(57)【要約】【課題】１つの改質触媒でも水素生成を継続して行わせ得る装置を提供する。【解決手段】化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒（３Ｂ）と、この改質触媒（３Ｂ）に燃料を噴射する燃料噴射装置（４）と、前記改質触媒（３Ｂ）に燃料成分を含まない流体を供給する流体供給装置（１４）と、この流体供給装置（１４）と燃料噴射装置（４）とを用いて第１期間で燃料噴射を行い、その第１期間に続く第２期間で燃料噴射を中止すると共に前記燃料成分を含まない流体の供給を行い、これら燃料噴射と、燃料噴射の中止及び流体供給とを繰り返す実行・繰り返し手段（１１）と、前記第２期間を前記第１期間と等しいかまたは前記第１期間よりも大きく設定する設定手段（１１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒と、
この改質触媒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
前記改質触媒に燃料成分を含まない流体を供給する流体供給装置と、
この流体供給装置と燃料噴射装置とを用いて第１期間で燃料噴射を行い、その第１期間に続く第２期間で燃料噴射を中止すると共に前記燃料成分を含まない流体の供給を行い、これら燃料噴射と、燃料噴射の中止及び流体供給とを繰り返す実行・繰り返し手段と、
前記第２期間を前記第１期間と等しいかまたは前記第１期間よりも大きく設定する設定手段と
を備えることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項２】
前記改質触媒は燃料の少なくとも一部から脱水素反応を経て水素を生成し得る能力を有する改質触媒であることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置。
【請求項３】
前記燃料噴射装置からの燃料は、前記改質触媒と接触するに当たり、燃料の少なくとも一部が液体およびまたは液滴であることを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項４】
前記燃料成分を含まない流体は、空気と空気及び水蒸気とのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項５】
連続する先と後の第１期間での燃料噴射のうち先の第１期間で燃料噴射された燃料のうち前記改質触媒による化学反応を阻害する燃料の全てが前記改質触媒から取り去られる前に後の第１期間での燃料噴射が行われることがないように前記第２期間を設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項６】
前記燃料は沸点が相対的に高い燃料種である第１燃料種の燃料と、沸点が相対的に低い燃料種である第２燃料種の燃料との混合物であり、
第１燃料種の燃料の含有割合または第２燃料種の燃料の含有割合に基づいて前記第２期間を設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項７】
前記第１燃料種の燃料の含有割合が相対的に大きい場合に、前記第１燃料種の燃料の含有割合が相対的に小さい場合より前記第２期間を長く設定することを特徴とする請求項６に記載の燃料改質装置。
【請求項８】
前記燃料成分を含まない流体の流量が相対的に多い場合に、前記燃料成分を含まない流体の流量が相対的に少ない場合より前記第２期間を短く設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項９】
前記改質触媒の触媒温度が相対的に高い場合に、前記改質触媒の触媒温度が相対的に低い場合より前記第２期間を短く設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項１０】
前記第１期間での燃料噴射量が相対的に多い場合に、前記第１期間での燃料噴射量が相対的に少ない場合より前記第２期間を長く設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項１１】
前記燃料成分を含まない流体の流量が多いほど前記第２期間が大きくなる側に補正することを特徴とする請求項６に記載の燃料改質装置。
【請求項１２】
前記触媒温度が高いほど前記第２期間が小さくなる側に補正することを特徴とする請求項６に記載の燃料改質装置。
【請求項１３】
前記第１期間での燃料噴射量が多いほど前記第２期間が大きくなる側に補正することを特徴とする請求項６に記載の燃料改質装置。
【請求項１４】
前記燃料噴射装置からの燃料のうち前記改質触媒による化学反応を阻害する燃料の一部を吸着する吸着材を前記改質触媒の上流または近傍に備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素燃料に水素を添加して使用する水素利用内燃機関において、有機ハイドライドを含む液状の水素化燃料を車両に搭載し、必要に応じて水素化燃料から水素を生成するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０９３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、炭化水素燃料（以下、単に「燃料」という。）から改質触媒により水素を継続して生成することができないか検討中であるが、燃料中の反応しづらい物質が触媒表面をカバーリングしてしまうため、このカバーした燃料中の反応しづらい物質をパージしなければ水素の生成を行わせることができないところに問題がある。このため、上記特許文献１の技術では、改質触媒を配置した複数の反応器を設けておき、改質を行わせる反応器を順次切換えることによって水素の生成を連続的に行わせると共に、水素化燃料が供給されていない反応器に酸化ガスを供給して改質触媒の触媒表面に付着した燃料中の反応しづらい物質を燃焼除去するようにしている。
【０００５】
しかしながら、このような方法では、複数の反応器が必要であり、燃料改質装置が大型化してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、１つの改質触媒でも水素生成を継続して行わせ得る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】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒（３Ｂ）と、この改質触媒（３Ｂ）に燃料を噴射する燃料噴射装置（４）と、改質触媒（３Ｂ）に燃料成分を含まない流体を供給する流体供給装置（１４）とを備え、この流体供給装置（１４）と燃料噴射装置（４）とを用いて第１期間で燃料噴射を行い、その第１期間に続く第２期間で燃料噴射を中止すると共に燃料成分を含まない流体の供給を行い、これら燃料噴射と、燃料噴射の中止及び流体供給とを繰り返すと共に、第２期間を第１期間と等しいかまたは第１期間よりも大きく設定する設定ように構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒と、この改質触媒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、改質触媒に燃料成分を含まない流体を供給する流体供給装置）とを備え、この流体供給装置と燃料噴射装置とを用いて第１期間で燃料噴射を行い、その第１期間に続く第２期間で燃料噴射を中止すると共に燃料成分を含まない流体の供給を行い、これら燃料噴射と、燃料噴射の中止及び流体供給とを繰り返すと共に、第２期間を第１期間と等しいかまたは第１期間よりも長く設定するので、１つの改質触媒でも水素生成を継続して行わせることができることになった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料改質装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の燃料改質装置を搭載したエンジンの概略構成図である。
【図３】水素の生成と触媒温度変化を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の作用を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の作用を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】高沸点燃料の含有割合に対する噴射中止期間の特性図である。
【図７】キャリアガス流量に対する噴射中止期間の特性図である。
【図８】触媒温度に対する噴射中止期間の特性図である。
【図９】１回当たり噴射量に対する噴射中止期間の特性図である。
【図１０】噴射中止期間設定を説明するためのフローチャートである。
【図１１】基本噴射中止期間の特性図である。
【図１２】キャリアガス流量補正係数の特性図である。
【図１３】触媒温度補正係数の特性図である。
【図１４】１回当たり噴射量補正係数の特性図である。
【図１５】燃料改質装置の作動、非作動の制御を説明するためのフローチャートである。
【図１６】第１実施形態の燃料改質装置を搭載したエンジンの他の概略構成図である。
【図１７】本発明の効果を説明するための水素生成量の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態の燃料改質装置１の概略構成図、図２は本発明の燃料改質装置１を搭載したエンジンの概略構成図である。
【００１２】
図１に示したように筒状の管２に上流側（図で左側）より円柱状の吸着材３Ａと改質触媒３Ｂとが隙間無く介装されている。
【００１３】
上記吸着材３Ａの上流には、燃料噴射弁４（燃料噴射装置）を配置し、この燃料噴射弁４には燃料タンク５内の燃料を燃料供給ポンプ６により圧送する。ここで、燃料としては自動車用燃料（ガソリンや軽油）を考えている。
【００１４】
燃料噴射弁４から吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂに向けて燃料を噴射したとき、燃料噴射弁４から噴射された燃料噴霧が、周囲に空気を流さなくてもその噴霧の貫徹力だけで改質触媒３Ｂに到達するように、燃料噴射弁４の位置と燃料噴射弁４に供給する燃料圧力とを定める。燃料噴射弁４より噴射された燃料の霧化を促進させるため、燃料噴射弁４の上流側より吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂに向けて空気を流すようにしてもかまわない。
【００１５】
上記吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの周囲には改質触媒３Ｂを活性温度（例えば２００〜４００℃）へと上昇させるため、円筒状のヒータ８を吸着材３Ａ（後述する）及び改質触媒Ｂを被覆するように設けておく。このヒータ８により活性温度範囲（改質触媒３Ｂが水素を生成し得る能力を発揮できる温度範囲）にある改質触媒３Ｂでは、
ＨＣ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ                                  …（１）
の化学反応式で示される脱水素反応を行って燃料から水素を生成する。
【００１６】
本発明において、改質触媒とは、燃料成分の中の少なくとも一部から脱水素過程（脱水素反応）を経て水素を生成しうる能力を持つ触媒のことである。改質触媒としては、市販の有無を問わず、公知の触媒および同様の機能を有する触媒を用いることができる。以下に改質触媒の実施例を示すが、この実施例にとらわれるものでは無い。
【００１７】
触媒は、触媒活性粉末が支持担体に塗布された形態をなし、触媒活性粉末は、酸化物粉末上に金属が高分散に担持されてなるものを言う。ここで金属とは例えば、ロジウム、白金、パラジウムなどの貴金属であり、そのほかに、鉄、コバルト、マンガン、ニッケルなどの非貴金属（卑金属）を用いることができる。酸化物粉末には、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニアなどや、それらを少なくとも一部に含む複合酸化物を用いることができる。支持担体としては、ハニカム形状や球状、リング状のコージェライト、シリコンカーバイド、ステンレス材質などからなる支持担体を挙げることができる。
【００１８】
次に、触媒の実施例の詳細を示す。水中に分散させたアルミナ『酸化物粉体』中に『金属』前駆体としてジニトロジアミン白金塩を加え、６０分攪拌した。その後、１５０度で１昼夜乾燥させ、粉砕の後に４００度で１時間の焼成を行なった。以上の方法で『触媒活性粉末』を調製した。このように調整した『触媒活性粉末』をべ一マイト、水と攪拌し、スラリー状になったものを、コージェライトでできたハニカム担体（支持担体）に塗布、乾燥、焼成の後に『触媒』を得た。
【００１９】
上記の吸着材３Ａとしては、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ゼオライト（高Ｓｉ／２Ａｌ比タイプ）、Ａｌ分を含有しないシリカライト等の耐火性無機化合物や活性炭などの吸着材成分を含むことができる。使用される燃料の種類に応じて適宜、吸着材を選定することが望ましい。また、これらの吸着材の表面特性の制御のために、アルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類金属などを添加することもできる。
【００２０】
図２に示したように、エンジン本体２１には、空気が吸気通路２２を介して図示しない燃焼室に供給される。燃料タンク２３からの燃料は燃料供給ポンプ２４により燃料噴射弁２５に圧送され、エンジンコントローラ３１からの信号を受けて燃料噴射弁２５が開くことで燃料がエンジン本体２１に供給される。これらの燃料と空気とは混合気を形成して図示しない燃焼室で燃焼され、燃焼後のガスは排気通路２６に設けている排気後処理装置２７によって浄化される。
【００２１】
エンジンとしては、ガソリンを使用燃料として火花点火により混合気に着火して燃焼させるガソリンエンジン、軽油を使用燃料として圧縮着火により混合気を燃焼させるディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。
【００２２】
こうしたエンジンを有する車両に対して、本発明の燃料改質装置１を搭載するときには、燃焼に用いる燃料を貯蔵している燃料タンク２３内の燃料を燃料供給ポンプ６によって燃料噴射弁４に圧送し、燃料噴射弁４より燃料タンク２３内の燃料を改質触媒３Ｂに供給する。また、ヒータ８に代えて、排気熱などの熱源との間で熱交換を行い得る熱交換器２８を設ける。そして、改質触媒３Ｂによって改質された燃料（水素を含んだ燃料）は、燃料供給通路４１を介して吸気通路２２に導入する。図２の排気後処理装置２７は、例えば三元触媒である。あるいは図１６に示したように、改質触媒３Ｂによって改質された燃料（水素を含んだ燃料）を、燃料供給通路４１を介して排気後処理装置２７上流の排気通路２６に導入する。図１６の排気後処理装置２７は、例えばＮＯｘトラップ触媒である。
【００２３】
次に、改質触媒３Ｂの上流に新たに吸着材３Ａを設けた理由を説明する。図３（Ａ）は吸着材３Ａを設けていない状態かつ活性温度範囲（改質触媒３Ｂが水素を生成し得る能力を発揮できる温度範囲）にある改質触媒３Ｂに対してｔ０のタイミングより燃料噴射を行ったときに、水素生成量と改質触媒３Ｂの触媒温度［℃］とがどのように変化するのかを示したものである。触媒温度としては改質触媒３Ｂにより脱水素反応が行われる部位の温度を採用する。具体的には図１に示したように改質触媒３Ｂのうち中央より下流側（図で右側）に設けた温度センサ１０により触媒温度を検出すればよい。
【００２４】
図３（Ａ）に示したように、燃料噴射開始前の触媒温度を所定温度Ｔ０［℃］（＝大気温度）とすると、触媒温度は燃料噴射を開始するｔ０のタイミングで所定温度Ｔ０より一気に所定温度Ｔａ［℃］へと低下した後、その所定温度Ｔａに暫く維持され、このとき改質触媒３Ｂより水素が生成されている。ｔ０のタイミングより水素が生成されるとき、触媒温度が燃料噴射開始前の温度である所定温度Ｔ０より低下するのは、上記（１）式が脱水素反応（吸熱反応）であるからである。しかしながら、所定の期間（時間）が経過したｔ１のタイミングで、触媒温度は所定温度Ｔａを離れて所定温度Ｔｂ［℃］へと上昇し所定温度Ｔｂを維持する。触媒温度が所定温度Ｔｂへと上昇してからは改質触媒３Ｂより水素は生成されていない。
【００２５】
このように、触媒温度は脱水素反応（吸熱反応）により低下するのに、水素の生成が長くは続かない結果に終わっている。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示した触媒温度の変化と同じもので、所定温度Ｔｂから所定温度Ｔａを差し引いた値は改質触媒３Ｂの吸熱度合ΔＴ［℃］（＝Ｔｂ−Ｔａ）を表している。また、ｔ０のタイミングからｔ１のタイミングまでの期間が水素生成期間Δｔ［ｍｉｎ］（＝ｔ１−ｔ０）を表す。
【００２６】
水素の生成が長く続かない原因を本発明者が解析したのが図３（Ａ）の下段に示したモデル図である。上記の自動車用燃料（ガソリンや軽油）は、脂肪族、ナフテン族、芳香族からなる様々な燃料種の混合物であるが、ここでは、相対的に低沸点の燃料種からなる燃料（この燃料を以下単に、「低沸点燃料」という。）と、相対的に高沸点の燃料種からなる燃料（この燃料を以下単に、「高沸点燃料」という。）とに大きく分けて考える。
【００２７】
まず、図３（Ａ）下段の左側に示したように、燃料噴射を開始した当初は、低沸点燃料（丸形状で示している）と、高沸点燃料（楕円形状で示している）とが均等に触媒表面と接触し、触媒によりいずれの燃料との間でも脱水素反応（吸熱反応）が行われる。詳細にはパラフィンの重縮合による脱水素反応やナフテン（シクロアルカン）の脱水素反応がおきていると考えられる。
【００２８】
さて、低沸点燃料は気化（蒸発）して触媒表面から脱離するのに対して、高沸点燃料は気化できないため、触媒表面に吸着したままとなる。こうした低沸点燃料と高沸点燃料の挙動の相違により、気化して低沸点燃料がいなくなった触媒表面にも高沸点燃料が付着してゆく。つまり、触媒表面を覆う高沸点燃料の割合が増加してゆくと、やがて図３（Ａ）下段の右側に示したように、低沸点燃料が付着する触媒表面が無くなり、このタイミングで改質触媒による水素生成がやむと考えられる。言い換えると、燃料噴霧の触媒表面への燃料の付着と、触媒表面からの燃料の気化とが連続的に繰り返されるのであれば、水素生成が良好に行われるところ、触媒に付着している燃料が気化できなくなったタイミングで水素が生成されなくなると考えられるのである。従って、ここでいう「低沸点燃料」とは、上記（１）式の脱水素反応（吸熱反応）が行われているときの触媒温度（またはこの温度以下）で気化し得る燃料のことであり、これに対して「高沸点燃料」とは上記（１）式の脱水素反応（吸熱反応）が行われているときの触媒温度（またはこの温度以下）で気化し得ない燃料のこととなる。
【００２９】
こうした燃料挙動の解析の結果より、高沸点燃料を改質触媒３Ｂの上流側に設けた吸着材３Ａで吸着させることにより、高沸点燃料が改質触媒３Ｂに到達するのを遅らせ、これによって改質触媒３Ｂでの水素生成期間が拡大するようにしたものである。なお、実施形態では、吸着材３Ａと改質触媒３Ｂとを別個の構成としているが、吸着材３Ａと改質触媒３Ｂとが共存するように吸着材３Ａを改質触媒３Ｂの近傍に配置してもかまわない。
【００３０】
吸着材３Ａは高沸点燃料が改質触媒３Ｂに到達するのを遅らせるものであるため、吸着材３Ａにその能力一杯にまで高沸点燃料が吸着した後には、もはや高沸点燃料が吸着材３Ａに吸着されなくなりオーバーフローして改質触媒３Ｂに到達し、やがて上記のように改質触媒３Ｂの触媒表面が全て高沸点燃料で覆われてしまえば、水素の生成がやむ。
【００３１】
この場合に、吸着材３Ａと改質触媒３Ｂの両方から高沸点燃料を取り除いてやれば、つまり吸着材３Ａと改質触媒３Ｂとを再生すれば、改質触媒３Ｂにより再び水素を生成させることが可能となる。そこで、図１、図２に示したように、改質触媒３Ｂに燃料成分を含まない流体を供給する流体供給装置１４を設ける。流体供給装置１４はガス供給管１５と電動ポンプ１６からなっている。すなわち、改質触媒３Ｂ上流の管２内にガス供給管１５を突出して設け、電動ポンプ１６により空気と、空気及び水蒸気のガスとのいずれか（燃料成分を含まない流体）をこのガス供給管１５を介して吸着材３Ａに向けて吹きつける。なお、ガス供給管１５は、燃料噴射弁４からの燃料噴霧の邪魔にならない位置に設けておく。
【００３２】
空気をガス供給管１５より吸着材３Ａに向けて吹きつける（供給する）のは、吸着材３Ａから高沸点燃料を吹き飛ばして（取り去って）下流の改質触媒３Ｂに運ぶためである。また空気及び水蒸気のガスを吸着材３Ａに向けて吹き付けるのは、吸着材３Ａから高沸点燃料を洗い流して（取り去って）下流の改質触媒３Ｂに運ぶためである。これによって、吸着材３Ａは高沸点燃料が吸着されていない状態へと戻される（再生される）。
【００３３】
一方、ガス供給管１５より空気を供給するときには、改質触媒３Ｂでは空気中の酸素を用いて
ＨＣ＋Ｏ2→Ｈ2＋ＣＯ                                    …（２）
の反応式で示される部分酸化反応（発熱反応）を行って水素を生成することとなる。これによって改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が取り去られる。あるいは改質触媒３Ｂでは、空気中の酸素を用いて
ＨＣ＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2                                 …（３）
の反応式で示される完全酸化反応（発熱反応）を行うこととなる。これによっても改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が取り去られる。
【００３４】
また、ガス供給管１５より空気及び水蒸気のガスを供給するときには、改質触媒３Ｂでは水蒸気を用いて
ＨＣ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ                                  …（４）
の反応式で示される脱水素反応（吸熱反応）を行って水素を生成することとなる。これによって改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が取り去られる。
【００３５】
さらに、改質触媒３ＢでＡＴＲ（Auto  Thermal  Reforming）を行わせることにより、改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料を取り去るようにしてもかまない。ＡＴＲとは自己熱バランス改質のことで、上記（２）式の発熱反応と（４）式の吸熱反応とを組み合わせることにより発熱も吸熱も生じないようにするものである。
【００３６】
これをさらに図４を用いて考察すると、図４は吸着触媒４Ａを追加して設けた場合に水素生成量と改質触媒３Ｂの触媒温度とがどのように変化するのかを示している。ただし、ガス供給管１５からは空気及び水蒸気を吸着材３Ａに吹き付ける場合とする。
【００３７】
改質触媒３Ｂの上流に吸着材３Ａを設けて高沸点燃料を吸着させ、高沸点燃料が改質触媒３Ｂに到達するのを遅らさせているので、水素生成期間の終期がｔ１のタイミングよりｔ１’のタイミングへと拡大している。なお、ｔ１のタイミングは図３（Ａ）のｔ１のタイミングに対応する。
【００３８】
さらに、触媒温度が所定温度Ｔｂへと上昇したｔ１’のタイミングより余裕代を考慮したｔ２のタイミングで燃料噴射弁４による燃料噴射を中止すると共に、電動ポンプ１６を作動させてガス供給管１５から空気及び水蒸気を吸着材３Ａに吹き付ける。これによって、吸着材３Ａから高沸点燃料が吹き飛ばされ（脱離され）ると共に、改質触媒３Ｂでは上記（４）式の脱水素反応（吸熱反応）が行われることから、触媒温度がｔ２のタイミングより低下して暫く所定温度Ｔｃを保つ。このように、空気及び水蒸気の吹きつけ開始より触媒温度が低下するのは、改質触媒３Ｂで行われる上記（２）式の反応式が吸熱反応であるためである。そして、上記（２）式の反応が進み、改質触媒３Ｂの触媒表面を覆っていた高沸点燃料が無くなりかけると吸熱の程度が小さくなるため触媒温度が所定温度Ｔｃから上昇し、高沸点燃料が全て無くなるｔ３のタイミング以降は、環境温度である所定温度Ｔ０に戻って所定温度Ｔ０を維持する。電動ポンプ１６はｔ３のタイミングで停止する。
【００３９】
これで、吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの再生を終了するので、再び燃料噴射弁４による燃料供給を行って改質触媒３Ｂにより改質を行わせることができる。つまり、ｔ０からｔ３までの区間が１サイクルとなり、このサイクルを繰り返すことで、間欠的ではあるが、１つの改質触媒３Ｂにより、水素生成を継続して行わせることが可能になることがわかる。
【００４０】
さらに考察する。通常、触媒反応では、単位時間により多くの反応を起こしたいために、燃料をできる限り頻繁に触媒に供給して燃料改質を行わせることとなる。すなわち、図５最上段に示したように、１回当たり噴射の噴射実行期間Δｔ３を定め、連続する２つの１回当たり噴射の間の期間である噴射中止期間をできるだけ短くして１回当たり噴射を連続的に行わせるわけである。ここで、噴射中止期間は燃料噴射弁４の物理的構成により定まり、噴射中止期間を無限に小さくすることはできない。
【００４１】
しかしながら、このように単位時間当たりの１回当たり噴射の回数、つまり単位時間当たりの燃料噴射量を増やすほど、改質触媒３Ｂの触媒表面が高沸点燃料で覆われるまでの期間が短くなり水素生成期間が短くなってしまう。
【００４２】
そこで本発明者は、こうした通常の燃料噴射方法に逆行して、単位時間当たりの燃料噴射量を減らす、つまり図５第２段目に示したように、一回当たり噴射の噴射実行期間Δｔ３（一回当たり噴射量）は通常の燃料噴射方法と同じにしたままで噴射中止期間Δｔ２を通常の燃料噴射方法とは逆に長くしたらどうなるかを実験を行って確かめたところ、噴射中止期間Δｔ２を通常の燃料噴射方法の場合より長くして単位時間当たりの噴射量（触媒反応量）を抑えたほうが、却って燃料改質を促進させる大きな効果があることを新たに見出した。これを本発明者が解析したのが、図５最下段に示したモデル図である。
【００４３】
図５最下段の左側に示したように、脱水素反応過程では、低沸点燃料（丸形状で示している）と、高沸点燃料（楕円形状で示している）とが均等に改質触媒３Ｂの触媒表面と接触し、触媒によりいずれの燃料との間でも脱水素反応（吸熱反応）が行われる。これは、図３（Ａ）下段の左側に示したところと同じである。
【００４４】
ｔ０で開始した初めての１回当たり噴射を、噴射実行期間Δｔ３が経過したｔ１１のタイミングで中止し、噴射中止期間Δｔ２が終了するｔ１２のタイミングで２回目の１回当たり噴射を再開する。そして、図５第３段目に示したように、ｔ１１からｔ１２までの区間である噴射中止期間Δｔ２（１回当たり噴射を中止している期間）で電動ポンプ１６を駆動して空気と、空気及び水蒸気のガスとのいずれか（燃料成分を含まない流体）を吸着材３Ａに向けて吹きつけ、吸着材３Ａに吸着されている高沸点燃料を脱離して改質触媒３Ｂに運ぶ。改質触媒３Ｂでは、ガス供給管１５より空気を供給するときには、空気中の酸素を用いて上記（２）式の反応式で示される部分酸化反応（発熱反応）を行って水素を生成することにより、改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が、あるいは空気中の酸素を用いて上記（３）式の反応式で示される完全酸化反応（発熱反応）を行うことにより、改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が、図５最下段の中央に示したように取り去られ、やがて図５最下段の右側に示したように改質触媒３Ｂが（吸着材３Ａについても）再生される。また、ガス供給管１５より空気及び水蒸気のガスを供給するときには、水蒸気を用いて上記（４）式の反応式で示される脱水素反応（吸熱反応）を行って水素を生成することにより、改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆している高沸点燃料が、図５最下段の中央に示したように取り去られ、やがて図５最下段の右側に示したように改質触媒３Ｂが（吸着材３Ａについても）再生される。
【００４５】
このようにして、ｔ１２のタイミングの直前で吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂが再生されるのであれば、ｔ１２のタイミングより再び１回当たり噴射を行わせることができる。ｔ０からｔ１２までの一連の操作、ｔ１２から１４までの一連の操作、ｔ１４からｔ１６までの一連の操作、ｔ１６から１８までの一連の操作はすべて同じ操作であり、これら一連の操作を繰り返せば、吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂを再生しつつ、１つの改質触媒３Ｂであっても継続して水素を生成することができる。言い換えると、連続する先と後の１回当たり噴射（第１期間での燃料噴射）のうち先の１回当たり噴射により噴射実行期間Δｔ３（第１期間）で燃料噴射された燃料のうち高沸点燃料（改質触媒３Ｂによる化学反応を阻害する燃料）の全てが改質触媒３Ｂから取り去られる前に後の１回当たり噴射が行われることがないように噴射中止期間Δｔ２（第２期間）を設定するのである。
【００４６】
この結果、図１７に示したように、対策前に対して対策後には単位燃料当たりで比較して水素生成量が４８０％上昇することが分かっている。この結果、仮に水素生成量が同一であっても供給燃料量は１／５程度で済むので、燃料供給ポンプ６の駆動力を低減することができるとともに、未改質燃料の分離（回収）に要するエネルギも少なくて済む。ここで、対策前とは、吸着材３Ａを設けておらずかつ図５最上段で示したように噴射中止期間を最低限にとどめて１回当たり噴射を連続して行う場合である。これに対して対策後とは、吸着材３Ａを設けかつ図５第２段目、第３段目で示したように通常の燃料噴射方法の場合よりも噴射中止期間Δｔ２を長くして、具体的には噴射中止期間Δｔ２（第１期間）を噴射実行期間Δｔ３（第２期間）と等しいかまたは噴射実行期間Δｔ３よりも大きく設定して、１回当たり噴射を連続して行うとともに、噴射中止期間Δｔ２で電動ポンプ１６を駆動し、水及び水蒸気を供給する場合である。
【００４７】
次には噴射中止期間Δｔ２を具体的にはどのように設定すべきかであるが、噴射中止期間Δｔ２に影響を与えるパラメータとして、高沸点燃料の含有割合、キャリアガス流量、改質触媒３Ｂの触媒温度、燃料噴射弁４からの１回当たり噴射量を考えると、これらに対する噴射中止期間Δｔ２の特性は、図６〜図９に示したようになる。
【００４８】
ここで、上記のパラメータについて先に説明しておくと、高沸点燃料の含有割合は、
高沸点燃料の含有割合＝高沸点燃料の量／（高沸点燃料の量＋低沸点燃料の量）
…（５）
の式で定義される値である。燃料のうちの高沸点燃料の含有割合を検出できるのであれば、これを検出すればよいし、次のようにしてもかまわない。すなわち、高沸点の燃料種の具体例として、ｎ−パラフィン、ｉｓｏ−パラフィン、ナフテン、アロマ、オレフィンといった燃料種があり、これら燃料種のうち一つの燃料種の燃料中における含有割合を公知の技術を用いて検出し、検出した一つの燃料種の燃料中における含有割合で高沸点燃料の含有割合を代表させることができる。あるいは、高沸点燃料の含有割合が相対的に大きい燃料とは概ねオクタン価が相対的に高い燃料であり、また高沸点燃料の含有割合が相対的に小さい燃料とは概ねオクタン価が相対的に低い燃料であるので、燃料のオクタン価を公知の方法で検出し、検出したオクタン価が相対的に高ければ、高沸点燃料の含有割合が相対的に大きいと、この逆に検出したオクタン価が相対的に低いと、高沸点燃料の含有割合が相対的に小さいとみなすことができる。
【００４９】
上記のキャリアガスとは、上記のガス供給管１５から吸着材３Ａに向けて吹きつける（供給する）ガス、つまり空気と、空気及び水蒸気のガスとのいずれか（燃料成分を含まない流体）のことである。空気と、空気及び水蒸気のガスとのいずれかは吸着材３Ａに吸着している高沸点燃料を下流へと運ぶので、このように命名している。キャリアガスの流量は電動ポンプ１６の能力に依存する。電動ポンプ１６の下流にオリフィスを設ける場合には、このオリフィス径にも依存する。
【００５０】
上記の１回当たり噴射量とは、図５に示した１回当たり噴射の噴射実行期間Δｔ３で燃料噴射弁４から噴射される燃料量のことである。１回当たり噴射量は、噴射実行期間Δｔ３と燃料噴射弁４に作用している燃料圧力とに依存する。
【００５１】
図６に示したように噴射中止期間Δｔ２は、高沸点燃料の含有割合が大きくなるほど大きくなる。高沸点燃料の含有割合が大きくなるほど噴射中止期間Δｔ２が大きくなるのは、高沸点燃料の含有割合が大きいほど吸着材３Ａへの高沸点燃料の吸着量が多くなり、そのぶん吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離（取り去り）が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れるためである。
【００５２】
図７に示したように噴射中止期間Δｔ２は、キャリアガス流量が多くなるほど小さくなる。キャリアガス流量が多くなるほど噴射中止期間Δｔ２が小さくなるのは、キャリアガス流量が多くなるほど吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みやすくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りも早まるためである。
【００５３】
図８に示したように噴射中止期間Δｔ２は、触媒温度が高くなるほど小さくなる。触媒温度が高くなるほど噴射中止期間Δｔ２が小さくなるのは、触媒温度が高くなるほど吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みやすくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りも早まるためである。
【００５４】
図９に示したように噴射中止期間Δｔ２は、１回当たり噴射量が多くなるほど大きくなる。１回当たり噴射量が多くなるほど噴射中止期間Δｔ２が大きくなるのは、１回当たり噴射量が多くなるほど吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れるためである。
【００５５】
このように本発明では、噴射中止期間Δｔ２を、高沸点燃料の含有割合、キャリアガス流量、触媒温度及び１回当たり噴射量に基づいて設定し、設定した噴射中止期間Δｔ２と噴射実行期間Δｔ３とに基づいて燃料噴射弁４を開閉駆動しかつ電動ポンプ１６を駆動する。
【００５６】
図１、図２に戻り、こうした制御のため、燃料改質装置コントローラ１１を設け、燃料改質装置コントローラ１１により、本発明の燃料改質装置１をエンジンに搭載しない場合には燃料ポンプ６、燃料噴射弁４、ヒータ８及び電動ポンプ１６を、本発明の燃料改質装置１をエンジンに搭載する場合には燃料ポンプ６、燃料噴射弁４及び電動ポンプ１６を駆動可能に構成すると共に、温度センサ１０により検出される触媒温度を燃料改質装置コントローラ１１に入力させる。
【００５７】
そして、燃料改質装置コントローラ１１で次のような制御を行わせる。すなわち、燃料改質を行わせるに際しては、燃料改質装置コントローラ１１を作動させ、ヒータ８を駆動し（本発明の燃料改質装置１をエンジンに搭載しない場合のみ）、改質触媒３Ｂの触媒温度を活性温度まで高める。ポンプ６を作動させて燃料噴射弁４に燃料タンク５（あるいは燃料タンク２３）内の燃料を圧送する。温度センサ１０により検出される改質触媒３Ｂの触媒温度が活性温度となったら、燃料噴射弁４を開いて１回当たり噴射を行わせ噴射実行期間Δｔ３が経過したら全閉とし、噴射中止期間Δｔ２のあいだ待つ。そして、噴射中止期間Δｔ２が経過したら燃料噴射弁４を開いて１回当たり噴射を行わせ噴射実行期間Δｔ３が経過したら全閉とし、噴射中止期間Δｔ２のあいだ待つ。そして、噴射中止期間Δｔ２が経過したら燃料噴射弁４を開いて１回当たり噴射を行わせ噴射実行期間Δｔ３が経過したら全閉とし、噴射中止期間Δｔ２のあいだ待つ。以降、燃料噴射弁４についてこのような操作を繰り返す。一方、噴射中止期間Δｔ２となる度に電動ポンプ１６を駆動する。
【００５８】
１回当たり噴射の開始当初は高沸点燃料が吸着材３Ａに吸着され、低沸点燃料のほうは吸着材３Ａをすり抜けて改質触媒３Ｂに到達する。この低沸点燃料の改質触媒３Ｂへの到達によって改質触媒３Ｂにおいて水素の生成が開始される。吸着材３Ａでその能力一杯にまで高沸点燃料が吸着されると、その後には吸着材３Ａに吸着されない高沸点燃料がオーバーフローして改質触媒３Ｂに到達することになる。改質触媒３Ｂの触媒表面を高沸点燃料が覆い尽くすまでは水素生成が続くのであるが、改質触媒３Ｂの触媒表面を高沸点燃料が覆い尽くす前に噴射実行期間Δｔ３が終了するため、燃料改質装置コントローラ１１では、燃料噴射弁４からの１回当たり噴射を中止するとともに、吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの再生処理に移行する。すなわち、電動ポンプ１６を作動させてキャリアガス（空気及び水蒸気のガス）を吸着材３Ａに吹きつける。これによって吸着材３Ａから高沸点燃料が全て洗い流されて改質触媒３Ｂに供給され、改質触媒３Ｂでは、水蒸気を用いた脱水素反応（吸熱）を行って水素を生成させることにより、改質触媒３Ｂの触媒表面を覆う高沸点燃料を取り去る。改質触媒３Ｂの触媒表面を覆う高沸点燃料がなくなるタイミングは適合により予め把握しており、従って、改質触媒３Ｂの触媒表面を覆う高沸点燃料がなくなるタイミング（つまり噴射中止期間Δｔ２が経過したタイミング）で燃料改質装置コントローラ１１では、電動ポンプ１６を停止して吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの再生処理が終了したと判断し、再び燃料噴射弁４を開いて１回当たり噴射を開始する。
【００５９】
燃料改質装置コントローラ１１でこのような制御を行わせることで、１つの改質触媒３Ｂであっても、継続して燃料改質を行わせることが可能となった。
【００６０】
なお、図２の場合に、本発明の燃料改質装置１をどの運転条件で作動させるかは予め定めておき、その指示を、運転条件を検出しているエンジンコントローラ３１より得るようにする。このため、燃料改質装置コントローラ１１とエンジンコントローラ３１とを双方向通信により結んでおく。
【００６１】
燃料改質装置コントローラ１１により行われるこの制御を図１０、図１５のフローチャートを参照して詳述する。図１０、図１５は燃料改質装置コントローラ１１における制御の流れを示すもので、一定周期で繰り返し実行するものではない。
【００６２】
図１０は給油時に、給油された燃料に合わせて噴射中止期間Δｔ２を設定するためのものである。ステップ１では給油フラグをみる。給油が行われたか否かはエンジンコントローラ３１の側で検出し、給油が行われたことを検出したとき給油フラグ＝１としているため、エンジンコントローラ３１と通信を行って給油フラグをみる。給油フラグ＝０であれば給油が行われていないと判断しそのまま待機する。
【００６３】
給油フラグ＝１であるときには給油が行われたと判断しステップ２に進んで給油された燃料のうちの高沸点燃料の含有割合を推定（算出）する。高沸点燃料の含有割合の推定方法は前述したように公知の方法でかまわない。
【００６４】
ステップ３では、このようにして推定した高沸点燃料の含有割合から図１１を内容とするテーブルを検索することにより、基本噴射中止期間Δｔ２０［ｍｓｅｃ］を算出する。ステップ４ではキャリアガス流量Ｑｃａｒｙから図１２を内容とするテーブルを検索することによりキャリアガス流量補正係数Ｋ１［無名数］を、ステップ５では温度センサ１０により検出される触媒温度Ｔｃａｔから図１３を内容とするテーブルを検索することにより触媒温度補正係数Ｋ２［無名数］を、ステップ６では１回当たり噴射量Ｑｆから図１４を内容とするテーブルを検索することにより１回当たり噴射量補正係数Ｋ３［無名数］をそれぞれ算出し、ステップ７でこれら４つの値を用いて、噴射中止期間Δｔ２［ｍｓｅｃ］を、
Δｔ２＝Δｔ２０×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３                      …（６）
の式により、つまり４つの値を乗算することにより噴射中止期間Δｔ２を設定する。
【００６５】
基本噴射中止期間Δｔ２０は、基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０、基準の触媒温度Ｔｃａｔ０、基準の１回当たり噴射量Ｑｆ０の条件で適合しており、図１１に示したように高沸点燃料の含有割合が大きくなるほど大きくなる値である。高沸点燃料の含有割合が大きくなるほど基本噴射中止期間Δｔ２０を大きくしているのは、高沸点燃料の含有割合が大きいほど吸着材３Ａへの高沸点燃料の吸着量が多くなり、そのぶん吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れるためである。
【００６６】
一方、キャリアガス流量補正係数Ｋ１、触媒温度補正係数Ｋ２、１回当たり噴射量補正係数Ｋ３は基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０、基準の触媒温度Ｔｃａｔ０、基準の１回当たり燃料噴射量Ｑｆ０の条件から外れた場合にも、精度よく噴射中止期間を与えるためのものである。具体的には、図１２に示したようにキャリアガス流量補正係数Ｋ１は基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０のとき１．０で、基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０よりキャリアガス流量Ｑｃａｒｙが多くなるほど１．０より小さくなり、また基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０よりキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ小さくなるほど１．０より大きくなる正の値である。これは、基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０よりキャリアガス流量Ｑｃａｒｙが多くなると、その多くなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みやすくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りも早まり噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より短くできるためである。また、基準のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙ０よりキャリアガス流量Ｑｃａｒｙが少なくなると、その少なくなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れ噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より長くする必要があるためである。
【００６７】
図１３に示したように触媒温度補正係数Ｋ２は基準の触媒温度Ｔｃａｔ０のとき１．０で、基準の触媒温度Ｔｃａｔ０より触媒温度Ｔｃａｔ高くなるほど１．０より小さくなり、また基準の触媒温度Ｔｃａｔ０より触媒温度Ｔｃａｔ低くなるほど１．０より大きくなる正の値である。これは、基準の触媒温度Ｔｃａｔ０より触媒温度Ｔｃａｔが高くなると、その高くなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みやすくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りも早まり噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より短くできるためである。また、基準の触媒温度Ｔｃａｔ０より触媒温度Ｔｃａｔが低くなると、その低くなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れ噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より長くする必要があるためである。
【００６８】
図１４に示したように噴射量補正係数Ｋ３は基準の１回当たり噴射量Ｑｆ０のとき１．０で、基準の１回当たり噴射量Ｑｆ０より１回当たり噴射量Ｑｆが多くなるほど１．０より大きくなり、また基準の噴射量Ｑｆ０より１回当たり噴射量Ｑｆが少なくなるほど１．０より小さくなる正の値である。これは、基準の１回当たり噴射量Ｑｆ０より１回当たり噴射量Ｑｆが多くなると、その多くなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みにくくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りが遅れ噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より長くする必要があるためである。また、基準の一回当たり噴射量Ｑｆ０より１回当たり噴射量Ｑｆが少なくなると、その少なくなった分だけ吸着材３Ａからの高沸点燃料の脱離が進みやすくかつ改質触媒３Ｂの触媒表面を被覆する高沸点燃料の取り去りも早まり噴射中止期間Δｔ２を基本噴射中止期間Δｔ２０より短くできるためである。
【００６９】
上記のキャリアガス流量Ｑｃａｒｙと１回当たり噴射量Ｑｆとは本実施形態では一定値で、適合により予め定めている。
【００７０】
これで給油時の噴射中止期間Δｔ２の設定を終了するので、次回の給油に備えるためステップ８で給油フラグ＝０とする。この給油フラグ＝０により次回にはステップ１よりステップ２以降に進むことができない。つまり、噴射中止期間Δｔ２の設定は給油時に１回だけ行う。
【００７１】
次に、図１５は燃料改質装置１の作動、非作動を制御するためのものである。ここでは、燃料改質装置１の作動、終了を、エンジンコントローラ３１からの開始指令フラグと終了指令フラグとで制御する。すなわち、エンジンコントローラ３１では、燃料改質装置１を作動させたいときに開始指令フラグ（ゼロに初期設定）をゼロから１へと切換え、また燃料改質装置１の作動を終了させたいときに終了指令フラグ（ゼロに初期設定）をゼロから１へと切換える。例えば、水素は燃焼速度が早く良好な燃焼が得られるので、エンジンの暖機促進や排気後処理装置２７の早期活性化のため、エンジン冷間始動直後に開始指令フラグ＝１とし、エンジンの暖機が完了したときや排気後処理装置２７の活性化が終了したとき開始指令フラグ＝０とすると共に終了指令フラグ＝１とする。
【００７２】
ステップ１１では、エンジンコントローラ３１との通信を行いこの開始指令フラグをみる。開始指令フラグ＝０であればそのまま待機する。開始指令フラグ＝１であればステップ１２に進み、燃料噴射弁４を開いて吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂに燃料を供給する。なお、図示しないが、燃料供給ポンプ６はエンジン始動時に作動させて燃料を燃料噴射弁４に圧送させているものとする。
【００７３】
ステップ１３では第１タイマ値ｔｉｍｅ１と噴射実行期間Δｔ３とを比較する。第１タイマは燃料噴射弁４を開いたタイミングで起動されるため、燃料噴射弁４を開いたタイミングからの経過時間を計測している。噴射実行期間Δｔ３は、前述のように適合により予め定めている。第１タイマ値ｔｉｍｅ１が噴射実行期間Δｔ３未満であるあいだはステップ１２に戻って燃料噴射を継続する。
【００７４】
やがてステップ１３で第１タイマ値ｔｉｍｅ１が噴射実行期間Δｔ３以上になるとステップ１４に進んで燃料噴射弁４を全閉として燃料噴射を停止する。
【００７５】
ステップ１５では吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの再生処理を開始するため、電動ポンプ１６を駆動しキャリアガス（空気と水蒸気のガス）を吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂに供給する。これによって吸着材３Ａから高沸点燃料の脱離が開始される。改質触媒３Ｂでは水蒸気を用いた脱水素反応が行われ、これによって改質触媒３Ｂの触媒表面を覆う高沸点燃料の取り去りが開始される。
【００７６】
ステップ１６では第２タイマ値ｔｉｍｅ２と噴射中止期間Δｔ２（図１０により設定済み）とを比較する。第２タイマは燃料噴射弁４を全閉としたタイミングで起動されるため、燃料噴射弁４を全閉としたタイミングからの経過時間を計測している。第２タイマ値ｔｉｍｅ２が噴射中止期間Δｔ２未満であるあいだはステップ１５に戻って電動ポンプ１６の駆動を継続する。
【００７７】
やがてステップ１６で第２タイマ値ｔｉｍｅ２が噴射中止期間Δｔ２以上になると吸着材３Ａ及び改質触媒３Ｂの再生が終了したと判断し、ステップ１７で電動ポンプ１６の駆動を停止する。
【００７８】
ステップ１８ではエンジンコントローラ３１との通信を行い終了指令フラグをみる。終了指令フラグ＝０、つまり終了指令が出ていなければ、ステップ１２に戻ってステップ１２〜１７の操作を繰り返す。すなわち、噴射実行期間Δｔ３では電動ポンプ１６の駆動を停止するとともに１回当たり噴射を行い、噴射中止期間Δｔ２では１回当たり噴射を中止するとともに電動ポンプ１６を駆動する、ことを一連の操作としてこの一連の操作を繰り返す。
【００７９】
ステップ１８で終了指令フラグ＝１、つまり終了指令が出ていれば、次回の燃料改質に備えて、ステップ１１に戻り待機する。
【００８０】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００８１】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、改質触媒３Ｂ（化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒）と、燃料噴射弁４（燃料噴射装置）と、流体供給装置１４と、この流体供給装置１４と燃料噴射弁４とを用いて噴射実行期間Δｔ３（第１期間）で燃料噴射を行い、その噴射実行期間Δｔ３に続く噴射中止期間Δｔ２（第２期間）で燃料噴射を中止すると共に燃料成分を含まない流体（例えば水及び水蒸気）の供給を行い、これら燃料噴射と、燃料噴射の中止及び流体供給とを繰り返すと共に、噴射中止期間Δｔ２を噴射実行期間Δｔ３と等しいかまたは噴射実行期間Δｔ３よりも長く設定するので、１つの改質触媒３Ｂでも水素生成を継続して行わせることができることになった。
【００８２】
本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、改質触媒３Ｂは燃料の少なくとも一部から脱水素反応を経て水素を生成し得る能力を有する改質触媒であるので、改質触媒３Ｂによる水素の生成量を多くすることができる。
【００８３】
高沸点燃料の含有割合に関係なく、噴射中止期間Δｔ２を設定したのでは、連続する先と後の１回当たり噴射（第１期間での燃料噴射）のうち先の１回当たり噴射の噴射実行期間Δｔ３で噴射された燃料のうち高沸点燃料（改質触媒３Ｂによる化学反応を阻害する燃料）の全てが改質触媒３Ｂから取り去られる前に後の１回当たり噴射が行われる事態が生じ、やがては改質触媒３Ｂの触媒表面が全て高沸点燃料で被覆されてしまい、水素を生成できないことになってしまうのであるが、本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、燃料は高沸点燃料と低沸点燃料との混合物であり、高沸点燃料の含有割合に基づいて噴射中止期間Δｔ２を設定するので、連続する先と後の１回当たり噴射のうち先の１回当たり噴射で噴射された燃料のうち高沸点燃料の全てが改質触媒３Ｂから取り去られる前に後の１回当たり噴射が行われることがないように、高沸点燃料の含有割合に関係なく噴射中止期間Δｔ２を最適に設定することができる。
【００８４】
本実施形態（請求項７に記載の発明）によれば、高沸点燃料の含有割合が相対的に大きい場合に、高沸点燃料の含有割合が相対的に小さい場合より噴射中止期間Δｔ２を長く設定するので（図６参照）、高沸点燃料の含有割合に応じた最適な噴射中止期間Δｔ２を与えることができる。
【００８５】
本実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、燃料成分を含まない流体の流量が相対的に多い場合に、燃料成分を含まない流体の流量が相対的に少ない場合より噴射中止期間Δｔ２を短く設定するので（図７参照）、燃料成分を含まない流体の流量に応じた最適な噴射中止期間Δｔ２を与えることができる。
【００８６】
本実施形態（請求項９に記載の発明）によれば、改質触媒３Ｂの触媒温度が相対的に高い場合に、改質触媒３Ｂの触媒温度が相対的に低い場合より噴射中止期間Δｔ２を短く設定するので（図８参照）、改質触媒３Ｂの触媒温度に応じた最適な噴射中止期間Δｔ２を与えることができる。
【００８７】
本実施形態（請求項１０に記載の発明）によれば、１回当たり噴射量（第１期間での燃料噴射量）が相対的に多い場合に、１回当たり噴射量が相対的に少ない場合より噴射中止期間Δｔ２を長く設定するので（図９参照）、１回当たり噴射量に応じた最適な噴射中止期間Δｔ２を与えることができる。
【００８８】
実施形態では、改質触媒が燃料の少なくとも一部から脱水素反応を経て水素を生成し得る能力を有する改質触媒である場合で説明したが、化学反応させることにより燃料を改質する改質触媒であれば本発明の適用がある。
【００８９】
実施形態では、高沸点燃料（第１燃料種の燃料）の含有割合に基づいて噴射停止期間（第２期間）を設定する場合で説明したが、または低沸点燃料（第２燃料種の燃料）の含有割合に基づいて噴射停止期間を設定するようにしてもかまわない。
【００９０】
実施形態では、吸着材３Ａを改質触媒３Ｂの上流または近傍に備える場合で説明したが、吸着材３Ａを備えない場合にも本発明の適用がある。
【符号の説明】
【００９１】
１  燃料改質装置
３Ａ  吸着材
３Ｂ  改質触媒
４  燃料噴射弁（燃料噴射装置）
５  燃料タンク
１１  燃料改質装置コントローラ
１４  流体供給装置
１５  ガス供給管
１６  電動ポンプ
【図１】
2010184843.tif 000003
【図２】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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