特開 2019-203487 燃料改質装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-203487(P2019-203487A)

(43)【公開日】2019年11月28日

(54)【発明の名称】燃料改質装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 27/02 20060101AFI20191101BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20191101BHJP

   F02D 19/08 20060101ALI20191101BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20191101BHJP

   F02M 26/36 20160101ALI20191101BHJP

   B01J 23/63 20060101ALI20191101BHJP

【ＦＩ】

   F02M27/02 D

   F02M27/02 J

   F02M27/02 U

   F02D19/02 C

   F02D19/08 B

   F02D19/02 B

   F02D41/02 305

   F02D41/02 301K

   F02M26/36

   B01J23/63 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-100902(P2018-100902)

(22)【出願日】2018年5月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001047

【氏名又は名称】特許業務法人セントクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 清

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 博邦

(72)【発明者】

【氏名】西尾 隆宏

【テーマコード（参考）】

3G062

3G092

3G301

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G062EA10

3G062ED10

3G062GA10

3G062GA21

3G092AB15

3G092BB01

3G092DC09

3G092DE17

3G092EA01

3G092EA02

3G092FA20

3G092HD01Z

3G092HD07Z

3G301HA24

3G301MA01

3G301MA11

3G301ND01

3G301NE01

3G301NE06

3G301PD11Z

3G301PD15Z

4G169AA03

4G169BA01B

4G169BA05B

4G169BB06B

4G169BC16B

4G169BC40B

4G169BC42B

4G169BC51B

4G169BC71B

4G169CA03

4G169CA08

4G169CA10

4G169CB81

4G169CC17

4G169CC40

4G169DA06

4G169EA18

4G169FA01

4G169FA02

4G169FA03

(57)【要約】

【課題】硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を十分に防止することが可能な燃料改質装置を提供すること。
【解決手段】 燃料改質触媒と、
前記燃料改質触媒に内燃機関で生じた排ガスを供給する排ガス供給流路と、
前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出手段において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が特定の範囲にあるストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が特定の範囲にあるリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が特定の範囲にあるリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料改質装置。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料改質触媒と、
前記燃料改質触媒に内燃機関で生じた排ガスを供給する排ガス供給流路と、
前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出手段において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料改質装置。

【請求項2】

前記空燃比制御手段において、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．１〜１０．０秒の一定の周期で交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置。

【請求項3】

前記空燃比制御手段において、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．５〜５．０秒の一定の周期で交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御す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】

燃料改質触媒及び前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段を備える燃料改質装置の制御方法であって、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化の有無を検出する触媒劣化検出工程と、
前記触媒劣化検出工程において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関への燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御工程と、
前記燃料改質触媒に前記内燃機関から前記排ガスを供給する排ガス供給工程と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御工程と、
を含むことを特徴とする燃料改質装置の制御方法。

【請求項5】

前記空燃比制御工程において、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．１〜１０．０秒の一定の周期で交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御することを特徴とする請求項４に記載の燃料改質装置の制御方法。

【請求項6】

前記空燃比制御工程において、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．５〜５．０秒の一定の周期で交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料改質装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料改質装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

排気再循環（ＥＧＲ）システムに燃料改質装置と燃料供給手段（燃料噴射弁）とを増設した燃料改質エンジンシステムは、再循環させる排ガスに燃料の一部を添加して燃料改質を行うため、通常のＥＧＲシステムに比べて熱効率が大幅に向上する。具体的には、燃料改質装置に配置された燃料改質触媒によって排ガス中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）が燃料と反応して水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）に変換される。このＨ_２ＯやＣＯ_２と燃料との反応は水蒸気改質反応やドライリフォーミング反応といった吸熱反応であるため、Ｈ_２やＣＯが生成する際に排気熱が回収される。このようにして生成したＨ_２やＣＯは元の燃料に比べて発熱量が多く、気筒内で多くの仕事をするため、熱効率が大幅に向上する。また、このような燃料改質エンジンシステムでは、生成したＨ_２がエンジンの燃焼特性を改善するため、通常のＥＧＲシステムに比べてＥＧＲ率を高く設定することができ、熱効率を更に向上させることができる。

【0003】

また、このような燃料改質エンジンシステムにおいては、燃料改質装置の大きさに制限があるため、高い活性を有する白金族金属（例えば、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等）を活性種とする燃料改質触媒が用いられ、特に、ロジウムを活性種とする燃料改質触媒が広く用いられている。しかしながら、このような白金族金属、特にロジウムは、ガソリン等の燃料や改質ガスに含まれる硫黄分によって被毒すると、燃料改質触媒としての性能が低下するため、従来の燃料改質エンジンシステムは、その性能の持続性が十分なものではなかった。

【0004】

このため、従来から、燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化を防止するために、様々な方法が検討されている。例えば、特開２０１４−１１３５１８号公報（特許文献１）には、触媒金属と、この触媒金属を支持する担体に、シリカを含有させることによって、硫黄被毒による劣化が防止された燃料改質触媒が得られることが記載されている。しかしながら、この燃料改質触媒においては、担体への硫黄成分の付着は抑制されるものの、触媒金属への硫黄成分の付着は十分に抑制されず、触媒金属の硫化物が生成して安定化するため、硫黄被毒による劣化は必ずしも十分に防止されているとは言えなかった。

【0005】

また、特開２０１４−０３０７７８号公報（特許文献２）には、アルミナ粒子の表面にバリウム化合物等を形成し、この化合物の表面にロジウム等の触媒成分を担持させることによって、硫黄被毒による劣化が防止された燃料改質触媒が得られることが記載されている。しかしながら、この燃料改質触媒においては、硫黄成分がオキソ酸イオンとしてアルミナ粒子の表面に蓄積するため、これが飽和するまでは触媒成分への硫黄成分の付着は抑制されるものの、アルミナ粒子表面への硫黄成分の蓄積が飽和状態になると、硫黄成分が触媒成分に付着し、触媒成分の硫化物が生成して安定化するため、硫黄被毒による劣化は必ずしも十分に防止されているとは言えなかった。

【0006】

さらに、特開２００９−１２１２９６号公報（特許文献３）には、改質制御を行う温度領域を燃料中の硫黄濃度に応じて適切に設定することによって、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止できることが記載されている。しかしながら、改質制御を行う温度領域を適切に設定した場合でも、硫黄成分は燃料改質触媒上に徐々に蓄積するため、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化は必ずしも十分に防止されているとは言えなかった。

【0007】

また、特開２００３−２１５０８２号公報（特許文献４）には、燃料中の硫黄成分を除去する脱硫触媒を有する脱硫器を備える燃料改質装置が記載されている。この燃料改質装置においては、脱硫器で燃料中の硫黄成分を除去することによって、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止されるものの、脱硫性能が低下した脱硫器を交換する必要があるため、長期使用において利便性が大きく損なわれるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４−１１３５１８号公報

【特許文献2】特開２０１４−０３０７７８号公報

【特許文献3】特開２００９−１２１２９６号公報

【特許文献4】特開２００３−２１５０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を十分に防止することが可能な燃料改質装置及びその制御方法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】

【0010】

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、硫黄被毒した燃料改質触媒に、空燃比が特定の範囲にあるリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が特定の範囲にあるリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとを交互に供給することによって、硫黄被毒した前記燃料改質触媒が再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が十分に防止されることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0011】

すなわち、本発明の燃料改質装置は、燃料改質触媒と、
前記燃料改質触媒に内燃機関で生じた排ガスを供給する排ガス供給流路と、
前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出手段において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明の燃料改質装置の制御方法は、燃料改質触媒及び前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段を備える燃料改質装置の制御方法であって、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化の有無を検出する触媒劣化検出工程と、
前記触媒劣化検出工程において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関への燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御工程と、
前記燃料改質触媒に前記内燃機関から前記排ガスを供給する排ガス供給工程と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御工程と、
を含むことを特徴とするものである。

【0013】

このような燃料改質装置及びその制御方法においては、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．１〜１０．０秒（より好ましくは、０．５〜５．０秒）の一定の周期で交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御することが好ましい。

【0014】

なお、本発明によって、硫黄被毒した燃料改質触媒が再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、燃料や改質ガスに含まれる硫黄成分は、燃料改質触媒のロジウム等の白金族金属に付着しやすく、白金族金属上における排ガス中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）と燃料との水蒸気改質反応やドライリフォーミング反応の進行を阻害する。このような燃料改質触媒に付着した硫黄成分は、リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスを供給した還元雰囲気では白金族金属の硫化物（例えば、硫化ロジウム（Ｒｈ_２Ｓ_３））を形成して安定化する。また、燃料を添加していない空気やリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスを供給した酸化雰囲気では硫黄のオキソ酸イオン（例えば、硫酸イオン（ＳＯ_４^２−））を形成して担体上で安定化する。

【0015】

一方、リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスを供給した酸化雰囲気からリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスを供給した還元雰囲気へと切り替える際の僅かな時間や前記還元雰囲気から前記酸化雰囲気へと切り替える際の僅かな時間においては、硫黄成分の燃料改質触媒への付着力が弱まり、燃料改質触媒に付着した硫黄成分がＳＯ_２として燃料改質触媒から脱離することを本発明者らは見出した。このため、本発明のように、硫黄被毒した燃料改質触媒に、リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとを交互に供給することによって、硫黄被毒した燃料改質触媒が再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止されると推察される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を十分に防止することが可能な燃料改質装置及びその制御方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の燃料改質装置を備える燃料改質エンジンシステムの一例を示す模式図である。

【図2】本発明の燃料改質装置を備える燃料改質エンジンシステムの制御の流れを示すフローチャートである。

【図3】実施例１〜６及び比較例１〜４において、再生処理を施した燃料改質触媒による燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。

【0019】

先ず、本発明の燃料改質装置及びその制御方法について説明する。本発明の燃料改質装置は、燃料改質触媒と、
前記燃料改質触媒に内燃機関で生じた排ガスを供給する排ガス供給流路と、
前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出手段において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段と、
を備えるものである。

【0020】

また、本発明の燃料改質装置の制御方法は、燃料改質触媒及び前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段を備える燃料改質装置の制御方法であって、
前記燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化の有無を検出する触媒劣化検出工程と、
前記触媒劣化検出工程において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満のストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下のリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関への燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御工程と、
前記燃料改質触媒に前記内燃機関から前記排ガスを供給する排ガス供給工程と、
前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給され、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する燃料供給制御工程と、
を含む方法である。

【0021】

〔燃料改質触媒〕
本発明に用いられる燃料改質触媒としては、内燃機関で生じた排ガスと燃料とから水素を含む改質ガスを生成することが可能な燃料改質触媒であれば特に制限はなく、例えば、酸化物担体に白金族金属を担持した公知の燃料改質触媒が挙げられ、触媒活性が高いという観点から、ジルコニア系酸化物担体（特に好ましくは、酸化イットリウムや酸化ランタンを含むジルコニア系酸化物担体）に白金族金属（特に好ましくは、ロジウム（Ｒｈ））を担持した燃料改質触媒が好ましい。

【0022】

本発明の燃料改質装置において、この燃料改質触媒は、排ガス供給流路によって内燃機関と接続されており、この排ガス供給流路を通して、内燃機関で生じた排ガスが燃料改質触媒に供給される。前記内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、ディーゼルエンジン等が挙げられる。また、内燃機関で生じた排ガスには、通常、消費されなかった燃料が残存している。

【0023】

〔燃料改質触媒用燃料供給手段〕
本発明の燃料改質装置には、前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段が設置されている。この燃料供給手段から燃料を供給することによって、排ガスと燃料が混合され、前記燃料改質触媒において、排ガス中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）と燃料供給手段から供給された燃料や排ガス中に残存する燃料との間で水蒸気改質反応やドライリフォーミング反応が進行し、水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）が生成する。

【0024】

〔触媒劣化検出手段及び触媒劣化検出工程〕
本発明の燃料改質装置及びその制御方法に用いられる触媒劣化検出手段及び触媒劣化検出工程としては、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を検出できる手段及び工程であれば特に制限はなく、例えば、以下に示す、温度センサー、Ｈ_２ガスセンサー、ＣＯガスセンサー等の各種センサーを用いた触媒劣化検出方法を利用した手段及び工程が挙げられる。

【0025】

温度センサーを用いた触媒劣化検出方法としては以下の方法が挙げられる。すなわち、予め、燃料改質触媒の入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）と出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）の温度差ΔＴ＝Ｔ_ＩＮ−Ｔ_ＯＵＴと触媒活性（例えば、Ｈ_２生成濃度やＣＯ生成濃度）との関係を求め、この関係に基づいて、燃料改質触媒が劣化していないと判断できるΔＴの下限値ΔＴ_ｍｉｎを設定する。稼働中の燃料改質装置の触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）と触媒出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）をそれぞれ温度センサーを用いて測定し、その温度差ΔＴ＝Ｔ_ＩＮ−Ｔ_ＯＵＴを求める。ΔＴ≧ΔＴ_ｍｉｎの場合には燃料改質触媒は劣化していないと判断し、ΔＴ＜ΔＴ_ｍｉｎの場合には燃料改質触媒は劣化していると判断する。

【0026】

また、Ｈ_２ガスセンサーやＣＯガスセンサーを用いた触媒劣化検出方法としては以下の方法が挙げられる。すなわち、予め、燃料改質触媒が劣化していないと判断できる燃料改質触媒の出ガス中のＨ_２濃度の下限値やＣＯ濃度の下限値を設定する。稼働中の燃料改質装置の触媒出ガス中のＨ_２濃度やＣＯ濃度をＨ_２ガスセンサーやＣＯガスセンサーを用いて測定し、これらの濃度が、設定した前記下限値以上の場合には燃料改質触媒は劣化していないと判断し、前記下限値未満の場合には燃料改質触媒は劣化していると判断する。

【0027】

〔空燃比制御手段及び空燃比制御工程〕
本発明の燃料改質装置及びその制御方法に用いられる、内燃機関へ供給される燃料含有ガスの空燃比制御手段及び空燃比制御工程は、以下に示す、内燃機関へ供給される燃料含有ガスの空燃比の制御方法を利用した制御手段及び制御工程である。

【0028】

本発明に用いられる内燃機関へ供給される燃料含有ガスの空燃比の制御方法は、前記触媒劣化検出手段又は前記触媒劣化検出工程において前記燃料改質触媒の劣化が検出されない場合には、空燃比が特定の範囲にあるストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合には、空燃比が特定の範囲にあるリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が特定の範囲にあるリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に前記燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給する燃料含有ガスの空燃比を制御する方法である。このように内燃機関に供給する燃料含有ガスの空燃比を制御することによって、前記燃料改質触媒が劣化していない場合には、内燃機関で生じた排ガスの一部に燃料改質触媒用燃料供給手段から燃料を添加して前記燃料改質触媒に供給することによって、燃料供給手段から添加した燃料及び排ガス中に残存する燃料の改質反応（燃料改質反応）を進行させることができ、一方、前記燃料改質触媒が硫黄被毒により劣化した場合には、前記燃料改質触媒が酸化雰囲気と還元雰囲気に交互に曝されるため、硫黄被毒した燃料改質触媒が再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止される。

【0029】

本発明において、前記ストイキ雰囲気における空燃比は、理論空燃比に対して０．９９倍超過１．０１倍未満であり、前記リッチ雰囲気における空燃比は、理論空燃比に対して０．９０倍以上０．９９倍以下であり、前記リーン雰囲気における空燃比は、理論空燃比に対して１．０１倍以上１．１０倍以下である。前記燃料改質触媒の劣化が検出された場合に、空燃比が理論空燃比に対して０．９９倍を超えるリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が理論空燃比に対して１．０１倍未満のリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとを交互に、硫黄被毒された燃料改質触媒に供給しても、触媒の再生が進行しにくく、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を防止することが困難となる。

【0030】

さらに、このような空燃比の制御方法においては、前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとがそれぞれ０．１〜１０．０秒（より好ましくは０．５〜５．０秒、さらに好ましくは０．５〜２．５秒、特に好ましくは１．０〜２．０秒）の一定の周期で交互に燃料改質触媒に供給されるように、内燃機関に供給される燃料含有ガスの周期を制御することが好ましい。これにより、硫黄被毒した燃料改質触媒が十分に再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が十分に防止される。

【0031】

〔燃料供給制御手段及び燃料供給制御工程〕
本発明の燃料改質装置及びその制御方法に用いられる、前記燃料改質触媒に燃料を供給する燃料供給手段の制御手段及び制御工程は、以下に示す、前記燃料供給手段から前記燃料改質触媒への燃料供給を制御する方法を利用した制御手段及び制御工程である。

【0032】

本発明に用いられる前記燃料供給手段から前記燃料改質触媒への燃料供給の制御方法は、前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されるように、また、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒に前記燃料供給手段から燃料が供給されないように、前記燃料供給手段を制御する方法である。このように前記燃料供給手段から前記燃料改質触媒への燃料の供給を制御することによって、前記燃料改質触媒に前記ストイキ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスが供給されている場合には、前記排ガスとともに前記燃料供給手段から燃料が前記燃料改質触媒に供給され、前記燃料供給手段から供給された燃料及び前記排ガス中に残存する燃料の改質反応（燃料改質反応）を進行させることができ、一方、前記燃料改質触媒に前記リッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと前記リーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとが交互に供給されている場合には、前記燃料改質触媒には、前記燃料供給手段から燃料は供給されず、前記排ガスのみが供給され、前記燃料改質触媒が酸化雰囲気と還元雰囲気に交互に曝されるため、硫黄被毒した燃料改質触媒が再生され、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化が防止される。

【0033】

次に、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について更に詳細に説明するが、本発明は前記図面に限定されるものではない。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合もある。

【0034】

以下、図１を参照しながら、本発明の燃料改質装置を備える燃料改質エンジンシステムについて説明する。本発明の燃料改質装置は、燃料改質触媒１と、排ガス供給流路２と、触媒劣化検出手段（図１の場合は温度センサー３ａ及び３ｂ）と、内燃機関に供給される燃料含有ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段（図示なし）と、排ガス供給流路２に設置された燃料供給手段４と、燃料供給手段４から燃料改質触媒１への燃料供給を制御する燃料供給制御手段（図示なし）とを備えるものである。

【0035】

また、前記燃料改質エンジンシステムは、本発明の燃料改質装置のほかに、内燃機関（例えば、エンジン等）５、吸気配管６、排気配管７、排気再循環（ＥＧＲ）配管８を備えており、ＥＧＲ配管８にはＥＧＲクーラ９が設置されており、吸気配管６とＥＧＲ配管８はＥＧＲバルブ１０を介して接続されている。

【0036】

内燃機関５には吸気配管６が接続されており、この吸気配管６から内燃機関５に空気が、燃料供給手段１１から燃料が、空燃比制御手段で制御して所定の空燃比となるようにそれぞれ供給される。また、内燃機関５には排気配管７が接続されており、この排気配管７を通して内燃機関５において燃焼により生成したガスが内燃機関５から排出される。

【0037】

排気配管７には排ガス供給流路２が接続されており、この排ガス供給流路２を通して内燃機関５で生じた排ガスの一部が燃料改質触媒１に供給される。燃料改質触媒１に供給される排ガスには、燃料供給制御手段で制御することにより、必要に応じて燃料供給手段４から燃料を添加することができる。

【0038】

燃料改質触媒１にはＥＧＲ配管８が接続されており、改質ガス等の燃料改質触媒１から排出されるガスは、ＥＧＲクーラ９で冷却された後、ＥＧＲ配管８を通してＥＧＲバルブ１０において吸気配管６に供給され、吸気配管６から空気とともに内燃機関５に供給される。

【0039】

次に、このような燃料改質エンジンシステムを図２に示すフローチャートに従って制御する方法について説明する。先ず、内燃機関５に、空燃比制御手段で制御しながら、吸気配管６から空気を、燃料供給手段１１から燃料をそれぞれ供給して、空燃比が特定の範囲にあるストイキ雰囲気において内燃機関５の運転を開始する（ステップＳ０）。

【0040】

次に、内燃機関５の回転数と負荷からなるＥＧＲ制御マップに基づいてＥＧＲ率（ＥＧＲバルブ開度）を決定する（ステップＳ１）。ＥＧＲ率＝０の場合には排気再循環（ＥＧＲ）運転を行なわずに前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を継続する。一方、ＥＧＲ率＞０になった場合には、ＥＧＲバルブ１０を調整して、決定したＥＧＲ率（ＥＧＲバルブ開度）で排気再循環（ＥＧＲ）運転を実施しながら前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を継続する（ステップＳ２）。このとき、燃料改質触媒１の入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）を温度センサー３ａを用いて測定し、以下のように燃料改質処理の可否を判断する（ステップＳ３）。

【0041】

すなわち、触媒入りガス温度（Ｔ_ＩＮ）が予め設定した燃料改質処理が可能な温度の下限値（Ｔ_ｒｅｆ）未満の温度の場合（Ｔ_ＩＮ＜Ｔ_ｒｅｆ）には、燃料改質処理を行わずに前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を継続する。一方、触媒入りガス温度（Ｔ_ＩＮ）が燃料改質処理が可能な温度の下限値（Ｔ_ｒｅｆ）以上の温度の場合（Ｔ_ＩＮ≧Ｔ_ｒｅｆ）には、以下の燃料改質処理を実施しながら内燃機関５の運転を継続する。

【0042】

燃料改質処理においては、内燃機関５の回転数とＥＧＲバルブ開度から燃料供給量を決定し（ステップＳ４）、燃料供給制御手段で制御することにより、決定した量の燃料を燃料供給手段４から排ガス供給流路２の排ガスに添加する（ステップＳ５）。これにより、排ガス中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）と添加した燃料や排ガス中に残存する燃料との間で水蒸気改質反応やドライリフォーミング反応が進行し、水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）が生成し、改質ガスが得られる。また、前記燃料改質処理中においては、燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化の有無を、例えば、以下のように判断する（ステップＳ６）。

【0043】

先ず、触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）と触媒出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）をそれぞれ温度センサー３ａ及び３ｂを用いて測定し、その温度差ΔＴ＝Ｔ_ＩＮ−Ｔ_ＯＵＴを求める。ΔＴが予め設定した燃料改質触媒が劣化していないと判断できるΔＴの下限値ΔＴ_ｍｉｎ以上の温度（ΔＴ≧ΔＴ_ｍｉｎ）の場合には、燃料改質触媒が劣化していないと判断し、前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を継続し、この内燃機関５で生成した排ガスの一部を燃料供給手段４から添加した燃料とともに燃料改質触媒１に供給して、燃料供給手段４から添加した燃料及び排ガス中に残存する燃料の改質処理（燃料改質処理）を実施する（燃料改質触媒の再生処理は実施しない）。一方、ΔＴが燃料改質触媒が劣化していないと判断できるΔＴの下限値ΔＴ_ｍｉｎ未満の温度の場合（ΔＴ＜ΔＴ_ｍｉｎ）には、燃料改質触媒が硫黄被毒により劣化したと判断し、触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）が燃料改質触媒の再生処理が可能な温度に達しているかを判断（ステップＳ７）した上で、燃料改質触媒の再生処理を実施する（ステップＳ８）。

【0044】

すなわち、触媒入りガス温度（Ｔ_ＩＮ）が予め設定した燃料改質触媒の再生処理が可能な温度の下限値（Ｔ_ｒｅｇ）未満の温度の場合（Ｔ_ＩＮ＜Ｔ_ｒｅｇ）には、前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を継続し、この内燃機関５で生成した排ガスの一部を燃料供給手段４から添加した燃料とともに燃料改質触媒１に供給して、燃料供給手段４から添加した燃料及び排ガス中に残存する燃料の改質処理（燃料改質処理）を実施する（燃料改質触媒の再生処理は実施しない）。一方、触媒入りガス温度（Ｔ_ＩＮ）が燃料改質触媒の再生処理が可能な温度の下限値（Ｔ_ｒｅｇ）以上の温度の場合（Ｔ_ＩＮ≧Ｔ_ｒｅｇ）には、空燃比が特定の範囲にあるリッチガスと空燃比が特定の範囲にあるリーンガスとを一定の周期で交互に内燃機関５に供給して内燃機関５の運転を実施し、この内燃機関５で生成した排ガスの一部を燃料改質触媒１に供給する（このとき、燃料供給手段４から燃料が添加されないように、燃料供給制御手段を制御する。）。これにより、硫黄被毒した燃料改質触媒１が酸化雰囲気と還元雰囲気に一定の周期で交互に曝されるため、燃料改質触媒１から硫黄成分が脱離し、燃料改質触媒１が再生される。

【0045】

このような燃料改質触媒１の再生処理を所定時間実施した後、再び、前記ストイキ雰囲気における内燃機関５の運転を開始する。触媒の再生処理の時間は特に制限はないが、通常０．１〜３０分間であり、１〜２０分間であることが好ましい。

【実施例】

【0046】

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0047】

＜燃料改質触媒の調製＞
先ず、硝酸ジルコニル、硝酸イットリウム、硝酸ランタン及び硝酸アルミニウムの混合水溶液にアンモニア水を添加して沈殿物を生成させ、この沈殿物を遠心分離により上澄み液を除去することにより回収し、１５０℃で７時間乾燥させた後、６００℃で５時間焼成して、酸化ジルコニウム（７６質量％）、酸化イットリウム（９質量％）、酸化ランタン（５質量％）及び酸化アルミニウム（１０質量％）からなる複合酸化物を得た。この複合酸化物９２質量部に固形分換算で８質量部のアルミナゾルを添加し、湿式アトライタを用いて２０分間攪拌してスラリーを調製した。このスラリーをコージェライト製ハニカムモノリス基材（直径２３ｍｍ×長さ２５ｍｍ）にモノリス基材１Ｌ当たりの前記複合酸化物のコート量が２４０ｇ／Ｌとなるようにコートした後、５００℃で３時間焼成した。

【0048】

次に、この複合酸化物がコートされたモノリス基材に所定量のロジウムが溶解している硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、選択吸着法により硝酸ロジウムを付着させた後、５００℃で３時間焼成することによりロジウムを担持して、モノリス基材１Ｌ当たりのロジウムの担持量が４．８ｇ／Ｌの燃料改質触媒（担持ロジウム触媒）を得た。

【0049】

＜触媒劣化検出条件の設定＞
燃料改質用モデルガスとして、ガス流量９．２Ｌ／分のＣＯ_２／Ｎ_２混合ガス（ＣＯ_２濃度：１４％）にガソリンを流量１．３５ｍｌ／分で、イオン交換水を流量１．０９ｍｌ／分でそれぞれ液体ポンプを用いて添加し、これらを気化させることによって得られたガス（水蒸気／カーボン比（Ｓ／Ｃ）：０．８０）を使用した。また、硫黄被毒用モデルガスとして、前記燃料改質用モデルガスに６０ｐｐｍのＳＯ_２を添加したガスを使用した。

【0050】

前記担持ロジウム触媒に、触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃、ガス流量１０．８Ｌ／分（空間速度：約６００００ｈｒ^−１）の条件で前記燃料改質用モデルガスを１０分間供給して燃料改質反応を行い、触媒出ガス中のＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果、Ｈ_２生成濃度は１３．９％、ＣＯ生成濃度は９．９％であった。また、触媒出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）を測定したところ、４９７℃であり、触媒入ガスと触媒出ガスの温度差はΔＴ＝Ｔ_ＩＮ−Ｔ_ＯＵＴ＝１０３℃であった。なお、触媒出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）が触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）に比べて１００℃以上低かったことから、吸熱反応である水蒸気改質反応やドライリフォーミング反応が進行したことがわかった。

【0051】

また、前記担持ロジウム触媒に、触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃、ガス流量１０．８Ｌ／分（空間速度：約６００００ｈｒ^−１）の条件で前記硫黄被毒用モデルガスを１５分間供給し、触媒出ガス中のＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果、Ｈ_２生成濃度は０．３１％、ＣＯ生成濃度は０．２１％であり、前記担持ロジウム触媒が硫黄被毒により劣化したことが確認された。また、触媒出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）を測定したところ、５８１℃であり、触媒入ガスと触媒出ガスの温度差はΔＴ＝１９℃となった。このことから、硫黄被毒によって、触媒入ガスと触媒出ガスの温度差が小さくなることがわかった。

【0052】

以上の結果から、燃料改質触媒の入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）と出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）を測定し、その温度差ΔＴによって、燃料改質触媒の硫黄被毒による劣化の有無を検出できることが確認された。具体的には、予め、燃料改質触媒のＨ_２生成濃度及びＣＯ生成濃度とΔＴとの関係を求め、この関係に基づいて燃料改質触媒が劣化していないと判断できるΔＴの下限値ΔＴ_ｍｉｎを設定し、稼働中の燃料改質装置におけるΔＴの測定値がΔＴ_ｍｉｎ未満となったとき、燃料改質触媒が劣化したと判断し、燃料改質触媒の入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）が触媒の再生処理が可能な温度であれば、燃料改質触媒の再生処理を実施する。以下の実施例及び比較例では、前記担持ロジウム触媒のΔＴ_ｍｉｎを４０℃に設定し、触媒の再生処理が可能な触媒入ガス温度（Ｔ_ｒｅｇ）を６００℃以上に設定した。

【0053】

（実施例１）
図１に示す燃料改質エンジンシステムの燃料改質装置を図２に示すフローチャートに従って制御することを想定して燃料改質試験を実施した。先ず、燃料としてガソリンを含有する空燃比が１４．７０（理論空燃比）のストイキガスをガソリンエンジンに供給し、ストイキ雰囲気でガソリンエンジンを稼働させ、その排ガスに所定量のガソリンを添加した後、燃料改質装置に配置した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で供給して、添加したガソリン及び排ガス中に残存したガソリンの改質処理（燃料改質処理）を実施した。このとき、前記担持ロジウム触媒の入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）と出ガス温度（Ｔ_ＯＵＴ）を測定し、その温度差ΔＴが４０℃以上の場合には、前記担持ロジウム触媒は劣化していないと判断し、ストイキ雰囲気でのガソリンエンジンの稼働と燃料改質処理を継続した。

【0054】

一方、ΔＴが４０℃未満となった場合には、前記担持ロジウム触媒が硫黄被毒により劣化したと判断し、表１に示すガソリンエンジンの運転条件で以下の触媒再生処理を実施した。すなわち、燃料としてガソリンを含有する、空燃比が１５．２９（理論空燃比の１．０４倍）のリーンガスと空燃比が１４．１１（理論空燃比の０．９６倍）のリッチガスとをそれぞれ０．５秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ０．５秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給し、触媒の再生処理を実施した。

【0055】

その後、燃料としてガソリンを含有する空燃比が１４．７０（理論空燃比）のストイキガスをガソリンエンジンに供給し、ストイキ雰囲気でガソリンエンジンを稼働させ、その排ガスに所定量のガソリンを添加した後、再生処理を施した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で２０分間供給して、添加したガソリン及び排ガス中に残存したガソリンの改質処理（燃料改質処理）を実施した。この触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0056】

（実施例２）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとをそれぞれ１．０秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ１．０秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0057】

（実施例３）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとをそれぞれ２．０秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ２．０秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0058】

（実施例４）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとをそれぞれ５．０秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ５．０秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0059】

（実施例５）
表１に示すように、リーンガスの空燃比を１４．９９（理論空燃比の１．０２倍）に、リッチガスの空燃比を１４．４１（理論空燃比の０．９８倍）に変更して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0060】

（実施例６）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとをそれぞれ０．１秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ０．１秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0061】

（比較例１）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとを交互に供給する代わりに、燃料としてガソリンを含有する空燃比が１４．７０（理論空燃比）のストイキガスのみをガソリンエンジンに供給し、ストイキ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンの排ガスを硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0062】

（比較例２）
ガソリンエンジンの一般的な運転条件における排ガスを硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。すなわち、表１に示すように、燃料としてガソリンを含有する、空燃比が１４．７６（理論空燃比の１．００４倍）のリーンガスと空燃比が１４．６４（理論空燃比の０．９９６倍）のリッチガスとをそれぞれ０．１秒の一定の周期で交互にガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとリッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンで生じた排ガスとをそれぞれ０．１秒の一定の周期で交互に硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0063】

（比較例３）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとを交互に供給する代わりに、燃料としてガソリンを含有する空燃比が１５．２９（理論空燃比の１．０４倍）のリーンガスのみをガソリンエンジンに供給し、リーン雰囲気で稼働させたガソリンエンジンの排ガスを硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0064】

（比較例４）
表１に示すように、リーンガスとリッチガスとを交互に供給する代わりに、燃料としてガソリンを含有する空燃比が１４．１１（理論空燃比の０．９６倍）のリッチガスのみをガソリンエンジンに供給し、リッチ雰囲気で稼働させたガソリンエンジンの排ガスを硫黄被毒した前記担持ロジウム触媒に触媒入ガス温度（Ｔ_ＩＮ）６００℃で１０分間供給して触媒の再生処理を実施した以外は、実施例１と同様にして燃料改質試験を実施した。触媒の再生処理後の燃料改質処理において生成したＨ_２及びＣＯの濃度をガスクロマトグラフ法により測定した。その結果を図３に示す。

【0065】

【表1】

【0066】

図３に示したように、空燃比が特定の範囲にあるリーン雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスと空燃比が特定の範囲にあるリッチ雰囲気で稼働している内燃機関で生じた排ガスとを交互に燃料改質触媒に供給することによって、硫黄被毒により劣化した燃料改質触媒が再生され、燃料改質によって生成するＨ_２やＣＯの量が増加することが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0067】

以上説明したように、本発明によれば、硫黄被毒による燃料改質触媒の劣化を十分に防止することが可能となる。したがって、本発明の燃料改質装置は改質ガスの生成量が多くなるため、本発明の燃料改質装置を組み込むことによって、燃費性能やエミッションが向上した燃料改質エンジンシステムを得ることができる。

【符号の説明】

【0068】

１：燃料改質触媒
２：排ガス供給流路
３ａ、３ｂ：温度センサー
４：燃料改質触媒用燃料供給手段
５：内燃機関（例えば、エンジン等）
６：吸気配管
７：排気配管
８：排気再循環（ＥＧＲ）配管
９：ＥＧＲクーラ
１０：ＥＧＲバルブ
１１：内燃機関用燃料供給手段

【図1】

【図2】

【図3】