(57)【要約】【課題】改質反応器を大型化することなくかつ簡易な制御によって速やかにオクタン価をその目標まで到達させることができる燃料改質システムを提供すること。【解決手段】燃料改質システム１は、燃料を、酸素を用いて改質してアルコールを含む改質燃料を生成するものであって、空気と燃料との混合気が供給されると、改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応が進行する改質反応器３と、空気を混合器２へ供給する空気供給装置４と、改質反応器３を経ていない未改質燃料を混合器２へ供給する未改質燃料供給装置５と、改質反応器３から排出された改質燃料を回収する改質燃料回収装置７１と、改質燃料回収装置７１によって回収した改質燃料を混合器２へ再度供給する改質燃料再供給装置７５と、空気供給装置４からの空気供給量と未改質燃料供給装置５からの未改質燃料供給量と改質燃料再供給装置７５からの改質燃料供給量とを制御するＥＣＵ８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】
炭化水素を主体とした燃料を、酸素を用いて改質してアルコールを含む改質燃料を生成する燃料改質システムであって、
酸化ガスと燃料との混合気が供給されると、改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応が進行する改質反応器と、
酸化ガスを前記改質反応器へ供給する酸化ガス供給装置と、
前記改質反応器を経ていない未改質燃料を前記改質反応器へ供給する未改質燃料供給装置と、
前記改質反応器から排出された改質燃料を回収する改質燃料回収装置と、
前記改質燃料回収装置によって回収した改質燃料を前記改質反応器へ再度供給する改質燃料再供給装置と、
前記酸化ガス供給装置からの酸化ガス供給量と前記未改質燃料供給装置からの未改質燃料供給量と前記改質燃料再供給装置からの改質燃料供給量とを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする燃料改質システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記改質反応器内における燃料と酸化ガスの比が所定の目標範囲内になるように前記酸化ガス供給量と前記未改質燃料供給量と前記改質燃料供給量とを制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクを備え、
前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料の残量が所定の下限値より少ない場合には、改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと未改質燃料とを供給する増量運転を行い、前記残量が前記下限値以上である場合には、少なくとも酸化ガスと改質燃料とを供給する循環運転を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記残量が前記下限値以上でありかつ前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には、未改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと改質燃料とを供給する全量循環運転を行い、前記残量が前記下限値以上でありかつ前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が前記目標オクタン価以上である場合には、所定の割合で混合した未改質燃料及び改質燃料と酸化ガスとを供給する混合循環運転を行うことを特徴とする請求項３に記載の燃料改質システム。
【請求項５】
前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクを備え、
前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には、未改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと改質燃料とを供給させる全量循環運転を行い、前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が前記目標オクタン価以上である場合には、酸化ガスと未改質燃料と改質燃料とを供給する混合循環運転を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質システム。
【請求項６】
前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクを備え、
前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料の残量とそのオクタン価とに応じて前記未改質燃料供給量と前記改質燃料供給量との割合を変えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質システム。
【請求項７】
前記改質触媒は、燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、を含んで構成され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システム。
【請求項８】
前記主触媒を前記改質反応器へ供給する主触媒供給装置をさらに備え、
前記助触媒は、前記改質反応器の混合気流路に設けられ、
前記制御装置は、未改質燃料を供給するタイミングと同じタイミングで、当該未改質燃料供給量に応じた量の前記主触媒を供給することを特徴とする請求項７に記載の燃料改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を主体とした燃料を改質しオクタン価を向上させる燃料改質システムに関する。より詳しくは、従来と比較して短時間で目標とするオクタン価に到達できる燃料改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の熱効率のさらなる向上を目指して、内燃機関の圧縮比を高くする技術の研究が進められている。例えばガソリンエンジンにおいて圧縮比を高くすると、エンドガス（点火プラグから離れた場所における未燃混合気）が、燃焼室全体に火炎が到達する前に圧縮によって自己着火してしまう、所謂ノッキングが発生しやすくなる。したがって内燃機関の高効率化を実現するには、高圧縮比にしながらノッキングの発生を回避することが重要である。近年、数多く提案されている高圧縮比の内燃機関では、点火時期を遅らせることによってノッキングの発生を抑制するものが多い。しかしながら点火時期を遅らせると熱効率が低下するため、ノッキングの発生を抑制する技術としては十分とは言い難い。
【０００３】
そこで、外部から車両に給油された燃料を車両上で改質することによって内燃機関で用いる燃料のオクタン価を向上する技術が注目されている。例えば特許文献１には、ガソリンを改質しアルコールを生成する燃料改質システムであって、車両に搭載可能なものが本願出願人によって提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載の燃料改質システムは、炭化水素を主体とする燃料と空気とを混合して混合気を生成する混合器と、生成された混合気を改質触媒の作用下で改質してアルコールを生成する改質反応器と、改質反応器で生成した気液混合状態の改質燃料を凝縮する凝縮器と、凝縮した改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１３−２４０４００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上記特許文献１の燃料改質システムでは、改質反応器において燃料をアルコールに改質する過程で空気中の酸素が必要となる。このため、改質反応器から排出される改質燃料のオクタン価を内燃機関で要求される目標オクタン価まで高めようとすると、改質反応器に投入される燃料に対し相応の量の酸素を投入する必要がある。またこの場合、改質反応器は、その内部で酸素を用いた改質反応が進行するよう、目標オクタン価に応じた十分な大きさの容積を有するものに大型化する必要がある。
【０００７】
また特許文献１の燃料改質システムでは、外部から給油された未改質の燃料を改質反応器に供給し、改質反応器から排出される改質燃料を改質燃料タンクに貯蔵し、これをそのまま内燃機関に供給するようにしている。しかしながら未改質の燃料は酸化速度が遅いため、目標オクタン価に到達するまでに時間がかかるおそれがある。また改質燃料タンクに目標オクタン価の改質燃料が貯蔵されるようにするには、改質反応器で目標オクタン価に応じた酸化反応が進むように改質反応器に燃料や空気を供給するポンプの能力を変化させる複雑な制御が必要となる。
【０００８】
本発明は、改質反応器を大型化することなくかつ簡易な制御によって速やかにオクタン価をその目標まで到達させることができる燃料改質システム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】
【０００９】
（１）本発明の燃料改質システム（例えば、後述の燃料改質システム１）は、炭化水素を主体とした燃料を、酸素を用いて改質してアルコールを含む改質燃料を生成するものであって、酸化ガスと燃料との混合気が供給されると、改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応が進行する改質反応器（例えば、後述の改質反応器３）と、酸化ガスを前記改質反応器へ供給する酸化ガス供給装置（例えば、後述の空気供給装置４）と、前記改質反応器を経ていない未改質燃料を前記改質反応器へ供給する未改質燃料供給装置（例えば、後述の未改質燃料供給装置５）と、前記改質反応器から排出された改質燃料を回収する改質燃料回収装置（例えば、後述の改質燃料循環装置７、改質燃料回収装置７１）と、前記改質燃料回収装置によって回収した改質燃料を前記改質反応器へ再度供給する改質燃料再供給装置（例えば、後述の改質燃料循環装置７、改質燃料再供給装置７５）と、前記酸化ガス供給装置からの酸化ガス供給量と前記未改質燃料供給装置からの未改質燃料供給量と前記改質燃料再供給装置からの改質燃料供給量とを制御する制御装置（例えば、後述のＥＣＵ８）と、を備える。
【００１０】
（２）この場合、前記制御装置は、前記改質反応器内における燃料と酸化ガスの比が所定の目標範囲内になるように前記酸化ガス供給量と前記未改質燃料供給量と前記改質燃料供給量とを制御することが好ましい。
【００１１】
（３）この場合、前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンク（例えば、後述の改質燃料タンク７１１）を備え、前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料の残量が所定の下限値より少ない場合には、改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと未改質燃料とを供給する増量運転を行い、前記残量が前記下限値以上である場合には、少なくとも酸化ガスと改質燃料とを供給する循環運転を行うことが好ましい。
【００１２】
（４）この場合、前記制御装置は、前記残量が前記下限値以上でありかつ前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には、未改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと改質燃料とを供給する全量循環運転を行い、前記残量が前記下限値以上でありかつ前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が前記目標オクタン価以上である場合には、所定の割合で混合した未改質燃料及び改質燃料と酸化ガスとを供給する混合循環運転を行うことが好ましい。
【００１３】
（５）この場合、前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンク（例えば、後述の改質燃料タンク７１１）を備え、前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には、未改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと改質燃料とを供給させる全量循環運転を行い、前記改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が前記目標オクタン価以上である場合には、酸化ガスと未改質燃料と改質燃料とを供給する混合循環運転を行うことが好ましい。
【００１４】
（６）この場合、前記改質燃料回収装置は、前記改質反応器から排出された改質燃料を貯蔵する改質燃料タンク（例えば、後述の改質燃料タンク７１１）を備え、前記制御装置は、前記改質燃料タンク内の改質燃料の残量とそのオクタン価とに応じて前記未改質燃料供給量と前記改質燃料供給量との割合を変えることが好ましい。
【００１５】
（７）この場合、前記改質触媒は、燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、を含んで構成されることが好ましい。
【００１６】
（８）この場合、前記燃料改質システムは、前記主触媒を前記改質反応器へ供給する主触媒供給装置（例えば、後述の主触媒供給装置６）をさらに備え、前記助触媒は、前記改質反応器の混合気流路に設けられ、前記制御装置は、未改質燃料を供給するタイミングと同じタイミングで、当該未改質燃料供給量に応じた量の前記主触媒を供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
（１）本発明では、改質反応器を経た反応済みの改質燃料を改質燃料回収装置によって回収し、この改質燃料を改質燃料再供給装置によって改質反応器へ再度供給する。これにより本発明では、外部から供給された未改質燃料を改質反応器に複数回通過させることができる。未改質燃料を改質反応器に１回だけ通過させることによって所定の目標オクタン価の改質燃料を得ようとすると、上述のように改質反応器に供給する燃料の量に対し相応の酸化ガスを供給せねばならず、改質反応器を大型化する必要があった。これに対し本発明では、改質反応器に未改質燃料を複数回通過させることによって目標オクタン価の改質燃料が得られるようにできるので、改質反応器に対して燃料とともに供給すべき酸化ガスの量を減らすことができるので、最終的に得ようとする目標オクタン価に応じて改質反応器を大型化する必要がない。また未改質燃料を改質反応器に１回だけ通過させることによって目標オクタン価の改質燃料を得ようとすると、上述のようにポンプ能力を変化させる複雑な制御が必要となる。これに対し本発明では、目標オクタン価の改質燃料を得るためには燃料を循環させる回数を管理するだけで良いので、ポンプ能力を変化させる複雑な制御も不要となる。また改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応によってアルコールを含む改質燃料を生成する場合、改質反応器を経た反応済みの改質燃料は、反応速度を向上する効果がある。本発明では、このような反応済みの改質燃料を再度改質反応器へ供給することにより、従来と比較して速やかに目標オクタン価の改質燃料を得ることができる。
【００１８】
（２）本発明では、改質反応器内における燃料と酸化ガスの比が所定の目標範囲内になるように酸化ガス供給量と未改質燃料供給量と改質燃料供給量とを制御する。これにより、未改質燃料を複数回改質反応器に通過させることを前提として、改質反応器内における燃料と酸化ガスの比を、最終的に所定の目標オクタン価の改質燃料が得られるように定められた大きさにすることができる。
【００１９】
（３）例えばポンプによって改質燃料タンク内の改質燃料を改質反応器に再度供給する場合、改質燃料タンク内の残量が少ないとポンプが空転してしまう場合がある。ポンプが空転すると、ポンプを損傷したり、改質燃料とともにタンク内の空気も改質反応器に供給されてしまい、改質反応器内における燃料と酸化ガスの比が適切な範囲から外れたりする場合がある。本発明では、改質燃料タンク内の改質燃料の残量が所定の下限値より少ない場合には、改質燃料の改質反応器への供給を停止するとともに酸化ガスと未改質燃料とを供給することによって改質燃料タンク内の改質燃料を増量する増量運転を行う。そして、残量が下限値以上である場合には、少なくとも酸化ガスと改質燃料とを供給することによって、上述のように反応済み燃料を用いた効率的な改質が可能な循環運転を行う。これにより、ポンプの空転を防止しながら適切なタイミングで循環運転を開始することができる。
【００２０】
（４）本発明では、上記増量運転を行うことによって残量が下限値を超えた後であって、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には、未改質燃料の供給を停止するとともに酸化ガスと改質燃料とを供給する全量循環運転を行う。このような全量循環運転を行うことにより、改質反応器には反応速度を向上させる反応済みの改質燃料と酸化ガスとが供給されるので、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価を目標オクタン価まで速やかに到達させることができる。また改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が目標オクタン価以上である場合には、所定の割合で混合した未改質燃料及び改質燃料と酸化ガスとを供給する混合循環運転を行う。これにより、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価を目標オクタン価の近傍で維持しながら、改質反応器では反応済み燃料を用いた効率的な改質反応を進行させつつ、改質燃料タンク内の残量を徐々に増やすことができる。これにより、改質燃料タンク内には目標オクタン価に近いオクタン価の改質燃料が溜まった状態を維持することができる。
【００２１】
（５）本発明では、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が所定の目標オクタン価より低い場合には改質反応器から排出された反応済みの改質燃料を循環させることによって改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価を上昇させる全量循環運転を行う。そして、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が目標オクタン価以上である場合には未改質燃料と反応済みの改質燃料とを混ぜて反応させることにより、改質反応器における効率的な改質反応の維持と改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価の維持とを両立しながら、残量を増加させる混合循環運転を行う。これにより、改質燃料タンク内には目標オクタン価に近い改質燃料のオクタン価が溜まった状態を維持することができる。
【００２２】
（６）本発明では、改質反応器に供給する未改質燃料供給量と改質燃料供給量との割合は、改質反応器内の反応速度と改質燃料タンク内に貯蔵される改質燃料の残量の増加とに相関がある。本発明では、改質燃料の残量とオクタン価とに応じて改質反応器に供給する燃料の割合を変えることにより、改質反応器における改質反応を、改質燃料タンク内のオクタン価の向上に重点を置いたものと、改質燃料タンク内の改質燃料の増量に重点を置いたものとで切り替えることができる。
【００２３】
（７）本発明では、改質触媒を燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、で構成することにより、これら触媒の作用下で速やかに改質燃料を生成することができる。
【００２４】
（８）反応済みの改質燃料は、主触媒の溶解度を向上し、改質反応器における反応速度を向上させる効果がある。そこで本発明では、主触媒を未改質燃料の供給タイミングと同じタイミングで、未改質燃料の供給量に応じた量を改質反応器に供給する。これにより、改質反応器には、未改質燃料とともに新たに供給される主触媒と、改質反応器及び改質燃料タンクを経ることによってその溶解度が向上した状態で改質燃料とともに再度供給される主触媒とが混じることになる。これにより、改質反応器には必要な量の主触媒を供給しながら、改質反応器における反応速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料改質システムの構成を示す図である。
【図２】未改質燃料に反応済みの改質燃料を所定の割合で混ぜて改質した場合と、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜずに改質した場合とで、最終的に得られた改質燃料の１時間当たりの酸化進行度を比較した図である。
【図３】燃料改質システムにおいて所定の目標オクタン価かつ所定の目標残量の改質燃料を得る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】
【００２６】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料改質システム１の構成を示す図である。燃料改質システム１は、図示しない車両に搭載される。燃料改質システム１は、改質反応器３を備えており、炭化水素を主体とした燃料（例えば、ガソリン）と酸化ガスとしての空気を用いて改質反応器３によってアルコールやケトン等を含む改質燃料を生成し、この改質燃料を車両の動力発生源であるエンジンに供給する。
【００２７】
燃料改質システム１は、空気と燃料の混合気を生成する混合器２と、混合気が供給されると改質反応が進行しその出口から改質燃料を排出する改質反応器３と、混合器２に空気を供給する空気供給装置４と、混合器２に車外から給油された未改質燃料を供給する未改質燃料供給装置５と、混合器２に改質反応器３における改質反応を促進するための触媒を供給する主触媒供給装置６と、改質反応器３から排出された改質燃料を回収し再び混合器２に供給する改質燃料循環装置７と、これらの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８と、を備える。
【００２８】
空気供給装置４は、空気供給管４１と、空気フィルタ４２と、空気ポンプ４３と、空気流量計４５と、空気弁４６と、を備え、これらを用いて空気を混合器２に供給する。空気供給管４１は、燃料改質システム１の外と混合器２とを接続する配管である。外気（空気）は、この空気供給管４１を流れ、混合器２の内部へ供給される。空気フィルタ４２は、空気供給管４１に設けられ、空気中の異物を取り除く。空気ポンプ４３は、空気供給管４１に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて空気供給管４１から導入される外気を圧縮し、圧縮空気を混合器２へ供給する。空気流量計４５は、空気供給管４１に設けられ、空気供給管４１を流れる空気の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。空気弁４６は、空気供給管４１に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、空気流量計４５の検出信号を用いて空気ポンプ４３の回転数及び空気弁４６の開度を制御することによって、混合器２に供給される空気の流量（以下、「空気供給量」ともいう）を調整する。
【００２９】
未改質燃料供給装置５は、給油燃料タンク５１と、燃料供給管５２と、燃料ポンプ５３と、燃料流量計５４と、燃料弁５５と、エンジン用燃料ポンプ５６と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３を未だ経ていない未改質燃料を混合器２に供給する。給油燃料タンク５１は、炭化水素を主体とした未改質燃料（例えば、ガソリン）を貯蔵する。車外から給油される未改質燃料は、始めにこの給油燃料タンク５１に供給される。燃料供給管５２は、給油燃料タンク５１と混合器２とを接続する配管である。未改質燃料は、この燃料供給管５２を流れ、混合器２の内部へ供給される。燃料ポンプ５３は、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて給油燃料タンク５１内に貯蔵された未改質燃料を混合器２へ圧送する。燃料流量計５４は、燃料供給管５２を流れる未改質燃料の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。燃料弁５５は、燃料供給管５２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、燃料流量計５４の検出信号を用いて燃料ポンプ５３の回転数及び燃料弁５５の開度を制御することにより、混合器２に供給される未改質燃料の流量（以下、「未改質燃料供給量」ともいう）を調整する。エンジン用燃料ポンプ５６は、給油燃料タンク５１内に貯蔵された未改質燃料を、改質反応器３を介さずにエンジンの燃料噴射装置（図示せず）へ供給する。
【００３０】
主触媒供給装置６は、主触媒タンク６１と、触媒供給管６２と、触媒フィルタ６３と、触媒ポンプ６４と、触媒流量計６５と、触媒弁６６と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３における改質反応を促進する改質触媒を構成する主触媒を、混合器２へ供給する。主触媒タンク６１は、車外から供給される液体の主触媒を貯蔵する。なお、この主触媒の具体的な構成については、後述の助触媒の構成とともに後に詳細に説明する。触媒供給管６２は、主触媒タンク６１と混合器２とを接続する配管である。主触媒は、この触媒供給管６２を流れ、混合器２の内部へ供給される。触媒フィルタ６３は、触媒供給管６２を流れる主触媒中の異物を取り除く。触媒ポンプ６４は、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて主触媒タンク６１内に貯蔵された主触媒を混合器２へ圧送する。触媒流量計６５は、触媒供給管６２を流れる主触媒の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。触媒弁６６は、触媒供給管６２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、触媒流量計６５の検出信号を用いて触媒ポンプ６４の回転数及び触媒弁６６の開度を制御することにより、混合器２に供給される主触媒の流量（以下、「主触媒供給量」ともいう）を調整する。
【００３１】
混合器２は、空気導入部２１と未改質燃料導入部２２と触媒導入部２３と改質燃料導入部２４とが設けられた混合容器２５と、この混合容器２５の内部に充填された粒子状物質又は多孔質物質（図示せず）と、混合容器２５内に導入された流体を加熱するヒータ（図示せず）と、を備える。空気導入部２１には空気供給管４１が接続されている。空気供給装置４によって流量が調整された空気は、空気導入部２１を介して混合容器２５内に供給される。未改質燃料導入部２２には燃料供給管５２が接続されている。未改質燃料供給装置５によって流量が調整された未改質燃料は、未改質燃料導入部２２を介して混合容器２５内に供給される。触媒導入部２３には触媒供給管６２が接続されている。主触媒供給装置６によって流量が調整された主触媒は、触媒導入部２３を介して混合容器２５内に供給される。改質燃料導入部２４には、改質燃料循環装置７の後述の燃料還流管７５１が接続されている。改質燃料循環装置７によって流量が調整された改質燃料は、改質燃料導入部２４を介して混合容器２５内に供給される。
【００３２】
また混合器２における粒子状物質としては、例えば、石英石、二酸化ケイ素、ゼオライト等が用いられる。また多孔質物質としては、例えば、ステンレスの焼結体であるポーラスステンレスや、その他のポーラス金属等が用いられる。各導入部２１〜２４から導入された流体が混合容器２５の内部で均一に混合され、さらにこのようにして生成された混合気が改質反応器３の複数の混合気の入口へ均等の圧力で供給されるように、これら粒子状物質や多孔質物質は混合容器２５内にむらなく充填されている。
【００３３】
各導入部２１〜２４を介して混合容器２５内に導入される空気や未改質燃料等の流体は、ヒータによって改質反応器３における改質反応に適した温度まで昇温されるとともに、混合容器２５の内部に設けられた粒子状物質又は多孔質物質によってその流れが分散、変転、転換（回転）され、均一な混合気が生成される。混合容器２５の内部で生成された混合気は、鉛直方向上方に設けられた改質反応器３の複数の混合気の入口へ押し出される。
【００３４】
改質反応器３は、混合器２によって生成された混合気の流路となる複数の反応管３１と、これら複数の反応管３１を収容する筒状の胴体３２とを備え、胴体３２の内部のうち反応管３１の周囲に冷媒が流れる冷媒流路が形成された多管式熱交換器である。
【００３５】
各反応管３１の入口は上述の混合器２の内部と連通している。また各反応管３１の内部には、改質反応を促進するための改質触媒を構成する助触媒が担持された粒子状物質又は多孔質物質が充填されている。混合器２によって各反応管３１の入口へ均等の圧力で押し上げられた混合気は、各反応管３１の内部を流れ、その出口から排出される。混合器２において空気、主触媒、未改質燃料、及び改質燃料を所定の割合で混合して形成された混合気は、各反応管３１の内部を流れる過程で、改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応が進行し、改質燃料として気液混合の状態で出口から排出される。なお図１に示すように、混合器２から供給される混合気がその自重に逆らって鉛直方向に沿って下方から上方へ流れるように、各反応管３１の出口を入口より高くしかつ鉛直方向に対して平行に設けられるが、本発明はこれに限らない。例えば、混合器２から供給される混合気が水平方向に沿って流れるように、各反応管３１は水平方向に対して平行に設けてもよい。
【００３６】
胴体３２のうち反応管３１の出口側には、外部から供給される冷媒を受け入れる冷媒導入部３３が設けられ、胴体３２のうち反応管３１の入口側には、胴体３２の内部から冷媒を排出する冷媒排出部３４が設けられている。冷媒導入部３３及び冷媒排出部３４は、エンジンを冷却するための冷却水が循環する冷却水循環回路（図示せず）に接続されている。これにより胴体３２の内部には、エンジンを熱源とし、ラジエタによって温度調整された冷却水が流れる。
【００３７】
改質反応器３に供給する冷却水の温度は、例えば７０〜１１０℃の範囲内であることが好ましい。冷却水の温度が７０℃未満になると、各反応管３１内における改質反応速度を上昇させる効果が低下する。また、冷却水の温度が高くなるほど改質反応速度を上昇させる効果も上昇するが、冷却水の温度が１１０℃を超えるとエンジンの冷却水の使用が難しくなる。そこでＥＣＵ８は、改質反応器３を用いて燃料を改質する時期であって、冷却水の温度が上記温度範囲内にある場合には、冷却水循環回路の冷却水ポンプを駆動し、改質反応器３に冷却水を循環させ、冷却水の温度が上記温度範囲外にある場合には、冷却水ポンプを停止し、冷却水の循環を停止する。これにより、反応管３１内における改質反応が進行して反応管３１内の温度が既に高温に達しているときには、冷却水は反応管３１を冷却するように作用し、改質反応の初期で反応管３１内の温度が低温の場合には、冷却水は反応管３１を暖めるように作用する。これにより、各反応管３１内の混合気の改質反応速度が向上する。
【００３８】
次に、主触媒及び助触媒の具体的な構成について説明する。上述の主触媒供給装置６によって混合器２を介して各反応管３１に供給される主触媒には、ガソリン中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させるように作用するものが用いられる。具体的には、主触媒としては、Ｎ−ヒドロキシイミド基を有するＮ−ヒドロキシイミド基含有化合物が用いられる。中でも、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド（以下、「ＮＨＰＩ」という）やＮＨＰＩ誘導体は上記作用が顕著であるため、好ましく用いられる。
【００３９】
また反応管３１の内部に担持されている助触媒には、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに、このアルコールを上記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる能力を有するものが用いられる。具体的には、助触媒としては、遷移金属化合物が用いられる。中でも、コバルト化合物、マンガン化合物及び銅化合物からなる群より選ばれる化合物が好ましく用いられる。コバルト化合物としては酢酸コバルト（ＩＩ）等が用いられ、マンガン化合物としては酢酸マンガン（ＩＩ）等が用いられ、銅化合物としては塩化銅（Ｉ）等が用いられる。
【００４０】
各反応管３１内では、以上のような主触媒及び助触媒から成る改質触媒の作用下で、以下のような改質反応が進行する。先ず、本実施形態の改質反応は、下記の反応式（１）に示すように、ガソリン中の炭化水素から水素原子が引き抜かれてアルキルラジカルが生成する水素引き抜き反応により開始される。この水素引き抜き反応は、主触媒、ラジカル及び酸素分子等の作用により進行する。
［化１］
ＲＨ  →  Ｒ・      …反応式（１）
［反応式（１）中、ＲＨは炭化水素を表し、Ｒ・はアルキルラジカルを表す。］
【００４１】
次いで、水素引き抜き反応により生成したアルキルラジカルは、下記の反応式（２）に示すように、酸素分子と結合してアルキルペルオキシラジカルを生成する。
［化２］
Ｒ・  ＋  Ｏ２  →  ＲＯＯ・      …反応式（２）
［反応式（２）中、Ｏ２は酸素分子を表し、ＲＯＯ・はアルキルペルオキシラジカルを表す。］
【００４２】
次いで、反応式（２）により生成したアルキルペルオキシラジカルは、下記の反応式（３）に示すように、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルキルヒドロペルオキシドを生成する。
［化３］
ＲＯＯ・  ＋ＲＨ  →  ＲＯＯＨ  ＋  Ｒ・      …反応式（３）
［反応式（３）中、ＲＯＯＨはアルキルヒドロペルオキシドを表す。］
【００４３】
次いで、反応式（３）により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式（４）に示すように、助触媒の作用によりアルコールに還元される。
［化４］
ＲＯＯＨ  →  ＲＯＨ      …反応式（４）
［反応式（４）中、ＲＯＨはアルコールを表す。］
【００４４】
また反応式（３）により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式（５）に示すように、助触媒又は熱の作用によりアルコキシラジカルとヒドロキシラジカルとに分解する。
［化５］
ＲＯＯＨ  →  ＲＯ・  ＋  ・ＯＨ      …反応式（５）
［反応式（５）中、ＲＯ／はアルコキシラジカルを表し、・ＯＨはヒドロキシラジカルを表す。］
【００４５】
次いで、反応式（５）により生成したアルコキシラジカルは、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルコールを生成する。
［化６］
ＲＯ・  ＋  ＲＨ  →  ＲＯＨ  ＋  Ｒ・      …反応式（６）
【００４６】
以上のようにして、ガソリン中に主体的に含まれる炭化水素が酸化改質され、アルコールに変換される。より詳しくは、ガソリン中に含まれる炭化水素は炭素数が４〜１０の炭化水素であるため、これら炭化水素が、炭素数４〜１０のアルコールに変換される。なお、上述のようにして生成したアルコールＲＯＨのうち、その大部分は第２級アルコールＲ−ＣＨＯＨ−Ｒ’である。
【００４７】
次いで、上述のようにして生成した第２級アルコールＲ−ＣＨＯＨ−Ｒ’は、下記の反応式（７）に示すように、例えばアルキルペルオキシラジカルＲＯＯ・のようなアルキルラジカルと反応して、ヒドロキシアルキルラジカルＲ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’を生成する。
［化７］
Ｒ−ＣＨＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯ・  →  Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯＨ
…反応式（７）
［反応式（７）中、Ｒ−ＣＨＯＨ−Ｒ’は第２級アルコールを表し、Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’はヒドロキシアルキルラジカルを表す。］
【００４８】
次いで、ヒドロキシアルキルラジカルＲ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’は、さらに下記の反応式（８）に示すように、例えばアルキルペルオキシラジカルＲＯＯ・のようなアルキルラジカルと反応して、ケトンＲ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’を生成する。
［化８］
Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯ・  →  Ｒ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’  ＋ＲＯＯＨ
…反応式（８）
［反応式（８）中、Ｒ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’はケトンを表す。］
【００４９】
以上のようにして、本実施形態の燃料改質システム１では、外部から給油されたガソリンを、ケトンを含む高オクタン価燃料に改質することができ、燃料のオクタン価を向上できる。
【００５０】
改質燃料循環装置７は、改質反応器３の出口から排出された反応済み改質燃料を回収する改質燃料回収装置７１と、改質燃料回収装置７１によって回収した改質燃料を混合器２へ再度供給する改質燃料再供給装置７５と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３を含む循環経路内で改質燃料を循環させる。
【００５１】
改質燃料回収装置７１は、改質燃料タンク７１１と、燃料回収管７１２と、凝縮器７１３と、気液分離器７１４と、燃料回収ポンプ７１５と、を備える。燃料回収管７１２は、改質反応器３の反応管３１の出口から延び改質燃料タンク７１１に至る配管である。改質反応器３の出口から排出された反応済みの改質燃料は、この燃料回収管７１２を介して改質燃料タンク７１１に供給される。
【００５２】
凝縮器７１３は、燃料回収管７１２に設けられ、車両が走行することによって発生する走行風又は図示しない電動ファンを駆動することによって発生する冷却風を利用することにより、改質反応器３から気液混合の状態で排出される改質燃料を凝縮する。気液分離器７１４は、燃料回収管７１２のうち凝縮器７１３の下流側に設けられ、凝縮器７１３を経て凝縮された改質燃料を、凝縮相と気相とに分離して別々の配管へ排出する。より具体的には、凝縮器７１３を経た改質燃料のうち凝縮相は、気液分離器７１４によって燃料回収管７１２を介して改質燃料タンク７１１へ排出される。また凝縮器７１３を経た改質燃料のうち気相は、気液分離器７１４によって気相排出管７１６を介し、エンジンの吸気負圧を利用してエンジンの吸気通路（図示せず）へ排出される。ここで凝縮相の物質には、改質反応によって生成されたアルコールや他の副生成物等が含まれ、気相の物質には、窒素、酸素、及び改質反応によって生成された他の副生成物等が含まれる。
【００５３】
改質燃料タンク７１１は、改質反応器３から排出され、上記のように凝縮器７１３及び気液分離器７１４を経た凝縮相の改質燃料を貯蔵する。この改質燃料タンク７１１には、エンジン用燃料ポンプ７１７とレベルセンサ７１８とが設けられている。エンジン用燃料ポンプ７１７は、改質燃料タンク７１１内に貯蔵された改質燃料を、エンジンの燃料噴射装置（図示せず）へ供給する。レベルセンサ７１８は、改質燃料タンク７１１内に貯蔵されている改質燃料の水位を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。ＥＣＵ８では、このレベルセンサ７１８からの検出信号を用いて改質燃料タンク７１１内の改質燃料の残量が把握される。
【００５４】
燃料回収ポンプ７１５は、燃料回収管７１２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて改質反応器３内に残留する改質燃料を吸引し改質燃料タンク７１１へ圧送する。なお、改質反応器３内の改質燃料は、混合器２へ空気や燃料を連続的に供給している間であれば、燃料回収ポンプ７１５を駆動せずとも、混合器２から新たに供給される混合気によって燃料回収管７１２で発生する圧力降下に抗して改質燃料タンク７１１へ押し出される。したがってＥＣＵ８は、混合器２への空気や燃料等の供給を停止し、混合器２内の圧力が改質燃料タンク７１１内の圧力と等しくなるまで低下した後、燃料回収ポンプ７１５を駆動することによって改質反応器３内に残留する改質燃料を改質燃料タンク７１１内に回収する。
【００５５】
改質燃料再供給装置７５は、燃料還流管７５１と、改質燃料ポンプ７５２と、改質燃料流量計７５３と、改質燃料弁７５４と、を備える。燃料還流管７５１は、改質燃料タンク７１１から混合器２の改質燃料導入部２４に至る配管である。改質燃料タンク７１１に回収された反応済みの改質燃料は、この燃料還流管７５１を介して混合器２に供給される。改質燃料ポンプ７５２は、改質燃料タンク７１１内に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて改質燃料タンク７１１内の底部に溜まった改質燃料を混合器２へ圧送する。改質燃料流量計７５３は、燃料還流管７５１を流れる改質燃料の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。改質燃料弁７５４は、燃料還流管７５１に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、改質燃料流量計７５３の検出信号を用いて改質燃料ポンプ７５２の回転数及び改質燃料弁７５４の開度を制御することにより、混合器２に供給される改質燃料の流量（以下、「改質燃料供給量」ともいう）を調整する。
【００５６】
ＥＣＵ８は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種データや各種プログラムを記憶するＲＡＭやＲＯＭ、各種プログラムを実行するＣＰＵ、並びにこの処理の下で決定した態様で空気供給装置４、未改質燃料供給装置５、主触媒供給装置６、及び改質燃料循環装置７等を構成する各種デバイスを駆動する駆動回路等で構成されるマイクロコンピュータである。ここで、ＥＣＵ８において実行されるプログラムとしては、空気供給装置４による空気供給量と未改質燃料供給装置５による未改質燃料供給量と主触媒供給装置６による主触媒供給量と改質燃料循環装置７による改質燃料供給量とを制御するプログラム（例えば、後述の図３のフローチャート参照）や、混合器２によって混合気を生成するタイミングに合わせてそのヒータを駆動するプログラムや、改質反応器３で混合気を改質するタイミングに合わせてその冷却水ポンプを駆動するプログラム等、がある。
【００５７】
次に、改質燃料循環装置７を用いて改質反応器を経た反応済みの改質燃料を再度改質反応器に供給することの効果を検証するために行った実験とその結果について説明する。この実験では、改質反応器を用いて所定量の未改質燃料を所定時間かけて改質し、最終的に得られた改質燃料のオクタン価の上昇速度と相関のある酸化進行度［％］を測定した。特に本実験では、上記実施形態の燃料改質システムのように改質反応器に未改質燃料と改質燃料と空気と主触媒とを供給した場合、すなわち、未改質燃料に所定量の反応済みの改質燃料を混ぜて改質反応器に供給した場合の酸化進行度と、従来の燃料改質システムのように改質反応器に未改質燃料と空気と主触媒とを供給した場合、すなわち改質燃料を混ぜずに未改質燃料を改質反応器に供給した場合の酸化進行度とを取得し、これらを比較した。
【００５８】
図２は、未改質燃料に反応済みの改質燃料を所定の割合（反応済みの改質燃料を１．０とした場合、未改質燃料は０．２５の割合）で混ぜて改質した場合（図２の右側）と、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜずに改質した場合（図２の左側）とで、最終的に得られた改質燃料の１時間当たりの酸化進行度を比較した図である。
【００５９】
図２に示すように、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜて改質反応器に供給した場合、これらを混ぜずに未改質燃料のみを改質反応器に供給した場合と比較して１時間当たりの酸化進行度が上昇する。すなわち、酸素を用いた改質反応を利用して燃料を改質する場合、反応済みの改質燃料には改質反応器における改質反応速度を上昇させ、速やかにオクタン価を上昇させる効果がある。これは、反応済みの改質燃料には極性があり、このため反応速度が向上するものと考えられる。またこのような極性のある改質燃料を供給すると、混合気中の主触媒の溶解度が上昇し、これによって混合気の主触媒の濃度が高くなるので、このような理由によっても反応速度が向上すると考えられる。
【００６０】
次に、燃料改質システムにおいて給油燃料タンクに貯蔵された未改質燃料を改質反応器によって改質し、そのオクタン価を高くする具体的な制御手順について説明する。
図３は、上記燃料改質システムにおいて所定の目標オクタン価かつ所定の目標残量の改質燃料を得る手順を示すフローチャートである。図３の処理は、ＥＣＵにおいて所定の周期毎に実行される。
【００６１】
図３のフローチャートに示すように、ＥＣＵでは、それぞれ未改質燃料供給量と改質燃料供給量との割合が異なる３つの運転モード（増量運転（Ｓ２参照）、全量循環運転（Ｓ５参照）、及び混合循環運転（Ｓ７参照））を規定しており、改質燃料タンク内の改質燃料の残量とそのオクタン価とに応じて最適な運転モードを選択する。
【００６２】
始めにＳ１では、ＥＣＵは、レベルセンサの出力を用いて改質燃料タンク内の改質燃料の残量を取得し、残量が所定の下限値以上であるか否かを判定する。Ｓ１の判定がＮＯである場合には、すなわち残量が下限値より少ない場合には、ＥＣＵは、循環できる程度の量の反応済みの改質燃料が改質燃料タンクに貯蔵されていないと判断し、改質燃料タンク内の残量を速やかに増加させる増量運転を行う（Ｓ２参照）。
【００６３】
Ｓ２の増量運転では、ＥＣＵは、改質燃料の混合器への供給を停止するとともに、未改質燃料と空気と主触媒とを混合器へ供給する。すなわち増量運転では、ＥＣＵは、改質燃料ポンプをオフにしかつ改質燃料弁を閉じ、燃料ポンプをオンにしかつ燃料弁を開き、空気ポンプをオンにしかつ空気弁を開き、さらに触媒ポンプをオンにしかつ触媒弁を開く。またこの際、ＥＣＵは、改質反応器内における未改質燃料と空気又は酸素との体積比が、増量運転時用に定められた所定の目標範囲内になるように空気供給量と未改質燃料供給量とを制御する。またＥＣＵは、未改質燃料を供給するタイミングと同じタイミングで、未改質燃料供給量に対し予め定められた割合の量の主触媒を混合器に供給する。このような増量運転を行うことにより、改質燃料タンクからの改質燃料の持ち出しが抑制され、また改質燃料タンクには改質反応器を経た反応済みの改質燃料が供給されるので、改質燃料タンクの残量を速やかに増やすことができる。
【００６４】
Ｓ１の判定がＹＥＳである場合には、すなわち残量が下限値以上である場合には、ＥＣＵは、循環できる程度の量の反応済みの改質燃料が改質燃料タンクに貯蔵されていると判断し、循環運転を開始する準備を行うべくＳ３に移る。Ｓ３では、ＥＣＵは、改質燃料タンクに貯蔵されている改質燃料の現在のオクタン価を推定し（Ｓ３参照）、推定したオクタン価が予め設定された目標オクタン価以上であるか否かを判定する（Ｓ４参照）。なお、Ｓ３において改質燃料のオクタン価を推定する方法としては、エンジンに供給する燃料の未改質燃料と改質燃料の割合を変化させたときにノッキングの発生を検出したタイミングに基づいてオクタン価を推定する方法や、空燃比センサを用いたフィードバック制御におけるフィードバック補正係数の値に基づいてオクタン価を推定する方法等、既知の推定方法が用いられる。Ｓ４の判定がＮＯである場合には、すなわち残量が下限値以上でありかつオクタン価が目標オクタン価より低い場合には、改質反応器における改質反応速度を向上し、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価を速やかに高くする全量循環運転を行う（Ｓ５参照）。
【００６５】
Ｓ５の全量循環運転では、ＥＣＵは、未改質燃料の混合器への供給を停止するとともに、改質燃料と空気とを混合器へ供給する。また全量循環運転では、未改質燃料の供給を停止することに合わせて、主触媒の供給も停止する。すなわち全量循環運転では、ＥＣＵは、燃料ポンプをオフにしかつ燃料弁を閉じ、触媒ポンプをオフにしかつ触媒弁を閉じ、改質燃料ポンプをオンにしかつ改質燃料弁を開き、さらに空気ポンプをオンにしかつ空気弁を開く。またこの際、ＥＣＵは、改質反応器内における改質燃料と空気又は酸素との体積比が、全量循環運転時用に定められた所定の目標範囲内になるように空気供給量と改質燃料供給量とを制御する。図２を参照して説明したように、反応済みの改質燃料は、改質反応器内における改質反応速度を向上する効果がある。このような全量循環運転を行うことにより、改質反応器を流れる燃料は全て、少なくとも１度は改質反応器を通過した反応済みの改質燃料になるので、改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料のオクタン価を速やかに上昇させることができる。
【００６６】
Ｓ４の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、残量が予め設定された目標残量以上であるか否かを判定する（Ｓ６参照）。Ｓ６の判定がＮＯである場合には、すなわち残量が下限値から目標残量の間でありかつオクタン価が目標オクタン価以上である場合には、ＥＣＵは、改質反応器における改質反応速度を向上しつつ残量を徐々に増加させる混合循環運転を行う（Ｓ７参照）。
【００６７】
Ｓ７の混合循環運転では、ＥＣＵは、改質燃料と未改質燃料と空気と主触媒とを全て混合器へ供給する。すなわち混合循環運転では、ＥＣＵは、改質燃料ポンプをオンにしかつ改質燃料弁を開き、燃料ポンプをオンにしかつ燃料弁を開き、空気ポンプをオンにしかつ空気弁を開き、さらに触媒ポンプをオンにしかつ触媒弁を開く。またこの際、ＥＣＵは、改質反応器における改質燃料と未改質燃料とを合わせた全燃料と空気又は酸素との体積比が、混合循環運転用に定められた所定の目標範囲内になるように空気供給量と未改質燃料供給量と改質燃料供給量とを制御する。またＥＣＵは、未改質燃料を供給するタイミングと同じタイミングで、未改質燃料供給量に対し予め定められた割合の量の主触媒を混合器に供給する。
【００６８】
ここで混合循環運転における未改質燃料供給量と改質燃料供給量の比について説明する。上述のように反応済みの改質燃料には改質反応速度を向上する効果があるため、未改質燃料供給量に対する改質燃料供給量の割合を大きくすると、改質燃料タンク内に貯蔵されている改質燃料のオクタン価の上昇速度は高くなるが残量の上昇速度は減少する。一方、未改質燃料供給量に対する改質燃料供給量の割合を小さくすると、オクタン価の上昇速度は低下するが残量の上昇速度は高くなる。そこで混合循環運転では、ＥＣＵは、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価が概ね目標オクタン価の近傍に維持されるように予め定められた割合で未改質燃料と改質燃料との両方を供給する。これにより、改質反応器では改質反応速度を向上させる効果の大きいオクタン価の高い改質燃料を用いて効率的な改質反応を進行させながら、改質燃料タンク内の改質燃料の残量を徐々に増加させることができる。
【００６９】
Ｓ６の判定がＹＥＳである場合には、すなわち改質燃料の残量が目標残量以上でありかつオクタン価が目標オクタン価以上である場合には、ＥＣＵは、改質反応器の運転を停止すべくＳ８以降の処理を実行する。より具体的には、ＥＣＵは、改質反応器内に残留する改質燃料が全て改質燃料タンク内に回収されるまで燃料回収ポンプを駆動し、改質反応器内に残留する改質燃料を改質燃料タンクに移送し（Ｓ８及びＳ９参照）、残留燃料の回収が完了したら燃料回収ポンプを停止する（Ｓ１０参照）。
【００７０】
以上のように、図３のフローチャートによれば、改質燃料の残量とオクタン価に応じて増量運転と全量循環運転と混合循環運転とを切り替えることにより、改質反応器ではできるだけ効率的な改質反応が実現されるようにしながら速やかに目標オクタン価の改質燃料を確保できる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば上記実施形態では、主触媒を未改質燃料とともに混合器へ供給する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば主触媒は、助触媒と同様に、改質反応器の反応管内に充填された粒子状物質又は多孔質物質に担持させてもよい。
【００７２】
また上記実施形態では、目標残量以上かつ目標オクタン価以上の改質燃料が得られた後には、燃料回収ポンプを駆動することによって改質反応器内に残留する燃料を回収したが、本発明はこれに限らない。例えば、図３に示すように改質反応器を縦置きにした場合には、改質反応器内に残留する改質燃料は、その自重を利用して燃料還流管を介して改質燃料タンク内に回収してもよい。また例えば、改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を混合器に供給する際における改質燃料ポンプの回転方向を正とした場合、改質反応器内に残留する改質燃料は、この改質燃料ポンプを反転駆動することによって混合器側から改質燃料タンクへ吸引してもよい。これらの方法によれば、燃料回収ポンプを用いずに改質反応器内に残留する燃料を回収できる。
【符号の説明】
【００７３】
１…燃料改質システム
３…改質反応器
４…空気供給装置（酸化ガス供給装置）
５…未改質燃料供給装置
６…主触媒供給装置
７…改質燃料循環装置（改質燃料回収装置、改質燃料再供給装置）
７１…改質燃料回収装置
７１１…改質燃料タンク
７５…改質燃料再供給装置
８…ＥＣＵ（制御装置）
【図１】
2018003798.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018003798.tif 000005