JP2009097425A

JP2009097425A - 燃料改質装置

Info

Publication number: JP2009097425A
Application number: JP2007269740A
Authority: JP
Inventors: Daichi Okumura; 大地奥村; Koichi Nakada; 浩一中田; Daisuke Uchida; 大輔内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善できる燃料改質装置を提供すること。
【解決手段】エンジン制御部によって間欠運転させるエンジン５を間欠運転によって停止させる際に、浄化触媒６１の温度が判定基準温度Ｔｃよりも低い場合にはエンジン５の運転を延長し、改質用燃料インジェクタ５５による改質用燃料の噴射の停止後、エンジン５をＮサイクル運転した後にエンジン５の運転を停止させる。これにより、改質用燃料の噴射の停止後に排気ガスによって浄化触媒６１の温度を上昇させることができるため、間欠運転によって停止させたエンジン５を再起動させる際に、浄化触媒６１はエンジン５を改質用燃料の噴射の停止と同時に停止させた場合と比較して温度が高くなる。このため、浄化触媒６１により排気ガスの浄化が行い易くなり、間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料改質装置に関するものである。特に、この発明は、燃料を噴射した排気ガスを改質触媒に流すことにより、内燃機関で燃焼可能な改質ガスを生成する燃料改質装置に関するものである。

従来の内燃機関は、燃焼室で燃料を燃焼させることにより、燃料が燃焼する際の圧力によって気筒内に位置するピストンを作動させることを介してクランクシャフトを回転させている。これにより、従来の内燃機関は、燃料の燃焼時の熱エネルギを運動エネルギとして取り出しており、燃料の燃焼後の排気ガスは、排気通路より大気に放出している。しかし、このような内燃機関では、熱エネルギが熱や音として外部に放出されたり、機械的な損失が発生したりするため、熱エネルギを運動エネルギとして使用できるのは熱エネルギのうちの一部となっている。このため、熱効率はあまり高くないが、従来の内燃機関では、排気ガスを有効利用することにより、熱効率の向上を図っているものがある。

例えば、特許文献１に記載のアルコール改質ガスエンジンは、アルコールを燃料としており、内燃機関であるエンジンの排気管に組み込まれた排気熱を利用してアルコール燃料を熱分解する改質触媒を有するアルコール改質装置が備えられている。これにより、エンジンの運転時には、アルコール燃料をアルコール改質装置で排気熱を利用して改質反応させることにより、改質ガスを生成している。この改質ガスは、排気熱を利用して生成されたものであり、改質反応前のアルコール燃料よりも発熱量が高くなっている。このように、排気ガスの熱を利用してアルコール燃料を改質し、発熱量が高くなった改質ガスをエンジンに供給して燃焼させることにより、排気ガスを有効利用することができ、熱効率の向上を図ることができる。

また、特許文献２に記載のエンジンの燃料供給装置でも同様に、アルコールを、水素を含有する改質ガスに改質する改質触媒を有する改質器が設けられている。これにより、エンジンの運転時には、ガソリンとアルコールとの混合燃料を改質器に送り込むことにより、排気ガスの熱によって混合燃料内のアルコールを、水素を含有する改質ガスに改質している。このようにアルコールを改質した改質ガスは、エンジンに吸気させてガソリンと共に燃焼させることにより、熱効率の向上を図ることができる。

特開平８−２９１７７４号公報特開昭６１−１７５２４５号公報

このように改質触媒は、排気ガスの熱を利用することによる吸熱反応によってアルコールの改質を行うが、従来の内燃機関に備えられる改質触媒は、効果的に吸熱反応をさせるために、排気ガスを浄化する浄化触媒と一体になっているものが多い。詳しくは、このような浄化触媒は、温度が所定の温度以上にならないと排気ガスを浄化するのが困難になるため、内燃機関の運転時には温度がなるべく所定の温度以上になるように保たれている。このため、改質触媒を浄化触媒と一体にすることにより、浄化触媒の熱を利用して、より効果的に改質触媒でアルコールを吸熱反応させることができ、改質を行うことができる。

ここで、近年の車両には、運転時の燃費の向上を目的として、車両走行時の動力源である原動手段として内燃機関の他に電気で作動するモータも備えた、いわゆるハイブリッドシステムを搭載しているものがある。ハイブリッドシステムは、内燃機関の動力とモータの動力とにより車両を走行させるが、ハイブリッドシステムの中には、車両の運転状況に応じて内燃機関を停止し、モータのみで走行する状態になるものもある。このため、このタイプのハイブリッドシステムによって制御される内燃機関は、車両の運転状態に応じて作動と停止を繰り返す、間欠運転をする。このように内燃機関が間欠運転をする場合において内燃機関が停止した場合には、排気ガスは排出されないため、浄化触媒にも排気ガスは流れなくなり、浄化触媒の温度は低下し易くなる。

さらに、このような浄化触媒と上述した改質触媒とを一体にした場合には、改質触媒で改質ガスを生成する際に浄化触媒の熱を奪うため、浄化触媒の温度は、さらに低下し易くなる。このため、浄化手段は排気ガスを浄化できる温度よりも低下し易くなり、このように浄化手段の温度が低下した状態で内燃機関を再起動した場合には、排気ガスを浄化するのが困難になる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善できる燃料改質装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る燃料改質装置は、車両に搭載される複数の原動手段のうちの１つとして設けられ、且つ、前記車両の運転中に間欠運転をする内燃機関の気筒内から排出された排気ガスを浄化する浄化手段と、改質させる元になる燃料である改質用燃料を前記排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段と、前記改質用燃料供給手段で前記改質用燃料を供給する前記排気ガスの流れ方向における前記改質用燃料供給手段の下流側に位置しており、前記改質用燃料を前記浄化手段の熱を利用して吸熱反応させることにより前記気筒内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段と、少なくとも前記内燃機関の間欠運転の制御が可能に設けられていると共に、前記内燃機関を前記間欠運転により停止させる際に前記浄化手段または前記改質手段の温度が所定の温度よりも低い場合には、前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間前記内燃機関を運転した後に前記内燃機関の運転を停止させる内燃機関制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、内燃機関制御手段によって間欠運転させる内燃機関を間欠運転によって停止させる際に、浄化手段または改質手段の温度が所定の温度よりも低い場合には、改質用燃料供給手段による改質用燃料の供給の停止後、所定の期間内燃機関を運転した後に内燃機関の運転を停止させる。つまり、内燃機関を間欠運転によって停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後、所定の期間は内燃機関を運転させ続ける。これにより、改質用燃料の供給の停止後に、排気ガスを所定の期間流すことができるため、この排気ガスによって浄化手段の温度を上昇させることができる。従って、間欠運転によって停止させた内燃機関を再起動させる際に、浄化手段は内燃機関を改質用燃料の供給の停止と同時に停止させた場合と比較して温度が高くなっているため、浄化触媒により排気ガスの浄化が行い易くなる。この結果、間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置は、さらに、前記浄化手段の温度を検出可能な浄化手段温度検出手段を備えており、前記内燃機関制御手段は、前記浄化手段温度検出手段で検出した前記浄化手段の温度が所定の温度より低い場合に、前記内燃機関を間欠運転により停止させる際に前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間運転後に前記内燃機関の運転を停止させることを特徴とする。

この発明では、浄化手段の温度を検出する浄化手段温度検出手段が設けられているため、内燃機関を間欠運転により停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後に所定の期間内燃機関を運転させるかを、より正確に浄化手段の温度に基づいて判断することができる。これにより、より確実に内燃機関の再起動時における浄化手段の温度を予め高くすることができると共に、不必要に内燃機関を運転することを抑制できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ、より確実に間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置は、さらに、前記改質手段の温度を検出可能な改質手段温度検出手段を備えており、前記内燃機関制御手段は、前記改質手段温度検出手段で検出した前記改質手段の温度が所定の温度より低い場合に、前記内燃機関を間欠運転により停止させる際に前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間運転後に前記内燃機関の運転を停止させることを特徴とする。

この発明では、改質手段の温度を検出する改質手段温度検出手段が設けられているため、内燃機関を間欠運転により停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後に所定の期間内燃機関を運転させるかを、より正確に改質手段の温度に基づいて判断することができる。これにより、より確実に内燃機関の再起動時における浄化手段の温度を予め高くすることができると共に、不必要に内燃機関を運転することを抑制できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ、より確実に間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、この発明に係る燃料改質装置は、前記内燃機関は、アルコール燃料を含む燃料により運転可能になっていることを特徴とする。

この発明では、内燃機関の燃料は、少なくともアルコール燃料を含んでいるが、内燃機関の燃料としてアルコール燃料を用いた場合には、ガソリンのみを燃料とする場合と比較して燃料の燃焼温度が低くなる。このため、排気ガスの温度も低くなり、浄化手段の温度も低くなる。このため、内燃機関の燃料にアルコール燃料を用いた場合には、燃料にガソリンのみを用いた場合と比較して浄化手段の温度は低くなる。従って、内燃機関の燃料にアルコール燃料を用いた場合には、内燃機関を間欠運転により一時的に停止し、再起動する際に浄化手段の温度が低くなり易いため、アルコール燃料が用いられる内燃機関を間欠運転によって停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後、所定の期間は内燃機関を運転させ続けることにより、浄化手段の温度を上昇させることができる。この結果、より確実に間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

本発明に係る燃料改質装置は、間欠運転をする内燃機関の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる、という効果を奏する。

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

図１は、実施例に係る燃料改質装置を備えるエンジンを搭載する車両の要部概略図である。同図に示す車両１は内燃機関であるエンジン５と電気モータ（モータジェネレータ）１０とを有するハイブリッド装置３を備えており、これらのエンジン５と電気モータ１０とは、共に車両１の走行時の原動力を発生する原動手段として設けられている。また、ハイブリッド装置３は、エンジン５の出力を受けて発電を行う発電機（モータジェネレータ）１１を有しており、これらのエンジン５と電気モータ１０と発電機１１とは、動力分割機構１２によって接続されている。また、動力分割機構１２は、減速機１５及び駆動軸１６を介して車両１の駆動輪１７に接続されている。この動力分割機構１２は、エンジン５の出力を発電機１１と駆動輪１７とに振り分けると共に電気モータ１０からの出力を駆動輪１７に伝達したり、減速機１５及び駆動軸１６を介して駆動力が駆動輪１７に伝達される際に変速をする変速機として機能したりする。

電気モータ１０は交流同期電動機であり、インバータ１３に接続され、交流電力によって駆動する。インバータ１３は、車両１に搭載されるバッテリ１４に蓄えられた電力を直流から交流に変換して電気モータ１０に供給すると共に、発電機１１によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１４に蓄えることができるように設けられている。発電機１１も、基本的には上述した電気モータ１０とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、電気モータ１０が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１１は主としてエンジン５の出力を受けて発電する役割をする。

また、電気モータ１０は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１７の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能になっている。この場合、駆動輪１７には回生ブレーキを作用させることができるので、これを通常の制動手段であるフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両１を制動させることができる。一方、発電機１１は主としてエンジン５の出力を受けて発電をするが、インバータ１３を介してバッテリ１４の電力を受けて駆動する電動機としても機能することが可能になっている。

また、エンジン５、電気モータ１０、発電機１１、動力分割機構１２は、それぞれＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続されており、ＥＣＵにより制御可能に設けられている。詳しくは、エンジン５及び動力分割機構１２は、これらを制御するエンジンＥＣＵ２１に接続されており、電気モータ１０及び発電機１１は、これらを制御するモータＥＣＵ２２に接続されている。これにより、エンジン５及び動力分割機構１２はエンジンＥＣＵ２１によって制御可能になっており、電気モータ１０及び発電機１１はモータＥＣＵ２２によって制御可能になっている。また、バッテリ１４は、バッテリ１４の充電量を監視するバッテリＥＣＵ２３に接続されている。

さらに、これらのエンジンＥＣＵ２１とモータＥＣＵ２２とバッテリＥＣＵ２３とは、メインＥＣＵ２０に接続されており、エンジン５による駆動と、電気モータ１０及び発電機１１による駆動とは、メインＥＣＵ２０によって総合的に制御される。即ち、メインＥＣＵ２０によりエンジン５の出力と電気モータ１０及び発電機１１による出力の配分が決定され、この決定に応じてエンジン５、電気モータ１０及び発電機１１を制御すべく、各制御指令がメインＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ２１及びモータＥＣＵ２２に出力される。また、エンジンＥＣＵ２１及びモータＥＣＵ２２は、エンジン５、電気モータ１０及び発電機１１の情報をメインＥＣＵ２０に出力している。

また、バッテリＥＣＵ２３は、バッテリ１４の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ２０に対して充電要求指令を出力する。充電要求指令を受けたメインＥＣＵ２０はバッテリ１４に充電をするように発電機１１を発電させる制御を行う。

図２は、図１のエンジン及びこのエンジンに備えられる燃料改質装置の構成図である。図１に示すエンジン５には、実施例に係る燃料改質装置３０が備えられている。このように燃料改質装置３０が備えられているエンジン５は、４つの気筒６が直列に配置されている。また、このエンジン５には、気筒６内に連通すると共に気筒６内に吸入される空気が流れる通路である吸気通路４０と、気筒６内で燃料を燃焼させた後、気筒６内から排出される排気ガスが流れる排気通路５０とが接続されている。これらの吸気通路４０と排気通路５０とは、気筒６の数に合わせてそれぞれ４つの通路に分岐しており、分岐した通路が４つの気筒６に対応し、気筒６内に連通してエンジン５に接続されている。

この吸気通路４０と排気通路５０とのうち吸気通路４０には、エンジン５の運転時に気筒６に対して燃料を供給可能な燃料供給手段であるインジェクタ４１が配設されている。このインジェクタ４１は、エンジン５の運転時に気筒６内に燃料を噴射することにより、気筒６に対して燃料を供給可能に設けられている。また、吸気通路４０を流れる空気の流れ方向におけるインジェクタ４１の上流側には、吸気通路４０内を開閉可能なスロットルバルブ４２が配設されており、スロットルバルブ４２のさらに上流側には、吸気通路４０内を流れる空気の流量を検出可能なエアフロメータ４３が設けられている。このように形成される吸気通路４０の入口には、吸気通路４０に流入する空気中の不純物を除去するエアクリーナ４４が設けられている。

また、排気通路５０には、排気ガスの成分を検出可能な排気ガス成分検出手段であるＯ_２センサ６５が設けられており、さらに、排気ガスを浄化し、且つ、改質用燃料の改質を行う触媒部６０が備えられている。この触媒部６０には、排気ガスを浄化する浄化手段である浄化触媒６１が内設されている。さらに、触媒部６０には、改質用の燃料である改質用燃料より、気筒６内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段である改質触媒６２が内設されている。この改質触媒６２は、触媒部６０に内設される浄化触媒６１の周囲に配設されており、例えばロジウム系の触媒が用いられている。また、触媒部６０には、浄化触媒６１の温度を検出可能な浄化手段温度検出手段である浄化触媒温度センサ６６が備えられている。

また、排気通路５０は、排気通路５０内を流れる排気ガスの流れ方向における触媒部６０の上流で通路が分岐しており、分岐した通路のうち、一方の通路は排気通路５０の主となる通路である排気主通路５１となっている。また、排気通路５０の分岐した通路のうち、他方の通路は改質用通路５２となっている。この改質用通路５２は、一端が排気主通路５１に接続され、他端が触媒部６０に接続されている。このように形成される改質用通路５２には、改質させる元になる燃料である改質用燃料を排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段である改質用燃料インジェクタ５５が設けられている。この改質用燃料インジェクタ５５は、改質用燃料を改質用通路５２内に噴射することにより、改質用燃料を排気ガスに対して供給可能になっている。

また、改質用燃料インジェクタ５５が設けられる改質用通路５２は、一端が排気主通路５１に接続され、他端が触媒部６０に接続されており、改質用通路５２内を流れる排気ガスは、排気主通路５１側から触媒部６０側に流れる。このため、改質用燃料インジェクタ５５は、改質用通路５２内を流れる排気ガスの流れ方向における触媒部６０の上流側に位置している。換言すると、触媒部６０に設けられる改質触媒６２は、改質用燃料インジェクタ５５で改質用燃料を供給する排気ガスの流れ方向における改質用燃料インジェクタ５５の下流側に位置している。

また、触媒部６０にはＥＧＲガス通路７０が接続されており、このＥＧＲガス通路７０は、排気ガスが流れる方向において触媒部６０と吸気通路４０との間に設けられている。つまり、ＥＧＲガス通路７０は、触媒部６０と吸気通路４０とを接続している。このように設けられるＥＧＲガス通路７０は、触媒部６０からＥＧＲガス通路７０に流れた排気ガス及び改質触媒６２で生成した改質ガスが、触媒部６０側から吸気通路４０側に流れることができるように形成されている。即ち、ＥＧＲガス通路７０は、改質ガスを気筒６の吸気通路４０に流入可能な還流通路となっている。

また、当該ＥＧＲガス通路７０には、ＥＧＲガス通路７０を流れる排気ガスや改質ガスを冷却可能な冷却手段であるＥＧＲクーラ７１が設けられている。ＥＧＲクーラ７１は、エンジン５を循環し、車両１の運転時にエンジン５を冷却する冷却媒体である冷却水（図示省略）と、排気ガス及び改質ガスとの間で熱交換を行うことができるように形成されており、排気ガス及び改質ガスは、冷却水との間で熱交換を行うことにより温度が低下する。

また、ＥＧＲガス通路７０には、ＥＧＲクーラ７１が設けられている部分と吸気通路４０に接続されている部分との間の部分、即ち、ＥＧＲガス通路７０における吸気通路４０に接続されている部分の近傍に、ＥＧＲガス通路７０内を開閉可能なＥＧＲガス流量調整バルブ７２が配設されている。

また、このように設けられるＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、双方の通路が接続される触媒部６０を挟んで直線状に形成されている。詳しくは、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、排気主通路５１内を流れる排気ガスの流れ方向に対して略直交する方向で触媒部６０に接続されており、さらに、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、触媒部６０に対して互いに略対向する位置に接続されている。これにより、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とにおける触媒部６０に接続されている部分は、触媒部６０を挟んで直線状に形成されている。

このように形成される排気通路５０は、排気主通路５１を流れる排気ガスの流れ方向における触媒部６０の下流側にも設けられている。即ち、排気通路５０は、排気ガスの流れ方向における触媒部６０の上流側から下流側にかけて連通して形成されている。

また、吸気通路４０に設けられたインジェクタ４１は、当該エンジン５を備える車両１に設けられ、エンジン５の運転用の燃料を貯留する燃料タンク７５に接続されている。この燃料タンク７５は、燃料タンク７５内の燃料を外部に送出可能な燃料フィードポンプ７６を備えており、燃料タンク７５内の燃料は、この燃料フィードポンプ７６によってインジェクタ４１に供給可能に設けられている。また、実施例に係る燃料改質装置３０では、燃料タンク７５に貯留される燃料、即ち、エンジン５の運転用に用いられる燃料は、ガソリンとアルコール燃料とが混合された燃料となっている。

同様に、改質用通路５２に設けられた改質用燃料インジェクタ５５は、改質用燃料を貯留する改質用燃料タンク７７に接続されている。この改質用燃料タンク７７は、改質用燃料タンク７７内の改質用燃料を外部に送出可能な改質用燃料フィードポンプ７８を備えており、改質用燃料タンク７７内の改質用燃料は、この改質用燃料フィードポンプ７８によって改質用燃料インジェクタ５５に供給可能に設けられている。また、実施例に係る燃料改質装置３０では、改質用燃料タンク７７に貯留される改質用燃料、即ち、改質触媒６２で改質される改質用燃料は、アルコール燃料となっている。

これらのインジェクタ４１及び改質用燃料インジェクタ５５、スロットルバルブ４２、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２、エアフロメータ４３、Ｏ_２センサ６５、浄化触媒温度センサ６６は、エンジンＥＣＵ２１に接続されている。

図３は、図２に示す燃料改質装置の要部構成図である。エンジンＥＣＵ２１には、処理部８１、記憶部９５及び入出力部９６が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、エンジンＥＣＵ２１に接続されているインジェクタ４１、改質用燃料インジェクタ５５、スロットルバルブ４２、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２、エアフロメータ４３、Ｏ_２センサ６５、浄化触媒温度センサ６６は、入出力部９６に接続されており、入出力部９６は、これらのスロットルバルブ４２や浄化触媒温度センサ６６等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部９５には、実施例に係る燃料改質装置３０を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部９５は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部８１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、スロットルバルブ４２の開閉の制御が可能なスロットルバルブ制御部８２と、エアフロメータ４３での検出結果より運転中のエンジン５の吸入空気量を取得可能な吸入空気量取得部８３と、を有している。

また、処理部８１は、インジェクタ４１から噴射する燃料の噴射量を制御可能な燃料噴射量制御部８４と、改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料の噴射量を制御可能な改質用燃料噴射量制御部８５と、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２の開閉の制御が可能なＥＧＲガス流量調整バルブ制御部８６と、を有している。

また、処理部８１は、エンジン５の運転を制御すると共に少なくともエンジン５の間欠運転の制御が可能に設けられた内燃機関制御手段であるエンジン制御部８７と、浄化触媒温度センサ６６での検出結果より浄化触媒６１の温度を取得する浄化触媒温度取得部８８と、浄化触媒温度取得部８８で取得した浄化触媒６１の温度が所定の温度よりも低いか否かを判定する浄化触媒温度判定部８９と、を有している。

エンジンＥＣＵ２１によって制御される燃料改質装置３０の制御は、例えば、浄化触媒温度センサ６６などによる検出結果に基づいて、処理部８１が上記コンピュータプログラムを当該処理部８１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてＥＧＲガス流量調整バルブ７２などを作動させることにより制御する。その際に処理部８１は、適宜記憶部９５へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように燃料改質装置３０を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、エンジンＥＣＵ２１とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例に係る燃料改質装置３０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例に係る燃料改質装置３０が設けられる車両１は、運転時には車両１の室内に設けられるアクセルペダル（図示省略）の開度に応じて、エンジン５や電気モータ１０を制御する制御指令をメインＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ２１やモータＥＣＵ２２に出力する。このうち、エンジンＥＣＵ２１は、メインＥＣＵ２０からの制御指令に応じて当該エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有するスロットルバルブ制御部８２が、スロットルバルブ４２の開度を制御する。これにより、吸気通路４０にはスロットルバルブ４２の開度に応じた空気が流れる。吸気通路４０に空気が流れた場合、この空気の流量をエアフロメータ４３で検出し、エアフロメータ４３での検出結果をエンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する吸入空気量取得部８３で取得する。

吸入空気量取得部８３で取得した吸入空気量は、アクセルペダルの開度などの運転状態に関する情報と共にエンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する燃料噴射量制御部８４に伝達され、伝達された運転状態に関する情報に応じて燃料噴射量制御部８４によってインジェクタ４１を制御し、インジェクタ４１を作動させる。エンジン５の運転時には、インジェクタ４１には、燃料タンク７５が備える燃料フィードポンプ７６によって燃料タンク７５内の燃料が供給されるため、燃料噴射量制御部８４がインジェクタ４１を作動させることにより、インジェクタ４１は、燃料噴射量制御部８４での制御に応じた燃料を吸気通路４０内に噴射する。

このように、吸気通路４０内に対してインジェクタ４１から燃料を噴射することにより、噴射した燃料は吸気通路４０内を流れる空気と混合し、混合気となって吸気通路４０内を流れる。吸気通路４０内を流れる混合気は、分岐して形成される吸気通路４０に沿って分岐し、エンジン５が有する４つの気筒６内に吸入される。

気筒６内に吸入された混合気は、それぞれの気筒６の燃焼行程で混合気中の燃料が燃焼し、燃焼後の排気ガスは、排気行程で気筒６内から排気通路５０に流出する。排気通路５０に排気ガスが流れた場合、排気ガスの大部分は排気通路５０の排気主通路５１を通り、触媒部６０に流れて触媒部６０に設けられる浄化触媒６１に流れる。浄化触媒６１に流れた排気ガスは浄化触媒６１によって浄化され、排気ガスの流れ方向における触媒部６０の下流側に位置する排気通路５０に流れて大気に放出される。また、このように排気ガスが浄化触媒６１を通過する際には、浄化触媒６１には排気ガスの熱が伝達されるため、浄化触媒６１は、排気ガスの熱により温度が上昇する。

一方、排気通路５０を流れる排気ガスのうち、一部の排気ガスは改質用通路５２に流れる。改質用通路５２には、このように一部の排気ガスが流れるが、この改質用通路５２には改質用燃料インジェクタ５５が設けられている。改質用燃料インジェクタ５５は、改質用通路５２内を流れる排気ガスに対して、排気ガスの改質を行う際に用いる燃料である改質用燃料を噴射可能に設けられており、その噴射量は、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する改質用燃料噴射量制御部８５によって制御可能に設けられている。つまり、改質用燃料噴射量制御部８５は改質用燃料インジェクタ５５を制御することにより改質用燃料インジェクタ５５を作動させることができるが、改質用燃料インジェクタ５５には、改質用燃料タンク７７が備える改質用燃料フィードポンプ７８によって改質用燃料タンク７７内の改質用燃料が供給される。このため、改質用燃料噴射量制御部８５が改質用燃料インジェクタ５５を作動させることにより、改質用燃料インジェクタ５５は、改質用燃料噴射量制御部８５での制御に応じた改質用燃料を改質用通路５２内に噴射する。

改質用燃料噴射量制御部８５によって制御される改質用燃料インジェクタ５５から改質用燃料を噴射した場合、改質用燃料は改質用通路５２を流れる排気ガスと混合し、混合した状態で触媒部６０に流入する。このように、改質用燃料と混合した状態で触媒部６０に流入した排気ガスは、触媒部６０に設けられている改質触媒６２を通過する。

ここで、改質触媒６２は、浄化触媒６１の周囲に配設されて浄化触媒６１と一体となって触媒部６０に内設されているが、浄化触媒６１は、排気主通路５１から流れる排気ガスの熱が伝達されることにより、温度が高くなっている。このため、このように温度が高くなった浄化触媒６１の熱は改質触媒６２に伝達され、改質触媒６２の温度も上昇する。これにより、改質用燃料と混合した排気ガスが改質触媒６２を通過する際には、改質触媒６２は排気ガスに熱を与えながら通過する排気ガスを改質し、改質ガスを生成する。

つまり、改質触媒６２は、浄化触媒６１を介して排気ガスの熱が伝達されることにより温度が上昇するが、改質触媒６２の作用で排気ガスを改質する際には、この熱を利用し、吸熱反応により改質する。このように、触媒部６０に内設される改質触媒６２は、浄化触媒６１が排気ガスを浄化する際に排気ガスから伝達される熱を利用して改質ガスを生成可能に設けられている。この改質により生成した改質ガスは、水素を含んでおり、燃焼可能な気体となっている。

具体的には、改質用燃料であるアルコール燃料としてメタノールを用いた場合、改質触媒６２はメタノール（ＣＨ_３ＯＨ）を吸熱反応させることにより、改質ガスとして水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成する。即ち、改質触媒６２は、浄化触媒６１から伝達された熱を利用し、メタノールを下記の化学反応式（１）のように熱分解して改質ガスを生成する。
ＣＨ_３ＯＨ→２Ｈ_２＋ＣＯ・・・（１）

改質触媒６２では、このように改質用燃料を改質して改質ガスを生成するが、改質触媒６２で生成した改質ガス、及び改質ガスに改質されずに改質触媒６２を通過する排気ガスは、エンジン５に還流する還流ガスであるＥＧＲガスとして、ＥＧＲガス通路７０に流れる。ＥＧＲガス通路７０に流れたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７１を通過する。その際に、ＥＧＲクーラ７１は、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる。これにより、ＥＧＲガスは、温度が低下する。

ＥＧＲクーラ７１によって温度が低下したＥＧＲガスは、さらにＥＧＲガス通路７０を流れ、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２の方向に向かう。このＥＧＲガス流量調整バルブ７２は、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有するＥＧＲガス流量調整バルブ制御部８６によって制御可能に設けられており、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部８６は、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２を制御することによりＥＧＲガス流量調整バルブ７２の開度を調整する。

ここで、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２が設けられるＥＧＲガス通路７０は、吸気通路４０に接続されているが、吸気通路４０内を流れる空気とＥＧＲガス通路７０内を流れるＥＧＲガスとでは、ＥＧＲガス通路７０内を流れるＥＧＲガスの方が、吸気通路４０内を流れる空気よりも圧力が高くなっている。このため、吸気通路４０とＥＧＲガス通路７０とが連通した状態では、ＥＧＲガス通路７０内を流れるＥＧＲガスは、吸気通路４０内に流入する。

従って、ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部８６によってＥＧＲガス流量調整バルブ７２を制御し、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２の開度を大きくした場合には、ＥＧＲガス通路７０内を流れるＥＧＲガスの吸気通路４０内への流入量は多くなり、ＥＧＲガス流量調整バルブ７２の開度を小さくした場合には、吸気通路４０内へのＥＧＲガスの流入量は少なくなる。

吸気通路４０には、このようにＥＧＲガス流量調整バルブ７２の開度に応じた量のＥＧＲガスが流れるが、このＥＧＲガスには、改質ガスが含まれており、さらに改質ガスには、水素や一酸化炭素などの燃焼可能なガスが含まれている。このため、ＥＧＲガスが流入した気筒６内で燃料が燃焼する場合には、燃料と共に改質ガスも燃焼する。特に、水素は急速燃焼をするガスであるため、水素が燃焼をする際には、気筒６内の水素は急速な燃焼速度で燃焼する。

また、これらのように気筒６内で燃焼する改質ガスは、エンジン５の運転に用いられる燃料であるガソリンとアルコール燃料との混合燃料よりも発熱量が高いため、改質ガスが燃焼した際には、エンジン５の出力は増加する。従って、ＥＧＲガスに含まれる改質ガスを燃焼させる場合において、エンジン５の出力を一定にする場合には、改質ガスを燃焼させない場合と比較してスロットルバルブ４２は閉じ、インジェクタ４１から噴射する燃料の噴射量を低減させる。

燃料改質装置３０を備えるエンジン５の運転時は、このように運転するが、このエンジン５はハイブリッド装置３が有する複数の原動手段のうちの１つになっている。ハイブリッド装置３を備える車両１の走行時は、車両１の運転状態に応じてメインＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ２１及びモータＥＣＵ２２に対して制御指令を出力することにより、原動手段であるエンジン５、電気モータ１０及び発電機１１による駆動が、総合的に制御される。この制御は、エンジン５、電気モータ１０、発電機１１の出力を制御したり、起動と停止を繰り返す、いわゆる間欠運転の制御をしたりする。これらのエンジン５、電気モータ１０、発電機１１の出力は、動力分割機構１２に伝達され、動力分割機構１２から減速機１５及び駆動軸１６を介して、駆動力として駆動輪１７に伝達される。これにより、当該ハイブリッド装置３を搭載する車両１は、エンジン５、電気モータ１０及び発電機１１の出力により走行する。

車両１の運転時には、このようにエンジン５は間欠運転を行うが、この間欠運転の制御は、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有するエンジン制御部８７で行う。エンジン制御部８７は、メインＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ２１に対してエンジン５の間欠運転の制御指令を出力した際に、この制御指令に従って実質的なエンジン５の制御を行う。例えば、メインＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ２１に対してエンジン５の間欠運転によりエンジン５を停止させる制御指令を出力した場合には、エンジン制御部８７から燃料噴射量制御部８４に対してインジェクタ４１から噴射する燃料を停止するようにインジェクタ４１を制御する信号を送信する。これにより、インジェクタ４１から燃料は噴射されなくなるため、気筒６内に燃料は供給されなくなり、エンジン５は運転を停止する。

間欠運転により停止したエンジン５を再起動する場合には、エンジン制御部８７から燃料噴射量制御部８４に対してインジェクタ４１から燃料を噴射するようにインジェクタ４１を制御する信号を送信する。さらに、この状態で、モータＥＣＵ２２で電気モータ１０を制御しつつエンジンＥＣＵ２１で動力分割機構１２を制御し、電気モータ１０の出力を、動力分割機構１２を介してエンジン５に伝達する。これにより、エンジン５が有するクランクシャフト（図示省略）が回転し、ピストン（図示省略）が気筒６内で往復しながら空気と燃料との混合気が気筒６内に供給されるため、エンジン５は再起動する。

図４は、図２に示すエンジンを間欠運転する際に運転を延長する場合における浄化触媒の温度の変化を示す図である。また、このようにエンジン５を間欠運転により停止する際に、浄化触媒温度センサ６６で検出する浄化触媒６１の温度が所定の温度よりも低い場合には、改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料の噴射の停止後、所定の期間エンジン５を運転した後にエンジン５の運転を停止させる。つまり、エンジン５を間欠運転により停止する場合において浄化触媒６１の温度が所定の温度よりも低い場合には、所定の期間エンジン５の運転を延長する。

詳しくは、エンジン制御部８７で間欠運転によりエンジン５を停止させる際、浄化触媒温度センサ６６で検出した浄化触媒６１の温度が所定の温度より低いかを、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する浄化触媒温度判定部８９で判定する。この判定により、浄化触媒６１の温度が所定の温度より低い場合には、エンジン制御部８７はエンジンＥＣＵ２１の燃料噴射量制御部８４に対して燃料の噴射を停止させる指示を行った後、所定の期間エンジン５の運転を延長し、所定の期間の経過後に改質用燃料噴射量制御部８５に対して改質用燃料の噴射を停止させる指示を行う。これにより、改質用燃料噴射停止時１０５以降、エンジン５が再起動されるまでは、改質用燃料インジェクタ５５は改質用燃料の噴射を停止する。

エンジン５を停止する際にエンジン制御部８７でこのような制御を行った場合、所定の期間はエンジン５の運転を延長し、改質用燃料インジェクタ５５からの改質用燃料の噴射を停止した状態でインジェクタ４１からは燃料を噴射する。この場合、エンジン５はインジェクタ４１から噴射する燃料によって運転を続けるため、排気通路５０には燃料の燃焼後の排気ガスが流れる。この排気ガスは大部分が排気主通路５１に流れ、排気主通路５１から触媒部６０に流れる。排気主通路５１から触媒部６０に排気ガスが流れた場合、排気ガスは主に触媒部６０に内設される浄化触媒６１に流れ、浄化触媒６１は排気ガスを浄化する。その際に、浄化触媒６１には排気ガスの熱が伝達されて温度が上昇し、温度が上昇した浄化触媒６１の熱は改質触媒６２に伝達される。

このように、燃料を噴射するインジェクタ４１に対し、エンジン５を間欠運転によって停止する際にエンジン制御部８７で上記のような指令を出力した場合には、改質用燃料インジェクタ５５は改質用燃料を噴射しないため、改質用燃料は改質用通路５２を流れる排気ガスには供給されなくなる。このため、改質用燃料は改質触媒６２に流れなくなり、改質触媒６２は改質用燃料を改質しなくなる。即ち、改質触媒６２は改質用燃料を吸熱反応させなくなるため、改質触媒６２からは熱が奪われ難くなる。さらに、改質触媒６２で改質用燃料を吸熱反応させない場合には、浄化触媒６１から改質触媒６２に伝達される熱も少なくなるため、浄化触媒６１の温度も低下し難くなる。

つまり、間欠運転による運転の停止時にエンジン５の運転を延長する場合には、改質用燃料インジェクタ５５からは改質用燃料を噴射しない状態でインジェクタ４１から燃料を噴射するが、この場合、排気ガスが浄化触媒６１に流れつつ改質触媒６２では吸熱反応をさせないため、エンジン５の運転を延長する場合における浄化触媒６１の温度である運転延長時触媒温度１０１は上昇する。

エンジン制御部８７は、改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料の噴射の停止後、所定の期間が経過したら、燃料噴射量制御部８４に対してインジェクタ４１から噴射する燃料を停止させる制御指令を出力する。これにより、エンジン５は停止するため、排気ガスは気筒６内から排気通路５０に流出しなくなる。このため、排気ガスは触媒部６０に流れなくなるため、排気ガスの熱は浄化触媒６１や改質触媒６２に伝達されなくなる。従って、エンジン５の運転を延長させた場合におけるエンジン５の停止時である運転延長時エンジン停止時１０６以降は、これらの温度は放熱により時間の経過とともに低下する。

エンジン制御部８７は、間欠運転によりエンジン５の運転を停止した後、車両１の運転状態によりエンジン５を作動させる必要がある場合には、エンジン５を再起動する。この場合、燃料噴射量制御部８４によってインジェクタ４１を制御させることによりインジェクタ４１から燃料を噴射させながら、電気モータ１０の出力がエンジン５に伝達されるように動力分割機構１２を制御する。これにより、エンジン５は電気モータ１０の出力によってクランクシャフトが回転しつつ気筒６内に空気と燃料との混合気が供給されるため、混合気の燃料は気筒６内で燃焼し、エンジン５は再起動する。

エンジン５が再起動した場合、排気ガスは気筒６内から排出されて排気通路５０に流れ、触媒部６０に流れる。これにより、排気ガスの熱は浄化触媒６１や改質触媒６２に伝達されるため、エンジン再起動時１０７以降は、これらの温度は再び上昇する。

間欠運転によるエンジン５の運転の停止時に運転を延長する場合には、このように運転延長時触媒温度１０１は改質用燃料噴射停止時１０５から運転延長時エンジン停止時１０６までは温度が上昇し、運転延長時エンジン停止時１０６以降エンジン再起動時１０７まで温度が低下する。

これに対し、間欠運転によるエンジン５の運転の停止時に運転を延長しない場合には、運転の延長をしない場合における浄化触媒６１の温度である運転延長無し時触媒温度１０２は、改質用燃料噴射停止時１０５以降エンジン再起動時１０７まで、温度が低下する。つまり、間欠運転によるエンジン５の運転の停止時に運転を延長しない場合には、インジェクタ４１による燃料の噴射と、改質用燃料インジェクタ５５による改質用燃料の噴射とを同時に停止するため、排気ガスは改質用燃料の噴射の停止とほぼ同時に浄化触媒６１に流れなくなる。このため、浄化触媒６１に排気ガスの熱が伝達されなくなるため、浄化触媒６１の温度は改質用燃料噴射停止時１０５からエンジン再起動時１０７にかけて温度が低下する。

間欠運転によるエンジン５の運転の停止時に、エンジン５の運転の延長をする場合と延長をしない場合とでは、このように浄化触媒６１の温度の変化の仕方が異なっており、エンジン５の運転の延長をしない場合は、運転の延長をする場合よりも早いタイミングで温度が低下し始める。このため、例えば運転延長時触媒温度１０１と運転延長無し時触媒温度１０２とが改質用燃料噴射停止時１０５以前は同じ温度である場合でも、エンジン再起動時１０７には、運転延長時触媒温度１０１は運転延長無し時触媒温度１０２よりも高くなる。浄化触媒６１の温度は、このように運転延長時触媒温度１０１と運転延長無し時触媒温度１０２とで温度の変化の仕方が異なり、エンジン再起動時１０７には運転延長時触媒温度１０１は運転延長無し時触媒温度１０２よりも高くなる。

エンジン５を再起動した際には、排気ガスが浄化触媒６１に流れるため、排気ガスの熱が浄化触媒６１に伝達され、浄化触媒６１及び改質触媒６２は温度が上昇する。その際に、間欠運転によるエンジン５の運転の延長をする場合としない場合とで排気ガスの温度が同程度の温度の場合には、この延長をしたか否かに関わらず、浄化触媒６１及び改質触媒６２は、同程度の割合で温度が上昇する。

このため、エンジン再起動時１０７に運転延長無し時触媒温度１０２よりも温度が高くなる運転延長時触媒温度１０１は、エンジン再起動時１０７以降も温度が運転延長無し時触媒温度１０２よりも高くなり続ける。これにより、運転延長時触媒温度１０１は、排気ガスを浄化可能な温度である触媒活性温度１００に到達する温度が、運転延長無し時触媒温度１０２よりも早くなる。

このように、浄化触媒６１の温度が触媒活性温度１００に到達したら、浄化触媒６１で排気ガスの浄化が可能になり、エンジン５の運転を停止することにより温度が低下していた浄化触媒６１の暖機は完了する。従って、運転延長時触媒温度１０１の触媒暖機完了１１０は、運転延長無し時触媒温度１０２の触媒暖機完了１１０よりも早くなる。

また、浄化触媒６１の温度が上昇した場合、浄化触媒６１の熱は改質触媒６２に伝達されるため、浄化触媒６１の温度が早く上昇することにより、改質触媒６２でも早いタイミングで改質用燃料を吸熱反応させ、改質ガスを生成することができる。即ち、エンジン５の運転を延長した場合には、エンジン５の運転を延長しない場合と比較して浄化触媒６１は早いタイミングで触媒活性温度１００に到達するため、改質触媒６２も同様に、エンジン５の運転を延長した場合には、エンジン５の運転を延長しない場合と比較して早いタイミングで改質用燃料を改質することができる。

図５は、実施例に係る燃料改質装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る燃料改質装置３０の制御方法、即ち、当該燃料改質装置３０の処理手順について説明する。なお、以下の処理手順の説明では、エンジン５の間欠運転によるエンジン５の運転の停止時における手順について説明する。実施例に係る燃料改質装置３０の処理手順では、まず、浄化触媒６１の温度を取得する（ステップＳＴ１０１）。この取得は、浄化触媒温度センサ６６で検出する浄化触媒６１の温度の検出結果が、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する浄化触媒温度取得部８８に伝達され、浄化触媒温度として浄化触媒温度取得部８８で取得する。

次に、浄化触媒温度＜判定基準温度Ｔｃであるかを判定する（ステップＳＴ１０２）。この判定は、浄化触媒温度取得部８８で取得した浄化触媒温度が、所定の温度である判定基準温度Ｔｃよりも低いか否かを、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する浄化触媒温度判定部８９で判定する。この判定を行う際には、浄化触媒温度取得部８８で取得した浄化触媒温度が浄化触媒温度判定部８９に伝達され、浄化触媒温度判定部８９で浄化触媒温度と判定基準温度Ｔｃとを比較する。なお、この判定に用いる判定基準温度Ｔｃは、間欠運転によるエンジン５の停止後、再起動した際に浄化触媒温度が低くなり過ぎないかを判断する所定の温度として、予めエンジンＥＣＵ２１の記憶部９５に記憶されている。

浄化触媒温度判定部８９での判定により、浄化触媒温度は判定基準温度Ｔｃよりも低いと判定された場合には、エンジン５の運転をＮサイクル延長する制御を行う（ステップＳＴ１０３）。この制御は、エンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有するエンジン制御部８７で行う。その際に、エンジンＥＣＵ２１の記憶部９５には、間欠運転によるエンジン５の停止時に運転を延長する際における延長する回転が記憶されている。即ち記憶部９５には、間欠運転によるエンジン５の停止時に、改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料の噴射の停止後にエンジン５を運転し続ける回転であるＮサイクルが記憶されている。

浄化触媒温度判定部８９での判定により浄化触媒温度は判定基準温度Ｔｃよりも低いと判定された場合には、エンジン制御部８７は、まず、改質用燃料噴射量制御部８５に対して改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料の噴射を停止させる制御指令を出力する。その後、エンジン５を運転させ続け、記憶部９５に記憶されたＮサイクルが経過したら、エンジン制御部８７は燃料噴射量制御部８４に対して、インジェクタ４１から噴射する燃料の噴射を停止させる。これによりエンジン５は、間欠運転による運転の停止時に改質用燃料の停止後Ｎサイクルだけ運転が延長し、Ｎサイクル経過した後、運転は停止する。また、このようにＮサイクルは、改質用燃料インジェクタ５５による改質用燃料の供給の停止後にエンジン５を運転させ続ける所定の期間になっている。

これに対し、浄化触媒温度判定部８９での判定（ステップＳＴ１０２）により、浄化触媒温度は判定基準温度Ｔｃよりも低くない、つまり判定基準温度Ｔｃ以上であると判定された場合には、この処理手順から抜け出る。この場合、エンジン５の間欠運転による運転の停止時に、エンジン５の運転の延長は行わないため、エンジン制御部８７は改質用燃料インジェクタ５５から噴射する改質用燃料とインジェクタ４１から噴射する燃料とを同時に停止させる制御信号を、改質用燃料噴射量制御部８５と燃料噴射量制御部８４とに送信する。これによりエンジン５は、改質用燃料の噴射の停止と同時に運転が停止する。

以上の燃料改質装置３０は、エンジン制御部８７によって間欠運転させるエンジン５を間欠運転によって停止させる際に、浄化触媒６１の温度が判定基準温度Ｔｃよりも低い場合にはエンジン５の運転を延長し、改質用燃料インジェクタ５５による改質用燃料の噴射の停止後、エンジン５をＮサイクル運転した後にエンジン５の運転を停止させる。つまり、エンジン５を間欠運転によって停止させる際に、改質用燃料の噴射の停止後、Ｎサイクルの間はエンジン５を運転させ続ける。これにより、改質用燃料の噴射の停止後に、排気ガスをＮサイクルの間流すことができるため、この排気ガスによって浄化触媒６１の温度を上昇させることができる。従って、間欠運転によって停止させたエンジン５を再起動させる際に、浄化触媒６１はエンジン５を改質用燃料の噴射の停止と同時に停止させた場合と比較して温度が高くなっているため、浄化触媒６１により排気ガスの浄化が行い易くなる。この結果、間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、浄化触媒６１の温度を検出する浄化触媒温度センサ６６が設けられているため、エンジン５を間欠運転により停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後にエンジン５をＮサイクル運転させるかを、より正確に浄化触媒６１の温度に基づいて判断することができる。これにより、より確実にエンジン５の再起動時における浄化触媒６１の温度を予め高くすることができると共に、不必要にエンジン５を運転することを抑制できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ、より確実に間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、実施例に係る燃料改質装置３０が備えられるエンジンの燃料は、アルコール燃料が含まれているが、エンジン５の燃料としてアルコール燃料を用いた場合には、ガソリンのみを燃料とする場合と比較して燃料の燃焼温度が低くなる。このため、排気ガスの温度も低くなり、浄化触媒６１の温度も低くなる。このため、エンジン５の燃料にアルコール燃料を用いた場合には、燃料にガソリンのみを用いた場合と比較して浄化触媒６１の温度は低くなる。従って、エンジン５の燃料にアルコール燃料を用いた場合には、エンジン５を間欠運転により一時的に停止し、再起動する際に浄化触媒６１の温度が低くなり易いため、アルコール燃料が用いられるエンジン５を間欠運転によって停止させる際に、改質用燃料の供給の停止後、所定の期間はエンジン５を運転させ続けることにより、浄化触媒６１の温度を上昇させることができる。この結果、より確実に間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

なお、改質用燃料の噴射の停止後におけるエンジン５の運転の延長時には、エンジン５の燃焼行程における点火時期を遅角するのが好ましい。点火時期を遅角した場合、排気ガスの温度は上昇するため、排気ガスの熱が伝達されることにより温度が上昇する浄化触媒６１の温度を上昇させ易くなる。このため、エンジン５の運転を停止する際に、浄化触媒６１の温度が高い状態で停止することができるため、エンジン５を再起動した場合における浄化触媒６１の温度を、比較的高温の状態にすることができる。これにより、より確実に間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、上述した燃料改質装置３０では、間欠運転によるエンジン５の停止後、エンジン５を再起動した際に浄化触媒温度が低くなり過ぎないかを判断するために用いられる判定基準温度Ｔｃは、予めエンジンＥＣＵ２１の記憶部９５に記憶されているが、この判定基準温度Ｔｃは車両１の運転状態により変化させてもよい。例えば、エンジン５の停止後、再起動するまでの時間が短い場合には、浄化触媒６１の温度はあまり低下しないため、エンジン５の停止時における浄化触媒６１の温度はあまり高くなくてもよい。反対に、エンジン５が再起動するまでの時間が長い場合には、浄化触媒６１の温度は低下し易いため、エンジン５を再起動させた後、早急に浄化触媒６１を活性化させるためには、エンジン５の停止時における浄化触媒６１の温度を高くするのが好ましい。このように、エンジン５の運転状態によって浄化触媒６１の温度の変化の仕方が異なるため、エンジン５を再起動した際に浄化触媒温度が低くなり過ぎないかを判断するために用いられる判定基準温度Ｔｃは、運転状態により変化させてもよい。

また、エンジン５の運転を延長する際におけるＮサイクルも予めエンジンＥＣＵ２１に記憶されているが、このＮサイクルも判定基準温度Ｔｃと同様に、車両１の運転状態に応じて変化させてもよい。つまり、エンジン５の運転の延長は、改質用燃料の噴射の停止後に排気ガスを浄化触媒６１に流すことにより浄化触媒６１の温度を高くすることが目的なので、例えば、エンジン５の停止後、再起動するまでの時間が短い場合には、浄化触媒６１の温度はあまり低下しないため、Ｎサイクルは少なくてもよい。反対に、エンジン５が再起動するまでの時間が長い場合には、浄化触媒６１の温度は低下し易いため、エンジン５を再起動させた後、早急に浄化触媒６１を活性化させるためには、Ｎサイクルを多くし、浄化触媒６１の温度を高くするのが好ましい。このように、エンジン５の運転状態によって浄化触媒６１の温度の変化の仕方が異なるため、エンジン５の運転を延長する所定の期間であるＮサイクルは、運転状態により変化させてもよい。

図６は、本発明の変形例に係る燃料改質装置の構成図である。図７は、図６に示す燃料改質装置の要部構成図である。また、実施例に係る燃料改質装置３０では、間欠運転でのエンジン５の停止時にエンジン５の運転を延長するかの基準を、浄化触媒６１の温度を基準にしているが、この判断の基準は、改質触媒６２の温度を基準にしてもよい。例えば、実施例に係る燃料改質装置３０が有する浄化触媒温度センサ６６の代わりに、図６に示すように、改質触媒６２の温度を検出可能な改質手段温度検出手段である改質触媒温度センサ１５０を設けてもよい。また、この改質触媒温度センサ１５０を設けることに伴い、実施例に係る燃料改質装置３０が備えるエンジンＥＣＵ２１の処理部８１が有する浄化触媒温度取得部８８及び浄化触媒温度判定部８９の代わりに、図７に示すようにエンジンＥＣＵ２１の処理部８１には、改質触媒温度センサ１５０での検出結果より改質触媒６２の温度を取得する改質触媒温度取得部１６０と、改質触媒温度取得部１６０で取得した改質触媒６２の温度が所定の温度よりも低いかを判定する改質触媒温度判定部１６１と、を設けてもよい。

この場合、エンジン制御部８７は、改質触媒温度センサ１５０で検出した改質触媒６２の温度が所定の温度より低い場合に、エンジン５を間欠運転により停止させる際に改質用燃料インジェクタ５５による改質用燃料の噴射の停止後、所定の期間であるＮサイクル運転後にインジェクタ４１による燃料の噴射を停止させてエンジン５の運転を停止させるように設けられる。

これらにより、間欠運転によりエンジン５の運転を停止する際には、改質触媒温度センサ１５０で改質触媒６２の温度を検出し、この検出結果より改質触媒温度取得部１６０で改質触媒６２の温度を取得する。その後、改質触媒温度取得部１６０で取得した改質触媒６２の温度が所定の温度よりも低いかを、改質触媒温度判定部１６１で判定し、改質触媒６２の温度が所定の温度よりも低い場合には、エンジン制御部８７から改質用燃料噴射量制御部８５に対して改質用燃料インジェクタ５５からの改質用燃料の噴射を停止させる制御指令を出力する。さらに、燃料噴射量制御部８４に対して、改質用燃料インジェクタ５５からの改質用燃料の噴射の停止後、所定の期間であるＮサイクルだけ運転させる燃料をインジェクタ４１から噴射させる制御指令を出力する。

つまり、エンジン５は、間欠運転により運転を停止する際には、所定の期間であるＮサイクル運転を延長して運転し、運転中の排気ガスによって浄化触媒６１及び改質触媒６２の温度を上昇させる。従って、エンジン５の再起動時には、エンジン５の運転を延長しない場合と比較して早いタイミングで浄化触媒６１によって排気ガスを浄化でき、且つ、早いタイミングで改質触媒６２によって改質ガスを生成できる。

このように、改質触媒６２の温度を検出する改質触媒温度センサ１５０を設けることにより、エンジン５を間欠運転により停止させる際に、改質用燃料の噴射の停止後にエンジンをＮサイクル運転させるかを、より正確に改質触媒６２の温度に基づいて判断することができる。これにより、より確実にエンジン５の再起動時における浄化触媒６１の温度を予め高くすることができると共に、不必要にエンジン５を運転することを抑制できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ、より確実に間欠運転をするエンジン５の再起動後における排気ガスの浄化性能を改善することができる。

また、実施例に係る燃料改質装置３０では、燃料タンク７５に貯留され、エンジン５の運転に用いる燃料はガソリンとアルコール燃料との混合燃料となっているが、エンジン５の運転に用いる燃料は、ガソリンのみやアルコール燃料のみでもよい。また、改質用燃料タンク７７に貯留される改質用燃料はアルコール燃料となっているが、改質用燃料は、ガソリンとアルコール燃料との混合燃料やガソリンのみでもよい。エンジン５の運転に用いる燃料は、エンジン５の気筒６内で燃料し、エンジン５を運転させることのできる燃料であればよく、改質用燃料は、改質触媒６２で改質することによりエンジン５の気筒６内で燃焼可能な改質ガスを生成できる燃料であればよい。

また、実施例に係る燃料改質装置３０では、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、排気主通路５１内を流れる排気ガスの流れ方向に対して略直交する方向で触媒部６０に接続されているが、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、これ以外の形態で配設されていてもよい。例えば、ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、改質用通路５２から触媒部６０内に流れ、さらにＥＧＲガス通路７０に流れる排気ガスや改質ガスの流れが、排気主通路５１内を流れる排気ガスの流れ方向に向流するように形成されていてもよい。ＥＧＲガス通路７０と改質用通路５２とは、改質用燃料が供給された改質用通路５２内の排気ガスが触媒部６０内の改質触媒６２に流れて改質触媒６２で改質ガスを生成し、この改質ガス及び排気ガスがＥＧＲガス通路７０に流れるように設けられていれば、その形態は問わない。

以上のように、本発明に係る燃料改質装置は、改質ガスを排気ガスと共に内燃機関に吸気させる燃料改質装置に有用であり、特に、間欠運転を行う内燃機関に備えられる燃料改質装置に適している。

実施例に係る燃料改質装置を備えるエンジンを搭載する車両の要部概略図である。図１のエンジン及びこのエンジンに備えられる燃料改質装置の構成図である。図２に示す燃料改質装置の要部構成図である。図２に示すエンジンを間欠運転する際に運転を延長する場合における浄化触媒の温度の変化を示す図である。実施例に係る燃料改質装置の処理手順を示すフロー図である。本発明の変形例に係る燃料改質装置の構成図である。図６に示す燃料改質装置の要部構成図である。

符号の説明

１車両
３ハイブリッド装置
５エンジン
６気筒
１０電気モータ
１１発電機
１２動力分割機構
２０メインＥＣＵ
２１エンジンＥＣＵ
２２モータＥＣＵ
３０燃料改質装置
４０吸気通路
４１インジェクタ
４２スロットルバルブ
５０排気通路
５１排気主通路
５２改質用通路
５５改質用燃料インジェクタ
６０触媒部
６１浄化触媒
６２改質触媒
６６浄化触媒温度センサ
７０ＥＧＲガス通路
７２ＥＧＲガス流量調整バルブ
７５燃料タンク
７７改質用燃料タンク
８２スロットルバルブ制御部
８３吸入空気量取得部
８４燃料噴射量制御部
８５改質用燃料噴射量制御部
８６ＥＧＲガス流量調整バルブ制御部
８７エンジン制御部
８８浄化触媒温度取得部
８９浄化触媒温度判定部
１５０改質触媒温度センサ
１６０改質触媒温度取得部
１６１改質触媒温度判定部

Claims

車両に搭載される複数の原動手段のうちの１つとして設けられ、且つ、前記車両の運転中に間欠運転をする内燃機関の気筒内から排出された排気ガスを浄化する浄化手段と、
改質させる元になる燃料である改質用燃料を前記排気ガスに対して供給可能な改質用燃料供給手段と、
前記改質用燃料供給手段で前記改質用燃料を供給する前記排気ガスの流れ方向における前記改質用燃料供給手段の下流側に位置しており、前記改質用燃料を前記浄化手段の熱を利用して吸熱反応させることにより前記気筒内で燃焼可能な改質ガスを生成する改質手段と、
少なくとも前記内燃機関の間欠運転の制御が可能に設けられていると共に、前記内燃機関を前記間欠運転により停止させる際に前記浄化手段または前記改質手段の温度が所定の温度よりも低い場合には、前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間前記内燃機関を運転した後に前記内燃機関の運転を停止させる内燃機関制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料改質装置。
さらに、前記浄化手段の温度を検出可能な浄化手段温度検出手段を備えており、
前記内燃機関制御手段は、前記浄化手段温度検出手段で検出した前記浄化手段の温度が所定の温度より低い場合に、前記内燃機関を間欠運転により停止させる際に前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間運転後に前記内燃機関の運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置。
さらに、前記改質手段の温度を検出可能な改質手段温度検出手段を備えており、
前記内燃機関制御手段は、前記改質手段温度検出手段で検出した前記改質手段の温度が所定の温度より低い場合に、前記内燃機関を間欠運転により停止させる際に前記改質用燃料供給手段による前記改質用燃料の供給の停止後、所定の期間運転後に前記内燃機関の運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置。
前記内燃機関は、アルコール燃料を含む燃料により運転可能になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料改質装置。