JP4798014B2 - 水素利用内燃機関 - Google Patents
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Description
有機ハイドライドを含む水素化燃料を、水素と脱水素燃料とに分離する燃料分離手段と、
前記水素化燃料および前記脱水素燃料の何れかを選択的に、或いは両方を組み合わせて前記内燃機関に供給するための燃料供給手段と、
前記水素を前記内燃機関に供給するための水素供給手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記燃料供給手段による前記水素化燃料の供給量を制御する制御手段と、
前記水素化燃料の供給量に応じて、前記水素供給手段による前記水素の供給量を制御する水素供給量制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記制御手段は、前記内燃機関の負荷が大きいほど、前記水素化燃料の供給量を減量することを特徴とする。
前記制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合設定手段は、前記内燃機関の負荷が大きいほど、前記供給割合を小さな値に設定することを特徴とする。
前記制御手段は、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記水素化燃料の供給量を減量することを特徴とする。
前記制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記供給割合を小さな値に設定することを特徴とする。
前記水素供給量制御手段は、前記燃料供給手段により前記水素化燃料が主として供給されている場合には、前記脱水素燃料が主として供給されている場合よりも、前記水素の供給量を増量することを特徴とする。
前記水素供給量制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合が大きいほど、前記水素の供給量を増量することを特徴とする。
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間運転時には、前記内燃機関の通常運転時よりも、前記燃料供給手段による前記水素化燃料の供給量を増量することを特徴とする。
前記内燃機関の水温を取得する水温取得手段と、
前記燃料供給手段により前記水素化燃料が主として供給される運転領域を水素化燃料運転領域として設定する運転領域設定手段と、を更に備え、
前記運転領域設定手段は、前記水温が第1の判定値以下の場合には、前記水温が第1の判定値を越える場合よりも、前記水素化燃料運転領域を拡大して設定することを特徴とする。
前記燃料分離手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられた脱水素触媒を含み、前記脱水素触媒における脱水素反応により、前記水素化燃料を前記水素と前記脱水素燃料とに分離し、
前記脱水素触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記燃料供給手段により前記水素化燃料が選択的に供給される運転領域を水素化燃料運転領域として設定する運転領域設定手段と、を更に備え、
前記運転領域設定手段は、前記脱水素触媒の温度が第2の判定値以下の場合には、前記脱水素触媒の温度が第2の判定値を越える場合よりも、前記水素化燃料運転領域を拡大して設定することを特徴とする。
また、本発明によれば、水素化燃料の供給量に応じて、該内燃機関への水素の添加量が制御される。水素化燃料はオクタン価が低いため耐ノッキング性が悪い。このため、本発明によれば、水素化燃料の供給時に水素を添加することにより、水素の燃焼速度促進効果を利用して耐ノッキング性を効果的に向上させることができる。
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施の形態のシステムは、内燃機関(以下、「エンジン」とも称す)10を備えている。内燃機関10は、その燃料として、ガソリンと水素とを利用することができる水素利用内燃機関である。本実施の形態では、一方の燃料であるガソリンは、外部(例えば、ガソリンステーション等の給油設備)から供給されるのに対して、他方の燃料である水素はシステム内で生成されるようになっている。より具体的には、以下に説明する構成によってガソリンから水素が生成されるようになっている。
次に、本実施の形態1の動作について説明する。本実施の形態のシステムは、外部から供給された水素化ガソリンから、システム内で水素リッチガスとガソリンとを生成することができる。また、ガソリンおよび水素化ガソリンの何れか、或いはこれらを組み合わせた燃料(以下、「主燃料」と称す)を内燃機関10に供給する際に水素リッチガスを添加し、耐ノッキング性を向上させることができる。
次に、図2を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図2は、ECU70が燃料の噴射制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態2の特徴]
次に、図3および図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図3に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図3および図4を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図3は、ECU70が燃料の噴射制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態3の特徴]
次に、図5および6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図5に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図5および図6を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図5は、ECU70が燃料の噴射制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態4の特徴]
次に、図7および8を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図8を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図8は、ECU70が燃料の噴射制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態5の特徴]
次に、図7および図9を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図9を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図9は、ECU70が燃料の噴射制御を実行するルーチンのフローチャートである。
510)。ここでは、具体的には、水素化ガソリンの使用領域が通常時の領域(図7に示す通常時の水素化ガソリン使用領域)に設定される。そして、ステップ508に移行し、上記ステップ500において入力された運転状態に対応する運転領域に従って、主燃料の噴射が実行される。
12 吸気管
14 排気管
16 スロットルバルブ
18 水素噴射弁
20 ガソリン噴射弁
24 脱水素反応器
26 熱交換器
28 脱水素触媒
30 水素化ガソリン噴射弁
32 筒内水素化ガソリン噴射弁
34 水素化ガソリンタンク
36 水素化ガソリン供給管
38 管路
40 分離装置
42 ガソリン管路
44 水素管路
48 ガソリンタンク
50 ガソリン供給管
52 水素タンク
54 水素供給管
70 ECU(Electrical Control Unit)
72 エンジン回転数センサ
74 アクセル開度センサ
76 車速センサ
78 温度センサ
80 温度センサ
THW 水温
THC 脱水素触媒温度
Claims (10)
- 有機ハイドライドを含む水素化燃料を、水素と脱水素燃料とに分離する燃料分離手段と、
前記水素化燃料および前記脱水素燃料の何れかを選択的に、或いは両方を組み合わせて前記内燃機関に供給するための燃料供給手段と、
前記水素を前記内燃機関に供給するための水素供給手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記燃料供給手段による前記水素化燃料の供給量を制御する制御手段と、
前記水素化燃料の供給量に応じて、前記水素供給手段による前記水素の供給量を制御する水素供給量制御手段と、
を備えることを特徴とする水素利用内燃機関。 - 前記制御手段は、前記内燃機関の負荷が大きいほど、前記水素化燃料の供給量を減量することを特徴とする請求項1記載の水素利用内燃機関。
- 前記制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合設定手段は、前記内燃機関の負荷が大きいほど、前記供給割合を小さな値に設定することを特徴とする請求項2記載の水素内燃機関。 - 前記制御手段は、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記水素化燃料の供給量を減量することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の水素利用内燃機関。
- 前記制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が小さいほど、前記供給割合を小さな値に設定することを特徴とする請求項4記載の水素内燃機関。 - 前記水素供給量制御手段は、前記燃料供給手段により前記水素化燃料が主として供給されている場合には、前記脱水素燃料が主として供給されている場合よりも、前記水素の供給量を増量することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の水素利用内燃機関。
- 前記水素供給量制御手段は、前記燃料供給手段により供給される前記水素化燃料の前記脱水素燃料に対する供給割合を設定する供給割合設定手段を含み、
前記供給割合が大きいほど、前記水素の供給量を増量することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の水素利用内燃機関。 - 前記制御手段は、前記内燃機関の冷間運転時には、前記内燃機関の通常運転時よりも、前記燃料供給手段による前記水素化燃料の供給量を増量することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の水素利用内燃機関。
- 前記内燃機関の水温を取得する水温取得手段と、
前記燃料供給手段により前記水素化燃料が主として供給される運転領域を水素化燃料運転領域として設定する運転領域設定手段と、を更に備え、
前記運転領域設定手段は、前記水温が第1の判定値以下の場合には、前記水温が第1の判定値を越える場合よりも、前記水素化燃料運転領域を拡大して設定することを特徴とする請求項8記載の水素利用内燃機関。 - 前記燃料分離手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられた脱水素触媒を含み、前記脱水素触媒における脱水素反応により、前記水素化燃料を前記水素と前記脱水素燃料とに分離し、
前記脱水素触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記燃料供給手段により前記水素化燃料が選択的に供給される運転領域を水素化燃料運転領域として設定する運転領域設定手段と、を更に備え、
前記運転領域設定手段は、前記脱水素触媒の温度が第2の判定値以下の場合には、前記脱水素触媒の温度が第2の判定値を越える場合よりも、前記水素化燃料運転領域を拡大して設定することを特徴とする請求項8記載の水素利用内燃機関。
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