JP4365118B2 - 複数の燃料で内燃機関を運転するための方法及び装置 - Google Patents

複数の燃料で内燃機関を運転するための方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4365118B2
JP4365118B2 JP2003068695A JP2003068695A JP4365118B2 JP 4365118 B2 JP4365118 B2 JP 4365118B2 JP 2003068695 A JP2003068695 A JP 2003068695A JP 2003068695 A JP2003068695 A JP 2003068695A JP 4365118 B2 JP4365118 B2 JP 4365118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
hydrogen
supplied
internal combustion
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003068695A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003293809A (ja
Inventor
クレンク マーティン
ゲアハルト ユルゲン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2003293809A publication Critical patent/JP2003293809A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4365118B2 publication Critical patent/JP4365118B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0692Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/30Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/04Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0668Treating or cleaning means; Fuel filters
    • F02D19/0671Means to generate or modify a fuel, e.g. reformers, electrolytic cells or membranes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は独立請求項1と8とに各々上位概念として記載した、内燃機関を特に自動車にて複数の燃料で運転する方法と装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】
公知のバイフューエルシステムにおいては内燃機関は選択的に第1の燃料だけで又は第2の燃料だけで運転可能である。
【0003】
特に自動車技術においては燃料を選択することで、1つには有害物質のエミッションの減少を達成することが望まれ、もう1つには1回のタンク充填量での航続距離をできるだけ大きくすることが望まれている。
【0004】
この航続距離は存在する燃料供給ネットのもとで、自動車の行動性が制限されないように充分に大きいものでなければならない。
【0005】
このためにBMW AG社のエクスポ(EXPO)車は選択的にガソリン又は純水素で運転される。この場合、純ガソリン運転と純水素運転との間の切換えは運転者によって行なわれる。
【0006】
純水素運転ではCO−、CO−及びHC−エミッションは発生しない。さらにNO−エミッションも強く減少させられる。もちろん水素のための補給所の数は今日では特に陸上地域では少ないので自動車の行動性は純水素運転ではきわめて制限される。これに対し純ガソリン運転のためには良好に構成された既存の給油ネットを使用できるが、純ガソリン運転では有害物質のエミッションが純水素運転に較べて著しく大きい。
【0007】
US第6035837号明細書によれば内燃機関を2種の液状燃料で交互に運転するためのバイフューエル噴射システムが公知である。
【0008】
この場合にも内燃機関は一方の燃料又は他方の燃料で運転されなければならない。
【0009】
【特許文献1】
US第6035837号明細書
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は冒頭に述べた形式の方法と装置を改良し、バイフューエル原理に従って運転される場合に有害物質のエミッションが減少され、同時に自動車の航続距離が拡大されるようにすることである。
【0011】
さらに前述の装置は費用的に好適にかつわずかな技術的労力で実現可能であるようにしたい。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は独立請求項1と8とに記載された特徴によって解決された。有利な構成は従属請求項に記載されている。
【0013】
本発明による方法の根本思想は、自動車を少なくとも2種の燃料で運転するときに、少なくとも2種の燃料を同時に少なくとも1つの燃焼室に供給し、航続距離の削減が行なわれることなく、有害物質のエミッションを減少させることである。
【0014】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、燃焼室に供給された少なくとも2種の燃料の量比が変えられ、運転の間、その都度の燃料の適正化が行われるようになっている。
【0015】
有害物質のエミッションを減少させるためには、本発明による方法の有利な実施形態では量比は内燃機関の少なくとも1つの特性値に関連して決定される。特に有利であるのは内燃機関の運転状態に関連して燃料を調量することである。
【0016】
さらに触媒器を有する内燃機関を運転するためには、量比を触媒器温度に関連して決定することが有利である。これによって各燃料の割合を、温度に関連する触媒器の効率に適合させ、ひいては有害物質のエミッションを減少させることができる。
【0017】
触媒器温度が上昇した場合には、燃焼室に供給される別の燃料の量に対する、燃焼室に供給される第1の燃料の量比が、触媒器温度に比例したあらかじめ与えられた値に減少させられることが有利である。すなわち、実験によれば、有害物質のエミッションを減らす燃料の割合を増量させると、触媒器が冷えている状態で内燃機関を始動させた場合の有害物質の放出が著しく減じられることが判明した。
【0018】
前記燃料の調量は触媒器が暖まるにつれて減じられかつ同時に別の燃料の割合が増大させられて第1の燃料の消費量が低下させられ、自動車の航続距離が増大される。
【0019】
水素を燃焼させる場合にはわずかなNOは発生するがCO−、CO−及びHC−エミッションは発生しないので、燃焼室に水素を第1の燃料として供給することが有利である。さらに別の燃料としてガソリン又はディーゼルを使用することには、この燃料が広く普及しておりこの場合には供給(給油)の問題が発生しないという利点がある。したがってこの燃料と水素との組合せは自動車を少ない有害物質のエミッションでかつ同時に大きな航続距離で運転するのにきわめて適している。
【0020】
さらに純粋な水素を燃焼室へ噴射する場合には例えばガソリン噴射の場合のようには壁膜は発生しない。この壁膜は油膜の形成を妨げ、これにより燃焼室における走行面が損なわれ、ピストン及び/又はシリンダの寿命が純粋な水素運転に比較して減退させられる。
【0021】
本発明の方法の別の実施形態では、触媒器に所定量の水素−空気−混合物を供給することが提案されている。すなわち、広範囲の実験によれば水素を触媒器へ供給することで触媒器の加熱期が著しく短縮され、この結果、触媒器の効率の迅速な上昇と有害物質のエミッションの低下とが生ぜしめられることが確認された。
【0022】
本発明の方法を実施するための本発明の装置の特徴は、少なくとも1つの調量ユニットが、少なくとも2種の燃料の量を個別に制御するための制御ユニットを有する、少なくとも2種の燃料を同時に調量する少なくとも1つの燃料調量装置と、内燃機関の少なくとも1つの特性値を検出する手段と、前記少なくとも1つの特性値から前記2種の燃料の量を決定する手段とを有していることである。これによって両方の燃料の各々の量、例えば水素とガソリン又はディーゼルとの量は、内燃機関の運転状態に関連して調量可能になる。したがって有害物質のエミッションの減少の他に燃料の消費の減少が達成され、ひいては自動車の航続距離の延長が達成されるようになった。
【0023】
触媒器の温度で触媒器の効率、ひいては有害物質のエミッションも変化するので、少なくとも1つの特性値を検出するための手段が触媒器に配置された温度センサであると有利である。これにより簡単にかつわずかな技術的労力で触媒器の温度を十分な精度で検出することができるようになる。
【0024】
水素の供給は純原理的に種々の形式で行なうことができる。
【0025】
第1の有利な実施形態では水素の供給装置は水素タンクに接続されている。この実施形態は水素タンクのために十分な大きさの構成空間を有している大型自動車にとって特に有利である。この場合、許容できる大きさは、自動車の航続距離を制限しないために十分な貯蔵容量を有する水素蓄圧器で与えられる。さらに水素容器は充填が簡単である。
【0026】
別の実施例は、構成空間の少ない自動車の場合に特に有利な形式で用いることができる。この場合には選択的に第1の燃料供給装置がリフォーマに接続され、このリフォーマで少なくとも1つの別の燃料供給装置から供給可能な燃料が水素に変換可能であることで水素タンクは省略されている。このリフォーマ自体は少なくとも1つの燃料供給装置に結合されている。この場合にはいずれにしても存在する別の燃料、例えばディーゼル又はガソリンから水素が発生させられるという利点が得られる。
【0027】
触媒器の有効度をできるだけ迅速に高めるためには、有利な形式で水素供給装置と触媒器との間に、水素量を調量するために少なくとも1つの調量弁を有する特別な水素供給導管が配置されている。これにより、わずかな技術的な労力で触媒器にいずれにしても自動車に存在する水素が供給される。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1aに示された内燃機関は水素と別の燃料とで運転可能である。
【0029】
タンク10からは前記別の燃料、例えばガソリン又はディーゼルが燃料導管20を介して燃料調量装置30に供給される。燃料調量装置30にて決定された燃料量は別の燃料導管40を介し噴射弁50に送られる。
【0030】
同時に水素が水素タンク60、例えば水素蓄圧器から水素導管70を介し、水素量調量装置80に供給され、該水素量調量装置80内で調量された水素量は別の水素導管90を介し、噴射弁50に供給され、そこで、別の燃料量と水素量との混合が行なわれる。
【0031】
水素タンクの代りに水素を貯えかつ/又は準備するのに適した別の装置を使用することもできる。
【0032】
燃料調量装置30、水素調量装置80及び噴射弁50の制御は、制御ユニット100によって導線110,120及び125を介して行なわれる。
【0033】
このようにして形成された水素−燃料−混合物は噴射弁50を介し内燃機関の燃焼室130に供給される。
【0034】
燃焼室130内での燃焼によって発生する排ガスは排ガス管140を介し触媒器150に供給され、そこで公知の形式で排ガスの浄化が行なわれる。浄化された排ガスは別の排ガス管160を介し排出される。
【0035】
触媒器150においては少なくとも1つの温度センサ170が配置されている。導線180を介し温度を表す測定値が制御装置100に伝送される。
【0036】
制御装置100においては触媒器150の温度を考慮して水素と別の材料との間の量比が決められ、この量比に相応する水素量もしくは燃料量が噴射弁50に供給される。
【0037】
さらに水素タンク60からは調量弁200を有する別の水素導管190を介して噴射ユニット220に水素が供給される。自体公知の形式でこの水素は空気(図示せず)と混合されかつ触媒器150に直接的に供給される。
【0038】
これにより触媒器150は排ガス浄化に関し高い効率を有する運転温度に迅速に達する。
【0039】
別の水素導管190は水素タンク60と接続される代りに水素導管70と接続されていることもできる。
【0040】
図1bに示された第2実施例においては、図1aに示された第1実施例と同じである部材は同じ符号で示されているので、これらの部材に関する説明は第1実施例の記述を内容的に援用する。
【0041】
この第2実施例は、図1aに示された第1実施例とは、水素タンク60の代りにリフォーマ60′が設けられている点で異なっている。このリフォーマ60′には燃料導管65を介してタンク10から別の燃料が供給される。燃料導管65は純原理的には燃料導管65と接続されていることもできる。リフォーマ60′によっては別の材料から水素が発生させられる。
【0042】
図1cには第3の択一的な実施例が示されている。この実施例においては図1aに示された第1実施例の部材と同じである部材は、同じ符号で示されており、その説明については第1実施例のための記述の内容を全面的に援用する。この第3実施例は図1aに示された第1実施例とは唯一の共通の噴射弁50の代りに2つの別個の噴射弁50′と50″とが水素のためと別の燃料とのために設けられていることで異なっている。噴射弁50″は燃料導管40と結合されておりかつ導線125″を介して制御される。これに対し噴射弁50′は水素導管90と結合され、導線125′を介して制御される。導線125は図示の実施例では省略される。
【0043】
噴射弁50′と50″は離されて配置されていることができるが、共通の構成ユニットの部分を形成することもできる。この場合には燃料が噴射弁内ではなく、例えば燃焼室内で混合されることが重要である。
【0044】
第4の、択一的な実施例は図1dに示されている。図1cに示された第3の実施例の部材と同じである部材は同様に同じ符号で示されているので、それらについての記述は図1cに示された実施例についての説明を内容的に援用する。この第4の実施例は図1cに示された第3実施例とは、図1bによる第2実施例の場合のように、水素タンク60の代りに燃料導管65を有するリフォーマ60′が設けられている点で異なっている。
【0045】
図1aから図1dまでの実施例における装置部分の配置は例として見なされるべきものである。したがって純原理的に燃料調量装置30と80は共通のケーシング内で噴射弁50もしくは50′と50″と共に1つの燃料調量ユニットを実現することができる。同様に制御ユニット100もこの燃料調量ユニットの部分であることができる。
【0046】
図2においては曲線Aは本発明の方法を実施する場合の、触媒器温度Tに関連した、別の燃料に対する水素の量比(H/燃料)を示している。曲線Bは量比に関連した有害物質のエミッションの量の経過を示したものである。曲線Cは別の燃料だけを用いて運転した場合の有害物質のエミッションの量の経過を触媒器温度Tに関連して示した曲線である。
【0047】
曲線A、B及びCの根底を成す横座標の値は同じである。同様に曲線BとCの縦座標の値も同じである。これに対し曲線Aの縦座標の値は前記縦座標の値とは異なっている。
【0048】
曲線の図示の経過も値も関連性を例として示そうとするものであって、純原理的には他の直線経過も考えられる。
【0049】
触媒器温度が低い場合には内燃機関の燃焼室には温度Tと温度Tgrenzとによって制限された温度インターバルにおいて当初は、すなわち温度Tでは純粋な水素が供給される。水素燃焼では有害物質のエミッションが少ないので、有害物質のエミッションは運転の開始にあたっては触媒器の温度が温度インターバルIにある間は、曲線Bで示すようにきわめてわずかである。
【0050】
触媒器温度が上昇するにつれて温度インターバルI内では水素の割合は触媒器がその最高効率に達する触媒器150の限界温度Tgrenzにて別の燃料に対する水素の量比が限界値Mgrenzに調節されるまで減じられる。したがって有害物質エミッションは曲線Bで示すように、曲線Cで示した別の燃料だけを用いた運転に比較して少なく、もちろん水素消費量も、別の燃料及び/又は水素を補給することなく例えば500kmの十分な航続距離を達成できるように減じられる。
【0051】
触媒器温度が限界温度Tgrenzを上回ると、曲線Bで示すように有害物質エミッションは例えば曲線Cで示した別の燃料だけを用いた場合の値の下側の値に上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図1a】水素タンクからの水素と別の燃料とを同時に用いて内燃機関を運転する、共通の噴射弁を有する装置を概略的に示した図。
【図1b】図1aに示した実施例に対し択一的な、リフォーマを備えた水素タンクを有する実施例を示した図。
【図1c】図1aに示した実施例に対し択一的な、水素と別の燃料とのために2つの別個の噴射弁を有する実施例を示した図。
【図1d】図1cの実施例に対し択一的な、水素タンクの代りにリフォーマを備えた実施例を示した図。
【図2】水素と別の燃料との量比を、触媒器温度と有害物質のエミッションの経過とに関し、別の燃料だけを用いて運転した場合と比較して示した線図。
【符号の説明】
10 タンク、 20 燃料導管、 30 燃料調量装置、 40 燃料導管、 50 噴射弁、 60 水素タンク、 70 水素導管、 80 水素量調量装置、 90 水素導管、 100 制御装置、 110,120,125 導線、 130 燃焼室、 140 排ガス管、 150 触媒器、 160 排ガス管、 170 温度センサ、 180 導線、 190 水素導管、 200 調量弁、 220 噴射弁

Claims (3)

  1. 水素である第1の燃料と、液状の燃料である第2の燃料とを含有する少なくとも2種の燃料を用いて内燃機関を運転する方法であって、前記少なくとも2種の異なる燃料を内燃機関の少なくとも1つの燃焼室(130)に同時に供給し、該少なくとも1つの燃焼室(130)に供給された前記少なくとも2種の燃料の量比を変化させる形式のものにおいて、前記少なくとも2種の燃料量比を内燃機関の触媒器温度に関連して決定し、前記触媒器温度が上昇した場合には、前記燃焼室(130)に供給された水素の量を、前記燃焼室(130)に供給された前記液状の燃料量に対し、前記触媒器の温度に比例した所定の値だけ減少させ、前記触媒器(150)に供給された水素空気混合物の水素を前記第1の燃料のタンクから供給することを特徴とする、内燃機関を運転する方法。
  2. 前記液状の燃料がベンジン又はディーゼルである、請求項1記載の方法。
  3. 触媒器(150)を備えた排ガス装置を有する内燃機関を、第1の燃料としての水素と第2の燃料としての液状の燃料とを含有する少なくとも2種の燃料を用いて運転する装置であって、前記異なる燃料のための少なくとも2つの燃料供給装置と、該燃料供給装置と内燃機関の燃焼室(130)との間に配置された少なくとも1つの燃料調量ユニットとを有し、該少なくとも1つの燃料調量ユニットが、前記少なくとも2種の燃料を同時に調量するための少なくとも1つの燃料調量装置(30,80)と、前記少なくとも2種の燃料を個別に制御するための制御ユニット(100)と、内燃機関の少なくとも1つの特性値を検出する手段と、該少なくとも1つの特性値から前記少なくとも2種の燃料の量を決定するための手段とを有している形式のものにおいて、前記少なくとも1つの特性値を検出する前記手段が、前記触媒器(150)に配置された温度センサ(170)であって、該温度センサ(170)が前記制御ユニット(100)に接続されており、前記燃料供給装置の少なくとも1つが水素タンク(60)と接続されているか(a)又は少なくとも1つの別の燃料供給装置から供給可能な燃料を水素に変換するためのリフォーマ(60′)と接続されており、(b)該リフォーマ(60′)自体が前記少なくとも1つの別の燃料供給装置と接続されており、1つの水素供給装置と前記触媒器(150)との間に、水素空気混合物を調量するための少なくとも1つの調量弁(200)を有する水素導管(190)が配置されており、前記燃焼室(130)に供給された液体燃料の量に対する当該燃焼室(130)に供給される水素の量の比の制御が触媒器温度に関連して行なわれることを特徴とする、触媒器(150)を有する排ガス装置を備えた内燃機関を運転する装置。
JP2003068695A 2002-03-14 2003-03-13 複数の燃料で内燃機関を運転するための方法及び装置 Expired - Fee Related JP4365118B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10211122.7 2002-03-14
DE10211122A DE10211122A1 (de) 2002-03-14 2002-03-14 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003293809A JP2003293809A (ja) 2003-10-15
JP4365118B2 true JP4365118B2 (ja) 2009-11-18

Family

ID=27771257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003068695A Expired - Fee Related JP4365118B2 (ja) 2002-03-14 2003-03-13 複数の燃料で内燃機関を運転するための方法及び装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6845608B2 (ja)
JP (1) JP4365118B2 (ja)
DE (1) DE10211122A1 (ja)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6964156B2 (en) * 2003-10-23 2005-11-15 Hydrogensource Llc Intermittent application of syngas to NOx trap and/or diesel engine
JP4055737B2 (ja) * 2004-04-12 2008-03-05 トヨタ自動車株式会社 水素生成機能を有する内燃機関システム
JP4033163B2 (ja) * 2004-04-12 2008-01-16 トヨタ自動車株式会社 水素利用内燃機関
EP1745201B1 (en) * 2004-04-20 2010-06-30 David Lange System and method for operating an internal combustion engine with hydrogen blended with conventional fossil fuels
DE112005001835B4 (de) * 2004-07-29 2013-03-14 Nxtgen Emission Controls Inc. Integriertes System zur Verringerung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen eines Verbrennungsmotors
JP4525282B2 (ja) * 2004-10-04 2010-08-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102005021491A1 (de) * 2005-05-10 2006-11-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, die mit einem ersten und einem zweiten Betriebsstoff betrieben werden kann
US7789047B2 (en) 2005-05-24 2010-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen-fueled internal combustion engine
JP4779525B2 (ja) * 2005-09-14 2011-09-28 マツダ株式会社 デュアルフューエルエンジンの燃料切換制御装置
EP1924763A2 (en) 2005-09-15 2008-05-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine using hydrogen
JP4604943B2 (ja) * 2005-09-27 2011-01-05 株式会社豊田中央研究所 エンジン及びその燃料噴射制御装置
US7861517B2 (en) * 2005-11-09 2011-01-04 Delphi Technologies, Inc. Method and system for controlling catalyst temperature
EP1969217B1 (en) * 2005-11-26 2011-11-16 Exen Holdings, LLC A multi fuel co injection system for internal combustion and turbine engines
BR122018068217B1 (pt) * 2005-12-22 2019-07-16 Grundfos Nonox A/S Sistema e método de transferência de fluido
US7293409B2 (en) * 2006-02-07 2007-11-13 Delphi Technologies, Inc. Process and system for improving combustion and exhaust aftertreatment of motor vehicle engines
JP4779721B2 (ja) * 2006-03-10 2011-09-28 株式会社日立製作所 エンジンシステム
US7954479B2 (en) * 2006-05-29 2011-06-07 Honda Motor Co., Ltd. Fuel supply device for gas engine
US7431024B2 (en) * 2006-06-02 2008-10-07 Polaris Industries Inc. Method and operation of an engine
WO2008009069A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Jozef Goj Engine
DE102006051915A1 (de) * 2006-10-31 2008-05-08 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren für den bivalenten Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens
US7367306B1 (en) 2006-11-30 2008-05-06 Holden Randall W Internal combustion engine and method of operating
JP4687666B2 (ja) * 2007-02-28 2011-05-25 株式会社日立製作所 エンジンシステム
US20090071453A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 William Francis Stockhausen Bi-fuel Engine Using Hydrogen
US20090071452A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Patrick Joseph Phlips Bi-fuel Engine Using Hydrogen
DE102007044522B4 (de) * 2007-09-18 2019-01-17 Man Diesel & Turbo Se Vorrichtung zur Regelung eines mit flüssigem und/oder gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotors
US7712451B2 (en) * 2008-05-07 2010-05-11 Visteon Global Technologies, Inc. Multi-fuel multi-injection system for an internal combustion engine
US8200413B2 (en) 2008-09-23 2012-06-12 Aerovironment Inc. Powerplant and related control system and method
US8914220B2 (en) * 2008-12-26 2014-12-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Engine system
US7918207B2 (en) * 2009-01-02 2011-04-05 Ford Global Technologies, Llc Fuel delivery system for multi-fuel engine
US8333171B2 (en) * 2009-02-06 2012-12-18 Exen Holdings, Llc Homogenizing fuel enhancement system
JP4848024B2 (ja) * 2009-04-21 2011-12-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US8166956B2 (en) 2009-07-23 2012-05-01 Ford Global Technologies, Llc Engine with gaseous and/or liquid fuel injector
US20110146599A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Sciban Stanley J Hydrogen generating system
US20110297753A1 (en) 2010-12-06 2011-12-08 Mcalister Roy E Integrated fuel injector igniters configured to inject multiple fuels and/or coolants and associated methods of use and manufacture
US9567918B2 (en) 2010-05-10 2017-02-14 Go Natural Cng, Llc Bi-fuel control systems for automotive vehicles and related methods
US8887697B2 (en) 2010-08-11 2014-11-18 Albert Chin-Tang Wey Efficient combustion of hydrocarbon fuels in engines
CA2742011C (en) * 2011-06-02 2012-07-17 Saskatchewan Research Council Method and system for powering an otto cycle engine using gasoline and compressed natural gas
WO2013021434A1 (ja) * 2011-08-05 2013-02-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給装置
US11905897B2 (en) 2011-12-16 2024-02-20 Transportation Ip Holdings, Llc Fuel selection method and related system for a mobile asset
US10344687B2 (en) 2011-12-16 2019-07-09 Ge Global Sourcing Llc Fuel selection method and related system for a mobile asset
DE112013003573B4 (de) 2012-07-18 2022-03-31 General Electric Company Kraftstoffauswahlverfahren und zugehöriges System für ein mobiles Gut
US9051887B2 (en) * 2012-07-27 2015-06-09 Caterpillar Inc. System and method for adjusting fuel reactivity
US8991358B2 (en) 2012-07-27 2015-03-31 Caterpillar Inc. Reactivity controlled compression ignition engine with exhaust gas recirculation
US20140032081A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Caterpillar Inc. Dual Mode Engine Using Two or More Fuels and Method for Operating Such Engine
US9038582B2 (en) 2012-07-27 2015-05-26 Caterpillar Inc. Split-cycle, reactivity controlled compression ignition engine and method
US9151241B2 (en) 2012-07-27 2015-10-06 Caterpillar Inc. Reactivity controlled compression ignition engine operating on a Miller cycle with low pressure loop exhaust gas recirculation system and method
US20140074380A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Continental Controls Corporation Gas substitution control system and method for bi-fuel engine
US9200561B2 (en) 2012-11-12 2015-12-01 Mcalister Technologies, Llc Chemical fuel conditioning and activation
CN102926849A (zh) * 2012-11-15 2013-02-13 北京工业大学 一种降低发动机尾气排放的装置及方法
US8800527B2 (en) 2012-11-19 2014-08-12 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for providing adaptive swirl injection and ignition
US8820293B1 (en) 2013-03-15 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Injector-igniter with thermochemical regeneration
US9562500B2 (en) * 2013-03-15 2017-02-07 Mcalister Technologies, Llc Injector-igniter with fuel characterization
US10233756B2 (en) 2013-08-27 2019-03-19 Garrett Transportation I Inc. Two-sided turbocharger wheel with differing blade parameters
US20180023518A1 (en) * 2015-02-10 2018-01-25 Alternative Fuel Containers, Llc Fuel gas fueling system and method
KR101734699B1 (ko) * 2015-10-30 2017-05-11 현대자동차주식회사 바이퓨얼 차량의 연료 충전 장치 및 방법
US10487760B2 (en) 2016-04-14 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc System and methods for reducing particulate matter emissions
WO2018185661A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-11 Basf Corporation Hydrogen reductant for catalytic pollution abatement
US10570830B2 (en) 2017-05-22 2020-02-25 Hyundai Motor Company Method and system for controlling injection of mixture fuel in an internal combustion engine
DK202000153A1 (en) * 2020-02-06 2021-10-07 Maersk Drilling As Method and Apparatus for Controlling Temperature in Selective Catalytic Reduction Systems

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6035837A (en) * 1998-11-06 2000-03-14 Siemens Automotive Corporation Bi-fuel liquid injection system for an internal combustion engine
US6655130B1 (en) * 2000-10-30 2003-12-02 Delphi Technologies, Inc. System and controls for near zero cold start tailpipe emissions in internal combustion engines
US6543423B2 (en) * 2001-07-23 2003-04-08 Ford Global Technologies, Inc. Control system and method for a bi-fuel engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE10211122A1 (de) 2003-09-25
JP2003293809A (ja) 2003-10-15
US6845608B2 (en) 2005-01-25
US20030226349A1 (en) 2003-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4365118B2 (ja) 複数の燃料で内燃機関を運転するための方法及び装置
CN102844545B (zh) 运行带有燃料重整器的发动机的方法
CN102213145B (zh) 选择性存储重整燃料
CN101725398B (zh) 基于车辆位置的颗粒物质过滤器再生
EP1691065B1 (en) Internal combustion engine utilizing hydrogen
US6463889B2 (en) POx cold start vapor system
US8118012B2 (en) Internal combustion engine using hydrogen
US5894728A (en) Exhaust emission control device for diesel engines
US20080092532A1 (en) Device And Method For Producing An Operating Medium For A Motor Vehicle
CN102834599A (zh) 发动机燃料重整器监测
KR101949043B1 (ko) 내연 기관의 배기 정화 장치 및 배기 정화 장치의 제어 방법
WO2011063316A2 (en) Fuel tank system for gasoline and flexible ethanol powered vehicles using on-demand direct ethanol injection octane boost
CN101254405B (zh) 具有计量添加剂供给的废气后处理系统的排放适应性
US20180073409A1 (en) Device and method at an exhaust afterteatment system for an engine
US20100199641A1 (en) System For Managing A Reagent Dispensing Device In An Exhaust Line
CN201496154U (zh) 传统柴油机废气再循环系统控制装置
JP4356075B2 (ja) 多種燃料機関
JP2005233135A (ja) 多種燃料機関
Ko et al. Research and development of LNG vehicle for practical use
Herrmuth et al. Combined NO x and PM Exhaust Gas Aftertreatment Approaches for HSDI Diesel Engines
JP2581921Y2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060310

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080118

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080418

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080423

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080519

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080522

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080618

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080623

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080718

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090511

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20090515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090722

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090820

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4365118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130828

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees