(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
前記推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を算出し、
前記差分が閾値より大きい場合に、前記インジェクタが劣化したと判定し、前記インジェクタの洗浄モードに移行することを特徴とする燃料改質方法。
【請求項２】
前記推定された燃料噴射量が目標噴射量より多い場合には、前記インジェクタの燃料噴射量を減少させる補正を加え、
前記推定された燃料噴射量が目標噴射量より少ない場合には、前記インジェクタの燃料噴射量を増加させる補正を加える請求項１に記載の燃料改質方法。
【請求項３】
前記差分が閾値より大きい場合に、タイマー値を単位時間ごとに加算し、前記タイマー値が所定値に達したときに、前記インジェクタが劣化したと判定し、
前記差分が閾値以下である場合に、前記タイマー値をリセットする請求項１に記載の燃料改質方法。
【請求項４】
前記燃料改質器はＥＧＲガスの流路に配置されており、ＥＧＲ率と前記インジェクタの燃料噴射量とに基づいて、前記インジェクタに付着したデポの付着量を推定し、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＝０の時には前記デポの付着量の推定値を増加させ、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＞０の時には前記デポの付着量の推定値を減少させ、
前記ＥＧＲ率が高いほど前記デポの付着量の推定値の増加量を大きくし、
前記インジェクタの燃料噴射量が多いほど前記デポの付着量の推定値の減少量を大きくする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料改質方法。
【請求項５】
前記改質触媒の中心軸を前記燃料が指向するように前記インジェクタを配置し、前記燃料が前記改質触媒へ到達するときの燃料濃度の分布を、前記改質触媒の中心軸寄りが周辺に比べて燃料濃度が高い分布とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料改質方法。
【請求項６】
前記燃料改質器に接続された配管の曲りに起因した偏流による温度分布の中心軸のずれ分を加味して、前記インジェクタの噴射口の中心軸を前記改質触媒の中心軸からずらしておく請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料改質方法。
【請求項７】
前記燃料改質器内で前記改質触媒を保持する触媒容器と、前記触媒容器に接続された配管とは、中心軸が一致しており、
前記触媒容器の横断面積を、前記配管の横断面積より大きくしておく請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料改質方法。
【請求項８】
前記インジェクタより下流に撹拌機を設け、前記インジェクタの噴射口が前記燃料を霧
状に噴射する噴霧口であり、前記インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積を周辺部の開口面積に比べて相対的に大きくしておく請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料改質方法。
【請求項９】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記電子制御装置は、前記推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を算出し、前記差分が閾値より大きい場合に、前記インジェクタが劣化したと判定し、前記インジェクタの洗浄モードに移行することを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１０】
ＥＧＲガスの流路に配置された燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
ＥＧＲ率と前記インジェクタの燃料噴射量とに基づいて、前記インジェクタに付着したデポの付着量を推定し、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＝０の時には前記デポの付着量の推定値を増加させ、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＞０の時には前記デポの付着量の推定値を減少させ、
前記ＥＧＲ率が高いほど前記デポの付着量の推定値の増加量を大きくし、
前記インジェクタの燃料噴射量が多いほど前記デポの付着量の推定値の減少量を大きくすることを特徴とする燃料改質方法。
【請求項１１】
燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
前記改質触媒の中心軸を前記燃料が指向するように前記インジェクタを配置し、前記燃料が前記改質触媒へ到達するときの燃料濃度の分布を、前記改質触媒の中心軸寄りが周辺に比べて燃料濃度が高い分布とすることを特徴とする燃料改質方法。
【請求項１２】
燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
前記燃料改質器に接続された配管の曲りに起因した偏流による温度分布の中心軸のずれ分を加味して、前記インジェクタの噴射口の中心軸を前記改質触媒の中心軸からずらしておくことを特徴とする燃料改質方法。
【請求項１３】
燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
前記燃料改質器内で前記改質触媒を保持する触媒容器と、前記触媒容器に接続された配管とは、中心軸が一致しており、
前記触媒容器の横断面積を、前記配管の横断面積より大きくしておくことを特徴とする燃料改質方法。
【請求項１４】
燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで前記内燃機関の熱効率を向上させるときに、前記改質触媒に前記燃料を噴射する前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知し、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、
前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を補正し、
前記インジェクタより下流に撹拌機を設け、前記インジェクタの噴射口が前記燃料を霧
状に噴射する噴霧口であり、前記インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積を周辺部の開口面積に比べて相対的に大きくしておくことを特徴とする燃料改質方法。
【請求項１５】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記燃料改質器はＥＧＲガスの流路に配置されており、
前記電子制御装置は、ＥＧＲ率と前記インジェクタの燃料噴射量とに基づいて、前記インジェクタに付着したデポの付着量を推定し、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＝０の時には前記デポの付着量の推定値を増加させ、
前記ＥＧＲ率＞０％かつ前記インジェクタの燃料噴射量＞０の時には前記デポの付着量の推定値を減少させ、
前記ＥＧＲ率が高いほど前記デポの付着量の推定値の増加量を大きくし、
前記インジェクタの燃料噴射量が多いほど前記デポの付着量の推定値の減少量を大きくすることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１６】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記改質触媒の中心軸を前記燃料が指向するように前記インジェクタを配置し、前記燃料が前記改質触媒へ到達するときの燃料濃度の分布を、前記改質触媒の中心軸寄りが周辺に比べて燃料濃度が高い分布とすることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１７】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記燃料改質器に接続された配管の曲りに起因した偏流による温度分布の中心軸のずれ分を加味して、前記インジェクタの噴射口の中心軸を前記改質触媒の中心軸からずらしておくことを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１８】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記燃料改質器内で前記改質触媒を保持する触媒容器と、前記触媒容器に接続された配管とは、中心軸が一致しており、
前記触媒容器の横断面積を、前記配管の横断面積より大きくしておくことを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１９】
改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質した上で前記水素を含んだガスを吸入空気に混合して燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させる燃料改質器と、
前記燃料改質器に対し、前記燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料改質器の前後それぞれのガスの状態量を検知するための空燃比センサと、
前記燃料改質器の前後でのガスの状態量の変化に基づいて、前記インジェクタの燃料噴射量を推定し、前記推定された燃料噴射量に基づいて、前記燃料改質器への前記インジェクタの燃料噴射量を補正する電子制御装置と、を備え、
前記インジェクタより下流に撹拌機を設け、前記インジェクタの噴射口が前記燃料を霧状に噴射する噴霧口であり、前記インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積を周辺部の開口面積に比べて相対的に大きくしておくことを特徴とする燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質触媒により燃料と空気との混合気を改質する燃料改質方法及び燃料改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、内燃機関の燃料改質に関する技術分野において、燃料改質後のＣＯ２濃度もしくはＨ２Ｏ濃度に基づいて改質燃料量を補正する技術がある。例えば、特許文献１に開示されている燃料改質装置及びその運転方法では、内燃機関は、改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置と、ＥＣＵとを備える。燃料改質装置は、改質触媒が配置された改質反応部と、改質反応部を流出した流体に含まれるＣＯ２の濃度を検出するＣＯ２センサとを有する。ＥＣＵは、ＣＯ２センサにより検出されるＣＯ２濃度が所定範囲内に含まれるように改質反応部への炭化水素系燃料の供給量の補正することにより、改質反応部に供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４７６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の既存技術では、燃料改質後の生成成分に基づいて改質燃料量を補正するため、触媒反応が影響し、精度が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、高精度な改質燃料量の補正を可能とする燃料改質方法及び燃料改質装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る燃料改質方法及び燃料改質装置では、上記の課題を解決するために、燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだ改質ガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させるときに、改質触媒に燃料を噴射するインジェクタの前後それぞれのガスの状態量を検知し、インジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を推定し、推定された燃料噴射量に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を補正する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、インジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて燃料噴射量を推定し、その推定された燃料噴射量に基づいて、燃料改質器への燃料噴射量を補正するため、燃料改質前に改質燃料量を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料改質装置の構成例を示す図である。
【図２】反応温度と、水素（Ｈ２）生成濃度と、カーボン析出領域との関係を示す図である。
【図３】インジェクタの第１の配置及び形状と燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布との関係を示す図である。
【図４】インジェクタの第２の配置及び形状と燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布との関係を示す図である。
【図５】インジェクタの第３の配置及び形状と燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布との関係を示す図である。
【図６】インジェクタの第４の配置及び形状と燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布との関係を示す図である。
【図７】インジェクタの第５の配置及び形状と燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布との関係を示す図である。
【図８】デポ付着量とインジェクタ洗浄モードへの移行時期との関係を示すタイミングチャートである。
【図９】デポ付着量の推定に関する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０Ａ】インジェクタの燃料噴射量のフィードバック制御に関する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０Ｂ】インジェクタ洗浄モードへの移行判定制御に関する第１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０Ｃ】インジェクタ洗浄モードへの移行判定制御に関する第２の処理の流れ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】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の詳細な説明では、本発明の一実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１０】
＜実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態に係る燃料改質装置について説明する。
（燃料改質装置）
本発明の一実施形態に係る燃料改質装置は、図１に示すような排気還流システムを制御する。この排気還流システムにおいて、例えば４ストロークサイクルの火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１（エンジン）の上流側には、吸気ガスを通過させるための吸気通路２が配置されている。
【００１１】
吸気通路２は、吸気口であるエアインテーク（図示省略）を介して外部へ開放され、このエアインテークから吸気ガスとして外部の空気を取り入れる。このエアインテークの周辺又は下流側には、吸気ガスの流入量を測定するエアフロメータ３が配置されている。エアフロメータ３の下流側には、吸気ガスの流入量を制御する電子制御式のスロットルバルブを内蔵したスロットルチャンバー４が配置されている。スロットルチャンバー４の下流側には、吸気ガスの圧力を大気圧以上に高める過給機５が配置されている。過給機５の下流側には、吸気ガス中の水素（Ｈ２）の濃度を測定するための吸気側水素センサ６が配置されている。吸気側水素センサ６の下流側には、内燃機関１が配置されている。
【００１２】
ここで、内燃機関１は、例えば直噴型の構成であり、燃料タンク７から供給される燃料（ガソリン）を気筒内に噴射する電子制御式の燃料噴射装置１ａを気筒毎に備えている。吸気通路２は、内燃機関１との連結部分において、内燃機関１の各気筒への吸気配分を均一にするための吸気マニホールドとして内燃機関１の気筒毎に分岐している。燃料噴射装置１ａの燃料噴射量は、吸気側水素センサ６等の検出信号に基づき、フィードバック制御されている。また、内燃機関１には、クランクケース内の圧力を測定するための筒内圧センサ１ｂと、クランクケース内の圧力を逃がすための通気口となるＰＣＶバルブ（図示省略）とが配置されている。
【００１３】
また、内燃機関１の下流側には、排気ガスを通過させるための排気通路８が配置されている。排気通路８は、内燃機関１の下流側において、排気マニホールドとして内燃機関１の排気ガスの複数の流路を１つにまとめる（図示省略）。この排気通路８には、排気ガスの空燃比がどのくらい濃いか薄いか（リッチ／リーン）を測定するための排気側Ａ／Ｆ（空燃比）センサ９が配置されている。排気側Ａ／Ｆセンサ９の下流側には、マニ触媒や床下触媒等の排気触媒１０（排気浄化装置）が配置されている。排気触媒１０の下流側には、排気ガス中の酸素（Ｏ２）の濃度を測定するための排気側酸素センサ１１が配置されている。排気側酸素センサ１１の下流側には、排気消音器（図示省略）が配置されている。この排気消音器を介して排気通路８は外部へ開放され、排気通路８を通過してきた排気ガスは外部へ放出される。
【００１４】
また、この排気還流システムでは、吸気通路２と排気通路８とを連結する循環通路１２が配置されている。この循環通路１２は、排気側Ａ／Ｆセンサ９の下流かつ排気触媒１０の上流において排気通路８から分岐し、過給機５の上流側において吸気通路２と合流し、排気通路８から吸気通路２へ排気ガスの一部をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）ガスとして通過させる。この循環通路１２には、ＥＧＲガスの温度を測定するためのＥＧＲ用温度センサ１３が配置されている。ＥＧＲ用温度センサ１３の下流側には、燃料タンク７から供給される燃料を循環通路１２内に噴射する電子制御式の改質用燃料噴射装置１４が配置されている。改質用燃料噴射装置１４の下流側には、循環通路１２内に注入された燃料を蒸発させて燃料蒸発ガスにする燃料蒸発器１５が配置されている。燃料蒸発器１５の下流側には、改質触媒により燃料蒸発ガスと空気との混合気を改質する燃料改質器１６が配置されている。
【００１５】
例えば、燃料改質器１６は、改質触媒（白金触媒等）を用いて、所定の温度で燃料蒸発ガスと水蒸気（Ｈ２Ｏ）とを反応させて濃度の高い水素（Ｈ２）ガスを生成する（水蒸気改質）。なお、燃料改質に伴い一酸化炭素（ＣＯ）が発生するが、水素（Ｈ２）ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）があると改質触媒の性能を下げるため、一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を低減させる必要がある。そのため、一酸化炭素（ＣＯ）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）を更に反応させて、水素（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）にする（シフト反応）。そして、残りの一酸化炭素（ＣＯ）を改質触媒表面へ吸着させて無害化する。これにより、ＥＧＲガスに水素（Ｈ２）が混合する。
【００１６】
ここでは、燃料改質器１６は、燃料改質器１６内の温度を調整する温度調整装置１６ａと、燃料改質器１６内の温度を測定するための改質温度センサ１６ｂとを有する。
【００１７】
燃料改質器１６の下流側には、ＥＧＲガス中の水素（Ｈ２）の濃度を測定するためのＥＧＲ用水素センサ１７が配置されている。ＥＧＲ用水素センサ１７の下流側には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー１８が配置されている。このＥＧＲクーラー１８の下流側には、ＥＧＲガスの空燃比がどのくらい濃いか薄いかを測定するためのＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９が配置されている。なお、ＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９の代わりに、ＥＧＲガス中の酸素（Ｏ２）濃度を測定するためのＥＧＲ用酸素センサが配置されていても良い。
【００１８】
ＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９の下流側には、排気側から吸気側へのＥＧＲガスの流入量を調節するＥＧＲバルブ２０が配置されている。このＥＧＲバルブ２０の下流側において、循環通路１２は吸気通路２と合流する。これにより、吸気通路２を通過する吸気ガスは、循環通路１２を通過してきたＥＧＲガスと混合する。
【００１９】
また、この排気還流システムでは、電子制御装置２１（ＥＣＵ）が配置されている。電子制御装置２１は、筒内圧センサ１ｂ、エアフロメータ３、吸気側水素センサ６、排気側Ａ／Ｆセンサ９、排気側酸素センサ１１、ＥＧＲ用温度センサ１３、改質温度センサ１６ｂ、ＥＧＲ用水素センサ１７、及びＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９のセンサ値（計測値）をセンシングにより求める。また、電子制御装置２１は、センサ値及びそれに基づく演算結果に従って、燃料噴射装置１ａ、スロットルチャンバー４、改質用燃料噴射装置１４、燃料改質器１６、及びＥＧＲバルブ２０を制御する。詳細については後述する。
【００２０】
（カーボン析出への対応）
図２を参照して、燃料改質器１６の触媒容器（ケース）内の反応温度と、水素（Ｈ２）生成濃度と、カーボン析出領域との関係について説明する。
既存の技術では、燃料改質器１６の触媒容器内で燃料改質を行う際には、撹拌機（ミキサー）等を用いて、できるだけ均一な燃料分布（図２の領域Ｆ１）を実現することが望まれている。しかし、既存の技術では、温度分布を考慮に入れていないため、温度の低い触媒容器の径方向の外周側はカーボン析出により性能が低下し、温度が高い触媒容器の径方向の中心軸寄りは燃料が不足して十分な改質を行なえないという問題があった。
【００２１】
そこで、本実施形態では、触媒温度の高い領域に燃料分布を偏らせる（図２の領域Ｆ２）ことで、触媒容器からの放熱によって改質触媒の径方向の断面で見たときに、温度分布が、触媒容器の径方向の中心軸に近づくほど高く、中心軸から離れるほど低くなるようにする。
【００２２】
また、燃料濃度が高いほど水素（Ｈ2）の生成量が増えるため、温度が高いところほど燃料濃度を高くすることで、平均的に燃料分布させるよりも、水素（Ｈ2）生成量を増加させることが可能である。例えば、触媒温度が高い領域の燃料分布を増やすことで、水素（Ｈ2）生成量を増加させる。
【００２３】
反対に、温度が低いほど同じ燃料濃度でもカーボンが析出しやすいため、温度が低いところほど燃料濃度を低くすることで、カーボン析出による劣化を抑制できる。例えば、反応温度が低いほどカーボン析出するスチームカーボン比（Ｓ／Ｃ）の範囲が広いため、触媒温度が低い領域の燃料分布を減らす。
【００２４】
このように、本実施形態では、温度分布に合わせて燃料を分布と対応させることで、水素（Ｈ２）生成量の増加による燃費向上や、カーボン析出抑制に伴う改質触媒の耐久性向上を図ることができる。
【００２５】
また、触媒容器の形状を、ガスの流れが径方向の中心軸寄りになるような形状にすることで、ガス流量が径方向の中心軸寄りに高くなる。したがって、触媒容器からの放熱により改質触媒の径方向の中心軸寄りの温度が高くなるのに合わせ、ガスの分布を径方向の中心軸寄りに高くできる。その結果、全体の放熱量を抑制でき、排熱の利用効率を向上できる。
【００２６】
（燃料改質器の触媒容器内の燃料分布及び温度分布）
図３〜図７を参照して、燃料改質器１６の触媒容器内の燃料分布及び温度分布を調整する方法について説明する。
燃料改質器１６の触媒容器内の改質触媒の温度分布は中央に行くほど温度が高いので、図３に示すように、改質用燃料噴射装置１４（以下、インジェクタと表記する。）から噴射した燃料が改質触媒の径方向の中心軸を指向するようにインジェクタを配置する。インジェクタの噴射口の径方向の中心軸をガスの流れの中心軸に合わせて配置することで、燃料濃度が触媒容器の径方向の中心軸に近づくほど高くなる。したがって、触媒容器からの放熱により改質触媒の径方向の中心軸寄りの温度が高くなるのに合わせて、燃料濃度を径方向の中心軸寄りに高くできる。
【００２７】
また、燃料改質器１６の触媒容器内の改質触媒の温度分布はガスの流れに影響されるので、配管が曲がっている場合には、偏流によって改質触媒の温度分布の径方向の中心軸が配管曲りと反対側にずれる。例えば、図４に示すように、配管が垂直方向から水平方向に曲る場合、ガスの流れは、配管に沿って垂直方向から水平方向に曲るときに、慣性及び圧力等によりそれまで流れていた垂直方向の成分の影響を受けるため、完全な水平方向とならず、垂直方向にずれて水平方向に曲る。
【００２８】
そこで、図４に示すように、このずれ分を加味して、インジェクタの噴射口の径方向の中心軸を、改質触媒の温度分布の径方向の中心軸から垂直方向にずらした位置にする。このように、配管レイアウトによってガスの流れが偏る場合は、流速分布の最大値のところに噴霧中心がくるようにレイアウトする。これにより、触媒容器からの放熱により改質触媒の径方向の中心軸寄りの温度が高くなるのに合わせ、燃料濃度を径方向の中心軸寄りに高くできる。
【００２９】
また、燃料改質器１６の触媒容器内の燃料分布に合わせて触媒の温度分布を形成するため、図５に示すように、触媒容器の手前の配管の直径（横断面積）を触媒容器の直径より小さくする。更に、燃料分布において中央を高くするようにインジェクタの仕様を選定する。例えば、図５（ａ）に示すように、触媒容器の手前の配管の直径を触媒容器の直径以上にすると、触媒容器からの放熱が大きくなる。触媒容器からの放熱を抑制するためには中央の流量を上げた方が良いので、図５（ｂ）に示すように、触媒容器の手前の配管の直径を触媒容器の直径より小さくし、燃料分布において中央を高くするように、インジェクタの配置を中央にし、インジェクタの仕様を選定する。このように、触媒容器の手前の配管の直径を触媒容器の直径より小さくすると、触媒容器からの放熱を小さくすることができる。
【００３０】
また、燃料改質器１６の触媒容器内の改質触媒の温度分布に合わせて中央の燃料濃度が高くなるように、図６に示すように、インジェクタの噴射口を単噴孔かそれに近い径方向の中心軸寄りの噴孔にする。ここでは、インジェクタとして、単噴孔のように径方向の中心軸寄りに燃料が偏った噴霧の噴射弁を使用する。
【００３１】
また、燃料改質器１６の触媒容器内での燃料の気化を促進することや、燃料及びＥＧＲガスを混合することを目的として、図７に示すように、インジェクタより下流に撹拌機（ミキサー）を設け、インジェクタの噴射口が燃料を霧状に噴射する噴霧口であり、インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積を周辺部の開口面積に比べて相対的に大きくしておく。このとき、循環通路１２内のガスの流れが逆流方向の時に燃料を噴射すると、燃料が排気通路８に流出するため、ガスの流れが順流方向となる噴射期間に設定することで、燃料流出を防止することができる。なお、順流方向とは、ガスが吸気通路２から排気通路８に流れ、かつ、排気通路８から循環通路１２を通過して吸気通路２に流れる方向である。
【００３２】
なお、燃料改質器１６の触媒容器内のガスの流れは吸気と排気の圧力差によって生じるため、吸気管と排気管の圧力変化はそれぞれのバルブの開弁時期と関係がある。そこで、インジェクタの噴射時期は排気バルブと吸気バルブの開閉時期を基準にして設定することで、内燃機関１の回転数が変わっても燃料改質器１６の触媒容器内のガスの流れが逆流しない状態を実現できる。
【００３３】
燃料改質器１６の触媒容器内のガスの流れは強い順流、逆流、安定といったサイクルを繰り返す。また、噴射期間や噴射した燃料の触媒容器内での滞留を考慮すると逆流期間のさらに早い時期に噴射時期を設定する必要がある。このため、ガスの流れが順流方向になるＩＶＣ（吸気バルブ制御）と２回前の燃焼気筒のＥＶＣ（排気バルブ制御）との間に噴射期間を設定する。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係る燃料改質方法では、燃料改質用の触媒と該触媒に燃料を供給するインジェクタとを有する内燃機関１の燃料改質器１６が、改質触媒上での化学反応によって燃料（ガソリン）の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだ改質ガスを吸入空気に混合して燃焼することで、内燃機関１の熱効率を向上させる。ここでの燃料とＥＧＲガスが改質触媒へ到達するときの燃料濃度が改質触媒の径方向の中心軸よりに高い分布を有する。
【００３５】
このとき、燃料改質器１６は、ＥＧＲガスの流路である循環通路１２上に配置される。また、ＥＧＲガスの流速分布が軸断面上で径方向の中心軸寄りに高い分布を有する。また、燃料改質器１６は、インジェクタの噴射口の径方向の中心軸と改質触媒の上流端面とが交差する点が改質触媒の径方向の中心軸上にある。また、燃料改質器１６は、インジェクタの噴射口の径方向の中心軸と改質触媒の上流端面とが交差する点が改質触媒の径方向の断面上において最大流速を示す軸上にある。また、燃料改質器１６は、触媒を保持し、燃料及びＥＧＲガスを密閉する構造の触媒容器と、内燃機関１の排気通路８と触媒容器とをつなぐ配管を具備し、触媒容器の直径は配管の直径より大きい。更に、燃料改質器１６は、燃料の気化促進や、燃料及びＥＧＲガスを混合する目的でインジェクタより下流に配置される撹拌機（ミキサー）を具備し、かつ、インジェクタの噴射口が燃料を霧状に噴射する噴霧口であり、インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積が周辺部の開口面積に比べて相対的に大きい。
【００３６】
（デポ付着への対応）
また、燃料改質器１６は、改質触媒を用いて、インジェクタから供給される燃料を改質して水素（Ｈ２）を生成する。その結果、シンプルな構成で燃料改質による水素（Ｈ２）供給が可能となる。しかし、インジェクタは高温のＥＧＲガスに長時間さらされており、ＥＧＲガス中のデポ（デポジット）成分の付着や針弁サック内の燃料の炭化によるデポの生成による汚れが生成される。このとき、インジェクタへのデポの付着が問題となる。
【００３７】
ここで、噴射量の減少を検知してからインジェクタのデポを診断し、インジェクタの針弁を洗浄する洗浄モード（インジェクタ洗浄モード）を実施する技術はあったが、既存の技術では、デポの付着等によって実際に噴射量が減少してから（問題が生じてから）インジェクタ洗浄モードに移行するため、運転性や燃費への影響があった。
【００３８】
なお、インジェクタのデポは、噴射量増加や燃圧増加で除去可能である。そこで、本実施形態では、デポの付着等によって噴射量が減る前に（問題が生じる前に）、噴射量を増加させることや、燃圧を上げることにより、インジェクタの針弁を洗浄することで、事前に噴射量の低下や噴霧形状の悪化を抑制可能にする。
【００３９】
（インジェクタ洗浄処理の概要）
図８を参照して、本実施形態に係るインジェクタ洗浄処理の概要について説明する。
インジェクタの針弁のデポの付着は、燃料噴射の停止中に高温のガスに被曝する状態で進行し、燃料噴射を実施している状態で退行する（又は緩和される）。したがって、その比率が針弁デポの生成と相関があるため、図８に示すように、電子制御装置２１は、ＥＧＲの実施（ＥＧＲ  ＯＮ）時かつ燃料改質器１６での改質の実施（改質ＯＮ）時に、推定デポ付着量Ｘが閾値Ｄ以上になった場合には、インジェクタ洗浄モードに移行する（洗浄モードＯＮ）。
【００４０】
但し、ＥＧＲの実施（ＥＧＲ  ＯＮ）時かつ燃料改質器１６での改質の実施（改質ＯＮ）時に、推定デポ付着量Ｘが閾値Ｄ以上になった場合でも、閾値Ｄ以上になった時点から所定継続時間（予め決められた経過時間）を経過していない場合や、内燃機関１の水温が閾値以下の場合には、インジェクタ洗浄モードに移行しない。このように、インジェクタ洗浄モードの移行回数を極力少なくして必要最低限の移行回数にすることで、過剰なインジェクタ洗浄による燃費や運転性の悪化を回避する。
【００４１】
（デポ付着量の推定）
図９を参照して、デポ付着量の推定に関する処理の流れについて説明する。
電子制御装置２１は、タイマー値（もしくはカウンター値）を単位時間ごとに加算（例えば１秒ごとに１ずつ加算）して時間を計測している間（図９のステップＳ１０１）に、ＥＧＲ率＞０％であるか否かを判定する（図９のステップＳ１０２）。電子制御装置２１は、ＥＧＲ率＞０％であると判定した場合（図９のステップＳ１０２でＹｅｓ）には、ＥＧＲ率の感度係数ａに１を代入（ａ＝１）する（図９のステップＳ１０３）。反対に、ＥＧＲ率＞０％ではないと判定した場合（図９のステップＳ１０２でＮｏ）には、ＥＧＲ率の感度係数ａに０を代入（ａ＝０）する（図９のステップＳ１０４）。
【００４２】
次に、電子制御装置２１は、インジェクタの燃料噴射量＞０であるか否かを判定する（図９のステップＳ１０５）。電子制御装置２１は、インジェクタの燃料噴射量＞０であると判定した場合（図９のステップＳ１０５でＹｅｓ）には、インジェクタの燃料噴射量の感度係数ｂに−１を代入（ｂ＝−１）する（図９のステップＳ１０６）。反対に、インジェクタの燃料噴射量＞０ではないと判定した場合（図９のステップＳ１０５でＮｏ）には、インジェクタの燃料噴射量の感度係数ｂに０を代入（ｂ＝０）する（図９のステップＳ１０７）。
【００４３】
次に、電子制御装置２１は、ＥＧＲ率と燃料噴射量とに基づいて、インジェクタの針弁に付着したデポの付着量を推定する（図９のステップＳ１０８）。ここでは、電子制御装置２１は、ＥＧＲ率と燃料噴射量とにそれぞれの感度係数を乗じた時間積算値を用いて、インジェクタの針弁に付着したデポの付着量を推定する（推定デポ付着量Ｘの算出）。なお、時間積算値は、ＥＧＲ率＞０％かつインジェクタの燃料噴射量＝０の時、加算される。また、ＥＧＲ率＞０％かつインジェクタの燃料噴射量＞０の時、減算される。このとき、ＥＧＲ率が高いほど加算値が大きくなり、噴射量が多いほど減算値が大きくなる。
【００４４】
次に、電子制御装置２１は、推定デポ付着量Ｘが閾値Ｄを超えたか否か判定する（図９のステップＳ１０９）。そして、電子制御装置２１は、推定デポ付着量Ｘが閾値Ｄを超えた場合（図９のステップＳ１０９でＹｅｓ）には、インジェクタ洗浄モードが実施可能であるか否かを判定する（図９のステップＳ１１０）。
【００４５】
電子制御装置２１は、インジェクタ洗浄モードが実施可能であると判定した場合（図９のステップＳ１１０でＹｅｓ）には、インジェクタ洗浄モードに移行してインジェクタの洗浄を実施する（図９のステップＳ１１１）。ここでは、インジェクタ洗浄モードとして、以下の２つのモードがある。
第１のインジェクタ洗浄モードでは、燃料を一定期間以上噴射する（噴射量増加）。
第２のインジェクタ洗浄モードでは、燃圧を通常より高くする（燃圧増加）。
続いて、電子制御装置２１は、インジェクタ洗浄モードに移行してインジェクタの洗浄を実施した後、タイマー値（もしくはカウンター値）をリセットし、推定デポ付着量Ｘに０を代入（Ｘ＝０）する（図９のステップＳ１１２）。
【００４６】
反対に、電子制御装置２１は、インジェクタ洗浄モードが実施可能ではないと判定した場合（図９のステップＳ１１０でＮｏ）には、インジェクタの故障診断を実施して一連の処理を終了する（図９のステップＳ１１３）。
【００４７】
このように、本実施形態では、デポの付着等の問題が顕在化する前にインジェクタ洗浄モードに移行可能になるため、運転性や燃費への影響を抑止できる。
【００４８】
（インジェクタの燃焼噴射量の推定）
図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、インジェクタの燃焼噴射量の推定に関する処理の流れについて説明する。
電子制御装置２１は、燃料改質器１６での改質の不実施（改質ＯＦＦ）時に、インジェクタの前後それぞれのＡ／Ｆセンサのセンサ値をセンシングにより求める（図１０Ａ〜図１０ＣのステップＡ１、Ａ２）。ここでは、インジェクタの前後それぞれのＡ／Ｆセンサのセンサ値に基づいて、噴射量ゼロ時のベースとなる「センサ値の差分の平均値」を算出する。なお、インジェクタの前のＡ／Ｆセンサについては、排気側Ａ／Ｆセンサ９を共用する。また、インジェクタの後のＡ／Ｆセンサについては、ＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９を共用する。
【００４９】
電子制御装置２１は、燃料改質器１６での改質の実施（改質ＯＮ）時に、インジェクタの前後でのＡ／Ｆセンサの変化量の平均値に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を推定（推定噴射量を算出）する（図１０Ａ〜図１０ＣのステップＡ３、Ａ４）。ここでは、電子制御装置２１は、インジェクタの前後でのＡ／Ｆセンサのセンサ値の差分、及び上記処理で算出したセンサ値の差分の平均値に基づいて、インジェクタの推定噴射量を算出する。
【００５０】
（燃料噴射量のフィードバック制御）
電子制御装置２１は、上記処理において推定噴射量を算出した後、算出した推定噴射量と、別途演算している目標噴射量とに基づいて、インジェクタの燃料噴射量を補正し（図１０ＡのステップＡ５）、一連の処理を終了する。すなわち、電子制御装置２１は、算出した推定噴射量を、インジェクタの燃料噴射量のフィードバック制御に使用する。
【００５１】
このように、電子制御装置２１がインジェクタの前後それぞれのＡ／Ｆセンサのセンサ値を監視した結果、燃料の噴射の前後でＡ／Ｆ（空燃比）の値が変化する。電子制御装置２１は、その変化量に基づいてインジェクタの燃料噴射量を推定し、インジェクタの燃料噴射量制御へフィードバックすることで、高精度かつ高応答な噴射量が実現できる。これにより、改質反応により生成する水素（Ｈ２）濃度のバラつきを低減することが可能となる。
【００５２】
（インジェクタ洗浄モードへの移行判定制御）
また、他の方法として、電子制御装置２１は、上記処理において推定噴射量を算出した後、目標噴射量と推定噴射量との誤差量を算出し（図１０Ｂ、図１０ＣのステップＢ５）、予め記憶されている許容値とこの誤差量とを比較する（図１０Ｂ、図１０ＣのステップＢ６）。
【００５３】
このとき、電子制御装置２１は、誤差量が許容値を超えている場合（図１０ＢのステップＢ６でＹｅｓ）、インジェクタのデポ詰まりが発生したと判定し、インジェクタ洗浄モードに移行する（図１０ＢのステップＢ７）。
更に、電子制御装置２１は、燃料改質器１６での改質が不実施（改質ＯＦＦ）となったとき（図１０ＢのステップＡ３でＮｏ）、誤差量が許容値に収まったとき（図１０ＢのステップＢ６でＮｏ）、又はインジェクタ洗浄モードに移行したとき（図１０ＢのステップＢ７の後）に、一連の処理を終了する。
【００５４】
若しくは、電子制御装置２１は、誤差量が許容値を超えている場合（図１０ＣのステップＢ６でＹｅｓ）、タイマー値（もしくはカウンター値）を単位時間ごとに加算（例えば１秒ごとに１ずつ加算）し（図１０ＣのステップＣ７）、タイマー値と所定継続時間とを比較し（図１０ＣのステップＣ８）、タイマー値が所定継続時間を超えたときに（図１０ＣのステップＣ８でＹｅｓ）、インジェクタのデポ詰まりが発生したと判定し、インジェクタ洗浄モードに移行するようにしても良い（図１０ＣのステップＣ９）。ここでは、所定継続時間は予め決められた値（所定値）である。
更に、電子制御装置２１は、誤差量が許容値に収まったとき（図１０ＣのステップＢ６でＮｏ）、又はインジェクタ洗浄モードに移行したとき（図１０ＣのステップＣ９の後）に、タイマー値をリセットし（図１０ＣのステップＣ１０）、一連の処理を終了する。
【００５５】
ここでは、電子制御装置２１は、タイマー値が所定継続時間を超えるまでは（図１０ＣのステップＣ８でＮｏ）、タイマー値の加算（図１０ＣのステップＣ７）を継続する。
また、他の方法として、電子制御装置２１は、タイマー値が所定継続時間を超えるまでは（図１０ＣのステップＣ８でＮｏ）、タイマー値の加算を継続しつつ上記の一連の処理を繰り返し（図１０ＣのステップＡ１に戻る）、上記の一連の処理を繰り返している間に、燃料改質器１６での改質が不実施（改質ＯＦＦ）となったとき（図１０ＣのステップＡ３でＮｏ）、又は誤差量が許容値に収まったとき（図１０ＣのステップＢ６でＮｏ）に、タイマー値をリセットし（図１０ＣのステップＣ１０）、上記の一連の処理を終了するようにしても良い。
この場合、電子制御装置２１は、上記の一連の処理を繰り返している間に、タイマー値が所定継続時間を超えたときには（図１０ＣのステップＣ８でＹｅｓ）、インジェクタのデポ詰まりが発生したと判定し、インジェクタ洗浄モードに移行する（図１０ＣのステップＣ９）。すなわち、電子制御装置２１は、推定噴射量の経時変化に基づいてインジェクタの劣化を判定し、インジェクタ洗浄モードに移行する。
このとき、タイマー値の加算は実行中の処理（図１０Ｃの最初のステップＣ７）を継続するため、上記の一連の処理を繰り返している間には新たなタイマー値の加算を開始しない。
【００５６】
このように、電子制御装置２１は、目標噴射量と噴射量推定値とを比較し、その差分が所定の閾値を超え、かつその状態が所定の時間継続した場合に、インジェクタ洗浄モードを開始する。これにより、インジェクタ洗浄モードを必要最低限に抑えることができ、燃費や運転性の悪化を回避することが可能となる。また、既に内燃機関を含む排気還流システムに搭載されているセンサ類を活用することで、低コストで本発明の一実施形態に係る燃料改質装置を実現することが可能となる。
【００５７】
また、上記の「燃料噴射量のフィードバック制御」（図１０Ａ参照）と「インジェクタ洗浄モードへの移行判定制御」（図１０Ｂ又は図１０Ｃ参照）とは、同時に並行して実施しても良い。例えば、インジェクタ洗浄モードに移行するとき又はその前に、インジェクタの燃料噴射量を補正することで、より効率良くデポ詰まりを解消することが期待できる。
【００５８】
以上のように、本発明の一実施形態に係る燃料改質方法では、改質触媒上での化学反応によって燃料（ガソリン）の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだ改質ガスを吸入空気に混合して燃焼することで、内燃機関１の熱効率を向上させる燃料改質器１６に対し、電子制御装置２１が、インジェクタの前後それぞれのガスの状態量を検知し、インジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を推定（推定噴射量を算出）し、その推定された燃料噴射量（推定噴射量）に基づいて、燃料改質器１６への燃料噴射量を補正し、かつ、インジェクタの劣化を検知する。なお、インジェクタの前後それぞれのガスの状態量とは、燃料濃度、酸素濃度、及び温度のいずれかである。例えば、Ａ／Ｆセンサを使用して、酸素濃度を検知する。なお、インジェクタの前のＡ／Ｆセンサについては、排気側Ａ／Ｆセンサ９を共用する。また、インジェクタの後のＡ／Ｆセンサについては、ＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ１９を共用する。
【００５９】
例えば、電子制御装置２１は、上記のインジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて燃料噴射量を推定するとき、上記のＡ／Ｆセンサのセンサ値の変化量に基づいて、燃料噴射量を算出もしくは推定する。このとき、上記のＡ／Ｆセンサのセンサ値の変化量を平均化した値で、燃料噴射量を算出もしくは推定しても良い。また、上記のＡ／Ｆセンサのセンサ値の変化量のうち、噴射期間が終了してから一定期間経過後の変化量で、燃料噴射量を算出もしくは推定しても良い。
【００６０】
また、上記の燃料噴射量を推定するとき、燃料を噴射していない状態でＡ／Ｆセンサの補正を行う。このとき、推定された燃料噴射量が、目標噴射量より多い場合には、燃料噴射量を減少させる補正を加える。反対に、推定された燃料噴射量が、目標噴射量より少ない場合には、燃料噴射量を増加させる補正を加える。
【００６１】
また、上記のインジェクタの劣化を検知するとき、推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を算出し、この差分が、電子制御装置に予め記憶されている燃料噴射量の閾値を超えている場合、インジェクタが劣化したと判定する。このとき、推定された燃料噴射量が、電子制御装置に予め記憶されている一定時間だけ閾値以下の状態を継続した場合に、インジェクタが劣化したと判定する。この継続判定には、タイマー値を使用する。このとき、推定された燃料噴射量と目標燃料量の差分が、電子制御装置に予め記憶されている燃料噴射量の閾値より大きい場合には、タイマー値を単位時間ごとに加算する。反対に、推定された燃料噴射量と目標燃料量の差分が、電子制御装置に予め記憶されている燃料噴射量の閾値以下である場合には、タイマー値をリセットする。
【００６２】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る燃料改質方法では、燃料改質器内の改質触媒上での化学反応によって燃料の少なくとも一部を水素に改質し、その水素を含んだガスを吸入空気に混合して内燃機関において燃焼することで内燃機関の熱効率を向上させるときに、改質触媒に燃料を噴射するインジェクタの前後それぞれのガスの状態量を検知し、インジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を推定し、推定された燃料噴射量に基づいて、インジェクタの燃料噴射量を補正する。
このように、インジェクタの前後でのガスの状態量の変化に基づいて燃料噴射量を推定し、その推定された燃料噴射量に基づいて、燃料改質器への燃料噴射量を補正するため、燃料改質前に改質燃料量を補正することができる。
【００６３】
（２）本実施形態に係る燃料改質方法では、推定された燃料噴射量が目標噴射量より多い場合には、インジェクタの燃料噴射量を減少させる補正を加え、推定された燃料噴射量が目標噴射量より少ない場合には、インジェクタの燃料噴射量を増加させる補正を加える。
その結果、適正に改質燃料量を補正することができる。
【００６４】
（３）本実施形態に係る燃料改質方法では、推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を算出し、差分が閾値より大きい場合に、インジェクタが劣化したと判定し、インジェクタの洗浄モードに移行する。
このように、推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を求めることで、インジェクタが劣化したと判定し、インジェクタの洗浄モードに移行することができる。
【００６５】
（４）本実施形態に係る燃料改質方法では、差分が閾値より大きい場合に、タイマー値を単位時間ごとに加算し、タイマー値が所定継続時間に達したときに、インジェクタが劣化したと判定し、差分が閾値以下である場合に、タイマー値をリセットする。
このとき、タイマー値が所定継続時間に達するまで、燃料噴射量を推定し、推定された燃料噴射量と目標噴射量との差分を算出する処理を繰り返し、その間にタイマー値が所定継続時間に達する前に差分が閾値より低くなった場合に、インジェクタが劣化したと判定せずに、タイマー値をリセットするようにしても良い。
このように、インジェクタ洗浄モードの移行回数を極力少なくして必要最低限の移行回数にすることで、過剰なインジェクタ洗浄による燃費や運転性の悪化を回避する。
【００６６】
（５）本実施形態に係る燃料改質方法では、燃料改質器はＥＧＲガスの流路に配置されており、ＥＧＲ率とインジェクタの燃料噴射量とに感度係数を乗じた時間積算値を用いて、インジェクタに付着したデポの付着量を推定する。なお、ＥＧＲ率＞０％かつインジェクタの燃料噴射量＝０の時にはデポの付着量の推定値を増加させる。ＥＧＲ率＞０％かつインジェクタの燃料噴射量＞０の時にはデポの付着量の推定値を減少させる。このとき、ＥＧＲ率が高いほどデポの付着量の推定値の増加量を大きくする。インジェクタの燃料噴射量が多いほどデポの付着量の推定値の減少量を大きくする
その結果、適正にデポの付着量を推定することができ、デポの付着等の問題が顕在化する前にインジェクタ洗浄モードに移行可能になるため、運転性や燃費への影響を抑止できる。
【００６７】
（６）本実施形態に係る燃料改質方法では、改質触媒の中心軸を燃料が指向するようにインジェクタを配置し、燃料が改質触媒へ到達するときの燃料濃度の分布を、改質触媒の中心軸寄りが周辺に比べて燃料濃度が高い分布とする。
その結果、触媒容器からの放熱により改質触媒の中心軸寄りの温度が高くなるのに合わせ、燃料濃度を中心軸寄りに高くできる。
【００６８】
（７）本実施形態に係る燃料改質方法では、燃料改質器に接続された配管の曲りに起因した偏流による温度分布の中心軸のずれ分を加味して、インジェクタの噴射口の中心軸を改質触媒の中心軸からずらしておく。
このように、配管レイアウトによってガスの流れが偏る場合は流速分布の最大値のところに噴霧中心がくるようにレイアウトすることで、触媒容器からの放熱により改質触媒の中心軸寄りの温度が高くなるのに合わせ、燃料濃度を中心軸寄りに高くできる。
【００６９】
（８）本実施形態に係る燃料改質方法では、燃料改質器内で改質触媒を保持する触媒容器と、触媒容器に接続された配管とは、中心軸が一致している。このとき、触媒容器の横断面積を、配管の横断面積より大きくしておく。
このように、触媒容器の横断面積を、触媒容器に接続された配管の横断面積より大きくすると、触媒容器内の温度分布の範囲が広くなり、触媒容器からの放熱を小さくすることができる。
【００７０】
（９）本実施形態に係る燃料改質方法では、前記インジェクタより下流に撹拌機を設け、インジェクタの噴射口が燃料を霧状に噴射する噴霧口であり、インジェクタの噴霧口の中央部の開口面積を周辺部の開口面積に比べて相対的に大きくしておく。
このように、触媒温度の高い領域に燃料分布を偏らせることで、触媒容器（ケース）からの放熱によって改質触媒の断面で見たときに、温度分布が、触媒容器の中心軸に近づくほど高く、中心軸から離れるほど低くなるようにすることができる。
【００７１】
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これらの説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
【符号の説明】
【００７２】
１  内燃機関
１ａ  燃料噴射装置
１ｂ  筒内圧センサ
２  吸気通路
３  エアフロメータ
４  スロットルチャンバー
５  過給機
６  吸気側水素センサ
７  燃料タンク
８  排気通路
９  排気側Ａ／Ｆセンサ
１０  排気触媒
１１  排気側酸素センサ
１２  循環通路
１３  ＥＧＲ用温度センサ
１４  改質用燃料噴射装置（インジェクタ）
１５  燃料蒸発器
１６  燃料改質器
１６ａ  温度調整装置
１６ｂ  改質温度センサ
１７  ＥＧＲ用水素センサ
１８  ＥＧＲクーラー
１９  ＥＧＲ用Ａ／Ｆセンサ
２０  ＥＧＲバルブ
２１  電子制御装置
【図１】
0006512043.tif 000002
【図２】
0006512043.tif 000003
【図３】
0006512043.tif 000004
【図４】
0006512043.tif 000005
【図５】
0006512043.tif 000006
【図６】
0006512043.tif 000007
【図７】
0006512043.tif 000008
【図８】
0006512043.tif 000009
【図９】
0006512043.tif 000010
【図１０Ａ】
0006512043.tif 000011
【図１０Ｂ】
0006512043.tif 000012
【図１０Ｃ】
0006512043.tif 000013