JP2001234818A - Internal combustion engine having fuel reforming apparatus - Google Patents

Internal combustion engine having fuel reforming apparatus

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JP2001234818A
JP2001234818A JP2000046037A JP2000046037A JP2001234818A JP 2001234818 A JP2001234818 A JP 2001234818A JP 2000046037 A JP2000046037 A JP 2000046037A JP 2000046037 A JP2000046037 A JP 2000046037A JP 2001234818 A JP2001234818 A JP 2001234818A
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JP
Japan
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fuel
internal combustion
combustion engine
reforming
temperature
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JP2000046037A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Komatsu
宏 小松
Masayuki Munekiyo
正幸 宗清
Kazuhiko Ishiwatari
和比古 石渡
Hisashi Aoyama
尚志 青山
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cope with a rapid increase in the reformed gas requirement during the acceleration or the like in feeding the reformed gas generated by reforming the fuel using a reforming catalyst in a reformer 6 to an intake system 2 of an engine 1 from a mixer 4 via a reformed gas storage tank. SOLUTION: The pressure in the formed gas storage tank 3 is detected by a pressure sensor 34, and when the pressure of the reformed gas is dropped below the regular value, the air feed to the reformer 6 is increased and the water feed is reduced in order to raise the fuel reforming temperature above the regular value, and the ratio of the partial oxidation reaction which is the exothermic reaction among the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the fuel reforming reaction is controlled to increase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンに代表さ
れる炭化水素燃料やアルコール燃料を改質触媒により水
素、一酸化炭素などに改質する燃料改質装置を有する内
燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine having a fuel reforming apparatus for reforming a hydrocarbon fuel represented by gasoline or an alcohol fuel into hydrogen, carbon monoxide or the like by a reforming catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の燃料改質装置付き内燃機関とし
て、例えば特開昭50−75602号公報に示されるよ
うなものがある。
2. Description of the Related Art As a conventional internal combustion engine with a fuel reformer, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-75602.

【0003】これは、燃料改質装置として、部分酸化反
応のための第1触媒層と、水蒸気改質反応のための第2
触媒層とを設け、これらの触媒層は共に機関の排気熱に
より加熱する。そして、第1触媒層に炭化水素燃料と空
気とを供給して、発熱反応である部分酸化反応を行わ
せ、これにより得た改質ガスを機関に供給する一方、発
熱反応による熱で第2触媒層を加熱する。そして、第2
触媒層に炭化水素燃料と水(水蒸気)とを供給して、吸
熱反応である水蒸気改質反応を行わせ、これにより得た
改質ガスを機関に供給している。
[0003] As a fuel reforming device, a first catalyst layer for a partial oxidation reaction and a second catalyst layer for a steam reforming reaction are used.
A catalyst layer, and these catalyst layers are both heated by the exhaust heat of the engine. Then, a hydrocarbon fuel and air are supplied to the first catalyst layer to cause a partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, and the resulting reformed gas is supplied to the engine, while the second heat is generated by the heat generated by the exothermic reaction. Heat the catalyst layer. And the second
Hydrocarbon fuel and water (steam) are supplied to the catalyst layer to cause a steam reforming reaction, which is an endothermic reaction, and the resulting reformed gas is supplied to the engine.

【0004】また、SAEペーパー931096に記載
されているように、改質ガスを一時的に貯蔵する改質ガ
ス貯蔵タンクを設けて、機関への改質ガスの供給変動を
緩和するようにしたものもある。
Further, as described in SAE Paper 931096, a reformed gas storage tank for temporarily storing reformed gas is provided to mitigate fluctuations in the supply of reformed gas to the engine. There is also.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料改質装置付き内燃機関にあっては、機関
が加速状態になると、機関に供給する改質ガスを確保す
るため、急激に炭化水素燃料と水とを増加させる必要が
あり、この場合、排気から得られる熱量の応答性が悪い
ことに伴う、第2触媒層の温度低下が起こる。第2触媒
層が所定温度となるように、炭化水素燃料と空気との混
合気を第1触媒層に送入し、第2触媒層の温度を高める
よう制御しているが、温度低下を生じている間、改質ガ
ス中にメタンや低級炭化水素の含有が多くなり、つまり
機関に供給される燃料の組成が急激に変化するため、燃
焼を制御することが難しく、ひいては燃焼が悪化して機
関が不安定になり、排気の悪化を招くという問題点があ
った。
However, in such a conventional internal combustion engine with a fuel reformer, when the engine is accelerated, the carbonization is rapidly increased in order to secure reformed gas to be supplied to the engine. It is necessary to increase the amount of hydrogen fuel and water, and in this case, the temperature of the second catalyst layer decreases due to poor responsiveness of heat obtained from the exhaust gas. A mixture of hydrocarbon fuel and air is fed into the first catalyst layer so that the second catalyst layer has a predetermined temperature, and the mixture is controlled to increase the temperature of the second catalyst layer. During this time, the content of methane and lower hydrocarbons in the reformed gas increases, that is, the composition of the fuel supplied to the engine changes drastically, making it difficult to control combustion, and as a result, combustion deteriorates There has been a problem that the engine becomes unstable and the exhaust gas deteriorates.

【0006】また、所定温度を確保した場合において
も、改質反応速度が追従できないと、上記同様の問題が
発生した。一方、機関の改質ガス要求量の急激な増加に
対処するため、改質ガス貯蔵タンクの容量拡大で対応す
る場合は、改質反応速度が遅いため、相当大型の改質ガ
ス貯蔵タンクが必要となり、その結果、車体構造を大き
く変更する必要を生じるなど、現実的でないという問題
点があった。
[0006] Even when the predetermined temperature is secured, if the reforming reaction rate cannot be followed, the same problem as described above occurs. On the other hand, if the capacity of the reformed gas storage tank is increased to cope with a sudden increase in the amount of reformed gas required by the engine, a considerably large reformed gas storage tank is required because the reforming reaction speed is slow. As a result, there has been a problem that it is not realistic, for example, the vehicle body structure needs to be largely changed.

【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、機関の加速時における改質ガス要求量の急激な増加
に的確に対処できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to appropriately cope with a rapid increase in the required amount of reformed gas when the engine is accelerated.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、燃料を改質触媒により改質して機関に供給
する燃料改質装置を有する内燃機関において、図1
(A)に示すように、改質ガスの圧力を検出する改質ガ
ス圧力検出手段と、改質ガスの圧力が通常時より低下し
たときに、燃料改質温度を通常時より高めるように制御
する燃料改質温度制御手段と、を設けたことを特徴とす
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine having a fuel reforming apparatus for reforming a fuel with a reforming catalyst and supplying the reformed fuel to the engine.
As shown in (A), a reformed gas pressure detecting means for detecting the pressure of the reformed gas, and a control for increasing the fuel reforming temperature when the pressure of the reformed gas is lower than normal. And a fuel reforming temperature control means.

【0009】ここで、前記改質ガス圧力検出手段は、改
質ガスを一時的に貯蔵する改質ガス貯蔵タンク内の圧力
を検出するとよい(請求項2)。前記燃料改質温度制御
手段は、燃料改質温度を高めるために、燃料改質反応に
おける発熱反応の割合を高めるとよい(請求項3)。よ
り具体的には、燃料改質反応における部分酸化反応と水
蒸気改質反応とのうち、部分酸化反応の割合を高めると
よく(請求項4)、このために、燃料改質装置への空気
供給量を増大し、水供給量を減少させるとよい(請求項
5)。
Here, it is preferable that the reformed gas pressure detecting means detects a pressure in a reformed gas storage tank for temporarily storing the reformed gas (claim 2). The fuel reforming temperature control means may increase the rate of the exothermic reaction in the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature. More specifically, it is preferable to increase the ratio of the partial oxidation reaction of the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the fuel reforming reaction (Claim 4). It is advisable to increase the amount and decrease the water supply (claim 5).

【0010】請求項6に係る発明では、燃料を改質触媒
により改質して機関に供給する燃料改質装置を有する内
燃機関において、図1(B)に示すように、機関の加速
を検出する加速検出手段と、加速検出時に、燃料改質温
度を通常時より高めるように制御する燃料改質温度制御
手段と、を設けたことを特徴とする。
According to the present invention, in an internal combustion engine having a fuel reforming apparatus for reforming a fuel with a reforming catalyst and supplying the reformed fuel to the engine, as shown in FIG. And a fuel reforming temperature control means for controlling the fuel reforming temperature to be higher than normal when the acceleration is detected.

【0011】ここで、前記燃料改質温度制御手段は、燃
料改質温度を高めるために、燃料改質反応における発熱
反応の割合を高めるようにしてもよいし(請求項7)、
燃料改質反応の熱源として排気熱を用いていることを前
提として、機関の制御により排気温度を高めるようにし
てもよい。
Here, the fuel reforming temperature control means may increase the rate of the exothermic reaction in the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature.
Assuming that exhaust heat is used as a heat source of the fuel reforming reaction, the exhaust temperature may be increased by controlling the engine.

【0012】具体的には、内燃機関の点火時期を遅らせ
たり(請求項8)、内燃機関の排気弁の開時期を早めた
り(請求項9)、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射
可能な燃料噴射弁から膨張行程にて燃料を噴射したりし
て(請求項10)、排気温度を高めることができる。
Specifically, it is possible to delay the ignition timing of the internal combustion engine (claim 8), to advance the opening timing of the exhaust valve of the internal combustion engine (claim 9), and to directly inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. By injecting fuel from an appropriate fuel injection valve in the expansion stroke (claim 10), the exhaust gas temperature can be increased.

【0013】前記加速検出手段は、改質ガス貯蔵タンク
内の圧力の低下、又は単位時間当たりの低下代により、
加速を検出してもよい(請求項11、12)。また、改
質触媒の温度の低下、又は単位時間当たりの低下代によ
り、加速を検出してもよい(請求項13、14)。
[0013] The acceleration detecting means detects a decrease in the pressure in the reformed gas storage tank or a decrease in the amount per unit time.
The acceleration may be detected (claims 11 and 12). The acceleration may be detected based on a decrease in the temperature of the reforming catalyst or a decrease in the temperature per unit time (claims 13 and 14).

【0014】また、アクセルペダルの踏込み量の増大、
又は単位時間当たりの増加代により、加速を検出しても
よい(請求項15、16)。また、機関運転条件に基づ
く燃料改質装置への燃料供給量の単位時間当たりの増加
代により、加速を検出してもよい(請求項17)。
In addition, an increase in the amount of depression of the accelerator pedal,
Alternatively, the acceleration may be detected based on the increase per unit time (claims 15 and 16). The acceleration may be detected based on an increase in the amount of fuel supplied to the fuel reformer per unit time based on the engine operating conditions (claim 17).

【0015】[0015]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、機関の加
速時など、改質ガスの消費量が急激に増大して、改質ガ
スの圧力が通常時より低下したときに、燃料改質温度を
通常時より高めるように制御するので、燃料改質温度の
上昇により、改質反応速度が速められるため、速やかに
機関が要求する改質ガス量を安定した組成で供給でき、
燃焼悪化に伴う排気の悪化を招くことがなく、かつ、大
容量の改質ガス貯蔵タンクを具備する必要もないという
効果が得られる。
According to the first aspect of the present invention, when the consumption of the reformed gas sharply increases and the pressure of the reformed gas decreases from the normal time, such as when the engine is accelerated, the fuel conversion is performed. Since the reforming temperature is controlled to be higher than usual, the reforming reaction speed is increased by increasing the fuel reforming temperature, so that the reformed gas amount required by the engine can be promptly supplied with a stable composition,
The effect of not causing deterioration of exhaust gas due to deterioration of combustion and not having to provide a large-capacity reformed gas storage tank is obtained.

【0016】また、改質ガスの圧力として、改質ガス貯
蔵タンク内の圧力を検出することで、改質ガスの圧力を
的確に検出できる(請求項2)。また、燃料改質温度を
高めるために、燃料改質反応における発熱反応の割合、
特に、燃料改質反応における部分酸化反応と水蒸気改質
反応とのうち、部分酸化反応の割合を高めることで、具
体的には、燃料改質装置への空気供給量を増大し、水供
給量を減少させることで、燃料改質温度を急速に高める
ことができる(請求項3、4、5)。
Further, the pressure of the reformed gas can be accurately detected by detecting the pressure in the reformed gas storage tank as the pressure of the reformed gas. Further, in order to increase the fuel reforming temperature, the rate of the exothermic reaction in the fuel reforming reaction,
In particular, by increasing the ratio of the partial oxidation reaction among the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the fuel reforming reaction, specifically, the air supply amount to the fuel reformer is increased, and the water supply amount is increased. The fuel reforming temperature can be rapidly increased by decreasing the temperature of the fuel cell (claims 3, 4, and 5).

【0017】請求項6に係る発明によれば、機関の加速
時に、改質ガスの要求量が急激に増大しても、このとき
は燃料改質温度を通常時より高めるように制御するの
で、燃料改質温度の上昇により、改質反応速度が速めら
れるため、速やかに機関が要求する改質ガス量を安定し
た組成で供給でき、燃焼悪化に伴う排気の悪化を招くこ
とがなく、かつ、大容量の改質ガス貯蔵タンクを具備す
る必要もないという効果が得られる。
According to the sixth aspect of the present invention, even if the required amount of the reformed gas suddenly increases at the time of acceleration of the engine, the fuel reforming temperature is controlled so as to be higher than usual at this time. Since the reforming reaction speed is increased by increasing the fuel reforming temperature, the amount of reformed gas required by the engine can be promptly supplied with a stable composition, without causing deterioration of exhaust accompanying combustion deterioration, and The effect that there is no need to provide a large-capacity reformed gas storage tank is obtained.

【0018】また、燃料改質温度を高めるために、燃料
改質反応における発熱反応の割合を高めることで、燃料
改質温度を急速に高めることができる(請求項7)。ま
た、内燃機関の点火時期を遅らせたり、内燃機関の排気
弁の開時期を早めたり、直噴の燃料噴射弁から膨張行程
にて燃料を噴射したりして、排気温度を高めるようにし
ても、燃料改質反応の熱源として排気熱を用いている場
合は、燃料改質温度を高めるのに有効である(請求項
8、9、10)。
Further, in order to increase the fuel reforming temperature, the rate of the exothermic reaction in the fuel reforming reaction is increased, so that the fuel reforming temperature can be rapidly increased. Further, the ignition temperature of the internal combustion engine may be delayed, the opening timing of the exhaust valve of the internal combustion engine may be advanced, or fuel may be injected from the direct injection fuel injection valve in the expansion stroke to increase the exhaust gas temperature. When the exhaust heat is used as the heat source of the fuel reforming reaction, it is effective to increase the fuel reforming temperature (claims 8, 9 and 10).

【0019】加速の検出については、改質ガス貯蔵タン
ク内の圧力の低下により検出するのが、制御したい対象
をセンシングしている点で、最もよいが(請求項1
1)、単位時間当たりの圧力低下代によれば、より早期
にセンシングが可能となる(請求項12)。
Regarding the detection of the acceleration, it is best to detect it by the decrease in the pressure in the reformed gas storage tank in that the object to be controlled is sensed.
1) According to the pressure drop per unit time, sensing can be performed earlier (claim 12).

【0020】また、改質触媒の温度の低下により加速を
検出する場合は、そのための温度センサはシステム構築
に不可欠なセンサであるので、コストアップを回避でき
(請求項13)、単位時間当たりの温度低下代によれ
ば、より早期にセンシング可能となる(請求項14)。
Further, when acceleration is detected due to a decrease in the temperature of the reforming catalyst, the temperature sensor therefor is an indispensable sensor for constructing the system, so that an increase in cost can be avoided (claim 13). According to the temperature decrease allowance, it becomes possible to perform sensing earlier.

【0021】また、アクセルペダルの踏込み量の増大に
より加速を検出する場合は、運転者の意図を反映してい
る点でよく(請求項15)、単位時間当たりの踏込み量
増加代によれば、より早期にセンシング可能となる(請
求項16)。
In the case where acceleration is detected by increasing the amount of depression of the accelerator pedal, the intention of the driver may be reflected (claim 15). Sensing can be performed earlier (claim 16).

【0022】また、機関運転条件に基づく燃料改質装置
への燃料供給量の単位時間当たりの増加代により加速を
検出しても、運転者の意図をほぼ反映しているので、有
効である(請求項17)。
Further, even if acceleration is detected based on an increase in the amount of fuel supplied to the fuel reformer per unit time based on engine operating conditions, it is effective because the intention of the driver is almost reflected. Claim 17).

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図2は本発明の一実施形態を示す燃料改質
装置付き内燃機関のシステム図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 2 is a system diagram of an internal combustion engine with a fuel reformer showing one embodiment of the present invention.

【0024】エンジン1の吸気系2には、改質ガス貯蔵
タンク3から導かれる改質ガス(ガス燃料)を吸入空気
中に供給する混合器4が設けられており、この混合器4
は一般にガス燃料噴射弁を含んで構成される。
The intake system 2 of the engine 1 is provided with a mixer 4 for supplying reformed gas (gas fuel) guided from the reformed gas storage tank 3 into the intake air.
Is generally configured to include a gas fuel injection valve.

【0025】エンジン1の排気系5には、後述する熱交
換器(燃料及び水の蒸発器)12、改質器6及び排気冷
却器22が設けられている。改質器6は、隔壁7を挟ん
で第1触媒層8と第2触媒層9とを有し、これらは第1
触媒層8の出口側と第2触媒層9の入口側とで連通して
いる。ここで、第1触媒層8は改質触媒により主に炭化
水素燃料と空気とを反応させ(部分酸化反応;下記
(1)式参照)、第2触媒層9は改質触媒により主に炭
化水素燃料と水蒸気とを反応させる(水蒸気改質反応;
下記(2)式参照)。
The exhaust system 5 of the engine 1 is provided with a heat exchanger (fuel and water evaporator) 12, a reformer 6, and an exhaust cooler 22, which will be described later. The reformer 6 has a first catalyst layer 8 and a second catalyst layer 9 with a partition wall 7 interposed therebetween.
The outlet side of the catalyst layer 8 and the inlet side of the second catalyst layer 9 communicate with each other. Here, the first catalyst layer 8 mainly reacts hydrocarbon fuel and air with the reforming catalyst (partial oxidation reaction; see the following formula (1)), and the second catalyst layer 9 mainly carbonizes with the reforming catalyst. Reacting hydrogen fuel with steam (steam reforming reaction;
See the following equation (2)).

【0026】Cm n +(m/2)O2 →(n/2)H
2 +mCO ・・・(1)Cm n +mH2 O→(m+
n/2)H2 +mCO ・・・(2)尚、(1)式の
部分酸化反応は発熱反応であり、(2)式の水蒸気改質
反応は吸熱反応である。
C m H n + (m / 2) O 2 → (n / 2) H
2 + mCO ··· (1) C m H n + mH 2 O → (m +
n / 2) H 2 + mCO (2) The partial oxidation reaction of the formula (1) is an exothermic reaction, and the steam reforming reaction of the formula (2) is an endothermic reaction.

【0027】改質器6にて生成した水素と一酸化炭素と
を主成分とする改質ガスは、第2触媒層9の出口側通路
10より、熱交換器11を経て、温度降下した後、改質
ガス貯蔵タンク3に蓄えられる。
The reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide generated in the reformer 6 passes through the heat exchanger 11 from the outlet side passage 10 of the second catalyst layer 9, and is cooled. Are stored in the reformed gas storage tank 3.

【0028】ここにおいて、燃料(炭化水素燃料)は、
図示しない燃料タンクから燃料ポンプ13により供給さ
れ、切換弁14を介して、熱交換器11のパイプ中を通
り、更に熱交換器12のパイプ中を通って、混合気分配
装置18に至る。また、切換弁14により、燃料ポンプ
13からの燃料を直接始動用混合器21に供給すること
ができる。
Here, the fuel (hydrocarbon fuel) is
The fuel is supplied from a fuel tank (not shown) by the fuel pump 13, passes through the pipe of the heat exchanger 11 via the switching valve 14, further passes through the pipe of the heat exchanger 12, and reaches the mixture distribution device 18. Further, the fuel from the fuel pump 13 can be directly supplied to the starting mixer 21 by the switching valve 14.

【0029】水は、水タンク15から水ポンプ16によ
り供給され、熱交換器11のパイプ中を通り、更に熱交
換器12のパイプ中を通って、混合気分配装置18に至
る。空気は、空気ポンプ17により供給されて、混合気
分配装置18に至る。
Water is supplied from a water tank 15 by a water pump 16, passes through a pipe of the heat exchanger 11, further passes through a pipe of the heat exchanger 12, and reaches a mixture distribution device 18. The air is supplied by an air pump 17 and reaches an air-fuel mixture distribution device 18.

【0030】混合気分配装置18は、燃料と空気との混
合気を、導管19により、第1触媒層8の入口側に供給
すると共に、燃料と水蒸気との混合気を、導管20によ
り、第2触媒層9の入口側に供給するもので、かつ、こ
れらの比率をも制御できる。
The air-fuel mixture distribution device 18 supplies an air-fuel mixture of fuel and air to the inlet side of the first catalyst layer 8 through a conduit 19, and supplies an air-fuel mixture of fuel and water vapor through a conduit 20 through a conduit 20. It is supplied to the inlet side of the two-catalyst layer 9, and the ratio of these can also be controlled.

【0031】始動用混合器21は、導管19の途中に設
けられており、始動時に燃料ポンプ13からの燃料が切
換弁14を介し液体のまま供給されて、燃料と空気との
混合気を生成し、該混合気を第1触媒層8に供給するた
めのものである。
The starting mixer 21 is provided in the middle of the conduit 19, and at the time of starting, the fuel from the fuel pump 13 is supplied as a liquid via the switching valve 14 to generate a mixture of fuel and air. Then, the mixture is supplied to the first catalyst layer 8.

【0032】ここにおいて、エンジン1の各部の制御と
併せ、燃料ポンプ13、水ポンプ16、空気ポンプ1
7、切換弁14、混合気分配装置18等の制御は、コン
トロールユニット30によりなされ、このコントロール
ユニット30には、エンジン回転数Neを検出可能なク
ランク角センサ31、アクセルペダルの踏込み量APO
を検出するアクセルペダルセンサ32などの他、改質器
6の第2触媒層9の温度Tgを検出する改質触媒温度検
出手段としての温度センサ33、改質ガス貯蔵タンク3
内の圧力Pgを検出する改質ガス圧力検出手段としての
圧力センサ34から、信号が入力されている。
Here, the fuel pump 13, water pump 16, air pump 1
7. The control of the switching valve 14, the mixture distribution device 18, and the like is performed by a control unit 30. The control unit 30 includes a crank angle sensor 31 capable of detecting the engine speed Ne, an accelerator pedal depression amount APO
, The temperature sensor 33 as a reforming catalyst temperature detecting means for detecting the temperature Tg of the second catalyst layer 9 of the reformer 6, the reformed gas storage tank 3
A signal is input from a pressure sensor 34 as a reformed gas pressure detecting means for detecting the internal pressure Pg.

【0033】次に作用を説明する。始動時には、燃料ポ
ンプ13から送入される燃料が、切換弁14から直接始
動用混合器21に供給されて噴霧され、空気ポンプ17
から圧送されて混合気分配装置18から始動用混合器2
1に送入される空気と混合した後、改質器6の第1触媒
層8に送られ、第1触媒層8にて図示しないヒータ等に
より着火されて部分酸化反応が開始する。
Next, the operation will be described. At the time of starting, the fuel supplied from the fuel pump 13 is directly supplied from the switching valve 14 to the starting mixer 21 to be sprayed, and the air pump 17
From the air-fuel mixture distributor 18 to the starting mixer 2
After being mixed with the air fed into the reactor 1, the air is sent to the first catalyst layer 8 of the reformer 6, where the first catalyst layer 8 is ignited by a heater (not shown) or the like to start a partial oxidation reaction.

【0034】第1触媒層8にて生成された高温の改質ガ
スが第2触媒層9に供給されるか、又は隔壁7を介し伝
熱によって第2触媒層9が加熱されると、これによる第
2触媒層9の温度上昇が温度センサ33によって検出さ
れて、切換弁14が切換えられる。
When the high-temperature reformed gas generated in the first catalyst layer 8 is supplied to the second catalyst layer 9 or the second catalyst layer 9 is heated by heat transfer through the partition wall 7, Is detected by the temperature sensor 33, and the switching valve 14 is switched.

【0035】切換弁14の切換えにより、燃料ポンプ1
3からの燃料は熱交換器11,12に送入される。これ
により、燃料は気化し、混合気分配装置18で空気と混
合され、気体混合物となって第1触媒層8に送られ、第
1触媒層8にて部分酸化反応がなされる。
By switching the switching valve 14, the fuel pump 1
The fuel from 3 is sent to the heat exchangers 11 and 12. As a result, the fuel is vaporized, mixed with the air in the air-fuel mixture distribution device 18 and sent as a gas mixture to the first catalyst layer 8, where a partial oxidation reaction is performed.

【0036】かかる反応により隔壁7を介して第2触媒
層9に熱を与えつつ、生成された改質ガスは第2触媒層
9を通って、出口側通路10より熱交換器11に至り、
ここで冷却された後、改質ガス貯蔵タンク3に蓄えら
れ、混合器4からエンジン1の吸気系2に供給される。
The generated reformed gas passes through the second catalyst layer 9 through the outlet side passage 10 to the heat exchanger 11 while applying heat to the second catalyst layer 9 through the partition wall 7 by the reaction.
After being cooled here, it is stored in the reformed gas storage tank 3 and supplied from the mixer 4 to the intake system 2 of the engine 1.

【0037】第2触媒層9の温度が高温となり、炭化水
素燃料と水蒸気との反応(水蒸気改質反応)を十分に行
い得る状態となると、この第2触媒層9の温度上昇が温
度センサ33により検出されて、定常運転に移行する。
When the temperature of the second catalyst layer 9 becomes high and the reaction between the hydrocarbon fuel and steam (steam reforming reaction) can be sufficiently performed, the temperature rise of the second catalyst layer 9 is detected by the temperature sensor 33. , And shifts to steady operation.

【0038】定常運転においては、混合気分配装置18
の作動の下、水ポンプ16から送入される水を熱交換器
11,12で気化し、炭化水素燃料と水蒸気との混合気
を導管20により第2触媒層9に直接送入する。これに
より、第2触媒層9にて水蒸気改質反応がなされる。
In the normal operation, the mixture distribution device 18
Under the operation of, the water supplied from the water pump 16 is vaporized in the heat exchangers 11 and 12, and a mixture of hydrocarbon fuel and steam is directly supplied to the second catalyst layer 9 through the conduit 20. Thereby, the steam reforming reaction is performed in the second catalyst layer 9.

【0039】水蒸気改質反応によって生成された改質ガ
スは、出口側通路10より熱交換器11に至り、ここで
冷却された後、改質ガス貯蔵タンク3に蓄えられ、混合
器4からエンジン1の吸気系2に供給される。
The reformed gas generated by the steam reforming reaction reaches the heat exchanger 11 from the outlet side passage 10, is cooled there, is stored in the reformed gas storage tank 3, and is supplied from the mixer 4 to the engine 4. 1 is supplied to the intake system 2.

【0040】そして、温度上昇と共に、第2触媒層9で
の炭化水素燃料と水蒸気との反応(水蒸気改質反応)の
割合が増大し、言い換えれば空気の送入量が減少し、第
1触媒層8での炭化水素燃料と空気との反応(部分酸化
反応)が制限される。
As the temperature rises, the rate of the reaction between the hydrocarbon fuel and steam (steam reforming reaction) in the second catalyst layer 9 increases, in other words, the amount of air supplied decreases, and the first catalyst The reaction between the hydrocarbon fuel and air in the layer 8 (partial oxidation reaction) is limited.

【0041】排気ガスは、熱交換器12で燃料と水とを
気化、昇温し、第1触媒層8及び第2触媒層9に熱を与
えた後、排気冷却器22により冷却されて排出される。
排気冷却器22で排気ガスが冷却される際、凝縮した水
は、回収通路23により、再び原料として水ポンプ16
の吸入側に供給されて使用され、また生成された改質ガ
ス中の水も、熱交換器11から回収通路24により、同
様に回収される。この水の回収によって、水タンク15
の水が節約されるので、水タンク15の容量を小さくす
ることができる。
The exhaust gas evaporates fuel and water in the heat exchanger 12, raises the temperature, gives heat to the first catalyst layer 8 and the second catalyst layer 9, is cooled by the exhaust cooler 22, and is discharged. Is done.
When the exhaust gas is cooled by the exhaust cooler 22, the condensed water is returned to the water pump 16 as a raw material by the recovery passage 23.
The water in the reformed gas that has been supplied to the suction side of the heat exchanger and generated is also recovered from the heat exchanger 11 by the recovery passage 24 in the same manner. By collecting this water, the water tank 15
Is saved, the capacity of the water tank 15 can be reduced.

【0042】次にエンジンの加速時などの改質ガスの要
求量の急激な増大に対処するための燃料改質温度の制御
について説明する。図3は燃料改質温度制御のためのフ
ローチャートである。
Next, the control of the fuel reforming temperature to cope with a sudden increase in the required amount of the reformed gas during acceleration of the engine will be described. FIG. 3 is a flowchart for controlling the fuel reforming temperature.

【0043】ステップ1(図にはS1と記す。以下同
様)では、初期化のため、空気の補正量ΔGa及び水
(水蒸気)の補正量ΔGsをそれぞれ0とする(ΔGa
=0、ΔGs=0)。
In step 1 (referred to as S1 in the figure; the same applies hereinafter), the correction amount ΔGa of air and the correction amount ΔGs of water (water vapor) are set to 0 for initialization (ΔGa
= 0, ΔGs = 0).

【0044】ステップ2では、エンジン回転数Ne及び
アクセルペダル踏込み量(負荷)APO等のエンジン運
転条件に基づいて、燃料供給量Gfを計算する。ステッ
プ3では、計算した燃料供給量Gfに基づいて、あるい
はセンサにより検出した実際の燃料供給量に基づいて、
所定の関数により、空気供給量Ga=f(Gf)、水供
給量Gs=h(Gf)を計算する。
In step 2, the fuel supply amount Gf is calculated based on engine operating conditions such as the engine speed Ne and the accelerator pedal depression amount (load) APO. In step 3, based on the calculated fuel supply amount Gf or based on the actual fuel supply amount detected by the sensor,
The air supply amount Ga = f (Gf) and the water supply amount Gs = h (Gf) are calculated by a predetermined function.

【0045】ステップ4では、次式に従って、空気供給
量Ga及び水供給量Gsをそれぞれの補正量ΔGa、Δ
Gsにより補正する。 Ga=Ga+ΔGa Gs=Gs−ΔGs 但し、通常は、ΔGa=0、ΔGs=0であるので、空
気供給量Ga及び水供給量Gsは、所定の関数に従っ
て、燃料供給量Gfから算出したものとなる。
In step 4, the air supply amount Ga and the water supply amount Gs are respectively corrected by the correction amounts ΔGa, Δ
It is corrected by Gs. Ga = Ga + ΔGa Gs = Gs−ΔGs However, since ΔGa = 0 and ΔGs = 0 normally, the air supply amount Ga and the water supply amount Gs are calculated from the fuel supply amount Gf according to predetermined functions. .

【0046】ステップ5では、算出した燃料供給量G
f、空気供給量Ga、水供給量Gsに基づいて、対応す
る量の燃料、空気、水を供給して、所定の割合で部分酸
化反応及び水蒸気改質反応を行わせる。
In step 5, the calculated fuel supply amount G
Based on f, the air supply amount Ga, and the water supply amount Gs, corresponding amounts of fuel, air, and water are supplied, and a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction are performed at a predetermined ratio.

【0047】ステップ6では、圧力センサ34により、
改質ガス貯蔵タンク3内の改質ガス圧力Pgを検出す
る。ステップ7では、検出した改質ガス圧力Pgを所定
値と比較し、Pg≧所定値、又はPg<所定値のいずれ
であるかを判定する。
In step 6, the pressure sensor 34
The reformed gas pressure Pg in the reformed gas storage tank 3 is detected. In step 7, the detected reformed gas pressure Pg is compared with a predetermined value to determine whether Pg ≧ predetermined value or Pg <predetermined value.

【0048】Pg≧所定値の場合は、ステップ8へ進
み、空気及び水の補正量について、ΔGa=0、ΔGs
=0として、ステップ2へ戻り、制御を続ける。Pg<
所定値の場合は、ステップ9へ進む。
If Pg ≧ predetermined value, the routine proceeds to step 8, where the correction amount of air and water is set to ΔGa = 0, ΔGs
= 0, returning to step 2 and continuing the control. Pg <
If the value is the predetermined value, the process proceeds to step 9.

【0049】ステップ9では、空気の補正量ΔGa及び
水の補正量ΔGsを、燃料供給量Gfに基づいて、所定
の関数により、ΔGa=f’(Gf)、ΔGs=h’
(Gf)として、計算する。そして、ステップ2へ戻
る。
In step 9, the correction amount ΔGa of the air and the correction amount ΔGs of the water are calculated by a predetermined function based on the fuel supply amount Gf, by ΔGa = f ′ (Gf) and ΔGs = h ′.
(Gf) is calculated. Then, the process returns to step 2.

【0050】従って、この場合には、次回より、ステッ
プ4において、空気供給量Gaは補正量ΔGaの分、増
大補正され、水供給量Gsは補正量ΔGsの分、減少補
正されて、ステップ5において、供給される。
Therefore, in this case, the air supply amount Ga is increased and corrected by the correction amount ΔGa and the water supply amount Gs is reduced and corrected by the correction amount ΔGs in step 4 from the next time. In the supply.

【0051】従って、エンジンの加速時など、改質ガス
の消費量が急激に増大して、改質ガスの圧力が通常時よ
り低下したときに、燃料改質装置への空気供給量Gaを
増大し、水供給量Gsを減少させることで、燃料改質反
応における部分酸化反応と水蒸気改質反応とのうち、部
分酸化反応の割合を高め、すなわち、発熱反応の割合を
高めることができ、燃料改質温度を通常時より高めるよ
うに制御するので、燃料改質温度の上昇により、改質反
応速度が速められるため、速やかにエンジンが要求する
改質ガス量を安定した組成で供給でき、燃焼悪化に伴う
排気の悪化を招くことがなく、かつ、大容量の改質ガス
貯蔵タンクを具備する必要もないという効果が得られ
る。
Therefore, when the consumption of the reformed gas sharply increases and the pressure of the reformed gas becomes lower than usual, such as when the engine is accelerated, the air supply amount Ga to the fuel reformer is increased. By reducing the water supply amount Gs, the ratio of the partial oxidation reaction of the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction in the fuel reforming reaction can be increased, that is, the ratio of the exothermic reaction can be increased. Since the reforming temperature is controlled to be higher than usual, the reforming reaction speed is increased by raising the fuel reforming temperature, so that the amount of reformed gas required by the engine can be quickly supplied with a stable composition, and combustion The effect is obtained that the exhaust gas does not deteriorate due to the deterioration and that it is not necessary to provide a large-capacity reformed gas storage tank.

【0052】ここで、ステップ6の部分が圧力センサ3
4と共に改質ガス圧力検出手段に相当し、ステップ7、
9の部分が改質ガスの圧力が通常時より低下したときに
燃料改質温度を通常時より高めるように制御する燃料改
質温度制御手段に相当する。
Here, the step 6 corresponds to the pressure sensor 3
4 together with the reformed gas pressure detecting means,
The portion 9 corresponds to a fuel reforming temperature control means for controlling the fuel reforming temperature to be higher than normal when the pressure of the reformed gas is lower than normal.

【0053】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。図4のフローチャートは燃料改質温度制御を簡素化
して記載したものである。ステップ11では、エンジン
が加速状態か否かを判定する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. The flowchart of FIG. 4 is a simplified description of the fuel reforming temperature control. In step 11, it is determined whether the engine is in an acceleration state.

【0054】加速状態でない場合は、ステップ12へ進
んで通常制御を行う。加速状態の場合は、ステップ13
へ進んで、燃料改質装置への空気供給量Gaを増大し、
水供給量Gsを減少させることにより、発熱反応である
部分酸化反応の割合を高める。
If the vehicle is not accelerating, the routine proceeds to step 12, where normal control is performed. In the case of the acceleration state, step 13
To increase the air supply amount Ga to the fuel reformer,
By reducing the water supply amount Gs, the rate of the partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, is increased.

【0055】これによれば、エンジンの加速時に、改質
ガスの要求量が急激に増大しても、このときは燃料改質
温度を通常時より高めるので、燃料改質温度の上昇によ
り、改質反応速度が速められるため、速やかに機関が要
求する改質ガス量を安定した組成で供給でき、燃焼悪化
に伴う排気の悪化を招くことがなく、かつ、大容量の改
質ガス貯蔵タンクを具備する必要もないという効果が得
られる。
According to this, even if the required amount of the reformed gas suddenly increases at the time of acceleration of the engine, the fuel reforming temperature is higher than usual at this time. The reaction rate can be increased, so that the amount of reformed gas required by the engine can be promptly supplied with a stable composition, without causing deterioration of exhaust gas due to deterioration of combustion, and a large-capacity reformed gas storage tank. The effect that it is not necessary to provide is obtained.

【0056】加速検出の態様としては、次の(1)〜
(7)のいずれかを用いる。 (1)改質ガス圧力Pg<所定値 すなわち、改質ガス貯蔵タンク3内の圧力Pgが所定値
を下回ったか。最も基本であり、制御したい対象をセン
シングする点でよい。
The modes of the acceleration detection are as follows (1) to (5).
Use any one of (7). (1) Reformed gas pressure Pg <predetermined value That is, is the pressure Pg in the reformed gas storage tank 3 lower than a predetermined value? It is the most basic, and is good in sensing an object to be controlled.

【0057】(2)改質ガス圧力の変化量ΔPg<マイ
ナス側所定値 すなわち、改質ガス貯蔵タンク3内の圧力Pgの単位時
間当たりの低下代(−ΔPg)が所定値を超えたか。こ
れによれば、上記(1)より早期にセンシングが可能で
ある。
(2) Amount of change in reformed gas pressure ΔPg <predetermined negative value That is, is the amount of decrease (−ΔPg) in pressure Pg in reformed gas storage tank 3 per unit time exceeding a predetermined value? According to this, sensing can be performed earlier than the above (1).

【0058】(3)改質触媒温度Tg<所定値 すなわち、第2触媒層9の温度Tgが所定値を下回った
か。システム構築に必要不可欠な温度センサを用いるの
で、コストアップを回避できる。
(3) Reforming catalyst temperature Tg <predetermined value That is, is the temperature Tg of the second catalyst layer 9 lower than a predetermined value? Since a temperature sensor indispensable for system construction is used, cost increase can be avoided.

【0059】(4)改質触媒温度の変化量ΔTg<マイ
ナス側所定値 すなわち、第2触媒層9の温度Tgの単位時間当たりの
低下代(−ΔTg)が所定値を超えたか。これによれ
ば、上記(3)より早期にセンシングが可能である。
(4) Amount of change in reforming catalyst temperature ΔTg <predetermined negative value That is, is the decrease (−ΔTg) in temperature Tg of the second catalyst layer 9 per unit time exceeding a predetermined value? According to this, sensing can be performed earlier than the above (3).

【0060】(5)アクセルペダル踏込み量APO>所
定値 すなわち、アクセルペダルの踏込み量APOが所定値を
上回ったか。制御したい対象から遠いが、運転者の意図
を反映している。
(5) Accelerator pedal depression amount APO> predetermined value That is, has the accelerator pedal depression amount APO exceeded a predetermined value? It is far from the control target, but reflects the driver's intention.

【0061】(6)アクセルペダル踏込み量の変化量Δ
APO>所定値 すなわち、アクセルペダルの踏込み量APOの単位時間
当たりの増加代(ΔAPO)が所定値を超えたか。これ
によれば、上記(5)より早期にセンシングが可能であ
る。
(6) Change Δ of accelerator pedal depression amount
APO> predetermined value That is, has the increase amount (ΔAPO) per unit time of the accelerator pedal depression amount APO exceeded a predetermined value? According to this, sensing can be performed earlier than the above (5).

【0062】(7)燃料供給量の変化量ΔGf>所定値 すなわち、燃料改質装置への燃料供給量Gfの単位時間
当たりの増加代(ΔGf)が所定値を超えたか。制御し
たい対象から遠いが、運転者の意図を反映している。
(7) Amount of change ΔGf of fuel supply amount> predetermined value That is, has the amount of increase (ΔGf) per unit time of the fuel supply amount Gf to the fuel reformer exceeded a predetermined value? It is far from the control target, but reflects the driver's intention.

【0063】図5は燃料改質温度を内燃機関の点火時期
により制御する場合のフローチャートである。ステップ
11では、エンジンが加速状態か否かを判定する。加速
検出には、上記(1)〜(7)のいずれを用いてもよ
い。
FIG. 5 is a flowchart in the case where the fuel reforming temperature is controlled by the ignition timing of the internal combustion engine. In step 11, it is determined whether the engine is in an acceleration state. Any of the above (1) to (7) may be used for acceleration detection.

【0064】加速状態でない場合は、ステップ12へ進
んで通常制御を行う。加速状態の場合は、ステップ14
へ進んで、内燃機関の点火時期を遅らせる。これによ
り、排気温度が上昇し、図2のシステムのように排気熱
を燃料改質装置の熱源として用いている場合に、燃料改
質温度を高めることができる。多少の温度上昇であれ
ば、この方法で可能である。
If the vehicle is not accelerating, the routine proceeds to step 12, where normal control is performed. In the case of the acceleration state, step 14
Then, the ignition timing of the internal combustion engine is delayed. As a result, the exhaust gas temperature rises, and when the exhaust heat is used as the heat source of the fuel reformer as in the system of FIG. 2, the fuel reforming temperature can be raised. A slight temperature increase is possible with this method.

【0065】図6は燃料改質温度を内燃機関の排気弁の
開時期により制御する場合のフローチャートである。ス
テップ11では、エンジンが加速状態か否かを判定す
る。加速検出には、上記(1)〜(7)のいずれを用い
てもよい。
FIG. 6 is a flowchart in the case where the fuel reforming temperature is controlled by the opening timing of the exhaust valve of the internal combustion engine. In step 11, it is determined whether the engine is in an acceleration state. Any of the above (1) to (7) may be used for acceleration detection.

【0066】加速状態でない場合は、ステップ12へ進
んで通常制御を行う。加速状態の場合は、ステップ15
へ進んで、可変動弁装置を用いて、内燃機関の排気弁の
開時期を早める。これにより、排気温度が上昇し、図2
のシステムのように排気熱を燃料改質装置の熱源として
用いている場合に、燃料改質温度を高めることができ
る。多少の温度上昇であれば、この方法で可能である。
If the vehicle is not accelerating, the routine proceeds to step 12, where normal control is performed. In the case of the acceleration state, step 15
Then, the opening timing of the exhaust valve of the internal combustion engine is advanced using the variable valve operating device. As a result, the exhaust gas temperature rises, and FIG.
When the exhaust heat is used as the heat source of the fuel reformer as in the system of the above, the fuel reforming temperature can be raised. A slight temperature increase is possible with this method.

【0067】図7は燃料改質温度を内燃機関の直噴の燃
料噴射弁による膨張行程噴射により制御する場合のフロ
ーチャートである。ステップ11では、エンジンが加速
状態か否かを判定する。加速検出には、上記(1)〜
(7)のいずれを用いてもよい。
FIG. 7 is a flowchart in the case where the fuel reforming temperature is controlled by the expansion stroke injection by the direct injection fuel injection valve of the internal combustion engine. In step 11, it is determined whether the engine is in an acceleration state. For acceleration detection, the above (1) to
Any of (7) may be used.

【0068】加速状態でない場合は、ステップ12へ進
んで通常制御を行う。加速状態の場合は、ステップ16
へ進んで、直噴の燃料噴射弁を用いて、膨張行程にて燃
料噴射を行わせる。これにより、排気温度が上昇し、図
2のシステムのように排気熱を燃料改質装置の熱源とし
て用いている場合に、燃料改質温度を高めることができ
る。これによれば、急速な温度上昇が可能である。
If the vehicle is not accelerating, the routine proceeds to step 12, where normal control is performed. In the case of the acceleration state, step 16
Then, the fuel injection is performed in the expansion stroke using the direct injection fuel injection valve. As a result, the exhaust gas temperature rises, and when the exhaust heat is used as the heat source of the fuel reformer as in the system of FIG. 2, the fuel reforming temperature can be raised. According to this, a rapid temperature rise is possible.

【0069】尚、図4〜図7の実施形態においては、ス
テップ11の部分が加速検出手段に相当し、ステップ1
3、14、15、16の部分が燃料改質温度制御手段に
相当する。
In the embodiment shown in FIGS. 4 to 7, the step 11 corresponds to the acceleration detecting means.
Parts 3, 14, 15, and 16 correspond to the fuel reforming temperature control means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】 本発明の一実施形態を示す燃料改質装置付き
内燃機関のシステム図
FIG. 2 is a system diagram of an internal combustion engine with a fuel reformer showing one embodiment of the present invention.

【図3】 燃料改質温度制御のフローチャートFIG. 3 is a flowchart of fuel reforming temperature control.

【図4】 他の実施形態を示す燃料改質温度制御のフロ
ーチャート
FIG. 4 is a flowchart of a fuel reforming temperature control showing another embodiment.

【図5】 他の実施形態を示す燃料改質温度制御のフロ
ーチャート
FIG. 5 is a flowchart of a fuel reforming temperature control showing another embodiment.

【図6】 他の実施形態を示す燃料改質温度制御のフロ
ーチャート
FIG. 6 is a flowchart of a fuel reforming temperature control showing another embodiment.

【図7】 他の実施形態を示す燃料改質温度制御のフロ
ーチャート
FIG. 7 is a flowchart of a fuel reforming temperature control according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 吸気系 3 改質ガス貯蔵タンク 4 混合器(ガス燃料噴射弁) 5 排気系 6 改質器 7 隔壁 8 第1触媒層 9 第2触媒層 11 熱交換器 12 熱交換器 13 燃料ポンプ 14 切換弁 16 水ポンプ 17 空気ポンプ 18 混合気分配装置 21 始動用混合器 22 排気冷却器 30 コントロールユニット 31 クランク角センサ 32 アクセルペダルセンサ 33 温度センサ 34 圧力センサ REFERENCE SIGNS LIST 1 engine 2 intake system 3 reformed gas storage tank 4 mixer (gas fuel injection valve) 5 exhaust system 6 reformer 7 partition 8 first catalyst layer 9 second catalyst layer 11 heat exchanger 12 heat exchanger 13 fuel pump 14 switching valve 16 water pump 17 air pump 18 air-fuel mixture distribution device 21 starting mixer 22 exhaust cooler 30 control unit 31 crank angle sensor 32 accelerator pedal sensor 33 temperature sensor 34 pressure sensor

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 3/38 C01B 3/38 F01N 5/02 F01N 5/02 H F02D 13/02 F02D 13/02 Z 41/04 335 41/04 335Z F02G 5/02 F02G 5/02 Z F02M 31/20 F02M 31/20 C F02P 5/15 F02P 5/15 A (72)発明者 石渡 和比古 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 青山 尚志 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G022 AA01 CA04 DA02 EA00 GA08 3G092 AA01 AA06 AB02 AB05 AB15 BA09 BB06 DA02 DA03 DE03S EA04 GA12 HB00Z HB01Z HB09Z HE01Z HF08Z HF23Z 3G301 HA01 HA23 KA01 KA12 MA11 MA19 NA08 ND02 PA01A PB03A PB08Z PE01Z PF03Z 4G040 EA02 EA03 EA06 EB16 EB43Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C01B 3/38 C01B 3/38 F01N 5/02 F01N 5/02 H F02D 13/02 F02D 13/02 Z 41/04 335 41/04 335Z F02G 5/02 F02G 5/02 Z F02M 31/20 F02M 31/20 C F02P 5/15 F02P 5/15 A (72) Inventor Kazufumi Ishiwatari 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan Automobile Stock In-house (72) Inventor Naoshi Aoyama 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 3G022 AA01 CA04 DA02 EA00 GA08 3G092 AA01 AA06 AB02 AB05 AB15 BA09 BB06 DA02 DA03 DE03S EA04 GA12 HB00Z HB01Z HBZ HE01Z HF08Z HF23Z 3G301 HA01 HA23 KA01 KA12 MA11 MA19 NA08 ND02 PA01A PB03A PB08Z PE01Z PF03Z 4G040 EA02 EA03 EA06 EB16 EB43

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料を改質触媒により改質して機関に供給
する燃料改質装置を有する内燃機関において、 改質ガスの圧力を検出する改質ガス圧力検出手段と、 改質ガスの圧力が通常時より低下したときに、燃料改質
温度を通常時より高めるように制御する燃料改質温度制
御手段と、 を設けたことを特徴とする燃料改質装置付き内燃機関。
1. An internal combustion engine having a fuel reforming device for reforming a fuel with a reforming catalyst and supplying the reformed catalyst to the engine, a reformed gas pressure detecting means for detecting a pressure of the reformed gas, and a pressure of the reformed gas. An internal combustion engine with a fuel reforming device, comprising: fuel reforming temperature control means for controlling the fuel reforming temperature to be higher than normal when the temperature is lower than normal.
【請求項2】前記改質ガス圧力検出手段は、改質ガスを
一時的に貯蔵する改質ガス貯蔵タンク内の圧力を検出す
ることを特徴とする請求項1記載の燃料改質装置付き内
燃機関。
2. The internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 1, wherein said reformed gas pressure detecting means detects a pressure in a reformed gas storage tank for temporarily storing the reformed gas. organ.
【請求項3】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、燃料改質反応における発熱反応の割
合を高めることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
の燃料改質装置付き内燃機関。
3. The fuel reforming system according to claim 1, wherein said fuel reforming temperature control means increases the rate of an exothermic reaction in the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature. Internal combustion engine with quality equipment.
【請求項4】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、燃料改質反応における部分酸化反応
と水蒸気改質反応とのうち、部分酸化反応の割合を高め
ることを特徴とする請求項3記載の燃料改質装置付き内
燃機関。
4. The fuel reforming temperature control means increases the ratio of the partial oxidation reaction in the partial reforming reaction and the steam reforming reaction in the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature. The internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 3, wherein
【請求項5】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、燃料改質装置への空気供給量を増大
し、水供給量を減少させることを特徴とする請求項4記
載の燃料改質装置付き内燃機関。
5. The fuel reforming temperature control means increases the amount of air supplied to the fuel reformer and decreases the amount of water supplied to the fuel reformer in order to increase the fuel reforming temperature. An internal combustion engine with the fuel reformer according to the above.
【請求項6】燃料を改質触媒により改質して機関に供給
する燃料改質装置を有する内燃機関において、 機関の加速を検出する加速検出手段と、 加速検出時に、燃料改質温度を通常時より高めるように
制御する燃料改質温度制御手段と、 を設けたことを特徴とする燃料改質装置付き内燃機関。
6. An internal combustion engine having a fuel reforming apparatus for reforming a fuel with a reforming catalyst and supplying the reformed fuel to the engine, comprising: acceleration detecting means for detecting acceleration of the engine; An internal combustion engine with a fuel reforming device, comprising: a fuel reforming temperature control means for controlling the temperature to be higher than usual.
【請求項7】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、燃料改質反応における発熱反応の割
合を高めることを特徴とする請求項6記載の燃料改質装
置付き内燃機関。
7. The internal combustion engine with a fuel reforming apparatus according to claim 6, wherein said fuel reforming temperature control means increases the rate of an exothermic reaction in the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature. organ.
【請求項8】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、内燃機関の点火時期を遅らせて、燃
料改質反応の熱源として用いる排気の温度を高めること
を特徴とする請求項6記載の燃料改質装置付き内燃機
関。
8. The fuel reforming temperature control means delays the ignition timing of the internal combustion engine to increase the temperature of exhaust gas used as a heat source of the fuel reforming reaction in order to increase the fuel reforming temperature. An internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 6.
【請求項9】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質温
度を高めるために、内燃機関の排気弁の開時期を早め
て、燃料改質反応の熱源として用いる排気の温度を高め
ることを特徴とする請求項6記載の燃料改質装置付き内
燃機関。
9. The fuel reforming temperature control means may increase the temperature of exhaust gas used as a heat source of a fuel reforming reaction by increasing the opening timing of an exhaust valve of an internal combustion engine to increase the fuel reforming temperature. The internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 6, wherein:
【請求項10】前記燃料改質温度制御手段は、燃料改質
温度を高めるために、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を
噴射可能な燃料噴射弁から膨張行程にて燃料を噴射し
て、燃料改質反応の熱源として用いる排気の温度を高め
ることを特徴とする請求項6記載の燃料改質装置付き内
燃機関。
10. The fuel reforming temperature control means injects fuel in an expansion stroke from a fuel injection valve capable of directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine in order to increase the fuel reforming temperature. The internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 6, wherein the temperature of exhaust gas used as a heat source of the reforming reaction is increased.
【請求項11】前記加速検出手段は、改質ガスを一時的
に貯蔵する改質ガス貯蔵タンク内の圧力の低下により、
加速を検出することを特徴とする請求項6〜請求項10
のいずれか1つに記載の燃料改質装置付き内燃機関。
11. The acceleration detection means according to a decrease in pressure in a reformed gas storage tank for temporarily storing reformed gas,
The acceleration is detected.
An internal combustion engine with a fuel reformer according to any one of the above.
【請求項12】前記加速検出手段は、改質ガスを一時的
に貯蔵する改質ガス貯蔵タンク内の圧力の単位時間当た
りの低下代により、加速を検出することを特徴とする請
求項6〜請求項10のいずれか1つに記載の燃料改質装
置付き内燃機関。
12. The apparatus according to claim 6, wherein said acceleration detecting means detects the acceleration based on a decrease in pressure per unit time in a reformed gas storage tank for temporarily storing the reformed gas. An internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 10.
【請求項13】前記加速検出手段は、改質触媒の温度の
低下により、加速を検出することを特徴とする請求項6
〜請求項10のいずれか1つに記載の燃料改質装置付き
内燃機関。
13. The acceleration detecting means according to claim 6, wherein said acceleration detecting means detects the acceleration based on a decrease in the temperature of the reforming catalyst.
An internal combustion engine with a fuel reformer according to any one of claims 10 to 10.
【請求項14】前記加速検出手段は、改質触媒の温度の
単位時間当たりの低下代により、加速を検出することを
特徴とする請求項6〜請求項10のいずれか1つに記載
の燃料改質装置付き内燃機関。
14. The fuel according to claim 6, wherein the acceleration detecting means detects the acceleration based on a decrease in the temperature of the reforming catalyst per unit time. Internal combustion engine with reformer.
【請求項15】前記加速検出手段は、アクセルペダルの
踏込み量の増大により、加速を検出することを特徴とす
る請求項6〜請求項10のいずれか1つに記載の燃料改
質装置付き内燃機関。
15. An internal combustion engine with a fuel reformer according to claim 6, wherein said acceleration detecting means detects acceleration by increasing an amount of depression of an accelerator pedal. organ.
【請求項16】前記加速検出手段は、アクセルペダルの
踏込み量の単位時間当たりの増加代により、加速を検出
することを特徴とする請求項6〜請求項10のいずれか
1つに記載の燃料改質装置付き内燃機関。
16. The fuel according to claim 6, wherein said acceleration detecting means detects acceleration based on an increase in the amount of depression of an accelerator pedal per unit time. Internal combustion engine with reformer.
【請求項17】前記加速検出手段は、機関運転条件に基
づく燃料改質装置への燃料供給量の単位時間当たりの増
加代により、加速を検出することを特徴とする請求項6
〜請求項10のいずれか1つに記載の燃料改質装置付き
内燃機関。
17. The apparatus according to claim 6, wherein said acceleration detecting means detects acceleration based on an increase in fuel supply amount to the fuel reformer per unit time based on engine operating conditions.
An internal combustion engine with a fuel reformer according to any one of claims 10 to 10.
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