(57)【要約】【課題】  燃料改質装置において、供給される空気および燃料の量が変動する場合にも、空気と燃料とを十分に混合して、改質触媒に流入させる。【解決手段】  燃料と空気との混合気を改質触媒に導入して改質する燃料改質装置において、燃料と空気とを混合するミキシング部と、ミキシング部に燃料を供給するインジェクタと、ミキシング部に空気を供給する空気供給路とを配置する。また、空気供給路と空気をミキシング部へ流入させる通過口には、空気の通過面積を可変とする可変手段を設ける。可変手段は、ミキシング部に流入させる空気量に基づいて、通過面積を変化させるように制御される。【選択図】      図２
2007022845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気との混合気を改質触媒に導入して改質する燃料改質装置であって、
前記燃料と前記空気とを混合するミキシング部と、
前記ミキシング部に前記燃料を供給するインジェクタと、
前記ミキシング部に前記空気を供給する空気供給路と、
前記空気を前記ミキシング部へ流入させる通過口の、前記空気の通過面積を可変とする可変手段と、
前記ミキシング部に流入させる空気量に基づいて、前記可変手段により、前記通過面積を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項２】
前記空気供給路に配置され、前記空気供給路内を流れる空気量を制御する流量制御弁を備え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】
前記可変手段は、前記ミキシング部と前記空気供給路との接面に沿ってスライド可能に配置され、スライドにより前記通過口を開閉するスライドバルブであって、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料改質装置。
【請求項４】
前記ミキシング部は、前記通過口を複数有し、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、開口する通過口の数を調整することにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする請求項３に記載の燃料改質装置。
【請求項５】
前記通過口は、前記接面に対して垂直な１の断面内において、前記ミキシング部の壁面を貫通するように複数個配置され、かつ、
前記通過口が形成された通過口形成断面は、前記接面に対して垂直に複数配置されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料改質装置。
【請求項６】
前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向は、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向とは、異なることを特徴とする請求項５に記載の燃料改質装置。
【請求項７】
前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を一方向に延長した方向に、前記ミキシング部の壁面を貫通して形成され、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を、前記一方向とは逆の方向に延長した方向に、前記ミキシング部を貫通して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料改質装置。
【請求項８】
前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内における前記通過口の直径は、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面とは異なる通過口形成断面内における前記通過口の直径とは異なることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料改質装置に関する。更に具体的には、燃料と空気との混合気を改質触媒を通過させることにより改質させる燃料改質装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２２７４１９号公報には、水素を燃料とする燃料電池システムにおいて、水素の供給源として、燃料改質装置を用いるものが開示されている。この燃料改質装置は、メタノール等の燃料と空気とを用いて水素含有ガスを得るものである。具体的には、まず、噴霧燃料と予熱した燃焼用空気とを混合した後、この混合気を粗メッシュ、細メッシュに、順に通過させる。各メッシュ通過時に燃料はトラップされて、メッシュの表面で十分に気化される。このようにして燃料を十分に気化した後に、触媒燃焼器を通過させて気相燃焼を行う。これにより、燃料と燃焼用空気とが反応し、水素含有ガスを得ることができる。この従来技術の燃料改質装置によれば、触媒燃焼器通過の際、燃料は十分に気化されているため、局所的な燃焼温度の上昇が抑えられる。したがって、燃料中のＮＯｘ等の発生が低減された清浄な燃焼により、水素が得られることとなる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２７４１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関においても、燃料と空気とを混合し改質触媒を通過させることにより、改質された燃料を得る燃料改質装置が用いられている。この燃料改質装置は、内燃機関に供給する炭化水素系の燃料と空気との混合気を改質し、ＣＯとＨ２を含む改質ガスを生成するものである。この改質において、良好な改質ガスを得るためには、改質触媒を通過させる際に、燃料と空気とを十分に混合した状態で通過させることが必要である。
【０００５】
燃料と空気とを十分に混合するためには、空気と燃料とを混合するミキシング部にある程度の流速を持って空気を供給することが好ましい。しかし、内燃機関の燃料改質装置において、混合される空気量及び燃料噴射量は一定ではなく、内燃機関の動作状態に応じて変動する。このような場合、その変化する量に応じて、十分に空気と燃料とを混合させることは困難である。即ち、空気量が少ない場合には、供給される空気と燃料との衝突のエネルギーが低く、燃料と空気とを十分に混合できない場合が生じることが考えられる。これに対して、上記従来技術の燃料改質装置は、空気と燃料との量が内燃機関の動作状況に応じて変動する場合を想定するものではなく、したがって、空気量ガ変動する場合に、燃料と空気とを十分に混合できるものではない。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、供給される燃料及び空気量が変動する場合にも、燃料と空気とを十分に混合した状態で改質触媒に供給できるように改良した燃料改質装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料と空気との混合気を改質触媒に導入して改質する燃料改質装置であって、
前記燃料と前記空気とを混合するミキシング部と、
前記ミキシング部に前記燃料を供給するインジェクタと、
前記ミキシング部に前記空気を供給する空気供給路と、
前記空気を前記ミキシング部へ流入させる通過口の、前記空気の通過面積を可変とする可変手段と、
前記ミキシング部に流入させる空気量に基づいて、前記可変手段により、前記通過面積を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記空気供給路に配置され、前記空気供給路内を流れる空気量を制御する流量制御弁を備えることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記可変手段は、前記ミキシング部と前記空気供給路との接面に沿ってスライド可能に配置され、スライドにより前記通過口を開閉するスライドバルブであって、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、前記ミキシング部は、前記通過口を複数有し、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、開口する通過口の数を調整することにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、前記通過口は、前記接面に対して垂直な１の断面内において、前記ミキシング部の壁面を貫通するように複数個配置され、かつ、
前記通過口が形成された通過口形成断面は、前記接面に対して垂直に複数配置されていることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向は、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向とは、異なることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明は、第５の発明において、前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を一方向に延長した方向に、前記ミキシング部の壁面を貫通して形成され、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を、前記一方向とは逆の方向に延長した方向に、前記ミキシング部を貫通して形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第５から第７の発明において、前記通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内における前記通過口の直径は、
前記通過口形成断面のうち、前記１の通過口形成断面とは異なる通過口形成断面内における前記通過口の直径とは異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、空気をミキシング部へ流入させる通過口の空気の通過面積を、空気の量に応じて変動させることができる。したがって、ミキシング部へ流入させる空気の流速を、空気と燃料が十分に混合できる流速に調整した状態で、ミキシング部に空気を流入させることができる。これにより、空気と燃料とを十分に混合した後、改質触媒に混合気を通過させることができ、良好な改質ガスを得ることができる。
【００１６】
また、第２の発明によれば、空気供給路には流量制御弁が備えられている。したがって、ミキシング部への空気の流量をより精密に制御することができ、十分に空気と燃料とを混合することができる。
【００１７】
また、第３乃至第５の発明によれば、スライドバルブをスライドさせて通過口を開閉することにより、ミキシング部への空気の通過面積を変化させる。したがって、空気量に応じて、容易に通過面積を変化させることができ、ミキシング部に流入させる空気の流速を容易に調整することができる。
【００１８】
また、第６または第７の発明よれば、通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内の通過口がミキシング部の壁面を貫通する方向と、この断面に隣接する他の通過口形成断面内の通過口がミキシング部の壁面を貫通する方向とは、異なる方向になるように通過口が開口されている。したがって、ミキシング部に空気を流入させる際の空気の乱れを大きくすることができ、より確実に空気と燃料とを混合させることができる。
【００１９】
また、第８の発明によれば、通過口形成断面のうち１の通過口形成断面内における通過口の直径は、他の通過口形成断面とは異なっている。したがって、より幅広い空気の流量域に対応して、流速の早い空気をミキシング部に供給して、十分に空気と燃料とを混合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２１】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステムの構成について］
図１は、この発明の実施の形態１におけるシステムについて説明するための模式図である。
図１に示すシステムは、空気供給管２を有する。空気供給管２には、エアクリーナ４が配置されている。エアクリーナ４に対して、空気供給管２内の空気の流れの下流側には、第１エアフロメータ６が備えられている。第１エアフロメータ６は、空気供給管２内を流通する空気量に応じた信号を出力する。第１エアフロメータ６の下流には、電子スロットル８が配置されている。電子スロットル８は、空気供給管２に供給される空気量を調整する。電子スロットル８の下流において、空気供給管２は、サージタンク１０に接続されている。
【００２２】
また、空気供給管２の第１エアフロメータ６下流には、バイパス管１２の一端が接続されている。バイパス管１２には、ポンプ１４が接続されるとともに、その下流には第２エアフロメータ１６が接続されている。第２エアフロメータ１６は、バイパス管１２内を流通する空気量に応じた信号を出力する。バイパス管１２の他端は、改質器２０の空燃混合部２２に接続されている。また空燃混合部２２には、燃料を供給するインジェクタ２４が、その噴出口を空燃混合部２２内に露出するようにして挿入されている。また、改質器２０の空燃混合部２２の下流には、混合気供給空間２６が設けられている。混合気供給空間の下流には、改質触媒２８が設けられている。
【００２３】
改質触媒２８の下流側において、改質器２０には、接続管３０の一端が接続されている。接続管３０の他端は、サージタンク１０に接続されている。接続管３０の途中には、温度センサ３２が設置されている。温度センサ３２は、接続管３０内の温度に応じた信号を出力する。
【００２４】
サージタンク１０の下流側は、吸気管３４の一端に接続されている。吸気管３４の他端は、内燃機関３６の燃焼室３８に連通する吸気ポートに接続されている。また、内燃機関３６の燃焼室３８に連通する排気ポートには、排気管４０が接続されている。吸気ポートと燃焼室３８との連通部には、吸気バルブ４２が配置されている。排気ポートと燃焼室３８との連通部には、排気バルブ４４が配置されている。排気管４０には、空燃比センサ４６が設置されている。空燃比センサ４６は、排気管４０に排出される排ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する。
【００２５】
燃焼室３８には、先端部が露出するように、点火プラグ４８が挿入されている。内燃機関３６の燃焼室３８下方には、ピストン５０が備えられている。ピストン５０は、コンロッド５２を介して、図示しないクランクシャフトに接続されている。クランクシャフトの近傍には、回転数センサ５４が設置されている。回転数センサ５４は、内燃機関３６の回転数に応じた信号を出力する。
【００２６】
また、このシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６を備える。ＥＣＵ５６は、第１エアフロメータ６、第２エアフロメータ１６、温度センサ３２、空燃比センサ４６、回転数センサ５４等の各種センサに接続され、各センサが出力する信号を受けて、内燃機関３６の制御に必要な情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて、点火プラグ４８、インジェクタ２４、電子スロットル８等を制御する。
【００２７】
図２は、この発明の実施の形態１における改質器２０を説明するための拡大図である。図２においては、改質器２０の断面の一部を拡大して表している。
図２に示すように、改質器２０の空燃混合部２２には、バイパス管１２が接続されている。空燃混合部２２内には、キャビティ６０が設けられている。インジェクタ２４の先端の噴射口は、キャビティ６０内に露出するように配置されている。キャビティ６０の外壁は空気混合部２２内に供給される空気に晒されている。キャビティ６０外壁面と空気とが接する接面６０ａにおいて、キャビティ６０壁面を貫通する複数の通過口６２が形成されている。
【００２８】
キャビティ６０の接面６０ａには、複数の通過口６２を開閉するスライドバルブ６４が形成されている。スライドバルブ６４には、スライドギア６６が設けられている。スライドギア６６を回転させることにより、スライドバルブ６４を、接面６０ａに沿って（即ち、図２における左右方向に）スライドさせることができ、これにより、通過口６２を開閉することができる。スライドギア６６はＥＣＵ５６に接続されて、ＥＣＵ５６により制御される。
【００２９】
図３は、図２のＡ−Ａ´方向の断面を拡大して表している。
図３に示すように、通過口６２は、接面６０ａに垂直な断面において、キャビティ６０内壁６０ｂの中心を中心とする放射線上に、キャビティ６０壁面を貫通して形成されている。また、このように通過口６２が形成された通過口形成断面６０ｃは、接面６０ａに対して垂直な方向に、複数段平行に並んで配置されている。
【００３０】
［実施の形態１のシステムの動作について］
キャビティ６０内で混合された空気と燃料との混合気は、混合気供給空間２６に供給され、混合気供給空間２６から、改質触媒２８に供給される。改質器２０においては、次式（１）に表す部分酸化反応が進行し、燃料が改質されて、ＣＯとＨ２とを含む改質ガスを得ることができる。
ＣｍＨｎ ＋ （ｍ/２）Ｏ２→ ｍＣＯ ＋ （ｎ/２）Ｈ２    ・・・（１）
【００３１】
（１）式において、空気の量が過剰である場合、改質触媒２８における反応は、ＣＯ、Ｈ２で停止せず、反応が進みＣＯ２やＨ２Ｏが生成されてしまう。一方、供給する空気の量が少ない場合には、十分な改質を行うことができない。したがって、適切な比率で燃料と空気とを混合し、かつ、燃料と空気とが十分に混合されている必要がある。
【００３２】
この実施の形態１のシステムによれば、ＥＣＵ５６は、以下のように、燃料噴射量と空気量とを決定する。即ち、ＥＣＵ５６は、空燃比センサ４６、回転数センサ５４等各種センサの出力やアクセル５８からの情報等により、空気供給管４およびバイパス管１２から供給する総空気量ＧＡを算出する。ＥＣＵ５６はこの総空気量ＧＡに応じて、キャビティ６０内に供給される改質用空気量ｇａ及び燃料噴射量を算出する。
【００３３】
内燃機関３６に供給される空気量と燃料噴射量とは、内燃機関３６の空燃比が理論空燃比付近の予め設定された目標空燃比になるように算出される。また、総空気量ＧＡは、内燃機関３６に供給される空気量から算出される。改質器２０に供給される改質用空気量ｇａと燃料噴射量とは、供給される燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比であるＯ／Ｃが１となるように設定される。Ｏ／Ｃ＝１となる比率において、燃料と空気との混合気が改質触媒２８を通過したときに、混合気は最も効率よく改質される。なお、Ｏ／Ｃ＝１は、Ａ／Ｆ≒５に相当する値である。
【００３４】
実施の形態１のシステムでは、改質触媒２８に供給する空気と燃料とを十分に混合するため、キャビティ６０内に流入させる空気の流速を制御する。ＥＣＵ５６は、燃料と空気との十分な混合に必要な空気の流速と、それに応じた燃料噴射量との関係を記憶する。
【００３５】
ＥＣＵ５６は、スライドギア６６によりスライドバルブ６４をスライドさせて、キャビティ６０内に流入させる空気の通過口６２の開口数を増減させることにより、キャビティ６０内に流入する空気の流速を制御する。具体的には、改質用空気量ｇａが少ない場合には、十分の流速を得るために、多くの通過口６２を閉じるようにスライドバルブ６４をスライドさせる。これにより開口する通過口６２の数が少なくなり、空気の通過面積が減少するため、キャビティ６０内に流入する空気の流速が速くなる。一方、改質用空気量ｇａが多い場合には、開口する通過口６２の数が多くなるようにスライドバルブ６４をスライドさせる。これにより空気の通過面積が増加し、多量の改質用空気量ｇａをキャビティ６０内に供給可能とすることができる。
【００３６】
実施の形態１のシステムはスライドバルブ６４のスライドにより開口する通過口６２の数を増減させて、キャビティ６０内への空気の流速を一定の流速となるように制御することができる。このように空気の流速を制御することにより、インジェクタ２４から噴射される燃料と空気とは十分に混合される。なお、ＥＣＵ５６には、改質用空気量ｇａと、改質用空気量ｇａにおいて必要な流速を得るためのスライドバルブ６４のスライド量との関係が記憶され、これにより改質用空気量ｇａから、スライドバルブ６４のスライド量が算出される。
【００３７】
［実施の形態１のシステムの制御について］
図４は、この発明の実施の形態１のシステムにおいてＥＣＵ５６が実行するフロー図である。
図４に示すように、まず、必要な総空気量ＧＡを算出する（ステップＳ１０２）。ＥＣＵ５６は、回転数センサ５４、アクセル５８、空燃比センサ４６の出力等から必要なデータを算出し、このデータから内燃機関３６の空燃比が予め設定された目標空燃比になるように総空気量ＧＡを算出する。
【００３８】
次に、総空気量ＧＡから、改質器２０に供給させる改質用空気量ｇａを算出する（ステップＳ１０４）。ＥＣＵ５６は予め記憶された総空気量ＧＡと改質用空気量ｇａとに関する算出式から改質用空気量ｇａを算出する。これにより、バイパス管１２から供給される改質用空気量ｇａが決定される。
【００３９】
次に、算出された改質用空気量ｇａに基づいて、スライドバルブ６４のスライド量を算出する（ステプＳ１０６）。ＥＣＵ５６は、予め記憶された改質用空気量ｇａとスライドバルブ６４のスライド量との関係から、スライド量を算出する。これにより、改質用空気量ｇａに対して、所定の流速を得るために必要な数の通過口６２が開口するように、スライドバルブ６４のスライド量が設定される。
【００４０】
次に、燃料噴射量を算出する（ステップＳ１０８）。ＥＣＵ５６は、総空気量ＧＡ及び改質用空気量ｇａに応じて燃料噴射量を算出する。燃料噴射量は、内燃機関３６の空燃比が予め設定された目標空燃比となり、かつ、改質器２０に供給される改質用空気量ｇａとの関係で、改質器２０において、Ｏ／Ｃ＝１となるように設定される。
【００４１】
次に、算出されたスライド量に合わせて、スライドバルブ６４をスライドさせる（ステップＳ１１０）。ＥＣＵ５６は、ステップＳ１０６において算出されたスライド量に基づいて、スライドギア６６を回転させることにより、スライドバルブ６４をスライドさせる。これにより、開口する通過口６２の数が改質用空気量ｇａ応じた数に調整され、キャビティ６０内に流入する空気の流速が混合に必要な所定の速度に調整される。
【００４２】
次に、算出された燃料噴射量の燃料を噴射する（ステップＳ１１２）。ＥＣＵ５６は、ステップＳ１０８において算出された噴射量の燃料を噴射するように制御して、インジェクタ２４から燃料を噴射させる。燃料はキャビティ６０内に噴射され、流速が調整された空気と十分に混合される。その後、空気と燃料との混合気は、混合気供給空間２６を通過して、改質触媒２８に流入する。改質触媒２８において、式（１）の改質反応が起こり、良好な改質ガスが得られる。改質されたガスは、サージタンク１０に供給され、吸気管３４から吸気ポートを介して燃焼室３８内に供給される。
【００４３】
以上説明したように、この実施の形態１によれば、改質器２０に供給される改質用空気量ｇａに応じて、通過口６２の開口数を増減させるように制御する。したがって、改質用空気量ｇａに応じて、空気と燃料との十分な混合に必要な流速で、キャビティ６０内に空気を供給することができる。したがって、改質用空気量ｇａが少ない場合にも、燃料と空気とを十分に混合することができる。
【００４４】
図５に実施の形態１の改質器の他の例を示す。
図５に示す改質器１２０は、図２に示す改質器２０に加えて流量制御弁６８を有する点を除き、図２に示す改質器２０と同じものである。
図５に示す改質器１２０においては、バイパス管１２に流量制御弁６８が設置されている。流量制御弁６８は、キャビティ６０内に流入する改質用空気量ｇａの流量を調整する。ＥＣＵ５６は、調整された空気の流量に応じて、スライドバルブ６４による通過口６２の開口数を調整する。したがって、流量制御弁６８と通過口６２の開口数より、精密に、空気の流量及び流速を制御することができる。したがって、改質器１２０の改質効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、実施の形態１においては、接面６０ａに垂直な方向の同一通過口形成断面６０ｃ内に、キャビティ６０壁面を放射状に貫通するように複数の通過口６２が形成され、かつ、通過口形成断面６０ｃが、複数段、接面６０ａに垂直に配置されている場合について説明した。しかし、この発明は、後述するように、同一の通過口６２が規則的に配置されているものに限るものではない。通過口６２は、例えば、ランダムにキャビティ６０壁面を貫通するように配置されているものであってもよい。
【００４６】
また、実施の形態１においては、開口する通過口６２の数で空気の通過面積を調整する場合について説明した。しかし、この発明において、空気の通過面積の調整は、この方法に限るものではない。例えば、通過口の径をある程度大きく形成し、スライドバルブ６４により閉じられる通過口６２の面積を調整することにより、通過面積を調整するものであってもよい。
【００４７】
また、実施の形態１においては、スライドギア６６を回転させることにより、スライドバルブ６４をスライドさせて、通過口６２の開口数を調整する場合について説明した。しかし、この発明において、スライドバルブ６４のスライド方法は、スライドギア６６の回転に限るものではなく、他の機構によりスライドさせるものであってもよい。
【００４８】
また、実施の形態１においては、空気供給管２からバイパスさせて改質器２０に空気を供給する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、空気供給管２から独立した通路を設けて、この通路から、改質器２０に空気を供給するようにしてもよい。
【００４９】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２における改質器を説明するための拡大図である。図６（Ａ）は、図２に対応する部分の拡大図を表し、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´における断面を表す。
図６に示す改質器７０は、キャビティ６０の接面６０ａに設けられた通過口６２の配置が異なる点を除き、図２に示す改質器２０と同じものである。この改質器７０は、図２の改質器２０と同様に、図１のシステム内で改質器として用いられる。
【００５０】
図６（Ｂ）に示すように、改質器７０の通過口６２は、Ｂ−Ｂ′断面、即ち、通過口形成断面６０ｄにおいては、キャビティ６０の内壁６０ｂの接線を、中心から見て左側一方向に伸ばした方向に、キャビティ６０壁面を貫通するように形成されている。一方、図６（Ｃ）に示すように、Ｃ−Ｃ′断面、即ち、通過口形成断面６０ｅにおいては、通過口６２は、キャビティ６０の内壁６０ｂの接線を、中心から見て右側一方向に伸ばした方向に、キャビティ６０壁面を貫通するように形成されている。
【００５１】
以上のように実施の形態２において、キャビティ６０の壁面には、開口方向が異なる通過口６２が形成された通過口形成断面６０ｄ、６０ｅが、接面６０ａに垂直な方向に交互に配置されている。このように、開口方向が異なる通過口６２を配置することにより、キャビティ６０内に供給される際、空気に乱れが生じる。したがって、キャビティ６０内において、燃料と空気とを効率的に混合することができ、改質器７０の性能を向上させることができる。
【００５２】
なお、実施の形態２においては、開口方向が逆向きの通過口６２が形成された通過口形成断面６０ｄ、６０ｅを交互に配置する場合について説明した。しかし、この発明において通過口６２の配置はこれに限るものではなく、例えば、開口方向が不規則になるように配置したもであってもよい。
【００５３】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３の改質器８０を説明するための模式図である。
図７に示す改質器８０は、通過口６２の径が一律でない点を除き、図２の改質器２０と同じものである。また、図７に示す改質器８０は、図１に示すシステム内において、改質器として用いられるものである。
【００５４】
図７に示すように、キャビティ６０壁面の通過口６２の径は、インジェクタ２４の噴出口近く側の、通過口形成断面６０ｆから順に徐々に大きくなっている。即ち、通過口形成断面６０ｆに形成された通過口６２の径が最も小さく、通過口形成断面６０ｇに形成された通過口６２の径が最も大きくなっている。
【００５５】
キャビティ６０に流入する改質用空気量ｇａが多い場合には、開口する通過口６２の数が多くなるように、スライドバルブ６４をスライドさせると共に、より径の大きな通過口６２を開口するように、スライドバルブ６４をスライドさせる。一方、改質用空気量ｇａが少ない場合には、径の小さな通過口６２のみが開口するようにスライドバルブ６４をスライドさせる。このように、径の異なる通過口６２を形成することにより、改質用空気量ｇａに対して、開口する通過口６２の径の大きさと開口数との両方で対応することができる。したがって、改質用空気量ｇａにより幅広く対応することができ、微細な制御を行うことができる。
【００５６】
なお、実施の形態３においては、下流側の通過口形成断面６０ｇから順に径の大きさ小さくなる場合について説明した。しかし、異なる径の通過口６２を配置する順序は、これに限るものではなく、例えば、逆に上流側から順に径が小さくなるように配置したものであってもよい。また、上流側あるいは下流側から順に、通過口の径が徐々変化するものに限るものでもない。例えば、通過口の径の大きな通過口形成断面と、通過口の径の小さな通過口形成断面とを交互に配置したものであってもよく、また、通過口の径の異なる通過口形成断面を、ランダムに配置したものであってもよい。
【００５７】
また、実施の形態３においては、図３と同様に、通過口６２を放射線状に配置する場合について説明した。しかし、この発明はこのような通過口６２の配置に限るものではない。例えば、図５に示すように、通過口６２の方向を、通過口形成断面ごとに逆向きにしたものであってもよい。
【００５８】
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及している場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００５９】
なお、例えば、実施の形態１〜３において、改質器２０、１２０、７０、８０は、第１の発明の「燃料改質装置」に該当し、キャビティ６０は、第１の発明の「ミキシング部」に該当し、インジェクタ２４は、第１の発明の「インジェクタ」に該当し、バイパス管１２および空燃混合部２２は、第１の発明の「空気供給路」に該当し、通過口６２は、第１の発明の「通過口」に該当し、スライドバルブ６４およびスライドギア６６は、第１の発明の「可変手段」に該当し、ＥＣＵ５６は、第１の発明の「制御手段」に該当する。また、例えば実施の形態１における流量制御弁６８は、第２の発明の「流量制御弁」に該当する。
【００６０】
また例えば、実施の形態１〜３において、キャビティ６０の接面６０ａは、第３の発明の「接面」に該当する。また、例えば、実施の形態１において、通過口形成断面６０ｃは、第５の発明の「通過口形成断面」に該当する。また、実施の形態２において、通過口形成断面６０ｄ、６０ｅは、第６および第７の発明の「通過口形成断面」に該当する。また、例えば、実施の形態３において、通過口形成断面６０ｆ、６０ｇは、第８の発明の「通過口形成断面」に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるシステムを説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における改質器を説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における改質器の通過口の形成方向を説明するための断面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１のシステムが実行する制御のルーチンを説明するためのフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態１の他の改質器を説明するための模式図である。
【図６】この発明の実施の形態２の改質器を説明するための模式図である。
【図７】この発明の実施の形態３の改質器を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
２  空気供給管
４  エアクリーナ
６  第１エアフロメータ
８  電子スロットル
１０  サージタンク
１２  バイパス管
１４  ポンプ
１６  第２エアフロメータ
２０、１２０  改質器
２２  空燃混合部
２４  インジェクタ
２６  混合気供給空間
２８  改質触媒
３０  接続管
３２  温度センサ
３４  吸気管
３６  内燃機関
３８  燃焼室
４０  排気管
４２  吸気バルブ
４４  排気バルブ
４６  空燃比センサ
４８  点火プラグ
５０  ピストン
５２  コンロッド
５４  回転数センサ
５６  ＥＣＵ
６０  キャビティ
６０ａ  キャビティの接面
６０ｂ  キャビティの内壁
６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ  通過口形成断面
５８  アクセル
６２  通過口
６４  スライドバルブ
６６  スライドギア
６８  流量制御弁
７０、８０  改質器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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