(57)【要約】【課題】触媒反応の効率を高く維持できる燃料改質装置及びその制御装置を提供すること。【解決手段】燃料改質装置１は、改質触媒を担体に担持して構成された触媒床２と、燃料と空気とを所定の量で混合し、この混合気を触媒床２に噴射する噴射装置４と、触媒床２の近傍に設けられたグロープラグ５と、を備える。燃料改質装置１の制御装置６は、燃料改質装置１の定常運転時に、グロープラグ５に通電することでその内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値に基づいて触媒床２の温度を推定するグロープラグコントロールユニット６２と、触媒床の温度の推定値に基づいて、噴射装置４を制御するバルブコントロールユニット６１と、を備える。【選択図】図１
2010280555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質触媒を担体に担持して構成された触媒床と、
燃料と空気とを所定の量で混合し、この混合気を前記触媒床に噴射する噴射装置と、を備える燃料改質装置及びその制御装置であって、
前記触媒床の近傍に設けられたグロープラグと、
前記燃料改質装置の定常運転時に、前記グロープラグに通電することでその内部抵抗を測定し、当該内部抵抗の測定値に基づいて前記触媒床の温度を推定するグロープラグ制御手段と、
前記触媒床の温度の推定値に基づいて、前記噴射装置を制御する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項２】
前記触媒床は略筒状であり、
前記噴射装置は、前記触媒床の一端側から筒内に混合気を噴射し、
前記グロープラグの発熱部は、前記触媒床の他端側から筒内に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項３】
前記グロープラグ制御手段は、前記燃料改質装置の運転開始時又は運転停止時に、前記グロープラグに通電することでその内部抵抗を測定し、当該内部抵抗の測定値と所定の基準値との比較に基づいて前記グロープラグの固体差を識別することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項４】
前記グロープラグ制御手段は、前記燃料改質装置の運転開始時に前記触媒床を昇温するために前記グロープラグに通電した後、当該グロープラグに通電しない所定の期間を経てから、前記燃料改質装置の定常運転時に再び通電することで内部抵抗を測定することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項５】
前記定常運転時において前記グロープラグの内部抵抗を測定する際に当該グロープラグに通電する電圧及び時間は、それぞれ、前記運転開始時において前記触媒床を昇温するために前記グロープラグに通電する電圧及び時間よりも低くかつ短いことを特徴とする請求項４に記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項６】
前記グロープラグ制御手段は、
第１電源と、
前記第１電源とは別の第２電源と、
前記第１電源及び第２電源と前記グロープラグとの間に設けられたスイッチング素子と、
前記第２電源と前記スイッチング素子との間に設けられた電流制限抵抗と、
前記第１電源と前記スイッチング素子との間に設けられた逆接防止リレーと、
前記スイッチング素子及び前記逆接防止リレーを駆動する駆動手段と、をさらに備え、
前記駆動手段は、
前記運転開始時には、前記逆接防止リレーをオンにした状態で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記第１電源を用いて前記グロープラグに通電し、
前記定常運転時には、前記逆接防止リレーをオフにした状態で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記第２電源を用いて前記グロープラグに通電することを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項７】
前記グロープラグの発熱部には、高温における熱伝導率が高い材料を用いることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項８】
前記噴射制御手段は、
前記触媒床の温度に対する所定の目標値に応じて、混合気の空気量を決定する空気量決定手段と、
混合気の空燃比に対する所定の目標値に応じて、混合気の燃料量を決定する燃料量決定手段と、を備え、
前記空気量決定手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値と前記触媒床の温度の推定値との偏差に基づいて、最適な空気量を学習することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【請求項９】
前記噴射制御手段は、
前記触媒床の温度に対する所定の目標値に応じて、混合気の燃料量を決定する燃料量決定手段と、
混合気の空燃比に対する所定の目標値に応じて、混合気の空気量を決定する空気量決定手段と、を備え、
前記燃料量決定手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値と前記触媒床の温度の推定値との偏差に基づいて、最適な燃料量を学習することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料改質装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素エネルギーはクリーンなエネルギーであり、燃料電池や内燃機関などのエネルギー源として、将来的に利用の拡大が期待されている。内燃機関に関しては、水素内燃機関、水素添加内燃機関、水素を還元剤とするＮＯｘ浄化装置、及び燃料電池を用いた補助電源などについての研究がなされている。
【０００３】
水素を製造する装置としては、炭化水素燃料（以下、単に「燃料」という）を改質することで水素を製造する改質触媒を備えた燃料改質装置が提案されている。改質触媒における改質反応としては、例えば、次式に示すような炭化水素の部分酸化反応により、水素と一酸化炭素とを含むガスを製造する反応が知られている。
ＣｎＨｍ＋１／２ｎＯ２→ｎＣＯ＋１／２ｍＨ２
【０００４】
この部分酸化反応は、燃料と酸素を用いた発熱反応であり、自発的に反応が進行する。このため、一旦、反応が始まると、外部から熱の供給をすることなく水素の製造し続けることができる。また、このような部分酸化反応において、燃料と酸素とを高温状態で共存させた場合には、次式に示すような燃焼反応も改質触媒において進行する。
ＣｎＨｍ＋（ｎ＋１／４ｍ）Ｏ２→ｎＣＯ２＋１／２ｍＨ２Ｏ
【０００５】
改質反応としては、部分酸化反応の他、次式のような水蒸気改質反応も知られている。
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋１／２ｍ）Ｈ２
この水蒸気改質反応は、燃料と水蒸気とを用いた吸熱反応であり、自発的に進行する反応ではない。このため、水蒸気改質反応は、上述の部分酸化反応に対して制御しやすいものとなっている。
【０００６】
ところで、以上のような触媒反応は、非常に高温で進行する。とりわけ、部分酸化反応は、１０００℃近傍の高い温度領域で進行する。そこで従来では、例えば特許文献１に示されたようなグロープラグを燃料改質装置に設け、このグロープラグで発生した熱を利用して燃料を燃焼させることにより、触媒温度を上昇させる燃料改質装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
部分酸化反応により還元性気体を製造する場合、上述のように触媒上では自発的に酸化反応が進行する。このため、触媒が担持された触媒床を微視的に視てむら無く触媒反応を進行させることは難しい。
【０００９】
特に、燃料として炭素価の大きな炭化水素を用いた場合、液状の燃料を触媒床の全面にわたって均一に噴霧することが難しいため、触媒床上では酸素が不足した部分と過剰な部分とが発生し易い。酸素が不足した部分では、燃料の炭化水素成分の酸化の進行が不十分になり、それにつれて触媒床の温度が低くなりコークが堆積してしまう。コークが堆積した部分では、反応気体の触媒への吸着が阻害されるため、触媒反応率が低下してしまう。一方、酸素が過剰な部分では、触媒床の表面温度が過剰に上昇してしまい、活性種のシンタリングが発生し、触媒性能が低下する。
【００１０】
また、部分酸化反応は、１０００℃近傍の非常に高い温度領域における反応であるため、例えば急激な温度上昇により触媒が突然、失活してしまうことが懸念される。このため、燃料改質装置を効率良く運転し続けるためには、運転の開始直後には触媒床を速やかに昇温しつつも、定常運転している間は触媒床の触媒反応が発生している近傍の温度を監視し常に好ましい温度に制御する必要がある。
【００１１】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、触媒反応の効率を高く維持できる燃料改質装置及びその制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、改質触媒を担体に担持して構成された触媒床（例えば、後述の触媒床２）と、燃料と空気とを所定の量で混合し、この混合気を前記触媒床に噴射する噴射装置（例えば、後述の噴射装置４）と、を備える燃料改質装置（例えば、後述の燃料改質装置１）及びその制御装置（例えば、後述の制御装置６）を提供する。前記燃料改質装置及び前記制御装置は、前記触媒床の近傍に設けられたグロープラグ（例えば、後述のグロープラグ５）と、前記燃料改質装置の定常運転時に、前記グロープラグに通電することでその内部抵抗を測定し、当該内部抵抗の測定値に基づいて前記触媒床の温度を推定するグロープラグ制御手段（例えば、後述のグロープラグコントロールユニット６２）と、前記触媒床の温度の推定値に基づいて、前記噴射装置を制御する噴射制御手段（例えば、後述のバルブコントロールユニット６１）と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、触媒床の近傍にグロープラグを設けた。したがって、例えば燃料改質装置の運転開始時には、グロープラグで触媒床を加熱し、噴射装置から噴射された混合気を燃焼することにより、改質反応が生じる温度まで触媒床を速やかに昇温することができる。
また本発明によれば、グロープラグ制御手段は、改質ガスを安定して生成する燃料改質装置の定常運転時に、グロープラグの内部抵抗を測定し、この測定値に基づいて触媒床の温度を推定する。さらに噴射制御手段は、触媒床の温度の推定値に応じて噴射装置を制御する。これにより、定常運転時における触媒反応の効率を高く維持し、改質ガスを効率良く生成することができる。
また、触媒床の近傍にグロープラグを設けることにより、触媒床を昇温する際にはこれを速やかに昇温し、触媒床の温度を推定する際にはその精度を高く維持することができる。このような点から、触媒床のうち温度を最高にする部分の近傍に、グロープラグを設置することが好ましい。また、このように通常は加熱デバイスとして用いられるグロープラグを、触媒床の温度の推定にも用いることにより、部品点数を少なくしコストを低減することができる。
【００１４】
ところで、通常、混合気とは液体燃料が気化して空気と混ざり合った気体のことを言うが、本発明における混合気とは、例えば、ディーゼル燃料を噴霧した場合などに生成された燃料の液滴が空気と混ざり合った状態も含む。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記触媒床は略筒状であり、前記噴射装置は、前記触媒床の一端側から筒内に混合気を噴射し、前記グロープラグの発熱部（例えば、後述の発熱部５１）は、前記触媒床の他端側から筒内に設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、筒状の触媒床の一端側から筒内に混合気を噴射する。改質反応は燃焼反応であるため、定常運転時には、触媒床のうち混合気が導入される筒内側が最も高温になり、外側へ向かうに従い酸素量が低下し温度も低下する。また、本発明によれば、グロープラグの発熱部を触媒床の他端側から筒内に設ける。これにより、触媒床の筒内側の温度を、発熱部に伝え易くできる。したがって、燃料改質装置の運転開始時には、触媒床のうち改質反応に重要な部分である筒内側を速やかに昇温し、また定常運転時には、触媒床の筒内側の温度を高い精度で推定することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記グロープラグ制御手段は、前記燃料改質装置の運転開始時又は運転停止時に、前記グロープラグに通電することでその内部抵抗を測定し、当該内部抵抗の測定値と所定の基準値との比較に基づいて前記グロープラグの固体差を識別することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、グロープラグ制御手段は、燃料改質装置の運転開始時又は運転停止時における、グロープラグの内部抵抗の測定値に基づいて、このグロープラグの固体差を識別する。これにより、グロープラグの製造時の微小な寸法変化、及び接合誤差や、グロープラグの劣化などに起因する内部抵抗差を認識することができるので、定常運転時における触媒床の温度をより高い精度で推定することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記グロープラグ制御手段は、前記燃料改質装置の運転開始時に前記触媒床を昇温するために前記グロープラグに通電した後、当該グロープラグに通電しない所定の期間（例えば、後述の第２判定時間Ｔ２）を経てから、前記燃料改質装置の定常運転時に再び通電することで内部抵抗を測定することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、燃料改質装置の運転開始時に触媒床を昇温するためにグロープラグを発熱させた場合には、グロープラグに通電しない所定の期間を経てから、再び通電することで内部抵抗を測定する。このようにグロープラグの内部抵抗を測定する前に、通電しない所定の期間を設けることにより、グロープラグの自己発熱の影響を小さくし、グロープラグの温度を触媒床の温度に近づけることができるので、触媒床の温度をより高い精度で推定することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記定常運転時において前記グロープラグの内部抵抗を測定する際に当該グロープラグに通電する電圧及び時間は、それぞれ、前記運転開始時において前記触媒床を昇温するために前記グロープラグに通電する電圧及び時間よりも低くかつ短いことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、定常運転時にグロープラグの内部抵抗を測定する際に通電する電圧及び時間を、運転開始時にグロープラグで触媒床を昇温するために通電する電圧及び時間よりも低くかつ短くすることにより、内部抵抗を測定する際にグロープラグが過剰に発熱してしまい、測定精度が低下するのを防止することができる。また、内部抵抗の測定による電力の消費量を抑制することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記グロープラグ制御手段は、第１電源（例えば、後述の入力電源６２１）と、前記第１電源とは別の第２電源（例えば、後述の測定用電源６２７Ｂ）と、前記第１電源及び第２電源と前記グロープラグとの間に設けられたスイッチング素子（例えば、後述のＦＥＴ６２３）と、前記第２電源と前記スイッチング素子との間に設けられた電流制限抵抗（例えば、後述の電流制限抵抗６２８Ｂ）と、前記第１電源と前記スイッチング素子との間に設けられた逆接防止リレー（例えば、後述の逆接防止リレー６２６）と、前記スイッチング素子及び前記逆接防止リレーを駆動する駆動手段（例えば、後述のマイクロコンピュータ６２５，６２５Ｂ）と、をさらに備えることを特徴とする。前記駆動手段は、前記運転開始時には、前記逆接防止リレーをオンにした状態で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記第１電源を用いて前記グロープラグに通電し、前記定常運転時には、前記逆接防止リレーをオフにした状態で前記スイッチング素子を駆動することにより、前記第２電源を用いて前記グロープラグに通電する。
【００２４】
本発明によれば、燃料改質装置の運転開始時には逆接防止リレーをオンにし、第１電源を用いてグロープラグに通電することにより、グロープラグ及び触媒床を速やかに昇温することができる。また、グロープラグにより触媒床を昇温する必要がない定常運転時には、逆接防止リレーをオフにし、電流制限抵抗が接続された第２電源を用いてグロープラグに通電することにより、グロープラグの温度を不要に上昇させることなく、長い時間にわたって内部抵抗を測定することができる。また、定常運転時には制限された電流をグロープラグに通電することにより、グロープラグの耐久性を向上することができる。また、上述の逆接防止リレーは、加熱デバイスとしてのグロープラグのコントローラには、従来から備え付けられているものである。したがって、このような逆接防止リレーを内部抵抗の測定にも用いることにより、新たに専用の回路を設ける必要が無くなるので、コストをさらに低減できる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記グロープラグの発熱部には、高温における熱伝導率が高い材料を用いることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、グロープラグの発熱部に、高温における熱伝導率が高い材料を用いる。ここで高温とは、改質反応が定常的に行われることで発熱した触媒床の温度域をいう。これにより、定常運転時において高温で発熱する触媒床の温度変化を、グロープラグの内部抵抗に速やかに反映させることができるので、定常運転時における触媒床の温度をより高い精度で推定することができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記噴射制御手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値（例えば、後述の触媒温度目標値）に応じて、混合気の空気量を決定する空気量決定手段（例えば、後述の空気量変換部６１１及び補正量算出部６１２）と、混合気の空燃比に対する所定の目標値（例えば、後述の空燃比目標値）に応じて、混合気の燃料量を決定する燃料量決定手段（例えば、後述の燃料量変換部６１３）と、を備える。前記空気量決定手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値と前記触媒床の温度の推定値との偏差に基づいて、最適な空気量を学習することを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、空気量決定手段は、触媒床の温度の目標値に応じて混合気の空気量を決定し、燃料量決定手段は、混合気の空燃比に対する目標値に応じて混合気の燃料量を決定する。これにより、改質ガスを常に効率良く生成できるように混合気の空気量及び燃料量を調整することができる。また、空気量決定手段は、グロープラグに通電することで算出された触媒床の温度の推定値と所定の目標値との偏差に基づいて、最適な空気量を学習する。これにより、例えば物ばらつきや劣化などにより燃料改質装置の噴射装置や触媒床などに固体差が生じた場合であっても、固体差によらず安定して高い効率で改質ガスを生成し続けることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７の何れかに記載の燃料改質装置及びその制御装置において、前記噴射制御手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値に応じて、混合気の燃料量を決定する燃料量決定手段と、混合気の空燃比に対する所定の目標値に応じて、混合気の空気量を決定する空気量決定手段と、を備える。前記燃料量決定手段は、前記触媒床の温度に対する所定の目標値と前記触媒床の温度の推定値との偏差に基づいて、最適な燃料量を学習することを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、燃料量決定手段は、触媒床の温度の目標値に応じて混合気の燃料量を決定し、空気量決定手段は、混合気の空燃比に対する目標値に応じて混合気の空気量を決定する。これにより、改質ガスを常に効率良く生成できるように混合気の空気量及び燃料量を調整することができる。また、燃料量決定手段は、グロープラグに通電することで算出された触媒床の温度の推定値と所定の目標値との偏差に基づいて、最適な燃料量を学習する。これにより、例えば物ばらつきや劣化などにより燃料改質装置の噴射装置や触媒床などに固体差が生じた場合であっても、固体差によらず安定して高い効率で改質ガスを生成し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】上記実施形態に係るグロープラグの内部抵抗の温度特性を示す図である。
【図３】上記実施形態に係る制御装置により燃料改質装置の運転を開始する手順を模式的に示す図である。
【図４】上記実施形態に係る制御装置のグロープラグコントロールユニットの構成を示す回路図である。
【図５】上記実施形態に係る制御装置による燃料改質装置の固体差抑制制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態に係る制御装置のバルブコントロールユニットの構成を示すブロック図である。
【図７】上記実施形態に係る空気量変換部により参照されるマップの一例を示す図である。
【図８】上記実施形態に係る制御装置による燃料改質装置の制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】上記実施形態に係る燃料改質装置の制御の具体例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る制御装置のグロープラグコントロールユニットの構成を示す回路図である。
【図１１】上記実施形態に係る制御装置による燃料改質装置の制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】上記実施形態に係る制御装置による燃料改質装置の制御の具体例を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る制御装置による燃料改質装置の固体差抑制制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料改質装置１及びその制御装置６の構成を示す模式図である。なお以下では、この燃料改質装置１及び制御装置６を、図示しない車両に搭載し、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置に応用した場合について説明する。
【００３３】
燃料改質装置１は、触媒床２と、この触媒床２を収容するケーシング３と、ケーシング３内の触媒床２に燃料と空気の混合気を噴射する噴射装置４と、触媒床２の近傍に設けられたグロープラグ５と、を含んで構成される。
【００３４】
触媒床２は、円筒状の担体に改質触媒を担持して構成される。この触媒床２は、噴射装置４から供給された混合気の部分酸化反応を促進することで、水素、一酸化炭素、及び炭化水素を含む改質ガスを生成する。本実施形態では、この触媒床２として、所定の量のセリア及びロジウムの粉末を水系媒体とともに攪拌してスラリーを製造し、このスラリーをメタル製の担体にコーティングして形成されたものを用いる。
【００３５】
噴射装置４は、燃料が流通する燃料供給管４１と、空気が流通する空気供給管４２と、燃料と空気とを混合し、この混合気を触媒床２の筒内に噴射するアトマイザ４３と、を備える。
【００３６】
燃料供給管４１は、図示しない燃料タンクに接続され、この燃料タンクに貯蔵された燃料をアトマイザ４３に供給する。空気供給管４２は、図示しないエアコンプレッサに接続され、エアコンプレッサにより圧縮された空気をアトマイザ４３に供給する。また、これら燃料供給管４１及び空気供給管４２には、それぞれを流通する燃料及び空気の流量を制御する燃料バルブ４４及び空気バルブ４５が設けられている。
【００３７】
アトマイザ４３は、ケーシング３のうち触媒床２の上端側の中心に設けられている。アトマイザ４３は、燃料供給管４１から供給された燃料と、空気供給管４２から供給された空気とを混合し、霧状の混合気をケーシング３内の触媒床２の一端側から筒内へ噴射する。このように、噴射装置４により触媒床２の筒内へ混合気を噴射すると、触媒床２の筒内側で燃料の改質反応が進行し、生成された改質ガスが触媒床２の外周側から排出される。
【００３８】
燃料バルブ４４及び空気バルブ４５は、それぞれ、図示しないアクチュエータを介して制御装置６に接続されており、その開度は制御装置６からの駆動信号により制御される。すなわち、触媒床２に噴射される混合気の空気量及び燃料量、並びに、混合気の燃料量に対する空気量の割合を示す空燃比は、それぞれ、制御装置６により制御される。
【００３９】
ケーシング３は、円筒状であり、触媒床２を覆う。ケーシング３の上端側には噴射装置４が設けられ、ケーシング３の下端側にはグロープラグ５が設けられている。また、ケーシング３の外周側には、触媒床２で生成された改質ガスを排出する排出管３１が設けられている。上述のように燃料改質装置１を排気浄化装置に応用した場合、この排出管３１は、例えば、内燃機関の排気が流通する排気管に接続される。
【００４０】
グロープラグ５は、プラグボディ５２と、このプラグボディ５２から突出した発熱部５１とを含んで構成される。発熱部５１は、電熱線を内蔵した棒状のセラミックで構成され、電熱線に通電することにより発熱する。このグロープラグ５は、その発熱部５１が触媒床２の他端側から筒内の中心に位置するようにして、ケーシング３の下端側の中心、すなわちアトマイザ４３と対向する位置に設けられる。
【００４１】
図２は、グロープラグ５の内部抵抗の温度特性を示す図である。
図２に示すように、グロープラグ５には、発熱部５１の温度が上昇するに従い、その内部抵抗も上昇する特性がある。本実施形態では、このようなグロープラグ５の温度特性を利用して、発熱部５１の近傍の触媒床２の温度を推定する。このため、高温の触媒床２の温度を精度良く推定できるように、つまり、高温の触媒床２の温度変化を発熱部５１の電熱線の内部抵抗に速やかに反映させられるように、発熱部５１の材料に窒化珪素などといった高温での熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
【００４２】
図１に戻って、制御装置６は、噴射装置４の燃料バルブ４４及び空気バルブ４５を駆動する噴射制御手段としてのバルブコントロールユニット６１と、グロープラグ５を駆動するグロープラグ制御手段としてのグロープラグコントロールユニット６２と、を含んで構成される。この制御装置６は、所定の手順に従って噴射装置４及びグロープラグ５を駆動することにより改質ガスを生成する。なお、これらグロープラグコントロールユニット６２及びバルブコントロールユニット６１の詳細な構成については、後に詳述する。
【００４３】
図３は、制御装置により燃料改質装置の運転を開始する手順を模式的に示す図である。図３には、燃料改質装置の運転を開始してから、改質ガスを安定して生成する定常運転に移行するまでの手順を示す。
制御装置は、燃料改質装置の起動を指令する信号を受信すると、先ず、グロープラグ及び触媒床の初期加熱を行うためにグロープラグへの通電を開始する。すると、グロープラグの温度が上昇し始めるとともに、触媒床の温度も筒内側の面から次第に上昇し始める。なお、図３では、触媒床のうち温度が上昇した部分を網掛けにより示す。
【００４４】
次に、触媒床の温度が所定の温度まで上昇し初期加熱が終了したことに伴い、制御装置は、空気の供給を開始し、さらに燃料の供給を開始する。ここで、空気と燃料の混合気を供給すると、この混合気はグロープラグにより燃焼され、触媒床を全体的に昇温する。また、後に詳述するように、混合気の空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌは、触媒床の温度に対する所定の目標値及び混合気の空燃比に対する所定の目標値に応じて調整される。
次に、制御装置は、混合気の供給を開始してから触媒床の温度が安定したことに応じてグロープラグへの通電を終了し、定常運転を開始する。
【００４５】
図４は、制御装置６のグロープラグコントロールユニット６２の構成を示す回路図である。
グロープラグコントロールユニット６２は、所定の電圧（例えば、１２Ｖ）を発生する入力電源６２１と、この入力電源６２１とグロープラグ５との間に設けられたスイッチング素子としてのＦＥＴ６２３と、逆接防止リレー６２６と、これらＦＥＴ６２３及び逆接防止リレー６２６を駆動するマイクロコンピュータ６２５と、を備える。
【００４６】
ＦＥＴ６２３は、スイッチング動作により入力電圧を所定の周期のパルス電圧に変換し、これをグロープラグ５に入力する。また、ＦＥＴ６２３と入力電源６２１との間には、グロープラグ５の入力電圧Ｖｉｎを検出するためのシャント抵抗６２４が設けられている。
逆接防止リレー６２６は、入力電源６２１とＦＥＴ６２３との間に設けられ、入力電源６２１の逆接時にＦＥＴ６２３の寄生ダイオードを介して電流が逆流するのを防止する。
【００４７】
マイクロコンピュータ６２５は、ＰＷＭ制御によりＦＥＴ６２３のスイッチング動作を制御し、入力電源６２１を用いてグロープラグ５に通電する。また、マイクロコンピュータ６２５は、このようにしてグロープラグ５に通電している間におけるグロープラグ５の入力電圧Ｖｉｎを監視しており、この入力電圧Ｖｉｎとシャント抵抗６２４の抵抗値とに基づいて、グロープラグ５の内部抵抗を測定することが可能となっている。
【００４８】
さらに、このマイクロコンピュータ６２５には、内部抵抗の測定値とグロープラグ５の近傍に設けられた触媒床２の温度とを関連付けるマップが格納されており、上述のようにグロープラグへの通電時における内部抵抗の測定値に基づいて上記マップを検索することにより、グロープラグ５の発熱部５１の近傍の触媒床２の温度の推定値を算出する。
【００４９】
ところで、グロープラグ５の製造時における微小な寸法変化、及び接合誤差や、グロープラグ５の劣化などに起因してグロープラグ５の内部抵抗には固体差がある。そこで、マイクロコンピュータ６２５は、このようなグロープラグ５の固体差により、触媒床２の温度の推定精度が低下するのを防止するため、以下に示すような固体差抑制制御を実行する。
【００５０】
図５は、制御装置による燃料改質装置の固体差抑制制御の手順を示すフローチャートである。この固体差抑制制御は、燃料改質装置の運転停止時に、マイクロコンピュータに内蔵されたＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）に応じて自動的に開始される。
【００５１】
ステップＳ１では、前回、燃料改質装置の運転を停止してから所定の判定時間（例えば、８時間）以上経過したか否かを判別する。このステップＳ１における判別がＹＥＳである場合には、燃料改質装置の運転を停止し続けることで触媒床の温度が外気の温度とほぼ等しくなったと判断し、ステップＳ２に移る。一方、ステップＳ１における判別がＮＯである場合には、この固体差抑制制御を直ちに終了する。
【００５２】
ステップＳ２では、逆接防止リレーをオンにし、ステップＳ３に移る。
ステップＳ３では、グロープラグの内部抵抗を測定するために、所定時間にわたりグロープラグに通電し、ステップＳ４に移る。
ステップＳ４では、グロープラグの内部抵抗の測定値に基づいて、外気の温度とほぼ等しいと考えられる触媒床の温度の推定値を算出し、ステップＳ５に移る。
ステップＳ５では、逆接防止リレーをオフにし、ステップＳ６に移る。
【００５３】
ステップＳ６では、車両のエンジンを制御するエンジンＥＣＵに対し、このエンジンＥＣＵに接続された外気温度センサの出力値を、上記算出した触媒床の温度の推定値に対する基準値として要求し、ステップＳ７に移る。
ステップＳ７では、エンジンＥＣＵから送信された外気温度と、ステップＳ４において算出された触媒床の温度の推定値とを比較し、この比較に基づいてグロープラグの固体差を識別し、この固体差識別処理を終了する。つまり、上記外気温度と上記触媒床の温度の推定値とが異なる場合、その原因は、グロープラグの物ばらつきや劣化などの固体差によるものと考えられるため、この固体差によるずれが無くなるように、内部抵抗の測定値と触媒床の温度とを関連付けるマップを補正する。
【００５４】
図６は、制御装置６のバルブコントロールユニット６１の構成を示すブロック図である。なお、図６には、燃料バルブ４４及び空気バルブ４５を駆動するバルブコントロールユニット６１のうち、燃料バルブ４４により制御される燃料量Ｑｆｕｅｌ及び空気バルブ４５により制御される空気量Ｑａｉｒに対する指令値の決定に関するモジュールの構成のみを図示する。
【００５５】
図６に示すバルブコントロールユニット６１のモジュールは、改質ガスを効率良く生成できるように、触媒床の温度に対する目標値（以下、「触媒温度目標値」という）と、混合気の空燃比に対する目標値（以下、「空燃比目標値」という）とを逐次設定し、これら触媒温度目標値及び空燃比目標値の他、上述のグロープラグコントロールユニット６２により算出された触媒床の温度の推定値（以下、「触媒温度推定値」という）に基づいて、空気量Ｑａｉｒに対する指令値（以下、「空気量指令値」という）及び燃料量Ｑｆｕｅｌに対する指令値（以下、「燃料量指令値」という）を決定する。
【００５６】
空気量変換部６１１は、設定された触媒温度目標値に基づいて所定のマップ（後述の図７参照）を検索することにより、触媒温度目標値に応じた空気量指令値の基本値を算出する。
【００５７】
補正量算出部６１２は、グロープラグに通電し触媒温度推定値を算出している間は、この触媒温度推定値と触媒温度目標値との偏差が値０になるように、上述の空気量指令値の基本値に対する補正量を算出する。
そして、空気量指令値は、空気量変換部６１１により算出された空気量指令値の基本値に、補正量算出部６１２により算出された補正量を加算することにより決定される。
【００５８】
図７は、触媒温度目標値と空気量指令値との関係を示す図であり、空気量変換部６１１により参照される上述のマップの一例を示す図である。
図７の実線は、所定の空燃比における触媒温度目標値と、空気量指令値との関係を示す。このように、触媒温度目標値と空燃比目標値を設定すると、この目標値を達成するために最適な空気量が空気量指令値として決定される。
【００５９】
しかしながら、噴射装置や触媒床の物ばらつきや劣化に伴い、触媒温度目標値と空気量指令値との相関関係は、図７の実線で示すものから、例えば破線で示すものへ変化する。この場合、例えば触媒床の温度をａ１にするため、空気量をｂ１にしたとすると、触媒床の温度はａ２になってしまい、目標値ａ１から外れてしまう。
【００６０】
そこで、空気量変換部６１１は、触媒温度目標値に応じて最適な空気量指令値を決定するために、触媒温度目標値と触媒温度推定値との偏差に基づいて上記マップを補正する。すなわち空気量変換部６１１は、グロープラグに通電し触媒温度推定値を算出している間は、触媒温度目標値と触媒温度推定値との偏差に基づいて、触媒温度目標値に応じた最適な空気量指令値を学習する。これにより、図７に示すように、目標値ａ１に応じて空気量を適切な量ｂ２にすることができる。
【００６１】
図６に戻って、燃料量変換部６１３は、設定された空燃比目標値と、決定された空気量指令値とに基づいて燃料量指令値を決定する。より具体的には、燃料量変換部６１３は、空気量指令値に応じた空気量Ｑａｉｒを供給した場合に、混合気の空燃比が目標値に一致するように、燃料量指令値を決定する。
【００６２】
上述のように、グロープラグに通電している間は、グロープラグコントロールユニットにより触媒温度推定値が算出される。したがって、グロープラグに通電している間は、この触媒温度推定値に基づく空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌのフィードバック制御や、空気指令値を決定する上述のマップの補正を行うことができる。
【００６３】
また、バルブコントロールユニット６１は、以上のようにして決定した空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌに対する指令値を、バルブの開度に変換した後、この開度を実現するように空気バルブ及び燃料バルブを駆動する。
【００６４】
次に、以上のように構成された制御装置により燃料改質装置を制御する手順について、図８及び図９を参照して説明する。
【００６５】
図８は、制御装置による燃料改質装置の制御の手順を示すフローチャートである。この図８に示すフローチャートは、燃料改質装置の起動を指令する信号を受信したことに応じて、制御装置により実行される。
【００６６】
ステップＳ１１では、触媒床を昇温するためにグロープラグへの通電を開始するとともに、初期加熱時間を計測するために初期加熱用タイマの作動を開始し、ステップＳ１２に移る。
ステップＳ１２では、初期加熱用タイマの値ＴＡが、予め設定された第１判定時間Ｔ１に達したか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、第１判定時間Ｔ１が経過するまでグロープラグへの通電を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合、すなわちグロープラグへの通電を開始し初期加熱を開始してから第１判定時間Ｔ１が経過した場合には、燃料改質装置の定常運転を開始するための準備を行うべくステップＳ１３に移る。ここで、第１判定時間Ｔ１は、例えば、触媒床の内筒側の温度が所定の温度に達する程度の時間（例えば、２０秒）に設定される。
【００６７】
ステップＳ１３では、空気の供給を開始した後にステップＳ１４に移り、ステップＳ１４では、さらに燃料の供給を開始し、ステップＳ１５に移る。ここで、空気に加えて燃料の供給を開始することにより、グロープラグによる混合気の燃焼が開始する。これ以降、空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌは、上述のように触媒温度目標値及び空燃比目標値に応じて適切に調整される。また、特にグロープラグに通電している間は、上述のように、触媒温度推定値に基づく空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌのフィードバック制御が行われるとともに、空気量指令値を決定するマップの補正が行われる（上述の図６及び図７参照）。
【００６８】
ステップＳ１５では、触媒床の温度が安定してきたことに応じてグロープラグへの通電を終了し、燃料改質装置の定常運転を開始するとともに、定常運転の実行時間を計測するために定常運転用タイマを作動し、ステップＳ１６に移る。
ステップＳ１６では、定常運転用タイマの値ＴＢが、予め設定された第２判定時間Ｔ２に達したか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、第２判定時間Ｔ２が経過するまで定常運転を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合、すなわち定常運転を開始してから第２判定時間Ｔ２が経過した場合には、ステップＳ１７に移る。
【００６９】
ところで、次のステップＳ１７では、触媒床の温度を推定するためにグロープラグに再び通電する。したがって、この第２判定時間Ｔ２は、触媒床を昇温するために所定の時間にわたってグロープラグに通電してから、触媒床の温度を推定するために再び通電するまでの間の、グロープラグに通電しない期間に相当する。このため、この第２判定時間Ｔ２は、グロープラグの自己発熱による影響が内部抵抗の測定結果に及ばないように、適切な長さ（例えば、８秒）に設定することが好ましい。
【００７０】
ステップＳ１７では、定常運転時における触媒床の温度を推定するために、グロープラグへの通電を再び開始するとともに、内部抵抗の測定にかかる時間を計測するための計測用タイマを作動し、ステップＳ１８に移る。
【００７１】
ステップＳ１８では、計測用タイマの値ＴＣが、予め設定された第３判定時間Ｔ３に達したか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、第３判定時間Ｔ３が経過するまでグロープラグへの通電を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合、すなわちグロープラグへの通電を開始してから第３判定時間Ｔ３が経過した場合には、内部抵抗の測定が完了したと判断し、ステップＳ１９に移る。ここで、第３判定時間Ｔ３は、触媒床の温度を不要に上昇させないように、上述の第１判定時間Ｔ１よりも短い時間（例えば、１秒）に設定される。
【００７２】
ステップＳ１９では、グロープラグへの通電を終了した後にステップＳ２０に移る。
ステップＳ２０では、燃料改質装置の運転を開始してから、これまでに生成した改質ガスの総量が、予め設定された所定の量を超えたか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、燃料改質装置の定常運転を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ２１に移り、空気及び燃料の供給を停止した後、この処理を終了する。
【００７３】
図９は、燃料改質装置の制御の具体例を示すタイムチャートである。
先ず、時刻ｔ０において燃料改質装置の起動を指令する信号を受信したことに応じて、燃料改質装置の制御を開始する。
時刻ｔ１では、マイクロコンピュータのグロープラグ用ポートの出力をオンにし、グロープラグへの通電を開始する（ステップＳ１１参照）。ここで、グロープラグへの通電を開始することにより、グロープラグの温度が上昇し始める。また、グロープラグの温度が上昇するに伴い、その内部抵抗も上昇するため、グロープラグの入力電圧Ｖｉｎも上昇する。
【００７４】
時刻ｔ２では、グロープラグ及び触媒床の初期加熱が終了したことに応じて、空気及び燃料の供給を開始する（ステップＳ１３，Ｓ１４参照）。この時刻ｔ２以降、空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌは、それぞれの所定の目標値に応じて調整される。
【００７５】
時刻ｔ３では、グロープラグ用ポートの出力をオフにし、グロープラグへの通電を終了し、定常運転を開始する（ステップＳ１５参照）。
その後、時刻ｔ４では、グロープラグへの通電を終了してから第２判定時間Ｔ２が経過したことに応じて再びグロープラグへの通電を開始する（ステップＳ１６，Ｓ１７参照）。
時刻ｔ５では、グロープラグへの通電を開始してから第３判定時間Ｔ３が経過したことに応じてグロープラグへの通電を終了する（ステップＳ１８，Ｓ１９参照）。
【００７６】
また、空気及び燃料の供給を開始してから、グロープラグに通電している間（時刻ｔ２〜ｔ３、及び時刻ｔ４〜ｔ５）は、入力電圧Ｖｉｎに基づいて算出された触媒温度推定値により空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌのフィードバック制御が行われるとともに、空気量指令値を決定するマップの補正が行われる。
【００７７】
ここで、図７に示すように、燃料改質装置の定常運転時（時刻ｔ３以降）においてグロープラグに通電する電圧及び時間（ｔ４〜ｔ５）は、それぞれ、運転開始時（ｔ０〜ｔ３）においてグロープラグに通電する電圧及び時間（ｔ２〜ｔ３）よりも低くかつ短くなっている。これにより、グロープラグによる触媒床の加熱が不要な定常運転時において、グロープラグを過度に加熱してしまい、触媒床の温度を必要以上に上昇させてしまうのを防止できる。
【００７８】
以上、詳述した本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）本実施形態によれば、触媒床２の近傍にグロープラグ５を設けた。したがって、例えば燃料改質装置１の運転開始時には、グロープラグ５で触媒床２を加熱し、噴射装置４から噴射された混合気を燃焼することにより、改質反応が生じる温度まで触媒床２を速やかに昇温することができる。
また本実施形態によれば、グロープラグコントロールユニット６２は、定常運転時にグロープラグ５の内部抵抗を測定し、この測定値に基づいて触媒床２の温度を推定する。さらにバルブコントロールユニット６１は、触媒温度推定値に応じて噴射装置４を制御する。これにより、定常運転時における触媒反応の効率を高く維持し、改質ガスを効率良く生成することができる。
また、触媒床２の近傍にグロープラグ５を設けることにより、触媒床２を昇温する際にはこれを速やかに昇温し、触媒床２の温度を推定する際にはその精度を高く維持することができる。また、このように通常は加熱デバイスとして用いられるグロープラグ５を、触媒床２の温度の推定にも用いることにより、部品点数を少なくしコストを低減することができる。
【００７９】
（２）本実施形態によれば、筒状の触媒床２の一端側から筒内に混合気を噴射し、さらにグロープラグ５の発熱部５１を触媒床２の他端側から筒内に設ける。これにより、触媒床２の筒内側の温度を、発熱部５１に伝え易くできる。したがって、運転開始時には、触媒床２のうち改質反応に重要な部分である筒内側を速やかに昇温し、また定常運転時には、触媒床２の筒内側の温度を高い精度で推定することができる。
【００８０】
（３）本実施形態によれば、グロープラグコントロールユニット６２は、運転開始時又は運転停止時における、グロープラグ５の内部抵抗の測定値に基づいて、このグロープラグ５の固体差を識別する。これにより、グロープラグ５の製造時の微小な寸法変化、及び接合誤差や、グロープラグ５の劣化などに起因する内部抵抗差を認識することができるので、定常運転時における触媒床２の温度をより高い精度で推定することができる。
【００８１】
（４）本実施形態によれば、運転開始時に触媒床２を昇温するためにグロープラグ５を発熱させた場合には、グロープラグ５に通電しない所定の期間を経てから、再び通電することで内部抵抗を測定する。このようにグロープラグの内部抵抗を測定する前に、通電しない所定の期間を設けることにより、グロープラグの自己発熱の影響を小さくし、グロープラグ５の温度を触媒床２の温度に近づけることができるので、触媒床２の温度をより高い精度で推定することができる。
【００８２】
（５）本実施形態によれば、定常運転時にグロープラグ５の内部抵抗を測定する際に通電する電圧及び時間を、運転開始時にグロープラグ５で触媒床２を昇温するために通電する電圧及び時間よりも低くかつ短くすることにより、内部抵抗を測定する際にグロープラグが過剰に発熱してしまい、測定精度が低下するのを防止することができる。また、内部抵抗の測定による電力の消費量を抑制することができる。
【００８３】
（６）本実施形態によれば、グロープラグ５の発熱部５１に、高温における熱伝導率が高い材料を用いる。これにより、定常運転時において高温で発熱する触媒床２の温度変化を、グロープラグ５の内部抵抗に速やかに反映させることができるので、定常運転時における触媒床２の温度をより高い精度で推定することができる。
【００８４】
（７）本実施形態によれば、空気量変換部６１１及び補正量算出部６１２は、触媒温度目標値に応じて混合気の空気量指令値を決定し、燃料量変換部６１３は、混合気の空燃比目標値に応じて混合気の燃料量指令値を決定する。これにより、改質ガスを常に効率良く生成できるように混合気の空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌを調整することができる。また、空気量変換部６１１は、グロープラグ５に通電することで算出された触媒温度推定値と触媒温度目標値との偏差に基づいて、最適な空気量を学習する。これにより、例えば物ばらつきや劣化などにより燃料改質装置１の噴射装置４や触媒床２などに固体差が生じた場合であっても、固体差によらず安定して高い効率で改質ガスを生成し続けることができる。
【００８５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、制御装置のグロープラグコントロールユニットの構成及び燃料改質装置を制御する手順が第１実施形態と異なる。
【００８６】
図１０は、本実施形態のグロープラグコントロールユニット６２Ｂの構成を示す回路図である。
図１０に示すように、グロープラグコントロールユニット６２Ｂは、図４に示す第１実施形態のグロープラグコントロールユニット６２に対して、入力電源６２１とは別の測定用電源６２７Ｂをさらに備える。
【００８７】
測定用電源６２７Ｂは、入力電源６２１よりも低い電圧（例えば、５Ｖ）を発生する。この測定用電源６２７Ｂは、電流制限抵抗６２８Ｂと、スイッチ用のトランジスタ６２９Ｂを介して、入力電源６２１と並列に接続される。
【００８８】
本実施形態では、例えば燃料改質装置の運転開始時などにおいて触媒床２を昇温する場合、マイクロコンピュータ６２５Ｂは逆接防止リレー６２６をオンにし、かつ、トランジスタ６２９Ｂをオフにした状態でＦＥＴ６２３を駆動することにより、入力電源６２１を用いてグロープラグ５に通電する。
一方、例えば燃料改質装置の定常運転時などにおいて触媒床２の温度を推定する場合、マイクロコンピュータ６２５Ｂは逆接防止リレー６２６をオフにし、かつ、トランジスタ６２９Ｂをオンにした状態でＦＥＴ６２３を駆動することにより、測定用電源６２７Ｂを用いてグロープラグ５に通電する。
【００８９】
上述の第１実施形態では、触媒床２を昇温するためにグロープラグに通電する場合と、触媒床２の温度を推定するためにグロープラグに通電する場合とで同じ入力電源６２１を用いたが、このように本実施形態では、昇温時には入力電源６２１を用い、温度推定時には電流制限抵抗６２８Ｂが設けられた測定用電源６２７Ｂを用いる。これにより、触媒床２の温度をできるだけ上昇させずに、その温度を推定する必要がある場合には、測定用電源６２７Ｂを用い、グロープラグを過度に加熱することなく、触媒床の温度を推定し続けることができる。
【００９０】
図１１は、制御装置による燃料改質装置の制御の手順を示すフローチャートである。この図１１に示すフローチャートは、燃料改質装置の起動を指令する信号を受信したことに応じて、制御装置により実行される。
【００９１】
ステップＳ３１では、逆接防止リレーをオンにし、入力電源を用いてグロープラグに通電することができる状態にし、ステップＳ３２に移る。
ステップＳ３２では、触媒床を昇温するためにグロープラグへの通電を開始するとともに、初期加熱時間を計測するために初期加熱用タイマの作動を開始し、ステップＳ３３に移る。
【００９２】
ステップＳ３３では、初期加熱用タイマの値ＴＡが、第１判定時間Ｔ１に達したか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、第１判定時間Ｔ１が経過するまでグロープラグへの通電を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合、すなわちグロープラグへの通電を開始し初期加熱を開始してから第１判定時間Ｔ１が経過した場合には、燃料改質装置の定常運転を開始するための準備を行うべくステップＳ３４に移る。
【００９３】
ステップＳ３４では、空気の供給を開始した後にステップＳ３５に移り、ステップＳ３５では、さらに燃料の供給を開始し、ステップＳ３６に移る。これ以降、空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌは、触媒温度目標値及び空燃比目標値に応じて適切に調整される。また、特にグロープラグに通電している間は、上述のように、触媒温度推定値に基づく空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌのフィードバック制御が行われるとともに、空気量指令値を決定するマップの補正が行われる（上述の図６及び図７参照）。
【００９４】
ステップＳ３６では、グロープラグへの通電を終了し、燃料改質装置の定常運転を開始するとともに、定常運転の実行時間を計測するために定常運転用タイマを作動し、ステップＳ３７に移る。
【００９５】
ステップＳ３７では、逆接防止リレーをオフにし、ステップＳ３８に移る。
ステップＳ３８では、定常運転用タイマの値ＴＢが、第２判定時間Ｔ２に達したか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、第２判定時間Ｔ２が経過するまで定常運転を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合、すなわち定常運転を開始してから第２判定時間Ｔ２が経過した場合には、ステップＳ３９に移る。
【００９６】
ステップＳ３９では、定常運転時における触媒床の温度を推定するために、温度測定用ポートをオンにすることにより、測定用電源とグロープラグとの間のトランジスタをオンにし、ステップＳ４０に移る。
ステップＳ４０では、定常運転時における触媒床の温度を推定するために、グロープラグへの通電を再び開始し、ステップＳ４１に移る。
【００９７】
ステップＳ４１では、燃料改質装置の運転を開始してから、これまでに生成した改質ガスの総量が、予め設定された所定の量を超えたか否かを判別する。この判別がＮＯの場合には、この処理を直ちに終了し、燃料改質装置の定常運転を継続する。一方、この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ４２に移り、空気及び燃料の供給を停止した後、この処理を終了する。
【００９８】
図１２は、燃料改質装置の制御の具体例を示すタイムチャートである。
先ず、時刻ｔ１０において燃料改質装置の起動を指令する信号を受信したことに応じて、燃料改質装置の制御を開始する。
時刻ｔ１１では、マイクロコンピュータのリレー用ポートの出力をオンにするとともに、グロープラグ用ポートの出力をオンにし、グロープラグへの通電を開始する（ステップＳ３１，Ｓ３２参照）。
【００９９】
時刻ｔ１２では、グロープラグ及び触媒床の初期加熱が終了したことに応じて、空気及び燃料の供給を開始する（ステップＳ３４，Ｓ３５参照）。この時刻ｔ１２以降、空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌは、それぞれの所定の目標値に応じて調整される。
【０１００】
時刻ｔ１３では、リレー用ポートの出力をオフにするとともに、グロープラグ用ポートの出力をオフにし、グロープラグへの通電を終了、定常運転を開始する（ステップＳ３６，Ｓ３７参照）。
その後、時刻ｔ１４では、グロープラグへの通電を終了してから第２判定時間Ｔ２が経過したことに応じて温度測定用ポートの出力をオンにし、グロープラグへの通電を再び開始する（ステップＳ３８，Ｓ３９，Ｓ４０参照）。
【０１０１】
また、空気及び燃料の供給を開始してから、グロープラグに通電している間（時刻ｔ１２〜ｔ１３、及び時刻ｔ１４以降）は、入力電圧Ｖｉｎに基づいて算出された触媒温度推定値により空気量Ｑａｉｒ及び燃料量Ｑｆｕｅｌのフィードバック制御が行われるとともに、空気量指令値を決定するマップの補正が行われる。
【０１０２】
ここで、図１２に示すように、時刻ｔ１４以降はグロープラグに通電し続けているにもかかわらず、グロープラグの温度は大きく変化することはない。これは、定常運転時には、電流が制限された測定用電源を用いてグロープラグに通電しているためである。
【０１０３】
以上、詳述した本実施形態によれば、上述の（１）、（２）、及び（４）〜（７）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（８）本実施形態によれば、運転開始時には逆接防止リレー６２６をオンにし、入力電源６２１を用いてグロープラグ５に通電することにより、グロープラグ５及び触媒床２を速やかに昇温することができる。また、グロープラグ５により触媒床２を昇温する必要がない定常運転時には、逆接防止リレー６２６をオフにし、電流制限抵抗６２８Ｂが接続された測定用電源６２７Ｂを用いてグロープラグ５に通電することにより、グロープラグ５の温度を不要に上昇させることなく、長い時間にわたって内部抵抗を測定することができる。また、定常運転時には制限された電流をグロープラグ５に通電することにより、グロープラグの耐久性を向上することができる。また、上述の逆接防止リレー６２６は、加熱デバイスとしてのグロープラグ５のコントローラには、従来から備え付けられているものである。したがって、このような逆接防止リレー６２６を内部抵抗の測定にも用いることにより、新たに専用の回路を設ける必要が無くなるので、コストをさらに低減できる。
【０１０４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、グロープラグの固体差抑制制御の手順及び実行時期が第１実施形態と異なる。
【０１０５】
図１３は、本実施形態の固体差抑制制御の手順を示すフローチャートである。本実施形態の固体差抑制制御は、燃料改質装置の運転開始直後、すなわち、燃料改質装置の起動を指令する信号を受信したことに応じて実行する点が第１実施形態の固体差抑制制御（図５参照）と異なる。
【０１０６】
ステップＳ５１〜Ｓ５５は、図５に示す第１実施形態の固体差抑制制御におけるステップＳ１〜Ｓ５と同じ手順であるので、説明を省略する。
ステップＳ５６では、エンジンＥＣＵから送信された外気温度と、ステップＳ５４において算出された触媒温度推定値とを比較し、この比較に基づいてグロープラグの固体差を識別し、この固体差抑制制御を終了する。
また、本実施形態では、以上のような固体差抑制制御が終了した後に、引き続き図８に示す燃料改質装置の制御を実行することが好ましい。
【０１０７】
以上、詳述した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０８】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
上記実施形態では、触媒温度目標値に応じて空気量指令値を決定し、空燃比目標値に応じて燃料量指令値を決定し、さらに触媒温度推定値と触媒温度目標値との偏差に基づいて、空気量指令値を決定するマップを補正したが、これに限るものではない。例えば、触媒温度目標値に応じて燃料量指令値を決定し、空燃比目標値に応じて空気量指令値を決定してもよい。この場合、触媒温度推定値と触媒温度目標値との偏差に基づいて、燃料量指令値を決定するマップを補正することにより、最適な燃料量を学習させることが好ましい。
【０１０９】
例えば、上記第２実施形態では、ステップＳ３９において温度測定用ポートをオンにした後、燃料改質装置の制御が終了するまでこれをオンにし続けたが、これに限るものではない。例えば、触媒床をグロープラグにより再加熱する必要が生じた場合には、温度測定ポートをオフにし、さらに逆接防止リレーをオンにするとともにグロープラグに通電し、触媒床を昇温してもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１…燃料改質装置
２…触媒床
４…噴射装置
５…グロープラグ
５１…発熱部
６…制御装置
６１…バルブコントロールユニット（噴射制御手段）
６１１…空気量変換部（空気量決定手段）
６１２…補正量算出部（空気量決定手段）
６１３…燃料量変換部（燃料量決定手段）
６２，６２Ｂ…グロープラグコントロールユニット（グロープラグ制御手段）
６２１…入力電源（第１電源）
６２３…ＦＥＴ（スイッチング素子）
６２５，６２５Ｂ…マイクロコンピュータ（駆動手段）
６２６…逆接防止リレー
６２７Ｂ…測定用電源（第２電源）
６２８Ｂ…電流制限抵抗
【図１】
2010280555.tif 000003
【図２】
2010280555.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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