(57)【要約】【課題】  改質燃料の供給対象に対して未改質燃料が供給されてしまうことを確実に抑制可能な燃料改質装置および燃料改質方法の提供。【解決手段】  改質触媒が配置される改質反応部２３を有し、当該改質反応部２３にて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２０は、改質反応部２３にて生成される改質燃料をエンジン１の各燃焼室３に供給するための改質燃料分配室２５と、改質反応部２３と改質燃料分配室２５部との間に配置されており、未改質燃料を捕捉する捕捉手段として機能する吸着部材２４とを備える。【選択図】  図３
2005098284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質触媒を有し、当該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装置において、
前記改質触媒にて生成される改質燃料を所定の供給対象に供給するための改質燃料供給部と、
前記改質触媒と前記改質燃料供給部との間に配置されており、未改質燃料を捕捉する捕捉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】
前記改質触媒と前記改質燃料供給部とを結ぶ第１の通路と、当該第１の通路の一部をバイパスするように設けられ、前記改質触媒と前記改質燃料供給部とを結ぶ第２の通路と、前記第１の通路を開閉する開閉手段とを更に備え、前記捕捉手段は、未改質燃料を吸着する吸着材を含むと共に、前記第２の通路に配置されてい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】
前記開閉手段は、前記改質触媒における燃料改質が開始されてから、所定時間が経過するまで、または、前記吸着材が所定温度に達するまで閉鎖され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】
前記捕捉手段により捕捉された未改質燃料を回収して、前記改質触媒に再供給する未改質燃料回収手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の燃料改質装置。
【請求項５】
前記改質触媒から前記改質燃料供給部へと改質燃料を導くための改質燃料通路と、当該改質燃料通路を通る改質燃料と熱交換するように熱媒体を流通させる熱媒通路とを有する熱交換手段を更に備え、当該熱交換手段の前記改質燃料通路内には、前記捕捉手段として、未改質燃料を吸着する吸着材が配置されてい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６】
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において、
前記改質触媒と、当該改質触媒にて生成される改質燃料を所定の供給対象に供給するための改質燃料供給部との間で、吸着材を用いて未改質燃料を捕捉することを特徴とする燃料改質方法。
【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装置および燃料改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の分野に属する技術として、吸気管の内部に燃料噴射弁よりも上流側に位置するように配置された改質触媒を備えたエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このエンジンの吸気管には、更に、改質触媒よりも上流側に位置するように、燃料供給弁、超音波霧化装置（超音波振動部材）、点火装置および消炎器が配置されている。このエンジンを始動させる場合、燃料供給弁から超音波霧化装置に炭化水素系燃料が供給され、炭化水素系燃料は、超音波霧化装置により微細液滴へと霧化された後、点火装置により着火・燃焼させられる。また、吸気管内で発生した火炎は、消炎器により消炎される。そして、加熱された混合気が改質触媒に導入され、改質触媒にて所定の改質反応が進行することにより、燃焼室内に吸入させる燃料成分が得られる。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−５８０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように炭化水素系燃料を微細液滴へと霧化した上で混合気を形成したとしても、燃料と空気とを均一に混合させるのは容易なことではない。そして、不均一な混合気が改質触媒に供給されると、改質触媒にて改質されないまま燃焼室内に供給されてしまう未改質燃料（未改質ＨＣ）の量が増加してしまう。このように、燃焼室内に供給される未改質燃料の量が増加すると、排気エミッションの低減化を図ることが困難となる。
【０００５】
そこで、本発明は、改質燃料の供給対象に対して未改質燃料が供給されてしまうことを確実に抑制可能な燃料改質装置および燃料改質方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による燃料改質装置は、改質触媒を有し、当該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装置において、改質触媒にて生成される改質燃料を所定の供給対象に供給するための改質燃料供給部と、改質触媒と改質燃料供給部との間に配置されており、未改質燃料を捕捉する捕捉手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この燃料改質装置では、改質触媒と改質燃料供給部との間で、捕捉手段によって未改質燃料（未改質ＨＣ）が捕捉されるので、内燃機関（その燃焼室）等の供給対象に未改質燃料が供給されてしまうことを確実に抑制することができる。この結果、この燃料改質装置によれば、排気エミッションを低減することが可能となる。
【０００８】
また、本発明による燃料改質装置は、改質触媒と改質燃料供給部とを結ぶ第１の通路と、当該第１の通路の一部をバイパスするように設けられ、改質触媒と改質燃料供給部とを結ぶ第２の通路と、第１の通路を開閉する開閉手段とを更に備え、捕捉手段は、未改質燃料を吸着する吸着材を含むと共に、第２の通路に配置されていると好ましい。
【０００９】
この燃料改質装置では、その作動開始時に、開閉手段が閉鎖されて第２の通路にのみ改質触媒からの改質燃料が導入される。これにより、一般に燃料改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料が第２の通路に配置されている吸着材によって捕捉されるので、未改質燃料が内燃機関等の供給対象に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。また、燃料改質装置の作動状態が安定すれば、未改質燃料の量も減少し、更に、吸着材に吸着した未改質燃料は、吸着材の温度上昇に伴って吸着材から脱離するようになる。このような点に鑑みて、この燃料改質装置では、燃料改質装置の作動状態が安定した段階で、第２の通路を通る改質燃料の流量が減少するように開閉弁が例えば徐々に開放される。これにより、高温の改質燃料の熱による吸着材の温度上昇を制御して、未改質燃料を吸着材から少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。
【００１０】
この場合、開閉手段は、改質触媒における燃料改質が開始されてから、所定時間が経過するまで、または、吸着材が所定温度に達するまで閉鎖されると好ましい。
【００１１】
更に、本発明の燃料改質装置は、捕捉手段により捕捉された未改質燃料を回収して、改質触媒に再供給する未改質燃料回収手段を更に備えると好ましい。
【００１２】
このような構成を採用すれば、内燃機関等の供給対象に未改質燃料が供給されてしまうことをより一層確実に抑制可能となり、かつ、捕捉手段によって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の燃料改質装置は、改質触媒から改質燃料供給部へと改質燃料を導くための改質燃料通路と、当該改質燃料通路を通る改質燃料と熱交換するように熱媒体を流通させる熱媒通路とを有する熱交換手段を更に備え、当該熱交換手段の改質燃料通路内には、捕捉手段として、未改質燃料を吸着する吸着材が配置されていてもよい。
【００１４】
かかる構成のもとでは、熱交換手段の熱媒通路を流通する熱媒体（冷却媒体）により、改質燃料通路を流通する改質燃料の熱を奪うことが可能となり、これにより、改質触媒からの改質燃料の熱による吸着材の温度上昇が抑制されることになる。従って、かかる構成によれば、未改質燃料を吸着材から少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。
【００１５】
本発明による燃料改質方法は、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において、改質触媒と、当該改質触媒にて生成される改質燃料を所定の供給対象に供給するための改質燃料供給部との間で、吸着材を用いて未改質燃料を捕捉することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、改質燃料の供給対象に対して未改質燃料が供給されてしまうことを確実に抑制可能な燃料改質装置および燃料改質方法の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による燃料改質装置を備えた車両を示す概略構成図である。同図に示される車両Ｃは、走行用駆動源として、エンジン（内燃機関）１を有する。エンジン１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料成分を含む混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、本実施形態において、エンジン１は、図２からわかるように４気筒エンジンとして構成されている（ただし、図１には、１気筒のみが示される）。
【００１９】
各燃焼室３の吸気ポートは、吸気マニホールド５を構成する吸気管５ａにそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気マニホールド６を構成する排気管６ａにそれぞれ接続されている。また、エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、例えば、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって開閉させられる。更に、エンジン１のシリンダヘッドには、複数の点火プラグ７がそれぞれ対応する燃焼室３内に臨むように配設されている。また、排気マニホールド６は、図示されない触媒装置（三元触媒）に接続されている。
【００２０】
図１および図２からわかるように、吸気マニホールド５を構成する各吸気管５ａは、サージタンク８に接続されており、吸気マニホールド５（各吸気管５ａ）とサージタンク８とは、エンジン１の吸気系統を構成する。また、サージタンク８には、給気管Ｌ１が接続されており、給気管Ｌ１は、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気管Ｌ１の中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１０が組み込まれている。
【００２１】
更に、給気管Ｌ１には、エアクリーナ９とスロットルバルブ１０との間に位置するようにエアフローメータＡＦＭが設置されている。そして、給気管Ｌ１からは、スロットルバルブ１０とエアフローメータＡＦＭとの間に定められた分岐部ＢＰにおいて改質用給気管（空気供給路）Ｌ２が分岐されている。改質用給気管Ｌ２は、その中途に分岐部ＢＰ側から順番にエアポンプ１１と開閉弁１２とを有し、その先端（分岐部ＢＰ側の端部と反対側の端部）は、燃料改質装置２０に接続されている。なお、開閉弁１２としては、電磁弁またはモータ弁等が採用される。
【００２２】
燃料改質装置２０は、図２に示されるように、両端が閉鎖された筒状の本体２１を有し、この本体２１の一端部（図２における右側端部）には、燃料噴射弁１５が接続されている。燃料噴射弁１５は、図示されない燃料ポンプを介して燃料タンクに接続されており、ガソリン等の炭化水素系燃料を本体２１の内部に噴射可能なものである。
【００２３】
図３に示されるように、燃料噴射弁１５は、燃料改質装置２０の本体２１に接続された弁収容部２２の内部に収容されている。そして、弁収容部２２には、当該弁収容部２２内の燃料噴射弁１５の燃料噴射孔１５ａ近傍に空気が吹き込まれるように、エアポンプ１１および開閉弁１２を含む改質用給気管Ｌ２の先端が接続されている。すなわち、改質用給気管Ｌ２は、燃料噴射弁１５（燃料噴射孔１５ａ）に対して側方から空気を吹き付けるように弁収容部２２に接続されている。
【００２４】
また、燃料噴射弁１５の先端には、ノズル部材１６が接続されている。ノズル部材１６は、その径方向に放射状に形成された複数の空気噴孔１６ａと、その軸方向に延びるように形成されて各空気噴孔１６ａと連通する空燃混合室１６ｂとを有する。ノズル部材１６の空燃混合室１６ｂは、図３に示されるように、燃料改質装置２０の本体２１の内部と連通している。そして、弁収容部２２と燃料噴射弁１５およびノズル部材１６との間には、燃料や空気の外部への漏洩を防止するためにＯリング１７ａ，１７ｂが介設されている。
【００２５】
一方、燃料改質装置２０の本体２１の内部には、改質反応部２３が画成されており、改質反応部２３には、例えばジルコニアにロジウムを担持させた改質触媒が配置されている。また、図２に示されるように、改質反応部２３の下流側には、本体２１の外周に巻回された伝熱管等を含む冷却器ＣＬが配置されている。なお、冷却器ＣＬは、省略されてもよい。更に、燃料改質装置２０の本体２１の内部には、冷却器ＣＬよりも下流側に位置するように吸着部材（捕捉手段）２４が配置されている。吸着部材２４は、ハニカム材に炭化水素系成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティングを施したものである。そして、燃料改質装置２０の本体２１の内部には、吸着部材２４の下流側に位置するように、改質燃料分配室（改質燃料供給部）２５が画成されている。すなわち、燃料改質装置２０では、改質反応部（改質触媒）２３と改質燃料分配室２５との間に吸着部材２４が配置されている。
【００２６】
また、燃料改質装置２０の本体２１には、図１および図２に示されるように、エンジン１の燃焼室３の数（本実施形態では、４室）に応じた本数の管路２６の一端が改質燃料分配室２５と連通するように接続されている。そして、各管路２６の他端は、図１および図２からわかるように、対応する１本の吸気管５ａに接続されている。これにより、エンジン１の各燃焼室３の吸気ポートは、吸気管５ａおよび管路２６を介して改質燃料分配室２５の内部と連通可能となる。
【００２７】
さて、車両Ｃのエンジン１は、図１に示されるように、制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０を備える。ＥＣＵ３０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。このＥＣＵ３０には、上述の点火プラグ（イグナイタ）７、図示されない動弁機構、スロットルバルブ１０、エアポンプ１１、開閉弁１２、燃料噴射弁１５、エアフローメータＡＦＭ等が接続されており、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態を検出する各種センサの検出値や、各種制御プログラム、マップ等に従ってこれらの機器類を制御する。
【００２８】
上述のように構成される車両Ｃを作動させる場合、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０に対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０に対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる。エアポンプ１１は、給気管Ｌ１から空気を吸い込んで吐出する。エアポンプ１１から吐出された空気は、改質用給気管Ｌ２を介して弁収容部２２内の燃料噴射弁１５の燃料噴射孔１５ａ近傍に送り込まれ、ノズル部材１６の各空気噴孔１６ａを介して空燃混合室１６ｂに達する。そして、改質用給気管Ｌ２からの空気は、ノズル部材１６の空燃混合室１６ｂにて、燃料噴射孔１５ａから噴射される燃料と混ざり合い、燃料改質装置２０の本体２１の内部に流れ込む。
【００２９】
本体２１の内部に導入された混合気は、改質反応部２３へと流れ込み、改質反応部２３では、改質触媒により炭化水素系燃料と空気とが反応させられ、次の（１）式にて表わされる部分酸化反応が進行する。
【００３０】
ＣｍＨｎ＋（ｍ／２）Ｏ２  →  ｍＣＯ＋（ｎ／２）Ｈ２  …（１）
【００３１】
そして、上記（１）式の反応が進行することにより、燃料成分であるＣＯおよびＨ２を含む改質燃料（改質ガス）が生成される。
【００３２】
ここで、燃料改質装置２０においても、ノズル部材１６の空燃混合室１６ｂにて炭化水素系燃料と空気とを均一に混合させるのは必ずしも容易なことではない。特に燃料改質装置２０の起動直後には、空燃混合室１６ｂに対する空気の供給が不安定となり、ノズル部材１６の空燃混合室１６ｂから不均一な混合気が改質反応部２３に供給されてしまうことがあり得る。従って、特に燃料改質の開始直後に、改質反応部２３にて改質されないままとなる未改質燃料（未改質ＨＣ）の量が増加してしまいがちであるが、燃料改質装置２０では、改質反応部（改質触媒）２３と改質燃料分配室２５との間で、捕捉手段としての吸着部材２４によって改質反応部２３からの改質燃料に含まれる未改質燃料（未改質ＨＣ）が捕捉（吸着）される。特に燃料改質の開始直後には、吸着部材２４の温度は外気温程度にまで低下しており、未改質燃料は、吸着部材２４によって確実に捕捉（吸着）される。
【００３３】
これに対して、改質反応部２３において得られた改質燃料（ＣＯおよびＨ２）は、吸着部材２４に吸着することなくそれを通過し、改質燃料分配室２５から管路２６を介して、各吸気管５ａの内部に供給される。また、サージタンク８内には、ＥＣＵ３０によって開度制御される給気管Ｌ１のスロットルバルブ１０を介して空気が導入され、サージタンク８内の空気は、各吸気管５ａ内に分配される。従って、改質燃料分配室２５から各吸気管５ａ内に導入された改質燃料は、吸気管５ａ内で空気と混ざり合った後、各燃焼室３内に吸入される。なお、本実施形態では、燃料改質装置２０への空気がエアフローメータＡＦＭの下流側で給気管Ｌ１から取り出され、エアフローメータＡＦＭの指示値がエンジン１の総吸入空気量を示すことから、各燃焼室３における空燃比制御は良好に実行され得る。
【００３４】
そして、各燃料室３に改質燃料と空気との混合気が供給され、所定のタイミングで各点火プラグ７が放電すると、各燃焼室３内で燃料成分であるＣＯおよびＨ２が燃焼してピストン４を往復移動させる。これにより、エンジン１が作動し、トルクコンバータ、変速機、デファレンシャル機構等を含むトランスアクスルＴを介して車輪Ｗを回転駆動することになる。この際、燃料改質装置２０によれば、エンジン１の各燃焼室３に対する未改質燃料の供給が確実に抑制されることになるので、排気エミッションを低減すると共に、リーン燃焼領域を拡大させて、ＮＯｘの増加や燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００３５】
一方、上述のようにして吸着部材２４に吸着した未改質燃料（未改質ＨＣ）は、吸着部材２４の温度上昇に伴って吸着部材２４から脱離し、改質燃料分配室２５、管路２６、吸気管５ａ等を介して各燃焼室３へと導入されることになる。ここで、本実施形態では、改質反応部２３と吸着部材２４との間に冷却器ＣＬが配置されており、改質反応部２３から吸着部材２４へと向かう改質燃料が冷却器ＣＬにより冷却される。このように、改質反応部２３での改質反応により昇温した改質燃料を冷却器ＣＬにより一旦冷却させてから吸着部材２４を通過させることにより、改質反応部２３からの改質燃料の熱による吸着部材２４の温度上昇が緩和（制御）されることになる。この結果、未改質燃料を吸着部材２４から少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となるので、エンジン１からのＨＣ等の排出を抑制することができる。
【００３６】
なお、冷却器ＣＬの伝熱管を流通させる冷媒としては、エンジン冷却水を用いると好ましい。このように、冷却器ＣＬ用の冷媒としてエンジン冷却水を用いれば、燃料改質装置２０（エンジン１）の起動時には、エンジン冷却水の温度も低いため、冷却器ＣＬにより改質反応部２３からの改質燃料を十分に冷却して吸着部材２４による未改質燃料の吸着性能を良好に維持することができる。また、エンジン１が暖機されるに従い、エンジン冷却水の温度も上昇するので、改質反応部２３からの改質燃料をいつまで過剰に冷却し続けてしまうことがなくなるので、燃料改質装置２０の作動状態や各燃焼室３における燃焼状態が安定した段階で、吸着部材２４からの未改質燃料の脱離を許容することが可能となる。
【００３７】
図４は、本発明の第１実施形態における変形例を示す部分断面図である。同図に示される燃料改質装置２０Ａでは、捕捉手段としての吸着部材２４Ａとして、概ね筒状に形成されたハニカム材に炭化水素系成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティングを施したものが採用されている。すなわち、吸着部材２４Ａは、概ね筒状を呈しており、本体２１の内周面に吸着部材２４Ａの外周面が固定されている。
【００３８】
一般に、改質反応部（改質触媒）２３に流入する混合気における炭化水素系燃料と空気との混ざり具合は、中心部（本体２１の軸心付近）に近づくほど良好になる一方、外周に向かう程、燃料過剰の状態（リッチ状態）になっている。また、燃料改質の開始時には、燃料改質装置２０Ａの本体２１の温度が低下しているので、混合気が本体２１の内周面と接触すると、未改質の炭化水素系燃料が液化してしまうこともあり得る。
【００３９】
これらの点に鑑みれば、未改質燃料は、本体２１の外周に近づくほど多くなるので、燃料改質装置２０Ａのように、筒状の吸着部材２４Ａを用いても、十分に未改質燃料を捕捉することができる。これにより、吸着部材２４Ａを構成するハニカム材や、ゼオライト等の吸着材の量を低減することが可能となり、燃料改質装置２０Ａの重量や製造コストの低減化を図ることができる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
以下、図５〜図８を参照しながら、本発明の燃料改質装置の第２実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００４１】
図５に示される本発明の第２実施形態に係る燃料改質装置２０Ｂは、改質反応部２３と改質燃料分配室２５との間に位置するように本体２１の内部に配置された開閉弁２７を含む。開閉弁２７としては、例えば開度制御自在なモータ弁等が採用され、開閉弁２７のアクチュエータ（図示省略）は、ＥＣＵ３０に接続されている。また、改質反応部２３と改質燃料分配室２５とを結ぶ第１の通路としての本体２１には、その一部（開閉弁２７）をバイパスするように、バイパス管（第２の通路）２８が接続されている。バイパス管２８は、開閉弁２７を迂回するようにして、改質反応部２３と改質燃料分配室２５とを結ぶ。そして、バイパス管２８の内部には、ハニカム材に炭化水素系成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティングを施した吸着部材２４Ｂが配置されている。更に、バイパス管２８には、吸着部材２４Ｂの下流側近傍に位置するように温度センサ２９が取り付けられている。温度センサ２９は、ＥＣＵ３０に接続されており、吸着部材２４Ｂから流出する改質燃料の温度を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。
【００４２】
上述のように構成される燃料改質装置２０Ｂは、ＥＣＵ３０により、図６に示される手順に従って制御される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、燃料改質装置２０Ｂの起動に先立って、本体２１に配置されている開閉弁２７を完全に閉鎖させる（Ｓ１０）。そして、開閉弁２７を完全に閉鎖させた後、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０Ｂに対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０Ｂに対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる（Ｓ１２）。
【００４３】
このように、燃料改質装置２０Ｂでは、その作動開始時に、開閉弁２７が閉鎖されてバイパス管２８にのみ改質反応部（改質触媒）２３からの改質燃料等が導入されることになる。これにより、一般に改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料がバイパス管２８に配置されている吸着部材２４Ｂによって捕捉されるので、未改質燃料が各燃焼室３に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
【００４４】
Ｓ１２にて燃料改質装置２０Ｂを起動させると、ＥＣＵ３０は、温度センサ２９から受け取った信号に基づいて、吸着部材２４Ｂの温度を取得（推定）する（Ｓ１４）。更に、ＥＣＵ３０は、Ｓ１４にて取得した吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回ったか否か判定する（Ｓ１６）。なお、Ｓ１６にて用いられる閾値Ｔｒは、例えば吸着部材２４Ｂの吸着能が失われる温度よりも低い値に設定され、これにより、吸着部材２４Ｂに未改質燃料が吸着されなくなってしまうことを回避することができる。
【００４５】
Ｓ１６にて吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、予め定められた開度条件に従って、開閉弁２７を開放させる（Ｓ１８）。すなわち、吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回り、燃料改質装置２０Ｂの作動状態が安定すると、未改質燃料の量も減少し、更に、吸着部材２４Ｂに吸着した未改質燃料は、吸着部材２４Ｂの温度上昇に伴って吸着部材２４Ｂから脱離するようになる。従って、このように、燃料改質装置２０Ｂの作動状態が安定した段階で、バイパス管２８を通る改質燃料の流量が減少するように開閉弁２７を徐々に開放させていけば、高温の改質燃料の熱による吸着部材２４Ｂの温度上昇を制御して、未改質燃料を吸着部材２４Ｂから少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。これにより、エンジン１からのＨＣ等の排出を抑制することができる。
【００４６】
ＥＣＵ３０は、Ｓ１８にて開閉弁２７を開放させると、図６における一連の処理（改質装置の起動処理）を終了させ、燃料改質装置２０Ｂの定常時の制御を開始する。なお、上述の燃料改質装置２０Ｂは、吸着部材２４Ｂの温度に基づいて開閉弁２７が開閉制御されるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、燃料改質装置２０Ｂにおいて、後述されるように、改質反応部２３における改質反応が開始されてからの経過時間に基づいて開閉弁２７が開閉制御されてもよい。この場合、バイパス管２８の温度センサ２９は省略され得る。また、上述のＳ１８では、開閉弁２７を瞬間的に（一気に）開放させる代わりに、徐々に開放させてもよい。
【００４７】
図７は、本発明の第２実施形態における変形例を示す部分断面図である。同図に示される燃料改質装置２０Ｃでは、本体２１が、改質反応部２３と改質燃料分配室２５との間において径方向に拡大されており、この拡径部２１ａの内部に、開閉弁２７が配置されている。開閉弁２７としては、例えば開度制御自在なモータ弁等が採用され、開閉弁２７のアクチュエータ（図示省略）は、ＥＣＵ３０に接続されている。
【００４８】
また、本体２１の内部には、開閉弁２７を囲むように短尺の筒状部材３１が配置されている。筒状部材３１の全長は、本体２１の拡径部２１ａの全長よりも短く、筒状部材３１の外径（断面積）は、本体２１（拡径部２１ａ以外の部分）の外径（断面積）と同程度であって拡径部２１ａの内径よりも小さい。筒状部材３１は、筒状に形成された吸着部材２４Ｃを介して、拡径部２１ａの長手方向略中央部に位置するように本体２１に対して固定されている。吸着部材２４Ｃも、ハニカム材に炭化水素系成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティングを施したものであり、図７に示されるように、改質燃料分配室２５側にオフセットされた状態で本体２１に固定されている。
【００４９】
これにより、燃料改質装置２０Ｃでは、筒状部材３１の内部が、改質反応部２３と改質燃料分配室２５とを結ぶ第１の通路として機能する。そして、筒状部材３１、すなわち、第１の通路は、開閉弁２７によって開閉され得る。また、筒状部材３１の外周面と本体２１（拡径部２１ａ）の内周面との間には、第１の通路の一部（開閉弁２７）をバイパスするバイパス通路（第２の通路）２８Ｃが画成され、バイパス通路２８Ｃ内に吸着部材２４Ｃが配置されることになる。更に、燃料改質装置２０Ｃを備えたエンジンのＥＣＵ３０には、図示されないタイマが接続されている。
【００５０】
上述のように構成される燃料改質装置２０Ｃは、ＥＣＵ３０により、図８に示される手順に従って制御される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、燃料改質装置２０Ｃの起動に先立って、本体２１に配置されている開閉弁２７を完全に閉鎖させる（Ｓ２０）。そして、開閉弁２７を完全に閉鎖させた後、ＥＣＵ３０は、上述のタイマをリセットする（Ｓ２２）。更に、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０Ｃに対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０Ｃに対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる（Ｓ２４）。
【００５１】
このように、燃料改質装置２０Ｃでは、その作動開始時に、開閉弁２７が閉鎖されてバイパス通路２８Ｃにのみ改質反応部（改質触媒）２３からの改質燃料が導入されることになる。これにより、一般に改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料がバイパス通路２８Ｃに配置されている吸着部材２４Ｃによって捕捉されるので、未改質燃料が各燃焼室３に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
【００５２】
Ｓ２４にて燃料改質装置２０Ｃを起動させると、ＥＣＵ３０は、それとほぼ同時にタイマを起動させる（Ｓ２６）。そして、ＥＣＵ３０は、タイマの計測時間ｔを取得し（Ｓ２８）、取得した計測時間ｔが所定の閾値ｔｒを上回っているか否か、すなわち、燃料改質装置２０Ｃの起動後、所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ３０）。Ｓ３０にて計測時間ｔが所定の閾値ｔｒを上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、予め定められた開度条件に従って、開閉弁２７を開放させる（Ｓ３２）。
【００５３】
すなわち、燃料改質装置２０Ｃの起動後に所定時間が経過すれば、燃料改質装置２０Ｃの作動状態も安定するので、改質反応部２３からの未改質燃料の量も減少し、また、吸着部材２４Ｃの温度も上昇しているので、吸着部材２４Ｃに吸着した未改質燃料は、吸着部材２４Ｃの温度上昇に伴って吸着部材２４Ｃから脱離するようになる。従って、燃料改質装置２０Ｃの作動状態が安定した段階で、バイパス通路２８Ｃを通る改質燃料の流量が減少するように開閉弁２７を開放させれば、高温の改質燃料の熱による吸着部材２４Ｃの温度上昇を制御して、未改質燃料を吸着部材２４Ｃから少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。これにより、燃料改質装置２０Ｃによっても、エンジン１からのＨＣ等の排出を抑制することができる。
【００５４】
ＥＣＵ３０は、Ｓ３２にて開閉弁２７を開放させると、図８における一連の処理（改質装置の起動処理）を終了させ、燃料改質装置２０Ｃの定常時の制御を開始する。なお、上述の燃料改質装置２０Ｃは、改質反応部２３における改質反応が開始されてからの経過時間に基づいて開閉弁２７が開閉制御されるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、タイマを省略すると共に、バイパス通路２８Ｃに温度センサを配置し、吸着部材２４Ｃの温度に基づいて開閉弁２７が開閉制御されてもよい。また、上述のＳ３２では、開閉弁２７を瞬間的に（一気に）開放させる代わりに、徐々に開放させてもよい。
【００５５】
〔第３実施形態〕
以下、図９〜図１４を参照しながら、本発明の燃料改質装置の第３実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００５６】
図９に示される燃料改質装置２０Ｄは、図５に示された燃料改質装置２０Ｂに対して、捕捉手段としての吸着部材２４Ｂによって捕捉された未改質燃料を回収して、改質反応部（改質触媒）２３に再供給する未改質燃料回収手段を更に備えたものに相当する。このように構成された燃料改質装置２０Ｄによれば、各燃焼室３に未改質燃料が供給されてしまうことをより一層確実に抑制可能となり、かつ、吸着部材２４Ｂによって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００５７】
図９の燃料改質装置２０Ｄについて詳細に説明すると、この燃料改質装置２０Ｄは、改質反応部２３と改質燃料分配室２５とを結ぶ第１の通路としての本体２１を開閉する第１開閉弁２７ａに加えて、バイパス管２８の入口（改質反応部２３側の本体２１との合流部）を開閉する第２開閉弁２７ｂを含む。第１開閉弁２７ａおよび第２開閉弁２７ｂとしては、電磁弁やモータ弁等が採用され、開閉弁２７ａおよび２７ｂのアクチュエータ（図示省略）は、ＥＣＵ３０に接続されている。
【００５８】
また、バイパス管２８には、パージ管Ｌ４の一端が接続されている。本実施形態において、パージ管Ｌ４は、第２開閉弁２７ｂと吸着部材２４Ｂとの間でバイパス管２８と合流しているが、パージ管Ｌ４は、吸着部材２４Ｂの下流でバイパス管２８と合流するものであってもよい。一方、燃料改質装置２０Ｄに対して空気を供給するための改質用給気管Ｌ２の内部には、開閉弁１２と弁収容部２２との間に位置するように、ベンチュリー管（負圧発生手段）３２が配置されている。ベンチュリー管３２は、長手方向中央部に、最も内径が小さい最狭部（のど部）を有する管状部材として形成されている。そして、上述のパージ管Ｌ４の他端は、改質用給気管Ｌ２を貫通すると共に、ベンチュリー管３２の長手方向中央部を貫通しており、ベンチュリー管３２内の最狭部付近に臨んでいる。
【００５９】
この場合、エアポンプ１１により圧送される空気は、改質用給気管Ｌ２内のベンチュリー管３２の内部を流通するが、空気の流速は、ベンチュリー管３２の最も内径が小さい部分である最狭部付近、すなわち、パージ管Ｌ４との接続部（合流部）近傍で最も高まることになる。これにより、ベンチュリー管３２は、開閉弁１２と弁収容部２２との間で改質用給気管Ｌ２の内部に負圧を生じさせる負圧発生手段として機能する。
【００６０】
上述のように構成される燃料改質装置２０Ｄは、ＥＣＵ３０により、図１０に示される手順に従って制御される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、燃料改質装置２０Ｄの起動に先立って、本体２１に配置されている第１開閉弁２７ａを完全に閉鎖させる一方、バイパス管２８の入口に配置されている第２開閉弁２７ｂを完全に開放させる（Ｓ４０）。その後、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０Ｄに対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０Ｄに対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる（Ｓ４２）。
【００６１】
このように、燃料改質装置２０Ｄでは、その作動開始時に、第１開閉弁２７ａが閉鎖される一方、第２開閉弁２７ｂが開放されて、バイパス管２８にのみ改質反応部（改質触媒）２３からの改質燃料が導入されることになる。これにより、一般に改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料がバイパス管２８に配置されている吸着部材２４Ｂによって捕捉されるので、未改質燃料が各燃焼室３に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
【００６２】
Ｓ４２にて燃料改質装置２０Ｄを起動させると、ＥＣＵ３０は、温度センサ２９から受け取った信号に基づいて、吸着部材２４Ｂの温度を取得（推定）する（Ｓ４４）。更に、ＥＣＵ３０は、Ｓ４４にて取得した吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回ったか否か判定する（Ｓ４６）。なお、Ｓ４６にて用いられる閾値Ｔｒも、例えば吸着部材２４Ｂの吸着能が失われる温度よりも低い値に設定され、これにより、吸着部材２４Ｂに未改質燃料が吸着されなくなってしまうことを回避することができる。
【００６３】
Ｓ４６にて吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、第１開閉弁２７ａを開放させる一方、第２開閉弁２７ｂを閉鎖させる（Ｓ４８）。すなわち、吸着部材２４Ｂの温度Ｔ１が所定の閾値Ｔｒを上回り、燃料改質装置２０Ｄの作動状態が安定すると、未改質燃料の量も減少するので、吸着部材２４Ｂによる未改質燃料の捕捉を停止させても、エンジン１からのＨＣ等の排出を抑制することができる。そして、上述のように、燃料改質装置２０Ｄでは、ベンチュリー管３２の作用によってバイパス管２８の入口付近に負圧が形成されるので、第２開閉弁２７ｂが閉鎖されてバイパス管２８への改質燃料の流入が断たれている状態では、吸着部材２４Ｂによって捕捉された未改質燃料が改質用給気管Ｌ２内へと吸引される。改質用給気管Ｌ２に吸引された未改質燃料は、空気と混ざり合った後、改質反応部２３へと再供給される。このように、燃料改質装置２０Ｄでは、吸着部材２４Ｂによって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００６４】
なお、ＥＣＵ３０は、Ｓ４８の処理を完了させると、図１０おける一連の処理（改質装置の起動処理）を終了させ、燃料改質装置２０Ｄの定常時の制御を開始する。また、上述の燃料改質装置２０Ｄは、吸着部材２４Ｂの温度に基づいて開閉弁２７ａおよび２７ｂが開閉制御されるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、燃料改質装置２０Ｄにおいても、改質反応部２３における改質反応が開始されてからの経過時間に基づいて開閉弁２７ａおよび２７ｂが開閉制御されてもよい。この場合、バイパス管２８の温度センサ２９は省略され得る。
【００６５】
図１１は、本発明の第３実施形態における変形例を示す部分断面図である。図１１に示される燃料改質装置２０Ｅは、図７に示された燃料改質装置２０Ｃに対して、捕捉手段としての吸着部材２４Ｃによって捕捉された未改質燃料を回収して、改質反応部（改質触媒）２３に再供給する未改質燃料回収手段を更に備えたものに相当する。このように構成された燃料改質装置２０Ｅによっても、各燃焼室３に未改質燃料が供給されてしまうことをより一層確実に抑制可能となり、かつ、吸着部材２４Ｃによって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００６６】
図１１の燃料改質装置２０Ｅについて詳細に説明すると、この燃料改質装置２０Ｅでは、筒状部材３１Ｅが改質燃料分配室２５側に延長されており、バイパス通路２８Ｃの下流側端部は閉鎖されている。そして、本体２１の拡径部２１ａ、筒状部材３１Ｅおよび吸着部材２４Ｃにより画成される閉空間には、接続管Ｌ５の一端が接続されており、接続管Ｌ５の他端は、三方切替弁３３の第１のポートに接続されている。また、三方切替弁３３の第２のポートには、接続管Ｌ６の一端が接続されており、接続管Ｌ６の他端は、拡径部２１ａよりも改質燃料分配室２５側で本体２１に接続されている。更に、三方切替弁３３の第３のポートには、パージ管Ｌ４の一端が接続されており、パージ管Ｌ４の他端は、改質用給気管Ｌ２を貫通すると共に、ベンチュリー管３２の長手方向中央部を貫通しており、ベンチュリー管３２内の最狭部付近に臨んでいる。
【００６７】
三方切替弁３３は、バイパス側とパージ側との間で流路を切替可能なものである。三方切替弁３３をバイパス側に切り替えると、バイパス通路２８Ｃは、接続管Ｌ５およびＬ６を介して、拡径部２１ａの下流側で本体２１の内部（第１の通路）に接続されることになる。一方、三方切替弁３３をパージ側に切り替えると、バイパス通路２８Ｃは、接続管Ｌ５およびパージ管Ｌ４を介して、改質用給気管Ｌ２と接続される。三方切替弁３３は、ＥＣＵ３０に接続されており、ＥＣＵ３０によって切替制御される。また、燃料改質装置２０Ｅを備えたエンジンのＥＣＵ３０にも、図示されないタイマが接続されている。
【００６８】
上述のように構成される燃料改質装置２０Ｅは、ＥＣＵ３０により、図１２に示される手順に従って制御される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、燃料改質装置２０Ｅの起動に先立って、本体２１に配置されている開閉弁２７を完全に閉鎖させる（Ｓ５０）。そして、開閉弁２７を完全に閉鎖させると、ＥＣＵ３０は、三方切替弁３３をバイパス側に切り替える（Ｓ５２）。これにより、バイパス通路２８Ｃは、接続管Ｌ５およびＬ６を介して、拡径部２１ａの下流側で本体２１の内部（第１の通路）に接続される。その後、ＥＣＵ３０は、上述のタイマをリセットし（Ｓ５４）、更に、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０Ｅに対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０Ｅに対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる（Ｓ５６）。
【００６９】
このように、燃料改質装置２０Ｅでは、その作動開始時に、開閉弁２７が閉鎖されてバイパス通路２８Ｃにのみ改質反応部（改質触媒）２３からの改質燃料が導入されることになる。これにより、一般に改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料がバイパス通路２８Ｃに配置されている吸着部材２４Ｃによって捕捉されるので、未改質燃料が各燃焼室３に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。そして、バイパス通路２８Ｃの吸着部材２４Ｃを通過した改質燃料は、接続管Ｌ５およびＬ６を介して本体２１の内部に戻され、改質燃料分配室２５へと送られる。
【００７０】
Ｓ５６にて燃料改質装置２０Ｅを起動させると、ＥＣＵ３０は、それとほぼ同時にタイマを起動させる（Ｓ５８）。そして、ＥＣＵ３０は、タイマの計測時間ｔを取得し（Ｓ６０）、取得した計測時間ｔが所定の閾値ｔｒを上回っているか否か、すなわち、燃料改質装置２０Ｅの起動後、所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ６２）。Ｓ６２にて計測時間ｔが所定の閾値ｔｒを上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、開閉弁２７を開放し（Ｓ６４）、更に、三方切替弁３３をパージ側に切り替える（Ｓ６６）。
【００７１】
すなわち、燃料改質装置２０Ｅの起動後に所定時間が経過すれば、燃料改質装置２０Ｅの作動状態も安定し、未改質燃料の量も減少するので、吸着部材２４Ｃによる未改質燃料の捕捉を停止させても、エンジン１からのＨＣ等の排出を抑制することができる。そして、燃料改質装置２０Ｅでは、三方切替弁３３をパージ側に切り替えた場合、ベンチュリー管３２の作用により、パージ管Ｌ４および接続管Ｌ５を介して、本体２１の拡径部２１ａ、筒状部材３１Ｅおよび吸着部材２４Ｃにより画成される閉空間の内部に負圧が形成される。これにより、吸着部材２４Ｃによって捕捉された未改質燃料が接続管Ｌ５およびパージ管Ｌ４を介して、改質用給気管Ｌ２内へと吸引される。改質用給気管Ｌ２に吸引された未改質燃料は、空気と混ざり合った後、改質反応部２３へと再供給される。このように、燃料改質装置２０Ｅにおいても、吸着部材２４Ｃによって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００７２】
ＥＣＵ３０は、Ｓ６６にて三方切替弁３３をパージ側に切り替えると、図１２における一連の処理（改質装置の起動処理）を終了させ、燃料改質装置２０Ｅの定常時の制御を開始する。なお、上述の燃料改質装置２０Ｅは、改質反応部２３における改質反応が開始されてからの経過時間に基づいて開閉弁２７や三方切替弁３３が制御されるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、タイマを省略すると共に、バイパス通路２８Ｃに温度センサを配置し、吸着部材２４Ｃの温度に基づいて開閉弁２７や三方切替弁３３を制御してもよい。
【００７３】
図１３は、本発明の第３実施形態における他の変形例を示す部分断面図である。図１３に示される燃料改質装置２０Ｆは、図４に示された燃料改質装置２０Ａに対して、捕捉手段としての吸着部材によって捕捉された未改質燃料を回収して、改質反応部（改質触媒）２３に再供給する未改質燃料回収手段を更に備えたものに相当する。このように構成された燃料改質装置２０Ｆによっても、各燃焼室３に未改質燃料が供給されてしまうことをより一層確実に抑制可能となり、かつ、吸着部材によって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。また、この燃料改質装置２０Ｆは、比較的簡易な構成を有するので、重量増を抑制しつつ低コストで構成され得る。
【００７４】
図１３の燃料改質装置２０Ｆについて詳細に説明すると、この燃料改質装置２０Ｆでは、本体２１の内部に、ハニカム材に炭化水素系成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティングを施した筒状の吸着部材２４Ｆが改質反応部（改質触媒）２３と改質燃料分配室２５との間に位置するように配置されている。そして、吸着部材２４Ｆの後端部付近には、本体２１、本体２１の内周面に固定された環状部材３４および吸着部材２４Ｆにより閉空間３５が画成されている。
【００７５】
閉空間３５には、接続管Ｌ５の一端が接続されており、接続管Ｌ５の他端は、三方切替弁３３の第１のポートに接続されている。また、三方切替弁３３の第２のポートには、接続管Ｌ６の一端が接続されており、接続管Ｌ６の他端は、閉空間３５よりも改質燃料分配室２５側で本体２１に接続されている。更に、三方切替弁３３の第３のポートには、パージ管Ｌ４の一端が接続されており、パージ管Ｌ４の他端は、改質用給気管Ｌ２を貫通すると共に、ベンチュリー管３２の長手方向中央部を貫通しており、ベンチュリー管３２内の最狭部付近に臨んでいる。三方切替弁３３は、図１１の燃料改質装置２０Ｅの場合と同様に、バイパス側とパージ側との間で流路を切替可能なものである。また、燃料改質装置２０Ｆを備えたエンジンのＥＣＵ３０にも、図示されないタイマが接続されている。
【００７６】
上述のように構成される燃料改質装置２０Ｆは、ＥＣＵ３０により、図１４に示される手順に従って制御される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、燃料改質装置２０Ｆの起動に先立って、三方切替弁３３をバイパス側に切り替える（Ｓ７０）。これにより、閉空間３５は、接続管Ｌ５およびＬ６を介して、その下流側で本体２１の内部に接続される。その後、ＥＣＵ３０は、上述のタイマをリセットし（Ｓ７２）、更に、燃料噴射弁１５を作動させて燃料改質装置２０Ｆに対する燃料噴射を開始させ、これと同時に、開閉弁１２を開放させると共にエアポンプ１１を作動させて、燃料改質装置２０Ｆに対する改質用給気管Ｌ２からの空気供給を開始させる（Ｓ７４）。そして、改質装置の起動直後に多量に発生する未改質燃料は、本体２１の内部に配置されている筒状の吸着部材２４Ｆによって捕捉され、これにより、未改質燃料が各燃焼室３に供給されてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
【００７７】
Ｓ７４にて燃料改質装置２０Ｅを起動させると、ＥＣＵ３０は、それとほぼ同時にタイマを起動させる（Ｓ７６）。そして、ＥＣＵ３０は、タイマの計測時間ｔを取得し（Ｓ７８）、取得した計測時間ｔが所定の閾値ｔｒ１を上回っているか否か、すなわち、燃料改質装置２０Ｅの起動後、所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ８０）。Ｓ８０にて計測時間ｔが所定の閾値ｔｒ１を上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、三方切替弁３３をパージ側に切り替える（Ｓ８２）。
【００７８】
このように、三方切替弁３３がパージ側に切り替えられると、ベンチュリー管３２の作用により、パージ管Ｌ４および接続管Ｌ５を介して、閉空間３５の内部に負圧が形成される。これにより、吸着部材２４Ｆによって捕捉された未改質燃料が接続管Ｌ５およびパージ管Ｌ４を介して、改質用給気管Ｌ２内へと吸引される。そして、改質用給気管Ｌ２に吸引された未改質燃料は、空気と混ざり合った後、改質反応部２３へと再供給される。この結果、燃料改質装置２０Ｆにおいても、吸着部材２４Ｆによって捕捉された未改質燃料を回収して有効に再利用することが可能となる。
【００７９】
ＥＣＵ３０は、Ｓ８２にて三方切替弁３３をパージ側に切り替えると、タイマの計測時間ｔを取得し（Ｓ８４）、取得した計測時間ｔが所定の閾値ｔｒ２を上回っているか否か判定する（Ｓ８６）。Ｓ８６にて計測時間ｔが所定の閾値ｔｒ２を上回ったと判断すると、ＥＣＵ３０は、三方切替弁３３を再度バイパス側に切り替える（Ｓ８８）。これにより、改質触媒にて生成された改質燃料（ＣＯおよびＨ２）がパージ管Ｌ４等を介して再度改質触媒に導入され、ＣＯやＨ２がＣＯ２やＨ２Ｏに変化してしまうことを防止することができる。
【００８０】
ＥＣＵ３０は、Ｓ８８にて三方切替弁３３をバイパス側に切り替えると、図１４における一連の処理（改質装置の起動処理）を終了させ、燃料改質装置２０Ｆの定常時の制御を開始する。なお、上述の燃料改質装置２０Ｆは、改質反応部２３における改質反応が開始されてからの経過時間に基づいて三方切替弁３３が制御されるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、タイマを省略すると共に、吸着部材２４Ｆの近傍に温度センサを配置し、吸着部材２４Ｆの温度に基づいて三方切替弁３３を制御してもよい。
【００８１】
〔第４実施形態〕
以下、図１５〜図１８を参照しながら、本発明の燃料改質装置の第４実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００８２】
図１５に示される燃料改質装置２０Ｇは、改質反応部２３と改質燃料分配室２５との間に熱交換部２００を有している。熱交換部２００は、図１５および図１６に示されるように、何れも金属等の良好な熱伝導性を有する素材により形成された複数の改質燃料流通管２０１および２枚の閉塞板２０２により構成される。２枚の閉塞板２０２は、それぞれ改質燃料流通管２０１の数と同数の孔を有しており、改質反応部２３と改質燃料分配室２５との間を仕切るように所定の間隔を隔てて配置される。そして、各改質燃料流通管２０１の両端は、各閉塞板２０２の孔に挿入・固定されている。
【００８３】
これにより、各改質燃料流通管２０１により、改質反応部２３から流出した改質燃料を改質燃料分配室（改質燃料供給部）２５へと導くための改質燃料通路２０３が画成されると共に、本体２１および各閉塞板２０２によって、各改質燃料流通管２０１の周囲に、冷媒通路２０４が画成される。そして、各改質燃料流通管２０１の内壁面には、炭化水素成分（未改質ＨＣ）を吸着する吸着材（例えばゼオライト等）のコーティング層２４０が形成されている。
【００８４】
更に、本体２１には、それぞれ本体２１内の冷媒通路２０４と連通する冷媒入口２０５と冷媒出口２０６とが設けられている。図１７に示されるように、冷媒入口２０５には、空気供給管Ｌ２０１の一端が接続されており、空気供給管Ｌ２０１の他端は、スロットルバルブ１０の上流側において給気管Ｌ１に接続されている。空気供給管Ｌ２０１は、ＥＣＵ３０によって開度制御される流量調整弁２０７をその中途に有している。
【００８５】
また、冷媒出口２０６には、空気返送管Ｌ２０２の一端が接続されており、空気返送管Ｌ２０２の他端は、スロットルバルブ１０とサージタンク８との間において給気管Ｌ１に接続されている。これにより、流量調整弁２０７を開放させれば、ピストン２の往復動により各燃焼室３内（サージタンク８）内に形成される負圧を利用して、給気管Ｌ１内の空気（吸入空気）の一部（または全量）を熱交換部２００の冷媒通路２０４へと導入すると共に、空気返送管Ｌ２０２を介して給気管Ｌ１へと返送することが可能となる。
【００８６】
このように構成される燃料改質装置２０Ｇでは、改質反応部２３にて燃料成分であるＣＯおよびＨ２を含む改質燃料（改質ガス）が生成されると、当該改質燃料は、改質反応部２３から熱交換部２００の各改質燃料流通管２０１（改質燃料通路２０３）内に流れ込み、各改質燃料流通管２０１の内壁面に施されている吸着材のコーティング層２４０と接触する。これにより、改質反応部２３からの改質燃料に含まれる未改質燃料（未改質ＨＣ）は、吸着材のコーティング層２４０によって確実に捕捉（吸着）される。
【００８７】
また、燃料改質装置２０Ｇの作動中、ＥＣＵ３０は、空気供給管Ｌ２０１に設けられている流量調整弁２０７を開放させると共に、所定の条件に従って流量調整弁２０７の開度を調整する。これにより、給気管Ｌ１内に取り入れられた空気の一部（または全量）がスロットルバルブ１０の手前で空気供給管Ｌ２０１へと流れ込み、空気供給管Ｌ２０１を介して熱交換部２００の冷媒通路２０４へと導入される。そして、冷媒通路２０４へと流れ込んだ空気（冷却媒体）は、熱交換部２００の各改質燃料流通管２０１（改質燃料通路２０３）内を流通する改質燃料から熱を奪って昇温した後、空気返送管Ｌ２０２を介して給気管Ｌ１（サージタンク８）の内部に吸入される。
【００８８】
このように、燃料改質装置２０Ｇでは、改質燃料と冷却媒体としての空気との熱交換により、各改質燃料流通管２０１内の改質燃料が冷却されるので、当該改質燃料と接触するコーティング層２４０の過剰な温度上昇が確実に抑制されることになる。従って、吸着材のコーティング層２４０によって、改質反応部２３からの改質燃料に含まれる未改質燃料を確実に捕捉（吸着）すると共に、捕捉された未改質燃料をコーティング層２４０から少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。
【００８９】
この結果、燃料改質装置２０Ｇによれば、エンジンの各燃焼室に対する未改質燃料の供給を抑制すると共に、未改質燃焼を各燃焼室内で確実に燃焼させることが可能となるので、排気エミッションを低減すると共に、リーン燃焼領域を拡大させて、ＮＯｘの増加や燃費の悪化を抑制することができる。また、燃料改質装置２０Ｇによれば、熱交換部２００において改質燃料から熱を奪って昇温した空気を各燃焼室に供給することができるので、エンジンの暖機を促進させることが可能となる。
【００９０】
更に、燃料改質装置２０Ｇでは、上述のように、冷却媒体としての空気によって吸着材のコーティング層２４０が実質的に冷却されることになるので、コーティング層２４０の耐久性を向上させることが可能となる。そして、燃料改質装置２０Ｇでは、各燃焼室３内（サージタンク８）内に形成される負圧を利用して熱交換部２００の冷媒通路２０４へと空気が導入されるので、熱交換部２００に熱媒体を導入するために専用のポンプ等の動力源を用いる必要はない。
【００９１】
ところで、ガソリン等の炭化水素系燃料の沸点（コーティング層２４０からの脱離温度）は、およそ２００℃程度である一方、燃料改質装置２０Ｇの熱交換部２００の冷媒通路２０４に供給される空気は、基本的に常温である。従って、空気供給管Ｌ２０１を介して改質装置２０Ｇの熱交換部２００に空気が常時供給された場合、燃料改質装置２０Ｇ（それを備えたエンジン）の運転条件によっては、各改質燃料流通管２０１の内壁面に施された吸着材のコーティング層２４０の温度を、未改質燃料がコーティング層２４０から脱離する温度まで昇温させ得なくなることもあり得る。
【００９２】
このような点を考慮して、本実施形態のＥＣＵ３０は、未改質燃料をコーティング層２４０から脱離させる要求があった場合、あるいは、所定の条件が成立した場合に、空気供給管Ｌ２０１の流量調整弁２０７を所定時間だけ閉鎖させる。これにより、燃料改質装置２０Ｇの熱交換部２００では、改質燃料と空気との熱交換が実行されなくなるので、改質反応部２３からの改質燃料の熱により、各改質燃料流通管２０１のコーティング層２４０を昇温させて、コーティング層２４０から未改質燃料を確実に脱離させることが可能となる。この場合、流量調整弁２０７の閉鎖時間を制限すれば（必要以上に長くしなければ）ことにより、コーティング層２４０の過剰な温度上昇を確実に抑制し、コーティング層２４０の耐久性を良好に保つことができる。
【００９３】
図１８は、本発明の第４実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す概略構成図である。同図に示される燃料改質装置２０Ｈは、基本的には、上述の燃料改質装置２０Ｇと同様の構成を有するものであるが、燃料改質装置２０Ｈの熱交換部２００には、吸入空気の代わりに、エンジン冷却系統３００からのエンジン冷却水が冷却媒体として供給される。
【００９４】
図１８に示されるように、シリンダブロック２等に冷却水を循環させるためのエンジン冷却系統３００は、冷却水ポンプ３０１、サーモスタット３０２およびラジエータ３０３を含むものである。そして、エンジン冷却系統３００からは、冷却水ポンプ３０１の吐出側において、冷却水供給管Ｌ３０１が分岐されている。この冷却水供給管Ｌ３０１の端部は、燃料改質装置２０Ｈの熱交換部２００の冷媒入口２０５に接続されている。また、燃料改質装置２０Ｈの熱交換部２００の冷媒出口２０６には、冷却水返送管Ｌ３０２の一端が接続されており、冷却水返送管Ｌ３０２の他端は、ラジエータ３０３の流体入口の上流側において、エンジン冷却系統３００と合流している。冷却水返送管Ｌ３０２は、ＥＣＵ３０によって開度制御される流量調整弁３０４をその中途に有している。
【００９５】
図１８の燃料改質装置２０Ｈの作動中、ＥＣＵ３０は、冷却水返送管Ｌ３０２に設けられている流量調整弁３０４を開放させると共に、所定の条件に従って流量調整弁３０４の開度を調整する。これにより、冷却水ポンプ３０１から吐出された冷却水の一部が冷却水供給管Ｌ３０１へと流れ込み、冷却水供給管Ｌ３０１を介して燃料改質装置２０Ｈの熱交換部２００の冷媒通路２０４へと導入される。そして、冷媒通路２０４へと流れ込んだ冷却水（冷却媒体）は、熱交換部２００の各改質燃料通路２０３を流通する改質燃料から熱を奪って昇温した後、冷却水返送管Ｌ３０２を介してラジエータ３０３に送られる。
【００９６】
このように、燃料改質装置２０Ｈでは、改質燃料と冷却媒体としてのエンジン冷却水との熱交換により、各改質燃料通路２０３内の改質燃料が冷却されるので、当該改質燃料と接触するコーティング層の過剰な温度上昇が確実に抑制されることになる。従って、吸着材のコーティング層によって、改質反応部２３からの改質燃料に含まれる未改質燃料を確実に捕捉（吸着）すると共に、捕捉された改質燃料をコーティング層から少量ずつ時間をかけて脱離させていくことが可能となる。
【００９７】
この結果、燃料改質装置２０Ｈによっても、エンジンの各燃焼室に対する未改質燃料の供給を抑制すると共に、未改質燃焼を各燃焼室内で確実に燃焼させることが可能となるので、排気エミッションを低減すると共に、リーン燃焼領域を拡大させて、ＮＯｘの増加や燃費の悪化を抑制することができる。また、燃料改質装置２０Ｇでは、上述のように、冷却媒体としてのエンジン冷却水によって吸着材のコーティング層が実質的に冷却されることになるので、コーティング層の耐久性を向上させることが可能となる。そして、燃料改質装置２０Ｇでは、冷却水ポンプ３０１を利用して熱交換部２００の冷媒通路２０４へと空気が導入されるので、熱交換部２００に熱媒体を導入するために専用の動力源を用いる必要はない。
【００９８】
更に、図１８の燃料改質装置２０Ｈでは、未改質燃料を吸着材のコーティング層から脱離させる要求があった場合、あるいは、所定の条件が成立した場合に、冷却水返送管Ｌ３０２の流量調整弁３０４が所定時間だけ閉鎖させられる。これにより、燃料改質装置２０Ｈの熱交換部２００では、改質燃料と空気との熱交換が実行されなくなるので、改質反応部２３からの改質燃料の熱により、各改質燃料通路２０３の吸着材のコーティング層を昇温させて、コーティング層から未改質燃料を確実に脱離させることが可能となる。この場合も、流量調整弁３０４の閉鎖時間を制限することにより、吸着材のコーティング層の過剰な温度上昇を確実に抑制し、コーティング層の耐久性を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置を備えた車両を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置の概略構成図である。
【図３】図１および図２に示される燃料改質装置の部分断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料改質装置を示す部分断面図である。
【図６】図５の燃料改質装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す部分断面図である。
【図８】図７の燃料改質装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る燃料改質装置を示す部分断面図である。
【図１０】図９の燃料改質装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す部分断面図である。
【図１２】図１１の燃料改質装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す部分断面図である。
【図１４】図１３の燃料改質装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る燃料改質装置を示す部分断面図である。
【図１６】図１５におけるXVI−XVI線についての断面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る燃料改質装置を示す概略構成図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る燃料改質装置の変形例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  エンジン
２  シリンダブロック
３  燃焼室
４  ピストン
５ａ  吸気管
６ａ  排気管
７  点火プラグ
８  サージタンク
１０  スロットルバルブ
１１  エアポンプ
１２  開閉弁
１５  燃料噴射弁
１６  ノズル部材
１６ｂ  空燃混合室
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ  燃料改質装置
２１  本体
２１ａ  拡径部
２３  改質反応部
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｆ  吸着部材
２５  改質燃料分配室
２６  管路
２７  開閉弁
２７ａ  第１開閉弁
２７ｂ  第２開閉弁
２８  バイパス管
２８Ｃ  バイパス通路
２９  温度センサ
２００  熱交換部
２０１  改質燃料流通管
２０２  閉塞板
２０３  改質燃料通路
２０４  冷媒通路
２０５  冷媒入口
２０６  冷媒出口
２０７  流量調整弁
２４０  コーティング層
３１，３１Ｅ  筒状部材
３２  ベンチュリー管
３３  三方切替弁
３４  環状部材
３５  閉空間
３００  エンジン冷却系統
３０１  冷却水ポンプ
３０２  サーモスタット
３０３  ラジエータ
３０４  流量調整弁
ＡＦＭ  エアフローメータ
Ｃ  車両
ＣＬ  冷却器
Ｌ１  給気管
Ｌ２  改質用給気管
Ｌ４  パージ管
Ｌ５，Ｌ６  接続管
Ｌ２０１  空気供給管
Ｌ２０２  空気返送管
Ｌ３０１  冷却水供給管
Ｌ３０２  冷却水返送管
Ｖｅ  排気弁
Ｖｉ  吸気弁
【図１】
2005098284.tif 000003
【図２】
2005098284.tif 000004
【図６】
2005098284.tif 000005
【図８】
2005098284.tif 000006
【図１０】
2005098284.tif 000007
【図１２】
2005098284.tif 000008
【図１４】
2005098284.tif 000009
【図１６】
2005098284.tif 000010
【図１７】
2005098284.tif 000011
【図１８】
2005098284.tif 000012
【図３】
2005098284.tif 000013
【図４】
2005098284.tif 000014
【図５】
2005098284.tif 000015
【図７】
2005098284.tif 000016
【図９】
2005098284.tif 000017
【図１１】
2005098284.tif 000018
【図１３】
2005098284.tif 000019
【図１５】
2005098284.tif 000020