JP4510173B2 - 燃料改質装置付き内燃機関 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料改質装置付き内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃料改質装置付き内燃機関としては、例えば特開昭52−98819号公報に示されるようなものがある。
【0003】
この燃料改質装置付き内燃機関において、燃料(炭化水素燃料)は、燃料タンクからポンプを介して分離器に圧送され、分離器内で、低沸点成分の炭化水素ガスと高沸点成分の液体炭化水素とに分離される。低沸点成分の炭化水素ガスは、改質器に送られ、改質器にて、水素含有の多いガスに改質され、混合器を介してエンジンに供給される。一方、高沸点成分の液体炭化水素は、そのまま、インジェクタを介してエンジンに供給される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炭化水素の特性として、炭素量が多くなるほど、沸点は高くなるものの、オクタン価は必ずしも高くならないことから、従来の燃料改質装置付き内燃機関において、分離器にて分離された高沸点成分の液体炭化水素のオクタン価はもとの炭化水素燃料と同程度であるため、本来、燃料改質装置付き内燃機関は、改質ガスの使用により、高圧縮比で燃焼させて熱効率を向上することを狙いとするものであるが、液体炭化水素の使用時を考慮すると、圧縮比を上げることができないという問題点があった。
【0005】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、改質ガスと液体燃料とを使いわける場合に、液体燃料の使用時の高圧縮化を可能にし、燃費及び出力の大幅な向上を図ることのできる燃料改質装置付き内燃機関を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明では、燃料改質装置として、燃料、水及び空気の供給を受けて、燃料タンクからの事前に分離されていない燃料を水蒸気改質反応及び部分酸化反応により改質する改質器と、該改質器から出たガスを導いて冷却することにより、改質されないままの炭化水素ガスを凝縮し、高オクタン価液体燃料として、改質ガスと分離する冷却器と、を設ける一方、運転条件に応じて、内燃機関に供給する燃料として、前記冷却器で分離した改質ガスと同じく前記冷却器で凝縮された高オクタン価液体燃料とを使い分ける切換手段を設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項2に係る発明では、前記切換手段は、機関の部分負荷運転時は改質ガスを使用し、高負荷運転時は高オクタン価液体燃料を使用することを特徴とする。請求項3に係る発明では、前記改質器に供給する燃料及び水を機関の排気熱によりガス化する蒸発器を設けたことを特徴とすることを特徴とする。
【0008】
請求項4に係る発明では、前記冷却器により分離した改質ガス及び高オクタン価液体燃料をそれぞれ貯蔵する貯蔵タンクを設けたことを特徴とする。
請求項5に係る発明では、改質ガス及び高オクタン価液体燃料の貯蔵量をそれぞれ検出する貯蔵量検出手段と、改質ガス及び高オクタン価液体燃料の貯蔵量に応じて、前記改質器への燃料供給量又は前記改質器での改質温度のうち少なくとも一方を制御する改質制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0009】
請求項6に係る発明では、前記改質制御手段は、水蒸気改質反応と部分酸化反応の比率を制御して、改質温度を制御することを特徴とする。
請求項7に係る発明では、前記改質制御手段は、前記改質器への燃料供給量、水供給量及び空気供給量を制御して、水蒸気改質反応と部分酸化反応の比率を制御することを特徴とする。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、燃料を事前に分離することなく改質器を通し、改質器を出たガスを冷却することで、改質されないままの炭化水素ガスを凝縮し、高オクタン価液体燃料として、改質ガスと分離できる。
【0011】
炭化水素の特性として、改質しずらい炭化水素は、原子間の結合が強く、より安定した分子であり、つまりオクタン価は高い。もとの炭化水素燃料内には、オクタン価の低い成分、高い成分が混在し、あるオクタン価となっているが、改質器を通しても改質されないままの炭化水素ガスを冷却器により凝縮して分離することで、オクタン価の高い成分を抽出したことになり、高オクタン価液体燃料を得ることができる。すなわち、液体燃料に含有される各炭化水素分子の改質のしにくさとオクタン価との強い相関を利用して、高オクタン価液体燃料を得ることができるのである。
【0012】
よって、改質ガスと液体燃料とを使い分ける場合に、いずれの領域においても高圧縮比化を実現でき、熱効率の向上による燃費及び出力の大幅な向上を図ることができる。
【0013】
請求項2に係る発明によれば、機関の部分負荷運転時は改質ガスを使用し、高負荷運転時は高オクタン価液体燃料を使用することで、特に部分負荷運転時の燃費向上と高負荷運転時の出力向上とを高い次元で両立させることができる。
【0014】
請求項3に係る発明によれば、改質器に供給する燃料及び水を機関の排気熱によりガス化する蒸発器を設けることで、排気熱の回収により発熱量増大を図り、更に燃費向上を図ることができる。
【0015】
請求項4に係る発明によれば、冷却器により分離した改質ガス及び高オクタン価液体燃料をそれぞれ貯蔵する貯蔵タンクを設けることで、使い分けの自由度が向上する。
【0016】
請求項5に係る発明によれば、改質ガス及び高オクタン価液体燃料の貯蔵量に応じて、改質器への燃料供給量又は改質器での改質温度のうち少なくとも一方を制御することで、各貯蔵量が規定範囲内になるよう、確保することができる。特に、燃料供給量を増大させることで、両方の貯蔵量を増大できる一方、改質温度を上昇させることで、改質ガスの収率を増大させ、逆に改質温度を低下させることで、高オクタン価液体燃料の収率を増大させることができる。
【0017】
請求項6に係る発明によれば、吸熱反応である水蒸気改質反応の比率を増大させることで、改質温度を低下させて、高オクタン価液体燃料の収率を増大させ、発熱反応である部分酸化反応の比率を増大させることで、改質温度を上昇させて、改質ガスの収率を増大させることができる。
【0018】
請求項7に係る発明によれば、改質器への燃料供給量、水供給量及び空気供給量を制御することで、特に水供給量を増大することで、水蒸気改質反応の比率を高め、空気供給量を増大することで、部分酸化反応の比率を高めることができ、これにより改質温度を的確に制御できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す燃料改質装置付き内燃機関のシステム図である。
【0020】
エンジン1の吸気系2には、ガス燃料を噴射するガス燃料インジェクタ3が取付けられ、燃焼室4には、直接液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタ5が取付けられている。
【0021】
エンジン1の排気系6には、燃料(炭化水素燃料)と水との混合液体を排気熱によりガス化する蒸発器7と、該蒸発器7からのガス(炭化水素ガス及び水蒸気)と空気との混合ガスを排気熱と改質触媒とにより改質する改質器8とが、改質器8を排気系上流側に配置して、取付けられている。
【0022】
ここにおいて、燃料(炭化水素燃料)は、燃料タンク9から燃料ポンプ10により供給され、水は、水タンク11から水ポンプ12により供給され、これらは事前に混合されて、蒸発器7に供給される。蒸発器7に供給された混合液体は、蒸発器7内の熱交換パイプ7aを通過する過程で、排気熱を回収して、ガス化する。
【0023】
蒸発器7からのガス(炭化水素ガス及び水蒸気)は、エアポンプ13により供給される空気と混合された後、改質器8に供給される。改質器8に供給された混合ガスは、改質器8内の改質触媒が充填されている熱交換パイプ8aを通過する過程で、一部は、水蒸気改質反応及び部分酸化反応により、水素ガスを含有する改質ガス(H2 ,CO)となって、残り(主にアロマ系)は、改質されないまま、炭化水素ガスとして、共に冷却器(凝縮器)14に供給される。
【0024】
冷却器14は、その内部にエンジン冷却水が流通する冷却パイプ15が配設されており、改質されないままの炭化水素ガスを凝縮し、高オクタン価液体燃料として、改質ガスと分離する。
【0025】
すなわち、改質器8からのガスのうち、一部の改質ガスは、冷却器14にて冷却されるだけで、冷却器14の上方空間に分離され、残りの改質されないままの炭化水素ガスは、冷却器14にて冷却されることで、凝縮されて、液化し、高オクタン価液体燃料として、冷却器14の底部に分離される。
【0026】
炭化水素の特性として、改質しずらい炭化水素は、原子間の結合が強く、より安定した分子であり、つまりオクタン価は高い。従って、改質器8を通しても改質されないままの炭化水素ガスを冷却器14により凝縮して分離することで、オクタン価の高い成分を抽出したことになり、高オクタン価液体燃料を得ることができる。
【0027】
冷却器14にて分離された改質ガスは、上方空間から導出されて、改質ガスサージタンク16に貯蔵され、この後、ガス燃料インジェクタ3に導かれる。
一方、高オクタン価液体燃料は、冷却器14の底部から導出されて、高オクタン価液体燃料タンク17に貯蔵され、この後、燃料ポンプ18により、液体燃料インジェクタ5に導かれる。
【0028】
ここで、改質ガスサージタンク16には、改質ガスの貯蔵量の検出のため、貯蔵量検出手段として、タンク内圧を計測する圧力計19が取付けられ、高オクタン価液体燃料タンク17には、高オクタン価液体燃料の貯蔵量の検出のため、貯蔵量検出手段として、液面高さを計測するレベルセンサ20が取付けられている。
【0029】
上記の燃料改質装置付き内燃機関においては、エンジン制御用コントロールユニットにソフトウェア的に具備される切換手段により、運転条件に応じて、ガス燃料インジェクタ3による改質ガスと液体燃料インジェクタ5による高オクタン価液体燃料とを使い分ける。尚、改質ガスの使用時の空気過剰率λは2.5程度、高オクタン価液体燃料の使用時の空気過剰率λは1.0程度とする。
【0030】
図2により運転条件に応じた使い分けの具体例を説明する。
エンジンの部分負荷運転時、すなわち、エンジン負荷が低くしかもエンジン回転数が低い領域(通常運転に使用している領域)では、改質ガスを使用する。排気熱を回収し、しかも水素ガスは希薄燃焼が可能で、高圧縮比下でノッキングを起こさない特性から、大幅な燃費向上が可能となる。
【0031】
エンジンの高負荷運転時、すなわち、エンジン負荷が高い領域では、高オクタン価液体燃料を使用する。この領域でガス燃料を使用すると、吸気の充填効率が低下して出力が低下するため、液体燃料でかつ高オクタン価の燃料が必要となるからである。
【0032】
これら以外の中間の領域では、改質ガスと高オクタン価液体燃料とを併用する。具体的には、主に改質ガスを使用し、不足分として高オクタン価液体燃料を使用する。
【0033】
このような使い分けのため、改質ガスサージタンク16及び高オクタン価液体燃料タンク17の各貯蔵量を常に規定範囲内に保っておく必要があり、このために、燃料ポンプ10による燃料供給量、水ポンプ12による水供給量、及び、エアポンプ13による空気供給量を的確に制御する。
【0034】
このための制御フローを、図3により説明する。本フローが改質制御手段に相当する。
ステップ1(図にはS1と記す。以下同様)では、燃料供給量Gg及び水蒸気改質割合Awの初期値として、それぞれ所定値を与える。尚、0≦Aw≦1である。
【0035】
ステップ2では、燃料供給量Ggとなるように、燃料ポンプ10を制御する。
ステップ3では、次式により、燃料供給量Ggと水蒸気改質割合Awとに基づいて、水供給量Gwを演算する。
【0036】
Gw=Kw×Aw×Gg 但し、Kwは定数である。
また、次式により、燃料供給量Ggと水蒸気改質割合Aw(部分酸化割合1−Aw)とに基づいて、空気供給量Gaを演算する。
【0037】
Ga=Ka×(1−Aw)×Gg 但し、Kaは定数である。
ステップ4では、水供給量Gwとなるように、水ポンプ12を制御し、また、空気供給量Gaとなるように、エアポンプ13を制御する。
【0038】
ステップ5では、高オクタン価液体燃料の貯蔵量、すなわち、高オクタン価液体燃料タンク17に設けたレベルセンサ20の出力(液面高さ)を読込む。
ステップ6では、高オクタン価液体燃料の貯蔵量(レベルセンサ20の出力)が規定範囲(下限値〜上限値)内か否かを判定し、規定範囲外の場合は、ステップ7へ進む。
【0039】
ステップ7では、上限値以上又は下限値以下のいずれであるかを判定する。
下限値以下の場合は、ステップ8へ進み、燃料供給量Ggを一定量増加させ(Gg=Gg+ΔGg;ΔGgは一定量)、ステップ2へ戻る。
【0040】
上限値以上の場合は、ステップ9へ進み、燃料供給量Ggを一定量減少させ(Gg=Gg−ΔGg)、ステップ2へ戻る。
ステップ6での判定で、高オクタン価液体燃料の貯蔵量(レベルセンサ20の出力)が規定範囲内の場合は、燃料供給量Ggを変更することなく、ステップ10へ進む。
【0041】
ステップ10では、改質ガスの貯蔵量、すなわち、改質ガスサージタンク16に設けた圧力計19の出力(タンク内圧)を読込む。
ステップ11では、改質ガスの貯蔵量(圧力計19の出力)が規定範囲(下限値〜上限値)内か否かを判定し、規定範囲外の場合は、ステップ12へ進む。
【0042】
ステップ12では、上限値以上又は下限値以下のいずれであるかを判定する。
下限値以下の場合は、ステップ13へ進み、改質温度を上昇させるため、水蒸気改質割合Awを一定値減少させ(Aw=Aw−ΔAw;ΔAwは一定値)、ステップ2へ戻る。
【0043】
上限値以上の場合は、ステップ13へ進み、改質温度を低下させるため、水蒸気改質割合Awを一定値増加させ(Aw=Aw+ΔAw)、ステップ2へ戻る。
ステップ11での判定で、改質ガスの貯蔵量(圧力計19の出力)が規定範囲内の場合は、水蒸気改質割合Awを変更することなく、ステップ2へ戻る。
【0044】
以上のように、高オクタン価液体燃料の貯蔵量が規定範囲外となった場合は、燃料供給量Ggを増減することで、高オクタン価液体燃料の生成量を調整する。また、改質ガスの貯蔵量が規定範囲外となった場合は、水蒸気改質反応と部分酸化反応の比率(水蒸気改質割合Aw)を増減することで、改質ガスの生成量を調整する。具体的には、改質ガスの貯蔵量が下限値以下となった場合は、水蒸気改質反応の比率を小さく、言い換えれば部分酸化反応の比率を大きくして(すなわち、水供給量を少なくし、空気供給量を多くして)、改質温度を上昇させることで、改質ガスの生成量を多くし、逆に、改質ガスの貯蔵量が上限値以上となった場合は、水蒸気改質反応の比率を大きく、言い換えれば部分酸化反応の比率を小さくして(すなわち、水供給量を多くし、空気供給量を少なくして)、改質温度を低下させることで、改質ガスの生成量を少なくする。
【0045】
更に詳しく説明する。
炭化水素の特性として、改質しずらい炭化水素は、原子間の結合が強く、より安定した分子であり、オクタン価が高いことから、改質器8を通しても改質されないままの炭化水素ガスを冷却器14により凝縮して分離することで、オクタン価の高い成分を抽出して、高オクタン価液体燃料を得るが、原子間の結合が強く、より安定した分子であっても、高温に曝せば、改質ガスとなる。従って、どの程度改質するかは、改質温度に左右されることになる。
【0046】
ここで、改質には、吸熱反応の水蒸気改質反応と、発熱反応の部分酸化反応とがある。
・水蒸気改質反応
C7 H13+7H2 O→13.5H2 +7CO(吸熱反応)
・部分酸化反応
C7 H13+3.5O2 →6.5H2 +7CO(発熱反応)
従って、水を減らして水蒸気改質反応を減少させると共に空気を多くして部分酸化反応を増加させることにより、改質温度は高温になり、改質ガスが多く生成される。
【0047】
その逆に、水を増やして水蒸気改質反応を増加させると共に空気を少なくして部分酸化を減少させることにより、改質温度は低温になり、改質ガスが少なく生成される。
【0048】
よって、水供給量及び空気供給量を制御することにより、改質ガスと高オクタン価液体燃料の各収率を制御できるのである。
図4は本発明の他の実施形態を示す燃料改質装置付き内燃機関のシステム図である。
【0049】
本実施形態では、改質器8を排気系6外に配置して、改質用触媒が充填される流路8aを断熱材8bにより覆っている。その他は図1と同じである。
改質器8を排気系6に設けた場合、排気温度が改質温度より低いと、逆に冷却されて、十分が改質作用がなされないため、改質器8を排気系6外に配置して、断熱する一方、部分酸化反応の割合を大きくして、所望の改質温度を得るのである。
【0050】
尚、以上の実施形態では、水の供給のため、水タンク11への水の補給が必要となるが、排気中の水蒸気を凝縮して、水を得るようにすれば、補給の必要をなくすことができる。
【0051】
また、以上の実施形態では、高オクタン価液体燃料を液体燃料インジェクタ5により燃焼室4内に直接噴射供給するようにしているが、吸気系2に噴射するようにしてもよい。但し、排気温度を上昇させるために、膨張行程又は排気行程噴射が必要となる場合は、直噴式とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図2】 使い分けの具体例を示す図
【図3】 制御フローを示す図
【図4】 本発明の他の実施形態を示す内燃機関のシステム図
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気系
3 ガス燃料インジェクタ
4 燃焼室
5 液体燃料インジェクタ
6 排気系
7 蒸発器
7a 熱交換パイプ
8 改質器
8a 改質触媒が充填された熱交換パイプ
9 燃料タンク
10 燃料ポンプ
11 水タンク
12 水ポンプ
13 エアポンプ
14 冷却器(凝縮器)
15 冷却水パイプ
16 改質ガスサージタンク
17 高オクタン価液体燃料タンク
18 燃料ポンプ
19 圧力計
20 レベルセンサ
Claims (7)
- 燃料改質装置付き内燃機関において、前記燃料改質装置として、燃料、水及び空気の供給を受けて、燃料タンクからの事前に分離されていない燃料を水蒸気改質反応及び部分酸化反応により改質する改質器と、該改質器から出たガスを導いて冷却することにより、改質されないままの炭化水素ガスを凝縮し、高オクタン価液体燃料として、改質ガスと分離する冷却器と、を設ける一方、運転条件に応じて、内燃機関に供給する燃料として、前記冷却器で分離した改質ガスと同じく前記冷却器で凝縮された高オクタン価液体燃料とを使い分ける切換手段を設けたことを特徴とする燃料改質装置付き内燃機関。
- 前記切換手段は、機関の部分負荷運転時は改質ガスを使用し、高負荷運転時は高オクタン価液体燃料を使用することを特徴とする請求項1記載の燃料改質装置付き内燃機関。
- 前記改質器に供給する燃料及び水を機関の排気熱によりガス化する蒸発器を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の燃料改質装置付き内燃機関。
- 前記冷却器により分離した改質ガス及び高オクタン価液体燃料をそれぞれ貯蔵する貯蔵タンクを設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の燃料改質装置付き内燃機関。
- 改質ガス及び高オクタン価液体燃料の貯蔵量をそれぞれ検出する貯蔵量検出手段と、改質ガス及び高オクタン価液体燃料の貯蔵量に応じて、前記改質器への燃料供給量又は前記改質器での改質温度のうち少なくとも一方を制御する改質制御手段とを設けたことを特徴とする請求項4記載の燃料改質装置付き内燃機関。
- 前記改質制御手段は、水蒸気改質反応と部分酸化反応の比率を制御して、改質温度を制御することを特徴とする請求項5記載の燃料改質装置付き内燃機関。
- 前記改質制御手段は、前記改質器への燃料供給量、水供給量及び空気供給量を制御して、水蒸気改質反応と部分酸化反応の比率を制御することを特徴とする請求項6記載の燃料改質装置付き内燃機関。
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---|---|---|---|---|
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 |
JP4393002B2 (ja) | 2001-02-01 | 2010-01-06 | ヤンマー株式会社 | ガスエンジン |
US6711893B2 (en) * | 2001-03-27 | 2004-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel supply apparatus for an internal combustion engine |
US6827047B2 (en) | 2001-12-19 | 2004-12-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Vehicle provided with internal combustion engine and fuel reforming/supplying functions |
US7108933B2 (en) * | 2002-02-28 | 2006-09-19 | Intel Corporation | Thermally efficient hydrogen storage system |
US6895746B2 (en) * | 2002-05-31 | 2005-05-24 | Utc Fuel Cells, Llc | Reducing oxides of nitrogen using hydrogen generated from engine fuel and exhaust |
US20030226350A1 (en) * | 2002-06-11 | 2003-12-11 | Ke Liu | Reducing oxides of nitrogen using reformate generated from engine fuel, water and/or air |
US20040050345A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-03-18 | Bauer Shawn D. | Fuel reformer control system and method |
US6851398B2 (en) * | 2003-02-13 | 2005-02-08 | Arvin Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling a fuel reformer by use of existing vehicle control signals |
JP4305826B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2009-07-29 | トヨタ自動車株式会社 | バイフューエルエンジンおよびその制御方法 |
AU2003903283A0 (en) * | 2003-06-26 | 2003-07-10 | H.A.C. Technologies Pty Ltd | Reformate assisted combustion |
US7107942B2 (en) * | 2003-07-08 | 2006-09-19 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Fuel composition supply means for spark ignition engines |
JP4051685B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2008-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置および燃料改質方法 |
JP4039383B2 (ja) | 2003-10-21 | 2008-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 水素利用内燃機関 |
JP4345443B2 (ja) * | 2003-11-11 | 2009-10-14 | トヨタ自動車株式会社 | 車載型燃料分離システム |
US7090043B2 (en) * | 2003-11-19 | 2006-08-15 | Shell Oil Company | Generating syngas for NOx regeneration combined with fuel cell auxiliary power generation |
JP4089601B2 (ja) * | 2003-11-21 | 2008-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
JP4039360B2 (ja) * | 2003-11-26 | 2008-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射装置 |
JP4461993B2 (ja) * | 2004-10-04 | 2010-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | 水素利用内燃機関システム |
US8622393B2 (en) * | 2005-01-25 | 2014-01-07 | The Upper Deck Company | Trading card game including trading card having a selectively unexposed section |
US8006484B2 (en) * | 2005-02-14 | 2011-08-30 | Eaton Corporation | Systems and methods for reducing emissions of internal combustion engines using a fuel processor bypass |
JP2007024009A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Jomo Technical Research Center Co Ltd | 内燃機関 |
US7771675B2 (en) | 2006-02-06 | 2010-08-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel supply device for internal combustion and control method therefor |
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 |
JP4800180B2 (ja) * | 2006-11-06 | 2011-10-26 | 三井造船株式会社 | エタノール水溶液の改質システム |
JP4470951B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2010-06-02 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
JP2008267268A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃料供給装置 |
JP4867886B2 (ja) * | 2007-10-18 | 2012-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | 排気ガス改質装置 |
US8365700B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-02-05 | Mcalister Technologies, Llc | Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control |
US8561598B2 (en) * | 2008-01-07 | 2013-10-22 | Mcalister Technologies, Llc | Method and system of thermochemical regeneration to provide oxygenated fuel, for example, with fuel-cooled fuel injectors |
US8074625B2 (en) | 2008-01-07 | 2011-12-13 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injector actuator assemblies and associated methods of use and manufacture |
US8733331B2 (en) | 2008-01-07 | 2014-05-27 | Mcalister Technologies, Llc | Adaptive control system for fuel injectors and igniters |
US8413634B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-04-09 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters with conductive cable assemblies |
WO2011025512A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Mcallister Technologies, Llc | Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture |
US7628137B1 (en) | 2008-01-07 | 2009-12-08 | Mcalister Roy E | Multifuel storage, metering and ignition system |
US8387599B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-03-05 | Mcalister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines |
US20090173058A1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-09 | General Electric Company | System and method for the on-board production of reductants |
CA2772044C (en) | 2009-08-27 | 2013-04-16 | Mcalister Technologies, Llc | Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control |
CA2771996C (en) * | 2009-08-27 | 2016-04-26 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture |
WO2011100701A2 (en) | 2010-02-13 | 2011-08-18 | Mcalister Roy E | Fuel injector assemblies having acoustical force modifiers and associated methods of use and manufacture |
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 |
CN102844540A (zh) | 2010-02-13 | 2012-12-26 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 用于自适应地冷却发动机中的燃烧室的方法和系统 |
US8118006B2 (en) * | 2010-04-08 | 2012-02-21 | Ford Global Technologies, Llc | Fuel injector diagnostic for dual fuel engine |
US8191514B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-06-05 | Ford Global Technologies, Llc | Ignition control for reformate engine |
US8402928B2 (en) * | 2010-04-08 | 2013-03-26 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating an engine with variable charge density |
US8146541B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-04-03 | Ford Global Technologies, Llc | Method for improving transient engine operation |
US8041500B2 (en) | 2010-04-08 | 2011-10-18 | Ford Global Technologies, Llc | Reformate control via accelerometer |
US8307790B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-11-13 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating a vehicle with a fuel reformer |
US8613263B2 (en) * | 2010-04-08 | 2013-12-24 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating a charge diluted engine |
US8015952B2 (en) * | 2010-04-08 | 2011-09-13 | Ford Global Technologies, Llc | Engine fuel reformer monitoring |
US8001934B2 (en) | 2010-04-08 | 2011-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Pump control for reformate fuel storage tank |
US8037850B2 (en) * | 2010-04-08 | 2011-10-18 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating an engine |
US8230826B2 (en) * | 2010-04-08 | 2012-07-31 | Ford Global Technologies, Llc | Selectively storing reformate |
US8245671B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-08-21 | Ford Global Technologies, Llc | Operating an engine with reformate |
US8539914B2 (en) * | 2010-04-08 | 2013-09-24 | Ford Global Technologies, Llc | Method for operating an engine with a fuel reformer |
FR2960915A1 (fr) | 2010-06-03 | 2011-12-09 | Renault Sa | Moteur a combustion interne alimente en carburant muni d'un circuit de recirculation des gaz d'echappement a basse pression et d'un systeme de production d'hydrogene supplementaire. |
US8528519B2 (en) | 2010-10-27 | 2013-09-10 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters suitable for large engine applications and associated methods of use and manufacture |
US8091528B2 (en) | 2010-12-06 | 2012-01-10 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters having force generating assemblies for injecting and igniting fuel and associated methods of use and manufacture |
US8820275B2 (en) | 2011-02-14 | 2014-09-02 | Mcalister Technologies, Llc | Torque multiplier engines |
US8726852B2 (en) * | 2011-07-05 | 2014-05-20 | Helpful Technologies, Inc. | Fuel activation method and fuel supply system |
CN103890343B (zh) | 2011-08-12 | 2015-07-15 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 用于改进的发动机冷却及能量产生的系统和方法 |
WO2013025626A1 (en) | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Mcalister Technologies, Llc | Acoustically actuated flow valve assembly including a plurality of reed valves |
JP2013130179A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
JP5502153B2 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-05-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料供給装置 |
EP2904230A1 (en) * | 2012-10-02 | 2015-08-12 | Caterpillar Energy Solutions GmbH | Hydrogen flushed prechamber |
CN104736832A (zh) * | 2012-10-02 | 2015-06-24 | 卡特彼勒能源方案有限公司 | 具有电动机驱动的压缩机的燃气重整器 |
US9115325B2 (en) | 2012-11-12 | 2015-08-25 | Mcalister Technologies, Llc | Systems and methods for utilizing alcohol fuels |
JP2015048790A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | エンジン制御装置 |
CN103573484A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 郑伯平 | 内燃机燃料气化装置 |
JP5979643B2 (ja) * | 2013-11-20 | 2016-08-24 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
CN106414961B (zh) * | 2014-06-06 | 2019-10-18 | 洋马株式会社 | 发动机装置 |
CN106414960B (zh) * | 2014-06-06 | 2020-01-14 | 洋马株式会社 | 发动机装置 |
US10759724B2 (en) | 2014-09-11 | 2020-09-01 | King Abdullah University Of Science And Technology | Zeolite-like metal-organic frameworks with ana topology |
WO2017064648A1 (en) | 2015-10-13 | 2017-04-20 | King Abdullah University Of Science And Technology | Zeolite-like metal-organic frameworks with ana topology |
WO2016048693A1 (en) * | 2014-09-11 | 2016-03-31 | King Abdullah University Of Science And Technology | Fuel upgrading and reforming with metal organic framework |
WO2016044509A1 (en) | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Cummins Inc. | Natural gas fuel system for an internal combustion engine |
JP6378833B2 (ja) * | 2015-05-12 | 2018-08-22 | 本田技研工業株式会社 | 燃料改質システム |
JPWO2016181814A1 (ja) * | 2015-05-12 | 2017-11-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料改質装置 |
JP6639343B2 (ja) | 2016-07-14 | 2020-02-05 | ヤンマー株式会社 | 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 |
JP7033094B2 (ja) * | 2019-02-04 | 2022-03-09 | 株式会社日立製作所 | コージェネレーションシステム |
DE102021102553A1 (de) * | 2021-02-04 | 2022-08-04 | Ford Global Technologies, Llc | Gastankanordnung für eine Verbrennungsmaschine |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3717129A (en) * | 1970-09-28 | 1973-02-20 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for reducing engine exhaust pollutants |
US4161164A (en) * | 1972-07-17 | 1979-07-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Internal combustion engine fuel supply system |
US4185595A (en) * | 1972-08-24 | 1980-01-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for the operation of internal combustion engines |
JPS525643B2 (ja) * | 1973-05-04 | 1977-02-15 | ||
US3955941A (en) * | 1973-08-20 | 1976-05-11 | California Institute Of Technology | Hydrogen rich gas generator |
JPS5240221A (en) * | 1975-09-25 | 1977-03-29 | Nippon Soken Inc | Carureter of a fuel quality improving device |
JPS5298819A (en) | 1976-02-13 | 1977-08-19 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine having fuel modifier |
US5515814A (en) * | 1995-09-06 | 1996-05-14 | Transglobal Technologies, Limited | Apparatus and method for supplying fuel to internal combustion engines |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP09841699A patent/JP4510173B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-05 US US09/543,592 patent/US6318306B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000291499A (ja) | 2000-10-17 |
US6318306B1 (en) | 2001-11-20 |
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