JP2016130185A

JP2016130185A - 燃料改質装置

Info

Publication number: JP2016130185A
Application number: JP2015004422A
Authority: JP
Inventors: 賢司青柳; Kenji Aoyagi; 陽介中川; Yosuke Nakagawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Also published as: US20170361296A1; DE112015005945T5; WO2016113811A1

Abstract

【課題】水蒸気改質反応によるエネルギーの回収を効率よく行うことのできる燃料改質装置を提供する。
【解決手段】この燃料改質装置１００は、燃料を噴射して改質触媒１１１に供給する第２インジェクタ１１２と、第２インジェクタ１１２による燃料の噴射量を制御する噴射制御部１２３と、を備える。
噴射制御部１２３は、改質触媒１１１の温度が予め設定された下限温度Ｔ_Lを下回ることのないように、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料と水とを改質触媒上で水蒸気改質反応させる燃料改質装置に関する。

燃料改質装置を備えた車両が提案されており（例えば下記特許文献１）、その実用化に向けて鋭意開発が進められている。燃料改質装置は、車両の内燃機関から排出された排ガスに含まれる水と、エタノール等の燃料とを改質触媒上で反応（水蒸気改質反応）させ、当該反応によって得られた水素を内燃機関に供給するものである。

このような燃料改質装置は、排ガスの熱エネルギーを吸熱反応である水蒸気改質反応によって回収し、回収した熱エネルギーを水素や一酸化炭素などの化学エネルギーに変換してその再利用を図るもの、ということができる。燃料のエネルギーが高い効率で利用されるため、車両の燃料消費量を抑制することが可能となる。

改質触媒上において水蒸気改質反応を効率よく生じさせるためには、改質触媒の温度を触媒活性温度の近傍、またはそれよりも高い温度に保ちながら、改質触媒に向けた燃料の供給（噴射）が行われる必要がある。ただし、水蒸気改質反応は吸熱反応であるから、反応が生じるとともに改質触媒の温度が低下し、触媒活性温度を下回って水蒸気改質反応が抑制されてしまうことがある。

このため、下記特許文献１に記載の燃料改質装置では、改質触媒の温度が低いときには、水蒸気改質反応に先立ち、改質触媒の温度を予め上昇させることとしている。具体的には、改質触媒に酸素を供給することにより、燃料と酸素とによる発熱反応を生じさせている。当該反応によって改質触媒の温度が上昇するので、これに続いて水蒸気改質反応を生じさせることができる。

特開２０１３−１３３２５３号公報

しかしながら、燃料改質装置は、排ガスに含まれる熱エネルギーを回収して再利用し、これにより燃料消費量を抑制するためのものであるから、改質触媒の温度を上昇させるために燃料の一部が消費されてしまうことは望ましくない。エネルギーを有効に利用するためには、燃料改質装置において噴射される燃料は、その全てが水蒸気改質反応のために消費されることが望ましい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料の一部を発熱反応のために消費することがなく、水蒸気改質反応によるエネルギーの回収を効率よく行うことのできる燃料改質装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料改質装置は、燃料と水とを改質触媒上で水蒸気改質反応させる燃料改質装置であって、燃料を噴射して改質触媒に供給する燃料噴射部と、燃料噴射部による燃料の噴射量を制御する噴射制御部と、を備え、噴射制御部は、改質触媒の温度が予め設定された所定温度を下回ることのないように、噴射量を制御する。

このような構成の燃料改質装置では、改質触媒の温度が予め設定された所定温度を下回ることの無いように、燃料の噴射量が噴射制御部によって適切に制御される。上記の所定温度として、例えば改質触媒の触媒活性温度を設定しておけば、改質触媒における水蒸気改質反応が常に高効率で行われることとなる。

つまり、本発明に係る燃料改質装置では、改質触媒の温度を予め上昇させてから水蒸気改質反応を生じさせるのではなく、改質触媒の温度低下量が問題にならない程度の量の燃料のみが改質触媒に噴射される。噴射された燃料の一部が発熱反応のために消費されてしまうことがないため、水蒸気改質反応によるエネルギーの回収が効率よく行われる。

本発明によれば、水蒸気改質反応によるエネルギーの回収を効率よく行うことのできる燃料改質装置が提供される。

本発明の実施形態に係る燃料改質装置の構成を模式的に示す図である。図１に示された燃料改質装置の制御部により実行される処理の流れを示すフローチャートである。改質触媒の温度変化を示すグラフである。図１に示された燃料改質装置の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る燃料改質装置１００について説明する。燃料改質装置１００は、内燃機関１０を備えた車両ＧＣの一部に取り付けられており、内燃機関１０から排出された排ガスの熱を回収し再利用するための装置となっている。

車両ＧＣの構成について先に説明する。車両ＧＣは、内燃機関１０と、吸気配管２０と、排気配管３０と、ＥＧＲ配管４０とを備えている。

内燃機関１０は、複数の気筒を備えた４サイクルレシプロエンジンであって、液体燃料を気筒内で燃焼させることにより駆動力を生じさせるものである。尚、それぞれの気筒の構成は略同一であるから、図１においては単一の気筒のみが「内燃機関１０」として図示されている。

内燃機関１０の各気筒には、冷却水温センサ１１と、ノックセンサ１２と、クランク角センサ１３等の各種センサが取り付けられている。冷却水温センサ１１は、ラジエータ（不図示）と内燃機関１０との間で循環する冷却水の温度を測定するための温度センサである。ノックセンサ１２は、内燃機関１０の気筒内部で生じるノッキング（異常燃焼）を検出するためのセンサである。クランク角センサ１３は、気筒が備えるクランクシャフトの回転各を測定するためのセンサである。これらセンサによって得られた各測定値は、車両ＧＣの全体の制御を司るＥＣＵ（不図示）に入力される。

吸気配管２０は、内燃機関１０に空気を供給するための配管である。吸気配管２０には、上流側（図１では左側）から順に、エアクリーナ２１と、エアフローメータ２２と、スロットルバルブ２３と、サージタンク２５と、第１インジェクタ２７とが設けられている。吸気配管２０の下流側端部（図１では右側）には内燃機関１０が接続されている。

エアクリーナ２１は、車両ＧＣの外部から導入される空気から異物を除去するためのフィルタである。エアフローメータ２２は、吸気配管２０を通り内燃機関１０に供給される空気の流量を測定するための流量計である。エアフローメータ２２によって測定された流量は、車両ＧＣのＥＣＵに入力される。

スロットルバルブ２３は、吸気配管２０を通る空気の流量を調整するための流量調整弁である。車両ＧＣに備えられたアクセルペダル（不図示）の操作量に応じて、スロットルバルブ２３の開度が調整され、これにより空気の流量が調整される。スロットルバルブ２３には開度センサ２４が備えられている。スロットルバルブ２３の開度は開度センサ２４によって測定され、車両ＧＣのＥＣＵに入力される。

サージタンク２５は、吸気配管２０の途中に形成された箱状の容器である。吸気配管２０は、サージタンク２５の下流側において複数に分岐しており、分岐したそれぞれの流路が各気筒へと接続されている。サージタンク２５の内部空間は、吸気配管２０のうち他の部分における内部空間よりも広くなっている。サージタンク２５により、一の気筒による圧力変動が他の気筒に影響してしまうことが防止されている。サージタンク２５には圧力センサ２６が備えられている。吸気配管２０内の圧力は圧力センサ２６によって測定され、車両ＧＣのＥＣＵに入力される。

第１インジェクタ２７は、吸気配管２０の内部に燃料を噴射するための電磁弁である。第１インジェクタ２７には、不図示のフューエルポンプによって加圧された燃料が供給されている。第１インジェクタ２７が開状態になると、その先端から噴射された燃料が空気と混合されながら内燃機関１０の気筒内に供給される。車両ＧＣのＥＣＵは、第１インジェクタ２７の開閉動作を制御することにより、内燃機関１０への燃料の供給量を調整する。

排気配管３０は、内燃機関１０の気筒で生じた排ガスを外部に排出するための配管である。排気配管３０の上流側端部（図１では左側）は内燃機関１０に接続されている。排気配管３０の途中（内燃機関１０よりも下流側）には、排ガスを浄化するための触媒コンバータ３１が設けられている。

排気配管３０のうち触媒コンバータ３１よりも上流側の部分には空燃比センサ３２が備えられており、触媒コンバータ３１よりも下流側の部分には酸素センサ３３が備えられている。これらは、いずれも排気配管３０を通る排ガスの酸素濃度を監視するためのセンサであって、その測定結果は車両ＧＣのＥＣＵに入力される。ＥＣＵは、内燃機関１０における燃焼が理論空燃比で行われるよう、空燃比センサ３２等の測定結果に基づいて第１インジェクタ２７からの燃料の噴射量等を制御する。

ＥＧＲ配管４０は、排気配管３０を通る排ガスの一部を吸気配管２０に戻し、再び内燃機関１０に供給する（所謂「排気再循環」を行う）ための配管である。ＥＧＲ配管４０の上流側端部は、排気配管３０のうち内燃機関１０と触媒コンバータ３１との間となる位置に接続されている。ＥＧＲ配管４０の下流側端部は、吸気配管２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２５との間となる位置に接続されている。

ＥＧＲ配管４０には、上流側から順に、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ４３とが設けられている。また、ＥＧＲ配管４０のうちＥＧＲバルブ４３よりも上流側の部分には、燃料改質装置１００の一部である改質ユニット部１１０が設けられている。改質ユニット部１１０については後述する。

ＥＧＲクーラ４２は、高温の排ガスを冷却し、予めその温度を下げてから吸気配管２０に供給するための冷却器である。ＥＧＲバルブ４３は、ＥＧＲ配管４０を通る排ガスの流量を調整するための流量調整弁である。車両ＧＣのＥＣＵは、ＥＧＲバルブ４３の開度を調整することにより、排気配管３０を通る排ガスのうちＥＧＲ配管４０に流入する排ガスが占める割合、すなわちＥＧＲ率を調整する。

尚、車両ＧＣの具体的な構成は上記のようなものに限定されず、本発明に係る燃料改質装置は様々な構成の車両に搭載することができる。例えば、排気配管３０に対するＥＧＲ配管４０の接続位置は、触媒コンバータ３１よりも下流側であってもよい。また、車両ＧＣが過給装置を備えていてもよい。

燃料改質装置１００の構成について説明する。燃料改質装置１００は、改質ユニット部１１０と、制御部１２０とを備えている。改質ユニット部１１０は、ＥＧＲ配管４０のうちＥＧＲクーラ４２よりも上流側（排気配管３０側）の部分に設けられている。改質ユニット部１１０は、ＥＧＲ配管４０に通じる空間が内部に形成されており、当該空間に改質触媒１１１が充填された構成となっている。

改質触媒１１１は、アルミナによって形成された所謂「モノリス型」の触媒である。改質触媒１１１には、ＥＧＲ配管４０の流路方向に沿って複数の格子状の流路が形成されており、それぞれの流路の内壁面に触媒物質が担持されている。

改質ユニット部１１０には、改質触媒１１１の温度を計測するための温度センサ１１３が備えられている。改質触媒１１１の温度は温度センサ１１３によって測定され、制御部１２０に入力される。

改質ユニット部１１０のうち改質触媒１１１よりも上流側の部分には、第２インジェクタ１１２が設けられている。第２インジェクタ１１２は、内燃機関１０に設けられた第１インジェクタ２７と同様に構成された電磁弁であって、改質触媒１１１よりも上流側の空間に向けて燃料（エタノール）を噴射することが可能となっている。第２インジェクタ１１２の開閉動作、すなわち燃料の噴射は、後述の制御部１２０によって制御される。

第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射は、車両ＧＣのＥＣＵによってＥＧＲ制御が行われているとき、すなわち、ＥＧＲバルブ４３が開状態となってＥＧＲ配管４０を排ガスが通っているときに行われる。第２インジェクタ１１２から燃料が噴射されると、改質ユニット部１１０の内部では、排ガスに含まれる水と燃料とが混合された状態で改質触媒１１１に供給される。

改質触媒１１１は、通過する排ガスによって加熱され高温となっている。高温となった改質触媒１１１に水と燃料（炭化水素）が触れると、これらの間で水蒸気改質反応が生じ、水素及び一酸化炭素が生成される。

排ガスは、改質ユニット部１１０を通過することによって水素含有ガスとなり、吸気配管２０に供給される。その後、水素含有ガス（排ガス）は内燃機関１０の気筒に供給され、再び燃焼に供される。

改質ユニット部１１０内で生じる水蒸気改質反応は、よく知られているように吸熱反応であるから、排ガスは冷却されその温度を下げながら水素含有ガスとなっていく。つまり、改質ユニット部１１０内では、排ガスの熱エネルギーが水蒸気改質反応によって回収され、水素の化学エネルギーに変換されている。燃料改質装置１００は、排ガスの熱エネルギーを回収して化学エネルギーに変換した後、当該化学エネルギーを再び内燃機関１０で利用することで、燃料のエネルギー利用効率を高めるものである。このような燃料改質装置１００により、車両ＧＣの燃費を向上させることができる。

制御部１２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースを備えたコンピュータシステムである。制御部１２０は、機能的な制御ブロックとして、温度取得部１２１と、目標値算出部１２２と、噴射制御部１２３とを備えている。

温度取得部１２１は、温度センサ１１３からの信号が入力される部分である。温度取得部１２１は、温度センサ１１３から入力された信号に基づいて、改質触媒１１１の温度を取得する。

目標値算出部１２２は、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射量（以下、単に「噴射量」ともいう）の目標値である目標噴射量を算出する部分である。目標噴射量の具体的な算出方法については、後に説明する。

噴射制御部１２３は、第２インジェクタ１１２に駆動電流を供給することで、第２インジェクタ１１２の開閉動作を制御する部分である。噴射制御部１２３は、第２インジェクタ１１２における噴射量が、目標値算出部１２２において算出された目標噴射量に一致するように、第２インジェクタ１１２の開閉動作を制御する。

尚、制御部１２０には、上記のように温度センサ１１３からの信号が入力されるほか、車両ＧＣのＥＣＵ（不図示）との通信により各種情報が入力される。例えば、ＥＧＲバルブ４３の開度や、車両ＧＣの運転条件（内燃機関１０の回転数や負荷の大きさ等）等の情報が、車両ＧＣのＥＣＵから制御部１２０に入力される。

ところで、水蒸気改質反応は低温においては反応性が弱く、改質触媒１１１が活性となる温度（触媒活性温度）の近傍かそれよりも高い温度において活発に反応する。このため、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射は、ＥＧＲ制御中において常に行われるのではなく、改質触媒１１１が高温となっていることが温度センサ１１３により確認されたときにおいてのみ行われる。また、第２インジェクタ１１２から燃料が噴射されると、吸熱反応の影響により改質触媒１１１の温度は低下する。制御部１２０は、燃料の噴射に伴って改質触媒１１１の温度が触媒活性温度よりも低くなってしまうことの無いように、第２インジェクタ１１２の開閉動作を制御する。

制御部１２０よって行われる具体的な処理の内容について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２に示される一連の処理は、所定の周期毎に繰り返し実行されている。

最初のステップＳ０１では、車両ＧＣにおいてＥＧＲ制御が実施されているか否かが判定される。ＥＧＲ制御が実施されている場合、すなわち、ＥＧＲバルブ４３が開状態となってＥＧＲ配管４０を通っている場合には、ステップＳ０２に移行する。ＥＧＲ制御が実施されていない場合、すなわち、ＥＧＲバルブ４３が閉状態となっている場合には、図２に示される一連の処理を終了する。

ステップＳ０２では、温度センサ１１３によって測定された改質触媒１１１の温度が、予め設定された下限温度よりも高いか否かが判定される。下限温度とは、燃料改質装置１００の運転中において、改質触媒１１１における水蒸気改質を十分に生じさせるために最低限確保すべき温度として、予め設定されたものである。本実施形態では、下限温度として触媒活性温度に等しい値（例えば５００℃）が設定されている。

改質触媒１１１の温度が下限温度よりも高ければ、ステップＳ０３に移行する。改質触媒１１１の温度が下限温度以下であれば、燃料の噴射に伴って改質触媒１１１の温度は下限温度を下回ってしまうということであるから、図２に示される一連の処理を終了する。

ステップＳ０３では、目標値算出部１２２によって目標噴射量が算出される。目標噴射量は、燃料の噴射が行われた場合における改質触媒１１１の温度低下量が、現時点における改質触媒１１１の温度から下限温度を差し引くことにより得られる温度差（改質触媒１１１において許容される温度低下量ともいうことができる。（以下、「許容温度低下量」とも称する）を超えてしまうことの無いように算出される。

図３には、第２インジェクタ１１２から燃料が噴射された場合における、改質触媒１１１の温度変化の一例が示されている。燃料が噴射される前の時点における改質触媒１１１の初期温度Ｔ_Sは、燃料が噴射された時刻ｔ０から低下し始め、最終的には略一定の値となる。このときの温度低下量が大きくなり過ぎると、改質触媒１１１の温度は下限温度（以下、「下限温度Ｔ_L」とも表記する）を下回ってしまうこととなる。

温度低下量は、噴射量が多いほど大きくなり、噴射量が小さいほど小さくなる。温度低下量と噴射量との関係は、予め実験などによって求められており、制御部１２０が備える記憶装置（不図示）にマップとして記憶されている。ステップＳ０３では、当該マップと許容温度低下量とに基づいて目標噴射量が算出される。

本実施形態では、噴射に伴う温度低下量が、初期温度Ｔ_Sと下限温度Ｔ_Lとの差ΔＴ（つまり許容温度低下量）に一致するように、目標噴射量が算出される。換言すれば、燃料の噴射が行われた後における改質触媒１１１の温度が下限温度Ｔ_Lを下回ることが無く、且つ下限温度Ｔ_Lに略一致するように、目標噴射量が算出される。

尚、温度低下量と噴射量との関係は常に同じなのではなく、改質触媒１１１の初期温度Ｔ_S、改質触媒１１１を排ガス及び燃料が通過する速度、ＥＧＲ率、車両ＧＣの運転条件、及び第２インジェクタ１１２から噴射される燃料の種類等によって変化する。従って、温度低下量と噴射量との関係を示すマップは、これらの要素を考慮して複数（又は多次元的なマップとして）備えられていることが望ましい。ステップＳ０３では、車両ＧＣのＥＣＵから得られた上記要素に関する情報（例えば、ＥＧＲ配管４０を通る排ガス等の流速）に基づいて適切なマップが選択され、当該マップと許容温度低下量とに基づいて目標噴射量がより正確に算出される。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、算出された目標噴射量が、上限値を超えているか否かが判定される。上限値とは、改質触媒１１１の温度低下量が最も大きくなるような噴射量として、制御部１２０により予め算出された値である。上限値は、改質触媒１１１において生じる水蒸気改質反応が飽和するような噴射量（改質効果が最大となる噴射量）ともいえる。

尚、上限値は常に一定なのではなく、改質触媒１１１の初期温度Ｔ_SやＥＧＲ率、車両ＧＣの運転条件等によって変化する。制御部１２０が備える記憶装置には、初期温度Ｔ_S等と上限値との関係が予めマップとして記憶されている。ステップＳ０４の判定が行われる際には、予め当該マップを参照することにより上限値が都度算出される。

ステップＳ０４において、目標噴射量が上限値を超えている場合にはステップＳ０５に移行する。目標噴射量が上限値以下である場合にはステップＳ０６に移行する。

ステップＳ０５では、目標噴射量が修正される。具体的には、目標噴射量の値が上限値と同じ値に書き換えられる。

ステップＳ０４又はステップＳ０５に続くステップＳ０６では、噴射制御部１２３により、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が行われる。この時の噴射量は、ステップＳ０３で算出された（又はステップＳ０５で書き換えられた）目標噴射量に一致する。その結果、改質触媒１１１の最終的な温度は、図３に示される例のように下限温度Ｔ_Lに略一致する。

以上のように、本実施形態に係る燃料改質装置１００では、改質触媒１１１の温度が予め設定された下限温度Ｔ_L（所定温度）を下回ることのないように、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射量が制御される。具体的には、燃料の噴射が行われた後における改質触媒１１１の温度が下限温度Ｔ_L以上となるように（例えば下限温度Ｔ_Lと一致するように）目標噴射量（目標値）が算出され、噴射量が目標噴射量に一致するように第２インジェクタ１１２の動作が制御される。

燃料の噴射に伴い、改質触媒１１１の温度は低下するのであるが、当該温度は下限温度Ｔ_Lを下回ることはなく、且つ下限温度Ｔ_Lにほぼ一致することとなる。すなわち、本実施形態では、改質触媒１１１が機能を発揮し得る範囲において可能な限り多くの燃料が噴射され、これにより排ガスからの熱エネルギーの回収が行われる。噴射された燃料の一部が発熱反応のために消費されてしまうことがないため、水蒸気改質反応によるエネルギーの回収が効率よく行われる。

尚、本実施形態では、改質ユニット部１１０に備えられた温度センサ１１３により、改質触媒１１１の温度が直接測定される。このような態様に換えて、温度センサ１１３を備えることなく、改質触媒１１１の温度が制御部１２０により算出されるような態様であってもよい。例えば、車両ＧＣの運転条件と排ガス温度との関係を予めマップとして記憶しておけば、現在の運転条件と当該マップを参照することにより、改質触媒１１１の温度を算出（推定）することが可能である。

本実施形態では、燃料が噴射された後における改質触媒１１１の温度の目標値（下限温度Ｔ_L）として、改質触媒１１１の触媒活性温度と同じ値が設定される。しかしながら、本発明を実施するにあたっては、他の値（例えば、触媒活性温度よりも僅かに低い値）が下限温度Ｔ_Lとして設定されてもよい。

また、制御部１２０は、本実施形態のように車両ＧＣのＥＣＵとは別の装置として設けられてもよいのであるが、車両ＧＣのＥＣＵと一体に設けられてもよい。つまり、車両ＧＣのＥＣＵが制御部１２０の機能を兼用するような構成であってもよい。

図４を参照しながら、本実施形態の変形例について説明する。図４に示された車両ＧＣａの構成は、改質ユニット部１１０の位置及び構造についてのみ、車両ＧＣの構成と異なっている。

この変形例では、改質ユニット部１１０は、排気配管３０のうち触媒コンバータ３１よりも下流側の部分に設けられている。また、改質ユニット部１１０内の改質触媒１１１は、ＥＧＲ配管４０を通る排ガスによって加熱されることに加えて、排気配管３０を通る排ガスによっても加熱されるように構成されている。すなわち、改質ユニット部１１０は、ＥＧＲ配管４０と排気配管３０との両方が接続された熱交換器の一部として構成されている。このような構成であれば、排気配管３０を通る排ガスによっても改質触媒１１１の温度が高温に保たれるので、比較的多量の燃料が第２インジェクタ１１２から噴射されたとしても、改質触媒の温度を下限温度Ｔ_L以上に保つことができる。

ただし、このような構成においては、改質ユニット部１１０が大型化し、車両ＧＣ内の限られたスペースの多くを改質ユニット部１１０が占めてしまうことになる。

これに対し、図１に示された構成の燃料改質装置１００では、ＥＧＲ配管４０（改質触媒１１１が配置された流路）を通る排ガスのみによって改質触媒１１１が加熱される構成であるから、改質ユニット部１１０の小型化が可能となっている。

改質触媒１１１の加熱量は、図４に示される変形例よりも小さくなってしまうのであるが、燃料の噴射に伴って改質触媒１１１の温度が下がり過ぎてしまうことは無い。このため、改質ユニット部１１０をより小型化し得る図１の構成の方が、利点が大きく、より望ましい構成であるといえる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

ＧＣ，ＧＣａ：車両
４０：ＥＧＲ配管
１００：燃料改質装置
１１０：改質ユニット部
１１１：改質触媒
１１２：第２インジェクタ
１１３：温度センサ
１２０：制御部
１２１：温度取得部
１２２：目標値算出部
１２３：噴射制御部

Claims

燃料と水とを改質触媒（１１１）上で水蒸気改質反応させる燃料改質装置（１００）であって、
前記燃料を噴射して前記改質触媒に供給する燃料噴射部（１１２）と、
前記燃料噴射部による前記燃料の噴射量を制御する噴射制御部（１２３）と、を備え、
前記噴射制御部は、
前記改質触媒の温度が予め設定された所定温度を下回ることのないように、前記噴射量を制御することを特徴とする燃料改質装置。
前記改質触媒の温度を測定又は推定する温度取得部（１２１）と、
前記燃料噴射部による前記燃料の噴射が行われた後における前記改質触媒の温度が、前記所定温度以上となるように、前記噴射量の目標値を算出する目標値算出部（１２２）と、を更に備え、
前記燃料噴射部は、前記噴射量を前記目標値に一致させるように制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料改質装置。
前記改質触媒の温度低下量が最も大きくなるような前記噴射量が、前記噴射量の上限値として設定され、
前記噴射制御部は、
算出された前記目標値が前記上限値を超えた場合には、前記噴射量を前記上限値に一致させるように制御することを特徴とする、請求項２に記載の燃料改質装置。
前記目標値算出部による前記目標値の算出は、
前記燃料の種類、前記改質触媒における前記燃料の通過速度、及び前記燃料噴射部による前記燃料の噴射が行われる直前における前記改質触媒の温度、のうち少なくともいずれか１つに基づいて行われることを特徴とする、請求項３に記載の燃料改質装置。
前記改質触媒は車両（ＧＣ，ＧＣａ）の排気再循環流路（４０）の内部に配置されており、
前記目標値算出部による前記目標値の算出は、前記車両の運転条件、及び前記車両のＥＧＲ率のうち少なくとも一方に基づいて行われることを特徴とする、請求項３に記載の燃料改質装置。
前記温度取得部は、前記改質触媒の近傍に取り付けられた温度センサ（１１３）からの信号に基づいて、前記改質触媒の温度を測定することを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の燃料改質装置。
前記改質触媒は、車両の内燃機関（１０）から排出された排ガスが通る排気再循環流路の内部に配置されており、
前記改質触媒は、前記排気再循環流路を通る前記排ガスのみによって加熱されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料改質装置。