JP7299798B2 - 改質燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、改質燃料供給装置に関する。

ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）は、排気ガスの一部を吸気管に還流させるため、エンジンの燃焼室において燃焼温度を低下させることができる。このため、ＥＧＲは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減やノックの抑制を図ることが可能となる。しかし、ＥＧＲ率（還流させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量／吸入空気量）が高いと燃焼が緩慢になり、エンジンの出力（トルク）が抑制されてしまう。

そこで、改質触媒で燃料を水素に改質し、改質した水素をＥＧＲガスとともに燃焼室に供給する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－２３５４６号公報

上記改質触媒は、活性温度（５００℃以上１１００℃以下）未満であると燃料を改質できない。したがって、改質触媒を効率よく昇温する技術の開発が希求されている。

本発明は、改質触媒を効率よく昇温することが可能な改質燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の改質燃料供給装置は、吸気管と排気管とを接続するＥＧＲ管に設けられる改質触媒と、改質触媒の排気管側、または、改質触媒よりも排気管側に設けられ、改質触媒を加熱する加熱部と、ＥＧＲ管における改質触媒よりも排気管側に設けられる燃料供給部と、車両が通行予定の道路状況および周辺情報のうちのいずれか一方または両方を含む将来情報を取得する情報取得部と、将来情報に基づいて、加熱部の出力を制御する加熱制御部と、を備える。

また、情報取得部は、車両の目的地までの経路を示す経路情報を取得し、取得した経路情報に基づいて将来情報を取得してもよい。

また、道路状況には、高速道路を示す情報、道路の傾斜を示す情報、および、渋滞を示す情報のうちいずれか１または複数が含まれ、周辺情報には、外気温を示す情報が含まれてもよい。

本発明によれば、改質触媒を効率よく昇温することが可能となる。

実施形態にかかるエンジンシステムを説明する図である。 実施形態にかかる加熱部の出力制御処理の流れを示す第１のフローチャートである。 実施形態にかかる加熱部の出力制御処理の流れを示す第２のフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

［エンジンシステム１００］
図１は、本実施形態にかかるエンジンシステム１００を説明する図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。

図１に示すように、車両に搭載されるエンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１０が設けられる。ＥＣＵ１０によりエンジンＥ全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

エンジンシステム１００を構成するエンジンＥは、シリンダブロック１０２と、クランクケース１０４と、シリンダヘッド１０６と、オイルパン１１０とを含む。クランクケース１０４は、シリンダブロック１０２と一体形成されている。シリンダヘッド１０６は、シリンダブロック１０２におけるクランクケース１０４とは反対側に接合される。オイルパン１１０は、クランクケース１０４におけるシリンダブロック１０２とは反対側に接合される。

シリンダブロック１０２には、複数のシリンダボア１１２が形成されている。複数のシリンダボア１１２において、それぞれピストン１１４が摺動可能にコネクティングロッド１１６に支持されている。そして、エンジンＥでは、シリンダボア１１２と、シリンダヘッド１０６と、ピストン１１４の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室１１８として形成される。

また、エンジンＥでは、クランクケース１０４およびオイルパン１１０に囲まれた空間がクランク室１２０として形成される。クランク室１２０内には、クランクシャフト１２２が回転可能に支持されており、ピストン１１４がコネクティングロッド１１６を介してクランクシャフト１２２に連結される。

シリンダヘッド１０６には、吸気ポート１２４および排気ポート１２６が燃焼室１１８に連通するように設けられる。吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間には、吸気弁１２８の先端（傘部）が位置し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間には、排気弁１３０の先端（傘部）が位置している。

また、シリンダヘッド１０６および不図示のヘッドカバーに囲まれた空間には、吸気用カム１３４ａ、ロッカーアーム１３４ｂ、排気用カム１３６ａ、および、ロッカーアーム１３６ｂが設けられる。吸気弁１２８は、ロッカーアーム１３４ｂを介して、吸気用カムシャフトに固定された吸気用カム１３４ａが当接されている。吸気弁１２８は、吸気用カムシャフトの回転に伴って、軸方向に移動し、吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間を開閉する。排気弁１３０は、ロッカーアーム１３６ｂを介して、排気用カムシャフトに固定された排気用カム１３６ａが当接されている。排気弁１３０は、排気用カムシャフトの回転に伴って、軸方向に移動し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間を開閉する。
なお、吸気用カムシャフトおよび排気用カムシャフトは、不図示のベルトを介してクランクシャフト１２２に接続されており、クランクシャフト１２２の回転に伴って回転する。

吸気ポート１２４の上流側には、吸気マニホールドを含む吸気管１４０が連通される。吸気管１４０内には、スロットルバルブ１４２、および、スロットルバルブ１４２より上流側にエアクリーナ１４４が設けられる。スロットルバルブ１４２は、アクセル（図示せず）の開度に応じてアクチュエータにより開閉駆動される。エアクリーナ１４４にて浄化された空気は、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に吸入される。

シリンダヘッド１０６には、燃料噴射口が燃焼室１１８に開口するようにインジェクタ１５０が設けられるとともに、先端が燃焼室１１８内に位置するように点火プラグ１５２が設けられる。インジェクタ１５０から燃焼室１１８に噴射された燃料は、吸気ポート１２４から燃焼室１１８に供給された空気と混ざり混合気となる。そして、所定のタイミングで点火プラグ１５２が点火され、燃焼室１１８内で生成された混合気が燃焼される。かかる燃焼により、ピストン１１４が往復運動を行い、その往復運動が、コネクティングロッド１１６を通じてクランクシャフト１２２の回転運動に変換される。

排気ポート１２６の下流側には、排気マニホールドを含む排気管１６０が連通される。排気管１６０内には、浄化触媒１６２が設けられる。浄化触媒１６２は、例えば、三元触媒（ＴＷＣ：Three-Way Catalyst）、および、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ：Lean NOx Trap）を含む。

三元触媒は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒成分を含む。三元触媒は、排気ポート１２６から排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化（除去）する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、三元触媒で除去しきれなかったＮＯｘを一旦吸蔵し、吸蔵したＮＯｘを所定のタイミングで還元（浄化）する。浄化触媒１６２によって浄化された排気ガスは、マフラ１６４を通じて外部に排気される。

ＥＧＲ管１７０は、排気管１６０における、浄化触媒１６２の上流側と、吸気管１４０におけるスロットルバルブ１４２の下流側とに接続される。ＥＧＲ管１７０は、排気管１６０を流通する排気ガスの一部を吸気管１４０に還流させる（以下、還流させた排気ガスを「ＥＧＲガス」と称する）。

ＥＧＲ管１７０には、ＥＧＲクーラ１７２が設けられており、ＥＧＲクーラ１７２で冷却されたＥＧＲガスは、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に還流する。ＥＧＲバルブ１７４は、ＥＧＲ管１７０におけるＥＧＲクーラ１７２の下流側に設けられる。ＥＧＲバルブ１７４は、ＥＧＲ管１７０を開閉して流路幅を調整することで、ＥＧＲ管１７０を流れるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲ管１７０を介して吸気管１４０に流入したＥＧＲガスは、スロットルバルブ１４２を通過した新気とともに燃焼室１１８に供給される。

また、エンジンシステム１００には、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、アクセル開度センサ１８６が設けられる。

吸入空気量センサ１８０は、吸気管１４０におけるエアクリーナ１４４とスロットルバルブ１４２との間に設けられており、エンジンＥに流入する吸入空気量を検出する。スロットル開度センサ１８２は、スロットルバルブ１４２の開度を検出する。クランク角センサ１８４は、クランクシャフト１２２のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１８６は、アクセル（図示せず）の開度を検出する。

吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６は、ＥＣＵ１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１０に出力する。

ＥＣＵ１０は、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６から出力された信号を取得してエンジンＥを制御する。ＥＣＵ１０は、エンジンＥを制御する際、信号取得部１２、目標値導出部１４、空気量決定部１６、スロットル開度決定部１８、噴射量導出部２０、点火時期決定部２２、駆動制御部２４、バルブ制御部２６として機能する。

信号取得部１２は、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６が検出した値を示す信号を取得する。目標値導出部１４は、クランク角センサ１８４から取得したクランク角を示す信号に基づいてエンジンＥの回転数（クランクシャフト１２２の回転数）を導出する。また、目標値導出部１４は、導出したエンジンＥの回転数、および、アクセル開度センサ１８６から取得したアクセル開度を示す信号に基づき、目標エンジン回転数および目標トルクを導出する。

空気量決定部１６は、目標値導出部１４により導出された目標エンジン回転数および目標トルクに基づいて、各燃焼室１１８に供給する目標空気量を決定する。スロットル開度決定部１８は、空気量決定部１６により決定された各燃焼室１１８の目標空気量の合計量を導出し、合計量の空気を外部から吸気するための目標スロットル開度を決定する。

噴射量導出部２０は、空気量決定部１６により決定された燃焼室１１８の目標空気量（エンジン負荷）に基づいて、各燃焼室１１８に供給する燃料の目標噴射量を決定する。また、噴射量導出部２０は、決定した目標噴射量の燃料をインジェクタ１５０から噴射させるために、クランク角センサ１８４により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、インジェクタ１５０の目標噴射時期および目標噴射期間を決定する。

点火時期決定部２２は、目標値導出部１４により導出された目標エンジン回転数、および、クランク角センサ１８４により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、各燃焼室１１８での点火プラグ１５２の目標点火時期を決定する。

駆動制御部２４は、スロットル開度決定部１８により決定された目標スロットル開度でスロットルバルブ１４２が開口するように不図示のアクチュエータを駆動させる。また、駆動制御部２４は、噴射量導出部２０により決定された目標噴射時期および目標噴射期間でインジェクタ１５０を駆動することで、インジェクタ１５０から目標噴射量の燃料を噴射させる。また、駆動制御部２４は、点火時期決定部２２により決定された目標点火時期で点火プラグ１５２を点火させる。

バルブ制御部２６は、エンジンＥの回転数およびエンジン負荷に応じて、不図示のアクチュエータを駆動させ、ＥＧＲバルブ１７４を開閉制御する。具体的に説明すると、不図示のメモリは、エンジンＥの回転数およびエンジン負荷と、ＥＧＲバルブ１７４の開度とが関連付けられたＥＧＲマップを保持しており、バルブ制御部２６は、ＥＧＲマップを参照して、ＥＧＲバルブ１７４の開度を決定する。そして、バルブ制御部２６は、決定した開度となるように、ＥＧＲバルブ１７４を開閉制御する。

このように、ＥＧＲガスを燃焼室１１８に還流させることにより、燃焼室１１８内の酸素濃度を低下させることができ、燃焼温度を低減することが可能となる。これにより、燃焼室１１８内における窒素酸化物の生成およびノックを抑制することができ、また、燃費を向上させることが可能となる。

しかし、ＥＧＲ率が高いと、燃焼室１１８において燃焼が緩慢になり、エンジンＥの出力（トルク）が抑制されてしまう。そこで、本実施形態のエンジンシステム１００は、改質燃料供給装置２００を備える。以下、改質燃料供給装置２００の具体的な構成について説明する。

［改質燃料供給装置２００］
改質燃料供給装置２００は、改質触媒２１０と、加熱部２２０と、燃料供給部２３０と、改質制御部２４０とを含む。

改質触媒２１０は、ＥＧＲ管１７０におけるＥＧＲクーラ１７２の上流側に設けられる。換言すれば、改質触媒２１０は、ＥＧＲ管１７０における排気管１６０との接続箇所と、ＥＧＲクーラ１７２との間に設けられる。改質触媒２１０は、下記式（１）に示す燃料（炭化水素）の水蒸気改質反応を促進する。
Ｃ_ｎＨ_ｍ ＋ ｎＨ_２Ｏ → ｎＣＯ ＋ （ｍ／２＋ｎ）Ｈ_２ …式（１）
改質触媒２１０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）系の触媒（例えば、ニッケル、酸化ニッケル）である。

加熱部２２０は、ＥＧＲ管１７０における改質触媒２１０よりも排気管１６０側に設けられる。加熱部２２０は、ＥＧＲ管１７０における改質触媒２１０よりも上流側を通過する排気ガスを加熱する。したがって、加熱部２２０によって加熱された排気ガスによって改質触媒２１０が加熱される。加熱部２２０は、例えば、電気ヒータである。

燃料供給部２３０は、ＥＧＲ管における改質触媒２１０よりも排気管１６０側に設けられ、改質触媒２１０よりも上流側に燃料を供給する。本実施形態において、燃料供給部２３０は、ＥＧＲ管１７０における排気管１６０との接続箇所と、加熱部２２０との間に燃料を供給する。

改質制御部２４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。改質制御部２４０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。改質制御部２４０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して改質燃料供給装置２００全体を管理および制御する。

本実施形態において、改質制御部２４０は、情報取得部２４２、加熱制御部２４４、燃料制御部２４６として機能する。

情報取得部２４２は、経路情報および将来情報を取得する。経路情報は、車両の目的地までの経路を示す情報である。将来情報は、車両が通行予定の道路状況および周辺情報のうちのいずれか一方または両方を含む。道路状況には、高速情報、傾斜情報、および、渋滞情報が含まれる。高速情報は、高速道路を示す情報である。傾斜情報は、道路の傾斜を示す情報である。渋滞情報は、渋滞を示す情報である。また、周辺情報には、外気温を示す情報（以下、「外気温情報」と称する）が含まれる。

本実施形態において、情報取得部２４２は、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムと通信を確立し、経路情報、および、渋滞情報を取得する。なお、情報取得部２４２は、車車間通信によって渋滞情報を取得してもよい。そして、情報取得部２４２は、経路情報に基づき、高速情報および傾斜情報を取得する。

また、情報取得部２４２は、気象予報情報を保持する外部の気象情報サーバと通信を確立し、気象予報情報を取得する。気象予報情報は、車両の目的地までの経路の気温（外気温）、天気、気圧、風向、風速、湿度等の大気の状態の予測値を示す情報である。そして、情報取得部２４２は、経路情報および気象予報情報に基づき、外気温情報を取得する。

加熱制御部２４４は、情報取得部２４２が取得した将来情報に基づいて、加熱部２２０の出力を制御する。加熱制御部２４４による加熱部２２０の出力制御処理については、後に詳述する。

燃料制御部２４６は、改質触媒２１０の温度および所定の改質条件に基づいて、燃料供給部２３０を制御する。本実施形態において、燃料制御部２４６は、改質触媒２１０の温度が活性温度（例えば、５００℃以上１１００℃以下の所定の温度範囲）以上であり、かつ、改質条件が成立した場合に、燃料供給部２３０を制御して、ＥＧＲ管１７０に燃料を供給する。改質条件は、エンジンＥの要求トルクが所定値以上であることであり、例えば、車両が所定速度（例えば、８０ｋｍ／ｈ）以上で走行（例えば高速道路を走行）する場合、および、車両が所定の傾斜（角度）以上の上り坂を走行する場合のいずれか一方または両方において成立する。

続いて、加熱制御部２４４による加熱部２２０の出力制御処理について説明する。図２、図３は、本実施形態にかかる加熱部２２０の出力制御処理の流れを示すフローチャートである。また、本実施形態において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって出力制御処理が繰り返し遂行される。

図２、図３に示すように、出力制御処理は、情報取得処理Ｓ１１０、上り坂判定処理Ｓ１２０、渋滞判定処理Ｓ１３０、第１制御処理Ｓ１４０、第２制御処理Ｓ１５０、高速判定処理Ｓ１６０、渋滞判定処理Ｓ１７０、第３制御処理Ｓ１８０、第２制御処理Ｓ１９０、停止処理Ｓ２００を含む。以下、各処理について詳述する。

［情報取得処理Ｓ１１０］
情報取得部２４２は、経路情報を取得する。そして、情報取得部２４２は、所定時間経過後に車両が位置する箇所の高速情報（将来情報）、傾斜情報（将来情報）、渋滞情報（将来情報）、および、外気温情報（将来情報）を取得する。所定時間は、加熱部２２０によって改質触媒２１０を活性温度範囲（５００℃以上１１００℃以下の所定の温度範囲）まで昇温可能な時間に基づいて予め設定されており、例えば、１０分以上２０分以下である。

また、情報取得部２４２は、現在の高速情報、傾斜情報、および、渋滞情報を取得する。

［上り坂判定処理Ｓ１２０］
加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した傾斜情報に基づき、所定時間経過後に車両が所定の傾斜以上の上り坂（以下、単に「上り坂」と称する）の走行を開始するか、または、現在上り坂を走行中であるかを判定する。その結果、所定時間経過後に上り坂の走行を開始する、または、現在上り坂を走行中であると判定した場合（Ｓ１２０におけるＹＥＳ）、加熱制御部２４４は、渋滞判定処理Ｓ１３０に処理を移す。一方、所定時間経過後に上り坂の走行を開始しない、かつ、現在上り坂を走行中ではないと判定した場合（Ｓ１２０におけるＮＯ）、加熱制御部２４４は、図３に示す高速判定処理Ｓ１６０に処理を移す。

［渋滞判定処理Ｓ１３０］
加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した渋滞情報に基づき、所定時間経過後に車両が渋滞に巻き込まれるか、または、現在渋滞中であるかを判定する。その結果、所定時間経過後に車両が渋滞に巻き込まれる、または、現在渋滞中であると判定した場合（Ｓ１３０におけるＹＥＳ）、加熱制御部２４４は、第２制御処理Ｓ１５０に処理を移す。一方、所定時間経過後に車両は渋滞に巻き込まれない、かつ、現在渋滞中ではないと判定した場合（Ｓ１３０におけるＮＯ）、加熱制御部２４４は、第１制御処理Ｓ１４０に処理を移す。

［第１制御処理Ｓ１４０］
加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した、所定時間経過後に通過する道路の外気温情報に基づき、加熱部２２０の温度（改質触媒２１０の温度）が第１目標温度となるように加熱部２２０の出力を制御して、当該出力制御処理を終了する。第１目標温度は、改質触媒２１０の活性温度範囲内の所定の温度である。第１目標温度は、上り坂を走行するために必要なトルク（要求トルク）と、所定時間経過後に通過する道路の外気温の予測値（吸気温度の予測値）に基づいて決定される。例えば、外気温の予測値が相対的に高い場合、第１目標温度は相対的に低くなり、外気温の予測値が相対的に低い場合、第１目標温度は相対的に高くなる。

［第２制御処理Ｓ１５０］
加熱制御部２４４は、加熱部２２０の温度が第２目標温度となるように加熱部２２０の出力を制御して、当該出力制御処理を終了する。第２目標温度は、第１目標温度および後述する第３目標温度よりも低い温度である。第２目標温度は、改質触媒２１０の活性温度範囲の下限値よりも低い温度である。

［高速判定処理Ｓ１６０］
図３に示すように、加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した高速情報に基づき、所定時間経過後に車両が高速道路の走行（所定速度以上での走行）を開始するか、または、現在高速道路を走行中であるかを判定する。その結果、所定時間経過後に高速道路の走行を開始する、または、現在高速道路を走行中であると判定した場合（Ｓ１６０におけるＹＥＳ）、加熱制御部２４４は、渋滞判定処理Ｓ１７０に処理を移す。一方、所定時間経過後に高速道路の走行を開始しない、かつ、現在高速道路を走行中ではないと判定した場合（Ｓ１６０におけるＮＯ）、加熱制御部２４４は、停止処理Ｓ２００に処理を移す。

［渋滞判定処理Ｓ１７０］
加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した渋滞情報に基づき、所定時間経過後に車両が渋滞に巻き込まれるか、または、現在渋滞中であるかを判定する。その結果、所定時間経過後に車両が渋滞に巻き込まれる、または、現在渋滞中であると判定した場合（Ｓ１７０におけるＹＥＳ）、加熱制御部２４４は、第２制御処理Ｓ１９０に処理を移す。一方、所定時間経過後に車両は渋滞に巻き込まれない、かつ、現在渋滞中ではないと判定した場合（Ｓ１７０におけるＮＯ）、加熱制御部２４４は、第３制御処理Ｓ１８０に処理を移す。

［第３制御処理Ｓ１８０］
加熱制御部２４４は、情報取得処理Ｓ１１０で取得した、所定時間経過後に通過する道路の外気温情報に基づき、加熱部２２０の温度（改質触媒２１０の温度）が第３目標温度となるように加熱部２２０の出力を制御する。第３目標温度は、改質触媒２１０の活性温度範囲内の所定の温度である。第３目標温度は、高速道路を走行するために必要なトルク（要求トルク）と、所定時間経過後に通過する道路の外気温の予測値（吸気温度の予測値）に基づいて決定される。第１目標温度と同様に、外気温の予測値が相対的に高い場合、第３目標温度は相対的に低くなり、外気温の予測値が相対的に低い場合、第３目標温度は相対的に高くなる。なお、本実施形態において、第３目標温度は、第１目標温度未満である。

［第２制御処理Ｓ１９０］
加熱制御部２４４は、加熱部２２０の温度が第２目標温度となるように加熱部２２０の出力を制御する。

［停止処理Ｓ２００］
加熱制御部２４４は、加熱部２２０が駆動していれば停止する。また、加熱制御部２４４は、加熱部２２０が停止していれば、停止状態を維持する。

以上説明したように、改質燃料供給装置２００は、加熱部２２０を備える。したがって、改質燃料供給装置２００は、改質触媒２１０を効率よく昇温することができる。また、改質燃料供給装置２００は、改質触媒２１０、加熱部２２０、および、燃料供給部２３０を備える。これにより、改質燃料供給装置２００は、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気で燃料を改質し水素を生成して、燃焼室１１８に供給することができる。これにより、改質燃料供給装置２００は、ＥＧＲ率が高くても、燃焼速度の速い水素を燃焼室１１８に供給することで、燃焼を改善し、エンジンＥの出力を向上させることが可能となる。

また、改質燃料供給装置２００の加熱部２２０は、改質触媒２１０よりも排気管１６０側を加熱する。このため、改質燃料供給装置２００は、加熱部２２０を小型化することができ、加熱部２２０の消費電力を低減することができる。

ただし、改質触媒２１０よりも排気管１６０側（改質触媒２１０の上流側）のみを加熱する加熱部２２０は、改質触媒２１０全体（改質触媒２１０の上流側から下流側まで）を活性温度範囲内まで昇温するためには、ある程度の時間を要する。そこで、改質燃料供給装置２００は、情報取得部２４２、および、加熱制御部２４４を備える。これにより、改質燃料供給装置２００は、車両が通行予定の道路状況（高速道路を走行するか、上り坂を走行するか、渋滞に巻き込まれるか）および車両が通行予定の道路の外気温を予測し、これに基づいて、改質触媒２１０を事前に暖機することができる。したがって、改質燃料供給装置２００は、エンジンＥへの水素の供給が必要となった場合に、改質触媒２１０全体を活性温度範囲内に到達させておくことができ、直ちに燃料を水素に改質することが可能となる。

また、改質燃料供給装置２００は、外気温の予測値に基づいて、加熱部２２０による改質触媒２１０の目標温度を調整する（第１制御処理Ｓ１４０、第３制御処理Ｓ１８０）。外気温が低い場合、つまり、吸気温度が低い場合、空気（酸素）の密度（単位体積当たりの空気の割合）が大きくなる。したがって、同一の空燃比で燃焼させる場合、吸気温度が低いと、吸気温度が高い場合と比較して、燃焼室１１８に導かれる吸気量が少なくなる。そうすると、燃焼室１１８において、燃料が燃焼しづらくなる。このため、吸気温度が低い場合、燃焼室１１８において燃焼を安定させるためには、相対的に多くの水素を燃焼室１１８に供給する必要がある。

そこで、上記したように、改質燃料供給装置２００は、外気温の予測値が相対的に高い場合、加熱部２２０の目標温度を相対的に低くし、外気温の予測値が相対的に低い場合、加熱部２２０の目標温度を相対的に高くする（第１制御処理Ｓ１４０、第３制御処理Ｓ１８０）。改質触媒２１０は、温度が高いほど、燃料から水素への改質率が高くなる。このため、改質燃料供給装置２００は、外気温の予測値が相対的に低い場合、加熱部２２０の目標温度を相対的に高くすることにより、相対的に多くの水素を燃焼室１１８に供給することができる。また、改質燃料供給装置２００は、外気温の予測値が相対的に高い場合、加熱部２２０の目標温度を相対的に低くすることにより、加熱部２２０の消費電力を低減しつつ、改質触媒２１０の劣化を抑制することが可能となる。

また、改質燃料供給装置２００は、所定時間経過後に車両が高速道路または上り坂を走行する場合であっても、渋滞を予測した場合（渋滞判定処理Ｓ１３０、Ｓ１７０における渋滞ありでのＹＥＳ）、加熱部２２０を第２目標温度に低下させる（第２制御処理Ｓ１５０、Ｓ１９０）。これにより、改質燃料供給装置２００は、加熱部２２０の消費電力を低減することが可能となる。

また、改質燃料供給装置２００は、所定時間経過後に車両が高速道路または上り坂を走行する場合であっても、現在渋滞中である場合には、加熱部２２０の出力を第２目標温度に維持し（第２制御処理Ｓ１５０、Ｓ１９０）、渋滞が終了したら（渋滞判定処理Ｓ１３０、Ｓ１７０におけるＮＯ）、加熱部２２０の出力を増加させる（第１制御処理Ｓ１４０、第３制御処理Ｓ１８０）。これにより、改質燃料供給装置２００は、渋滞中において加熱部２２０の出力を不要に増加させることなく、所定時間経過後のために改質触媒２１０を暖機することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上記実施形態において、加熱部２２０が、改質触媒２１０よりも排気管１６０側に設けられる場合を例に挙げた。しかし、加熱部２２０の設置位置（改質触媒２１０の加熱位置）に限定はない。加熱部２２０は、改質触媒２１０自体の排気管１６０側に設けられてもよい。また、加熱部２２０は、改質触媒２１０自体の中央に設けられてもよいし、改質触媒２１０全体に亘って設けられてもよい。

また、上記実施形態において、道路状況が、高速情報、傾斜情報、および、渋滞情報を含む場合を例に挙げた。しかし、道路状況は、高速情報、傾斜情報、および、渋滞情報のうち、いずれか１を少なくとも含んでいればよい。また、道路状況は、路面の状態を示す情報（例えば、雪道であるか否かを示す情報）を含んでもよい。同様に、上記実施形態において、周辺情報が、外気温情報を含む場合を例に挙げた。しかし、周辺情報は、湿度を示す情報を含んでもよい。

また、上記実施形態において、情報取得部２４２が経路情報を取得する場合を例に挙げた。しかし、情報取得部２４２は、少なくとも将来情報を取得すればよく、経路情報を取得せずともよい。例えば、情報取得部２４２は、現在地を示す情報に基づいて、将来情報を取得してもよい。

また、上記実施形態において、渋滞判定処理Ｓ１３０、Ｓ１７０におけるＮＯである場合に、第２制御処理Ｓ１５０、Ｓ１９０を遂行する場合を例に挙げた。しかし、加熱制御部２４４は、渋滞判定処理Ｓ１３０、Ｓ１７０におけるＮＯである場合に、加熱部２２０を停止してもよい。

また、上記実施形態において、第１目標温度が、第３目標温度よりも高い場合を例に挙げた。しかし、第１目標温度は、第３目標温度よりも低くてもよいし、第３目標温度と等しくてもよい。

本発明は、改質燃料供給装置に利用できる。

２００ 改質燃料供給装置
２１０ 改質触媒
２２０ 加熱部
２３０ 燃料供給部
２４２ 情報取得部
２４４ 加熱制御部

Claims (3)

1. 吸気管と排気管とを接続するＥＧＲ管に設けられる改質触媒と、
   前記改質触媒の前記排気管側、または、前記改質触媒よりも前記排気管側に設けられ、前記改質触媒を加熱する加熱部と、
   前記ＥＧＲ管における前記改質触媒よりも前記排気管側に設けられる燃料供給部と、
   車両が通行予定の道路状況および周辺情報のうちのいずれか一方または両方を含む将来情報を取得する情報取得部と、
   前記将来情報に基づいて、前記加熱部の出力を制御する加熱制御部と、
   を備える改質燃料供給装置。
2. 前記情報取得部は、前記車両の目的地までの経路を示す経路情報を取得し、取得した前記経路情報に基づいて前記将来情報を取得する請求項１に記載の改質燃料供給装置。
3. 前記道路状況には、高速道路を示す情報、道路の傾斜を示す情報、および、渋滞を示す情報のうちいずれか１または複数が含まれ、
   前記周辺情報には、外気温を示す情報が含まれる請求項１または２に記載の改質燃料供給装置。

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