説明したが、その他の用途（例えば発電機、車両等）の内燃機関に対しても本発明は適用が可能である。
　また、前記各実施形態および変形例では、各気筒２，３に備えられるインジェクタ２５，３５としては気筒内に直接的に燃料を噴射する直噴式のものであった。本発明はこれに限らず、各インジェクタ２５，３５の両方または一方をポート噴射式のものとしてもよい。
　また、前記各実施形態および変形例では、燃料改質室２３に供給する燃料を軽油としていた。本発明はこれに限らず、重油やガソリン等を燃料とすることも可能である。
　また、前記各実施形態および変形例では、燃料改質気筒２と出力気筒３とが同一回転速度で運転するものであった。本発明はこれに限らず、各気筒２，３の間（各気筒２，３間のクランクシャフト１１）に減速機を介在させ、燃料改質気筒２の回転速度が出力気筒３の回転速度よりも低速度となる構成としてもよい。
　また、前記各実施形態および変形例では、出力気筒３で得られる機関出力の一部を燃料改質気筒２におけるピストン２２の往復動の駆動源として使用していた。本発明はこれに限らず、燃料改質気筒２の駆動源を個別に設けるようにしてもよい。例えば、燃料改質気筒２と出力気筒３とを切り離し（クランクシャフト１１で連結することなく）、燃料改質気筒２のピストン２２を電動モータ等によって往復動させるようにしてもよい。
　また、前記各実施形態および変形例では、改質燃料を燃料改質気筒２によって生成する内燃機関１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、改質燃料を燃料改質触媒によって生成する内燃機関に対しても適用が可能である。この場合、例えば、燃料改質触媒内部の当量比を「１」よりも僅かに高く設定し、排気ガスの熱量を利用して燃料改質触媒を加温することで改質燃料を生成し、この改質燃料を出力気筒３に供給することになる。また、この場合、内燃機関１の停止時には、燃料改質触媒での燃料改質運転を非実行とする（燃料改質触媒内部への燃料供給を停止する）ことになる。
　また、前記各実施形態および変形例では、インジェクタ３５から燃焼室３３内に噴射される微量の燃料（着火時期制御用の燃料）の噴射タイミングとしては、ピストン３２が圧縮上死点に達した時点としていた。本発明は、これに限らず、ピストン３２が圧縮上死点に達する時点よりも進角側でインジェクタ３５から微量の燃料噴射を行うようにしてもよいし、遅角側でインジェクタ３５から微量の燃料噴射を行うようにしてもよい。
　また、前記第２実施形態およびその変形例では、前記通路５１，４３内の改質燃料をブロワ１５０や圧送ユニット２００を利用して強制的に排出するようにしていた。本発明はこれに限らず、ブロワ１５０や圧送ユニット２００を設けず、内燃機関１が強制的に停止された後、ＥＧＲガス量調整弁７８およびバイパス量調整弁８２を共に開放することによって、前記通路５１，４３内の改質燃料を大気中に排出するようにしてもよい。前述したように、本発明においては、酸化触媒３００は必ずしも必須ではないので、この構成の場合にあっても、排気通路６１に酸化触媒３００を配設してもよいし、この酸化触媒３００を配設しなくてもよい。
　なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の各実施形態や各実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　この出願は、日本で２０１６年７月１４日に出願された特願２０１６－１３９５７７号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。また、本明細書に引用された文献は、これに言及することにより、その全部が具体的に組み込まれるものである。
　本発明は、燃料改質気筒と出力気筒とを備えた内燃機関の制御に適用可能である。
１　　　内燃機関
２　　　燃料改質気筒（燃料改質装置）
２１　　シリンダボア
２２　　ピストン
３　　　出力気筒
４３　　出力気筒吸気通路
５１　　改質燃料供給通路（改質燃料供給経路）
６１　　排気通路（排出経路）
７６　　出力気筒ＥＧＲ通路
８１　　出力気筒バイパス通路（排出経路）
８２　　バイパス量調整弁（開閉弁）
１００　ＥＣＵ
１０４　改質ガス濃度センサ
１０５　改質ガス圧力センサ
１０６　改質ガス温度センサ
１２０　エンジン停止スイッチ
１２１　緊急停止スイッチ
１３０　警報装置（警報手段）
３００　酸化触媒

Claims (9)

  1. 　燃料改質運転によって改質燃料の生成が可能な燃料改質装置と、この燃料改質装置で生成された改質燃料が改質燃料供給経路を経て供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御装置において、
    　機関停止指令を受けた際または機関停止後において、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、この改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行する改質燃料処理部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記改質燃料処理動作は、前記機関停止指令を受けた際、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒に導入して当該出力気筒内で燃焼させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒をバイパスして流す排出経路を備えていると共に当該排出経路には酸化触媒が備えられている一方、警報を発する警報手段が備えられており、
    　前記改質燃料処理動作は、前記機関停止後、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を前記排出経路に導入し、そのガス温度が所定温度以上である場合には前記酸化触媒によって改質燃料を酸化・無害化した後、大気中に排出すると共に、前記警報手段による警報を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 　請求項１、２または３記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記改質燃料供給経路内における改質燃料成分の濃度、または、前記改質燃料供給経路内の温度と圧力とに基づいて、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する残量推定部を備えており、
    　前記改質燃料処理部は、前記残量推定部で推定された改質燃料の残量が所定量以下になるまで、前記改質燃料処理動作を実行するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 　請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質運転が開始されてからの前記燃料改質装置での改質燃料の生成量の積算値から、前記出力気筒での改質燃料の燃焼量の積算値を減算することで、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量を推定する残量推定部を備えており、
    　前記改質燃料処理部は、前記残量推定部で推定された改質燃料の残量が所定量以下になるまで、前記改質燃料処理動作を実行するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 　請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記燃料改質装置は、シリンダ内でピストンが往復動するレシプロ型の燃料改質気筒で構成されており、
    　前記改質燃料処理部は、前記機関停止指令を受けた際、前記燃料改質気筒内への燃料供給を停止すると共に、前記出力気筒内への燃料供給を継続して当該出力気筒の駆動を継続させる前記改質燃料処理動作を行うようになっており、
    　前記改質燃料処理動作は、前記出力気筒の駆動を継続させるための前記出力気筒内への燃料供給量が所定量に達するまで実行されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 　請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記排出経路には開閉可能な開閉弁が備えられており、この開閉弁は、前記燃料改質運転では閉鎖され、前記改質燃料処理動作では開放されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  8. 　請求項３または７記載の内燃機関の制御装置において、
    　前記排出経路には、前記改質燃料供給経路内の改質燃料を、前記出力気筒をバイパスさせ、前記酸化触媒を経て大気中に強制排出するための排出手段が備えられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  9. 　燃料改質運転によって改質燃料の生成が可能な燃料改質装置と、この燃料改質装置で生成された改質燃料が改質燃料供給経路を経て供給され当該改質燃料の燃焼によって機関出力を得る出力気筒とを備えた内燃機関に適用される制御方法であって、
    　機関停止指令を受けた際または機関停止後において、前記改質燃料供給経路内における改質燃料の残量が所定量以下になるまで、この改質燃料供給経路から改質燃料を導出して処理する改質燃料処理動作を実行することを特徴とする内燃機関の制御方法。
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