JP2006052662A - Internal combustion engine and its operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料と空気との混合気を改質して改質燃料を生成する改質装置を有する内燃機関およびその運転方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having a reformer that reforms an air-fuel mixture of fuel and air to generate reformed fuel, and an operating method thereof.
従来から、メタノール等のアルコール燃料を改質してCOおよびH2(改質燃料)を得るアルコール改質装置を有する内燃機関が知られている。この種の内燃機関では、機関停止のために改質装置を停止させた後、しばらくの間、改質装置の触媒床温がある程度高く推移する。従って、改質装置の停止後にその内部に残留しているメタノール等が改質されてCOおよびH2が生成されてしまうこともあるが、内燃機関の停止の前後に生成された改質燃料が改質装置やその下流側の通路等に残留したままとなっていることは、例えば水素脆性による配管等の劣化等を防止する観点から見れば好ましいことではない。このため、従来から、機関停止の前後に生成されたCOやH2が改質装置等に残留したままとなることを防止するために、改質装置と吸気管とを結ぶ通路から改質燃料等を吸引してタンクに貯留できるように構成された内燃機関が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, an internal combustion engine having an alcohol reformer that reforms an alcohol fuel such as methanol to obtain CO and H 2 (reformed fuel) is known. In this type of internal combustion engine, the catalyst bed temperature of the reformer changes to some extent for a while after the reformer is stopped to stop the engine. Therefore, methanol and the like remaining in the reformer after it is stopped may be reformed to generate CO and H 2, but the reformed fuel generated before and after the stop of the internal combustion engine Remaining in the reformer or the downstream passage is not preferable from the viewpoint of preventing deterioration of piping due to hydrogen embrittlement, for example. For this reason, conventionally, in order to prevent the CO and H 2 generated before and after the engine is stopped from remaining in the reformer or the like, the reformed fuel is passed through the passage connecting the reformer and the intake pipe. 2. Description of the Related Art An internal combustion engine configured to suck and the like in a tank is known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述のように、改質装置と吸気管とを結ぶ通路から改質燃料等を回収するためのポンプや、回収された改質燃料等を貯留するタンクを内燃機関に設けると、コストアップやスペース効率(車両搭載性)の悪化を避けることはできない。 However, as described above, if an internal combustion engine is provided with a pump for recovering reformed fuel or the like from a passage connecting the reformer and the intake pipe, or a tank for storing the recovered reformed fuel or the like, the cost increases. In addition, deterioration of space efficiency (vehicle mountability) cannot be avoided.
そこで、本発明は、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置等に改質燃料が残留したままとなることを確実に抑制することができる内燃機関およびその運転方法の提供を目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide an internal combustion engine and an operation method thereof that can reliably suppress the reformed fuel remaining in the reformer and the like while suppressing an increase in cost and a deterioration in space efficiency. And
本発明による内燃機関は、燃料と空気との混合気を改質して所定の燃料成分を含む改質燃料を生成する改質装置を有し、改質燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関において、改質装置に空気を導入するための改質空気通路と、改質装置から燃焼室に改質燃料を導入するための改質燃料通路と、機関停止指令が発せられた際に、改質装置に対する燃料供給を停止させ、その後、燃焼室における混合気の点火を所定時間だけ継続させてから、混合気の点火を停止させる制御手段とを備えることを特徴とする。 An internal combustion engine according to the present invention has a reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and the mixture of the reformed fuel and air is converted into a combustion chamber. In an internal combustion engine that generates power by burning in, a reformed air passage for introducing air into the reformer, a reformed fuel passage for introducing reformed fuel from the reformer into the combustion chamber, and an engine Control means for stopping the fuel supply to the reformer when the stop command is issued, and then continuing the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber for a predetermined time and then stopping the ignition of the air-fuel mixture It is characterized by.
この内燃機関では、機関停止指令が発せられた際に、改質装置に対する燃料供給が停止され、その後、燃焼室における混合気の点火、すなわち、燃焼室における混合気の燃焼(ピストンの往復動作)が所定時間だけ継続される。これにより、改質装置や改質燃料通路等に残留している改質燃料(残留改質燃料)は、改質空気通路からの空気と共に燃焼室内に吸引されると共に、燃焼室内で燃焼させられることになる。従って、この内燃機関では、改質燃料通路等から改質燃料等を回収するためのポンプや、回収された改質燃料を貯留するタンク等を用いることなく、改質装置や改質燃料通路等から残留改質燃料を実質的に消失させることができる。この結果、この内燃機関によれば、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置や改質燃料通路等に改質燃料が残留したままとなることを確実に抑制することが可能となる。 In this internal combustion engine, when an engine stop command is issued, the fuel supply to the reformer is stopped, and thereafter, the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, that is, the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber (piston reciprocating operation) Is continued for a predetermined time. As a result, the reformed fuel (residual reformed fuel) remaining in the reformer, the reformed fuel passage or the like is sucked into the combustion chamber together with the air from the reformed air passage and burned in the combustion chamber. It will be. Therefore, in this internal combustion engine, a reformer, a reformed fuel passage, etc. can be used without using a pump for recovering the reformed fuel from the reformed fuel passage or the like, or a tank for storing the recovered reformed fuel. Therefore, the residual reformed fuel can be substantially eliminated. As a result, according to the internal combustion engine, it is possible to reliably suppress the reformed fuel remaining in the reformer, the reformed fuel passage, and the like while suppressing an increase in cost and a deterioration in space efficiency. Become.
この場合、本発明による内燃機関は、改質空気通路に設けられており、改質装置に空気を供給する改質空気供給手段を更に備え、制御手段は、改質装置に対する燃料供給を停止させてから、混合気の点火を停止させるまでの間、改質空気供給手段を作動させると好ましい。 In this case, the internal combustion engine according to the present invention is provided in the reformed air passage, further includes reformed air supply means for supplying air to the reformer, and the control means stops fuel supply to the reformer. After that, it is preferable to operate the reforming air supply means until the ignition of the air-fuel mixture is stopped.
このような構成を採用すれば、改質空気供給手段によって供給される空気によって改質装置や改質燃料通路等に残留している改質燃料をパージすると共に、残留改質燃料を燃焼室内で燃焼させるために必要な空気を充分に確保することが可能となる。 If such a configuration is adopted, the reformed fuel remaining in the reforming device, the reformed fuel passage or the like is purged by the air supplied by the reformed air supply means, and the remaining reformed fuel is purged in the combustion chamber. It becomes possible to secure sufficient air necessary for combustion.
また、本発明による内燃機関は、改質空気通路に設けられており、改質装置に空気を供給する改質空気供給手段と、燃焼室からの排気ガスを浄化するための排気浄化触媒とを更に備え、制御手段は、混合気の点火を停止させた後、改質空気供給手段を所定時間だけ作動させるものであってもよい。 An internal combustion engine according to the present invention is provided in a reformed air passage, and includes a reformed air supply means for supplying air to the reformer and an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber. Further, the control means may be one for operating the reformed air supply means for a predetermined time after stopping the ignition of the air-fuel mixture.
一般に、混合気の点火が停止されて内燃機関が停止した際(混合気の点火停止に伴ってピストンの往復動作が停止した際)には、吸気弁と排気弁とが共に開弁状態(オーバーラップ状態)となる燃焼室が存在する。従って、混合気の点火を停止させた後に改質空気供給手段を所定時間だけ作動させることにより、吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となっている燃焼室を介して、改質空気供給手段からの空気により改質装置や改質燃料通路等に残留している改質燃料を排気浄化触媒へと送り込むことができる。そして、機関停止直後には排気浄化触媒が充分に暖機されていることから、残留改質燃料は、改質空気供給手段からの空気と共に排気浄化触媒により良好に浄化処理されることになる。この結果、かかる構成を採用すれば、改質装置や改質燃料通路等に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となる。 In general, when the ignition of the air-fuel mixture is stopped and the internal combustion engine is stopped (when the reciprocation of the piston stops with the stop of ignition of the air-fuel mixture), the intake valve and the exhaust valve are both opened (over There is a combustion chamber in a lap state. Accordingly, after the ignition of the air-fuel mixture is stopped, the reformed air supply means is operated for a predetermined time, thereby supplying the reformed air through the combustion chamber in which both the intake valve and the exhaust valve are opened. The reformed fuel remaining in the reformer, the reformed fuel passage or the like can be sent to the exhaust purification catalyst by the air from the means. Since the exhaust purification catalyst is sufficiently warmed up immediately after the engine is stopped, the residual reformed fuel is well purified by the exhaust purification catalyst together with the air from the reformed air supply means. As a result, by adopting such a configuration, it is possible to extremely reliably prevent the reformed fuel from remaining in the reformer, the reformed fuel passage, and the like.
更に、本発明による内燃機関は、内燃機関をクランキングするためのクランキング手段を更に備え、制御手段は、改質装置に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数が所定値を下回った際に、混合気の点火を停止させるまでの間にクランキング手段を所定時間だけ作動させるものであってもよい。 Further, the internal combustion engine according to the present invention further includes a cranking means for cranking the internal combustion engine, and the control means stops the fuel supply to the reformer and then the engine speed falls below a predetermined value. In addition, the cranking means may be operated for a predetermined time before the ignition of the air-fuel mixture is stopped.
一般に、改質装置の通常作動中に生成される改質燃料に比べて、改質装置に対する燃料供給の停止後に生成される改質燃料の量は少ない。このため、上述のように改質装置に対する燃料供給を停止させた後には、燃焼室における燃焼状態が不安定となり、改質装置や改質燃料通路等に残留している改質燃料(残留改質燃料)が燃焼室内に良好に吸引され得なくなるおそれもある。これに対して、この内燃機関のように、改質装置に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数が所定値を下回った際にクランキング手段を作動させれば、内燃機関の動作(ピストンの往復動作)を安定的に継続させて残留改質燃料を燃焼室内に良好に吸引することが可能となる。そして、この間、混合気の点火を継続させることにより、残留改質燃料を燃焼室内で燃焼させることができる。従って、かかる構成を採用しても、改質装置や改質燃料通路等に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となる。 Generally, the amount of reformed fuel produced after the fuel supply to the reformer is stopped is smaller than the reformed fuel produced during normal operation of the reformer. For this reason, after the fuel supply to the reformer is stopped as described above, the combustion state in the combustion chamber becomes unstable, and the reformed fuel (residual reforming) remaining in the reformer, the reformed fuel passage, or the like. There is also a risk that the quality fuel) cannot be satisfactorily sucked into the combustion chamber. On the other hand, as in this internal combustion engine, after stopping the fuel supply to the reformer, if the cranking means is operated when the engine speed falls below a predetermined value, the operation of the internal combustion engine (piston The reciprocating operation) can be stably continued, and the residual reformed fuel can be satisfactorily sucked into the combustion chamber. During this time, the residual reformed fuel can be combusted in the combustion chamber by continuing the ignition of the air-fuel mixture. Therefore, even if such a configuration is adopted, it is possible to extremely reliably prevent the reformed fuel from remaining in the reformer, the reformed fuel passage, and the like.
また、本発明による内燃機関は、内燃機関をクランキングするためのクランキング手段を更に備え、制御手段は、改質装置に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数が所定値を下回った際に、混合気の点火を停止させ、その後、クランキング手段を所定時間だけ作動させるものであってもよい。 The internal combustion engine according to the present invention further includes a cranking means for cranking the internal combustion engine, and the control means stops the fuel supply to the reformer and then the engine speed falls below a predetermined value. Alternatively, the ignition of the air-fuel mixture may be stopped, and then the cranking means may be operated for a predetermined time.
このように、混合気の点火を停止させた後(混合気の点火停止に伴ってピストンの往復動作が停止した後)にクランキング手段を所定時間だけ作動させることにより、内燃機関の動作(ピストンの往復動作)によって、吸気行程時に吸気弁が開弁状態となっている燃焼室に残留改質燃料を吸引し、排気行程時に当該燃焼室から残留改質燃料を排気浄化触媒へと送り込むことが可能となる。そして、排気浄化触媒へと送り込まれた残留改質燃料は、当該排気浄化触媒により良好に浄化処理される。従って、かかる構成を採用しても、改質装置や改質燃料通路等に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となる。 Thus, the operation of the internal combustion engine (piston is performed by operating the cranking means for a predetermined time after the ignition of the air-fuel mixture is stopped (after the reciprocation of the piston is stopped in accordance with the stop of ignition of the air-fuel mixture). Reciprocating operation), the residual reformed fuel is sucked into the combustion chamber in which the intake valve is open during the intake stroke, and the residual reformed fuel is sent from the combustion chamber to the exhaust purification catalyst during the exhaust stroke. It becomes possible. Then, the residual reformed fuel sent to the exhaust purification catalyst is well purified by the exhaust purification catalyst. Therefore, even if such a configuration is adopted, it is possible to extremely reliably prevent the reformed fuel from remaining in the reformer, the reformed fuel passage, and the like.
本発明による他の内燃機関は、燃料と空気との混合気を改質して所定の燃料成分を含む改質燃料を生成する改質装置を有し、改質燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関において、改質装置に空気を導入するための改質空気通路と、改質空気通路に設けられており、改質装置に空気を供給する改質空気供給手段と、改質装置から燃焼室に改質燃料を導入するための改質燃料通路と、燃焼室からの排気ガスを浄化するための排気浄化触媒と、改質燃料通路から分岐されており、改質装置と排気浄化触媒とを結ぶ分岐通路と、改質燃料通路を介した改質装置と燃焼室との連通と、分岐通路を介した改質装置と排気浄化触媒との連通とを切り換え可能な切換手段と、機関停止指令に応じて改質装置に対する燃料供給を停止させ、機関停止後に、切換手段を制御して分岐通路を介した改質装置と排気浄化触媒との連通を許容すると共に、改質空気供給手段を所定時間だけ作動させる制御手段とを備えることを特徴とする。 Another internal combustion engine according to the present invention has a reformer that reforms an air-fuel mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component. In an internal combustion engine that generates power by burning in a combustion chamber, a reformed air passage for introducing air into the reformer and a reformer that is provided in the reformed air passage and supplies air to the reformer Air supply means, a reformed fuel passage for introducing reformed fuel from the reformer into the combustion chamber, an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and a branch from the reformed fuel passage A branch passage connecting the reformer and the exhaust purification catalyst, communication between the reformer and the combustion chamber via the reformed fuel passage, and communication between the reformer and the exhaust purification catalyst via the branch passage. Switching means capable of switching between and the fuel supply to the reformer according to the engine stop command And a control means for controlling the switching means to allow communication between the reforming device and the exhaust purification catalyst via the branch passage and operating the reformed air supply means for a predetermined time after the engine is stopped. It is characterized by.
この内燃機関では、機関停止指令が発せられた段階で、改質装置に対する燃料供給が停止され、更に、その動作が停止させられる。そして、その後に分岐通路を介した改質装置と排気浄化触媒との連通が許容されると共に、改質空気供給手段が所定時間だけ作動される。これにより、改質装置や改質燃料通路等に残留している改質燃料は、改質空気供給手段からの空気により分岐通路を介して排気浄化触媒へと送り込まれる(パージされる)。そして、機関停止直後には排気浄化触媒が充分に暖機されていることから、残留改質燃料は、改質空気供給手段からの空気と共に排気浄化触媒により良好に浄化処理される。従って、この内燃機関においても、改質燃料通路等から改質燃料等を回収するためのポンプや、回収された改質燃料を貯留するタンク等を用いることなく、改質装置や改質燃料通路等から残留改質燃料を実質的に消失させることができる。この結果、この内燃機関によれば、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置や改質燃料通路等に改質燃料が残留したままとなることを確実に抑制することが可能となる。 In this internal combustion engine, when the engine stop command is issued, the fuel supply to the reformer is stopped and the operation is further stopped. Thereafter, communication between the reformer and the exhaust purification catalyst via the branch passage is allowed, and the reformed air supply means is operated for a predetermined time. As a result, the reformed fuel remaining in the reformer, the reformed fuel passage or the like is sent (purged) to the exhaust purification catalyst through the branch passage by the air from the reformed air supply means. Since the exhaust purification catalyst is sufficiently warmed up immediately after the engine is stopped, the residual reformed fuel is well purified by the exhaust purification catalyst together with the air from the reformed air supply means. Therefore, also in this internal combustion engine, the reformer and the reformed fuel passage are not used without using a pump for recovering the reformed fuel or the like from the reformed fuel passage or the like, or a tank for storing the recovered reformed fuel. Thus, the residual reformed fuel can be substantially eliminated. As a result, according to the internal combustion engine, it is possible to reliably suppress the reformed fuel remaining in the reformer, the reformed fuel passage, and the like while suppressing an increase in cost and a deterioration in space efficiency. Become.
本発明による内燃機関の運転方法は、燃料と空気との混合気を改質して所定の燃料成分を含む改質燃料を生成する改質装置を有し、改質燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の運転方法において、機関停止指令が発せられた際に、改質装置に対する燃料供給を停止させ、その後、燃焼室における混合気の点火を所定時間だけ継続させることにより、少なくとも改質装置内に残留する改質燃料を燃焼室へと送り込んで燃焼させてから、混合気の点火を停止させることを特徴とする。 An operation method of an internal combustion engine according to the present invention includes a reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and includes a mixture of reformed fuel and air. In the method of operating an internal combustion engine that generates power by burning the fuel in the combustion chamber, when the engine stop command is issued, the fuel supply to the reformer is stopped, and then the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is performed for a predetermined time. In this case, at least the reformed fuel remaining in the reformer is sent to the combustion chamber for combustion, and then the ignition of the air-fuel mixture is stopped.
本発明による他の内燃機関の運転方法は、燃料と空気との混合気を改質して所定の燃料成分を含む改質燃料を生成する改質装置を有し、改質燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の運転方法において、機関停止指令に応じて改質装置に対する燃料供給を停止させ、機関停止後に、改質装置に空気を供給する改質空気供給手段を所定時間だけ作動させることにより、少なくとも改質装置内に残留する改質燃料を、燃焼室からの排気ガスを浄化するための排気浄化触媒へと送り込むことを特徴とする。 Another internal combustion engine operating method according to the present invention includes a reforming device that reforms an air-fuel mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component. In an operation method of an internal combustion engine that generates power by combusting an air-fuel mixture in a combustion chamber, the fuel supply to the reformer is stopped in response to the engine stop command, and the reformer that supplies air to the reformer after the engine stops By operating the air supply means for a predetermined time, at least the reformed fuel remaining in the reformer is sent to an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber.
本発明によれば、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置等に改質燃料が残留したままとなることを確実に抑制することができる内燃機関およびその運転方法の実現が可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize an internal combustion engine and an operation method thereof that can reliably suppress remaining reformed fuel in a reformer or the like while suppressing cost increase and space efficiency deterioration. It becomes.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明による内燃機関の第1実施形態を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関1は、例えば車両の走行用駆動源として用いられると好適なものである。内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料成分を含む混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復動作させることにより動力を発生する。なお、図1には、1気筒のみが示されるが、本実施形態の内燃機関1は、多気筒エンジン(例えば4気筒エンジン)として構成される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention. The
各燃焼室3の吸気ポートは、吸気マニホールド5を構成する吸気管にそれぞれ接続されている。一方、各燃焼室3の排気ポートは、排気マニホールド6を構成する排気管にそれぞれ接続されており、排気マニホールド6は、排気浄化触媒を含む排気浄化装置7に接続されている。また、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが燃焼室3ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは、例えば、可変バルブタイミング機能等を有する動弁機構(図示省略)によって開閉させられる。更に、内燃機関1のシリンダヘッドには、点火プラグ8が燃焼室3ごとに配設されている。
An intake port of each
図1に示されるように、吸気マニホールド5は、図示されないサージタンクを介して給気管L1に接続されている。これらの吸気マニホールド5(各吸気管)、図示されないサージタンクおよび給気管L1は、内燃機関1の吸気系統を構成する。給気管L1は、図示されないエアクリーナを介して空気取入口(図示省略)に接続されており、給気管L1の中途(サージタンクとエアクリーナとの間)には、スロットルバルブ(本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ)9が組み込まれている。また、給気管L1からは、スロットルバルブ9の上流側に定められた分岐部BPにおいてバイパス管(改質空気通路)L2が分岐されている。バイパス管L2は、中途に、エアポンプ(改質空気供給手段)10および流量調整弁11を分岐部BP側からこの順番で含み、その先端(分岐部BP側の端部と反対側の端部)は、改質装置20に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
改質装置20は、両端が閉鎖された概ね筒状の本体21を有し、本体21の一端には、上述のバイパス管L2が接続される混合気供給部22が設けられている。混合気供給部22には、バイパス管L2に加えて、改質用燃料噴射弁12が接続されている。改質用燃料噴射弁12は、何れも図示されない燃料供給管および燃料ポンプを介して燃料タンク(図示省略)に接続されており、改質装置20の使用時にガソリン等の炭化水素系燃料を混合気供給部22の内部に噴射するものである。また、混合気供給部22には、水噴射弁14が接続されている。この水噴射弁14は、何れも図示されない水供給管および水ポンプを介して水タンク(図示省略)に接続されており、水タンクからの水を混合気供給部22の内部に噴射(噴霧)するものである。
The
本実施形態では、バイパス管L2の先端および水噴射弁14が改質用燃料噴射弁12のノズルに対して側方から空気あるいは水を吹き付けるように配置されている。従って、改質用燃料噴射弁12を開弁させて燃料を噴射させ、更に、流量調整弁11を開放させた状態でエアポンプ10を作動させると共に水噴射弁14を開弁させて水を噴射させれば、混合気供給部22の図示されない噴霧口から燃料、空気および水(混合気)が噴射されることになる。
In the present embodiment, the tip of the bypass pipe L2 and the
一方、改質装置20の本体21の内部には、混合気供給部22から所定の間隔を隔てて、所定の改質触媒を含む改質反応部23が設けられており、混合気供給部22と改質反応部23との間には、混合気供給部22の噴霧口と連通する混合室24が画成されている。本実施形態において、改質反応部23は、所定の改質触媒を担持させたハニカム材を本体21の内部に配置することにより構成される。改質触媒としては、例えばジルコニアにロジウムを担持させたものを採用することができる。また、混合室24には、改質反応部23や混合室24の内部を暖機(プレヒート)するための図示されないプレヒータが設置されている。
On the other hand, a reforming
更に、本体21の内部には、改質反応部23の下流側に改質燃料供給室25が画成されている。改質燃料供給室25には、改質装置20と各燃焼室3とを結ぶための改質燃料供給管(改質燃料通路)L3の基端が接続されている。改質燃料供給管L3の先端側は、各燃焼室3に向けて分岐されており、改質燃料供給管L3の各先端部には、図示されない改質燃料供給ノズルが装着されている。そして、各改質燃料供給ノズルは、例えば、対応する燃焼室3の吸気ポート近傍に配置される。
Further, a reformed
なお、各改質燃料供給ノズルと改質燃料供給室25とを個別に連絡するように、複数の改質燃料供給管が燃焼室3ごとに設けられてもよい。また、図示は省略されるが、内燃機関1は、各吸気ポートに装備された通常燃料噴射弁を有しており、改質装置20を作動させた状態、または、改質装置20に対する空気および燃料の供給を停止させた状態で、各通常燃料噴射弁からガソリン等の炭化水素燃料(通常燃料)を各吸気ポート内に噴射させて動力を得ることが可能である。なお、通常燃料噴射弁は、対応する燃焼室3内に通常燃料を直接噴射するものであってもよい。
A plurality of reformed fuel supply pipes may be provided for each
上述のように構成される内燃機関1は、図1に示されるように、その制御手段として機能する電子制御ユニット(以下「ECU」という)30を備える。ECU30は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。このECU30の入出力ポートには、上述の動弁機構、点火プラグ8、エアポンプ10、流量調整弁11、改質用燃料噴射弁12、水噴射弁14、通常燃料噴射弁、プレヒータ、更には、内燃機関1をクランキングするためのセルモータといったスタータ(クランキング手段)15等が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
また、ECU30の入出力ポートには、アクセル位置センサ31やクランク角センサ32といった各種センサが接続されている。アクセル位置センサ31は、図示されないアクセルペダルの踏込量を示す信号をECU30に与え、クランク角センサ32は、内燃機関1のクランク角を示す信号をECU30に与える。更に、ECU30の入出力ポートには、ECU30により起動されるとその段階から計時を行うタイマ33が接続されている。ECU30は、各種センサやタイマ33の計測値等に基づくと共に、各種制御プログラム、マップ等に従って、動弁機構、点火プラグ8、エアポンプ10、流量調整弁11、改質用燃料噴射弁12、水噴射弁14、通常燃料噴射弁、プレヒータ、スタータ15等を制御する。
Various sensors such as an
さて、例えば機関始動時や低負荷時等、所定条件の下で上述の内燃機関1を作動させる場合、ECU30は、改質装置20に対する要求に応じて、改質反応部23に供給される混合気の空燃比が所望の値になるように(本実施形態では、概ね一定の値であり、例えば、混合室24に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O/Cがおよそ0.8〜1.05の範囲に設定される。)、エアポンプ10、流量調整弁11、改質用燃料噴射弁12および水噴射弁14を制御する。これにより、改質装置20に対する要求に応じた量の燃料、空気および水(混合気)が混合気供給部22の噴霧口から混合室24の内部に噴射されることになる。混合気供給部22から噴射された燃料や水の微小な液滴は、混合室24の内部で気化し、これにより、均一に混ざり合った燃料、空気及び水(水蒸気)の混合気が混合室24を進行しながら改質反応部23へと流入する。そして、改質反応部23では、改質触媒により炭化水素系燃料と空気とが反応させられ、次の(1)式にて表わされる部分酸化反応および(2)式にて表される水蒸気改質反応が進行することにより、COおよびH2を含む改質燃料(改質ガス)が生成される。
When the
上述のようにして得られる改質燃料は、改質反応部23から改質燃料供給室25に流入し、改質燃料供給室25から改質燃料供給管L3を介して各燃焼室3に連なる吸気ポートへと供給されることになる。また、各燃焼室3の吸気ポートには、ECU30によって開度調整される給気管L1のスロットルバルブ9を介して空気が導入される。従って、改質装置20から各吸気ポートへと導入された改質ガスは、更に空気と混ざり合った後、各燃焼室3内に吸入される。そして、所定のタイミングで各点火プラグ8が点火されると、各燃焼室3内で燃料成分であるCOおよびH2が燃焼してピストン4を往復動作させ、これにより、内燃機関1から所望の動力を得ることができる。
The reformed fuel obtained as described above flows into the reformed
ところで、上述のようにして改質装置20によって生成される改質燃料を用いて内燃機関1が運転された場合、機関停止のために改質装置が停止された後、しばらくの間、改質装置20の改質反応部23における触媒床温がある程度高く推移する。従って、改質装置20の停止後にその内部に残留しているメタノール等が改質されてCOおよびH2が生成されてしまうこともあるが、内燃機関1の停止の前後に生成された改質燃料が改質装置20やその下流側の改質燃料供給管L3に残留したままとなっていることは、例えば水素脆性による配管等の劣化等を防止する観点から見れば好ましいことではない。このため、本実施形態の内燃機関1では、内燃機関1を停止させるべく改質装置20(燃料改質)を停止させる際に、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを抑制するために、制御手段としてのECU30によって図2に示されるルーチンが実行される。
By the way, when the
この場合、ECU30は、内燃機関1の運転中に内燃機関1を停止させるべき旨を示す機関停止指令が発せられると(S10)、改質用燃料噴射弁12を閉弁させることにより、改質装置20に対する燃料供給を停止させる(S12)。S12の処理が実行された段階では、改質用燃料噴射弁12からの燃料供給のみが停止され、改質装置20に対するエアポンプ10等によるバイパス管L2を介した空気の供給、水噴射弁14からの水の供給(噴射)および各点火プラグ8による混合気の点火動作は継続されている。
In this case, when an engine stop command indicating that the
S12にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、ECU30は、バイパス管L2の流量調整弁11の開度を所定開度に設定する(S14)。また、流量調整弁11の開度を所定開度に設定すると、ECU30は、クランク角センサ32からの信号に基づいて内燃機関1の回転数(機関回転数)Neを取得し(S16)、取得した機関回転数Neがゼロになっているか否か判定する(S18)。ECU30は、機関回転数Neがゼロになったと判断するまでS16およびS18の処理を繰り返し実行する。
After stopping the fuel supply to the
そして、ECU30は、S18にて機関回転数Neがゼロになったと判断すると、エアポンプ10を停止させることにより、改質装置20に対する空気の供給を停止させる(S20)。また、S20の処理の後、あるいは、それとほぼ同時に、ECU30は、水噴射弁14を閉弁させることにより、改質装置20に対する水の供給を停止させる(S22)。更に、S24の処理の後、あるいは、それとほぼ同時に、ECU30は、各燃焼室3での各点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させ(S24)、本ルーチンを終了させる。
When the
このように、内燃機関1では、機関停止指令が発せられた際に、S12にて改質装置20に対する燃料供給のみが停止され、その後、S24の処理が実行されるまで、エアポンプ10等による改質装置20に対する空気の供給と共に、各燃焼室3での点火プラグ8による混合気の点火動作、すなわち、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作が所定時間だけ継続されることになる。これにより、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料(残留改質燃料)は、エアポンプ10によってバイパス管L2を介して改質装置20に供給される空気と共に、吸気行程の際に各燃焼室3内に吸引され、残留改質燃料と空気との混合気は、各燃焼室3内で点火プラグ8によって点火されて燃焼することになる。
As described above, in the
従って、内燃機関1では、改質燃料供給管L3等から改質燃料等を回収するためのポンプや、回収された改質燃料を貯留するタンク等を用いることなく、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3の内部から残留改質燃料を実質的に消失させることができる。この結果、内燃機関1によれば、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを確実に抑制することが可能となり、改質燃料供給管L3の水素脆性による劣化等を良好に回避することができる。
Therefore, in the
また、図2のルーチンのもとでは、上述のように、S12にて改質装置20に対する燃料供給が停止されてから、S24にて各点火プラグ8による混合気の点火が停止されるまでの間、エアポンプ10の作動が継続される。これにより、エアポンプ10によって改質装置20に対して圧送される空気によって改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料をパージすると共に、残留改質燃料を各燃焼室3の内部で燃焼させるために必要な空気を充分に確保することが可能となる。
Further, under the routine of FIG. 2, as described above, the fuel supply to the
なお、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3の容積次第では、S12にて改質装置20に対する燃料供給が停止されてから、S24にて各点火プラグ8による混合気の点火が停止されるまでの間に、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作によって、改質装置20や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料の概ね全量が各燃焼室3内に吸引されることもあり得る。また、そのような場合、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作によって、残留改質燃料を各燃焼室3内で燃焼させるために必要な空気を充分に確保することができることがある。従って、このような場合には、S12にて改質装置20に対する燃料供給を停止させるのと同時に、あるいは、S12からS24までの間の所定のタイミングで、エアポンプ10が停止されてもよい。
Depending on the capacity of the reforming
同様に、改質装置20に対する水噴射弁14からの水の供給も、S12にて改質装置20に対する燃料供給を停止させるのと同時に、あるいは、S12からS24までの間の所定のタイミングで、エアポンプ10が停止されてもよい。ただし、S12にて改質装置20に対する燃料の供給が停止された後に、改質反応部23における触媒床温が過上昇することもある。従って、本実施形態のように、改質装置20に対する燃料供給の停止後、しばらくの間、改質装置20に対する水噴射弁14からの水の供給を継続させ、改質装置20(改質反応部23)を冷却すると好ましい。
Similarly, the supply of water from the
図3は、図1の内燃機関1において、機関停止のために改質装置20を停止させる際に、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを抑制するために実行され得る他のルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 3 shows that in the
図3のルーチンのもとでも、ECU30は、内燃機関1の運転中に内燃機関1を停止させるべき旨を示す機関停止指令が発せられると(S30)、改質用燃料噴射弁12を閉弁させることにより、改質装置20に対する燃料供給を停止させる(S32)。S32の処理が実行された段階においても、改質装置20に対する空気の供給、水噴射弁14からの水の供給および各点火プラグ8による混合気の点火動作は継続されている。S32にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、ECU30は、バイパス管L2の流量調整弁11の開度を所定開度に設定する(S34)。
Even when the
更に、ECU30は、クランク角センサ32からの信号に基づいて機関回転数Neを取得し(S36)、取得した機関回転数Neが予め定められた閾値N0を下回っているか否か判定する(S38)。ECU30は、機関回転数Neが上記閾値N0を下回ったと判断するまでS36およびS38の処理を繰り返し実行する。そして、ECU30は、S38にて機関回転数Neが上記閾値N0を下回ったと判断すると、各燃焼室3での各点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させる(S40)。
Furthermore,
これにより、上述の内燃機関1において図3のルーチンが実行された場合も、機関停止指令が発せられた際に、S32にて改質装置20に対する燃料供給のみが停止され、その後、S38にて機関回転数Neが上記閾値N0を下回ったと判断されるまで、エアポンプ10等による改質装置20に対する空気の供給と共に、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作が所定時間だけ継続されることになる。この結果、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料(残留改質燃料)は、エアポンプ10によってバイパス管L2を介して改質装置20に供給される空気と共に、吸気行程の際に各燃焼室3内に吸引され、残留改質燃料と空気との混合気は、各燃焼室3内で点火プラグ8によって点火されて燃焼することになる。
Thus, even when the routine of FIG. 3 is executed in the
一方、S38にて機関回転数Neが上記閾値N0を下回ったと判断される場合、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作によって各燃焼室3内に残留改質燃料が良好に吸引されなくなることがあり得ることから、この場合、上述のように、各燃焼室3での各点火プラグ8による混合気の点火動作が停止される(S40)。これにより、S40の処理の後、ごく短時間のうちに、内燃機関1の動作、すなわち、ピストン4の往復動作が停止することになる。
On the other hand, if the engine speed Ne is determined to have fallen below the threshold value N 0 in S38, good residual reformed fuel into the
ここで、各点火プラグ8による混合気の点火が停止されて内燃機関1が停止した際(混合気の点火停止に伴ってピストン4の往復動作が停止した際)には、少なくとも何れかの燃焼室3において、吸気弁Viと排気弁Veとが共に開弁状態(オーバーラップ状態)となる。従って、S40にて混合気の点火を停止させた後も、改質空気供給手段としてのエアポンプ10を更に所定時間だけ作動させることにより、吸気弁Viと排気弁Veとが共に開弁状態となっている燃焼室3を介して、エアポンプ10からの空気により改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料を排気浄化装置7へと送り込むことができる。そして、内燃機関1の停止直後には排気浄化装置7の排気浄化触媒が充分に暖機されていることから、排気浄化装置7へと送り込まれた残留改質燃料は、エアポンプ10からの空気と共に排気浄化触媒により良好に浄化処理されることになる。
Here, when the ignition of the air-fuel mixture by each spark plug 8 is stopped and the
ECU30は、S40にて各点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させると、タイマ33をリセットした上で起動させる(S42)。これにより、タイマ33は、起動してからの経過時間tの計測を開始し、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tを読み込む(S44)。そして、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t0を上回ったか否か判定する(S46)。基準時間t0は、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3の容積に応じて定められ、本実施形態では、経過時間tが基準時間t0を越えると、改質装置20や改質燃料供給管L3から残留改質燃料が消失したとみなされる。
ECU30 will start, after resetting the
S46にてタイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t0を上回ったと判断すると、ECU30は、エアポンプ10を停止させることにより、改質装置20に対する空気の供給を停止させると共に、水噴射弁14を閉弁させることにより、改質装置20に対する水の供給を停止させ(S48)、本ルーチンを終了させる。このように、S40にて各点火プラグ8による混合気の点火を停止させた後、エアポンプ10を更に所定時間だけ作動させることにより、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となり、改質燃料供給管L3の水素脆性による劣化等を良好に回避することができる。
S46 at the elapsed time t measured by the
図4は、図1の内燃機関1において、機関停止のために改質装置20を停止させる際に、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを抑制するために実行され得る更に他のルーチンを示すフローチャートである。
4 shows that the reformed fuel remains in the
図4のルーチンのもとでも、ECU30は、内燃機関1の運転中に内燃機関1を停止させるべき旨を示す機関停止指令が発せられると(S50)、改質用燃料噴射弁12を閉弁させることにより、改質装置20に対する燃料供給を停止させる(S52)。S52の処理が実行された段階においても、改質装置20に対する空気の供給、水噴射弁14からの水の供給および各点火プラグ8による混合気の点火動作は継続されている。S52にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、ECU30は、バイパス管L2の流量調整弁11の開度を所定開度に設定する(S54)。更に、ECU30は、クランク角センサ32からの信号に基づいて機関回転数Neを取得し(S56)、取得した機関回転数Neが予め定められた閾値N1を下回っているか否か判定する(S58)。
Even under the routine of FIG. 4, the
ECU30は、機関回転数Neが上記閾値N1を下回ったと判断するまでS56およびS58の処理を繰り返し実行する。そして、ECU30がS56およびS58の処理を繰り返し実行している間、改質装置20に対する燃料供給のみが停止され、エアポンプ10等による改質装置20に対する空気の供給と共に、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作が所定時間だけ継続されることになる。従って、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料(残留改質燃料)は、エアポンプ10によってバイパス管L2を介して改質装置20に供給される空気と共に、吸気行程の際に各燃焼室3内に吸引され、残留改質燃料と空気との混合気は、各燃焼室3内で点火プラグ8によって点火されて燃焼することになる。
ECU30 is the engine speed Ne is repeatedly executes the processing step S56 and S58 until it is determined that less than the threshold value N 1. While the
ただし、一般的には、改質装置20の通常作動中に生成される改質燃料に比べて、改質装置20に対する燃料供給の停止後に生成される改質燃料の量は少ない。このため、S52にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後には、各燃焼室3における燃焼状態は徐々に不安定になりがちであり、それに伴って、機関回転数が上記閾値N1を下回ると、改質装置20や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料が各燃焼室3の内部に良好に吸引され得なくなるおそれもある。
However, in general, the amount of reformed fuel generated after the fuel supply to the
このため、図4のルーチンにおいて、ECU30は、S52にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、S58にて機関回転数Neが上記閾値N1を下回ったと判断すると、内燃機関1のクランキングを実行させる。これにより、内燃機関1の動作、すなわち、各燃焼室3におけるピストン4の往復動作を安定的に継続させることができるので、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料を各燃焼室3内に良好に吸引することが可能となる。そして、この間、各点火プラグ8による混合気の点火を継続させることにより、残留改質燃料と空気との混合気は、各燃焼室3内で点火プラグ8によって点火されて燃焼することになる。
Therefore, in the routine of FIG. 4,
ECU30は、S58にて機関回転数Neが上記閾値N1を下回ったと判断すると、タイマ33をリセットした上で(S60)、クランキング手段としてのスタータ15を始動させる(S62)。更に、ECU30は、スタータ15の始動とほぼ同時にタイマ33を起動させる(S64)。これにより、タイマ33は、起動してからの経過時間tの計測を開始し、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tを読み込む(S66)。そして、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t1を上回ったか否か判定する(S68)。基準時間t1は、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3の容積に応じて定められ、本実施形態では、経過時間tが基準時間t1を越えると、改質装置20や改質燃料供給管L3から残留改質燃料が消失したとみなされる。
ECU30, when the engine speed Ne at S58 is determined to lower than the threshold N 1, the
S68にてタイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t1を上回ったと判断すると、ECU30は、スタータ15を停止させることにより、内燃機関1のクランキングを停止させる(S70)。その後、ECU30は、エアポンプ10を停止させ、水噴射弁14を閉弁させ、更に、各点火プラグ8による混合気の点火を停止させ(S72)、本ルーチンを終了させる。このように、S52にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数Neが所定の閾値N1を下回った際に、S72にて混合気の点火を停止させるまでの間、内燃機関1のクランキングを実行しても、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となり、改質燃料供給管L3の水素脆性による劣化等のおそれを極めて良好に回避することができる。
When the elapsed time t measured by the
なお、図4のルーチンを実行するに際して、内燃機関1のクランキングにより、改質装置20や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料(残留改質燃料)を各燃焼室3内に良好に吸引すると共に、必要な空気を充分に確保することができる場合には、S52にて改質装置20に対する燃料供給を停止させるのと同時に、あるいは、S52からS72までの間の所定のタイミングで、エアポンプ10が停止されてもよい。また、内燃機関1と電動機とを組み合わせることにより構成されたハイブリッド動力装置においては、内燃機関1のクランキングの代わりに、電動機によって内燃機関1のクランクシャフトを回転させるモータリングが実行されるとよい。
When the routine of FIG. 4 is executed, the reformed fuel (residual reformed fuel) remaining in the
図5は、図1の内燃機関1において、機関停止のために改質装置20を停止させる際に、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを抑制するために実行され得る他のルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 5 shows that the reformed fuel remains in the
図5のルーチンのもとでも、ECU30は、内燃機関1の運転中に内燃機関1を停止させるべき旨を示す機関停止指令が発せられると(S100)、改質用燃料噴射弁12を閉弁させることにより、改質装置20に対する燃料供給を停止させる(S102)。この場合も、改質装置20に対する空気の供給、水噴射弁14からの水の供給および各点火プラグ8による混合気の点火動作は継続される。S102にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、ECU30は、バイパス管L2の流量調整弁11の開度を所定開度に設定する(S104)。
Even under the routine of FIG. 5, the
更に、ECU30は、クランク角センサ32からの信号に基づいて機関回転数Neを取得し(S106)、取得した機関回転数Neが予め定められた閾値N2を下回っているか否か判定する(S108)。ECU30は、機関回転数Neが上記閾値N2を下回ったと判断するまでS106およびS108の処理を繰り返し実行する。そして、ECU30は、S108にて機関回転数Neが上記閾値N2を下回ったと判断すると、各燃焼室3での各点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させる(S110)。
Furthermore,
これにより、上述の内燃機関1において図5のルーチンが実行された場合も、機関停止指令が発せられた際に、S102にて改質装置20に対する燃料供給のみが停止され、その後、S108にて機関回転数Neが上記閾値N2を下回ったと判断されるまで、エアポンプ10等による改質装置20に対する空気の供給と共に、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作が所定時間だけ継続されることになる。この結果、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料(残留改質燃料)は、エアポンプ10によってバイパス管L2を介して改質装置20に供給される空気と共に、吸気行程の際に各燃焼室3内に吸引され、残留改質燃料と空気との混合気は、各燃焼室3内で点火プラグ8によって点火されて燃焼することになる。
Accordingly, even when the routine of FIG. 5 is executed in the
一方、S108にて機関回転数Neが上記閾値N2を下回ったと判断される場合、各燃焼室3における混合気の燃焼によるピストン4の往復動作によって各燃焼室3内に残留改質燃料が良好に吸引されなくなることがあり得ることから、この場合、上述のように、各燃焼室3での各点火プラグ8による混合気の点火動作が停止される(S110)。これにより、S100の処理の後、ごく短時間のうちに、内燃機関1の動作、すなわち、ピストン4の往復動作が停止することになる。
On the other hand, if the engine speed Ne is determined to have fallen below the threshold value N 2 at S108, good residual reformed fuel into the
S110にて混合気の点火を停止させた後(混合気の点火停止に伴ってピストン4の往復動作が停止した後)に内燃機関1のクランキングを実行することにより、内燃機関1の動作、すなわち、ピストン4の往復動作によって、吸気行程時に吸気弁Viが開弁状態となっている燃焼室3に残留改質燃料を吸引すると共に、排気行程時に当該燃焼室3から残留改質燃料を排気浄化装置7へと送り込むことが可能となる。そして、排気浄化装置7へと送り込まれた残留改質燃料は、なお充分に暖機されている排気浄化触媒により良好に浄化処理されることになる。
The operation of the
ECU30は、S110にて各点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させると、タイマ33をリセットした上で(S112)、クランキング手段としてのスタータ15を始動させる(S114)。更に、ECU30は、スタータ15の始動とほぼ同時にタイマ33を起動させる(S116)。これにより、タイマ33は、起動してからの経過時間tの計測を開始し、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tを読み込む(S118)。そして、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t2を上回ったか否か判定する(S120)。基準時間t2も、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25や改質燃料供給管L3の容積に応じて定められ、本実施形態では、経過時間tが基準時間t2を越えると、改質装置20や改質燃料供給管L3から残留改質燃料が消失したとみなされる。
When the
S120にてタイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間t2を上回ったと判断すると、ECU30は、スタータ15を停止させることにより、内燃機関1のクランキングを停止させる(S122)。その後、ECU30は、エアポンプ10を停止させると共に、水噴射弁14を閉弁させ(S124)、本ルーチンを終了させる。このように、S102にて改質装置20に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数Neが所定の閾値N2を下回った際に、各点火プラグ8による混合気の点火を停止させ、その後、内燃機関1のクランキングを所定時間だけ実行しても、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となり、改質燃料供給管L3の水素脆性による劣化等のおそれを極めて良好に回避することができる。
When the elapsed time t measured by the
〔第2実施形態〕
以下、図6および図7を参照しながら、本発明による内燃機関の第2実施形態について説明する。なお、上述の第1実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The same elements as those described in relation to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図6に示される内燃機関1Aも、車両の走行用駆動源として用いられるものであり、上述の改質装置20によって生成された改質燃料と空気との混合気を燃焼室3の内部で燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復動作させることにより動力を発生可能なものである。図6の内燃機関1Aは、基本的には、上述の第1実施形態に係る内燃機関1と同様の構成を有するが、内燃機関1Aでは、改質燃料供給管L3の中途に、ECU30によって切換制御される三方弁16が組み込まれている。
The
すなわち、三方弁16の第1のポートは、改質装置20の改質燃料供給室25と連通しており、三方弁16の第2のポートは、各改質燃料供給ノズルと連通している。そして、三方弁16の第3のポートには、分岐管(分岐通路)L4の一端が接続されている。すなわち、分岐管L4は、三方弁16を介して改質燃料供給管L3の中途から分岐されており、分岐管L4の先端は、燃焼室3からの排気ガスを浄化するための排気浄化装置7の入口(排気管)に接続されている。
That is, the first port of the three-
これにより、三方弁16が改質燃料供給ノズル側すなわち吸気側に切り換えられると、改質装置20により生成された改質燃料は、三方弁16および各改質燃料供給ノズルを介して各燃焼室3へと供給されることになる。また、三方弁16が分岐管L4側すなわち排気側に切り換えられると、改質装置20は、改質燃料供給管L3の一部および分岐管L4等を介して、内燃機関1の排気系統すなわち排気浄化装置7と連通することになる。なお、三方弁16は、内燃機関1の通常動作中、基本的に改質燃料供給ノズル側すなわち吸気側に設定されている。
As a result, when the three-
図7は、図6の内燃機関1Aにおいて、機関停止のために改質装置20を停止させる際に、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを抑制するために実行されるルーチンを示すフローチャートである。この場合、ECU30は、内燃機関1の運転中に内燃機関1を停止させるべき旨を示す機関停止指令が発せられると、改質用燃料噴射弁12を閉弁させ、エアポンプ10を停止させ、更に、水噴射弁14を閉弁させることにより、改質装置20に対する混合気の供給を停止させ、それにより、改質装置20における燃料改質を停止させる(S200)。更に、ECU30は、各燃焼室3での点火プラグ8による混合気の点火動作を停止させることにより、内燃機関1の動作を停止させる(S202)。
FIG. 7 shows that in the
S202にて内燃機関1の動作を停止させた後、ECU30は、バイパス管L2の流量調整弁11の開度を所定開度に設定すると共に(S204)、改質燃料供給管L3の三方弁16を吸気側から排気側に切り換え、分岐管L4を介した改質装置20と排気浄化装置7との連通を許容する(S206)。S206の処理を実行すると、ECU30は、タイマ33をリセットした上で(S208)、エアポンプ10を再度起動させる(S210)。これにより、改質装置20には、所定量の空気(のみ)が供給されるようになり、改質装置20に供給された空気は、改質反応部23および改質燃料供給室25を通過し、更に、改質燃料供給管L3の一部と分岐管L4とを介して排気浄化装置7に流れ込む。
After stopping the operation of the
更に、ECU30は、エアポンプ10の起動とほぼ同時にタイマ33を起動させる(S212)。これにより、タイマ33は、起動してからの経過時間tの計測を開始し、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tを読み込む(S214)。そして、ECU30は、タイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間tXを上回ったか否か判定する(S216)。基準時間tXは、改質装置20の改質反応部23および改質燃料供給室25等の容積に応じて定められ、本実施形態では、経過時間tが基準時間tXを越えると、改質装置20や改質燃料供給管L3から残留改質燃料が消失したとみなされる。S216にてタイマ33によって計測される経過時間tが予め定められている基準時間tXを上回ったと判断すると、ECU30は、エアポンプ10を停止させ(S218)、本ルーチンを終了させる。
Further, the
このように、内燃機関1Aでは、機関停止指令が発せられた段階で、改質装置20における燃料改質が停止され(S200)、更に、その動作(ピストン4の往復動作)が停止させられる(S202)。そして、その後に分岐管L4を介した改質装置20と排気浄化装置7との連通が許容されると共に(S206)、エアポンプ10が所定時間だけ作動される(S210〜S218)。これにより、改質装置20や改質燃料供給管L3に残留している改質燃料は、エアポンプ10により圧送される空気により分岐管L4等を介して排気浄化装置7へと送り込まれる(パージされる)。そして、内燃機関1の停止直後には、排気浄化装置7の排気浄化触媒が充分に暖機されていることから、排気浄化装置7へと送り込まれた残留改質燃料は、エアポンプ10の空気と共に排気浄化触媒により良好に浄化処理されることになる。
Thus, in the
従って、内燃機関1Aにおいても、改質燃料供給管L3から改質燃料等を回収するためのポンプや、回収された改質燃料を貯留するタンク等を用いることなく、改質装置20や改質燃料供給管L3から残留改質燃料を実質的に消失させることができる。この結果、内燃機関1Aによっても、コストアップやスペース効率の悪化を抑えつつ、改質装置20や改質燃料供給管L3に改質燃料が残留したままとなることを極めて確実に抑制することが可能となり、改質燃料供給管L3の水素脆性による劣化等を極めて良好に回避することができる。
Therefore, also in the
なお、図6の内燃機関1Aでは、分岐管L4が三方弁16を介して改質燃料供給管L3から分岐されているが、これに限られるものではない。すなわち、分岐管L4を改質燃料供給管L3から直接分岐させると共に、改質燃料供給管L3と分岐管L4との分岐部と、各改質燃料供給ノズルとの間、および分岐管L4の中途とに、それぞれECU30によって開閉制御される開閉弁が備えられてもよい。
In the
1,1A 内燃機関
3 燃焼室
4 ピストン
7 排気浄化装置
8 点火プラグ
10 エアポンプ
11 流量調整弁
12 改質用燃料噴射弁
14 水噴射弁
15 スタータ
16 三方弁
20 改質装置
21 本体
22 混合気供給部
23 改質反応部
24 混合室
25 改質燃料供給室
L1 給気管
L2 バイパス管
L3 改質燃料供給管
L4 分岐管
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記改質装置に空気を導入するための改質空気通路と、
前記改質装置から前記燃焼室に改質燃料を導入するための改質燃料通路と、
機関停止指令が発せられた際に、前記改質装置に対する燃料供給を停止させ、その後、前記燃焼室における前記混合気の点火を所定時間だけ継続させてから、前記混合気の点火を停止させる制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関。 A reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and burns the mixture of the reformed fuel and air in a combustion chamber to generate power. In the internal combustion engine that occurs,
A reformed air passage for introducing air into the reformer;
A reformed fuel passage for introducing reformed fuel from the reformer into the combustion chamber;
Control that stops fuel supply to the reformer when an engine stop command is issued, and then continues ignition of the mixture in the combustion chamber for a predetermined time, and then stops ignition of the mixture And an internal combustion engine.
前記制御手段は、前記改質装置に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数が所定値を下回った際に、前記混合気の点火を停止させるまでの間に前記クランキング手段を所定時間だけ作動させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 Further comprising cranking means for cranking the internal combustion engine;
The control means stops the cranking means for a predetermined time after stopping the fuel supply to the reformer and before stopping the ignition of the air-fuel mixture when the engine speed falls below a predetermined value. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is operated.
前記制御手段は、前記改質装置に対する燃料供給を停止させた後、機関回転数が所定値を下回った際に、前記混合気の点火を停止させ、その後、前記クランキング手段を所定時間だけ作動させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 Further comprising cranking means for cranking the internal combustion engine;
The control means stops the fuel supply to the reformer, stops the ignition of the air-fuel mixture when the engine speed falls below a predetermined value, and then operates the cranking means for a predetermined time. The internal combustion engine according to claim 1, wherein:
前記改質装置に空気を導入するための改質空気通路と、
前記改質空気通路に設けられており、前記改質装置に空気を供給する改質空気供給手段と、
前記改質装置から前記燃焼室に改質燃料を導入するための改質燃料通路と、
前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための排気浄化触媒と、
前記改質燃料通路から分岐されており、前記改質装置と前記排気浄化触媒とを結ぶ分岐通路と、
前記改質燃料通路を介した前記改質装置と前記燃焼室との連通と、前記分岐通路を介した前記改質装置と前記排気浄化触媒との連通とを切り換え可能な切換手段と、
機関停止指令に応じて前記改質装置に対する燃料供給を停止させ、機関停止後に、前記切換手段を制御して前記分岐通路を介した前記改質装置と前記排気浄化触媒との連通を許容すると共に、前記改質空気供給手段を所定時間だけ作動させる制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関。 A reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and burns the mixture of the reformed fuel and air in a combustion chamber to generate power. In the internal combustion engine that occurs,
A reformed air passage for introducing air into the reformer;
A reformed air supply means provided in the reformed air passage for supplying air to the reformer;
A reformed fuel passage for introducing reformed fuel from the reformer into the combustion chamber;
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber;
A branch passage branched from the reformed fuel passage, and connecting the reformer and the exhaust purification catalyst;
Switching means capable of switching communication between the reformer and the combustion chamber via the reformed fuel passage and communication between the reformer and the exhaust purification catalyst via the branch passage;
In response to an engine stop command, the fuel supply to the reformer is stopped, and after the engine stops, the switching means is controlled to allow communication between the reformer and the exhaust purification catalyst via the branch passage. An internal combustion engine comprising: control means for operating the reformed air supply means for a predetermined time.
機関停止指令が発せられた際に、前記改質装置に対する燃料供給を停止させ、その後、前記燃焼室における前記混合気の点火を所定時間だけ継続させることにより、少なくとも前記改質装置内に残留する改質燃料を前記燃焼室へと送り込んで燃焼させてから、前記混合気の点火を停止させることを特徴とする内燃機関の運転方法。 A reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and burns the mixture of the reformed fuel and air in a combustion chamber to generate power. In an operating method of an internal combustion engine that occurs,
When an engine stop command is issued, the fuel supply to the reformer is stopped, and then the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is continued for a predetermined time, thereby remaining at least in the reformer. A method of operating an internal combustion engine, wherein the reformed fuel is fed into the combustion chamber and burned, and then the ignition of the air-fuel mixture is stopped.
機関停止指令に応じて前記改質装置に対する燃料供給を停止させ、機関停止後に、前記改質装置に空気を供給する改質空気供給手段を所定時間だけ作動させることにより、少なくとも前記改質装置内に残留する改質燃料を、前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための排気浄化触媒へと送り込むことを特徴とする内燃機関の運転方法。
A reformer that reforms a mixture of fuel and air to generate a reformed fuel containing a predetermined fuel component, and burns the mixture of the reformed fuel and air in a combustion chamber to generate power. In an operating method of an internal combustion engine that occurs,
By stopping the fuel supply to the reformer in response to an engine stop command and operating the reformed air supply means for supplying air to the reformer for a predetermined time after the engine stops, at least inside the reformer A method of operating an internal combustion engine, wherein the reformed fuel remaining in the engine is sent to an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber.
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