(57)【要約】【解決手段】  動力システムは燃料改質装置と、排出物低減装置と、燃料電池とを有する。燃料改質装置は、排出物低減装置と燃料電池との両方に供給する改質ガスを生成するように炭化水素燃料を改質させる。改質ガスを生成して排出物低減装置と燃料電池との両方に供給するように燃料改質装置を作動させる方法も開示される。
2005516152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンハイウェイトラックの車両システムであって、そのオンハイウェイトラックの車両システムは、
電力を生成する燃料電池と、
内燃機関からの排気ガスを処理する排出物低減装置と、
前記燃料電池と前記排出物低減装置との両方に連結している燃料改質装置と、
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の車両システムであって、
前記燃料改質装置に電気的に結合している電子制御ユニットをさらに備え、
前記電子制御ユニットは（ｉ）プロセッサと（ｉｉ）記憶装置とを有し、
前記記憶装置は複数の命令を記録しており、その命令を前記プロセッサが実行すると、前記プロセッサは、
前記内燃機関が作動中に改質ガスを前記排出物低減装置に供給するように前記燃料改質装置を作動させ、
前記内燃機関が作動中でないときに改質ガスを前記燃料電池に供給するように前記燃料改質装置を作動させる。
【請求項３】
請求項１に記載の車両システムであって、
前記燃料改質装置はプラズマ燃料改質装置を備える。
【請求項４】
請求項１に記載の車両システムであって、
前記排出物低減装置は、前記内燃機関の排気ガスにあるＮＯｘを処理するＮＯｘトラップを備える。
【請求項５】
請求項１に記載の車両システムであって、
前記排出物低減装置は、前記内燃機関の排気ガスにある微粒子煤（particulate soot）を処理する微粒子煤フィルタを備える。
【請求項６】
請求項１に記載の車両システムであって、
前記燃料電池に電気的に結合している運転台暖房及び冷房システムを更に備える。
【請求項７】
請求項６に記載の車両システムであって、
前記燃料電池は、前記内燃機関が作動中でないときに前記運転台暖房及び冷房システムに電力を供給するように動作可能である。
【請求項８】
オンハイウェイトラックの車両システムを作動させる方法であって、前記方法は、
改質ガスを生成するように燃料改質装置を作動させ、
内燃機関の作動中のときに前記燃料改質装置からの改質ガスを排出物低減装置に送り、
内燃機関が作動中ではないときに前記燃料改質装置からの改質ガスを燃料電池に送る
工程を備える。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記燃料改質装置はプラズマ燃料改質装置を備え、
前記作動ステップは、改質ガスを生成するように前記プラズマ燃料改質装置を作動させることを含む。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、
前記排出物低減装置はＮＯｘトラップを備え、
前記燃料改質装置から改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップは、前記内燃機関の作動中にＮＯｘトラップの再生処理を促進するように改質ガスを前記ＮＯｘトラップに送ることを含む。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、
前記排出物低減装置は煤微粒子フィルタを備え、
前記燃料改質装置から改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップは、前記内燃機関の作動中に前記煤微粒子フィルタの再生処理を促進するように改質ガスを前記煤微粒子フィルタに送ることを含む。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、
前記車両システムは、オンハイウェイトラックの運転台を暖房及び冷房する電気式暖房及び冷房システム（electrically-powered heating and cooling system）を備え、
前記改質装置から改質ガスを前記燃料電池に送るステップは、前記内燃機関が作動中でないときに前記暖房及び冷房システムに電力を提供するように前記燃料電池を作動させることを含む。
【請求項１３】
エンジンシステムを作動させる方法であって、前記方法は、
炭化水素燃料を改質ガスに改質するように燃料改質装置を作動させ、
第一期間中に改質ガスを排出物低減装置に送り、
第二期間中に改質ガスを燃料電池に送る
工程を含む。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記エンジンシステムは内燃機関を備え、
改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップは、前記内燃機関が作動中に改質ガスを前記排出物低減装置に送ることを含み、
改質ガスを前記燃料電池に送るステップは、前記内燃機関が作動中でないときに改質ガスを前記燃料電池に送ることを含む。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記エンジンシステムは内燃機関を備え、
改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップと、改質ガスを前記燃料電池に送るステップと両方とも前記内燃機関の作動中に実行される。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、
前記排出物低減装置はＮＯｘトラップを備え、
改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップは、ＮＯｘトラップの再生処理を促進するように改質ガスを前記ＮＯｘトラップに送ることを含む。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であって、
前記排出物低減装置は煤微粒子フィルタを備え、
改質ガスを前記排出物低減装置に送るステップは、前記煤微粒子フィルタの再生処理を促進するように改質ガスを前記煤微粒子フィルタに送ることを含む。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法であって、
前記燃料電池は車両暖房及び冷房システムに電気的に結合され、
改質ガスを前記燃料電池に送るステップは、前記車両暖房及び冷房システムに電力を供給する電力を生成するように前記燃料電池を作動させることを含む。
【請求項１９】
オンハイウェイトラックであって、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンからの排気ガスを処理する排出物低減装置と、
電動式の運転台暖房及び冷房システムと、
前記運転台暖房及び冷房システムに電気的に結合している燃料電池と、
前記排出物低減装置の改質ガスの入口と前記燃料電池の改質ガス入口との両方に連結しているプラズマ燃料改質装置と、
を備える。
【請求項２０】
前記請求項１９に記載のオンハイウェイトラックであって、
前記排出物低減装置は、前記ディーゼルエンジンの排気ガスにあるＮＯｘを処理するＮＯｘトラップを備える。
【請求項２１】
前記請求項１９に記載のオンハイウェイトラックであって、
前記排出物低減装置は、前記ディーゼルエンジンの排気ガスにある微粒子煤を処理する煤微粒子フィルタを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して燃料改質装置に関し、特には、燃料改質装置を作動させて改質ガスを燃料電池と排出物低減装置との両方に提供するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料改質装置は、炭化水素燃料を改質ガスに改質すべく作動させる。車両または据え置き型発電機（stationary power generator）と関連している燃料改質装置などの機器搭載形燃料改質装置（onboard fuel reformer）の場合、燃料改質装置により生成される改質ガスは、内燃機関の作動中に燃料あるいは燃料添加剤として利用される。改質ガスは、内燃機関と関連する排出物低減装置（emission abatement device）の再生処理をするなどして調整をして、燃料電池の燃料として利用できる。
【０００３】
＜関連出願への相互参照＞
本願は、マイケル・ジェー・ダニエル、ルドルフ・エム・スマーリング、カート・エス・タイラー、及びショーン・ディー・バウワーにより２００２年１月２５日に出願された「燃料改質装置を作動させて改質ガスを燃料電池と排出物低減装置との両方に提供するための装置及び方法」と題する米国特許仮出願第６０／３５１，５８０号に対して米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張し、同特許出願の開示を本明細書に援用する。
【０００４】
仮出願中の「燃料改質装置を作動させて多数の改質ガスを生成する装置及び方法」と題する米国特許仮出願第１０／２４５，９２１号（代理人包袋番号９５０１−７１２４８，０２ＭＲＡ０４１５）及び「組合せ排出物低減アセンブリとその作動方法」と題する米国特許仮出願第１０／２４６，１１８号（代理人包袋番号９５０１−７１２４９，０２ＭＲＡ０４１６）が相互参照され、それぞれ本願と同じ譲受け人に譲渡され、それぞれ本願と同時に出願され、それぞれ本明細書に援用する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示の一実施例によると、燃料改質装置と、排出物低減装置と、燃料電池とを有する電力システムが設けられている。燃料改質装置は、排出物低減装置と燃料電池との両方に供給される改質ガスを生成するように炭化水素燃料を改質する。
【０００６】
より詳しい例示の実施例によると、オンハイウェイトラックの車両システムが提供され、そのオンハイウェイトラックの車両システムは、炭化水素燃料を改質ガスに改質するように構成されている燃料改質装置と、内燃機関からの排出物を処理する排出物低減装置と、電力を生成する燃料電池と、を備える。燃料改質装置から改質ガスは排出物低減装置と燃料電池との両方に供給される。このように、改質ガスを利用して、内燃機関の作動中に排出物低減装置を再生処理するなどして処理し、そして内燃機関が作動中でないときに燃料電池を作動させるように利用される。燃料電池からの電力は、エンジンにアイドリングさせるとともに、電気式の運転台の暖房及び冷房アセンブリに供給することができる。
【０００７】
別の例示の実施例によると、一つの燃料改質装置を利用して、内燃機関の排気ガスの内のいくつかの異なる排出物（exhaust effluents）を処理するいくつかの異なる装置を有する組合せ排出物低減アセンブリを再生する、あるいは調整する処理するなどして処理する。
【０００８】
さらに詳しい例示の実施例によると、組合せ排出物低減アセンブリはＮＯｘトラップと煤微粒子フィルタとを有する。このような場合、燃料改質装置からの改質ガスを使用してＮＯｘトラップと煤微粒子フィルタとの両方を選択的に再生処理する。
【０００９】
別の例示の実施例によると、燃料改質装置は異なる作業形態で作動して改質ガスを生成して異なる量または構成あるいはその両方で異なる部品に供給する。
【００１０】
より詳しい典型的な実施例によると、燃料改質装置は、一つの作動形態で作動し、改質ガスを特定の量または構成あるいはその両方で生成してＮＯｘトラップに供給して、そして別の作動形態で作動し、改質ガスを異なる量または構成あるいはその両方で生成して煤微粒子フィルタに供給する。同様に、燃料改質装置は一つの作動形態で作動し、改質ガスを特定の量または構成あるいはその両方で生成して燃料電池に供給して、そして別の作動形態で作動し、改質ガスを異なる量または構成あるいはその両方で生成して排出物低減装置に供給する。
【００１１】
本開示の上記および他の特徴は、下記の説明及び添付の図面を検討することにより明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＝＝＝図面の詳細な説明＝＝＝
本明細書により詳細に説明されるとおり、本開示の概念によると、燃料改質装置は、改質ガスを生成して燃料電池と排出物低減装置との両方に供給するために利用できる。このように、燃料改質装置は燃料電池の作動を維持するために使用でき、その上排出物低減装置を再生処理するなどして調整する。燃料改質装置が車両システム（例えば、オンハイウェイトラック）または据え置き型発電機の部品である場合、燃料改質装置はエンジンが作動中に車両の内燃機関または発電機からの排出物の後処理を可能にして、その上エンジンが作動不可能な間（即ち、エンジンが作動していないとき）には燃料電池により電力を生成することを可能にする。
【００１３】
本開示の更なる概念によると、燃料改質装置を利用して、内燃機関の排気ガスから多数の異なる排出物を後処理する多数の異なる装置を有する組合せ排出物低減アセンブリを再生処理などして調整する。例えば、燃料改質装置を作動して、改質ガスを生成してＮＯｘトラップ及び煤微粒子フィルタを有する排出物低減アセンブリに改質ガスを供給する。そのような場合、燃料改質装置からの改質ガスは、ＮＯｘトラップと煤微粒子フィルタとの両方を選択的に再生処理するために使用される。
【００１４】
本開示の更なる概念によると、燃料改質装置は、異なる作動の形態で作動され、改質ガスを異なる量または構成あるいはその両方で生成して異なる部品に供給するように作動される。例えば、燃料改質装置が作動され改質ガスを生成してＮＯｘトラップと微粒子フィルタとの両方に供給する場合、燃料改質装置は一つの作動形態で作動され改質ガスを特定の量または構成あるいはその両方で生成してＮＯｘトラップに供給して、異なる作動形態で作動され改質ガスを異なる量または構成あるいはその両方で生成して微粒子フィルタに供給する。燃料改質装置を使用して改質ガスを生成して燃料電池及び排出物低減装置の両方に供給する場合、同様の制御方式が使用される。特に、燃料改質装置は一つの作動の形態で作動され、改質ガスを特定の量または構成あるいはその両方で生成して燃料電池に供給して、そして別の作動の形態で作動され異なる量または構成あるいはその両方の改質ガスを生成して排出物低減装置に供給する。
【００１５】
本明細書で説明される燃料改質装置は、任意の型の燃料改質装置、例えば、触媒燃料改質装置（catalytic fuel reformer）、熱燃料改質装置、蒸気燃料改質装置（steam fuel reformer）、あるいは他の任意の型の蒸気燃料改質装置（steam fuel reformer）、として具体化できる。本開示の燃料改質装置はプラズマ燃料改質装置として具体化できる。プラズマ燃料改質装置はプラズマを用いて空気と炭化水素燃料との混合物を、中でも特に水素ガス及び一酸化炭素を多量に含む改質ガスに変換する。プラズマ燃料改質装置を含むシステムは、Rabinovich他に発行されている米国特許番号５，４２５，３３２、Rabinovich他に発行されている米国特許第５，４３７，２５０号、ブロムバーグ他に発行されている米国特許第５，４０９，７８４号、及びコーエン他に発行されている米国特許第５，８８７，５５４号に開示されており、これらの開示は全て本明細書に援用される。
【００１６】
以下の説明の目的のために、本開示の概念はプラズマ燃料改質装置について本明細書に説明される。しかしながら、前述の通り、本開示の燃料改質装置は任意の型の燃料改質装置として具体化できて、添付されている請求項は、本明細書に明確に記載される場合を除き、任意の特定の型の燃料改質装置に限定されると解釈されてはならない。
【００１７】
図１及び図２を参照すると、プラズマ燃料改質装置１２と制御ユニット１６とを有するプラズマ燃料改質アセンブリ１０の例示的な実施例が示されている。プラズマ燃料改質装置１２は、炭化水素燃料を、中でも特に水素及び一酸化炭素を含む改質ガスに改質（即ち、変換）する。従って、本明細書に更に記載されるように、プラズマ燃料改質装置１２は、車両及び据え置き型発電機の機器搭載型燃料改質システムの構成に使用できる。このように、機器搭載型プラズマ燃料改質装置１２に生成される改質ガスは内燃機関の作動において燃料あるいは燃料添加剤として使用でき、その結果エンジンの効率を増加させると同時にエンジンが生成する排出物を低減させる。機器搭載型プラズマ燃料改質装置１２に生成される改質ガスは、内燃機関と関連する排出物低減装置を再生処理するなどして調整するように利用される。更に、車両及び据え置き型発電機が、例えば補助動力源（ＡＰＵ）などの燃料電池を装備している場合、機器搭載型プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは燃料電池の燃料として用いることができる。
【００１８】
図２に示すように、プラズマ燃料改質装置１２はプラズマ発生アセンブリ４２と反応器４４とを含む。反応器４４は、その内部に画成されている反応室５０を有する反応器ハウジング４８を含む。プラズマ発生アセンブリ４２は反応器ハウジング４８の上部部分に固定される。プラズマ発生アセンブリ４２は、上部電極５４と下部電極５６とを含む。電極５４、５６は互いに離れていて、その間に電極ギャップ５８が規定される。絶縁体６０は電極を互いから電気的に絶縁する。
【００１９】
電極５４、５６は電力供給源３６に電気的に結合され（図１を参照）、電圧が印加されると、電流が一つの電極に供給され、それに従って電極ギャップ５８を越えて（即ち、電極５４、５６の間に）プラズマアーク６２が生成される。燃料噴射器３８などの燃料注入機構（fuel input mechanism）は炭化水素燃料６４をプラズマアーク６２に噴射する。燃料噴射器３８は、所望の量の燃料をプラズマ発生アセンブリ４２内に噴射する任意の型の燃料噴射機構である。ある特定の構成では、燃料をプラズマ発生アセンブリ４２内に噴射する前に、及びその間に、燃料を噴霧化する（atomize）ことが望ましい。このような燃料噴射アセンブリ（即ち、燃料を噴霧する噴射器）は市販されている。
【００２０】
図２に示すように、プラズマ発生アセンブリ４２は環状空気室７２を有する。加圧空気は空気入口７４を通り空気室７２に送られて、その後電極ギャップ５８を通り半径方向内側へ方向付けられ、プラズマアーク６２を内側へ「曲げる」ようにする。このようにプラズマアーク６２を曲げることで噴射された燃料６４がプラズマアーク６２を通り方向付けられることを保証する。このようにプラズマアーク６２を曲げることで電極５６，５８の侵食を減らすことができる。更に、空気が電極ギャップ５８に進むと、空気と燃料との望ましい混合物を生成する（「空気燃料混合気」）。特に、プラズマ改質装置１２は、燃料を空気と燃料との混合物の形態で改質するなどして処理する。燃料改質装置に改質される空気燃料混合気の空燃比は、燃料噴射器３８及び空気入口弁４０の制御を介して制御される。空気入口弁４０は任意の型の電子制御される空気弁として具体化することができる。図２に示すように、空気入口弁４０は単体の装置として具体化でき、またはプラズマ燃料改質装置１２の設計に組み込むことができる。どちらの場合でも、空気入口弁４０はプラズマ発生アセンブリ４２に導入される空気の量を制御して、それに従ってプラズマ燃料改質装置１２に処理される空気燃料混合気の空燃比を制御する。
【００２１】
下部電極５６は、反応器ハウジング４８内へ下方に延長する。従って、プラズマアーク６２から出て行くガス（改質されているかまたは部分的に改質されている）は反応室５０内に送られる。触媒７８は反応室５０に配置できる。触媒７８は、燃料改質処理を終了させるなどして、改質ガスがガス出口７６を通って出る直前にガスを処理する。特に、プラズマ発生アセンブリ４２から出るガスの一部あるいは全ては部分的にのみ改質され、触媒７８は改質処理を完了するように構成される（即ち、プラズマ発生アセンブリ４２から出る部分的に改質されたガスの改質処理を完了させる反応を触媒する）。触媒７８は、そのような反応を触媒するように構成される任意の型の触媒として具体化できる。一つの典型的な実施例では、触媒７８は、貴金属あるいは他の種類の触媒材料が配置されている基板として具体化できる。このような基板はセラミック、金属、あるいは他の適切な材料で構成される。触媒材料は、例えば、プラチナ、ロジウム、パラジウム、及びこの組合せを含み、その他に任意の同様な触媒材料により具体化できる。下記により詳細に説明されるように、プラズマ燃料改質装置１２は触媒７８を用いることなく具体化できる。
【００２２】
図２に示すように、プラズマ燃料改質装置１２は関連している温度検出器３４を有している。温度検出器３４はフィードバック機構として使用され、プラズマ燃料改質装置１２の所望の構造の温度、または通過するガスの温度を決定する。例えば、温度検出器３４はプラズマ燃料改質装置１２が生成する改質ガスの温度、反応室５０内の周囲温度、及び触媒７８の温度などを測定するために使用できる。温度検出器３４は任意の箇所に配置できる。特に、実線で示すように、温度検出器３４は、反応室５０内に配置されて、構造（例えば、触媒７８または反応室５０の壁）あるいは物質（例えば、反応室５０内のガス）と作動的に接触する位置に配置することができる。そのためには、温度検出器３４は、温度検出器の型及び構成次第で、構造あるいは物質と物理的に接触して配置されるか、あるいは構造から所定の距離を離れてかあるいは物質の流れにはないところに配置される。
【００２３】
一方、所望の構成及び物質の温度は間接的に決定できる。特に、点線で示すように、温度検出器３４は、反応室５０を進む、または出口７６を通り排気された後にガス導管８０を進む改質ガスの温度を感知するように配置できる。そのような温度表示値は、別の構成、例えば触媒７８または反応器ハウジング４８などの温度を計算するために利用できる。逆に、温度検出器３４は反応器ハウジング４８の温度を感知するように配置され、その温度表示値は改質ガスの温度と関連している。このような場合、温度検出器３４が感知する間接温度は所望の温度と関連付けることができる。
【００２４】
図１に示すように、プラズマ燃料改質装置１２及びその関連部品は、電子ユニット１６の制御下にある。特に、温度検出器３４は電子制御ユニット１６に信号線１８を介して電気的に結合され、燃料噴射器３８は電子制御ユニット１６に信号線２０を介して電気的に結合され、空気入口弁４０は電子制御ユニット１６に信号線２２を介して電気的に結合され、電源３６は電子制御ユニット１６に信号線２４を介して電気的に結合されている。更に、本明細書により詳細に説明されるように、プラズマ燃料改質装置１２と対応付けられているいくつかの他の部品も制御ユニット１６の制御下とすることができ、その結果制御ユニット１６に電気的に結合される。例えば、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを任意の数の部品の間で選択的に分流させる分流弁を、制御ユニット１６の制御下とすることができる。同様に、内燃機関からの排気ガスの流れを任意の数の部品の間で選択的に分流する分流弁も、制御ユニット１６の制御下とすることができる。
【００２５】
信号線１８、２０、２２、２４（及び他の装置を制御ユニットに結合するために使用される任意の信号線）は一列の線として簡略的に図示されているものの、信号線は電子制御ユニット１６と対応部品との間で電気信号の伝送を一方向あるいは双方向で可能とする任意の型の信号伝送アセンブリとして構成できることが認識される。例えば、任意の一つ以上の信号線１８、２０、２２、２４（あるいは本明細書に開示されている任意の他の信号線）は、電子制御ユニット１６と対応部品との間で電気信号を伝送する多数の信号線を有する配線のワイヤハーネスとして具体化できる。任意の数の別の配線構成を使用できることが認識される。任意の数の他の配線のワイヤハーネスを使用できることが理解される。例えば、個別の信号線を使用することができ、あるいは任意の一つ以上の信号線１８、２０、２２、２４（あるいは任意の他の信号線）の設計に信号マルチプレクサを利用するシステムを使用できる。更に、信号線１８、２０、２２、２４は統合されて、一つのハーネスまたはシステムが利用され、プラズマ燃料改質装置１２と関連づけられている一部または全ての部品を電子制御ユニット１６に電気的に結合させる。
【００２６】
電子制御ユニット１６は、本質的に、マスターコンピュータであり、プラズマ燃料改質装置１２と関連している検出器が送信した電気信号を解釈して、プラズマ燃料改質装置１２と関連している電子制御部品を作動させ、プラズマ燃料改質装置１２と、そこから出る改質ガスの流れと、場合によっては内燃機関からの排気ガスの流れと、を制御する役割を果たす。例えば、本開示の電子制御ユニット１６は、数ある中でも特に、プラズマ発生アセンブリ４２内への燃料の噴射サイクルのそれぞれの初めと終わりを求めて、プラズマ発生アセンブリ４２に導入される空気及び燃料の量と比率とを計算して制御して、改質装置１２及び改質ガスの温度を求めて、プラズマ燃料改質装置１２に供給する電源レベルを求めて、改質ガスをどの部品（例えば、ＮＯｘトラップ、微粒子フィルタ、または燃料電池）に供給するかを求めて、生成され特定の部品に供給される改質ガスの構成と量とを求めるように使用可能である。
【００２７】
このためには、電子制御ユニット１６は、電気機械的システムの制御に利用される電子ユニットと通常関連している多数の電子部品を含む。例えば、電子制御ユニット１６は、そのような装置に通常含まれる数ある部品の中でも、マイクロプロセッサ２８などのプロセッサと、消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、またはＥＥＰＲＯＭ）を含むプログラマブル読出し専用メモリ（「ＰＲＯＭ」）などのメモリ素子３０と、を含む。メモリ素子３０は、中でも、命令を例えばソフトウェアルーチン（または複数のルーチン）の形で記憶するように構成されており、それはプロセッサ２８が実行すると、電子制御ユニット１６がプラズマ燃料改質装置１２の作動を制御することを可能にする。
【００２８】
電子制御ユニット１６はアナログインターフェイス回路３２を含む。アナログインターフェイス回路３２は、種々の燃料改質装置検出器（例えば、温度検出器３４）またはプラズマ燃料改質装置１２と関連している複数の部品と関連している他の検出器からの出力信号を、マイクロプロセッサ２８の入力に提示するために適切な信号に変換する。特に、アナログインターフェイス回路３２は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示しない）などを使用して、検出器が生成するアナログ信号をマイクロプロセッサ２８が使用するデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、単体の装置またはいくつかの装置として具体化でき、またはマイクロプロセッサ２８に組み込まれることがわかる。プラズマ燃料改質装置１２と関連している一つ以上の任意の検出器がデジタル出力信号を生成すると、アナログインターフェイス回路３２を省略可能であることがわかる。
【００２９】
同様に、アナログインターフェイス回路３２はマイクロプロセッサ２８からの信号を、プラズマ燃料改質装置１２と関連している電子制御部品（例えば、燃料噴射器３８、空気入口弁４０、電源３６、あるいはガス分流弁などの他の系統部品）に提示されるのに適切な出力信号に変換する。特に、アナログインターフェイス回路３２は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器（図示しない）などを使用して、マイクロプロセッサ２８が生成するデジタル信号をアナログ信号に変換して、それを燃料噴射器３８、空気入口弁４０、または電源３６など燃料改質装置１２と関連している電子制御部品が使用する。前述のＡ／Ｄ変換器と同様に、Ｄ／Ａ変換器は単体の装置またはいくつかの装置として具体化できるか、またはマイクロプロセッサ２８に組み込まれることができると理解される。プラズマ燃料改質装置１２と関連している一つ以上の任意の電子制御部品がデジタル入力信号に作動した場合、アナログインターフェイス回路３２は省略できることがわかる。
【００３０】
従って、電子制御ユニット１６は、プラズマ燃料改質装置１２とそれと関連している部品との作動を制御するように動作する。特に、電子制御ユニット１６は、とりわけ、閉ループ制御方式を含むルーチンを実行して、それは、電子制御ユニット１６がいくつかの検出器からの出力を監視して、関連している電子制御部品への入力を制御する。このためには、電子制御ユニット１６は、燃料改質装置と関連している検出器とそれが利用されているシステムと通信して、中でも、プラズマ燃料改質装置１２に供給されている空気または燃料の量あるいはその両方、温度または圧力あるいはその両方、改質ガス中の水素または酸素の量あるいはその両方、改質装置と改質ガスの温度、改質ガスの構成、排出物低減装置（例えば、ＮＯｘトラップまたは微粒子フィルタ）の飽和レベルなどを求める。このデータを備えて、電子制御ユニット１６はいくつかの計算を毎秒行う。それは、あらかじめ設定されている表の値を検索し、燃料改質装置の燃料噴射器または他の燃料入力装置がいつまたはどれくらいの期間開いているかを求め、燃料改質装置への電力レベル入力（power level input）を制御し、空気入口弁を進む空気量を制御し、一つの部品から別の部品への改質ガスまたは排気ガスの流れを方向付ける役割を担う分流弁の配置を制御し、生成して特定の部品に伝える改質ガスの量または構成あるいはその両方を求めるなどの機能を実施するアルゴリズムを実行する。
【００３１】
ここで図３を参照すると、ディーゼルエンジンなどの内燃機関１１２と、燃料改質装置１０と、燃料電池１１６と、排出物抑制装置１１８とを有する動力システム１１０が示されている。燃料タンク１２０からの炭化水素燃料はプラズマ燃料改質装置１２に供給される。燃料タンク１２０内の炭化水素燃料は、エンジン１１２で燃焼される炭化水素燃料と同じ（例えば、ガソリンまたはディーゼルの燃料）であってもよいし、あるいは、エンジンの燃料とは異なる種類の炭化水素燃料であってもよい。
【００３２】
上述の通り、燃料改質装置アセンブリ１０のプラズマ燃料改質装置１２は、炭化水素燃料を、例えば水素及び一酸化炭素を多量に含むガスなどの改質ガスに改質する。そして改質ガスは、動力システム１１０と関連しているいくつかの別の部品に供給される。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は燃料電池１１６に改質ガスを供給するために使用される。特に、燃料タンク１２０からの炭化水素燃料は、プラズマ燃料改質装置１２により改質ガスに改質され、改質ガスは燃料電池１１６に入力される。動力システム１１０の燃料電池１１６には、任意の型の燃料電池が設けることができる。例えば、燃料電池１１６はアルカリ燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体高分子型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、溶解炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、あるいはその他の任意の型の燃料電池として具体化できる。
【００３３】
燃料電池１１６はプラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスを処理して、動力システム１１０または他の部品の作動で使用される電気エネルギを作り出す。例えば、燃料電池１１６によって生成される電気エネルギは、動力システムと関連している部品で消費される。例えば、燃料電池１１６が生成する電気エネルギは、システムの電子回路機器などのいくつかの電気付属品の作動に使用できる。燃料電池１１６は一つ以上の電池（図示しない）と共に作動して、システムと関連している電気部品に消費される前に電気エネルギを蓄積することが可能であるとわかる。
【００３４】
改質ガスは排出物低減装置１１８に供給することもできる。このような場合、水素リッチガスを使用して、内燃機関１１２から排出される排気ガスから特定の排出物（例えば、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、そしてディーゼルエンジンの場合、炭素を基にした微粒子すなわち「煤」）を取り除く化学触媒または吸収体を再生するのに用いることができる。詳細に述べると、排出物低減装置１１８は一つ以上の触媒変換器または同様の装置を含み、排気ガス中の未燃焼ガスを再燃焼するなどして処理する。そういうものであるので、排出物低減装置１１８は、あらゆる未燃焼の炭化水素及び一酸化炭素を、水蒸気、二酸化炭素、及び他の毒性の低いガスに変換することで燃焼するなどして処理する化学反応に必要な触媒であるプラチナ、ロジウム、パラジウム、または他の同様の材料を含む。プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは、触媒を調整するなどしてそのような低減処理を促進するために利用できる。
【００３５】
排出物低減装置１１８は、窒素（ＮＯｘ）酸化物、硫黄（ＳＯｘ）酸化物、または煤あるいはそれらすべての化合物を捕らえて除去するために、一つ以上の吸収体、トラップ、フィルタ、または同様の装置を含む。図５及び図６についてより詳細に説明されているように、更なる酸化触媒を排出物低減装置１１８のトラップと共に使用して、トラップから排出される特定の化合物（例えば、Ｈ２Ｓ）を酸化させることができる。プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスを使用して、そのような吸収体、トラップ及びフィルタを再生処理する。特に、その動作中に、吸収体、トラップ、及びフィルタは再生処理にかけられて、吸収体、トラップ、またはフィルタに捕らえられた化合物がそこから除去される。プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは吸収体、トラップ、またはフィルタに供給され、そのような再生処理を促進する。
【００３６】
排出物低減装置１１８の構成に使用されるＮＯＸトラップは、市販の任意の型のＮＯＸトラップである。エンジン１１２がディーゼルエンジンとして具体化される場合、ＮＯＸトラップはリーンＮＯＸトラップとして具体化することができ、ディーゼル排気ガスと関連している希薄条件（lean conditions）においてＮＯｘを捕らえて除去することを促進する。排出物低減装置１１８の構成に使用できるＮＯｘトラップの特定な例には、テネシー州ノックスビルのEmeraChem, LLC（前身は、テネシー州ノックスビルのGoal Line Environmental Technologies, LLC）が市販しているＮＯｘトラップ、またはそこが市販している材料で構成されているＮＯｘトラップを含むが、これに限定されない。
【００３７】
排出物低減装置１１８の構成に使用される煤微粒子フィルタは、市販の任意の型の微粒子フィルタである。例えば、煤微粒子フィルタは、”deep bed”または”wall flow”フィルタなどの任意の公知の排出物微粒子フィルタとして実施できる。Deep bedフィルタは、金属メッシュフィルタ、金属またはセラミックフォームフィルタ、セラミックファイバメッシュフィルタなどとして具体化できる。一方、wall flowフィルタは、キン青石または炭化珪素セラミックフィルタとして具体化でき、フィルタの前部と後部とに差し込まれた交代通路（alternating channels）が、その中を通るガスを、壁を介し一つの通路に進めて、別の通路から出るように強制する。更には、煤微粒子フィルタは、例えば、貴金属の触媒の材料などの触媒材料で含浸される。
【００３８】
排出物低減装置１１８として使用される煤微粒子フィルタは、本明細書に全て援用されているルドルフ、エム、スマーリングが２００２年４月２４日に出願した仮出願中の「内燃機関の排気システムの微粒子フィルタを再生処理する装置及び方法」と題する米国仮出願第６０／３７５，１３４号に記載されている任意の装置として具体化できる。図７に示すように、上記の援用される仮特許出願の教示に従って構成された一つの典型的な排出物低減装置３００は、触媒３０４と触媒３０４より下流側に配置されている煤微粒子フィルタ３０６とを有する微粒子フィルタアセンブリ３０２として構成できる。触媒３０４は、煤フィルタ３０６から所定の距離をおいて配置されるか（図７に示す）、煤微粒子フィルタ３０６と接触するように配置されるか、または煤微粒子フィルタ３０６と共同の構成（例えば、フィルタ部分の上流に配置される触媒部分を有する共同の構成）としてでも製造することができる。
【００３９】
触媒３０４は、本明細書に開示されている反応を触媒する任意の型の触媒として具体化できる。典型的な一実施例では、触媒３０４は、貴金属または他の型の触媒材料が配置されている基板として具体化される。そのような基板はセラミック、金属、または他の適切な材料から構成される。触媒材料は、例えば、プラチナ、ロジウム、パラジウム、その組合せを含み、他の同様の触媒材料も加えて具体化される。
【００４０】
一方、煤微粒子フィルタ３０６は、エンジン１１２からの未処理排気ガスに存在する煤または他の微粒子を捕らえる。煤微粒子フィルタ３０６は、上述の「deep bed」または「wall flow」フィルタなどの任意の公知の排出物微粒子フィルタで具体化できる。前述と同様に、煤微粒子フィルタ３０６は、例えば、貴金属触媒材料などの触媒材料が含浸される。
【００４１】
再生処理サイクルの間、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは触媒３０４と接触するように送られて、エンジン１１２の排気ガスの酸素と改質ガスとの間の酸化反応を触媒する。具体的に、排気ガスの存在があるときに改質ガスが触媒３０４と接触するように送られると、触媒３０４は酸化反応を触媒して、改質ガスに存在する水素ガスと排気ガスとに存在する酸素を、とりわけ、水に変換する。さらに、触媒は酸化反応を触媒して、改質ガスに存在する一酸化炭素と排気ガスに存在する酸素とを二酸化炭素に変換する。これら酸化反応は両方発熱性が高く、その結果、熱を生成して、それは下流に配置されている煤微粒子フィルタ３０６に移送される。図示するように、６００〜６５０℃の範囲にある熱は、微粒子フィルタ３０６が捕らえる煤微粒子に点火して燃やし、それによってフィルタ３０６の再生処理をする。
【００４２】
図８及び図９に示すように、排出物低減装置１１８は、排気流中にある多数の異なる化合物を処理する装置を有する組合せ排出物低減アセンブリ４００として具体化できる。特に、図８及び図９について本明細書により詳細に記載されるように、組合せ排出物低減装置４００は、エンジンの排気ガスからＮＯｘ及び煤の両方を捕らえて除去するＮＯｘトラップと煤微粒子フィルタアセンブリとの両方を含み具体化できる。そのような場合、両方の装置の再生処理はプラズマ燃料改質装置１２の使用により促進される。
【００４３】
ここで図４を参照すると、動力システム１１０の具体的で典型的な実施例が示されている。特に、図４に具体化されているように、動力システム１１０はオンハイウェイトラック１５０などの車両の設計に使用される。従って、エンジン１１２の出力は、トラック１５０と関連しているトランスミッション１２２を駆動するなどして機械的に動力を供給する。
【００４４】
図４に示す典型的な実施例では、燃料電池１１６は、トラック１５０と関連しているいくつかの部品に電力を提供するように作動できる。例えば、燃料電池１１６は、電力を暖房及び冷房装置１２４に提供するように作動する。具体的に、トラック１５０は、電動式ヒーター１２６または空調ユニット１２８あるいは両方を装備して、それらは燃料電池１１６に生成される電力で作動され、トラック１５０と関連している助手席コンパートメント１３０（例えば、運転台）を暖めたり冷やしたりする。
【００４５】
トラック１５０と関連している他の車両部品１３２は、燃料電池１１６が生成する電力で作動させることができる。そのような部品１３２とは、トラックの外部及び内部照明、付属品（例えば、ラジオ）、電子制御システム（例えば、エンジン制御モジュール、ブレーキ制御モジュール、など）、エンジン装置（例えば、燃料ポンプ、燃料噴射システム、など）、などを含む。また燃料電池１１６からの電力は、必要であれば、プラズマ燃料改質装置１２を作動させるのに使用できることがわかる。
【００４６】
本明細書で説明するように、オルタネータ（及び関連している電池）が従来設計のトラックに電力を提供するのとほとんど同様に、燃料電池１１６をトラック１５０の全体に電力を提供するように構成できる。しかしながら、燃料電池１１６を使用してトラック１５０に電力を提供する場合、従来のオルタネータ装置から電力が提供されるように、持続する量の電力を提供するように、内燃機関１１２を作動させなくてもよい（即ち、エンジン１１２は作動させなくてもよい）。
【００４７】
プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは、エンジン１１２が作動中のときに、生成されて、排出物低減装置１１８に供給される。具体的には、内燃エンジン１１２の作動中、電子制御ユニット１６はプラズマ燃料改質装置１２の作動を制御して、改質ガスが生成され排出物低減装置１１８に供給され、エンジン１１２が作動中に排出物低減装置１１８を選択的に再生処理するなどして処理する。しかしながら、エンジンが作動中でないとき（エンジンが作動していない期間中）、電子制御ユニット１６はプラズマ燃料改質装置１２の作動を制御して、改質ガスが生成され燃料電池１１６に供給されて、燃料電池１１６により電気エネルギの生成を可能とする。このような場合、持続するレベルの電力を提供するためにエンジン１１２からの機械的出力は必要でなく、その結果エンジン１１２をアイドリングなどして作動させる必要なしに電気付属品（例えば、暖房及び冷房装置１２４）の作動を促進する。
【００４８】
電子的に制御されている分流弁１３６を利用して、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを、燃料電池１１６と排出物低減装置１１８との間で選択的に方向付ける。分流弁１３６は、信号線１３８を介して電子制御ユニット１６に電気的に結合されている。従って、分流弁１３６の位置は電子制御ユニット１６の制御下にある。その結果、電子制御ユニット１６は、他の機能の中でも、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを、燃料電池１１６か排出物低減装置１１８かのどちらか一方に選択的に方向付ける。
【００４９】
特定のシステム構成の下、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れは分流弁１３６を使用して分流でき、改質ガスの一部は燃料電池１１６に供給されて、改質ガスの他の部分は排出物低減装置１１８に供給される。特に、所望の場合、プラズマ燃料改質装置１２が生成した改質ガスの一部は、エンジン１１２の作動中に燃料電池１１６にも供給することができる。具体的には、エンジン１１２が作動中でないときに加えて、エンジン１１２が作動中のときも、燃料電池１１６は作動され電力を供給することができる。
【００５０】
ここで図５を参照すると、動力システム（以後、参照番号２１０によって示す。）の別の典型的な実施例が示されている。動力システム２１０は、図３及び図４に示す動力システム１１０に多少類似している。従って、図３及び４について前述された共通の部品を特定するために、同様の参照番号が図５及び図６で使用され、更に説明することは特にしない。
【００５１】
図５に示すように、動力システム２１０の排出物低減装置１１８は、一組のトラップ２３２，２３４として具体化される。トラップ２３２，２３４は、ＮＯｘ及びＳＯｘなどの特定の化合物をエンジンの排気ガスから捕らえて、蓄積するなどして除去する。化合物は、一旦閉じ込められると、触媒再生反応に曝されて、排出される前に、化合物をより害の少ない化合物に分解する。
【００５２】
切換弁２３６は、エンジン１１２からの排気ガスの流れをトラップ２３２，２３４の間で選択的に分流させる。例えば、エンジン１１２からの排気ガスは、トラップ２３４が「オフライン」に維持される間、トラップ２３２を介して通過する。オフラインの間、トラップ２３４は再生処理にかけられる。一旦トラップ２３４が再生処理をしたら、分流弁２３６の位置を切り換えて、トラップ２３２が再生処理のためにオフラインのときに、エンジン１１２からの排気ガスをトラップ２３４に送るようにできる。
【００５３】
排気ガス切換弁２３６は、二位置弁（two position valve）として具体化されるか、いくつかの構成では、可変流量弁（variable flow valve）として具体化できることがわかる。二位置弁を使用する場合、オフライントラップ２３２，２３４への排気ガスの流れは完全に中断される。つまり、オフライントラップ２３２，２３４は排気ガスの流れから隔離される。ところが、可変流量弁を使用した場合、所望の量の排気ガスの流れがオフライントラップ２３２，２３４を通るように方向付けることができる。この減少した流れを利用して、トラップ２３２，２３４の型や設計によってトラップ２３２，２３４の再生処理を促進する。例えば、ＮＯｘトラップの再生処理の間は、トラップを通る排気ガスの流量はわずかかまたは無いことが望ましい。しかし、前述している本明細書に援用される米国特許仮出願に開示されるフィルタなどの煤微粒子フィルタの再生処理の場合は、その再生処理の間はフィルタを通る排気ガスの流量がある程度あるほうが望ましい。例えば、制御された流量の排気ガスをフィルタに通らせて、十分な量の酸素を供給して上流触媒（upstream catalyst）の表面での酸化反応を維持して（即ち、下流フィルタ（downstream filter）にある煤を燃焼する熱を作る触媒）、酸素を十分な量で提供して煤フィルタの煤を触媒が生成した熱で燃焼させる。
【００５４】
このように作動させるために、切換弁２３６は信号線２３８を介して電子制御ユニット１６に電気的に結合している。よって、切換弁２３６の配置は電子制御ユニット１６の制御下にある。それ故に、電子制御ユニット１６は、その他の機能の中でも、エンジン１１２からの排気ガスの流れを、トラップ２３２かトラップ２３４かの一方に、または可変流量切換弁２３６（variable flow diverter）があるときにはトラップ２３２，２３４の両方の組み合わせに選択的に方向付ける。
【００５５】
切換弁２３６の位置を制御する制御方式はいくつかの異なる方法で設計することができる。例えば、切換弁２３６の位置が時間との関連で変更されるタイミングに基づく制御方式（timing-based control scheme）を利用できる。例えば、トラップ２３２，２３４の再生処理は所定の時間間隔で実行できる。
【００５６】
一方、検出器を基礎としている制御方式を利用することができる。この場合、切換弁２３６の位置は、トラップ２３２，２３４と関連する一つ以上の検出器の出力との関連で変更される。例えば、トラップ２３２，２３４の一つの再生処理は、特定のトラップ２３２，２３４と関連する（単数か複数の）ＮＯｘ検出器（図示しない）の出力が所定の飽和レベルを指示すると、開始することができる。
【００５７】
切換弁２４６は、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスを適切なトラップ２３２，２３４に方向付けるように使用される。特に、切換弁２４６は、改質ガスの流れをトラップ２３２と、２３４との間に選択的に分流させる。例えば、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは、トラップ２３２がオフラインで再生処理サイクルにかかっているとき、切換弁２４６を通りトラップ２３２へ送られる。トラップ２３４を再生処理するときには、切換弁２４６の配置を切り換えて、トラップ２３４が再生処理のためにオフラインのときに、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスが切換弁２４６を通りトラップ２３４に送られるようになる。
【００５８】
このように作動するために、切換弁２４６は信号線２４８を介して電子制御ユニット１６に電気的に結合されている。従って、切換弁２４６の位置は電子制御ユニット１６の制御下にある。それ故に、電子制御ユニット１６は、その他の機能の中でも、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをトラップ２３２かトラップ２３４かの一方に選択的に方向付ける。
【００５９】
制御ユニット１６が実行する制御方式は、改質ガスと排気ガスとを適当なトラップ２３２，２３４に選択的に方向付けるために種々の切換弁の位置を制御する。特に、制御ユニット１６は、改質ガス切換弁１３６及び２４６と排出物切換弁２３６との位置を整合させ、改質ガスと排気ガスとの流れを適当なトラップ２３２，２３４に方向付ける。特に、排出物をトラップ２３２を通り方向付けるように排出物切換弁２３６が配置されると（即ち、トラップ２３４はオフライン）、改質ガス切換弁１３６，２４６は、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをトラップ２３４に方向付けるようにそれぞれ位置が設定されて、それによって再生処理を促進する。逆に、排気ガスがトラップ２３４を通り方向付けられるように排出物切換弁２３６が位置付けられると（即ち、トラップ２３２はオフライン）、改質ガス切換弁１３６，２４６は、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをトラップ２３２に方向付けるようにそれぞれ位置付けられて、それによって再生処理を促進する。
【００６０】
排出物低減装置１１８は、トラップ２３２，２３４と共に作用する一つ以上の追加の触媒を含み構成できることがわかる。例えば、酸化触媒（図示しない）はトラップ２３２，２３４より下流に配置されて、トラップ２３２，２３４から排出されるガス中のあらゆるＨ２Ｓを酸化させる。
【００６１】
動力システム２１０の排出物低減装置１１８は、前述の煤微粒子フィルタなどの煤微粒子フィルタを一つ以上含むように構成できる。このような場合、煤微粒子フィルタはトラップ２３２，２３４と同じ並行の構成で配置されて、一方の煤微粒子フィルタは排気ガスの流れから煤を捕らえるように作動して、もう一方の煤微粒子フィルタは再生処理のためオフラインである。一方、希望に応じて、煤微粒子フィルタはトラップ２３２，２３４と同じ構成で収装できる。煤微粒子フィルタの使用は、内燃機関１１２がディーゼルエンジンとして具体化されているときに特に有用である。
【００６２】
ここで図６を参照すると、動力システム２１０の特定の典型的な実施例が示される。特には、図４について本明細書に記載されるように、動力システム２１０はオンハイウェイトラック１５０などの車両の設計に使用される。このような場合、プラズマ燃料改質装置１２は、トラックの燃料電池１１６と、排出物低減装置１１８のトラップ２３２，２３４とに改質ガスを提供するように作動する。
【００６３】
図４について本明細書に同様に開示されるように、動力システム２１０の燃料電池１１６は、トラック１５０と関連しているいくつかの部品に電力を提供するように作動する。例えば、燃料電池１１６は、電力をトラックの暖房及び冷房装置１２４の電動式ヒーター１２６または空調ユニット１２８あるいはその両方に提供して、それによってトラック１５０の運転台３０に暖かいまたは冷たい空気を提供する。更に、トラックの外部及び内部照明、付属品（例えば、ラジオ）、電子制御システム（例えば、エンジン制御モジュール、ブレーキ制御モジュールなど）、エンジン装置（例えば、燃料ポンプ、燃料噴射システムなど）などの他の車両の部品１３２は、動力システム２１０の燃料電池１１６によって生成される電気エネルギにより電力が供給される。燃料電池１１６からの電力を使用してプラズマ燃料改質装置１２を作動させることができる。特に、本明細書に記載されるように、プラズマ燃料改質装置１２は、プラズマフィールド（plasma field）を生成するために電力を必要とする。そのような電力は燃料電池１１６により提供される。
【００６４】
電力生成方式は、エンジンが作動中のときに機械的な出力を活かすように実行されることがわかる。例えば、トラックの電気部品（例えば、暖房及び冷房システム１２４、プラズマ燃料改質装置１２など）にエンジン１１２が作動中のときには従来の電力生成システム（例えば、オルタネータ）を使用して電力が供給され、エンジンが作動中でないときには（即ち、エンジン１１２が作動してないとき）燃料電池１１６の電気エネルギを利用してトラックの電気部品に動力が供給される。
【００６５】
本明細書に記載される動力システムの構成は、所定の適用に合うように改変できる。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は、図５及び図６の排出物低減装置１１８（即ち、トラップ２３２、２３４を含む装置）と組合せて使用できるだけではなく、むしろ任意の型の排出物低減装置と組合せて使用できる。同様に、図５及び図６の排出物低減装置１１８はプラズマ燃料改質装置１２と組合せて使用できるだけではなく、むしろ任意の型の燃料改質装置と組合せて使用できる。
【００６６】
更に本明細書に記載される動力システムには、いくつかの他の用途がある。例えば、本明細書に記載される動力システムは、ハイブリッドカー（hybrid vehicle）の設計に使用できる。このような場合、内燃機関１１２からの機械的出力は発電機に機械的に結合されて、発電機は回転機械動力（rotary mechanical power）を電力に変換して、電力を車両の電気モータが使用するハイブリッドカーの電池に蓄積する。
【００６７】
本明細書に記載される動力システムは、車両の動力システム以外に、多くの用途がある。例えば、本明細書に開示される動力システムは据え置き型発電機システムの設計に使用できる。このような場合、内燃機関１１２からの機械的出力は発電機に機械的に結合され、回転動力を電力に変換する。更に、内燃機関１１２の機械的出力はポンプアセンブリと関連しているポンプ機構などを駆動するために使用できる。
【００６８】
本明細書に記載される動力システムの構成は、燃料電池と排出物低減装置とに加えて、システムと関連している他の部品に改質ガスを提供するように修正できる。例えば、プラズマ燃料改質装置からの改質ガスは内燃機関の吸気側（intake）に供給できる。確かに、唯一の燃料源か燃料添加剤かのいずれかとして、改質ガスの燃焼はエンジンが作動中のときに排出物を著しく低減させる。このことは、内燃機関１１２が火花点火エンジンとして具体化されて、ガソリン、天然ガス、メタノール、またはプロパンなどの炭化水素燃料を燃焼する場合に特に有用である。このような構成の場合（即ち、改質ガスの燃焼前にエンジンの吸気側に供給される）、エンジンが生成する排出物の低減の結果、一つ以上の排出物低減機構を動力システムから除去することが可能である。
【００６９】
改質ガスを内燃機関に提供するために、エンジンは、改質ガスをエンジンの燃焼室に送る気化器、改質ガスをエンジン燃焼室に噴射する燃料噴射アセンブリ、あるいはエンジンの特定の設計次第で任意の類似の装置を含み構成することができる。一方、エンジンの現在の燃料噴射システム（fuel delivery system）を修正して、炭化水素燃料と改質ガスとをエンジン燃焼室に同時に噴射するあるいは送り込むことができる。燃料改質装置は、改質ガスをエンジンと関連しているあらゆる任意の機構に連結するように構成することが可能である。
【００７０】
図８及び図９を参照すると、組合せ排出物低減アセンブリ４００が示される。排出物低減アセンブリ４００は、本明細書に記載されている動力システム１１０，２１０の排出物低減装置１１８として使用できる。しかしながら、排出物低減アセンブリは多数の他のシステムの構成に利用することができ、燃料電池を含むシステムまたは含まないシステムをも含む。組合せ排出物低減アセンブリ４００は、内燃機関の排気ガスのいくつかの異なる排出物を処理するいくつかの異なる装置を有する。例えば、更に詳細に本明細書に説明されるように、プラズマ燃料改質装置１２は、改質ガスを生成して、ＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４との両方を有する排出物低減アセンブリに供給するように作動することができる。このような場合、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスを使用して、ＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４との両方を選択的に再生処理する。
【００７１】
図９に示すように、煤ＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４とは、例えば排気管の部分を用いて互いに結合される別個のハウジングに収容できる。一方、ＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４とは共通のハウジングに構成することができる。
【００７２】
部品（即ち、ＮＯｘトラップ４０２及び煤微粒子フィルタ４０４）はある特定のシステムの要求に応じるように任意の順番または配列に配置可能であることがわかる。特に、いくつかのシステム設計を検討したことに基づくと、一つの装置を他の装置より上流側に配置することが望ましいのに対して、他のシステム設計では反対の配置がより望ましいこともある。本明細書に記載される典型的な実施例では、排出物低減アセンブリ４００の煤微粒子フィルタ４０４はＮＯｘトラップ４０２の下流側に配置される。本明細書に記載されるように、このような配置は、ＮＯｘトラップ再生処理及び煤微粒子フィルタの再生処理の両方の制御を容易にする。
【００７３】
図３から図６について前述しているＮＯｘトラップのように、組合せ排出物低減アセンブリ４００のＮＯｘトラップ４０２は任意の型の市販しているＮＯｘトラップでよい。排出物低減アセンブリ４００を用いてディーゼルエンジンからの排気ガスを処理する場合、ＮＯｘトラップ４０２は、ディーゼル排気ガスと関連される希薄条件においてＮＯｘを捕らえて除去することを容易にするようにリーンＮＯｘトラップとして具体化される。組合せ低減アセンブリの構成に使用できるＮＯｘトラップの具体的な例は、EmeraChem.から市販されているＮＯｘトラップ、またはEmeraChem.から市販されている材料から構成されている前述のＮＯｘトラップを含むが、それらに限定されない。
【００７４】
組合せ排出物低減アセンブリ４００の構成に使用される煤微粒子フィルタは任意の型の市販されている微粒子フィルタである。例えば、図３から図６の煤フィルタについて前述したと同様のように、煤微粒子フィルタ４０４は、「deep bed」あるいは「wall flow」フィルタなどの任意の公知の排出物微粒子フィルタとして具体化できる。Deep bedフィルタは、金属メッシュフィルタ、金属またはセラミックフォームフィルタ、セラミックファイバメッシュフィルタなどとして具体化できる。一方、wall flowフィルタは菫青石または炭化珪素セラミックフィルタとして具体化され、交代通路はフィルタの前後に接続され、その結果通過するガスを通路の一つに送って、壁を介し、別の通路から出させるように強制する。更に、煤微粒子フィルタ４０４に、例えば、貴金属触媒材料などの触媒材料を含浸させることができる。本明細書に開示されている図８及び図９に示される典型的な実施例では、組合せ排出物低減アセンブリ４００の煤微粒子フィルタ４０４は、前述の援用されている米国特許仮出願番号６０／３７５，１３４号に開示される装置の一つとして具体化できる。
【００７５】
ここで図９を参照すると、組合せ排出物低減アセンブリ４００はより詳細に示されている。ＮＯｘトラップ４０２のＮＯｘ吸収体触媒４０６は、ハウジング４１０の内部チャンバ４０８に収容される。ハウジング４１０は、排気管４１４に結合している上流端４１２と、排気管４１８に結合している下流端４１６とを有する。ハウジング４１０の上流端４１２は排気ガス入口４２０を規定しているのに対して、ハウジング４１０の下流端４１６は排気ガス出口４２２を規定している。従って、ディーゼルエンジンからの排気ガスは排気ガス入口４２０を通りハウジング４１０に入り、ＮＯｘ吸収体触媒４０６を通って送られて、排気ガス出口４２２を通りハウジング４１０から排出される。
【００７６】
ＮＯｘトラップ４０２は、プラズマ燃料改質装置１２から改質ガスを受け入れる入口４２４を有する。入口４２４は、ハウジング４１０の壁に規定される開口部として構成されるか、あるいは、ハウジング４１０の壁を通り延長する管、結合アセンブリ、または他の構成を含み構成される。更に、改質ガスがハウジング４１０の上流端４１２の上流に導入される場合、ハウジング４１０の排気ガス入口４２０はＮＯｘトラップ４０２の改質ガス入口として機能する。
【００７７】
プラズマ燃料改質装置１２は、ＮＯｘトラップ４０２と関連している改質ガス入口に連結している。特に、流体管路（fluid line）４２６の第一端は（後述するように、分流弁４６６を介して）プラズマ燃料改質装置１２の出口に結合しているのに対して、流体管路４２６の第二端はガス入口４２４を介して延在するか、またはガス入口４２４に結合して、改質ガスがハウジング４１０のチャンバ４０８に送られるようにする。このように、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスはＮＯｘ吸収体触媒４０６と接するように送られる。
【００７８】
図８及び図９に示すように、電子制御ユニット１６は一組のＮＯｘ検出器４２８，４３０に一組の信号線４３２，４３４を介して、それぞれに電気的に結合している。ＮＯｘ検出器４２８，４３０を利用してＮＯｘ吸収体触媒４０６に渡るＮＯｘ濃度の違いを検出して、ＮＯｘトラップ４０２が再生処理を必要とするときを決定する。特に、ＮＯｘ検出器４２８，４３０は協働して、ＮＯｘ吸収体触媒４０６により排気ガスから除去される（即ち、捕らえられる）ＮＯｘの量を求める。ＮＯｘ吸収体触媒４０６に捕らえられるＮＯｘ量が所定のレベルまで減少すると、電子制御ユニット１６は再生処理を開始する。図８及び図９には二つのＮＯｘ検出器を利用しているように示される一方で、所望の場合には、ＮＯｘ吸収体触媒４０６の下流側にある一つのＮＯｘ検出器を利用可能であることがわかる。このような構成の場合では、電子制御ユニット１６は一つのＮＯｘ検出器が感知するＮＯｘ濃度が所定の上の閾値（upper threshold）を越えるときを監視する。これはＮＯｘ吸収体触媒４０６を挟んでＮＯｘ除去効率を監視するのと対照的である。
【００７９】
一方、他の制御方式を利用して再生サイクルを開始できる。例えば、タイミングに基づいた制御方式を利用でき、ＮＯｘトラップ４０２が時間との関連で再生処理される。このような場合、ＮＯｘトラップ４０２の再生処理は所定の時間間隔で行われる。
【００８０】
再度図９を参照すると、煤微粒子フィルタ４０４もより詳細に示されている。煤微粒子フィルタ４０４の触媒４３６とフィルタ４３８とは、ハウジング４４２の内部チャンバ４４０に収容される。ハウジング４４２は、ＮＯｘトラップハウジング４１０の下流端４１６から延長する排気管４１８に結合している上流端４４４を有する。ハウジング４４２は、排気管４４８に結合している下流端４４６を有し、排気管は大気に開放されているか、または組合せ排出物低減アセンブリ４００より下流側に配置されている更なる排気システム部品（図示しない）に結合している。ハウジング４４２の上流端４４４は排気ガス入口４５０を規定しているのに対して、ハウジング４４２の下流端４４６は排気ガス出口４５２を規定している。従って、エンジンからの排気ガスは排気ガス入口４５０を通りハウジング４４２に導入され、触媒４３６と煤フィルタ４３８とを通り進み、排気ガス出口４５２を通りハウジング４４２から排出される。
【００８１】
煤微粒子フィルタ４０４は、プラズマ燃料改質装置１２から改質ガスを受け取る入口４５４を有する。ＮＯｘトラップ４０２の入口と同様に、煤微粒子フィルタ４０４の入口は、ハウジング４４２の壁に規定される開口部として構成できるか、あるいはハウジング４４２の壁を通り延長する管、結合アセンブリ、または他の構成を含む。さらに、改質ガスがハウジング４４２の上流端４４４より上流側に導入されると、ハウジング４４２の排気ガス入口４５０は煤微粒子フィルタ４０４の改質ガス入口として機能する。
【００８２】
プラズマ燃料改質装置１２は煤微粒子フィルタ４０４と関連している改質ガス入口に連絡している。特に、流体管路４５６の第一端は（後述するように、分流弁４６６を介して）プラズマ燃料改質装置１２の出口に結合されているのに対して、流体管路４５６の第二端はガス入口４５４を通り延在するかガス入口４５４に結合されて、改質ガスがハウジング４４２のチャンバ４４０の中に進むことができるようにする。このように、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスはエンジンからの排気ガスの流れに導入できて触媒４３６と接触する。特に、図７について前述したように、再生処理サイクルの間、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは触媒４３６と接するように進められて、エンジンの排気ガスの酸素と改質ガスとの間の酸化反応を触媒する。詳細に述べると、排気ガス（または他の酸素の源）の存在の下で改質ガスが触媒４３６と接するように進められると、触媒４３６は酸化反応を触媒して、改質ガスに存在する水素ガスと排気ガスに存在する酸素とを、なかんずく特に、水に変換する。更に、触媒４３６は酸化反応を触媒して、改質ガスに存在する一酸化炭素と排気ガスに存在する酸素とを二酸化炭素に変換する。この両方の酸化反応は大きな発熱をともない、その結果、下流側に配置された煤フィルタ４３８に転送される熱を生成する。図示するように６００〜６５０℃の範囲の熱は、煤フィルタ４３８に捕られた煤微粒子に点火して燃焼して、煤微粒子フィルタ４０４の再生処理をする。
【００８３】
図８及び図９に示すように、電子制御ユニット１６は、一組の信号線４６２，４６４をそれぞれ介して一組のプレッシャセンサ４５８，４６０に電気的に結合している。プレッシャセンサ４５８，４６０を利用して煤微粒子フィルタ４０４を挟んだ圧力差を感知して、煤フィルタ４３８が再生処理を必要とするときを決定する。詳細に述べると、煤微粒子フィルタ４０４を介した圧力の低下が所定値まで増加すると、電子制御ユニット１６はフィルタ再生処理を開始する。図８及び図９には二つのプレッシャセンサを利用していると示しているが、所望の場合には、煤微粒子フィルタ４０４のどちらかの側面にある一つのプレッシャセンサを利用できることがわかる。このような構成では、電子制御ユニット１６は一つのプレッシャセンサが感知する圧力が所定の上の閾値を超えたときまたは所定の下の閾値（lower threshold）より低いときを監視する。煤微粒子フィルタ４０４を挟んだ圧力低下を監視することと対照的である。
【００８４】
上記したように、電子制御分流弁４６６（electronically-controlled flow diverter）を利用してプラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４との間に選択的に方向付ける。特に、流体管路４８０の一端はプラズマ燃料改質装置の出口７６に結合されるのに対して、流体管路４８０の他端は分流弁４６６の入口に結合される。分流弁４６６の第一出口はＮＯｘトラップ４０２の入口４２４に流体管路４２６を介して連絡されるのに対して、分流弁４６６の第二出口は煤微粒子フィルタ４０４の入口４５４に流体管路４５６を介して連結している。
【００８５】
分流弁４６６は電子制御ユニット１６に信号線４６８を介して電気的に結合している。従って、分流弁４６６の位置は電子制御ユニット１６の制御下にある。その結果、電子制御ユニット１６は、その他の機能の中でも、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをＮＯｘトラップ４０２あるいは煤微粒子フィルタ４０４のどちらかに選択的に方向付ける。それ故に、エンジンの作動中、電子制御ユニット１６は制御ルーチンを実行して、その中でも、組合せ排出物低減アセンブリ４００の各々の部品の再生処理を行うときを決定する。特に、利用している制御方式の種類（例えば、検出器に基づいた制御方式、または時間に基づいた制御方式）に基づいて、電子制御ユニット１６は、ＮＯｘトラップ４０２と煤微粒子フィルタ４０４との再生処理を行うときを決定して、そしてプラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを適当な装置（即ち、ＮＯｘトラップ４０２あるいは煤微粒子フィルタ４０４）に方向付けるように分流弁４６６を所望の位置に設定する。ある特定のシステム構成では、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れは分流弁４６６を用いて分流して、改質ガスの一部をＮＯｘトラップ４０２に供給して改質ガスの別の部分を煤微粒子フィルタ４０４に供給する。
【００８６】
ここで図１０を参照すると、図５及び図６のトラップ２３２，２３４と本質的に類似している平行な配列に配置されている一組の排出物低減アセンブリ４００を利用する排気ガス処理システムが示されている。図８及び図９について前述した共通部品を示すように同じ参照番号が図１０でも用いられており、それについて重ねて述べることはしない。更に、図８及び図９のいくつかの部品（例えば、検出器と関連している信号線）は説明を明確にするために削除されている。
【００８７】
図１０に示すように、排気ガス分流弁４７０は排気ガスの流れを二つの組合せ排出物低減アセンブリ４００の間で選択的に分流させる。例えば、エンジン１１２からの排気ガスは一つのアセンブリ４００を介して送られる一方、他方のアセンブリ４００はオフラインに保たれる。オフラインである間、アセンブリ４００のＮＯｘトラップ４０２及び煤微粒子フィルタ４０４の一つまたは両方が再生処理にかかる。一旦ＮＯｘトラップ４０２または煤微粒子フィルタ４０４あるいはそれら両方が再生処理をすると、分流弁４７０の位置を切り換えて、エンジンからの排気ガスが最近再生処理をした排出物低減アセンブリ４００を介して送られて、他方のアセンブリ４００は再生処理のためにオフラインとなる。
【００８８】
排気ガス分流弁４７０は二位置切換弁として具体化できるか、またはいくつかの構成では可変流量弁のどちらかとして具体化できる。二位置切換弁を使用する場合、排気ガスの流れはオフラインの組合せ排出物低減アセンブリ４００へは完全に断絶される。つまり、オフラインの組合せ排出物低減アセンブリ４００は排気ガスの流れから完全に孤立される。しかしながら、可変流量弁を使用する場合、所望の量の排気ガスの流れがオフラインの組合せ排出物低減アセンブリ４００を通り方向付けられる。この減少した流れを利用して、一つまたは両方のＮＯｘトラップ４０２または煤微粒子フィルタ４０４の再生処理を促進する。例えば、ＮＯｘトラップ４０２の再生処理中に、トラップを通る排気ガスの流量はわずかまたは全く無いことが望ましい。しかしながら、煤微粒子フィルタ４０４の再生処理の場合、フィルタ４０４を通る排出物の流量がある程度あることが望ましい。例えば、フィルタ４０４を介して制御された排気ガスの流れを進めて、十分な酸素量を供給して上流触媒４３６の表面の酸化反応を維持して、十分な酸素量を提供して煤フィルタ４３８の中の煤を触媒４３６が生成した熱で燃焼する。
【００８９】
このように作動すべく、分流弁４７０は電子制御ユニット１６に信号線４７２を介して電気的に結合されている。従って、分流弁４７０の位置は電子制御ユニット１６の制御下にある。それ故に、電子制御ユニット１６は、その他の機能の中でも、エンジンからの排気ガスの流れ、またはエンジンからの排気ガスの流れの一部を、適当な組合せ排出物低減アセンブリ４００に選択的に方向付ける。
【００９０】
分流弁４７０の位置を制御する制御方式はいくつかの異なる方法で設計できる。例えば、分流弁４７０の位置が時間の関数として変更するタイミングに基づいた制御方式を利用できる。例えば、組合せ排出物低減アセンブリ４００の個々の装置の再生処理は所定の時間間隔で実行できる。
【００９１】
一方、上述の通り、検出器に基づいた制御方式を利用して、アセンブリ４００の特定のＮＯｘトラップ４０２または特定の煤微粒子フィルタ４０４が再生処理の必要となるときを検出することができる。そのような場合、分流弁４７０の位置は、アセンブリ４００と関連している一つ以上の検出器からの出力の関連で、変更される。例えば、一つのＮＯｘトラップ４０２の再生処理は、特定のトラップ４０２と対応しているＮＯｘ検出器４２８，４３０からの出力が所定の飽和レベルを指示するときに、開始できる。同様に煤微粒子フィルタ４０４の一つの再生処理は、特定の煤微粒子フィルタ４０４と関連するプレッシャセンサ４５８，４６０の出力が所定の飽和レベルを指示するときに、開始できる。
【００９２】
分流弁４７４を使用してプラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスを適当な排出物低減アセンブリ４００に方向付ける。つまり、分流弁４７４は改質ガスの流れを二つの排出物低減アセンブリ４００の間で選択的に分流させる。例えば、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは、分流弁４７４を通り、アセンブリがオフラインで再生サイクルにかかっているときに特定の排出物低減アセンブリ４００に送られる。
【００９３】
このように作動すべく、分流弁４７４は信号線４７６を介して電子制御ユニット１６に電気的に結合される。従って、分流弁４７４の位置は電子制御ユニット１６の制御下にある。従って、電子制御ユニット１６は、その他の機能の中でも、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを排出物低減アセンブリ４００のどちらか一つに選択的に方向付ける。そこから、改質ガスの流れは分流弁４６６により送られて、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れを特定の排出物低減アセンブリ４００と関連している適当な装置（即ち、ＮＯｘトラップ４０２あるいは煤微粒子フィルタ４０４のどちらか）に方向付けるようにする。
【００９４】
制御ユニット１６が実行する制御方式は種々の分流弁の位置を制御して、改質ガス及び排気ガスを組合せ排出物低減アセンブリ４００の適当な装置に選択的に方向づける。特に、制御ユニット１６は改質ガス分流弁４６６及び４７４の配置と排気ガス分流弁４７０の位置とを調整して、改質ガスの流れと排気ガスの流れとを適当な組合せ排出物低減アセンブリ４００の適当な装置（即ち、ＮＯｘトラップ４０２または煤微粒子フィルタ４０４）に方向付ける。特に、排気ガス分流弁４７０は排気ガスを特定の一つの排出物低減装置４００（即ち、オンラインのアセンブリ４００）を通り方向付けるように位置が設定されると、改質ガス分流弁４６６および４７４はそれぞれプラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスの流れをオフラインのアセンブリ４００の適当な装置に方向付けるように設定されて、それによって再生処理を促進する。前述のとおり、このような場合、排気ガス分流弁４７０は制御された排気ガスの流れがオフラインアセンブリ４００を通るように選択的に位置設定され、その制御された流れが再生処理中に有用であれば、通すことを可能にする。
【００９５】
ここで図１１を参照すると、図１０に示しているシステムと同様の排気ガス処理システムが示されている。図１１では同じ参照番号を使って図１０について前述されている共通の部品を示し、それらについて重ねて解説することはしない。
【００９６】
図１１のシステムは、一組のプラズマ燃料改質装置１２が利用されていることを除けば、図１０のシステムと本質的に同様である。複数の燃料改質装置を使用することは、システムの改質ガスの必要量が、一つの改質装置の生成できる許容量（production capacity）を超える場合、特に有用である。
【００９７】
図１１に示されている典型的な実施例では、各々のプラズマ燃料改質装置１２は一つのアセンブリ４００の「専用」のものである。つまり、特定のプラズマ燃料改質装置１２の改質ガスを使用して一つのＮＯｘトラップ４０２と一つの煤微粒子フィルタ４０４との再生処理をするが、別のトラップ４０２またはフィルタ４０４の再生処理には使用されない。しかしながら、所定のシステム設計の要求に適合するためには、プラズマ燃料改質装置１２は、改質ガスを生成していずれかの排出物低減アセンブリ４００と関連している任意の装置に改質ガスを供給するように作動することがわかる。このような場合、ガス経路／弁類方式（gas routing/valving scheme）及び関連している制御方式は、改質ガスを組合せ排出物低減アセンブリ４００のいずれかの任意の装置に送り出すことを可能にするように設計されている。
【００９８】
本明細書により詳細に説明するように、プラズマ燃料改質装置１２は、異なる作動形態で作動して、改質ガスを生成してさまざまな量または構成あるはそれら両方で様々な装置に供給する。特に、本明細書に記載するように、一つのプラズマ燃料改質装置１２を作動させて、改質ガスを生成していくつかの異なる装置、例えば、燃料電池、ＮＯｘトラップ、煤微粒子フィルタ、内燃エンジンの吸気側、に改質ガスを供給することができる。この装置にはそれぞれ改質ガスが共通の量または構成あるいはそれら両方で供給できるが、ある特定のシステム設計では、一つ以上のそのような装置に、他の一つ以上の装置に供給されている改質ガスの量または構成あるいはその両方とは異なる改質ガスの量または構成あるいは両方を供給することが望ましい。
【００９９】
ある特定の期間中にプラズマ燃料改質装置１２が生成する改質ガスの量は、いくつかの異なる方法で制御できる。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は所定の期間中に選択的に作動せられ、改質装置が生成する改質ガスの量を制御する。詳細に述べると、プラズマ燃料改質装置１２の特に有用な特徴の一つは、改質ガスの生成の変更の要求に対する反応が比較的速いことである。実際、プラズマ燃料改質装置１２が生成する改質ガスの量は、数ある中でも、改質装置に進められる燃料と空気との流量及び燃料改質装置に供給される電力レベルとに基づき、簡単に増加及び低下させられる。更に、電源３６（図１を参照）が電極５４，５６（図２を参照）に供給する電力を中断して、プラズマ燃料改質装置１２の作動をある期間解除することができる。そのような作動解除の期間の使用を利用して、ある一定の期間中に生成されて特定の装置に供給される改質ガスの量を制御することができる。
【０１００】
特定の装置に供給される改質ガスの量は、プラズマ燃料改質装置１２が生成している改質ガスの量とは関係なく、特定の装置への改質ガスの流れを制御することでも、制御できる。特に、本明細書に開示されている改質ガス分流弁を制御する種々の制御方式は、改質ガスの流れを特定の装置に、改質ガスの流れを別の装置に方向付けるように弁が配置されている期間とは異なる期間の間、方向付けるように設計される。つまり、改質ガスの流れを特定の装置に方向付けるために利用される弁類方式は、改質ガスをさまざまな量でさまざまな装置に供給するように設計できる。
【０１０１】
同様に、プラズマ燃料改質装置１２が生成する改質ガスの構成はいくつかの異なる方法で制御される。例えば、異なる構成の改質ガスは、プラズマ燃料改質装置１２に処理される空気燃料混合気の空燃比を変化させることによって生成できる。更に、プラズマ燃料改質装置１２に空気が導入される箇所または複数の箇所は、生成される改質ガスの構成を変化できる。特に、前述のように、空気はいくつかの異なる箇所においてプラズマ燃料改質装置１２の中に導入することができる。例えば、空気は空気入口７４を通りプラズマ燃料改質装置１２の中に導入される。燃料噴射器３８で噴射する前に、燃料と空気とを混ぜて、空気をプラズマ燃料改質装置１２に導入する。さらに、プラズマ燃料改質装置１２はさらなる空気入口を含み具体化できる。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は、空気を反応室５０に直接送り込めるように（即ち、プラズマ生成アセンブリ４２に最初に送ること無く）空気入口を含むように設計できる。各々の入口を通り導入される合計の空気の流量の比例を変化させることで、改質ガスの構成を変化することができる。
【０１０２】
電源３６の動作を変化させることで、様々な構成の改質ガスを生成できる。例えば、電源３６の電力出力レベルまたは周波数を変化させることにより、改質ガスの構成を変化できる。
【０１０３】
改質ガスがプラズマ生成アセンブリ４２から出た後に送られて通過する触媒の存在、数量、または型を変化させることによって、改質ガスの構成を変化できる。例えば、前述のとおり、プラズマ燃料改質装置１２は、反応室５０に触媒が配置されて具体化するか、または配置されなくて（即ち、図２の触媒７８が存在していてもしていなくても）具体化することができる。そのような触媒を有するプラズマ燃料改質装置が生成する改質ガスは、そのような触媒を有しないプラズマ燃料改質装置が生成する改質ガスとは構成が異なる。そこで、プラズマ燃料改質装置は内部ガス経路／弁類方式を有し設計でき、その機構は、プラズマ生成アセンブリ４２を出て行くガスが、反応室５０に配置される触媒７８を通るか、またはそのような触媒のまわりに、選択的に送るバイパス流路（bypass flow path）を含む。あるいは、触媒を反応室から取り出して、別のハウジングに配置することもできる。そのような場合、改質ガスはそのハウジングを通るように選択的に送られるか、そのハウジングを回避して異なる構成の改質ガスを生成する。
【０１０４】
更なる触媒を利用して異なる構成の改質ガスを生成できることがわかる。特に、触媒が反応室５０に配置されるかどうかに関係なく、いくつか更なる触媒を使用して改質ガスを処理できる。配管／弁類方式は、改質ガスを一つ以上の更なる触媒を通るように選択的に送るように設計され、異なる構成の改質ガスを生成する。
【０１０５】
図１及び図２について前述のとおり、プラズマ燃料改質装置１２は、中でも水素及び一酸化炭素を多く含む改質ガスを生成するように作動させることができる。改質ガスの流れにある各々の化合物の量は、前述のように使用して変化することができる。更に、他の化合物を多く含む改質ガスの流れは前述のように生成できる。例えば、アセチレン、メタン、プロパノール、またはエタノールを多く含む改質ガスを生成できる。
【０１０６】
生成されて特定の装置に供給される改質ガスの量または構成あるいはそれら両方を変化させることにより、装置の作動と燃料改質装置の効率のバランスがとれる。特に、プラズマ燃料改質装置１２の作動は、装置の作動を支持するために十分で「無駄」にならないような改質ガスの量または構成あるいはその両方を満たす改質ガスを生成して供給するように構成できる。特に、システムの効率は、生成される改質ガスの量及びガスの「純度」の両方に比例している。例えば、システムは、比較的少量の改質ガスを生成するより、比較的多量の改質油を生成するために、より多くの電力を必要とする。同様に、システムは、より少ない水素を有する改質ガスより、比較的多量の水素を有する改質ガスを生成するために、より多くの電力を必要とする。
【０１０７】
前述の記載から、電子制御ユニット１６は、生成されて種々の装置に供給される改質ガスの量または構成あるいはその両方を「カスタマイズ」することを可能にする制御ルーチンを実行するように構成できると理解される。例えば、図３から図６について開示されている動力システムの場合、プラズマ燃料改質装置１２は、生成されて排出物低減装置１１８に供給される改質ガスとは異なる構成である改質ガスを生成して燃料電池１１６に供給するように作動させることができる。実際、ある特定の型の燃料電池は、例えば、水素などを多く含む改質ガスを供給されたときより効率的に作動する。排出物低減装置１１８は水素を多く含む改質ガスにより再生処理することができるが、その程度まで改質されていない改質ガスでも再生処理を維持できる。特に、排出物低減装置１１８の再生処理は水素より大きい炭化水素を多く含む改質ガスにより維持される。例えば、排出物低減装置の再生処理は、アセチレン、メタン、プロパノール、またはエタノールを十分な量で有している改質ガスを使用して維持できる。従って、プラズマ燃料改質装置１２は、水素リッチ改質ガスが生成され燃料電池１１６に供給される作動形態の一つで作動し、または大きい炭化水素を多く含む改質ガスが生成され排出物低減装置１１８に供給される別の作動形態で、作動する。
【０１０８】
図３から図６についての解説に関して前述の通り、プラズマ燃料改質装置１２からの改質ガスは内燃機関１１２の取入口に供給できる。そのような場合、エンジン１１２に供給される改質ガスの量または構成あるいは両方は、別の装置（例えば、燃料電池１１６）に供給される改質ガスの量または構成あるいは両方とは異なる。
【０１０９】
同様の構成を、図８から図１１の組合せ排出物低減アセンブリ４００の再生処理中に利用できる。特に、ある設計では、水素リッチ改質ガスを生成して装置の一つ（例えば、ＮＯｘトラップ４０２、または煤微粒子フィルタ４０４）に供給して、そしてより大きい炭化水素を多く含む改質ガスを他の装置に供給することが望ましい。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は、水素リッチ改質ガスが生成されＮＯｘトラップ４０２に供給される作動形態の一つ、及びより大きい炭化水素が多く含まれる改質ガスが生成され煤微粒子フィルタ４０４に供給されるような別の作動の形態、またはその逆のように、作動させることができる。
【０１１０】
各装置に送られる改質ガスの量を変化させる制御方式は、組合せ排出物低減アセンブリ４００の再生処理中に利用することができる。特に、装置の一つ（例えば、ＮＯｘトラップ４０２、あるいは煤微粒子フィルタ４０４）には、別の装置に送られる改質ガスの量とは異なる量の改質ガスを生成して供給することが望ましい。例えば、プラズマ燃料改質装置１２は、改質ガスの第一の量が生成されＮＯｘトラップ４０２に供給される一つの作動形態で作動し、及び第二のより小さい改質ガスの量が生成され煤微粒子フィルタ４０４に供給される別の作動形態で作動できるか、その逆のように作動させることができる。
【０１１１】
前述の説明からわかるように、本開示の概念は他のシステムに比べていくつかの特徴及び利点を提供する。例えば、数ある中でも、本開示の概念は、オンハイウェイトラックの暖房及び空調システムの作動を、トラックのエンジンの同時作動を必要としないで、可能とする。そのような特徴は、燃料消費及び排出物低減の両方の理由に有利である。
【０１１２】
さらに、改質ガスを生成して本開示の排出物低減装置に供給することで、そのような装置の効率が高まる。さらに、処理できる化合物の数量及び型も増える。
【０１１３】
その上、組合せ排出物低減アセンブリを使用して、一つの燃料改質装置を利用していくつかの異なる排出物処理装置の再生処理をすることができる。このように、一つのアセンブリを使用して、多数の排出物化合物（例えば、ＮＯｘ及び煤）を排出物の流れ（exhaust flow）から除去できる。
【０１１４】
また、生成されて種々の装置に供給される改質ガスの量または構成あるいはそれら両方を「カスタマイズする」ことで、プラズマ燃料改質装置１２の作動と関連する効率が高まる。つまり、プラズマ燃料改質装置１２の作動を改良して、ある特定の装置の作動を支持するために十分な量または構成あるいはその双方の改質ガスを、「無駄」にならないように、生成して供給する。
【０１１５】
本開示は種々の改良及び代替の形が可能であるが、具体的で典型的な実施例は図面に例として示されて、本明細書に詳細に説明されている。しかしながら、開示された特定の形に本開示を限定する意図はなく、逆に、本開示の精神と範囲内にある全ての改良、均等物、及び代替例を含むつもりであると理解される。
【０１１６】
本明細書に記載されている装置、システム、及び方法の種々の特徴から生じている本開示の複数の利点がある。本開示の装置、システム、及び方法の代替の実施例は記載されている特徴を全て含まなくても、そのような特徴の少なくともいくつかの利点から利益を得ることができる。当業者は、本開示の特徴を一つ以上組み込み、本開示の精神及び範囲内の、装置、システム、及び方法の実施を自身で簡単に考え出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】図１は、電子制御ユニットの制御下にあるプラズマ燃料改質装置を有する燃料改質アセンブリの簡略ブロック図である。
【図２】図２は、図１のプラズマ燃料改質装置の断面図である。
【図３】図３は、動力システムの簡略ブロック図である。
【図４】図４は、車両の構造に使用される図３の動力システムの簡略ブロック図である。
【図５】図５は、動力システムの別の実施例の簡略ブロック図である。
【図６】図６は、車両の組み立てに使用される図５の動力システムの簡略ブロック図である。
【図７】図７は、図３−６の動力システムの組み立てに利用できる煤微粒子フィルタの断面図である。
【図８】図８は、組合せ排出物低減アセンブリの簡略ブロック図である。
【図９】図９は、図８の組合せ排出物低減アセンブリの断面図である。
【図１０】図１０は、図９の組合せ排出物低減アセンブリの一対が平行に配置されているシステムの簡略ブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０と同様の図であり、プラズマ燃料改質装置を一対有するシステムを示している。
【図１】
2005516152.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005516152.tif 000005
【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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【国際調査報告】
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