JP2006037879A - 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この内燃機関1は、排ガスと燃料との混合気を改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器20と、排ガス又は改質ガスを内燃機関1の吸気側へ還流させるガス還流通路10と、吸気側へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整弁5とを備える。そして、排ガスのみを還流させるときには、運転条件に応じて定められる第1のガス還流率となるように還流流量調整弁5が制御され、改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第1のガス還流率よりも大きい第2のガス還流率となるように還流流量調整弁5が制御される。
【選択図】 図1
Description
1.56(7.6CO2+6.8H2O+40.8N2)+3C7.6H13.6+4122kJ→31H2+34.7CO+63.6N2・・・(1)
変形例1は、第2のガス還流率を決定する他の方法に関するものである。改質器20により生成された改質ガスExrの改質ガス水素濃度DHがほぼ一定に保たれる運転条件であれば、次に説明するように第2のガス還流率を決定し、改質用燃料Fr等の供給量を決定して、内燃機関1の運転を制御してもよい。例えば、改質ガス水素濃度DHが理論上の最大値である24vol%(式(1)参照)となる改質触媒温度Tcが維持できるように内燃機関1が運転されている場合である。
変形例2は、第2のガス還流率を決定する他の方法に関するものである。改質触媒温度Tcは、内燃機関1の運転条件によって変化する。変形例2では、改質触媒温度Tcに基づいて、第2のガス還流量を決定する。図8−1、図8−2は、第2のガス還流率を決定する方法の一例を示す説明図である。図8−1に示すように、機関回転数NEと吸入空気量Gaとが決定された場合、改質ガス水素濃度DHによって、例えば燃料消費率ρを最小にするガス還流率は変化する。ここで、図8−2に示すように、改質ガスExr中の水素濃度DH(改質ガス水素濃度DH)は、改質触媒温度Tcによって決定される。
3 吸気通路
5 還流流量調整弁
6 ポート噴射弁
9 排気通路
10 ガス還流通路
11 改質用導管
12 冷却器
20 改質器
21 改質室
22 排気通路
24 改質用燃料噴射弁
30 内燃機関の運転制御装置
31 運転状態判定部
32 制御パラメータ設定部
33 改質制御部
50 エンジンECU
61 第1GRマップ
62 第2GRマップ
63 ガス還流率補正マップ
Claims (12)
- 吸気通路から供給される空気と燃料との混合気が燃焼することにより駆動する内燃機関であって、
改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、
前記排ガス又は前記改質ガスを前記吸気通路へ還流させるガス還流通路と、
前記ガス還流通路に設けられて、前記吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備え、
前記排ガスのみを還流させるときには、運転条件に応じて定められる第1のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御され、
前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第1のガス還流率よりも大きい第2のガス還流率となるように前記還流流量調整手段が制御されることを特徴とする内燃機関。 - 前記第2のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
- 前記第2のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
- 前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質手段に対して改質用燃料を供給することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関。
- 前記内燃機関の暖機が完了するまでは、前記ガス還流通路を閉じるとともに、前記改質を中止することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関。
- 前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低い場合には、前記改質を中止するとともに、前記第1のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。
- 改質触媒により排ガスと燃料との混合気を改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、前記排ガス又は前記改質ガスを吸気通路へ還流させるガス還流通路と、前記ガス還流通路に設けられて、吸気通路へ還流させる前記排ガス又は前記改質ガスの流量を調整する還流流量調整手段と、を備える内燃機関を制御するものであり、
前記排ガスのみを還流させるときには、前記内燃機関の運転条件に応じて定められる第1のガス還流率に設定し、前記改質ガスを還流させるときには、運転条件に応じて定められ、かつ同じ運転条件では前記第1のガス還流率よりも大きい第2のガス還流率に設定する制御パラメータ設定部と、
前記制御パラメータ設定部が設定した第1又は第2のガス還流率になるように前記還流流量調整手段を制御する改質制御部と、
を備えて構成されることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 前記第2のガス還流率は、前記内燃機関の燃料消費率が最小になるときにおける前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の運転制御装置。
- 前記第2のガス還流率は、前記内燃機関の燃焼変動の許容限度における前記改質ガスのガス還流率であることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の運転制御装置。
- 前記制御パラメータ設定部は、
前記改質をするときの前記内燃機関の運転条件において、前記改質ガスに含まれる水素の濃度が最大となるように、前記改質器に対する改質用燃料の供給量を設定することを特徴とする請求項8又は9に記載の内燃機関の運転制御装置。 - さらに、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定部を備え、
前記内燃機関の暖機が完了していないと前記運転状態判定部が判定した場合には、前記改質制御部が前記ガス還流通路を閉じて、前記改質を中止させることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置。 - 前記改質触媒の温度が前記改質触媒の活性温度よりも低いと前記運転状態判定部が判定した場合には、
前記改質制御部は、前記改質を中止するとともに、前記第1のガス還流率となるように前記排ガスのみを吸気側へ還流させることを特徴とする請求項11に記載の内燃機関の運転制御装置。
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