JP2006057625A

JP2006057625A - 内燃機関

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Publication number: JP2006057625A
Application number: JP2005005502A
Authority: JP
Inventors: Isamu Nakada; 勇中田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP4345677B2

Abstract

【課題】改質用触媒の床温を早期又は即座に所定の活性温度まで上昇させること。
【解決手段】夫々の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを外部に排気する排気経路３と、この排気経路３を流れる排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路１３と、この排気ガス分流経路１３内に燃料を供給し得る燃料供給装置１４と、その排気ガス分流経路１３の排気ガスと当該排気ガス中に燃料供給装置１４から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する改質器１２と、この改質器１２で生成した改質ガスを吸気経路２に導入する改質ガス導入経路１５と、その改質器１２に担持された改質用触媒の床温が所定の活性温度よりも低いとき又は当該床温が所定の活性温度境界域となったときに、各気筒１ａ〜１ｄをリーン燃焼させると共に燃料供給装置１４から燃料を噴射させる制御装置４とを備えること。
【選択図】図１

Description

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

従来、排気ガス中に燃料を添加し、これを改質器に担持された改質用触媒で改質反応させて改質ガスを生成する。そして、この改質ガスを吸気経路に供給して混合気と共に燃焼室で燃焼させる内燃機関が知られている。例えば、この種の内燃機関は、下記の特許文献１，２に開示されている。

特開平６−２６４７３２号公報特開平６−２６１５号公報

ところで、改質器に担持された改質用触媒は、その床温が所定の活性温度（例えば６００℃）以上になることにより、改質反応が促進されて改質ガスを生成することができる。

しかしながら、機関始動直後等の機関冷間時においては、改質用触媒が活性温度まで暖められておらず、改質反応が鈍くなるので、十分な改質ガスを生成することができない。また、暖機運転終了後の通常運転時においても、改質用触媒の床温が低下して十分な改質ガスの生成を行えない場合もある。

これが為、そのような改質用触媒の床温が活性温度に達していない状況下においては、燃焼室に改質ガスを導入することができないので、その導入による燃料消費率の向上効果を得ることができない。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、改質用触媒の床温を早期又は即座に少なくとも所定の活性温度まで上昇させ得る内燃機関を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、夫々の気筒から排出された排気ガスを外部に排気する排気経路と、この排気経路を流れる排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、その排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、その改質器に担持された改質用触媒の床温が所定の活性温度よりも低いとき又は当該床温が所定の活性温度境界域となったときに、前記各気筒をリーン燃焼させると共に前記燃料供給装置から燃料を噴射させる制御装置とを備えている。

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

また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の内燃機関において、前記制御装置に、改質用触媒の床温が所定の活性温度以上になったときに各気筒をストイキ燃焼させる機能を設けている。

この請求項２記載の内燃機関によれば、改質用触媒の床温が所定の活性温度以上になった後は、ストイキ燃焼下で効率良く改質ガスを生成することができる。即ち、リーン燃焼のままではリーンの排気ガスと燃料とが改質器内で酸化反応（燃焼）を起こすので、これを酸素雰囲気とならないストイキ燃焼に切り替えることによって、燃料供給装置から供給した全ての燃料を改質反応させることができる。

また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の内燃機関において、前記改質器に流入する前の前記排気ガス，当該排気ガスと前記燃料との混合気又は前記改質用触媒を加熱可能な加熱手段を設け、前記制御装置に、前記各気筒のリーン燃焼制御と略同時期に前記加熱手段を作動させる機能を設けている。

この請求項３記載の内燃機関によれば、リーンの排気ガスと燃料との酸化反応によって改質用触媒の床温を上昇させるだけでなく、加熱手段を作動させることによって加熱された排気ガス又は混合気で改質用触媒の床温を上昇させることができ、また、改質用触媒の床温を直接上昇させることもできる。これが為、この内燃機関においては、改質用触媒の床温をより早く上昇させることができる。

また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、上記請求項１，２又は３に記載の内燃機関において、前記制御装置に、前記排気ガス分流経路内の残存酸素量を算出し、この算出した残存酸素量に基づいて部分酸化反応に最適な空燃比となる前記燃料供給装置からの燃料の噴射量を算出する機能を設けている。

この請求項４記載の内燃機関によれば、排気ガス分流経路の排気ガスと燃料との混合気が改質器内で部分酸化反応を起こすので、改質用触媒の床温を更に早く上昇させることができる。

本発明に係る内燃機関は、改質用触媒の床温を早期又は即座に所定の活性温度まで上昇させることができるので、燃料消費率が向上する。また、改質用触媒の床温が活性温度に達するまでは各気筒をリーン燃焼させるので、ＨＣ等の未燃ガスを効果的に低減させることができ、エミッション性能が向上する。

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

本発明に係る内燃機関の実施例１について説明する。

最初に、本実施例１における内燃機関の構成について図１を用いて詳述する。

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

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

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

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

続いて、上記排気経路３は、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄから排出された排気ガスを最終的に一つの流路に集合させる所謂４−１タイプの排気マニホルド３Ａと、その集合した排気ガスを外部へと排出する排気通路３Ｂとを備えている。

ここで、本実施例１にあっては上記排気通路３ＢにＡ／Ｆセンサ１０が設けられており、このＡ／Ｆセンサ１０の出力信号がＥＣＵ４による第１から第４の気筒１ａ〜１ｄの空燃比制御に用いられる。

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

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

そこで、先ず、本実施例１にあっては、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの一部を分流させて改質室１２ｂへと導く排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）１３を設ける。本実施例１の排気ガス分流通路１３としては、改質器１２の上流側に位置する排気通路３Ｂと改質室１２ｂの入口側とを連通させて、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの一部を分流させるものを例示する。

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

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

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

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

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

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

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

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

以上示した如く構成された内燃機関は、前述したが如くＥＣＵ４により燃焼制御される。

ところで、本実施例１の改質器１２の改質用触媒は、上述したが如く所定の活性温度（例えば６００℃）に達することで改質反応が行われるものである。これが為、機関始動直後等の機関冷間時においては、排気ガスの温度が低いので改質用触媒の床温が活性温度に達せず、十分な改質反応が行われない。また、暖機運転終了後の通常運転時においても、改質用触媒の床温が低下する場合もある。

ここで、改質器１２の改質室１２ｂに酸素と燃料の混合気が供給されると、この混合気は改質用触媒において酸化反応（燃焼）し、改質室１２ｂ内の温度が急激に上昇する。

そこで、本実施例１のＥＣＵ４は、改質用触媒が所定の活性温度に達していなければ、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをリーン燃焼させるように内燃機関本体１の燃焼制御を行い、空気過剰率λ＞１となる酸素雰囲気のリーンの排気ガスを改質室１２ｂに供給させる。

一方、改質用触媒が所定の活性温度になっている状態で酸素雰囲気のリーンの排気ガスが改質室１２ｂに供給されると、排気ガス分流通路１３に噴射された燃料供給装置１４からの燃料の全部又は一部が酸化反応（燃焼）に利用されるので、所望量の改質ガスを生成する為にはより多くの燃料を噴射しなければならない。

これが為、本実施例１のＥＣＵ４は、改質用触媒が所定の活性温度に達していれば、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをストイキ燃焼させるように内燃機関本体１の燃焼制御を行い、空気過剰率λ＝１となるストイキの排気ガスを改質室１２ｂに供給させる。

本実施例１にあっては、ＥＣＵ４がかかる燃焼制御を行う為に、改質用触媒の床温を検出する床温センサ１８を改質器１２に設けている。

以下、この内燃機関の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。

先ず、本実施例１のＥＣＵ４は、燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＴ１）。ここでは、改質用触媒の床温が所定の活性温度に達している状態を燃料の改質開始条件とし、このＥＣＵ４は、床温センサ１８の検出信号から得た改質用触媒の床温の情報から燃料の改質開始条件の判定を行う。

このＥＣＵ４は、燃料の改質開始条件を満たしていれば、即ち、改質用触媒の床温が所定の活性温度に達していれば、内燃機関本体１をストイキ運転させ（ステップＳＴ２）、改質器１２で改質ガスを生成させる（ステップＳＴ３）。

かかる場合、本実施例１のＥＣＵ４は、Ａ／Ｆセンサ１０の出力信号から求めた排気通路３Ｂを流れる排気ガスの空気過剰率λに基づいて、スロットルバルブアクチュエータ６ａ，第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄ及び弁アクチュエータ１６ａを制御して、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへ流入させる混合気を理論空燃比に設定する。

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

これにより、第１から第４の気筒１ａ〜１ｄにおいてストイキ燃焼が行われ、排気通路３Ｂに空気過剰率λ＝１となるストイキの排気ガスが排出される。

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

そこで、上記ステップＳＴ３において、本実施例１のＥＣＵ４は、燃料供給装置１４を制御して排気ガス分流通路１３に燃料を噴射させ、ストイキの排気ガスと共に燃料を改質器１２の改質室１２ｂへと流入させる。

一方、排気通路３Ｂにおける残りの排気ガスは、改質器１２に流入して排気通路１２ｃを流れ、触媒装置１１側へと排出される。

これが為、その排気通路１２ｃを流れる排気ガスにより改質室１２ｂの改質用触媒が少なくとも活性温度を維持し、その改質室１２ｂに流入したストイキの排気ガスと燃料の混合気に吸熱反応が起こって改質ガスが生成される。

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

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

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

本実施例１の内燃機関にあっては、このように改質用触媒が所定の活性温度に達していれば改質ガスが生成され、この改質ガスと排気ガスとを第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに導入して燃焼させることにより種々の効果を奏することができる。

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

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

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

続いて、上記ステップＳＴ１にて燃料の改質開始条件を満たしていなければ、即ち、改質用触媒の床温が所定の活性温度に達していなければ、このＥＣＵ４は、Ａ／Ｆ（空燃比）がリーンか否かを判定する（ステップＳＴ４）。ここで、本実施例１にあってはＡ／Ｆセンサ１０が排気通路３Ｂに設けられているので、そのＡ／Ｆセンサ１０の出力信号を用いてリーンか否かの判定を行う。かかる場合、理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）よりも空燃比が希薄（空気過剰率λ＞１）であればリーンと判定しても良く、また、所定の空燃比（例えばＡ／Ｆ≧２０）であるときにリーンと判定するように設定しても良い。

このステップＳＴ４にてリーンでないとの判定がなされた場合、ＥＣＵ４は、第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの燃料噴射量を減量させる（ステップＳＴ５）。例えば、ここでは、予め設定されている所定量の燃料を減量させる。そして、このＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４に戻り、再びＡ／Ｆ（空燃比）がリーンか否かを判定する。ここで、再びリーンでないとの判定がなされた場合には、リーンとの判定が為されるまで上記ステップＳＴ５の減量動作と上記ステップＳＴ４の判定動作を繰り返す。

そのステップＳＴ４にてリーンとの判定がなされた場合、ＥＣＵ４は、燃料供給装置１４から排気ガス分流通路１３に燃料を噴射する（ステップＳＴ６）。例えば、ここでは、予め設定されている所定量の燃料を噴射させる。

これにより、その燃料は、排気ガス分流通路１３に分流したリーンの排気ガスと共に改質器１２の改質室１２ｂへと流入する。そして、その燃料とリーンの排気ガスの混合気が改質用触媒において酸化反応（燃焼）し、改質室１２ｂ内の温度を上昇させる。その酸化反応の後、改質室１２ｂ内の排気ガス等は、改質ガス導入通路１５や吸気通路２Ａ等を経て第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入する。

そして、ＥＣＵ４は、上述したステップＳＴ１に戻って再び燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定し、改質開始条件を満たしていれば、上記ステップＳＴ２，ＳＴ３の如く第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをストイキ燃焼に切り換えて改質ガスを生成させる。一方、改質開始条件を満たしていなければ、改質開始条件を満たすまで上記ステップＳＴ４〜ＳＴ６の処理を繰り返す。

このように、本実施例１の内燃機関によれば、改質用触媒が活性温度に達していない場合に、早期又は即座に改質用触媒の床温を上昇させることができ、早期又は即座に改質ガスの生成を行うことが可能になる。特に、機関冷間時であっても改質ガスを生成することができるので、機関始動直後からの燃料消費率の向上を図ることができる。

また、改質用触媒の床温が活性温度に達するまでは第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをリーン燃焼させるので、これによる燃料消費率の低減と共にＨＣ等の未燃ガスを効果的に低減させることができ、エミッション性能をも向上させることができる。特に、そのエミッション性能の向上効果は、機関冷間時において顕著に現れる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例２について説明する。

前述した実施例１の内燃機関は、ステップＳＴ５においては予め設定された一定量の燃料を減量させている。しかしながら、これでは一回の減量でＡ／Ｆをリーンにすることができない場合があり、かかる場合には、改質用触媒の床温を活性温度に上昇させるまでに無用な時間を要してしまうことになる。

また、その実施例１の内燃機関は、ステップＳＴ６においては予め設定された一定量の燃料を噴射させている。しかしながら、これでは改質用触媒の床温が活性温度に達するまでにステップＳＴ４〜ＳＴ６の処理が必要以上に繰り返される場合があり、かかる場合には、その活性温度に至るまでに無用な時間を要してしまうことになる。

そこで、本実施例２にあっては、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの空気過剰率λに基づいて酸素不足量を算出し、この酸素不足量基づいてＡ／Ｆが一度でリーンとなる為の第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄにおける燃料噴射量の減少量を算出する機能をＥＣＵ４に設ける。

更に、本実施例２にあっては、排気通路３Ｂを流れる排気ガスの空気過剰率λに基づいて酸素過剰量を算出し、この過剰な酸素を全て酸化反応（燃焼）させ得る燃料供給装置１４から燃料供給量を算出する機能をＥＣＵ４に設ける。

以下、この内燃機関の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。

先ず、本実施例２のＥＣＵ４は、実施例１と同様に燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。

ここで、その燃料の改質開始条件を満たしていれば、このＥＣＵ４は、実施例１と同様に、内燃機関本体１をストイキ運転させ（ステップＳＴ１２）、改質器１２で改質ガスを生成させる（ステップＳＴ１３）。

また、その燃料の改質開始条件を満たしていなければ、このＥＣＵ４は、実施例１と同様にＡ／Ｆ（空燃比）がリーンか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。

このステップＳＴ１４にてリーンでないとの判定がなされた場合、ＥＣＵ４は、Ａ／Ｆセンサ１０の出力信号から得た空気過剰率λに基づいて理論空燃比に対する酸素不足量を算出する（ステップＳＴ１５）。

そして、このＥＣＵ４は、その酸素不足量に基づいてＡ／Ｆが一度でリーンとなる為の第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄにおける燃料噴射量の減少量を算出し、この減少量分だけ第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの燃料噴射量を減量させる（ステップＳＴ１６）。しかる後、このＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４に戻り、念の為、再びＡ／Ｆ（空燃比）がリーンか否かを判定する。

また、上記ステップＳＴ１４にてリーンとの判定がなされた場合、ＥＣＵ４は、Ａ／Ｆセンサ１０の出力信号から得た空気過剰率λに基づいて理論空燃比に対する酸素過剰量を算出する（ステップＳＴ１７）。

そして、このＥＣＵ４は、その酸素過剰量に基づいて、この過剰な酸素を全て酸化反応（燃焼）させ得る量の燃料供給量を算出し、この燃料供給量を燃料供給装置１４から噴射させる（ステップＳＴ１８）。

これにより、その燃料は、排気ガス分流通路１３に分流したリーンの排気ガスと共に改質器１２の改質室１２ｂへと流入し、その燃料とリーンの排気ガス中の全酸素成分が改質用触媒において酸化反応（燃焼）して改質室１２ｂ内の温度を上昇させる。

そして、ＥＣＵ４は、上述したステップＳＴ１１に戻って再び燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定し、改質開始条件を満たしていれば、上記ステップＳＴ１２，ＳＴ１３の如く第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをストイキ燃焼に切り換えて改質ガスを生成させる。一方、改質開始条件を満たしていなければ、改質開始条件を満たすまで上記ステップＳＴ１４〜ＳＴ１８の処理を繰り返す。

このように、本実施例２の内燃機関によれば、改質用触媒が活性温度に達していない場合に、実施例１と比して、より早期又は即座に改質用触媒の床温を上昇させることができ、より早期又は即座に改質ガスの生成を行うことができる。これが為、実施例１以上の燃料消費率の向上が可能になる。

また、本実施例２においても実施例１と同様のエミッション性能の向上を図ることができる。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例３について説明する。

本実施例３の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関に改質器１２の改質用触媒の昇温を図り得る図４に示すヒータ等の加熱手段１９を設け、この加熱手段１９をＥＣＵ４により適宜作動させることで改質用触媒の更なる早期活性化を図ったものである。

本実施例３にあっては、その加熱手段１９を排気ガス分流通路１３における改質室１２ｂの入口近傍に配設する。

例えば、この加熱手段１９が改質室１２ｂに担持されている入口近傍の改質用触媒と接するように配置されていれば、加熱手段１９の作動に伴って改質室１２ｂの入口近傍における改質用触媒が直接加熱される。かかる場合、更に、改質室１２ｂへと流入する前の排気ガス分流通路１３の排気ガス又は当該排気ガスと燃料供給装置１４から噴射された燃料との混合気が加熱され、この温度上昇した排気ガス又は混合気によっても改質用触媒の加熱が行われる。

また、この加熱手段１９が改質室１２ｂの入口近傍における改質用触媒との間に間隙を有するものであれば、加熱手段１９の作動に伴って改質室１２ｂへと流入する前の排気ガス分流通路１３の排気ガス又は上述した混合気が加熱され、この温度上昇した排気ガス又は混合気によって改質用触媒が加熱される。

以下、この本実施例３の内燃機関の動作を図５から図７のフローチャートを用いて説明する。尚、ここでは、上述した改質室１２ｂの入口近傍の改質用触媒と接するよう配置された加熱手段１９について例示する。

先ず、本実施例３のＥＣＵ４は、実施例１と同様に燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。ここでも、改質用触媒の床温が所定の活性温度に達している状態を燃料の改質開始条件とし、このＥＣＵ４は、床温センサ１８の検出信号から得た改質用触媒の床温の情報から燃料の改質開始条件の判定を行う。

ここで、このＥＣＵ４は、燃料の改質開始条件を満たしていれば、ヒータＯＦＦフラグを立てる（ステップＳＴ２２）。尚、このステップＳＴ２２においては、加熱手段１９が既に作動していれば、その加熱手段１９の加熱動作が停止する。しかる後、このＥＣＵ４は、実施例１と同様に内燃機関本体１をストイキ運転させ（ステップＳＴ２３）、改質器１２で改質ガスを生成させる（ステップＳＴ２４）。

一方、このＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ２１にて燃料の改質開始条件を満たしていないとの判定結果であれば、ヒータＯＮフラグを立てて加熱手段１９を作動させる（ステップＳＴ２５）。

これにより、その加熱手段１９は、改質器１２における改質室１２ｂの入口近傍の改質用触媒を加熱し、かかる部位の床温を上昇させる。また、その際、排気ガス分流通路１３の排気ガスが加熱手段１９で加熱されて改質室１２ｂへと流入するので、その加熱された排気ガスによっても改質用触媒の床温が上昇していく。これが為、改質室１２ｂに担持されている改質用触媒の床温，特に、改質室１２ｂの入口近傍における改質用触媒の床温が上昇する。

ここで、その加熱手段１９は、作動させた際に、少なくとも改質室１２ｂの入口近傍における改質用触媒の床温が活性温度に達するだけの熱量を発生させるものであることが好ましく、本実施例３にあってはその入口近傍における改質用触媒の床温が活性温度にまで達する。

本実施例３のＥＣＵ４は、上記の如き加熱手段１９の作動と略同時期にＡ／Ｆ（空燃比）がリーンか否か判定し（ステップＳＴ２６）、リーンでないとの判定結果の場合、実施例１と同様に、第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの燃料噴射量を減量させて（ステップＳＴ２７）、リーンとの判定が為されるまでステップＳＴ２６，ＳＴ２７の動作を繰り返す。

そして、本実施例３のＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ２６にてリーンとの判定がなされると、実施例１と同様に燃料供給装置１４から排気ガス分流通路１３へと燃料を噴射する（ステップＳＴ２８）。

これにより、その燃料が排気ガス分流通路１３を流れるリーンの排気ガスと混合されて改質器１２の改質室１２ｂへと流入する。その際、その燃料とリーンの排気ガスの混合気は、加熱手段１９で活性化されている改質室１２ｂの入口近傍の改質用触媒において酸化反応（燃焼）が促進される。これが為、改質器１２においては、改質室１２ｂ内の温度が上昇し、改質室１２ｂに担持されている改質用触媒の全体の床温が実施例１よりも早く上昇していく。その改質室１２ｂ内の排気ガス等は、酸化反応の後、改質ガス導入通路１５や吸気通路２Ａ等を経て第１から第４の気筒１ａ〜１ｄに流入する。

しかる後、本実施例３のＥＣＵ４は、上述したステップＳＴ２１に戻って再び燃料の改質開始条件を満たしているか否かを判定し、改質開始条件を満たしていれば、上記ステップＳＴ２２にて加熱手段１９を停止させ、ステップＳＴ２３，ＳＴ２４の如く第１から第４の気筒１ａ〜１ｄをストイキ燃焼に切り換えて改質ガスを生成させる。一方、改質開始条件を満たしていなければ、改質開始条件を満たすまで加熱手段１９を作動させたまま上記ステップＳＴ２６，ＳＴ２８の処理を繰り返す。

このように、本実施例３の内燃機関によれば、加熱手段１９による改質用触媒の床温の上昇と上述したリーンの排気ガス及び燃料の混合気の酸化反応による改質用触媒の床温の上昇とを併用するので、その改質用触媒が活性温度に達していない場合に、実施例１よりも早期又は即座に改質用触媒全体の床温を活性温度まで上昇させることができ、より早い段階で改質ガスを生成することができる。

特に、機関冷間時であっても改質ガスをより早い段階で生成することができるので、その改質ガスの第１から第４の気筒１ａ〜１ｄへの導入に伴って吸気が暖機され、その第１から第４の気筒１ａ〜１ｄにおける混合気の形成が良好になり燃焼が安定する。これが為、機関始動直後における燃料消費率を向上させることができる。

ここで、上述したステップＳＴ２８においては、以下の如く燃料供給装置１４からの燃料噴射量を求めて排気ガス分流通路１３へと供給してもよい。

先ず、ＥＣＵ４は、図６のフローチャートに示す如く、Ａ／Ｆセンサ１０の出力信号から得た排気通路３Ｂを流れるリーンの排気ガスの空気過剰率λに基づいて、そのリーンの排気ガスの酸素過剰量（理論空燃比に対する酸素過剰量）を算出する（ステップＳＴ２８Ａ）。尚、その排気通路３Ｂを流れるリーンの排気ガスの酸素過剰量は、排気ガス分流通路１３を流れるリーンの排気ガスの酸素過剰量，換言すれば、その排気ガス分流通路１３の残存酸素量と同値である。

しかる後、このＥＣＵ４は、算出した酸素過剰量に基づいて、改質室１２ｂに流入する混合気が部分酸化反応に最適なＡ／Ｆ（≒６）となるような燃料の噴射量を算出し（ステップＳＴ２８Ｂ）、その噴射量の燃料を燃料供給装置１４から噴射させる（ステップＳＴ２８Ｃ）。

これにより、その燃料と排気ガス分流通路１３を流れるリーンの排気ガスとの混合気は、加熱手段１９で活性化されている改質室１２ｂの入口近傍の改質用触媒に到達して部分酸化反応を行う。ここで、その部分酸化反応は発熱反応であって発熱量が大きいので、部分酸化反応に伴い発生した熱によって、改質室１２ｂに担持されている改質用触媒の全体の床温を効率良く活性温度まで上昇させることができる。

これが為、その改質用触媒全体が効率良く活性化するので、更に早い段階で改質ガスを生成することができ、効果的に燃料消費率の向上やエミッション性能の向上等を図ることができる。

尚、このような部分酸化反応は前述した実施例１において行ってもよく、その場合には、図２に示すステップＳＴ６で部分酸化反応に最適なＡ／Ｆ（≒６）となる燃料の噴射量を算出して燃料供給装置１４から噴射させる。

ところで、機関始動時，特に機関冷間始動時においては、一般に、改質用触媒の床温が活性温度に達していない場合が多く、改質用触媒の早期活性化を図るのであれば、少しでも早く加熱手段１９を作動させることが好ましい。

一方、機関始動時であっても一旦停止した直後の再始動時であれば、改質用触媒の床温は、多くの場合には活性温度に達している。

そこで、機関始動時においては、以下の如く制御するようにＥＣＵ４を構成することが好ましい。その制御動作について図７のフローチャートに基づき説明する。

先ず、ＥＣＵ４は、機関始動時か否かについての判定を行う（ステップＳＴ３１）。例えば、ＥＣＵ４の機関制御モードが始動時モードであり且つスタータＯＮ信号が入力された場合又はその何れかの場合に機関始動時であるとの判定を行う。

ここで、このＥＣＵ４は、機関始動時ではないとの判定結果であれば、上述した図５の場合と同様に、ヒータＯＦＦフラグを立てて（ステップＳＴ３２）、内燃機関本体１をストイキ運転させ（ステップＳＴ３３）、改質器１２で改質ガスを生成させる（ステップＳＴ３４）。

一方、このＥＣＵ４は、機関始動時との判定結果であれば、ヒータＯＮフラグを立てて加熱手段１９を作動させ（ステップＳＴ３５）、燃料の改質開始条件を満たしているか否かの判定を行う（ステップＳＴ３６）。

ここで、このＥＣＵ４は、燃料の改質開始条件を満たしていれば、上記ステップＳＴ３２にて加熱手段１９を停止させ、上記ステップＳＴ３３〜ＳＴ３４のストイキ運転下での改質ガスの生成を行う。

また、このＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ３６にて燃料の改質開始条件を満たしていなければ、次にＡ／Ｆ（空燃比）がリーンか否か判定する（ステップＳＴ３７）。そして、リーンでないとの判定結果の場合、上述した図５の場合と同様に、第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの燃料噴射量を減量させて（ステップＳＴ３８）、リーンとの判定が為されるまでステップＳＴ３７，ＳＴ３８の動作を繰り返し、そのステップＳＴ３７にてリーンとの判定がなされた際に燃料供給装置１４から排気ガス分流通路１３へと燃料を噴射する（ステップＳＴ３９）。

このように、機関始動時においては、先ず加熱手段１９を作動させるので、改質用触媒が活性温度に達していなければ更に早く改質用触媒の床温を上昇させて活性化させることができる。

これが為、機関始動時，特に機関冷間始動時において、改質用触媒を最も効率良く活性させることができ、これによる改質ガスの早期生成に伴って更に効果的に燃料消費率の向上やエミッション性能の向上等を図ることができる。

尚、上述したステップＳＴ３９においても、前述した図６のフローチャートの場合と同様に部分酸化反応し得る燃料供給装置１４からの燃料噴射量を求めて排気ガス分流通路１３へと供給してもよい。

ここで、本実施例３においては加熱手段１９が排気ガス分流通路１３における改質室１２ｂの入口近傍に配設されている場合を例示したが、その加熱手段１９の配設位置は、必ずしもかかる位置に限定するものではない。例えば、加熱手段１９は、改質器１２の一部又は全体に覆設したものであってもよく、また、改質用触媒の一部又は全体を直接加熱するものであってもよい。

また、上述したステップＳＴ２７又はステップＳＴ３８に替えて前述した実施例２の図３に示すステップＳＴ１５，ＳＴ１６の工程を設け、素早くリーン燃焼へと切り替えるよう構成してもよい。更に、上述したステップＳＴ２８又はステップＳＴ３９に替えて実施例２の図３に示すステップＳＴ１７，ＳＴ１８の工程を設けてもよい。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例４について説明する。

本実施例４にあっては、前述した実施例１の内燃機関において、例えば軽負荷運転が長時間続いた等の理由により改質用触媒の床温が活性温度域から外れてしまった場合を考慮した制御について説明する。

ここでは、ストイキ運転させて改質ガスを生成し得る改質用触媒の温度領域を「活性温度域」といい、改質ガスを生成し得ない改質用触媒の温度領域を「不活性温度域」という。また、改質ガスの生成は可能であるが、それ以上床温が低下すると不活性温度域になってしまう改質用触媒の温度領域を「活性温度境界域」という。

例えば、改質用触媒の活性温度の限界が６００℃であるとすると、図８に示す如く、改質用触媒の床温ｔが６００℃より低ければ（ｔ＜６００℃）不活性温度域となる。

一方、その改質用触媒の床温ｔが６００℃以上であれば活性温度境界域又は活性温度域となるが、その活性温度境界域は、改質用触媒の床温ｔが活性温度域から活性温度境界域へと低下した際に後述する制御を実行することによって、その床温ｔが不活性温度域へと低下することなく且つ活性温度域へと回復可能な幅に設定する必要がある。

ここで、機関運転中における改質用触媒の床温ｔの温度低下は排気ガスの温度低下に起因するものであり、その排気ガスの温度低下は、内燃機関本体１の機関回転数や負荷に依存する。これが為、機関運転中における改質用触媒の床温ｔは内燃機関本体１の機関回転数と負荷に応じた固有の値として求めることが可能であり、その固有の値を参照することで、現在の機関回転数と負荷で運転を継続した際に、今以上に床温ｔが低下してしまうのか、現在の床温ｔを維持することができるのか、それとも活性温度域まで回復させることができるのかについて把握することができる。

そこで、本実施例４における上述した活性温度境界域の幅は、下限を改質用触媒の活性温度（ここでは６００℃）に設定する一方、上限を内燃機関本体１の機関回転数と負荷に応じた所定の値として予め実験やシミュレーションを行い設定し、その対応関係をマップデータとして用意しておく。例えば、その上限としては、現在の機関回転数と負荷での運転を継続させると更に床温ｔが低下してしまう値を設定する。

以下、この本実施例４の内燃機関の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。

先ず、本実施例４のＥＣＵ４は、床温センサ１８から改質用触媒の床温ｔを検出すると共にＥＣＵ４の主記憶装置から機関回転数と負荷の情報を読み込んで、その床温ｔが活性温度境界域以下であるか否か判定する（ステップＳＴ４１）。

ここで、このＥＣＵ４は、改質用触媒の床温ｔが活性温度境界域以下でなければ（即ち、活性温度域であれば）、実施例１と同様に内燃機関本体１をストイキ運転させ（ステップＳＴ４２）、改質器１２で改質ガスを生成させる（ステップＳＴ４３）。

一方、このＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４１にて改質用触媒の床温ｔが活性温度境界域以下である（即ち、活性温度境界域又は不活性温度域である）との判定結果であれば、次に、内燃機関本体１が減速中であるか否か判定する（ステップＳＴ４４）。

内燃機関本体１の減速，即ち、機関回転数の低下は、例えば、運転者がアクセルペダルから足を離す（換言すれば、スロットルバルブを閉じる）ことにより起こる場合もあれば、運転者がアクセルペダルを少し戻す（換言すれば、スロットルバルブを絞る）ことにより起こる場合もあるが、本実施例４にあっては前者の場合をいう。

これが為、例えば、本実施例４のＥＣＵ４は、アクセルペダルの踏み込み量やスロットルバルブの開度等をセンサから検出して、内燃機関本体１が減速中であるか否かの判定を行う。

ＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４４にて減速中でないと判定した場合、実施例１と同様に、Ａ／Ｆ（空燃比）がリーンか否か判定し（ステップＳＴ４５）、リーンでないとの判定結果であれば、第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄの燃料噴射量を減量させて（ステップＳＴ４６）、リーンとの判定が為されるまでステップＳＴ４５，ＳＴ４６の動作を繰り返す。

そして、そのＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４５にてリーンとの判定がなされると、実施例１と同様に燃料供給装置１４から排気ガス分流通路１３へと燃料を噴射する（ステップＳＴ４７）。

これにより、その燃料と排気ガス分流通路１３のリーンの排気ガスとの混合気が実施例１と同様に酸化反応（燃焼）して改質室１２ｂ内の温度を上昇させる。

これが為、例えば軽負荷運転が長時間続いた等の理由により改質用触媒の床温ｔが活性温度域から活性温度境界域にまで低下してしまった場合には、その改質室１２ｂ内の温度上昇に伴って改質用触媒の床温ｔを活性温度域へと回復させることができる。また、機関冷間始動時等の改質用触媒の床温ｔが不活性温度域にある場合には、その改質室１２ｂ内の温度上昇に伴って改質用触媒の床温ｔを活性温度域へと到達させることができる。

一方、ＥＣＵ４は、上記ステップＳＴ４４にて減速中と判定した場合、ステップＳＴ４７で燃料供給装置１４から排気ガス分流通路１３に燃料を噴射する。

ここで、本実施例４にあっては、上記ステップＳＴ４４で減速中と判定された場合には第１から第４の燃料噴射装置９ａ〜９ｄから燃料が噴射されていないので、排気ガス分流通路１３には空気が流れる。これが為、かかる場合においては、排気ガス分流通路１３に燃料を噴射することのみによって、その燃料と排気ガス分流通路１３の空気との混合気が改質室１２ｂ内で酸化反応（燃焼）するので、改質室１２ｂ内の温度を上昇させることができる。

これにより、改質用触媒の床温ｔが活性温度境界域にまで低下しても、その改質室１２ｂ内の温度上昇に伴って改質用触媒の床温ｔを活性温度域へと回復させることができ、また、そもそも改質用触媒の床温ｔが不活性温度域にある場合であっても、その改質室１２ｂ内の温度上昇に伴って改質用触媒の床温ｔを活性温度域へと到達させることができる。

このように、本実施例４によれば、不活性温度域にあれば改質用触媒の床温ｔを早期に活性温度域へと上昇させることができ、更に、活性温度域から外れた際には改質用触媒の床温ｔを内燃機関本体１の運転状態（減速中か否か）に応じて効率良く活性温度域へと回復させることができる。

これが為、改質用触媒の床温ｔを一旦活性温度域へと上昇させた後は床温ｔが活性温度境界域を下回ることがなくなるので、上述した活性温度境界域になってしまった場合を除いて改質ガスを内燃機関本体１が停止するまで継続的に生成することができ、燃料消費率やエミッション性能等の更なる向上を図ることができる。

尚、上述したステップＳＴ４６に替えて前述した実施例２の図３に示すステップＳＴ１５，ＳＴ１６の工程を設け、素早くリーン燃焼へと切り替えるよう構成してもよい。また、上述したステップＳＴ４７においても、前述した図６のフローチャートの場合と同様に部分酸化反応し得る燃料供給装置１４からの燃料噴射量を求めて排気ガス分流通路１３へと供給してもよい。

更に、本実施例４においては、実施例３の加熱手段１９も設けることによって更なる改質ガスの早期生成を図ってもよい。

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

また、その各実施例１〜４にあっては改質器１２を排気通路３Ｂにおける触媒装置１１の上流側に配置しているが、その改質器１２は触媒装置１１の下流側に配置してもよい。但し、排気通路３Ｂの排気ガスによる改質用触媒の昇温を効率的に行う為には、その排気ガスがより高温である触媒装置１１の上流側に配置することが好ましい。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、改質用触媒の床温を早期又は即座に所定の活性温度まで上昇させる技術に適している。

本発明に係る内燃機関の実施例１の構成を示す図である。実施例１の内燃機関の動作を説明するフローチャートである。実施例２の内燃機関の動作を説明するフローチャートである。本発明に係る内燃機関の実施例３の構成を示す図である。実施例３の内燃機関の動作の一例を説明するフローチャートである。改質器にて部分酸化反応させる場合の動作を説明するフローチャートである。実施例３の内燃機関の他の動作例を説明するフローチャートである。実施例４の内燃機関における改質用触媒の活性温度境界域について説明する図である。実施例４の内燃機関の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関本体
１ａ第１気筒
１ｂ第２気筒
１ｃ第３気筒
１ｄ第４気筒
２吸気経路
２Ａ吸気通路
２Ｂ吸気マニホルド
３排気経路
３Ａ排気マニホルド
３Ｂ排気通路
４ＥＣＵ（制御装置）
６スロットルバルブ
６ａスロットルバルブアクチュエータ
９ａ第１燃料噴射装置
９ｂ第２燃料噴射装置
９ｃ第３燃料噴射装置
９ｄ第４燃料噴射装置
１１触媒装置
１２改質器
１２ａ筒体
１２ｂ改質室
１２ｃ排気通路
１３排気ガス分流通路（排気ガス分流経路）
１４燃料供給装置
１５改質ガス導入通路（改質ガス導入経路）
１６流量調整弁
１６ａ弁アクチュエータ
１７冷却装置
１８床温センサ
１９加熱手段

Claims

夫々の気筒から排出された排気ガスを外部に排気する排気経路と、
この排気経路を流れる排気ガスの内の少なくとも一部を分流させる排気ガス分流経路と、
この排気ガス分流経路内に燃料を供給し得る燃料供給装置と、
前記排気ガス分流経路の排気ガスと当該排気ガス中に前記燃料供給装置から供給された燃料とを流入させて改質ガスを生成する改質器と、
この改質器で生成した前記改質ガスを吸気経路に導入する改質ガス導入経路と、
前記改質器に担持された改質用触媒の床温が所定の活性温度よりも低いとき又は当該床温が所定の活性温度境界域となったときに、前記各気筒をリーン燃焼させると共に前記燃料供給装置から燃料を噴射させる制御装置と、
を備えたことを特徴とする内燃機関。
前記制御装置に、前記改質用触媒の床温が前記所定の活性温度以上になったときに前記各気筒をストイキ燃焼させる機能を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
前記改質器に流入する前の前記排気ガス，当該排気ガスと前記燃料との混合気又は前記改質用触媒を加熱可能な加熱手段を設け、
前記制御装置に、前記各気筒のリーン燃焼制御と略同時期に前記加熱手段を作動させる機能を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
前記制御装置に、前記排気ガス分流経路内の残存酸素量を算出し、該算出した残存酸素量に基づいて部分酸化反応に最適な空燃比となる前記燃料供給装置からの燃料の噴射量を算出する機能を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の内燃機関。