JP2016130186A - 燃料改質装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気体の成分を検知するためのセンサを設けることなく、改質触媒の劣化及び再生処理の必要性を判定する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、改質触媒１１１の温度を測定する温度センサ１１３と、改質触媒１１１の再生処理が必要かどうかを判定する判定部１２２と、を備える。判定部１２２による判定は、水蒸気改質反応が生じている際における改質触媒１１１の温度変化に基づいて行われる。【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・一酸化炭素等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。
改質触媒は、時間の経過とともに劣化し、水蒸気改質反応により生成される水素の量が次第に減少して行くことが知られている。このような改質触媒の劣化は、触媒表面における炭素析出や、触媒の硫黄被毒等によって生じる。劣化した改質触媒を再生し、生成される水素の量を元に戻すには、改質触媒に酸素を供給し、炭素や硫黄などを除去する処理（再生処理）の実行が必要となる。
下記特許文献１に記載された燃料改質装置では、改質触媒の下流側にセンサが配置されている。改質触媒を通過した後（水蒸気改質反応が生じた後）における気体の成分を当該センサにより検知することで、改質触媒の劣化度合い、及び再生処理の必要性を判定することとしている。
特開２００９−１４４６１２号公報
しかしながら、改質触媒の劣化や再生処理の必要性を判定するために、気体の成分を検知するためのセンサ（Ｈ2センサ、Ｏ2センサ等）を追加配置することは、燃料改質装置のコストが高くなってしまうために望ましくない。
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、気体の成分を検知するためのセンサを設けることなく、改質触媒の劣化及び再生処理の必要性を判定することのできる燃料改質装置を提供することになる。
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、改質触媒の温度を測定する温度測定部と、改質触媒の再生処理が必要かどうかを判定する判定部と、を備え、判定部による判定は、水蒸気改質反応が生じている際における改質触媒の温度変化に基づいて行われることを特徴とする。
水蒸気改質反応は吸熱反応であるから、反応に伴って改質触媒の温度は低下する。その際における温度低下量は、生成される水素の量が多いほど大きくなる。換言すれば、改質触媒の劣化度合いが小さいほど温度低下量は大きくなり、改質触媒の劣化度合いが大きいほど温度低下量は小さくなる。
本発明はこの点に着眼してなされたものであって、上記構成の燃料改質装置では、水蒸気改質反応が生じている際における改質触媒の温度変化に基づいて、改質触媒の再生処理が必要かどうかの判定が行われる。つまり、気体の成分を検知するためのセンサを設けることなく、改質触媒の温度変化のみに基づいて、改質触媒の劣化及び再生処理の必要性を判定することが可能となっている。
本発明によれば、気体の成分を検知するためのセンサを設けることなく、改質触媒の劣化及び再生処理の必要性を判定することのできる燃料改質装置を提供することができる。
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・一酸化炭素等が生成される。
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・一酸化炭素等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、判定部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。
判定部１２２は、改質触媒１１１の再生処理が必要かどうかを判定する部分である。改質触媒１１１は、時間の経過とともにその表面に炭素析出が生じたり、硫黄被毒が生じたりすることにより、徐々に劣化していく。その結果、水蒸気改質反応により生成される水素の量が次第に減少して行ってしまう。当該劣化の度合いが大きいこと、すなわち、再生処理の実行により改質触媒の性能を回復させる必要があることが判定部１２２により判定された場合には、再生処理が実行される。具体的な判定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における噴射量が所定量となるように、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。また、制御部１２０は、車両ＧＣのＥＣＵとの通信を行うことにより、内燃機関１０における運転状態（例えば空燃比）を変更することも可能となっている。
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、改質処理が行われているか否か、すなわち、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が開始されているか否かが判定される。改質処理が未だ行われていない場合には、ステップＳ０４に移行する。改質処理が既に開始されている場合には、ステップＳ０９に移行する。
ステップＳ０４では、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が開始される。これにより、改質ユニット部１１０では水蒸気改質反応が生じ始める。既に述べたように、当該反応は吸熱反応であるから、改質触媒１１１の温度は低下する。
第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が開始された後の、改質触媒１１１の温度変化について、図３を参照しながら説明する。図３には、改質触媒１１１の温度変化の一例が示されている。同図に示されるように、時刻ｔ０において第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が開始されると、改質触媒１１１の温度はそれまでの温度ＴHから低下し始めて、時刻ｔ１０において最も低くなる（このときの温度を、以下では「最低温度ＴL」と表記する）。
ここで、温度低下量ΔＴ１（初期の温度ＴHから最低温度ＴLを差し引いた値）は、改質触媒１１１の劣化が全く生じていない場合において最も大きくなる。また、改質触媒１１１の劣化の度合いが大きいほど、上記の温度低下量ΔＴ１は小さくなる。以下の説明においては、改質触媒１１１の劣化が全く生じていない場合における温度低下量ΔＴ１のことを、「理想温度低下量」とも称する。
改質触媒１１１の温度が最低温度ＴLまで低下した後、改質触媒１１１の温度は緩やかに上昇して行く。図３に示される例では、時刻ｔ１０よりも後の時刻ｔ２０において、改質触媒１１１の温度が最低温度ＴLから温度ＴMまで上昇している。このような温度上昇は、時刻ｔ０以降において改質触媒１１１が次第に劣化して行き、これに伴い水蒸気改質反応が次第に抑制されていくことにより生じるものである。
図２に戻って説明を続ける。ステップＳ０４に続くステップＳ０５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、（一旦低下した後に）上昇し始めたか否かが判定される。改質触媒１１１の温度が上昇し始めていない場合、すなわち、図３における時刻ｔ１０よりも前である場合には、ステップＳ０５の判定が繰り返し行われる。改質触媒１１１の温度が上昇し始めたことが検知されると、ステップＳ０６に移行する。
ステップＳ０６では、測定された最低温度ＴLが、制御部１２０が備える記憶装置（不図示）に記憶される。
ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行の必要性が判定される。具体的には、測定された温度低下量ΔＴ１を、理想温度低下量で除することにより得られた値（以下、「温度低下率」とも称する）が、所定の閾値ＴＨ１よりも大きいか否かが判定される。当該判定は、制御部１２０の判定部１２２において行われる。
温度低下率が閾値ＴＨ１よりも大きい場合には、測定された温度低下量ΔＴ１が比較的大きく、改質触媒１１１における劣化の度合いが比較的小さいということである。このため、判定部１２２では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行は必要ないとの判定がなされる。その後、制御部１２０は図２に示される一連の処理を終了する。
ステップＳ０７において、温度低下率（温度低下量ΔＴ１／理想温度低下量）が閾値ＴＨ１以下である場合には、測定された温度低下量ΔＴ１が比較的小さく、改質触媒１１１における劣化の度合いが比較的大きいということである。このため、判定部１２２では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行が必要であるとの判定がなされる。この場合、ステップＳ０８に移行する。
ステップＳ０８では、改質触媒１１１の再生処理が実行される。本実施形態における再生処理は、（車両ＧＣのＥＣＵへの通信により）内燃機関１０における空燃比を一時的にリーンな状態とする処理となっている。改質触媒１１１には、通常時よりも多量の酸素が到達するようになるため、改質触媒１１１を覆う炭素や硫黄等が酸素との反応により除供される。これにより、改質触媒１１１の改質性能が回復し、水蒸気改質反応が多く生じるようになる。再生処理は、内燃機関１０の気筒に対する燃料供給の一時的な停止（燃料カット）等によって行われてもよい。ステップＳ０８の処理が行われた後は、図２に示される一連の処理を終了する。
このように、本実施形態では、改質触媒１１１の再生処理が必要かどうかの判定が、水蒸気改質反応が生じている際における改質触媒１１１の温度変化に基づいて行われる。具体的には、改質触媒１１１が劣化していない場合における温度低下量として予め定められた理想低下量と、実際に測定された温度低下量ΔＴ１と、の比率（上記の温度低下率）に基づいて判定が行われる。
このため、改質触媒１１１の下流側において気体の成分を検知するためのセンサを別途設ける必要が無く、これにより燃料改質装置１００のコストが抑制されている。
尚、再生処理の必要性（改質触媒１１１の劣化度合い）を判定するための具体的な方法としては、上記のように温度低下率と閾値ＴＨ１とを比較する方法の他、他の方法が用いられてもよい。
例えば、ステップＳ０７において、予め定められた理想低下量と、実際に測定された温度低下量ΔＴ１と、の差が、所定の閾値よりも大きいか否かに基づいて、再生処理を実行するかどうかの判定が行われてもよい。この場合、算出された差が閾値よりも大きいときには、改質触媒１１１の劣化度合いが比較的大きいと推定されるため、ステップＳ０８に移行して再生処理が実行されることとなる。
更に別の例として、ステップＳ０７において、測定された温度低下量ΔＴ１自体が、所定の閾値よりも大きいか否かに基づいて、再生処理を実行するかどうかの判定が行われてもよい。この場合、測定された温度低下量ΔＴ１が閾値よりも小さいときには、改質触媒１１１の劣化度合いが比較的大きいと推定されるため、ステップＳ０８に移行して再生処理が実行されることとなる。
ステップＳ０３において、既に改質処理が行われている場合、つまり、ステップＳ０４以降の処理が行われた後であり、第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が既に開始されている場合には、ステップＳ０９に移行する。ステップＳ０９への移行は、改質触媒１１１の温度が最低温度ＴLまで低下した時刻ｔ１０よりも後に行われることになる。ステップＳ０９では、引き続き第２インジェクタ１１２からの燃料の噴射が継続される。
ステップＳ０９に続くステップＳ１０では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行の必要性が再び判定される。ステップＳ１０では、測定された温度低下量ΔＴ１により、温度上昇量ΔＴ２を除することによって得られた値（以下、「温度上昇率」とも称する）が、所定の閾値ＴＨ２よりも小さいか否かが判定される。当該判定は、ステップＳ０７における判定と同様に、制御部１２０の判定部１２２において行われる。
ステップＳ１０の判定に用いられる「温度上昇量ΔＴ２」とは、現時点において測定された改質触媒１１１の温度（上昇中の温度）から、ステップＳ０６において記憶されていた最低温度ＴLを差し引くことによって得られる値のことである。つまり、時刻ｔ１０以降における改質触媒１１１の温度の上昇分に該当する値のことである。当該温度上昇は、既に述べたように改質触媒１１１の劣化に伴うものであるから、時間が経過して劣化の度合いが大きくなるほど、測定される温度上昇量ΔＴ２の値は大きくなる。
ステップＳ１０において、温度上昇率（温度上昇量ΔＴ２／温度低下量ΔＴ１）が閾値ＴＨ２よりも小さい場合には、測定された温度上昇量ΔＴ２が比較的小さく、改質触媒１１１における劣化の度合いが比較的小さいということである。このため、判定部１２２では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行は未だ必要ないとの判定がなされる。その後、制御部１２０は図２に示される一連の処理を終了する。
ステップＳ１０において、温度上昇率が閾値ＴＨ２よりも以上である場合には、測定された温度上昇量ΔＴ２が比較的大きく、改質触媒１１１における劣化の度合いが比較的大きいということである。このため、判定部１２２では、改質触媒１１１に対する再生処理の実行が必要であるとの判定がなされる。この場合、ステップＳ０８に移行する。既に述べたように、ステップＳ０８では改質触媒１１１の再生処理が実行される。
このように、本実施形態では、改質処理の実行に伴い改質触媒１１１の温度が上昇し始めた時刻ｔ１０以降においても、改質触媒１１１の再生処理が必要かどうかの判定が行われる。具体的には、改質触媒１１１の温度が最も低くなるまでの温度低下量ΔＴ１と、改質触媒１１１の温度が最も低くなった後の温度上昇量ΔＴ２と、の比率（上記の温度上昇率）に基づいて判定が行われる。
温度低下率に基づく判定（ステップＳ０７）に加えて、温度上昇率に基づく判定（ステップＳ１０）が再度行われるため、再生処理の必要性の判定がより確実に行われる。これらの判定は、両方ではなく一方のみが実行されることとしてもよい。
尚、温度上昇率に基づいて再生処理の必要性（改質触媒１１１の劣化度合い）を判定するための具体的な方法としては、上記のように温度上昇率と閾値ＴＨ２とを比較する方法の他、他の方法が用いられてもよい。
例えば、ステップＳ１０において、温度低下量ΔＴ１と温度上昇量ΔＴ２との差が、所定の閾値よりも大きいか否かに基づいて、再生処理を実行するかどうかの判定が行われてもよい。この場合、算出された差が閾値よりも小さいときには、改質触媒１１１の劣化度合いが比較的大きいと推定されるため、ステップＳ０８に移行して再生処理が実行されることとなる。
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、改質触媒１１１における水蒸気改質反応をより安定的に生じさせることができる。
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。更に、排気配管３０を通る排ガスからの加熱によっても改質触媒１１１の温度が変動してしまうため、温度センサ１１３の測定値に基づいて判定部１２２により行われる判定（再生処理を実行するかどうかの判定）の精度が低下してしまうことが考えられる。
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が加熱される構成となっている。このため、改質ユニット部１１０の小型化が可能となっていることに加えて、再生処理を実行するかどうかの判定をより精度よく行うことが可能となっている。
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：判定部
１２３：噴射制御部

Claims (7)

  1. 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、
    前記改質触媒の温度を測定する温度測定部（１１３，１２１）と、
    前記改質触媒の再生処理が必要かどうかを判定する判定部（１２２）と、を備え、
    前記判定部による判定は、前記水蒸気改質反応が生じている際における前記改質触媒の温度変化に基づいて行われることを特徴とする燃料改質装置。
  2. 前記判定部による判定は、前記改質触媒に前記燃料が噴射され始めた際における温度低下量に基づいて行われることを特徴とする、請求項１に記載の燃料改質装置。
  3. 前記判定部による判定は、前記改質触媒が劣化していない場合における前記温度低下量として予め定められた理想低下量と、実際に測定された前記温度低下量と、の差又は比率に基づいて行われることを特徴とする、請求項２に記載の燃料改質装置。
  4. 前記判定部による判定は、前記温度低下量が、予め定められた閾値よりも小さいか否かに基づいて行われることを特徴とする、請求項２に記載の燃料改質装置。
  5. 前記判定部による判定は、前記水蒸気改質反応が生じている際において、前記改質触媒の温度が最も低くなった後の温度上昇量に基づいて行われることを特徴とする、請求項１に記載の燃料改質装置。
  6. 前記判定部による判定は、前記改質触媒に前記燃料が噴射され始めた際における温度低下量と、前記温度上昇量と、の差又は比率に基づいて行われることを特徴とする、請求項５に記載の燃料改質装置。
  7. 前記改質触媒は車両（ＧＣ）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（４０）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。
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