CN102213145B - 选择性存储重整燃料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于选择性存储由为发动机提供燃料的燃料重整器输出的气态重整燃料的系统和方法。由燃料重整器产生的一氧化碳可以在发动机和/或发动机排气中连续燃烧而不是被存储。

Description

选择性存储重整燃料
技术领域
本发明涉及用于运行具有燃料重整器的发动机的系统和方法。
背景技术
燃料重整器可以被用于将酒精燃料转化成气态燃料(重整燃料)以便向发动机供给燃料。例如，乙醇重整器可以将乙醇重整成包括氢气(H2)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)的重整气体以用于发动机中的燃烧。燃料重整器反应可以由从发动机重新获得的排气热量/余热驱动，且由重整器输出的气态重整燃料可以被存储，例如被存储为压缩气体或吸附气体，以便由发动机使用。
本发明人在此已经认识到由于由燃料重整器输出的重整燃料可能包括CO，所述重整燃料的存储可能由于存在CO和剩余气体而退化。
发明内容
在一个示例性方案中，为了至少部分解决上述问题，提供一种运行发动机的方法。该方法包括：将燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态燃料；以及选择性存储H2和CH4中的至少一种或两种。例如，由重整器产生的CO可以在发动机和/或发动机排气中燃烧而不是被存储。
以此方式，由燃料重整器产生的重整成分(例如H2和CH4)可以被存储和缓存以便由发动机使用。这种缓存使得与工况相称的或多或少的H2和CH4能够被输送到发动机，也不需要与H2和CH4一起存储CO。相反，CO可以被传输到发动机而不需要缓存，因为它对控制发动机运行(如爆震缓解等)的影响小于剩余重整气体(H2和CH4)的影响。
根据另一个方面，提供一种运行具有燃料重整器的发动机的方法。该方法包括：运行重整器以将燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态燃料；从气态燃料中分离CO；在该CO从气态燃料中分离出后将所分离的CO喷入发动机的汽缸中。
在一个实施例中，该方法进一步包括基于喷入发动机中的CO量调整一个或多于一个发动机工况。
在另一个实施例中，基于喷入发动机中的CO量调整一个或多于一个发动机工况包括响应于喷入发动机中的CO量的增加而增加火花正时和汽缸充气中的至少一个。
在另一个实施例中，CO通过分子筛从气态燃料中分离。
在另一个实施例中，CO通过变压吸附从气态燃料中分离。
在另一个实施例中，该方法进一步包括当停用燃料重整器时将所分离的CO喷入发动机的排气中。
在另一个实施例中，该方法进一步包括当停用燃料重整器时将所分离的CO喷入发动机的排气中，响应于将分离的CO喷入发动机而以稀燃(lean)运行发动机，以及将剩余的气态燃料传输到发动机，其中被传输的量响应于发动机爆震而被调节。
在另一个实施例中，该方法进一步包括利用CO捕集器中的至少一部分CO来保持燃料重整器中的催化剂在发动机关闭之后的一段时间内是暖的。
根据另一个方面，一种系统包括：发动机，其包括用于燃料燃烧的汽缸和排气系统；重整器，其被配置为将燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态燃料；CO捕集器，其用于从气态燃料中分离CO；存储箱，其被配置为存储H2和CH4中的至少一种；将指令编码于其上的计算机可读存储介质，这些指令包括在CO从气态燃料中分离出后将所分离的CO连续喷入发动机的汽缸中或排气系统中的指令，以及选择性地存储H2和CH4中的至少一种的指令。
在一个实施例中，CO捕集器包括分子筛。
在另一个实施例中，CO捕集器通过变压吸附从气态燃料中分离出CO。
在另一个实施例中，选择性地存储H2和CH4中的至少一种包括通过响应于气态燃料的可用量、发动机转速和发动机负载将所述气态燃料喷入发动机的汽缸中而运行所述发动机，以及存储一定量的未被发动机使用的H2和CH4中的至少一种。
在另一个实施例中，该系统进一步包括CNG压缩机，其中该CNG压缩机被用于存储H2和CH4中的至少一种。
应该理解的是提供上述概述以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步说明的概念的选择。这并不意味着指定要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护的范围通过随附于说明书的权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决任何上述或在本发明的任何部分提及的缺点的实施方式。
附图说明
图1示出具有燃料重整器的发动机的示意图。
图2示出用于选择性存储由燃料重整器输出的气态重整燃料的示例方法。
图3示出用于存储非CO重整燃料输出并将非CO重整燃料(reformer)输出传送到发动机的示例方法。
图4示出用于在发动机关闭时从CO捕集器中抽取CO的示例方法。
具体实施方式
以下描述涉及用于运行具有燃料重整器的发动机的系统和方法，图1示出其一个示意性示例。燃料重整器可以被用于将酒精燃料转化成气态燃料(重整燃料(reformate))以便向发动机供给燃料。例如，乙醇重整器可以将乙醇重整成包括氢气(H2)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)的重整气体以便在发动机中燃烧。在发动机中使用气态重整燃料可以帮助例如在高负载发动机工况期间实现高度稀释的运行、发动机冷起动和发动机爆震减少。
燃料重整器反应可以由来自发动机的被恢复排气热量来驱动，并且由重整器输出的气态重整燃料可以被存储为例如压缩气体或吸附气体以便由发动机使用。
当燃料被重整成气态燃料时，气态燃料可以被选择性地随车存储在发动机上或传送到发动机以帮助实现冷起动和/或爆震抑制，例如如图2所示。例如，CO可以从气态燃料中分离出并在发动机或排气中连续燃烧。这样，由燃料重整器产生的重整成分(例如H2和CH4)可以被安全地存储以便由发动机使用。
现在转向图1，其显示了可以包含在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统以及由通过输入装置130来自车辆驾驶员132的输入来控制。在这一示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可以被连接到曲轴40，从而活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统被连接到车辆的至少一个驱动轮上。此外，起动机马达可以经由飞轮被连接到曲轴40以使得发动机10的起动操作可用。
燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气阀52和排气阀54选择性地与燃烧室30连通。在一些示例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。每个进气阀和排气阀可以由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。作为替代，进气阀和排气阀中的一个或更多个可以由电机械控制阀线圈和电枢总成来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这一特定示例中，可以通过提供给节气门62内包含的电动马达或致动器的信号由控制器12改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被操作以改变提供给其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气。节流板64的位置可以由来自节气门位置传感器58的节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以提供各自的信号质量空气流量(MAF)和歧管绝对压力(MAP)给控制器12。
燃料喷射器66被显示为直接连接到燃烧室30以便与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW脉宽成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66提供所谓的直喷的燃料至燃烧室30。该燃料喷射器可以安装在例如燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。在一些实施例中，燃烧室30可以替代地或附加地包括布置在进气通道44中的燃料喷射器，该配置为在燃烧室30上游提供所谓的进气道喷射的燃料至进气道。燃料可以被燃料系统传送到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱91、燃料箱91内的燃料泵(未图示)、燃料管线90和燃料轨(未图示)。
在一些示例中，可以采用多个燃料箱。例如，多个燃料箱可以包括乙醇燃料箱和汽油燃料箱。多个燃料箱中的每一个可以包括燃料泵和用于帮助传送燃料至发动机的各种其他部件。
燃料重整器97被显示为连接到排气通道48。燃料重整器97被配置为将由燃料箱91通过燃料管线14供给的燃料重整成气态重整燃料。例如，当燃料箱91中的燃料包括乙醇时，燃料重整器97可以被配置为将该燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态重整燃料。
阀门16可以被定位在燃料管线14中以将燃料传输转移到重整器或发动机。另外，燃料传感器18可以被设置在燃料管线中以便例如在补给燃料事件之后确定所用燃料的类型。在一些示例中，可以采用燃料蒸发器来蒸发供应给燃料重整器的燃料。因此，例如，汽化器腔室的燃料蒸发器可以被设置在燃料管线14中或与燃料重整器相同的单元内。燃料可以借助于设置在燃料管线14中的泵96被喷射到重整器中。在一些示例中，可以在穿过重整器的气体中产生高压。因此在一些示例中，泵96可以包括液压倍增器以帮助在高压下传输燃料到重整器。作为另一个示例，燃料可以在低压力条件下被喷射到重整器中。例如，当由重整器输出的气态燃料量低于阈值时，燃料可以被喷射到重整器中。
燃料重整器97包括催化剂72。在一些示例中，催化剂72可以包括在导热金属支撑结构表面上的铜，例如镀铜的兰尼(Raney)镍。例如，可以通过在具有大表面积的多孔镍支撑结构上沉积铜来制备催化剂。
重整器97可以在乙醇经过催化剂时使用排气热来驱动乙醇的吸热脱氢作用，以促进将乙醇重整成包括H2、CO和CH4的气态重整燃料。例如，汽化乙醇可以在升高的温度下经过催化剂表面。因此重整器97可以热连接到排气通道48。例如，重整器97的催化剂72可以被热连接到排气管48的一部分。例如，当被自由热源例如排气热驱动时，来自乙醇的气态重整燃料可以增加乙醇的燃料值。另外，气态燃料可以取代进气歧管中的空气并因此降低泵送工作。
在一些示例中，燃料重整器97可以包括用于燃料重整器的额外温度控制的电热器98。同样，在一些示例中，重整器旁通管20可以被设置在排气管中以引导排气远离重整器，例如以控制燃料重整器的温度。重整器旁通管20可以包括在重整器97上游的旁通阀22以控制与重整器97热接触的排气的量。
CO捕集器31可以被设置在重整器输出燃料管线69中以从重整器97产生的气态燃料中分离出CO。在一些示例中，CO捕集器可以采用分子筛来将CO从重整器输出的重整燃料气体中分离出。例如，CO捕集器31中的分子筛可以包括铝硅酸盐矿石、沸石或者具有CH4和H2能够扩散通过的开放结构的合成化合物。
在一些示例中，CO捕集器31可以采用变压吸附来从重整器输出中分离出CO。在变压吸附中，多个吸附剂容器可以被包括在CO捕集器31中。这样可以实现从重整器输出中近似连续地分离出CO。
由CO捕集器31从重整器输出分离出的CO可以被传输到发动机入口和/或排气口中。由于CO是燃料(例如还原剂)，CO可以通过燃烧至少部分帮助驱动发动机。分离的CO可以经由CO燃料管线33和设置在进气歧管44中的CO喷射器35被传输到发动机。在一些示例中，分离的CO可以被直接喷入汽缸30。分离的CO可以经由CO燃料管线37和连接到排气通道48的CO喷射器41被传输到发动机排气。分离的CO可以经由设置在CO捕集器31中的CO出口处的阀门43被引导到发动机和/或排气。例如，由CO捕集器31输出的分离的CO可以被传输到发动机和排气中的一个或两者中。
在一些示例中，可以在从CO捕集器31抽取CO时的条件期间使用阀门43。例如，如果CO捕集器31包括分子筛，则可以从CO捕集器循环地抽取CO。
由重整器输出的非CO气体成分可以经由气态燃料管线45被引导到重整燃料存储箱93。燃料管线45可以包括设置于其中的阀门47以控制气态重整燃料到重整燃料存储箱93的传输。在一些示例中，重整燃料存储箱93可以包括车载CNG压缩机23，该压缩机可以被用于压缩并存储至少一部分非CO气态成分。
由重整器产生的气态燃料可以借助于气态燃料喷射器89被喷射到进气歧管44。在其他示例中，气态燃料可以被直接喷射到汽缸30中。气态燃料可以从重整燃料存储箱93被供给到气态燃料喷射器89。在一些示例中，由重整器输出的气态燃料的压力可以足以帮助传输气态燃料到重整燃料存储箱93，例如由于重整器中的高温。然而，在一些示例中，可以在重整燃料管线69中设置泵以帮助增压重整器输出的气态燃料。当重整器输出的气态重整燃料处于比存储箱93更低的压力下时，设置在重整燃料管线69中的止回阀82限制气态燃料从存储箱93流到燃料重整器97。在一些示例中，替换重整燃料存储箱或除了重整燃料存储箱之外，气态燃料可以被供应到例如混合动力车辆(HEV)中的燃料电池中。
如果向燃料重整器97供应包括酒精的燃料混合物，不是酒精的一部分燃料可以不被重整，因此可以冷凝。因此，热交换器83可以被设置在重整燃料存储箱93上游的重整燃料管线中，以在重整器输出的气态重整燃料到达气态燃料喷射系统之前帮助冷却该气态重整燃料。这样，冷凝物可以在到达气态燃料喷射系统之前被捕获到重整燃料存储箱中。
重整燃料存储箱93可以包括连接到燃料管线90的排液管线17以将冷凝物从重整燃料存储箱93引导到液体喷射管线例如燃料供应管线90中。这样止回阀13可以被定位在排液管线17与燃料管线90的交叉点上游以防止冷凝物回流到燃料箱。在一些示例中，来自重整燃料存储箱93的冷凝物可以返回到燃料箱91。另外，冷凝物计量阀19可以被设置在排液管线17中以控制传输到液体喷射管线或返回到燃料箱91的冷凝物量。
燃料重整器系统可以包括由燃料重整器97用于操作的系统组件。例如，燃料重整器系统可以包括燃料重整器97、催化剂72、燃料管线14、电热器98、重整燃料管线69和71、重整燃料泵96、重整燃料存储箱93、排液管线17和与其连接的各种传感器和其他组件。
在一些示例中，燃料重整器系统可以包括水-气转换催化剂以将重整器输出的CO转化成CO2和H2。例如，催化剂72可以帮助进行水-气转换反应以将CO转化成CO2和H2。在另一个示例中，水-气转换催化剂可以被设置在重整燃料管线69中以便帮助进行水-气转换反应。用于促进水-气转换反应的催化剂示例包括Fe3O4(磁铁矿)或其他过渡金属和过渡金属氧化物以及兰尼(Raney)铜催化剂。这样，由重整器反应输出的CO可以基本被转化成CO2和H2。
在具有或不具有点火火花的情况下，发动机10的燃烧室30或一个或更多个其他燃烧室可以在压缩点火模式下运行。无分配器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。
排气传感器126被显示为连接到重整器97上游的排气通道48。传感器126可以是提供排气空燃比的指示的任何适当传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。
排气再循环系统(EGR)73可以被连接到重整器97下游的排气通道48。EGR系统可以包括沿着EGR管道76设置的EGR阀74和EGR冷却器75。燃料重整器97可以帮助冷却经由EGR系统73再循环至发动机的排气。
排放控制装置70被连接到重整器97下游的排气通道。在一些示例中，排放控制装置70可以位于重整器97上游。在一个示例中，排放控制装置70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每一个具有多块砖。在一些示例中，排放控制装置70可以使三元类型的催化剂。在其他示例中，示例性排放控制装置70可以包括一个或多个柴油氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原催化剂(SCR)和柴油微粒过滤器(DPF)。在穿过排放控制装置70之后，排气被引导到尾管77。
控制器12在图1中被显示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器12被显示为接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号外，还包括：来自连接到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；连接到加速器踏板130用于感测脚132施加的作用力的位置传感器134的测量值；来自连接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置；来自压力传感器85的燃料重整器箱压力的测量值；来自温度传感器87的燃料重整器箱温度的测量值；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。也可以感测大气压力(传感器未显示)以便由控制器12处理。在一些示例中，发动机位置传感器118在曲轴的每一回转中产生预定数量的等间距脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。
在一些示例中，在混合动力车辆中发动机可以连接到电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并行配置、串行配置或其变形或其组合。
虽然图1仅显示了多汽缸发动机的一个汽缸，但每个汽缸可以类似地包括其自身的一套进气阀/排气阀、燃料喷射器、火花塞等。另外，虽然图1显示了正常的吸气发动机，但在一些示例中发动机10可以是涡轮增压的。
现在转向图2，其显示了选择性存储由燃料重整器输出的重整燃料的示例方法200。
在202处，方法200包括确定燃料重整器是否在运行。例如，包括一定量酒精如乙醇的燃料可以被喷射到重整器中。重整器可以将燃料重整成气态重整燃料。例如，乙醇重整器可以将乙醇重整成包括H2、CO和CH4的重整气体。在发动机中使用气态重整燃料可以例如在高负载发动机工况期间帮助发动机冷起动和发动机爆震减少。
如上所述，在一些示例中，燃料重整器系统可以包括水-气转换催化剂以将重整器输出的CO转化成CO2和H2。例如，燃料重整器中的催化剂如催化剂72可以帮助进行水-气转换反应以将CO转化成CO2和H2。在其他示例中，水-气转换催化剂可以被设置在重整燃料管线例如燃料管线69中以便帮助进行水-气转换反应。这样，由重整反应输出的CO可以基本被转化成CO2和H2。然而，即使采用水气转换催化剂，CO仍然可能存在于重整器输出中。
因此，由重整器输出的重整燃料可以被引导通过设置在重整燃料管线中的CO捕集器例如CO捕集器31。CO捕集器可以将CO从重整器输出的重整气体中的其他成分中分离出。
如果在202处重整器在运行中，则方法200进行到206。在206处，方法200包括从重整器输出中分离CO。可以通过各种方法和系统组件从重整器输出中分离CO。
在一些示例中，CO捕集器可以包括一个或更多个分子筛以在重整气体经过筛网时分离CO。例如，CO捕集器中的分子筛可以包括铝硅酸盐矿石、沸石或者合成化合物，这些合成化合物具有通过其CH4和H2基本能够扩散但是CO将基本不扩散的开放结构。分子筛的操作可以依赖于CO捕集器的压力和/或温度。例如，由分子筛分离的CO量可以随着CO捕集器的压力增加而增加。类似地，由分子筛分离的CO量可以随着CO捕集器的温度降低而增加。
在一些示例中，CO捕集器可以采用变压吸附来从重整器输出中分离CO。在变压吸附中，多个吸附剂容器可以被包括在CO捕集器中。吸附剂容器可以包括吸附材料，例如铝硅酸盐矿石和/或沸石。通过循环CO捕集器中吸附剂容器的压力和/或温度，可以实现从重整输出中近似连续地分离CO。
然而，由CO捕集器输出CO可能出现延迟，其中该延迟可以是例如当采用变压吸附时CO捕集器中的第一吸附剂容器变得对CO饱和的时间段。当采用变压吸附时，一旦已经经过初始延迟，则可以实现由CO捕集器近似连续地输出CO。
在穿过分子筛之前，由重整器输出的重整燃料可以包括CO和非CO气态成分，例如H2和CH4。非CO成分可以穿过网筛材料充分扩散，而CO可能基本不穿过网筛材料扩散。因此，在一些示例中，当在CO捕集器中采用分子筛时，可以在重整气体不被喷射到CO捕集器中的条件下由CO捕集器输出CO。
例如CO捕集器的压力和/或温度可以随着重整气体被喷射到CO捕集器中而增加(因为非CO成分可以穿过网筛材料充分扩散，但CO可能基本不穿过网筛材料扩散)。因此，在一些示例中，可以暂时停止将重整气体喷射到CO捕集器中，从而可以从CO捕集器中抽取CO并且将其输送到发动机和/或排气中。例如，当CO捕集器中的气体压力达到预定阈值时，可以暂时停止将重整气体喷射到CO捕集器中。在一些示例中，阀门可以被设置在管线69中或CO捕集器中以控制进入CO捕集器的重整燃料的流量。在其他示例中，在这些CO捕集器抽取循环期间可以暂时停用重整器。CO捕集器中的气体的压力可以足以驱动CO至发动机或排气的输送，例如经由阀门43。
如果在CO捕集器中采用变压吸附，则多个吸附剂容器可以被包含在CO捕集器中，并且可以采用压力循环以连续存储和抽取吸附剂容器中的CO。例如，一旦第一吸附剂容器变得对CO饱和，则重整燃料被转移到CO捕集器中的第二吸附剂容器，同时对第一吸附剂容器抽取CO。这样，可以实现由CO捕集器近似连续地输出CO。
在208处，方法200包括输送所分离的CO到发动机。例如，阀门43可以经由燃料管线33和喷射器35将由CO捕集器31输出的CO引导到进气歧管44。由CO捕集器输出的CO可以以其离开CO捕集器的速率被连续馈送到发动机中。
在210处，方法200包括基于输送到发动机的CO量来调节发动机运行参数。在一些示例中，输送到发动机的CO量可以通过设置在CO捕集器或CO燃料管线(例如燃料管线33)中的传感器(例如压力传感器或流量传感器)来监控。响应于喷射一定量CO到发动机中所调节的发动机运行参数可以包括：火花正时、汽缸充气、喷射到发动机中的非CO燃料量等。
例如，喷射到发动机中的CO量的增加可以导致火花正时和充气中的至少一个增加。例如，致动器如节气门、阀门正时(例如曲轴位置)、阀门升程和增压压力可以被设定到当喷射到发动机的CO量增加时增加汽缸充气的位置。因此，当CO被喷射到发动机中时发动机可以以稀燃运行。
喷射到发动机中的CO量的增加也可以导致例如从燃料箱91或重整燃料存储箱93喷射到发动机中的非CO燃料量的减少。例如，如果重整燃料被用于例如在冷起动或高负载条件下为发动机供给燃料，并且由CO捕集器输出CO，则可以减少输送到发动机的非CO重整燃料量。类似地，如果来自燃料箱(例如箱体91)的燃料被用于为发动机供给燃料，并且由CO捕集器输出CO，则可以减少输送到发动机的非CO燃料量。
在212处，方法200包括存储非CO重整燃料输出和/或将非CO重整燃料输出输送到发动机。在CO捕集器从重整器输出的重整气体中滤除CO后，所得到的非CO重整燃料可以被输送到发动机，以例如帮助进行冷起动或在高负载条件下抑制发动机爆震，或者被存储以便随后由发动机使用。图3示出输送非CO重整燃料输出至发动机并且将非CO重整燃料存储在例如重整燃料存储箱93中的示例方法300。
在302处，方法300包括确定是否由CO捕集器输出非CO重整燃料。如上所述，当燃料重整器在运行中并且CO捕集器吸收重整器输出的重整燃料中的CO时，可以由CO捕集器输出非CO重整燃料。如果在302处由CO捕集器输出非CO重整燃料，则方法300进行到304。在一些示例中，一个或更多个传感器例如流量传感器可以被设置在CO捕集器中以确定由CO捕集器输出的非CO重整燃料的量(例如流量)。
在304处，方法300包括确定是否满足输送非CO重整燃料到发动机的发动机工况。不同于连续输送分离的CO到发动机，输送到发动机的非CO重整燃料可以依赖于各种发动机运行参数。例如，输送非CO重整燃料到发动机可能发生在：冷起动条件下，当发动机的温度低于阈值温度时，或者高负载条件下，例如发动机RPM高于阈值，以减少发动机爆震。
如果在304处不满足输送非CO重整燃料至发动机的发动机工况，则方法300进行到306。在306处，方法300包括确定所存储的非CO重整燃料量是否大于阈值。在一些示例中，非CO重整燃料成分可以以低于阈值的量被存储，例如低于0.1汽油加仑当量(GGE)，以便降低气体泄漏量并提高存储气体的安全性。可以通过设置在重整燃料存储箱中的各种传感器来确定存储的非CO重整燃料量。例如，设置在重整燃料存储箱中的压力和/或温度传感器可以被用于确定存储的非CO重整燃料量。
在306处如果所存储的非CO重整燃料量小于阈值，则方法300进行到308。在308处，由CO捕集器输出的非CO重整燃料被存储，例如存储到重整燃料存储箱93中。
然而，在一些示例中，在306处如果所存储的非CO重整燃料量大于阈值，则方法300进行到310以输送非CO重整燃料到发动机。在这种情况下，重整燃料存储箱可以被填充到阈值，因此为防止泄漏状况，在310处可以将非CO重整燃料喷射到发动机中。
在310处喷射输送到发动机的非CO重整燃料后，方法300进行到312。在312处，方法300包括基于输送到发动机的非CO重整燃料量来调节发动机运行参数。在一些示例中，输送到发动机的CO量可以通过设置在CO捕集器或CO燃料管线(例如燃料管线33)中的传感器(例如压力传感器或流量传感器)来监控。响应于喷射一定量CO到发动机中所调节的发动机运行参数可以包括：火花正时、汽缸充气、非CO燃料喷射量等。
例如，喷射到发动机中的CO量的增加可以导致火花正时和充气中的至少一个增加。例如，致动器如节气门、阀门正时(例如曲轴位置)、阀门升程和增压压力可以被设定到当喷射到发动机的重整燃料量增加时增加汽缸充气的位置。
然而，如果在304处满足输送非CO重整燃料至发动机的发动机工况，则方法300进行到310。在310处，方法300包括输送非CO重整燃料至发动机。在这种情况下，非CO重整燃料可以被输送到发动机以帮助例如在高负载条件下进行冷起动或抑制爆震。
在310处喷射输送到发动机的非CO重整燃料之后，方法300进行到312。在312处，方法300包括基于如上所述输送到发动机的非CO重整燃料量调节发动机运行参数。
因此非CO重整燃料存储或输送至发动机可以基于各种发动机运行参数，这和输送CO至发动机不同，其以被CO捕集器输出的速度连续传输到发动机。由于CO在存储之前被从重整燃料中去除，因此由燃料重整器产生的重整燃料成分，例如H2和CH4，可以被安全地存储以便由发动机使用。
继续进行图2中的方法200，在非CO重整燃料存储和/或输送至发动机之后，方法200进行到214。在214处，方法200包括确定是否停用重整器。例如，发动机工况可能使得重整器反应被停止，例如如果重整器的温度太低，如果供给到重整器的燃料中没有充足的酒精，或者如果重整器系统的一个或更多个组件变得退化。作为另一个示例，重整器可以在发动机关闭期间被停用。
如果在214处没有停用重整器，则方法200返回到步骤206以继续从重整器输出中分离CO并且在发动机和/或排气中将其燃烧直到重整器被停用而停止产生重整燃料。
如果在214处停用重整器，则方法200进行到218。在218处，方法200包括确定发动机在燃料重整器停用后是否在运转。例如，发动机工况可能使得重整器反应被停止，例如如果重整器的温度太低，如果供给到重整器的燃料中没有充足的酒精，或者如果重整器系统的一个或更多个组件变得退化。作为另一个示例，重整器可以在发动机关闭期间被停用。
当停用燃料重整器时，一定量的CO可能在停用后仍留在CO捕集器中。例如，在重整器停用后当不再产生重整燃料时，CO可能仍留在CO捕集器中的吸附材料中。在一些示例中，在重整器停用后可以抽取CO捕集器中的CO。
如果在停用重整器之后发动机仍然运转，则方法200进行到220。在220处，方法200包括从CO捕集器中抽取所分离的CO并将所抽取的CO传输到发动机。
从CO捕集器中抽取CO可以包括调节CO捕集器的一个或更多个运行参数。例如，CO捕集器中的一个或更多个吸附剂容器的压力可以被降低以从CO捕集器中抽取CO。可以通过调节CO捕集器中的一个或更多个阀门来减小CO捕集器中一个或更多个吸附剂容器中的压力。例如，阀门43可以被打开且阀门47被关闭以使得CO被从CO捕集器中抽取并传输到发动机。在一些示例中，从CO捕集器中抽取CO可以包括利用气体从CO捕集器中冲洗CO。例如，排气或空气可以被引导流过CO捕集器中的吸附材料以便从CO捕集器中抽取CO。
作为另一个示例，CO捕集器中的一个或更多个吸附剂容器的温度可以被增加以从CO捕集器中抽取CO。在一些示例中，CO捕集器中的一个或更多个吸附剂容器的温度可以由位于CO捕集器内的加热器来增加。在其他示例中，排气可以被引导流过CO捕集器以便增加从CO捕集器中抽取CO的温度。
在222处，方法200包括响应于所抽取的CO量来调节发动机运行参数。在一些示例中，可以经由设置在CO捕集器或CO燃料管线(例如燃料管线33)中的传感器(例如压力或流量传感器)来监控传输到发动机的CO量。响应于喷射一定量CO到发动机中而被调节的发动机运行参数可以包括：火花正时、汽缸充气、非CO燃料喷射量等。
例如，喷入发动机中的CO量的增加可以导致火花正时和充气中的至少一个增加。例如，致动器如节气门、阀门正时(例如曲轴位置)、阀门升程和增压压力可以被设定到当喷入发动机中的重整燃料量增加时增加汽缸充气的位置。
喷入发动机中的CO量的增加也可以导致例如从燃料箱91或重整燃料存储箱93喷入发动机中的非CO燃料量的减少。例如，如果重整燃料被用于例如在冷起动或高负载条件下为发动机供给燃料，并且CO被CO捕集器输出，则可以减少传输到发动机的非CO重整燃料量。类似地，如果来自燃料箱如箱体91的燃料被用于为发动机供给燃料，并且CO被CO捕集器输出，则可以减少传输到发动机的非CO燃料量。
响应于抽取的CO量调节发动机运行参数也可以包括响应于CO捕集器如何抽取来调节发动机运行参数。例如，如果排气被用来升高CO捕集器中的一个或更多个吸附剂容器的温度，则发动机运行参数可以被调节以升高排气温度。例如，发动机可以在更高的RPM下运行。作为另一个示例，如果排气被用于在抽取过程中从CO捕集器中冲洗CO，则发动机运行参数可以被调节以增大排气流速，例如发动机RPM可以暂时增大以帮助抽取。
然而，如果在216或214处重整器被停用并且在218处发动机不运转，则方法200进行到224。在这种情况下当发动机被关闭时重整器被停用。如上所述，在重整器停用之后，CO可以保留在CO捕集器的吸附剂材料中。
因此，在224处，方法200包括从CO捕集器中抽取所分离的CO并且将该CO传送到排气。
在发动机关闭时从CO捕集器中抽取CO可以包括调节多种发动机和/或排气工况。例如，在发动机关闭时从CO捕集器中抽取CO可以包括使CO捕集器中的吸附剂容器减压以释放吸附材料中的CO。使CO捕集器中的吸附剂容器减压可以包括如上所述调节CO捕集器中的一个或更多个阀门。例如，阀门47可以被关闭并且阀门43可以被打开以将所抽取的CO引导至发动机排气。紧跟在发动机关闭之后，排气可以保留足够热以燃烧从CO捕集器抽取的CO，或者在排气催化剂例如催化剂70中发生反应。
图4中示出在发动机关闭过程中从CO捕集器中抽取CO的示例方法400。
在402处，方法400包括确定是否启动发动机关闭。例如，发动机操作者可以启动发动机关闭。在一些示例中，发动机关闭的启动可以被发送到发动机控制器例如控制器12。如果在402处启动发动机关闭，则方法400进行到404。
在404处，方法400包括确定CO是否在CO捕集器中。如上所述，在停用燃料重整器之后CO可以停留在CO捕集器中。在一些示例中，一个或更多个传感器可以被设置在CO捕集器中以确定CO捕集器中的CO量。在其他示例中，CO捕集器中的CO的量可以是基于重整器的工况。例如，CO捕集器中的CO的量可以是基于燃料重整器在其被停用之前其运行多长时间。另外，CO捕集器中的CO的量可以是基于催化剂的尺寸或类型和/或CO捕集器中的催化剂的数量。如果在404处确定CO在CO捕集器中，则方法400进行到406。
在406处，方法400包括确定是否满足CO抽取的排气条件。在一些示例中，排气系统的温度可以被测量，例如经由温度传感器，并且与阈值温度相比较。该阈值温度可以是这样的温度，即在该温度以上喷射到排气中的CO将足以燃烧成CO2。在其他示例中，排气和/或排放控制催化剂(例如催化剂70)中的氧气含量可以被测量并且与氧气含量阈值相比较。氧气含量阈值可以是这样的氧气量，在该氧气量之上被喷射到排气中的CO量将被充分氧化成CO2。氧气含量阈值可以取决于喷射到排气中的CO量。
如果在406处不满足CO抽取的排气条件，则该方法进行到408。在408处，方法400包括调节发动机和/或排气工况以使得满足CO抽取的排气条件。
例如，如果排气和/或排放控制催化剂(例如催化剂70)不具有足够的存储氧气以便在发动机开始关闭之后氧化CO捕集器中的一定量的CO，则在停止发动机中的燃烧之前发动机可以以稀燃运行多个燃烧周期。作为另一个示例，发动机节气门和/或阀门正时可以在开始发动机关闭之后被调节以增加当发动机减速旋转至静止时被泵送穿过发动机的新鲜空气。这样，当从CO捕集器中抽取CO时，更多的CO可以在排气中被氧化，导致减少CO排放。
在其他示例中，如果排气温度低于喷入排气中的CO将被充分燃烧的阈值温度，则从CO捕集器中抽取CO可以被延迟一段时间直到排气达到阈值温度。这样，当CO被从CO捕集器抽取时，更多的CO可以在排气中燃烧，从而导致减少CO排放。
一旦在406处满足CO抽取的排气条件或者在408处发动机和/或排气工况被调节，则方法400进行到410。
在410处，方法400包括从CO捕集器中抽取所分离的CO并将该CO传送到排气。例如，在发动机关闭时从CO捕集器中抽取CO可以包括使CO捕集器中的分子筛或吸附剂容器减压以释放吸附剂材料中的CO。CO捕集器中的分子筛或吸附剂容器的减压可以包括调节CO捕集器中的一个或更多个阀门。例如，阀门47可以被关闭且阀门43可以被打开以引导所抽取的CO至发动机排气。
另外，可以基于各种排气条件来调节抽取速率。例如，随着排气温度升高，从CO捕集器中抽取CO的速率可以增加，例如通过调节阀门43。作为另一个示例，随着排气的氧气含量升高，从CO捕集器中抽取CO的速率可以增加，例如通过调节阀门43。
这样，CO可以被从CO捕集器中抽取出并且被充分氧化以减少CO排放和减少在发动机上的CO车载存储。
在一些示例中，CO捕集器中的一部分CO可以被用于在发动机关闭事件期间和之后保持重整器催化剂温暖。例如，响应于发动机关闭事件，CO捕集器中的CO的抽取速率可以被降低，以便保持重整器催化剂在发动机关闭事件之后的时间段内是暖的。这样，重整器催化剂可以被加热以用于随后的操作。
注意本文包括的示例系统和方法能够被用于各种发动机和/或车辆系统结构。此处描述的特定程序可以表示一个或更多个任意数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作或功能可以以图示说明的顺序、以并列方式或在其它省略的情况下被执行。同样，处理顺序对于实现此处描述的示例实施例的特征和优点并不是必需的，而是提供便于说明和描述的处理顺序。根据所使用的具体策略，一个或更多个说明的动作或功能可以被重复地执行。此外，被描述的动作可以用图形表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
应该意识到，此处公开的结构和程序实质上是示范性的，并且这些特定的实施例不被认为有限制的意思，因为可能有很多变化。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括此处公开的各种系统和结构以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别地指出被认为是新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包括一个或更多个这种元件的合并，不要求也不排除两个或更多个这种元件。公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对当前权利要求的修改或通过在这个或相关的应用中的新的权利要求的陈述来声明。这些权利要求，无论在范围上是否比原始权利要求更宽、更窄、等同或不同，均被认为是包含在现有公开的主题以内。

Claims (9)

1.一种用于运行发动机的方法，其包括：
将燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态燃料；以及
以与CO相比更大程度地选择性存储H2和CH4中的至少一种；以及
从所述气态燃料中分离CO并且在该CO从所述气态燃料中分离出后将所分离的CO喷入到所述发动机的汽缸中而不存储该CO。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于喷入到所述发动机中的CO量来调整一种或多种发动机运作状况。
3.根据权利要求2所述的方法，其中基于喷入到所述发动机中的CO量来调整一种或多种发动机运作状况包括响应于喷入到所述发动机中的CO量的增加而增加火花正时和汽缸充气中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述CO通过分子筛从所述气态燃料中分离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述CO通过变压吸附从所述气态燃料中分离。
6.根据权利要求1所述的方法，其中选择性存储H2和CH4中的至少一种包括通过响应于H2和CH4中的至少一种的可用量、发动机转速和发动机负载将H2和CH4中的至少一种喷入所述发动机的汽缸中而运行所述发动机，以及存储一定量的未被所述发动机使用的H2和CH4中的至少一种，该方法进一步包括从所述气态燃料中分离一定量CO，并且在被分离后将该一定量CO连续喷入所述发动机的汽缸中，并且基于喷入所述汽缸中的所述一定量CO调节发动机运行参数，以及基于发动机工况和所存储的H2和CH4的量将H2和CH4中的至少一种传输到所述发动机。
7.根据权利要求1所述的方法，其中选择性存储H2和CH4中的至少一种包括在所存储的H2和CH4的量小于阈值的第一工况下存储H2和CH4中的至少一种，以及在所存储的H2和CH4的量大于阈值的第二工况下不存储H2或CH4并将H2和CH4中的至少一种传输到所述发动机。
8.一种运行具有燃料重整器的发动机的方法，其包括：
运行所述重整器以将燃料重整成包括H2、CO和CH4的气态燃料；
从所述气态燃料中分离CO；
在该CO从所述气态燃料中分离出后将所分离的CO喷入所述发动机的汽缸中；并且基于喷入所述发动机中的CO量调节一种或多种发动机运作状况，所述调节包括响应于喷入到所述发动机中的所述CO量的增加而增加火花正时和汽缸充气中的至少一个。
9.根据权利要求8述的方法，其进一步包括当停用所述燃料重整器时将所分离的CO喷入所述发动机的排气中，响应于将分离的CO喷入所述发动机而以稀燃运行所述发动机，以及将剩余的气态燃料传输到所述发动机，其中被传输的量响应于发动机爆震而被调节。
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