JP3760718B2

JP3760718B2 - Exhaust gas purification device for fuel reforming gas engine

Info

Publication number: JP3760718B2
Application number: JP2000068876A
Authority: JP
Inventors: 尚志青山; 正幸宗清; 和比古石渡; 昇山内
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2001254640A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素系の燃料（ガソリン、軽油、メタノール、ＣＮＧ、ナフサ等）を、熱分解、水蒸気改質反応、部分酸化反応等の改質反応により改質して、水素（Ｈ₂）及び一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質器を備え、生成した改質ガスをエンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改質ガスエンジンに関し、特にこの燃料改質ガスエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を有効に行うための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料改質ガスエンジンは、炭化水素系の燃料を触媒等で改質して、主にＨ₂とＣＯとを生成し、これらの改質ガスをエンジンに供給することでエンジンの運転を行わせるものである。エンジンに供給される燃料がＨ₂とＣＯとを主成分とするガス燃料であるためにエンジン特性としては水素エンジンに近い特性を示す。すなわち、希薄燃焼限界が高く、希薄域でも安定した運転が可能であり、低ＮＯｘ、高効率を同時に実現可能なエンジンである。
【０００３】
従来の水素を主燃料とするエンジンの排気ＮＯｘ浄化方法としては、例えば特開平６−２００７４９号に水素エンジンの排気装置として提案されている。これは排気通路中に排気浄化用触媒を配置し、エンジン負荷が高い場合においては空気過剰率λを略１．０に設定し、排気を排気浄化用触媒に導いて、発生したＮＯｘを還元浄化処理し、エンジン負荷が低い場合においては空気過剰率λを１．３より希薄側に設定することでエンジンから排出されるＮＯｘを低く抑えると共に、排気を排気浄化用触媒をバイパスさせて、触媒中でのＮＯｘ生成を抑制するというものである。
【０００４】
一方、排気中の酸素濃度が高い状態、すなわちエンジン運転空燃比がリーン状態である場合に排出されるＮＯｘの浄化方法としては、排気通路中にＮＯｘ吸収剤を配置し、エンジン運転空燃比がリーンの時に排出されるＮＯｘを吸収すると共に、その吸収量を推定し、吸収量が所定値よりも多くなったら一時的にエンジン運転空燃比をリッチにすることで、吸収されたＮＯｘの脱離還元処理を行うものが提案されている（ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９３−０７３６３）。
【０００５】
また、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する手段として燃料改質器を持ち、燃料を改質することで生成するＨ₂を排気通路に直接供給することが提案されている（特開平５−１０６４３０号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、水素を主燃料とするエンジンの運転空燃比がリーン状態の時に排出されるＮＯｘは、低濃度とはいえ、何の処理もされずに大気中に放出されてしまうという問題点があった。
【０００７】
また、ガソリンエンジンで通常用いられているＮＯｘ吸収剤を排気通路に配置するシステムを水素を主燃料とするエンジン（水素エンジン、改質ガスエンジン等）に適用する場合においては、エンジン運転空燃比がリーン状態の時に排出されるＮＯｘを吸収することはできるが、脱離還元処理が難しいという問題点があった。
【０００８】
ガソリンエンジンにこのシステムを適用した場合、脱離処理を実施する時には一時的にエンジンの運転空燃比をリーン状態から空気過剰率λが略１．０又はそれ以下のリッチ状態に変更することで、排気ガス中の酸素濃度を下げると共に、ＨＣやＣＯといった還元剤をＮＯｘ吸収剤に導いて脱離還元処理を行っている。
【０００９】
しかし、水素を主燃料とするエンジンにおいては、一時的であってもエンジン運転空燃比を空気過剰率λが１．０以下のリッチ状態にすることが困難であることが知られている。すなわち、特開平７−１３３７３１号に記載のように、リッチ空燃比においてはバックファイア現象を起こす恐れがある。よって、水素を主燃料とするエンジンにおいては、エンジン運転空燃比をリーンの状態に保つことが一般的である。
【００１０】
よって、水素を主燃料とするエンジンにおいて、ＮＯｘ吸収剤を排気通路に配置した場合、運転時に排出されるＮＯｘを吸収することはできるものの、吸収したＮＯｘを脱離還元処理することができないという問題点があった。
【００１１】
一方、還元剤として、燃料改質器によって生成されたＨ₂、ＣＯを直接排気通路中に導入する場合においても、還元剤を導入する際に排気ガス中の酸素濃度が高いと、還元剤は先ずＯ₂と反応して酸化され、Ｏ₂が十分消費された後にＮＯｘの還元処理を行うことになる。還元剤とＯ₂との反応は発熱反応であり、排気温度が上昇し、場合によってはＮＯｘ吸収剤の耐熱性に問題を引き起こすことがある。また、Ｏ₂を消費するのに必要なＨ₂、ＣＯは本来燃料としてエンジンで燃焼し、仕事に変換されるべきものであり、これが無駄に消費されることで、燃費の悪化等を引き起こすことになる。
【００１２】
従って、排気ガス中に還元剤を直接投入する場合においても排気ガス中の酸素濃度を下げる必要があり、エンジン運転空燃比をリッチにする必要があるが、水素を主燃料とするエンジンにおいては、前述のようにエンジン運転空燃比をリッチにすることができないため、適用するのは難しい。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、炭化水素系の燃料を改質して、水素及び一酸化炭素を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質器を備え、生成した改質ガスをエンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改質ガスエンジンにおいて、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があると判断したときに、これを確実に実施できるようにすることを目的とする。
【００１４】
また、エンジンの排気通路に、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップ（吸収又は吸着）するＮＯｘトラップを配置した場合に、このＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘの脱離還元処理を確実に行い得るようにすることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明では、炭化水素系の燃料を改質して、水素及び一酸化炭素を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質器を備え、生成した改質ガスをエンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改質ガスエンジンにおいて、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があると判断したときに、燃料改質器における燃料改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率を増加させることで、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させる燃料改質制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、請求項２に係る発明では、前記燃料改質制御手段は、部分酸化反応の比率を増加させるため、燃料改質器に投入する燃料、水、空気のうち、空気の割合を増加させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に係る発明では、部分酸化反応の比率を増加させるときに、エンジンへの改質ガスの供給量を増量補正する改質ガス供給量増量補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に係る発明では、エンジンに新気を供給するための吸気通路に電制スロットル弁を備え、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があると判断したときに、電制スロットル弁により、バックファイアを起こさない範囲で新気量を減少させるスロットル弁制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明では、炭化水素系の燃料を改質して、水素及び一酸化炭素を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質器を備え、生成した改質ガスをエンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改質ガスエンジンにおいて、エンジンの排気通路に、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップを配置し、ＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘを脱離還元処理するときに、燃料改質器における燃料改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率を増加させることで、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させる燃料改質制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
ここで、請求項６に係る発明では、前記燃料改質制御手段は、部分酸化反応の比率を増加させるため、燃料改質器に投入する燃料、水、空気のうち、空気の割合を増加させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に係る発明では、部分酸化反応の比率を増加させるときに、エンジンへの改質ガスの供給量を増量補正する改質ガス供給量増量補正手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に係る発明では、エンジンに新気を供給するための吸気通路に電制スロットル弁を備え、ＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘを脱離還元処理するときに、電制スロットル弁により、バックファイアを起こさない範囲で新気量を減少させるスロットル弁制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項９に係る発明では、請求項５に係る発明に加え、ＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘを脱離還元処理するときに、ＮＯｘトラップに流入する排気ガス中に燃料改質器で生成された改質ガスを還元剤として投入する還元剤投入手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
ここで、請求項１０に係る発明では、前記還元剤投入手段は、前記燃料改質制御手段によりエンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させるように制御してから、エンジン運転状態に応じた遅延時間の後に、ＮＯｘトラップに流入する排気ガス中に燃料改質器で生成された改質ガスを還元剤として投入することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１に係る発明では、前記遅延時間は、エンジンへの改質ガス供給手段から排気通路のＮＯｘトラップまでのエンジン作動流体の到達遅れ時間として算出することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に係る発明では、前記還元剤投入手段は、燃料改質器での改質状態より、改質ガス中の水素、一酸化炭素の各量を推定し、これらの推定量に応じて排気ガス中に投入する還元剤の量を決定することを特徴とする。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があると判断したときに、燃料改質器における改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率を増加させることで、燃料改質器に供給される空気中の酸素を改質反応により消費する一方、空気中の窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）により、改質ガス中のＮ₂、ＣＯ₂濃度を増加させて、エンジンに供給することで、吸気通路よりエンジンに供給される新気（空気）の量を減少させ、エンジンに吸入される作動流体の量を変えずに、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させることができ、排気ガス中の酸素濃度を可能な限り低くすることができる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、燃料改質器に投入する燃料、水、空気のうち、空気の割合を増加させることで、部分酸化反応の比率を確実に増加させることができる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、部分酸化反応の比率を増加させるときに、エンジンへの改質ガスの供給量を増量補正することで、部分酸化反応の増大により改質ガス中のＨ₂、ＣＯの割合が減少しても、出力性能を確保できると共に、吸気通路よりエンジンに供給される新気（空気）の量をより確実に減少させることができる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があると判断したときに、電制スロットル弁により、バックファイアを起こさない範囲で、すなわち所定の空気過剰率をリッチ化の限度として、新気量を減少させることで、更に確実にエンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させることができる。
【００３１】
請求項５に係る発明によれば、エンジンの排気通路に、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップを配置して、エンジンがリーン空燃比で運転されているときに排出されるＮＯｘをＮＯｘトラップにトラップし、このＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘを脱離還元処理するときに、燃料改質器における改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率を増加させることで、燃料改質器に供給される空気中の酸素を改質反応により消費する一方、空気中の窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）により、改質ガス中のＮ₂、ＣＯ₂濃度を増加させて、エンジンに供給することで、吸気通路よりエンジンに供給される新気（空気）の量を減少させ、エンジンに吸入される作動流体の量を変えずに、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させることができ、排気ガス中の酸素濃度を可能な限り低くして、ＮＯｘトラップからのＮＯｘの脱離還元処理を効率良く行うことができる。
【００３２】
請求項６に係る発明によれば、ＮＯｘの脱離還元処理に際し、燃料改質器に投入する燃料、水、空気のうち、空気の割合を増加させることで、部分酸化反応の比率を確実に増加させることができる。
【００３３】
請求項７に係る発明によれば、ＮＯｘの脱離還元処理に際し、部分酸化反応の比率を増加させるときに、エンジンへの改質ガスの供給量を増量補正することで、部分酸化反応の増大により改質ガス中のＨ₂、ＣＯの割合が減少しても、出力性能を確保できると共に、吸気通路よりエンジンに供給される新気（空気）の量をより確実に減少させることができ、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。
【００３４】
請求項８に係る発明によれば、ＮＯｘの脱離還元処理に際し、電制スロットル弁により、バックファイアを起こさない範囲で、すなわち所定の空気過剰率をリッチ化の限度として、新気量を減少させることで、更に確実にエンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させることができ、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。
【００３５】
請求項９に係る発明によれば、ＮＯｘトラップにトラップされたＮＯｘを脱離還元処理するときに、エンジン排気ガス中の酸素濃度を低下させる一方、ＮＯｘトラップに流入する排気ガス中に燃料改質器で生成された改質ガス（Ｈ₂、ＣＯ）を還元剤として投入することで、ＮＯｘの脱離還元処理をより確実にして、ＮＯｘを有効かつ効率良く浄化することができる。
【００３６】
請求項１０に係る発明によれば、燃料改質器における部分酸化反応の比率の増加により、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させるように制御してから、所定の遅延時間の後に、ＮＯｘトラップに流入する排気ガス中に燃料改質器で生成された改質ガスを還元剤として投入することで、還元剤を無駄にすることなく、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。
【００３７】
請求項１１に係る発明によれば、前記遅延時間を、エンジンへの改質ガス供給手段から排気通路のＮＯｘトラップまでのエンジン作動流体の到達遅れ時間として算出することで、ＮＯｘトラップに流入する排気ガス中の酸素濃度が十分低下した時点で、還元剤を投入することができ、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。
【００３８】
請求項１２に係る発明によれば、燃料改質器での改質状態より、改質ガス中のＨ₂、ＣＯの各量を推定し、これらの推定量に応じて排気ガス中に投入する還元剤の量を決定することで、すなわち、還元剤としてはＣＯに比較してＨ₂の還元作用の方が強いため、改質ガスの組成に応じた量を還元剤として投入することで、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す燃料改質ガスエンジンのシステム図である。
【００４０】
エンジン（内燃機関）１の吸気通路２には、上流端にエアクリーナ３が設けられ、その下流側にアクセルペダル４の踏込み量（アクセル開度）等に基づいてモータ駆動される電制スロットル弁５が設けられ、更にスロットル弁５下流側に改質ガス供給手段としてのガス燃料噴射弁６が設けられている。
【００４１】
エンジン１の排気通路７の途中には、その内部に、熱交換器を介して排気ガスの持つ熱を供給されつつ、燃料改質を行う燃料改質器８が設けられている。
改質すべき原燃料であるガソリンに代表される炭化水素燃料は、燃料タンク９より燃料ポンプ１０を介して、水は、水タンク１１より水ポンプ１２を介して、空気は、吸気通路２より分岐した空気通路１３より空気ポンプ１４を介して、改質原料流量制御器１５に送られる。
【００４２】
改質原料流量制御器１５は、燃料、水及び空気の各流量を制御して、これらを気化混合器１６に送る。気化混合器１６は、図示しない熱交換器を介してエンジン１の排気ガス、若しくは燃料改質器８にて生成された改質ガス、若しくはその他の熱源より熱を供給されて、燃料及び水の気化・昇温と空気の予熱とを行いつつ、３流体の混合を行い、混合された３流体を燃料改質器８に送る。
【００４３】
燃料改質器８は、上流側に部分酸化反応用の部分酸化反応層８Ａを持ち、下流側に水蒸気改質反応用の改質触媒を充填した水蒸気改質反応層８Ｂとを持つ構造として、部分酸化反応による発熱と水蒸気改質反応による吸熱との熱のやり取りをロス無く行える構造としてある。もちろん、同一反応層内にて水蒸気改質反応と部分酸化反応とを行わせるようにしてもよい。
【００４４】
従って、燃料改質器８に送られた３流体の混合気は、燃料改質器８の温度、３流体の混合比率に応じて改質が行われ、水素、一酸化炭素、メタン、低級炭化水素等の改質ガスに改質される。
【００４５】
燃料改質器８にて生成された改質ガスは、改質ガス供給通路１７により、必要により、途中で改質前の燃料、水、空気との熱交換により温度低下させ、また図示しない貯蔵タンクに一時的に蓄えて供給変動を防止しつつ、ガス燃料噴射弁６に送る。そして、ガス燃料噴射弁６から、エンジン１の吸気通路２内に噴射供給して、運転を行わせる。
【００４６】
ここにおいて、排気通路２の燃料改質器８下流側には、ＮＯｘトラップ１８を介装してある。ＮＯｘトラップ１８は、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時に、ＮＯｘをトラップ（吸収又は吸着）し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下するか、流入する排気ガス中の還元剤濃度が増大すると、ＮＯｘを脱離還元処理するものである。従って、エンジン１がリーン空燃比で運転されている時にエンジン１から排出されたＮＯｘをＮＯｘトラップ１８にトラップし、排気ガス中の酸素濃度が低下した時に、排気ガス中の還元物質によってＮＯｘトラップ１８にトラップされているＮＯｘを脱離還元処理することができる。
【００４７】
また、ＮＯｘトラップ１８の入口側（入口部近傍）の排気通路７には、燃料改質器８からの改質ガス供給通路１７の途中から分岐して、Ｈ₂、ＣＯ等の改質ガスを還元剤として直接排気ガス中に投入する還元剤投入通路１９が開口しており、この還元剤投入通路１９の途中には還元剤の投入及びその量を制御する還元剤投入制御弁２０が介装されている。
【００４８】
電制スロットル弁５、ガス燃料噴射弁６の他、改質原料流量制御器１５及び還元剤投入制御弁２０は、コントロールユニット２１により制御され、このコントロールユニット２１には、エンジン回転数Ｎｅ検出用のクランク角センサ２２、アクセル開度Ａａ検出用のアクセル開度センサ２３、スロットル開度ＴＶＯ検出用のスロットルセンサ２４、エンジン冷却水温度Ｔｗ検出用の水温センサ２５等から、信号が入力されている。
【００４９】
次に本発明での制御について説明する。
炭化水素燃料の改質反応は、大きくは水蒸気改質反応と部分酸化反応とに分けられ、水蒸気改質反応は概ね次式によって表される。
【００５０】
Ｃ_mＨ_n＋ｍＨ₂Ｏ→（ｍ＋ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ・・・（１）
同時に、
３Ｈ₂＋ＣＯ→ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ・・・（２）
２Ｈ₂＋２ＣＯ→ＣＨ₄＋ＣＯ₂ ・・・（３）
等の反応も行われる。
【００５１】
改質雰囲気が高温に維持されている時は、主に（１）の反応が行われ、改質ガス中の水素、一酸化炭素濃度が増加する。低温時においては、（２），（３）の反応の割合が増加し、改質ガス中の水素、一酸化炭素濃度が減少し、逆にメタン、水などの濃度が増加する。
【００５２】
また、（１）の反応は吸熱反応であり、反応を維持するためには何らかの手段で熱を与える必要がある。その一方、（１）の反応は吸熱反応であるために、改質後のガスが持つ発熱量は改質前の炭化水素燃料が持つ発熱量よりも増加する利点がある。
【００５３】
一方、部分酸化反応は、炭化水素燃料と空気の量を調整することで、次式の反応が起こる。
Ｃ_mＨ_n＋（ｍ／２）Ｏ₂→（ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ・・・（４）
この反応は、発熱反応であり、（１）の反応とは逆に改質後のガスが持つ発熱量は改質前の炭化水素燃料が持つ発熱量よりも減少する。
【００５４】
（４）の反応で必要なのは酸素であるが、通常この酸素は空気として改質反応層に供給されるため、改質ガス中には水素や一酸化炭素と共に、相当量の窒素が含まれることになる。
【００５５】
炭化水素系の燃料に所定量の水、空気を混合して燃料改質器８に導入し、燃料改質器８内に改質反応を起こすに充分な熱的条件を与えることで、炭化水素系の燃料は上記（１）及び（４）の改質反応により、水素及び一酸化炭素を主成分とする改質ガスに変換される。この水素と一酸化炭素の生成量は炭化水素系の燃料の種類及び量によってほぼ決まってくる。これとは別に導入する水と空気の量を変化させることで燃料改質器８内で起こる改質反応の熱的な要求が異なってくる。すなわち、水量を増加させると、改質の主反応が（１）となり、吸熱反応となるので、燃料改質器８には何かしら方法で熱を供給する必要がでてくる。逆に空気の量を増加させると、改質の主反応が（４）となり、発熱反応となる。また、空気の量を増加させると、空気中の窒素や二酸化炭素の改質ガス中に含まれる量が増加する。
【００５６】
図２に改質反応における部分酸化反応の比率による改質ガス組成の概要を示しており、部分酸化反応の比率の増大により、改質ガス中のＨ₂、ＣＯの割合が減少し、改質ガス中により多くのＮ₂、ＣＯ₂が含まれるようになることを示している。
【００５７】
一方、エンジン１は通常、燃料改質器８で生成された水素、一酸化炭素を主成分とする改質ガスを供給されることでエンジン運転を行っている。このときのエンジン運転空燃比はエンジンの運転安定性が損なわれない範囲からバックファイアを起こさない範囲までのリーンに設定される。このときに排出されるＮＯｘはＮＯｘトラップ１８にトラップされ、大気中に放出はされない。
【００５８】
コントロールユニット２１は、エンジンの運転状態（回転、負荷、水温等）を基にＮＯｘ排出量を算出、積算して、ＮＯｘトラップ１８におけるＮＯｘのトラップ量を求め、このトラップ量が所定値以上となった場合に、脱離還元処理を実施する。
【００５９】
脱離還元処理においては、改質原料流量制御器１５により燃料改質器８に投入する空気量を増加させて、部分酸化反応の比率を増加するように指令を出すと共に、還元剤投入制御弁２０に指令を出して、還元剤としてのＨ₂、ＣＯを含む改質ガスを排気通路７のＮＯｘトラップ１８上流に投入する。
【００６０】
従って、コントロールユニット２１は、図３に示すように、ＮＯｘトラップ１８にトラップされたＮＯｘの脱離還元処理の要否を判定するＮＯｘ脱離還元処理要否判定手段としての機能と、脱離還元処理を必要とするときに、燃料改質器８における燃料改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率を増加させることで、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させる燃料改質制御手段としての機能と、還元剤投入制御弁２０によりＮＯｘトラップ１８に流入する排気ガス中に燃料改質器８で生成された改質ガスを還元剤として投入する還元剤投入手段としての機能とを、ソフトウェア的に備えることとなる。また、後述するように、改質ガス供給量補正手段、更にはスロットル弁制御手段としての機能も必要により備えることとなる。
【００６１】
以下、より具体的な制御内容をフローチャートにより説明する。
図４はエンジン１の通常運転時において改質原料流量制御器１５による燃料改質器８への燃料、水、空気の供給量を決定するための燃料改質制御のフローチャートである。
【００６２】
機関の運転状態を判定するために、Ｓ１ではエンジン回転数Ｎｅを読込み、Ｓ２ではアクセル開度Ａａを読込む。
Ｓ３では冷却水温度Ｔｗを読込んで、冷却水温度Ｔｗが所定値Ｔｗ０以上か否かを判定し、所定値Ｔｗ０以上であればエンジンの暖機完了状態であると判断して、暖機完了状態における燃料改質器８への燃料、水、空気の供給量決定ステップ（Ｓ４〜Ｓ６）ヘ進む。
【００６３】
Ｓ４ではエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた燃料供給量マップより燃料改質器８への燃料供給量Ｇｆを読込んで決定する。
Ｓ５ではエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた燃料に対する水の供給割合マップより水／燃料割合ＳＦを読込んで決定する。
【００６４】
Ｓ６ではエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた燃料に対する空気の供給割合マップより空気／燃料割合ＡＦを読込んで決定する。
以上により、通常運転時（エンジン暖機完了状態）における改質原料流量制御器１５による燃料改質器８への燃料、水、空気の供給量が決定される。尚、冷却水温度Ｔｗが所定値Ｔｗ０未満の冷機運転時は、Ｓ７へ進み、図示しない別ルーチンにより改質原料流量制御器１５による燃料改質器８への燃料、水、空気の供給量を決定する。
【００６５】
図５はＮＯｘトラップ１８におけるＮＯｘトラップ量算出（推定）のフローチャートであり、所定時間毎の割込み処理ルーチンとして実行される。
Ｓ１１では、エンジン運転状態としてエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａａ等を読込む。
【００６６】
Ｓ１２では、そのときのエンジン運転状態（Ｎｅ，Ａａ等）においてエンジンから排出されるＮＯｘ排出量（ＮＯｘ）をマップ等から推定する。
Ｓ１３では、次式のごとく、ＮＯｘ排出量（ＮＯｘ）を所定時間毎に積算し、その積算値により、ＮＯｘトラップ１８におけるＮＯｘトラップ量（ΣＮＯｘ）を求める。
【００６７】
ΣＮＯｘ←ΣＮＯｘ＋ＮＯｘ
尚、このようにして積算により求められるＮＯｘトラップ量（ΣＮＯｘ）は、後述するように、ＮＯｘ脱離還元処理が完了した時点で、ΣＮＯｘ＝０として、初期化される。
【００６８】
図６はＮＯｘ脱離還元処理の第１実施形態のフローチャートであり、所定時間毎の割込み処理ルーチンとして実行される。
Ｓ２１では、ＮＯｘトラップ量ΣＮＯｘが所定値ＳＮＯｘ以上になったか否かを判定し、ΣＮＯｘ≧ＳＮＯｘの場合に、ＮＯｘ脱離還元処理ステップ（Ｓ２２以降）へ進む。この部分がＮＯｘ脱離還元処理要否判定手段に相当する。
【００６９】
Ｓ２２では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた燃料改質器８への空気／燃料割合（ＡＦ）補正値マップよりＡＦ補正値Ｋａｆを読込む。
【００７０】
Ｓ２３では、空気／燃料割合ＡＦにＫａｆ（但しＫａｆ＞１）を乗じることで、ＡＦを増大側に補正し（ＡＦ←ＡＦ×Ｋａｆ）、改質原料流量制御器１５による燃料改質器８への空気の供給量を増加させる。この部分が部分酸化反応比率増加による燃料改質制御手段に相当する。
【００７１】
その結果、燃料改質器８における改質反応のうち燃料と空気との部分酸化反応の比率が増加し、燃料改質器８に供給される空気中の酸素を改質反応により消費する一方、空気中の窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）により、図２に示したように改質ガス中のＮ₂、ＣＯ₂濃度を増加させて、エンジンに供給することで、吸気通路２よりエンジン１に供給される新気（空気）の量を減少させ、エンジン吸入ガス中の酸素濃度を低下させることができ、排気ガス中の酸素濃度を可能な限り低くして、ＮＯｘトラップ１８からのＮＯｘの放出、更には還元処理を効率良く行うことができる。
【００７２】
ここで、エンジン１の運転状態を本フロー実施前の状態に保持するためには、改質ガス組成が変化した分、改質ガス供給手段としてのガス燃料噴射弁６からエンジン１への改質ガスの供給量を補正しなければならない。図２に示したように部分酸化反応の比率が増えることで、改質ガス中のＨ₂、ＣＯが減ってしまい、同等の出力を維持するために、改質ガスの供給量を大きくする方向に補正する必要があるからである。
【００７３】
本実施形態では、改質ガス供給手段を、コントロールユニット２１からのパルス信号によって開弁し、パルス幅を変えることで供給量を制御可能なガス燃料噴射弁６として、改質ガス供給量の補正方法を説明するが、同等の機能を有するものであれば、その補正は準じた方法で実現可能である。
【００７４】
Ｓ２５では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた改質ガス供給量（噴射パルス幅）ＴＩに対する補正値マップよりＴＩ補正値Ｋｔｉを読込む。
【００７５】
Ｓ２６では、改質ガス供給量（噴射パルス幅）ＴＩにＫｔｉ（但しＫｔｉ＞１）を乗じることで、ＴＩを増大側に補正し（ＴＩ←ＴＩ×Ｋｔｉ）、最適な改質ガス供給量を確保する。この部分が改質ガス供給量増量補正手段に相当する。
【００７６】
続いて、Ｓ３１では、還元剤投入制御弁２０を開く。これにより、還元剤としてのＨ₂、ＣＯを含む改質ガスが排気通路７のＮＯｘトラップ１８の上流部に投入され、ＮＯｘトラップ１８にトラップされていたＮＯｘが確実に脱離還元処理される。この部分が還元剤投入手段に相当する。
【００７７】
Ｓ３２では、還元剤投入制御弁２０を開いてからの経過時間が所定時間になった否かを判定し、所定時間経過した場合に、Ｓ３３へ進み、還元剤投入制御弁２０を閉じる。また、Ｓ３４でＡＦ、ＴＩを補正前の値に戻し、ＮＯｘ脱離還元処理を完了する。これと同時に、Ｓ３５でＮＯｘトラップ量ΣＮＯｘがクリアされ、本ルーチンが終了する。
【００７８】
以上にように、ＮＯｘトラップ１８にトラップされたＮＯｘの脱離還元処理に際し、排気ガス中の酸素濃度を可能な限り低くすると共に、還元剤の効果的な投入により、ＮＯｘの脱離還元処理を効率良く行うことが可能になる。
【００７９】
図７はＮＯｘ脱離還元処理の第２実施形態のフローチャートであり、図６のフローに対し、Ｓ２７，Ｓ２８の処理が付加されており、この付加された機能について説明する。
【００８０】
ＮＯｘ脱離還元処理を開始する場合に、Ｓ２７にて、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａａとにより割り付けられた電制スロットル弁５の目標スロットル開度ＴＶＯに対する補正値マップよりＴＶＯ補正値Ｋｔｖｏを読込む。
【００８１】
そして、Ｓ２８にて、電制スロットル弁５の目標スロットル開度ＴＶＯにＫｔｖｏ（但しＫｔｖｏ＜１）を乗じることで、目標スロットル開度ＴＶＯを開度減少側（閉じ側）に補正する（ＴＶＯ←ＴＶＯ×Ｋｔｖｏ）。この部分がスロットル制御手段に相当する。
【００８２】
ここで、Ｋｔｖｏの値は、各Ｎｅ、Ａａに対してバックファイアを起こさない範囲で、すなわち空気過剰率λ＝１．３程度をリッチ化の限度として、新気量を減少させるように設定されている。
【００８３】
以上のように、ＮＯｘ脱離還元処理に際し、電制スロットル弁５の制御により、バックファイアを起こさない範囲で、新気導入量を減少させることにより、エンジン吸入ガス中の酸素濃度、したがってエンジン排気ガス中の酸素濃度を更に確実に低下させて、更に効率良く脱離還元処理を行うことができる。尚、ＮＯｘ脱離還元処理を終了する際は、Ｓ３４にてＡＦ、ＴＩを補正前の値に戻すと共に、ＴＶＯも補正前の値に戻すことは言うまでもない。
【００８４】
図８はＮＯｘ脱離還元処理の第３実施形態のフローチャートであり、図７のフローに対し、Ｓ２９，Ｓ３０の処理が付加されており、この付加された機能について説明する。
【００８５】
空気／燃料割合ＡＦ、改質ガス供給量ＴＩ及び目標スロットル開度ＴＶＯの補正後、Ｓ２９にて、遅延時間Ｔｄを算出する。
具体的には、Ｎｅ及びＡａの値とＮｅに対して割り付けられたエンジンの体積効率とを基に、単位時間当たりの吸入空気量Ｇａを算出し、ガス燃料噴射弁６からＮＯｘトラップ１８までのボリュームＶincat の値をＧａで除することにより、酸素濃度が低下した状態の排気ガスがＮＯｘトラップ１８に到達するまでの到達遅れ時間を求め、その時間をＴｄとする。
【００８６】
Ｓ３０では、空気／燃料割合ＡＦ、改質ガス供給量ＴＩ及び目標スロットル開度ＴＶＯの補正からの経過時間が前記遅延時間Ｔｄに達したか否かの判定を行い、Ｔｄ時間経過後に、Ｓ３１へ進んで、還元剤投入制御弁２０を開き、Ｈ₂、ＣＯ等の還元剤を排気通路７のＮＯｘトラップ１８の上流部に投入するようにしている。
【００８７】
以上のように、燃料改質器８での改質反応形態を変化させるなどした後、エンジン排気ガス中の酸素濃度が十分低下した時点で、還元剤を投入することで、更に効率良くＮＯｘの脱離還元処理を行うことができる。
【００８８】
尚、前記各実施形態において、Ｓ３１にて、還元剤投入制御弁２０を開いて、Ｈ₂、ＣＯを含む改質ガスを還元剤として排気通路７のＮＯｘトラップ１８の上流部に投入する際、改質ガスの投入量は次のように制御するとよい。
【００８９】
燃料改質器８への水／燃料割合ＳＦと空気／燃料割合ＡＦとより割り付けられた改質ガス中のＨ₂割合及びＣＯ割合のマップを参照することで、還元剤として排気ガス中に投入する改質ガス中のＨ₂、ＣＯの各割合を推定し、これらよりＮＯｘトラップ１８にトラップされたＮＯｘを還元するために必要な改質ガス量を算出し、その量になるように還元剤投入制御弁２０の開度若しくは開弁時間を制御する。
【００９０】
還元剤の中では、ＣＯに比較してＨ₂の還元作用の方が強いため、改質ガスの組成に応じた量を還元剤として投入することで、無駄な改質ガスを投入することなく、必要最小限の改質ガスの投入で、効率良く脱離還元処理を行うことができ、ＮＯｘを有効かつ効率良く浄化することが可能となるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料改質ガスエンジンのシステム図
【図２】部分酸化反応比率と改質ガス組成との関係を示す図
【図３】制御の概要を示すブロック図
【図４】通常運転時の燃料改質制御のフローチャート
【図５】ＮＯｘトラップ量算出のフローチャート
【図６】ＮＯｘ脱離還元処理の第１実施形態のフローチャート
【図７】ＮＯｘ脱離還元処理の第２実施形態のフローチャート
【図８】ＮＯｘ脱離還元処理の第３実施形態のフローチャート
【符号の説明】
１エンジン
２吸気通路
５電制スロットル弁
６ガス燃料噴射弁
７排気通路
８燃料改質器
９燃料タンク
１０燃料ポンプ
１１水タンク
１２水ポンプ
１４空気ポンプ
１５改質原料流量制御器
１６気化混合器
１７改質ガス供給通路
１８ＮＯｘトラップ
１９還元剤投入通路
２０還元剤投入制御弁
２１コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention reforms hydrocarbon fuels (gasoline, light oil, methanol, CNG, naphtha, etc.) by reforming reactions such as thermal decomposition, steam reforming reaction, partial oxidation reaction, etc. ₂ ) And carbon monoxide (CO) as a main component, and a fuel reformer engine that operates the engine by supplying the generated reformed gas to the engine. The present invention relates to a technique for effectively purifying nitrogen oxide (NOx) discharged from the fuel reformed gas engine.
[0002]
[Prior art]
Fuel reformed gas engines are mainly used to reform hydrocarbon fuels with catalysts, etc. ₂ And CO are generated, and the engine is operated by supplying these reformed gases to the engine. The fuel supplied to the engine is H ₂ Since it is a gas fuel mainly composed of CO and CO, the engine characteristic is similar to that of a hydrogen engine. That is, the engine has a high lean combustion limit, can be stably operated even in a lean region, and can simultaneously realize low NOx and high efficiency.
[0003]
As a conventional exhaust NOx purification method for an engine using hydrogen as a main fuel, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-200749 proposes an exhaust system for a hydrogen engine. This is because an exhaust purification catalyst is arranged in the exhaust passage, and when the engine load is high, the excess air ratio λ is set to about 1.0, the exhaust is led to the exhaust purification catalyst, and the generated NOx is reduced and purified. In the case where the engine load is low, the excess air ratio λ is set to be leaner than 1.3 to keep NOx discharged from the engine low, and the exhaust gas is bypassed by the exhaust purification catalyst. This is to suppress the NOx generation at NO.
[0004]
On the other hand, as a method for purifying NOx discharged when the oxygen concentration in the exhaust is high, that is, when the engine operating air-fuel ratio is lean, a NOx absorbent is disposed in the exhaust passage so that the engine operating air-fuel ratio is lean. NOx discharged at the time of absorption is estimated, the amount of absorption is estimated, and when the amount of absorption exceeds a predetermined value, the engine operating air-fuel ratio is temporarily made rich so that the absorbed NOx is desorbed and reduced. The thing which processes is proposed (PCT international publication number WO93-07363).
[0005]
In addition, a fuel reformer is provided as means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst, and H is generated by reforming the fuel. ₂ Has been proposed to directly supply the gas to the exhaust passage (Japanese Patent Laid-Open No. 5-106430).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technology, NOx discharged when the operating air-fuel ratio of an engine using hydrogen as a main fuel is in a lean state is released into the atmosphere without any treatment even though it is in a low concentration. There was a problem.
[0007]
Further, when a system in which an NOx absorbent normally used in a gasoline engine is arranged in an exhaust passage is applied to an engine (hydrogen engine, reformed gas engine, etc.) using hydrogen as a main fuel, the engine operating air-fuel ratio is Although it is possible to absorb NOx discharged in the lean state, there is a problem that desorption reduction treatment is difficult.
[0008]
When this system is applied to a gasoline engine, when the desorption process is performed, the engine operating air-fuel ratio is temporarily changed from a lean state to a rich state where the excess air ratio λ is approximately 1.0 or less. While reducing the oxygen concentration in the exhaust gas, a reducing agent such as HC or CO is introduced to the NOx absorbent to perform desorption reduction treatment.
[0009]
However, it is known that in an engine using hydrogen as a main fuel, it is difficult to bring the engine operating air-fuel ratio into a rich state with an excess air ratio λ of 1.0 or less, even temporarily. That is, as described in JP-A-7-133731, a backfire phenomenon may occur at a rich air-fuel ratio. Therefore, in an engine using hydrogen as the main fuel, it is common to keep the engine operating air-fuel ratio in a lean state.
[0010]
Therefore, in an engine using hydrogen as a main fuel, when a NOx absorbent is arranged in the exhaust passage, it is possible to absorb NOx discharged during operation, but the absorbed NOx cannot be desorbed and reduced. There was a point.
[0011]
On the other hand, as a reducing agent, H produced by the fuel reformer ₂ Even when CO is directly introduced into the exhaust passage, if the oxygen concentration in the exhaust gas is high when the reducing agent is introduced, the reducing agent first becomes O. ₂ Oxidized by reaction with O ₂ NOx reduction processing is performed after sufficient consumption. Reducing agent and O ₂ Is an exothermic reaction, and the exhaust temperature rises. In some cases, the heat resistance of the NOx absorbent may be problematic. O ₂ H required to consume ₂ CO is originally burned by the engine as fuel and should be converted into work, and this is consumed wastefully, leading to deterioration of fuel consumption and the like.
[0012]
Therefore, even when the reducing agent is directly injected into the exhaust gas, it is necessary to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, and it is necessary to make the engine operating air-fuel ratio rich, but in an engine using hydrogen as the main fuel, As described above, the engine operating air-fuel ratio cannot be made rich, so that it is difficult to apply.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and includes a fuel reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide. In a fuel reformed gas engine that operates the engine by supplying the generated reformed gas to the engine, when it is determined that it is necessary to reduce the oxygen concentration in the engine exhaust gas, this can be performed reliably. The purpose is to.
[0014]
Further, when an NOx trap that traps (absorbs or adsorbs) NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is disposed in the engine exhaust passage, the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced. The purpose is to ensure that this can be done.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a fuel reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, and the generated reformed gas is supplied to the engine. When it is determined that the oxygen concentration in the engine exhaust gas needs to be reduced in the fuel reforming gas engine that operates the engine by supplying the fuel reforming reaction in the fuel reformer, A fuel reforming control means for reducing the oxygen concentration in the engine intake gas by increasing the ratio of the partial oxidation reaction is provided.
[0016]
Here, in the invention according to claim 2, the fuel reforming control means increases the ratio of air among the fuel, water, and air to be fed to the fuel reformer in order to increase the ratio of the partial oxidation reaction. It is characterized by that.
[0017]
According to a third aspect of the invention, there is provided a reformed gas supply amount increase correction means for increasing the correction gas supply amount to the engine when the partial oxidation reaction ratio is increased. .
[0018]
Further, in the invention according to claim 4, when it is determined that the intake throttle passage for supplying fresh air to the engine is provided with an electric throttle valve, and it is necessary to reduce the oxygen concentration in the engine exhaust gas, Throttle valve control means for reducing the amount of fresh air within a range where no backfire occurs is provided by the throttle valve.
[0019]
The invention according to claim 5 includes a fuel reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, and the generated reformed gas is supplied to the engine. In a fuel reformed gas engine that operates an engine by supplying the NOx trap that traps NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine is lean, the NOx trapped in the NOx trap is disposed in the engine exhaust passage. Fuel reforming control means for reducing the oxygen concentration in engine intake gas by increasing the ratio of partial oxidation reaction between fuel and air in the fuel reforming reaction in the fuel reformer during desorption reduction treatment Is provided.
[0020]
Here, in the invention according to claim 6, the fuel reforming control means increases the ratio of air among the fuel, water, and air to be input to the fuel reformer in order to increase the ratio of the partial oxidation reaction. It is characterized by that.
[0021]
Further, the invention according to claim 7 is characterized in that a reformed gas supply amount increase correction means for increasing the correction gas supply amount to the engine when increasing the ratio of the partial oxidation reaction is provided. .
[0022]
In the invention according to claim 8, an electric throttle valve is provided in the intake passage for supplying fresh air to the engine, and when the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced, the electric throttle valve Further, the present invention is characterized in that a throttle valve control means for reducing the amount of fresh air within a range not causing backfire is provided.
[0023]
In the invention according to claim 9, in addition to the invention according to claim 5, when the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced, the NOx trap is generated by the fuel reformer in the exhaust gas flowing into the NOx trap. There is provided a reducing agent feeding means for feeding the reformed gas as a reducing agent.
[0024]
Here, in the invention according to claim 10, the reducing agent charging means controls the delay time corresponding to the engine operating condition after the fuel reforming control means controls to reduce the oxygen concentration in the engine intake gas. Thereafter, the reformed gas generated by the fuel reformer is introduced into the exhaust gas flowing into the NOx trap as a reducing agent.
[0025]
In the invention according to claim 11, the delay time is calculated as an arrival delay time of the engine working fluid from the reformed gas supply means to the engine to the NOx trap in the exhaust passage.
[0026]
In the invention according to claim 12, the reducing agent charging means estimates the amounts of hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas from the reformed state in the fuel reformer, and uses these estimated amounts. Accordingly, the amount of the reducing agent to be introduced into the exhaust gas is determined.
[0027]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, when it is determined that the oxygen concentration in the engine exhaust gas needs to be reduced, the ratio of the partial oxidation reaction between the fuel and air in the reforming reaction in the fuel reformer is determined. By increasing the amount, oxygen in the air supplied to the fuel reformer is consumed by the reforming reaction, while nitrogen in the air (N ₂ ), Carbon dioxide (CO ₂ ), N in the reformed gas ₂ , CO ₂ By increasing the concentration and supplying it to the engine, the amount of fresh air (air) supplied to the engine from the intake passage is reduced, and the amount of working fluid sucked into the engine is not changed. Thus, the oxygen concentration in the exhaust gas can be made as low as possible.
[0028]
According to the invention which concerns on Claim 2, the ratio of a partial oxidation reaction can be reliably increased by increasing the ratio of air among the fuel, water, and air thrown into a fuel reformer.
[0029]
According to the third aspect of the present invention, when the ratio of the partial oxidation reaction is increased, the amount of reformed gas supplied to the engine is corrected to increase, thereby increasing the H in the reformed gas by increasing the partial oxidation reaction. ₂ Even if the ratio of CO decreases, the output performance can be ensured and the amount of fresh air (air) supplied to the engine from the intake passage can be more reliably reduced.
[0030]
According to the fourth aspect of the present invention, when it is determined that the oxygen concentration in the engine exhaust gas needs to be reduced, the electric throttle valve has a predetermined excess air ratio within a range in which no backfire occurs. By reducing the amount of fresh air as the limit of enrichment, the oxygen concentration in the engine intake gas can be reduced more reliably.
[0031]
According to the fifth aspect of the present invention, when the engine is operated at a lean air-fuel ratio, an NOx trap that traps NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is disposed in the exhaust passage of the engine. When the exhausted NOx is trapped in a NOx trap and the NOx trapped in this NOx trap is desorbed and reduced, the ratio of partial oxidation reaction between fuel and air in the reforming reaction in the fuel reformer is increased. As a result, oxygen in the air supplied to the fuel reformer is consumed by the reforming reaction, while nitrogen (N ₂ ), Carbon dioxide (CO ₂ ), N in the reformed gas ₂ , CO ₂ By increasing the concentration and supplying it to the engine, the amount of fresh air (air) supplied to the engine from the intake passage is reduced, and the amount of working fluid sucked into the engine is not changed. The oxygen concentration in the exhaust gas can be reduced as much as possible, and the NOx desorption reduction treatment from the NOx trap can be performed efficiently.
[0032]
According to the sixth aspect of the present invention, in the NOx desorption reduction treatment, the ratio of partial oxidation reaction can be ensured by increasing the ratio of air among the fuel, water, and air to be fed into the fuel reformer. Can be increased.
[0033]
According to the seventh aspect of the present invention, in the NOx desorption reduction treatment, when the partial oxidation reaction ratio is increased, the amount of reformed gas supplied to the engine is corrected to increase, thereby increasing the partial oxidation reaction. H in the reformed gas ₂ Even if the ratio of CO decreases, the output performance can be secured and the amount of fresh air (air) supplied to the engine from the intake passage can be reduced more reliably, and the desorption reduction treatment can be performed more efficiently. It can be carried out.
[0034]
According to the invention of claim 8, in the NOx desorption reduction process, the amount of fresh air is reduced by the electric throttle valve within a range where no backfire occurs, that is, with a predetermined excess air ratio as the limit of enrichment. By doing so, the oxygen concentration in the engine intake gas can be further reliably reduced, and the desorption reduction treatment can be performed more efficiently.
[0035]
According to the ninth aspect of the present invention, when NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced, the oxygen concentration in the engine exhaust gas is reduced, while the fuel reforming is performed in the exhaust gas flowing into the NOx trap. Reformed gas (H ₂ , CO) as a reducing agent, NOx desorption reduction can be made more reliable, and NOx can be effectively and efficiently purified.
[0036]
According to the invention of claim 10, the NOx trap is applied after a predetermined delay time after controlling to reduce the oxygen concentration in the engine intake gas by increasing the ratio of the partial oxidation reaction in the fuel reformer. By introducing the reformed gas generated by the fuel reformer into the exhaust gas flowing into the gas as a reducing agent, the desorption reduction treatment can be performed more efficiently without wasting the reducing agent.
[0037]
According to the eleventh aspect of the present invention, the delay time is calculated as the arrival delay time of the engine working fluid from the reformed gas supply means to the engine and the NOx trap in the exhaust passage, whereby the exhaust gas flowing into the NOx trap is calculated. When the oxygen concentration in the gas is sufficiently lowered, a reducing agent can be introduced, and the desorption reduction treatment can be performed more efficiently.
[0038]
According to the twelfth aspect of the present invention, the H in the reformed gas is determined from the reformed state in the fuel reformer. ₂ The amount of CO is estimated, and the amount of reducing agent to be introduced into the exhaust gas is determined according to these estimated amounts, that is, the reducing agent is H compared to CO. ₂ Since the reducing action is stronger, the desorption reduction treatment can be performed more efficiently by adding an amount corresponding to the composition of the reformed gas as the reducing agent.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram of a fuel reformed gas engine showing an embodiment of the present invention.
[0040]
An air cleaner 3 is provided at the upstream end of the intake passage 2 of the engine (internal combustion engine) 1, and an electric throttle valve 5 that is motor-driven based on the amount of depression of the accelerator pedal 4 (accelerator opening) or the like downstream thereof. Further, a gas fuel injection valve 6 as reformed gas supply means is provided downstream of the throttle valve 5.
[0041]
In the middle of the exhaust passage 7 of the engine 1, a fuel reformer 8 that performs fuel reforming while supplying the heat of the exhaust gas via a heat exchanger is provided.
Hydrocarbon fuel typified by gasoline, which is the raw fuel to be reformed, from the fuel tank 9 through the fuel pump 10, water from the water tank 11 through the water pump 12, and air from the intake passage 2. From the air passage 13, it is sent to the reforming raw material flow rate controller 15 via the air pump 14.
[0042]
The reforming raw material flow controller 15 controls the flow rates of fuel, water, and air and sends them to the vaporizer 16. The vaporizer 16 is supplied with heat from the exhaust gas of the engine 1, the reformed gas generated by the fuel reformer 8, or other heat source through a heat exchanger (not shown), and the fuel and water The three fluids are mixed while vaporizing and raising the temperature and preheating the air, and the mixed three fluids are sent to the fuel reformer 8.
[0043]
The fuel reformer 8 has a partial oxidation reaction layer 8A for partial oxidation reaction on the upstream side and a steam reforming reaction layer 8B filled with a reforming catalyst for steam reforming reaction on the downstream side. The heat exchange between the heat generated by the partial oxidation reaction and the heat absorption by the steam reforming reaction can be performed without loss. Of course, the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction may be performed in the same reaction layer.
[0044]
Therefore, the three-fluid mixture sent to the fuel reformer 8 is reformed in accordance with the temperature of the fuel reformer 8 and the mixing ratio of the three fluids, so that hydrogen, carbon monoxide, methane, and lower carbonization are produced. Reformed to a reformed gas such as hydrogen.
[0045]
The reformed gas generated in the fuel reformer 8 is lowered in temperature by a heat exchange with the fuel, water, and air before reforming in the middle of the reformed gas supply passage 17 if necessary, and is stored not shown. The gas is temporarily stored in the tank and sent to the gas fuel injection valve 6 while preventing fluctuations in supply. Then, the fuel is injected from the gas fuel injection valve 6 into the intake passage 2 of the engine 1 to be operated.
[0046]
Here, a NOx trap 18 is interposed downstream of the fuel reformer 8 in the exhaust passage 2. The NOx trap 18 traps (absorbs or adsorbs) NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases or the reducing agent concentration in the inflowing exhaust gas decreases. When it increases, NOx is desorbed and reduced. Therefore, when the engine 1 is operated at a lean air-fuel ratio, NOx exhausted from the engine 1 is trapped in the NOx trap 18, and when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the NOx trap 18 is reduced by the reducing substance in the exhaust gas. NOx trapped in the catalyst can be desorbed and reduced.
[0047]
Further, the exhaust passage 7 on the inlet side (near the inlet portion) of the NOx trap 18 branches from the middle of the reformed gas supply passage 17 from the fuel reformer 8, and H ₂ A reducing agent charging passage 19 for directly introducing a reformed gas such as CO into the exhaust gas as a reducing agent is opened. In the middle of the reducing agent charging passage 19, the reducing agent is charged and the amount of the reducing agent is controlled. An agent charging control valve 20 is interposed.
[0048]
In addition to the electric throttle valve 5 and the gas fuel injection valve 6, the reforming raw material flow controller 15 and the reducing agent charging control valve 20 are controlled by a control unit 21, which is for detecting the engine speed Ne. The crank angle sensor 22, the accelerator opening sensor 23 for detecting the accelerator opening Aa, the throttle sensor 24 for detecting the throttle opening TVO, the water temperature sensor 25 for detecting the engine coolant temperature Tw, etc. .
[0049]
Next, the control in the present invention will be described.
The reforming reaction of hydrocarbon fuel is roughly divided into a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction, and the steam reforming reaction is generally expressed by the following equation.
[0050]
C _m H _n + MH ₂ O → (m + n / 2) H ₂ + MCO (1)
at the same time,
3H ₂ + CO → CH _Four + H ₂ O (2)
2H ₂ + 2CO → CH _Four + CO ₂ ... (3)
Etc. are also performed.
[0051]
When the reforming atmosphere is maintained at a high temperature, the reaction (1) is mainly performed, and the hydrogen and carbon monoxide concentrations in the reformed gas increase. At a low temperature, the reaction ratios (2) and (3) increase, the hydrogen and carbon monoxide concentrations in the reformed gas decrease, and conversely the concentrations of methane, water, and the like increase.
[0052]
The reaction (1) is an endothermic reaction, and it is necessary to apply heat by some means in order to maintain the reaction. On the other hand, since the reaction (1) is an endothermic reaction, the calorific value of the reformed gas is more advantageous than the calorific value of the hydrocarbon fuel before reforming.
[0053]
On the other hand, in the partial oxidation reaction, the reaction of the following formula occurs by adjusting the amount of hydrocarbon fuel and air.
C _m H _n + (M / 2) O ₂ → (n / 2) H ₂ + MCO (4)
This reaction is an exothermic reaction. Contrary to the reaction of (1), the calorific value of the reformed gas is smaller than the calorific value of the hydrocarbon fuel before reforming.
[0054]
The reaction (4) requires oxygen, but since this oxygen is normally supplied to the reforming reaction layer as air, the reformed gas must contain a considerable amount of nitrogen along with hydrogen and carbon monoxide. become.
[0055]
A hydrocarbon-based fuel is mixed with a predetermined amount of water and air and introduced into the fuel reformer 8, and sufficient thermal conditions are given in the fuel reformer 8 to cause a reforming reaction. The system fuel is converted into reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide by the reforming reactions (1) and (4). The amount of hydrogen and carbon monoxide produced is almost determined by the type and amount of hydrocarbon fuel. In addition to this, the thermal requirements for the reforming reaction occurring in the fuel reformer 8 differ by changing the amounts of water and air introduced. That is, when the amount of water is increased, the main reforming reaction becomes (1) and becomes an endothermic reaction, so that it is necessary to supply heat to the fuel reformer 8 by some method. On the other hand, when the amount of air is increased, the main reaction for reforming is (4), which becomes an exothermic reaction. Further, when the amount of air is increased, the amount contained in the reformed gas of nitrogen or carbon dioxide in the air increases.
[0056]
FIG. 2 shows an outline of the reformed gas composition according to the ratio of the partial oxidation reaction in the reforming reaction. By increasing the ratio of the partial oxidation reaction, H in the reformed gas is shown. ₂ , The proportion of CO decreases and more N in the reformed gas ₂ , CO ₂ Is included.
[0057]
On the other hand, the engine 1 is normally operated by being supplied with reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide generated by the fuel reformer 8. The engine operating air-fuel ratio at this time is set to a lean value from a range where the engine operation stability is not impaired to a range where no backfire occurs. The NOx discharged at this time is trapped in the NOx trap 18 and is not released into the atmosphere.
[0058]
The control unit 21 calculates and integrates the NOx emission amount based on the engine operating state (rotation, load, water temperature, etc.) to obtain the NOx trap amount in the NOx trap 18, and this trap amount becomes a predetermined value or more. In such a case, a desorption reduction treatment is performed.
[0059]
In the desorption reduction process, the reforming raw material flow controller 15 gives a command to increase the amount of air input to the fuel reformer 8 to increase the ratio of the partial oxidation reaction, and the reducing agent input control valve. A command to 20 and H as a reducing agent ₂ The reformed gas containing CO is introduced upstream of the NOx trap 18 in the exhaust passage 7.
[0060]
Therefore, as shown in FIG. 3, the control unit 21 functions as a NOx desorption reduction processing necessity determination unit that determines whether or not NOx trapped in the NOx trap 18 is necessary, and desorption reduction. Fuel reforming control for reducing the oxygen concentration in the engine intake gas by increasing the ratio of the partial oxidation reaction between fuel and air in the fuel reforming reaction in the fuel reformer 8 when processing is required A function as a means and a function as a reducing agent charging means for charging the reformed gas generated by the fuel reformer 8 into the exhaust gas flowing into the NOx trap 18 by the reducing agent charging control valve 20 as a reducing agent. The software will be provided. Further, as will be described later, functions as a reformed gas supply amount correcting means and further a throttle valve control means are provided as necessary.
[0061]
Hereinafter, more specific control contents will be described with reference to flowcharts.
FIG. 4 is a flowchart of fuel reforming control for determining the amount of fuel, water, and air supplied to the fuel reformer 8 by the reforming raw material flow controller 15 during normal operation of the engine 1.
[0062]
In order to determine the operating state of the engine, the engine speed Ne is read in S1, and the accelerator opening Aa is read in S2.
In S3, the coolant temperature Tw is read to determine whether or not the coolant temperature Tw is equal to or higher than a predetermined value Tw0. If the coolant temperature Tw is equal to or higher than the predetermined value Tw0, it is determined that the engine has been warmed up. Then, the process proceeds to steps (S4 to S6) for determining the supply amount of fuel, water and air to the fuel reformer 8.
[0063]
In S4, the fuel supply amount Gf to the fuel reformer 8 is read and determined from the fuel supply amount map assigned by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa.
In S5, the water / fuel ratio SF is read and determined from the water supply ratio map for the fuel allocated by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa.
[0064]
In S6, the air / fuel ratio AF is read and determined from the air supply ratio map for the fuel assigned by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa.
As described above, the amounts of fuel, water, and air supplied to the fuel reformer 8 by the reforming raw material flow controller 15 during normal operation (engine warm-up completion state) are determined. When the cooling water temperature Tw is lower than the predetermined value Tw0, the process proceeds to S7, and the supply amount of fuel, water, and air to the fuel reformer 8 by the reforming raw material flow controller 15 is determined by another routine (not shown). decide.
[0065]
FIG. 5 is a flowchart for calculating (estimating) the amount of NOx traps in the NOx trap 18, and is executed as an interrupt processing routine for every predetermined time.
In S11, the engine speed Ne, the accelerator opening Aa, and the like are read as the engine operating state.
[0066]
In S12, the NOx emission amount (NOx) discharged from the engine in the engine operating state (Ne, Aa, etc.) at that time is estimated from a map or the like.
In S13, the NOx emission amount (NOx) is integrated every predetermined time as in the following equation, and the NOx trap amount (ΣNOx) in the NOx trap 18 is obtained from the integrated value.
[0067]
ΣNOx ← ΣNOx + NOx
The NOx trap amount (ΣNOx) thus obtained by integration is initialized as ΣNOx = 0 when the NOx desorption reduction process is completed, as will be described later.
[0068]
FIG. 6 is a flowchart of the first embodiment of the NOx desorption reduction process, which is executed as an interrupt process routine at predetermined intervals.
In S21, it is determined whether or not the NOx trap amount ΣNOx is equal to or greater than a predetermined value SNOx. If ΣNOx ≧ SNOx, the process proceeds to a NOx desorption reduction processing step (S22 and subsequent steps). This portion corresponds to NOx desorption reduction processing necessity determination means.
[0069]
In S22, the AF correction value Kaf is read from the air / fuel ratio (AF) correction value map to the fuel reformer 8 assigned by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa.
[0070]
In S23, by multiplying the air / fuel ratio AF by Kaf (where Kaf> 1), the AF is corrected to the increase side (AF ← AF × Kaf), and the reforming raw material flow controller 15 moves to the fuel reformer 8. Increase the air supply. This portion corresponds to the fuel reforming control means by increasing the partial oxidation reaction ratio.
[0071]
As a result, the ratio of the partial oxidation reaction between fuel and air in the reforming reaction in the fuel reformer 8 is increased, and oxygen in the air supplied to the fuel reformer 8 is consumed by the reforming reaction. Nitrogen in air (N ₂ ), Carbon dioxide (CO ₂ ), N in the reformed gas as shown in FIG. ₂ , CO ₂ By increasing the concentration and supplying it to the engine, the amount of fresh air (air) supplied from the intake passage 2 to the engine 1 can be reduced, and the oxygen concentration in the engine intake gas can be reduced. The oxygen concentration in the inside can be made as low as possible, and the release of NOx from the NOx trap 18 and the reduction treatment can be performed efficiently.
[0072]
Here, in order to maintain the operation state of the engine 1 in the state before the execution of this flow, the reforming from the gas fuel injection valve 6 as the reformed gas supply means to the engine 1 is performed by the amount of the reformed gas composition changed. The gas supply must be corrected. As shown in FIG. 2, the ratio of the partial oxidation reaction increases to increase the H in the reformed gas. ₂ This is because it is necessary to correct the direction of increasing the supply amount of the reformed gas in order to reduce CO and maintain the same output.
[0073]
In the present embodiment, the reformed gas supply means is opened as a pulse signal from the control unit 21 and the supply amount of the reformed gas is controlled by changing the pulse width, thereby correcting the reformed gas supply amount. Although a method will be described, the correction can be realized by a similar method as long as it has an equivalent function.
[0074]
In S25, the TI correction value Kti is read from the correction value map for the reformed gas supply amount (injection pulse width) TI assigned by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa.
[0075]
In S26, by multiplying the reformed gas supply amount (injection pulse width) TI by Kti (where Kti> 1), TI is corrected to increase (TI ← TI × Kti), and the optimum reformed gas supply amount is set. Secure. This portion corresponds to a reformed gas supply amount increase correction means.
[0076]
Subsequently, in S31, the reducing agent charging control valve 20 is opened. As a result, H as a reducing agent ₂ The reformed gas containing CO is introduced into the exhaust passage 7 upstream of the NOx trap 18, and the NOx trapped in the NOx trap 18 is reliably desorbed and reduced. This part corresponds to the reducing agent charging means.
[0077]
In S32, it is determined whether or not the elapsed time since opening the reducing agent charging control valve 20 has reached a predetermined time. If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S33, and the reducing agent charging control valve 20 is closed. In S34, AF and TI are returned to the values before correction, and the NOx desorption reduction process is completed. At the same time, the NOx trap amount ΣNOx is cleared in S35, and this routine ends.
[0078]
As described above, in the NOx desorption / reduction process trapped in the NOx trap 18, the concentration of oxygen in the exhaust gas is reduced as much as possible, and the NOx desorption / reduction process is performed by effectively introducing the reducing agent. It becomes possible to perform efficiently.
[0079]
FIG. 7 is a flowchart of the second embodiment of the NOx desorption reduction process. The processes of S27 and S28 are added to the flow of FIG. 6, and the added function will be described.
[0080]
When the NOx desorption reduction process is started, the TVO correction value Ktvo is determined from the correction value map for the target throttle opening TVO of the electric throttle valve 5 assigned by the engine speed Ne and the accelerator opening Aa in S27. Read.
[0081]
In S28, the target throttle opening TVO of the electric throttle valve 5 is multiplied by Ktvo (where Ktvo <1) to correct the target throttle opening TVO to the opening decreasing side (closing side) (TVO ← TVO × Ktvo). This portion corresponds to throttle control means.
[0082]
Here, the value of Ktvo is set to reduce the amount of fresh air within the range where no backfire occurs for each Ne and Aa, that is, with the excess air ratio λ = 1.3 as the limit of enrichment. ing.
[0083]
As described above, during the NOx desorption reduction process, the oxygen concentration in the engine intake gas, and therefore the engine exhaust, is reduced by reducing the amount of fresh air introduced within the range that does not cause backfire by controlling the electric throttle valve 5. The oxygen concentration in the gas can be further reliably reduced and the desorption reduction treatment can be performed more efficiently. When the NOx desorption reduction process is terminated, it goes without saying that AF and TI are returned to the values before correction and TVO is also returned to the values before correction in S34.
[0084]
FIG. 8 is a flowchart of the third embodiment of the NOx desorption reduction process. The processes of S29 and S30 are added to the flow of FIG. 7, and this added function will be described.
[0085]
After correcting the air / fuel ratio AF, the reformed gas supply amount TI, and the target throttle opening TVO, the delay time Td is calculated in S29.
Specifically, the intake air amount Ga per unit time is calculated based on the values of Ne and Aa and the volumetric efficiency of the engine assigned to Ne, and from the gas fuel injection valve 6 to the NOx trap 18 is calculated. By dividing the value of the volume Vincat by Ga, an arrival delay time until the exhaust gas having a reduced oxygen concentration reaches the NOx trap 18 is determined, and this time is defined as Td.
[0086]
In S30, it is determined whether or not the elapsed time from the correction of the air / fuel ratio AF, the reformed gas supply amount TI, and the target throttle opening TVO has reached the delay time Td. Advancing, open the reducing agent charging control valve 20 and H ₂ A reducing agent such as CO is introduced into the exhaust passage 7 upstream of the NOx trap 18.
[0087]
As described above, after changing the reforming reaction mode in the fuel reformer 8, when the oxygen concentration in the engine exhaust gas is sufficiently lowered, the reducing agent is introduced, so that the NOx is more efficiently obtained. Desorption reduction treatment can be performed.
[0088]
In each of the above embodiments, the reducing agent charging control valve 20 is opened at S31, and the H ₂ When the reformed gas containing CO is introduced into the upstream portion of the NOx trap 18 in the exhaust passage 7 as a reducing agent, the amount of reformed gas introduced may be controlled as follows.
[0089]
H in the reformed gas assigned by the water / fuel ratio SF and the air / fuel ratio AF to the fuel reformer 8 ₂ By referring to the map of the ratio and the CO ratio, H in the reformed gas to be introduced into the exhaust gas as a reducing agent ₂ , CO ratios are estimated, the amount of reformed gas required to reduce NOx trapped in the NOx trap 18 is calculated from these, and the opening of the reducing agent input control valve 20 or Control the valve opening time.
[0090]
Among reducing agents, H compared to CO ₂ Since the reduction action of the gas is stronger, the amount of the reformed gas can be used as a reducing agent. This is because the desorption reduction treatment can be performed well and NOx can be effectively and efficiently purified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a fuel reformed gas engine showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the partial oxidation reaction ratio and the reformed gas composition
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of control.
FIG. 4 is a flowchart of fuel reforming control during normal operation.
FIG. 5 is a flowchart for calculating the NOx trap amount.
FIG. 6 is a flowchart of a first embodiment of NOx desorption reduction processing.
FIG. 7 is a flowchart of NOx desorption reduction processing according to a second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of NOx desorption reduction processing according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Intake passage
5 Electric throttle valve
6 Gas fuel injection valve
7 Exhaust passage
8 Fuel reformer
9 Fuel tank
10 Fuel pump
11 Water tank
12 Water pump
14 Air pump
15 Reforming raw material flow controller
16 Vaporizer
17 Reformed gas supply passage
18 NOx trap
19 Reducing agent charging passage
20 Reducing agent charging control valve
21 Control unit

Claims

It is equipped with a fuel reformer that reforms hydrocarbon fuel to produce reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, and operates the engine by supplying the generated reformed gas to the engine. In fuel reformed gas engines,
When it is determined that the oxygen concentration in the engine exhaust gas needs to be reduced, the ratio of the partial oxidation reaction between the fuel and air in the fuel reforming reaction in the fuel reformer is increased, so that the engine intake gas An exhaust emission control device for a fuel reformed gas engine, characterized in that fuel reforming control means for reducing the oxygen concentration of the fuel reformed gas is provided.

2. The fuel according to claim 1, wherein the fuel reforming control means increases the ratio of air among fuel, water, and air to be introduced into the fuel reformer in order to increase the ratio of the partial oxidation reaction. Exhaust gas purification device for reformed gas engine.

3. The fuel according to claim 1, further comprising a reformed gas supply amount correction means for correcting an increase in the supply amount of the reformed gas to the engine when the ratio of the partial oxidation reaction is increased. Exhaust gas purification device for reformed gas engine.

An electric throttle valve is provided in the intake passage for supplying fresh air to the engine. When it is determined that the oxygen concentration in the engine exhaust gas needs to be reduced, the electric throttle valve does not cause backfire. The exhaust gas purification apparatus for a fuel reformed gas engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising throttle valve control means for reducing the amount of fresh air.

It is equipped with a fuel reformer that reforms hydrocarbon fuel to produce reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, and operates the engine by supplying the generated reformed gas to the engine. In fuel reformed gas engines,
In the engine exhaust passage, a NOx trap that traps NOx when the air-fuel ratio of the flowing exhaust gas is lean is disposed,
When the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced, the oxygen concentration in the engine intake gas is increased by increasing the ratio of the partial oxidation reaction between fuel and air in the fuel reforming reaction in the fuel reformer. An exhaust emission control device for a fuel reformed gas engine, characterized by comprising a fuel reforming control means for lowering fuel.

6. The fuel according to claim 5, wherein the fuel reforming control means increases a ratio of air among fuel, water, and air to be introduced into the fuel reformer in order to increase a ratio of the partial oxidation reaction. Exhaust gas purification device for reformed gas engine.

7. The fuel according to claim 5, further comprising a reformed gas supply amount increasing correction means for increasing the correction gas supply amount to the engine when increasing the ratio of the partial oxidation reaction. Exhaust gas purification device for reformed gas engine.

An electronic throttle valve is provided in the intake passage for supplying fresh air to the engine, and when the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced, the fresh air is used as long as no backfire occurs due to the electric throttle valve. The exhaust gas purification apparatus for a fuel reformed gas engine according to any one of claims 5 to 7, further comprising a throttle valve control means for reducing the amount.

Provided with a reducing agent charging means for charging, as a reducing agent, the reformed gas generated by the fuel reformer into the exhaust gas flowing into the NOx trap when the NOx trapped in the NOx trap is desorbed and reduced. The exhaust gas purification apparatus for a fuel reformed gas engine according to any one of claims 5 to 8, characterized in that:

In the exhaust gas flowing into the NOx trap after the delay time corresponding to the engine operating state after the reducing agent charging means controls the fuel reforming control means to lower the oxygen concentration in the engine intake gas. 10. The exhaust gas purification apparatus for a fuel reformed gas engine according to claim 9, wherein the reformed gas generated by the fuel reformer is introduced as a reducing agent.

The exhaust purification device of a fuel reformed gas engine according to claim 10, wherein the delay time is calculated as an arrival delay time of the engine working fluid from the reformed gas supply means to the engine to the NOx trap in the exhaust passage. .

The reducing agent charging means estimates the amounts of hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas from the reformed state in the fuel reformer, and inputs the reducing agent into the exhaust gas according to these estimated amounts. The exhaust gas purification apparatus for a fuel reformed gas engine according to any one of claims 9 to 11, wherein an amount of the fuel gas is determined.