JP5979643B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。詳しくは、炭化水素を主体とする燃料を酸化改質してアルコールを生成する改質装置を備えた内燃機関(以下、「エンジン」という。)の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a control device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) provided with a reformer that oxidizes and reforms a hydrocarbon-based fuel to produce alcohol.

予め混合した燃料と空気の混合気を点火プラグによる火花点火で燃焼させるガソリンエンジンでは、点火プラグから離隔した未燃焼の混合気(エンドガス)が自着火することで、ノッキングが生じることが知られている。ノッキングは、エンジンの圧縮比を高めると生じ易くなるため、近年の高圧縮比エンジンでは、ノッキングの抑制が強く求められている。   In a gasoline engine that burns a premixed fuel / air mixture by spark ignition with an ignition plug, it is known that knocking occurs when the unburned mixture (end gas) separated from the ignition plug self-ignites. Yes. Since knocking is likely to occur when the compression ratio of the engine is increased, suppression of knocking is strongly demanded in recent high compression ratio engines.

ノッキングを抑制する方法としては、点火時期を遅角する方法が挙げられる。しかしながら、点火時期を遅角すると、エンジンの熱効率が低下する。そのため、高圧縮比エンジンにおいても、ノッキングを抑制しつつ高い熱効率が得られる技術の開発が望まれる。   As a method for suppressing knocking, there is a method of retarding the ignition timing. However, if the ignition timing is retarded, the thermal efficiency of the engine decreases. Therefore, it is desired to develop a technology capable of obtaining high thermal efficiency while suppressing knocking even in a high compression ratio engine.

ところで、ノッキングは燃料のオクタン価を高めることで抑制できるため、オクタン価の高い燃料として、ガソリン中にエタノール等のアルコールを予め混合したアルコール含有燃料が一部の地域で広く用いられている。また、このようなアルコール含有燃料の普及に伴い、外部から給油されたアルコール含有燃料を、車両上で高ガソリン濃度の燃料と高アルコール濃度の燃料とに分離する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、分離した高ガソリン濃度の燃料と高アルコール濃度の燃料の供給割合をエンジンの負荷状態に応じて変えることで、エンジンに供給する燃料のオクタン価を最適に制御できるため、ノッキングを抑制してエンジンの運転状態を最適化できるとされている。   By the way, since knocking can be suppressed by increasing the octane number of the fuel, an alcohol-containing fuel in which alcohol such as ethanol is mixed in advance with gasoline is widely used as a fuel having a high octane number in some areas. In addition, with the spread of such alcohol-containing fuel, a technique for separating the alcohol-containing fuel supplied from the outside into a high gasoline concentration fuel and a high alcohol concentration fuel on the vehicle has been proposed (for example, Patent Document 1). According to this technology, since the octane number of the fuel supplied to the engine can be optimally controlled by changing the supply ratio of the separated high gasoline concentration fuel and high alcohol concentration fuel according to the engine load condition, knocking is prevented. It is said that the operating state of the engine can be optimized by suppressing it.

一方、N−ヒドロキシフタルイミド(NHPI)等の炭素ラジカル生成触媒を用いて、炭化水素を酸化改質してアルコールに変換させる合成方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この合成方法を車両上で利用できれば、エンジンの負荷状態に応じて、ガソリン中に含まれる炭化水素をオクタン価の高いアルコールに変換でき、高オクタン価のアルコールをエンジンに供給できると考えられる。   On the other hand, a synthesis method has been proposed in which a hydrocarbon is oxidized and reformed into an alcohol by using a carbon radical generating catalyst such as N-hydroxyphthalimide (NHPI) (for example, see Non-Patent Document 1). If this synthesis method can be used on a vehicle, it is considered that hydrocarbons contained in gasoline can be converted into alcohol having a high octane number and alcohol having a high octane number can be supplied to the engine according to the load state of the engine.

特開2008−248840号公報JP 2008-248840 A

S.Sakaguchi、S.Kato、T.Iwahama、Y.Ishii、Bull.Chem.Soc.Jpn.71 (1998) p.1237-1240S. Sakaguchi, S. Kato, T. Iwahama, Y. Ishii, Bull. Chem. Soc. Jpn. 71 (1998) p. 1237-1240

しかしながら、特許文献1の技術では、ガソリン100%の燃料からはアルコールを分離できないため、アルコール含有燃料が普及していない地域には適用できない。また、アルコールが低濃度のアルコール含有燃料の場合には、十分な量のアルコールが分離できないため、高いオクタン価の燃料が必要な高負荷状態が続くと短時間しか効果が得られない。さらには、アルコール含有燃料の分離には時間を要するため、エンジンの負荷状態に応じたアルコール含有燃料の分離は困難である。   However, the technique of Patent Document 1 cannot be applied to an area where alcohol-containing fuel is not widespread because alcohol cannot be separated from 100% gasoline fuel. Further, when the alcohol is a low-concentration alcohol-containing fuel, a sufficient amount of alcohol cannot be separated, so that the effect can be obtained only for a short time when a high load state requiring a high octane number fuel continues. Furthermore, since it takes time to separate the alcohol-containing fuel, it is difficult to separate the alcohol-containing fuel according to the engine load state.

また、非特許文献1の合成方法をガソリン等の燃料に適用する検討については、これまでのところなされていないのが現状である。従って、炭化水素を主体とする燃料を酸化改質してアルコールを生成する改質装置を最適化制御できれば、エンジンの負荷状態に応じて高オクタン価のアルコールを供給することができ、エンジンの運転状態を最適化できるため、極めて有益である。   Moreover, the present condition is not made about examination which applies the synthesis method of a nonpatent literature 1 to fuels, such as gasoline. Therefore, if the reformer that oxidizes and reforms hydrocarbon-based fuel to produce alcohol can be optimized and controlled, high-octane alcohol can be supplied according to the engine load state, and the engine operating state Is extremely useful.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭化水素を主体とする燃料を酸化改質してアルコールを生成する改質装置を最適化制御できる内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can optimize and control a reforming device that generates alcohol by oxidizing and reforming fuel mainly composed of hydrocarbons. There is.

上記目的を達成するため本発明は、炭化水素を主体とする燃料を空気と改質触媒で酸化改質してアルコールを生成させ、生成したアルコールを含む改質燃料を内燃機関に噴射する改質装置を備える内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の燃焼変動を検出する燃焼変動検出手段と、前記内燃機関の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記燃焼変動検出手段により検出された燃焼変動に基づいて、前記改質燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、前記空燃比検出手段により検出された排気空燃比と、前記改質燃料の噴射量に基づいて、前記改質燃料の酸化反応進行度を推定する酸化反応進行度推定手段と、前記オクタン価推定手段により推定されたオクタン価と、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度に基づいて、前記改質装置を制御する改質制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a reforming method in which a hydrocarbon-based fuel is oxidized and reformed with air and a reforming catalyst to generate alcohol, and the reformed fuel containing the generated alcohol is injected into an internal combustion engine. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a combustion fluctuation detection means for detecting a combustion fluctuation of the internal combustion engine; an air-fuel ratio detection means for detecting an exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine; and a detection by the combustion fluctuation detection means An octane number estimating means for estimating an octane number of the reformed fuel based on the combustion fluctuation, an exhaust air / fuel ratio detected by the air / fuel ratio detecting means, and an injection amount of the reformed fuel, Oxidation reaction progress estimation means for estimating the oxidation reaction progress of the fuel, octane number estimated by the octane number estimation means, and oxidation reaction estimated by the oxidation reaction progress estimation means Based on Gyodo, to provide a control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it comprises a modified control means for controlling the reformer.

本発明では、炭化水素を主体とする燃料を空気と改質触媒で酸化改質してアルコールを生成させ、生成したアルコールを含む改質燃料を内燃機関に噴射する改質装置を備えた内燃機関において、内燃機関の燃焼変動に基づいて改質燃料のオクタン価を推定するとともに、排気空燃比と改質燃料の噴射量に基づいて改質燃料の酸化反応進行度を推定する。また、推定された改質燃料のオクタン価と酸化反応進行度に基づいて、改質装置を制御する。
上述したように、ノッキングは燃料のオクタン価を高めることで抑制できることから、本発明によれば、改質燃料のオクタン価に基づいて改質装置を制御することで、ノッキングを確実に抑制しつつ内燃機関の運転状態を最適化できる。また、本発明によれば、あわせて酸化反応進行度に基づいて改質装置を制御するため、ノッキングをより確実に抑制しつつ内燃機関の運転状態を最適化できる。
In the present invention, an internal combustion engine provided with a reforming device that oxidizes and reforms a hydrocarbon-based fuel with air and a reforming catalyst to generate alcohol, and injects the reformed fuel containing the generated alcohol into the internal combustion engine. , The octane number of the reformed fuel is estimated based on the combustion fluctuation of the internal combustion engine, and the progress of the oxidation reaction of the reformed fuel is estimated based on the exhaust air / fuel ratio and the injection amount of the reformed fuel. Further, the reformer is controlled based on the estimated octane number of the reformed fuel and the progress of the oxidation reaction.
As described above, knocking can be suppressed by increasing the octane number of the fuel. Therefore, according to the present invention, the internal combustion engine is controlled while reliably suppressing knocking by controlling the reforming device based on the octane number of the reformed fuel. Can optimize the operating conditions. In addition, according to the present invention, since the reformer is controlled based on the degree of progress of the oxidation reaction, it is possible to optimize the operating state of the internal combustion engine while more reliably suppressing knocking.

前記改質制御手段は、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、前記改質装置に供給する燃料の流量を増加させ、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が前記目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、前記改質装置に供給する燃料の流量を減少させることが好ましい。   The reforming control means increases the flow rate of the fuel supplied to the reforming device when the oxidation reaction progress degree estimated by the oxidation reaction progress degree estimating means is larger than a predetermined target oxidation reaction progress degree. When the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is smaller than the target oxidation reaction progress, it is preferable to reduce the flow rate of the fuel supplied to the reformer.

この発明では、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を増加する。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を減少させる。
この発明によれば、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を増加させることで、燃料と改質触媒との接触時間を低減できるため、酸化改質を抑制できる。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を減少させることで、燃料と改質触媒との接触時間を増加できるため、酸化改質を促進できる。従って、この発明によれば、改質装置をより最適に制御できる。
In this invention, when the oxidation reaction progress is larger than the predetermined target oxidation reaction progress, the flow rate of the fuel supplied to the reformer is increased. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than a predetermined target oxidation reaction progress, the flow rate of the fuel supplied to the reformer is decreased.
According to this invention, when the oxidation reaction progress is larger than the predetermined target oxidation reaction progress, the contact time between the fuel and the reforming catalyst is reduced by increasing the flow rate of the fuel supplied to the reformer. Since it can be reduced, oxidation reforming can be suppressed. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than the predetermined target oxidation reaction progress, the contact time between the fuel and the reforming catalyst can be increased by decreasing the flow rate of the fuel supplied to the reformer, Oxidative reforming can be promoted. Therefore, according to the present invention, the reformer can be controlled more optimally.

前記改質制御手段は、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、前記改質装置の温度を低下させ、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が前記目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、前記改質装置の温度を上昇させることが好ましい。   The reforming control means lowers the temperature of the reformer when the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is larger than a predetermined target oxidation reaction progress, and the oxidation reaction When the progress of the oxidation reaction estimated by the progress estimation means is smaller than the target progress of the oxidation reaction, it is preferable to raise the temperature of the reformer.

この発明では、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置の温度を低下させる。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置の温度を上昇させる。
この発明によれば、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置の温度を低下させることで、酸化改質を抑制できる。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置の温度を上昇させることで、酸化改質を促進できる。従って、この発明によれば、改質装置をより最適に制御できる。
In the present invention, when the oxidation reaction progress is larger than a predetermined target oxidation reaction progress, the temperature of the reformer is lowered. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than the predetermined target oxidation reaction progress, the temperature of the reformer is increased.
According to this invention, when the degree of progress of the oxidation reaction is larger than the predetermined degree of progress of the target oxidation reaction, the oxidation reforming can be suppressed by lowering the temperature of the reformer. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than a predetermined target oxidation reaction progress, the oxidation reforming can be promoted by increasing the temperature of the reformer. Therefore, according to the present invention, the reformer can be controlled more optimally.

前記改質制御手段は、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の範囲内であり且つ前記オクタン価推定手段により推定されたオクタン価が所定の最適オクタン価よりも小さい場合には、前記改質装置が故障していると判断して前記改質装置を停止させることが好ましい。   The reforming control means, when the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is within a predetermined range and the octane number estimated by the octane number estimation means is smaller than a predetermined optimum octane number Preferably, it is determined that the reformer is out of order and the reformer is stopped.

この発明では、酸化反応進行度が所定の最適な範囲内であるにも関わらず、オクタン価が所定の最適オクタン価よりも小さい場合には、改質装置が故障していると判断して改質装置を停止させる。
この発明によれば、改質装置の故障判定が可能であるため、改質装置をより最適化制御できる。
In the present invention, if the octane number is smaller than the predetermined optimum octane number even though the oxidation reaction progress is within the predetermined optimum range, it is determined that the reformer has failed and the reformer Stop.
According to the present invention, since it is possible to determine the failure of the reformer, the reformer can be further optimized and controlled.

前記燃焼変動検出手段は、ノックセンサであり、前記空燃比検出手段は、空燃比センサであることが好ましい。   Preferably, the combustion fluctuation detecting means is a knock sensor, and the air-fuel ratio detecting means is an air-fuel ratio sensor.

この発明では、燃焼変動検出手段としてノックセンサを用いるとともに、空燃比検出手段として空燃比センサを用いる。
この発明によれば、改質装置による燃料の改質状態を、ガソリンエンジンに広く普及しているノックセンサと空燃比(A/F)センサによって推定できる。従って、アルコールセンサ等の特別なセンサを追加することなく、部品点数の増加を抑制できる。
In the present invention, a knock sensor is used as the combustion fluctuation detecting means, and an air-fuel ratio sensor is used as the air-fuel ratio detecting means.
According to this invention, the reforming state of the fuel by the reformer can be estimated by the knock sensor and the air-fuel ratio (A / F) sensor that are widely used in gasoline engines. Therefore, an increase in the number of parts can be suppressed without adding a special sensor such as an alcohol sensor.

本発明によれば、炭化水素を主体とする燃料を酸化改質してアルコールを生成する改質装置を最適化制御できる内燃機関の制御装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the internal combustion engine which can optimize-control the reformer which produces | generates alcohol by oxidizing and reforming the fuel which mainly has a hydrocarbon can be provided.

本発明の一実施形態に係る改質装置を備える内燃機関の制御装置を示す図である。It is a figure which shows the control apparatus of an internal combustion engine provided with the reformer which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態に係る改質装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reformer which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る改質制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the reforming control which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る改質装置における酸化反応進行度と生成物の濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxidation reaction progress in the reformer which concerns on the said embodiment, and the density | concentration of a product. 燃料の化学量論燃空比とオクタン価との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the stoichiometric fuel-air ratio of a fuel, and an octane number. 上記実施形態に係るオクタン価推定の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the octane number estimation which concerns on the said embodiment.

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る改質装置を備える内燃機関(以下、「エンジン」という。)の制御装置を示す図である。図1に示すように、エンジン51には、吸気が流通する吸気管56と、排気が流通する排気管57と、エンジン51に改質燃料を供給する改質装置1と、エンジン51及び改質装置1を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)50が設けられている。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) including a reforming device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the engine 51 includes an intake pipe 56 through which intake air flows, an exhaust pipe 57 through which exhaust flows, a reformer 1 that supplies reformed fuel to the engine 51, the engine 51, and the reformer. An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 50 for controlling the apparatus 1 is provided.

エンジン51は、多気筒エンジンであり、図1には便宜上1つの気筒のみを示している。エンジン51は、複数のシリンダ52と、シリンダ52内を摺動するピストン53と、を備える。ピストン53の頂面とシリンダヘッド54の内壁面により、エンジン51の燃焼室55が形成されている。ピストン53は、コンロッドを介して図示しないクランクシャフトに連結され、ピストン53の往復動に応じてクランクシャフトが回転する。   The engine 51 is a multi-cylinder engine, and FIG. 1 shows only one cylinder for convenience. The engine 51 includes a plurality of cylinders 52 and a piston 53 that slides in the cylinders 52. A combustion chamber 55 of the engine 51 is formed by the top surface of the piston 53 and the inner wall surface of the cylinder head 54. The piston 53 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod, and the crankshaft rotates according to the reciprocating motion of the piston 53.

シリンダヘッド54には、燃焼室55に臨む点火プラグ58が設けられている。また、シリンダヘッド54には、燃焼室55と吸気管56とを接続する吸気ポート56aと、燃焼室55と排気管57とを接続する排気ポート57aが設けられている。吸気ポート56aの燃焼室55に臨む開口部には、当該開口部を開閉する吸気弁59が設けられている。排気ポート57aの燃焼室55に臨む開口部には、当該開口部を開閉する排気弁60が設けられている。   The cylinder head 54 is provided with a spark plug 58 that faces the combustion chamber 55. Further, the cylinder head 54 is provided with an intake port 56 a that connects the combustion chamber 55 and the intake pipe 56, and an exhaust port 57 a that connects the combustion chamber 55 and the exhaust pipe 57. An intake valve 59 for opening and closing the opening is provided at the opening of the intake port 56a facing the combustion chamber 55. An exhaust valve 60 for opening and closing the opening is provided at an opening facing the combustion chamber 55 of the exhaust port 57a.

吸気管56には、燃料を噴射する第1インジェクタ61と第2インジェクタ62が設けられている。これらインジェクタ61,62は、ECU50により、その噴射量及び噴射時期が制御される。また、これらインジェクタ61,62の上流側には、燃料に混合される空気の流量を制御するスロットル弁63が設けられている。   The intake pipe 56 is provided with a first injector 61 and a second injector 62 that inject fuel. The injectors 61 and 62 have their injection amounts and injection timing controlled by the ECU 50. Further, on the upstream side of these injectors 61 and 62, a throttle valve 63 for controlling the flow rate of the air mixed with the fuel is provided.

第1インジェクタ61は、後述する改質装置1が備える燃料タンク内に貯留され、燃料ポンプ及び燃料供給管172を介して供給されるガソリンを、吸気ポート56a内に噴射可能となっている。
また、第2インジェクタ62は、後述する改質装置1が備える改質燃料タンク内に貯留され、改質燃料ポンプ及び改質燃料供給管192を介して供給されるアルコールを含む改質燃料を、吸気ポート56a内に噴射可能となっている。なお、アルコールを含む改質燃料は、後述する改質装置1でガソリンを酸化改質することにより生成される。
The first injector 61 is stored in a fuel tank provided in the reformer 1 described later, and gasoline supplied through a fuel pump and a fuel supply pipe 172 can be injected into the intake port 56a.
Further, the second injector 62 stores a reformed fuel containing alcohol stored in a reformed fuel tank provided in the reformer 1 to be described later and supplied via a reformed fuel pump and a reformed fuel supply pipe 192. Injection into the intake port 56a is possible. In addition, the reformed fuel containing alcohol is produced | generated by oxidizing and reforming gasoline with the reformer 1 mentioned later.

ここで、図2は、本実施形態に係る改質装置1の構成を示す図である。改質装置1は、図示しない車両上でエンジン51の要求に応じて、ガソリン中に含まれる炭化水素を空気と改質触媒でアルコールに酸化改質してエンジン51に供給する。即ち、改質装置1は、空気中の酸素による酸化反応を利用してガソリンを改質することから、例えば分解反応等を利用した改質と比べて低温で温和な条件下で改質が可能であるため、装置構成を簡易化でき、車両上でのオンデマンド運転に適している。   Here, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the reformer 1 according to the present embodiment. The reformer 1 oxidizes and reforms hydrocarbons contained in gasoline into alcohol with air and a reforming catalyst in response to a request of the engine 51 on a vehicle (not shown) and supplies the reformed gas to the engine 51. That is, since the reformer 1 reforms gasoline using an oxidation reaction by oxygen in the air, reforming is possible under mild conditions at a lower temperature than reforming using a decomposition reaction, for example. Therefore, the device configuration can be simplified and is suitable for on-demand driving on a vehicle.

図2に示すように、本実施形態に係る改質装置1は、空気導入部11と、燃料タンク12と、燃料導入部13と、混合器14と、改質器15と、凝縮器16と、燃料供給部17と、改質燃料タンク18と、改質燃料供給部19と、気相供給部20と、を含んで構成される。   As shown in FIG. 2, the reformer 1 according to this embodiment includes an air introduction unit 11, a fuel tank 12, a fuel introduction unit 13, a mixer 14, a reformer 15, and a condenser 16. The fuel supply unit 17, the reformed fuel tank 18, the reformed fuel supply unit 19, and the gas phase supply unit 20 are included.

空気導入部11は、後述する混合器14の上流に設けられ、混合器14内に酸化剤としての空気を導入する。空気導入部11は、空気導入管110の上流側から順に、空気フィルタ111と、空気ポンプ112と、空気流量計113と、空気バルブ114と、を備える。空気導入部11は、空気ポンプ112を駆動することで、空気フィルタ111を介して外気から空気を取り込む。また、空気導入部11は、空気バルブ114を開弁することで、取り込んだ空気を混合器14内に導入する。混合器14内への空気の導入量は、空気流量計113で検出された空気流量に基づいて、ECU50により、空気バルブ114の開度を調整することで制御される。   The air introduction unit 11 is provided upstream of the mixer 14 described later, and introduces air as an oxidant into the mixer 14. The air introduction unit 11 includes an air filter 111, an air pump 112, an air flow meter 113, and an air valve 114 in order from the upstream side of the air introduction pipe 110. The air introduction unit 11 takes in air from the outside air via the air filter 111 by driving the air pump 112. The air introduction unit 11 opens the air valve 114 to introduce the taken-in air into the mixer 14. The amount of air introduced into the mixer 14 is controlled by adjusting the opening of the air valve 114 by the ECU 50 based on the air flow rate detected by the air flow meter 113.

燃料タンク12は、燃料として、炭化水素を主体的に含むガソリンを貯留する。即ち、燃料タンク12は、通常の車両に設けられる燃料タンクであり、改質前のガソリンを貯留する。   The fuel tank 12 stores gasoline mainly containing hydrocarbons as fuel. That is, the fuel tank 12 is a fuel tank provided in a normal vehicle, and stores gasoline before reforming.

燃料供給部17は、燃料ポンプ171と、燃料供給管172と、上述の第1インジェクタ61(図1参照)と、を備える。燃料供給部17は、燃料ポンプ171を駆動することで、燃料供給管172及び第1インジェクタ61を介して、燃料タンク12内に貯留されたガソリンをエンジン51の吸気ポート56a内に供給する。ガソリン供給量は、ECU50により第1インジェクタ61の噴射量を調整することで制御される。   The fuel supply unit 17 includes a fuel pump 171, a fuel supply pipe 172, and the above-described first injector 61 (see FIG. 1). The fuel supply unit 17 drives the fuel pump 171 to supply gasoline stored in the fuel tank 12 into the intake port 56 a of the engine 51 via the fuel supply pipe 172 and the first injector 61. The gasoline supply amount is controlled by adjusting the injection amount of the first injector 61 by the ECU 50.

燃料導入部13は、後述する混合器14の上流に設けられ、混合器14内に燃料のガソリンを導入する。燃料導入部13は、燃料導入管130の上流側から順に、改質ポンプ131と、燃料流量計132と、燃料バルブ133と、を備える。燃料導入部13は、改質ポンプ131を駆動するとともに燃料バルブ133を開弁することで、燃料タンク12内に貯留されたガソリンを混合器14内に導入する。混合器14内へのガソリンの導入量は、燃料流量計132で検出された燃料流量に基づいて、ECU50により燃料バルブ133の開度を調整することで制御される。   The fuel introduction unit 13 is provided upstream of a mixer 14 described later, and introduces fuel gasoline into the mixer 14. The fuel introduction unit 13 includes a reforming pump 131, a fuel flow meter 132, and a fuel valve 133 in order from the upstream side of the fuel introduction pipe 130. The fuel introduction unit 13 drives the reforming pump 131 and opens the fuel valve 133 to introduce the gasoline stored in the fuel tank 12 into the mixer 14. The amount of gasoline introduced into the mixer 14 is controlled by adjusting the opening of the fuel valve 133 by the ECU 50 based on the fuel flow rate detected by the fuel flow meter 132.

混合器14は、後述する改質器15の上流に設けられ、燃料のガソリンと空気を混合して改質器15内に供給する。混合器14は、空気導入部11により導入される空気と、燃料導入部13により導入される液状のガソリンとを均一に混合可能な構成となっている。具体的には、例えば混合器14は、空気導入管110と混合器14の接続部を小孔に形成することで、小さな空気泡を生成するように構成されていてよい。また、混合器14は、空気の強い流れで渦を発生させるように構成されていてもよい。なお、混合器14は、図示しないヒータを備えており、ガソリン及び空気を所定の温度まで昇温しながら混合することで、ガソリンと空気の混合気を生成する。   The mixer 14 is provided upstream of the reformer 15 described later, and mixes gasoline and air as fuel and supplies the mixture into the reformer 15. The mixer 14 has a configuration capable of uniformly mixing the air introduced by the air introduction unit 11 and the liquid gasoline introduced by the fuel introduction unit 13. Specifically, for example, the mixer 14 may be configured to generate small air bubbles by forming a connection portion between the air introduction pipe 110 and the mixer 14 in a small hole. Moreover, the mixer 14 may be comprised so that a vortex may be generated with the strong flow of air. The mixer 14 includes a heater (not shown), and generates a mixture of gasoline and air by mixing gasoline and air while raising the temperature to a predetermined temperature.

改質器15は、混合器14から供給される混合気中のガソリンの主成分である炭化水素を、混合気中の空気を用いて改質してアルコールを生成させる。具体的には、改質器15としては、流通反応器及び完全混合反応器のいずれであってもよい。   The reformer 15 reforms the hydrocarbon, which is the main component of gasoline in the gas mixture supplied from the mixer 14, using the air in the gas mixture to generate alcohol. Specifically, the reformer 15 may be either a flow reactor or a complete mixing reactor.

ここで、流通反応器とは、混合器14から導入されたガソリンと空気の混合気が、その前後に供給された混合気と反応器内部で混合されることなく、ピストンのように押し流されながら改質されて流出する反応器を意味する。そのため、流通反応器では、反応器から流出する流体の組成と反応器内部の流体の組成は相違し、混合気の反応器内部における滞在時間のばらつきが小さい特性を有する。
これに対して、完全混合反応器とは、混合器14から導入されたガソリンと空気の混合気が、改質器内で反応物と均一に混合されて改質される反応器を意味する。そのため、完全混合反応器では、反応器から流出する流体の組成と反応器内部の流体の組成は同一であり、混合器の反応器内部における滞在時間のばらつきが大きい特性を有する。
Here, the flow reactor is a mixture of gasoline and air introduced from the mixer 14 while being swept away like a piston without being mixed with the mixture supplied before and after the mixture in the reactor. It means a reactor that is reformed and flows out. Therefore, in the flow reactor, the composition of the fluid flowing out from the reactor and the composition of the fluid inside the reactor are different, and the variation in the residence time of the air-fuel mixture in the reactor is small.
On the other hand, the complete mixing reactor means a reactor in which a mixture of gasoline and air introduced from the mixer 14 is uniformly mixed with a reactant in the reformer and reformed. Therefore, in the complete mixing reactor, the composition of the fluid flowing out from the reactor and the composition of the fluid inside the reactor are the same, and the residence time inside the reactor of the mixer has a large variation.

図2に示すように、改質器15には、図示しない温度センサと、改質器15内を冷却するための冷却部153と、が設けられる。冷却部153は、温度センサの検出温度に基づいてECU50により制御され、エンジン51の冷却水を改質器15に供給することで改質器15を冷却する。エンジン冷却水の温度は、70℃〜100℃が好ましい。エンジン冷却水の温度が70℃未満では改質反応速度が小さく、100℃を超えるとエンジン冷却水の使用が難しくなる。なお、冷却部153は、改質反応が進行して改質器15内の温度が高温の場合には、エンジン冷却水で改質器15を冷却するが、改質反応の初期で改質器15内の温度が低温の場合には、逆にエンジン冷却水で改質器15を暖める作用をもたらす。   As shown in FIG. 2, the reformer 15 is provided with a temperature sensor (not shown) and a cooling unit 153 for cooling the interior of the reformer 15. The cooling unit 153 is controlled by the ECU 50 based on the temperature detected by the temperature sensor, and cools the reformer 15 by supplying cooling water of the engine 51 to the reformer 15. The temperature of the engine cooling water is preferably 70 ° C to 100 ° C. If the temperature of the engine cooling water is less than 70 ° C., the reforming reaction rate is small, and if it exceeds 100 ° C., it becomes difficult to use the engine cooling water. The cooling unit 153 cools the reformer 15 with engine cooling water when the reforming reaction proceeds and the temperature in the reformer 15 is high, but at the initial stage of the reforming reaction, the reformer 15 When the temperature in 15 is low, the reformer 15 is warmed with engine cooling water.

また、改質器15は、ガソリン中に主体的に含まれる炭化水素を、酸化剤としての空気を用いて改質し、アルコールを生成させる改質触媒152を備える。具体的には、改質器15は、円筒状のケーシング151と、ケーシング151内に充填された固体状の改質触媒152と、を備える。   The reformer 15 also includes a reforming catalyst 152 that reforms hydrocarbons mainly contained in gasoline using air as an oxidant to generate alcohol. Specifically, the reformer 15 includes a cylindrical casing 151 and a solid reforming catalyst 152 filled in the casing 151.

固体状の改質触媒152は、小球状の多孔質担体と、当該多孔質担体の表面に担持された主触媒及び助触媒と、を含んで構成される。主触媒及び助触媒は、均一に混合された状態で、小球状の多孔質担体の表面に担持される。このように本実施形態の改質触媒152は、多孔質担体が小球状であることにより、その表面に担持される主触媒及び助触媒の表面積が増大し、燃料のガソリンや酸化剤の空気との接触面積が増大する。   The solid reforming catalyst 152 includes a small spherical porous carrier, and a main catalyst and a co-catalyst supported on the surface of the porous carrier. The main catalyst and the cocatalyst are supported on the surface of a small spherical porous support in a uniformly mixed state. As described above, the reforming catalyst 152 of the present embodiment has a small spherical porous carrier, which increases the surface area of the main catalyst and the promoter supported on the surface of the reforming catalyst 152. The contact area increases.

小球状の多孔質担体としては、例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ、シリカアルミナビーズ等が用いられる。中でも、シリカビースが好ましく用いられる。多孔質担体の粒径は、好ましくは3μm〜500μmである。   As the small spherical porous carrier, for example, silica beads, alumina beads, silica alumina beads and the like are used. Of these, silica beads are preferably used. The particle size of the porous carrier is preferably 3 μm to 500 μm.

主触媒は、ガソリン中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる能力を有する。具体的には、主触媒としては、N−ヒドロキシイミド基を有するN−ヒドロキシイミド基含有化合物が用いられる。中でも、N−ヒドロキシフタルイミド(以下、「NHPI」という。)又はNHPI誘導体が好ましく用いられる。   The main catalyst has the ability to extract alkyl atoms from hydrocarbons in gasoline to generate alkyl radicals. Specifically, an N-hydroxyimide group-containing compound having an N-hydroxyimide group is used as the main catalyst. Among these, N-hydroxyphthalimide (hereinafter referred to as “NHPI”) or an NHPI derivative is preferably used.

助触媒は、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させる能力を有する。具体的には、助触媒としては、遷移金属化合物が用いられる。中でも、コバルト化合物、マンガン化合物及び銅化合物からなる群より選ばれる化合物が好ましく用いられる。コバルト化合物としては酢酸コバルト(II)等が用いられ、マンガン化合物としては酢酸マンガン(II)等が用いられ、銅化合物としては塩化銅(I)等が用いられる。   The cocatalyst has the ability to reduce an alkyl hydroperoxide generated from an alkyl radical to produce an alcohol. Specifically, a transition metal compound is used as the promoter. Among these, a compound selected from the group consisting of a cobalt compound, a manganese compound, and a copper compound is preferably used. Cobalt acetate (II) or the like is used as the cobalt compound, manganese (II) acetate or the like is used as the manganese compound, and copper (I) chloride or the like is used as the copper compound.

上記主触媒及び助触媒の多孔質担体への担持方法については、従来公知の含浸法等が採用される。例えば、主触媒及び助触媒を所定の混合比で含有するスラリーを調製した後、調製したスラリー中に小球状の多孔質担体を浸漬させる。次いで、スラリー中から多孔質担体を引き上げ、多孔質担体の表面に付着した余分なスラリーを除去した後、所定の条件で乾燥する。これにより、多孔質担体の表面に主触媒及び助触媒が均一に担持された改質触媒152が得られる。   As a method for supporting the main catalyst and the cocatalyst on the porous carrier, a conventionally known impregnation method or the like is employed. For example, after preparing a slurry containing a main catalyst and a promoter in a predetermined mixing ratio, a small spherical porous carrier is immersed in the prepared slurry. Next, the porous carrier is pulled up from the slurry to remove excess slurry adhering to the surface of the porous carrier, and then dried under predetermined conditions. Thereby, the reforming catalyst 152 in which the main catalyst and the promoter are uniformly supported on the surface of the porous carrier is obtained.

ここで、改質器15内で進行する改質反応について、以下に詳しく説明する。
先ず、本実施形態の改質反応は、下記の反応式(1)に示すように、ガソリン中の炭化水素から水素原子が引き抜かれてアルキルラジカルが生成する水素引き抜き反応により開始される。この水素引き抜き反応は、主触媒、ラジカル及び酸素分子等の作用により進行する。
[化1]

RH → R・ ・・・反応式(1)

[反応式(1)中、RHは炭化水素を表し、R・はアルキルラジカルを表す。]
Here, the reforming reaction that proceeds in the reformer 15 will be described in detail below.
First, as shown in the following reaction formula (1), the reforming reaction of the present embodiment is initiated by a hydrogen abstraction reaction in which hydrogen atoms are extracted from hydrocarbons in gasoline to generate alkyl radicals. This hydrogen abstraction reaction proceeds by the action of the main catalyst, radicals, oxygen molecules and the like.
[Chemical 1]

RH → R ... Reaction formula (1)

[In Reaction Formula (1), RH represents a hydrocarbon, and R. represents an alkyl radical. ]

次いで、水素引き抜き反応により生成したアルキルラジカルは、下記の反応式(2)に示すように、酸素分子と結合してアルキルペルオキシラジカルを生成する。
[化2]

R・ + O → ROO・ ・・・反応式(2)

[反応式(2)中、Oは酸素分子を表し、ROO・はアルキルペルオキシラジカルを表す。]
Next, as shown in the following reaction formula (2), the alkyl radical generated by the hydrogen abstraction reaction is combined with oxygen molecules to generate an alkyl peroxy radical.
[Chemical formula 2]

R · + O 2 → ROO · ... Reaction formula (2)

[In Reaction Formula (2), O 2 represents an oxygen molecule, and ROO · represents an alkyl peroxy radical. ]

次いで、反応式(2)により生成したアルキルペルオキシラジカルは、下記の反応式(3)に示すように、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルキルヒドロペルオキシドを生成する。
[化3]

ROO・ + RH → ROOH + R・ ・・・反応式(3)

[反応式(3)中、ROOHはアルキルヒドロペルオキシドを表す。]
Next, as shown in the following reaction formula (3), the alkyl peroxy radical generated by the reaction formula (2) pulls out hydrogen atoms from hydrocarbons contained in gasoline to generate an alkyl hydroperoxide.
[Chemical formula 3]

ROO ・ + RH → ROOH + R ・ ・ ・ ・ Reaction formula (3)

[In reaction formula (3), ROOH represents alkyl hydroperoxide. ]

次いで、反応式(3)により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式(4)に示すように、助触媒の作用によりアルコールに還元される。
[化4]

ROOH → ROH ・・・反応式(4)

[反応式(4)中、ROHはアルコールを表す。]
Next, as shown in the following reaction formula (4), the alkyl hydroperoxide produced by the reaction formula (3) is reduced to an alcohol by the action of a promoter.
[Chemical formula 4]

ROOH → ROH ... Reaction formula (4)

[In the reaction formula (4), ROH represents an alcohol. ]

また、反応式(3)により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式(5)に示すように、助触媒又は熱の作用によりアルコキシラジカルとヒドロキシラジカルとに分解する。
[化5]

ROOH → RO・ + ・OH ・・・反応式(5)

[反応式(5)中、RO・はアルコキシラジカルを表し、・OHはヒドロキシラジカルを表す。]
Moreover, the alkyl hydroperoxide produced | generated by Reaction formula (3) decomposes | disassembles into an alkoxy radical and a hydroxy radical by the effect | action of a promoter or a heat | fever, as shown in following Reaction formula (5).
[Chemical formula 5]

ROOH → RO ・ + ・ OH ・ ・ ・ Reaction formula (5)

[In the reaction formula (5), RO · represents an alkoxy radical, and · OH represents a hydroxy radical. ]

次いで、反応式(5)により生成したアルコキシラジカルは、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルコールを生成する。
[化6]

RO・ + RH → ROH + R・ ・・・反応式(6)
Subsequently, the alkoxy radical produced | generated by Reaction formula (5) draws out a hydrogen atom from the hydrocarbon contained in gasoline, and produces | generates alcohol.
[Chemical 6]

RO ・ + RH → ROH + R ・ ・ ・ ・ Reaction formula (6)

以上のようにして、ガソリン中に主体的に含まれる炭化水素が酸化改質され、アルコールに変換される。より詳しくは、ガソリン中に含まれる炭化水素は炭素数が4〜10の炭化水素であるため、これら炭化水素が、炭素数4〜10のアルコールに変換される。このようにして、本実施形態の改質装置1では、ガソリンのオクタン価を向上できるようになっている。   As described above, hydrocarbons mainly contained in gasoline are oxidized and reformed and converted to alcohol. More specifically, since hydrocarbons contained in gasoline are hydrocarbons having 4 to 10 carbon atoms, these hydrocarbons are converted into alcohols having 4 to 10 carbon atoms. Thus, in the reformer 1 of this embodiment, the octane number of gasoline can be improved.

次に、凝縮器16は、改質器15の下流に設けられ、改質器15で生成した生成ガスを、改質燃料を主体とする凝縮相と、気相とに分離する。凝縮器16は、その内部に図示しない熱交換器を有しており、改質器15の出口から流出する生成ガスを冷却することで、改質燃料を主体とする凝縮相と気相とに分離する。なお、凝縮相には、アルコールを主成分とする改質燃料の他に副生成物の水等が含まれ、気相には、窒素、酸素、その他の副生成物のガス成分等が含まれる。   Next, the condenser 16 is provided downstream of the reformer 15 and separates the produced gas generated by the reformer 15 into a condensed phase mainly composed of reformed fuel and a gas phase. The condenser 16 has a heat exchanger (not shown) inside, and by cooling the product gas flowing out from the outlet of the reformer 15, it is converted into a condensed phase mainly composed of reformed fuel and a gas phase. To separate. The condensed phase contains by-product water and the like in addition to the reformed fuel mainly composed of alcohol, and the gas phase contains nitrogen, oxygen, and other by-product gas components. .

改質燃料タンク18は、凝縮器16で分離された凝縮相中の改質燃料を貯留する。改質燃料タンク18は、改質器15によりガソリンを改質することで生成した改質燃料のアルコールを、一時的に貯留するバッファタンクとして機能する。   The reformed fuel tank 18 stores the reformed fuel in the condensed phase separated by the condenser 16. The reformed fuel tank 18 functions as a buffer tank that temporarily stores the reformed fuel alcohol generated by reforming gasoline by the reformer 15.

改質燃料供給部19は、改質燃料タンク18に貯留された改質燃料を、エンジン51の吸気ポート56a内に供給する。改質燃料供給部19は、改質燃料ポンプ191と、改質燃料供給管192と、上述の第2インジェクタ62(図1参照)と、を備える。改質燃料供給部19は、改質燃料ポンプ191を駆動することで、改質燃料供給管192及び第2インジェクタ62を介して、改質燃料タンク18内に貯留された改質燃料を、エンジン51の吸気ポート56a内に供給する。改質燃料の供給量は、ECU50により第2インジェクタ62の噴射量を調整することで制御される。   The reformed fuel supply unit 19 supplies the reformed fuel stored in the reformed fuel tank 18 into the intake port 56 a of the engine 51. The reformed fuel supply unit 19 includes a reformed fuel pump 191, a reformed fuel supply pipe 192, and the above-described second injector 62 (see FIG. 1). The reformed fuel supply unit 19 drives the reformed fuel pump 191 to convert the reformed fuel stored in the reformed fuel tank 18 through the reformed fuel supply pipe 192 and the second injector 62 into the engine. 51 is supplied into the intake port 56a. The supply amount of the reformed fuel is controlled by adjusting the injection amount of the second injector 62 by the ECU 50.

気相供給部20は、凝縮器16で分離された気相を、エンジン51の吸気ポート56a内に供給する。気相供給部20は、エンジン51の吸気ポート56aに接続された気相供給管201を備える。凝縮器16で分離された気相は、気相供給管201を介して、エンジン51の吸気ポート56a内に供給される(図1では、気相供給管201の記載を省略している)。   The gas phase supply unit 20 supplies the gas phase separated by the condenser 16 into the intake port 56 a of the engine 51. The gas phase supply unit 20 includes a gas phase supply pipe 201 connected to the intake port 56 a of the engine 51. The gas phase separated by the condenser 16 is supplied into the intake port 56a of the engine 51 through the gas phase supply pipe 201 (in FIG. 1, the description of the gas phase supply pipe 201 is omitted).

改質装置1は、ECU50により制御されて以下のように動作する。
先ず、エンジン51の運転状態に応じて、ガソリンの改質が必要であると判断された場合には、エンジン冷却水の温度が所定温度以上であるか否かを判別する。エンジン始動直後でエンジン冷却水の温度が所定温度未満であるときには、前回改質時に改質燃料タンク18内に貯留された改質燃料を、改質燃料ポンプ191によりエンジン51の吸気ポート56a内に供給する。
The reformer 1 is controlled by the ECU 50 and operates as follows.
First, when it is determined that gasoline reforming is necessary according to the operating state of the engine 51, it is determined whether or not the temperature of the engine cooling water is equal to or higher than a predetermined temperature. Immediately after the engine is started, when the temperature of the engine cooling water is lower than a predetermined temperature, the reformed fuel stored in the reformed fuel tank 18 at the previous reforming is put into the intake port 56a of the engine 51 by the reformed fuel pump 191. Supply.

これに対して、エンジン冷却水の温度が所定温度以上であるときには、燃料バルブ133及び空気バルブ114を開弁する。次いで、改質ポンプ131により、燃料タンク12からガソリンを圧送して混合器14内に導入する。同時に、空気ポンプ112により、空気フィルタ111を通過した空気を混合器14内に導入する。   On the other hand, when the engine coolant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the fuel valve 133 and the air valve 114 are opened. Next, the reforming pump 131 pumps gasoline from the fuel tank 12 and introduces it into the mixer 14. At the same time, air that has passed through the air filter 111 is introduced into the mixer 14 by the air pump 112.

このとき、所望の適正なガソリン流量/空気流量の割合となるように、また、所望の適正な改質反応時間が得られるように、燃料流量計132でモニターされたガソリン流量及び空気流量計113でモニターされた空気流量に基づいて、燃料バルブ133及び空気バルブ114の開度をフィードバック制御する。これにより、ガソリン流量及び空気流量が制御される。   At this time, the gasoline flow rate and the air flow rate meter 113 monitored by the fuel flow rate meter 132 are set so as to obtain a desired proper gasoline flow rate / air flow rate ratio and to obtain a desired proper reforming reaction time. Feedback control of the opening degree of the fuel valve 133 and the air valve 114 is performed on the basis of the air flow rate monitored in (1). Thereby, the gasoline flow rate and the air flow rate are controlled.

次いで、混合器14内に導入されたガソリンと空気を、所定温度に暖めながら均一に混合して混合気とした後、改質器15内に供給する。改質器15内に供給された混合気中のガソリンの主成分である炭化水素は、改質触媒152の作用により上述の反応式(1)〜(6)が進行することで、アルコールに変換される。このとき、温度センサでモニターされた温度に基づいて、エンジン冷却水の供給を制御する。これにより、改質器15内の温度が所望の適正温度に維持される。   Next, the gasoline and air introduced into the mixer 14 are uniformly mixed while being heated to a predetermined temperature to form an air-fuel mixture, and then supplied into the reformer 15. The hydrocarbons, which are the main components of gasoline in the air-fuel mixture supplied into the reformer 15, are converted into alcohol as the above reaction formulas (1) to (6) proceed due to the action of the reforming catalyst 152. Is done. At this time, supply of engine cooling water is controlled based on the temperature monitored by the temperature sensor. Thereby, the temperature in the reformer 15 is maintained at a desired appropriate temperature.

次いで、改質器15で生成した生成ガスを、凝縮器16内の熱交換器により冷却することで、凝縮相と気相とに分離する。分離された凝縮相には改質燃料のアルコールが主として含まれており、改質燃料は、改質燃料タンク18内に導入されて貯留される。改質燃料タンク18内の改質燃料は、改質燃料ポンプ191によりエンジン51の吸気ポート56a内に供給する。一方、分離された気相は、エンジン51の吸気ポート56aに導入することで、エンジン51の気筒内での燃焼に供される。   Next, the product gas generated in the reformer 15 is cooled by a heat exchanger in the condenser 16 to be separated into a condensed phase and a gas phase. The separated condensed phase mainly contains reformed fuel alcohol, and the reformed fuel is introduced into the reformed fuel tank 18 and stored. The reformed fuel in the reformed fuel tank 18 is supplied into the intake port 56 a of the engine 51 by the reformed fuel pump 191. On the other hand, the separated gas phase is introduced into the intake port 56 a of the engine 51 to be used for combustion in the cylinder of the engine 51.

エンジン51の運転状態に応じて、ガソリンの改質が不要であると判断された場合には、先ず、空気ポンプ112を停止して空気バルブを閉弁し、混合器14内への空気の供給を停止する。次いで、改質器15内がガソリンで満たされて空気が全て流出した後に、改質ポンプ131を停止して燃料バルブ133を閉弁し、混合器14内へのガソリンの供給を停止する。これにより、装置停止中に、改質器15内に残存した酸素により改質反応が進行してしまう事態が回避される。   When it is determined that the reforming of gasoline is unnecessary according to the operating state of the engine 51, first, the air pump 112 is stopped, the air valve is closed, and the air is supplied into the mixer 14 To stop. Next, after the inside of the reformer 15 is filled with gasoline and all the air flows out, the reforming pump 131 is stopped, the fuel valve 133 is closed, and the supply of gasoline into the mixer 14 is stopped. This avoids a situation in which the reforming reaction proceeds due to oxygen remaining in the reformer 15 while the apparatus is stopped.

図1に戻って、シリンダ52には、エンジン51の燃焼変動を検出するノックセンサ71が設けられている。ノックセンサ71は、振動を検出することでノッキングを検出する。ノックセンサ71の検出信号は、ECU50に出力される。
また、排気管57の下流側には、排気の空燃比(A/F)を検出する空燃比センサが設けられている。空燃比センサの検出信号は、ECU50に出力される。
Returning to FIG. 1, the cylinder 52 is provided with a knock sensor 71 that detects combustion fluctuations of the engine 51. Knock sensor 71 detects knocking by detecting vibration. A detection signal of knock sensor 71 is output to ECU 50.
Further, an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust is provided on the downstream side of the exhaust pipe 57. A detection signal from the air-fuel ratio sensor is output to the ECU 50.

また、エンジン51には、クランク角度位置センサ73と、アクセル開度センサ74が設けられている。
クランク角度位置センサ73は、エンジン51のクランク軸の回転角度を検出するとともに、所定のクランク角ごとにパルスを発生し、そのパルス信号をECU50に出力する。エンジン回転数は、このパルス信号に基づいてECU50により算出される。
アクセル開度センサ74は、車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出し、その検出信号をECU50に出力する。エンジン負荷は、この検出信号に基づいて算出される燃料噴射量に基づいて、ECU50により算出される。
Further, the engine 51 is provided with a crank angle position sensor 73 and an accelerator opening degree sensor 74.
The crank angle position sensor 73 detects the rotation angle of the crankshaft of the engine 51, generates a pulse at every predetermined crank angle, and outputs the pulse signal to the ECU 50. The engine speed is calculated by the ECU 50 based on this pulse signal.
The accelerator opening sensor 74 detects the amount of depression of the accelerator pedal of the vehicle, and outputs a detection signal to the ECU 50. The engine load is calculated by the ECU 50 based on the fuel injection amount calculated based on this detection signal.

ECU50は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット(以下、CPUという)とを備える。また、ECU50は、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、エンジン51及び改質装置1に制御信号を出力する出力回路と、を備える。   The ECU 50 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects a voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, and a central processing unit (hereinafter, referred to as a central processing unit). CPU). The ECU 50 also includes a storage circuit that stores various arithmetic programs executed by the CPU, arithmetic results, and the like, and an output circuit that outputs control signals to the engine 51 and the reformer 1.

次に、本実施形態に係るECU50による改質制御について説明する。
図3は、本実施形態に係る改質制御の手順を示すフローチャートである。この改質制御の処理は、車両の走行中にECU50により所定の周期で実行される。
Next, reforming control by the ECU 50 according to the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of reforming control according to the present embodiment. The reforming control process is executed at a predetermined cycle by the ECU 50 while the vehicle is traveling.

ステップS1では、改質燃料のオクタン価を推定した後、ステップS2に移る。なお、改質燃料のオクタン価を推定する手順については、後段で図4を参照して詳しく説明する。   In step S1, after estimating the octane number of the reformed fuel, the process proceeds to step S2. The procedure for estimating the octane number of the reformed fuel will be described in detail later with reference to FIG.

ここで、改質燃料のオクタン価の推定の原理について説明する。
通常、ガソリンエンジンは、エンジン負荷が高く、エンジン回転数が小さい運転条件のときほど、ノッキングが起こり易い。このようなノッキングが起こり易い運転条件では、最も高い効率での点火時期(MBT)でノッキングが発生することなく、燃焼可能であるガソリンのオクタン価(以下、「要求オクタン価」という。)が高くなる。
そこで、本実施形態では、改質燃料を吸気ポート56aに噴射して燃焼に供したときに、その改質燃料のオクタン価が要求オクタン価よりも低い場合には、ノックセンサでノッキングが検出されるため、火花点火時期をMBTより遅くして再び点火することで、ノッキングを抑制する。このとき、あるエンジン負荷・エンジン回転数における要求オクタン価と、それより低いオクタン価における、オクタン価とノッキング抑制に必要な火花点火時期との関係を予めマッピングしておく。これにより、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価より低い場合には、ノッキングの抑制に必要な点火時期の値から、改質燃料のオクタン価が推定できるようになっている。
Here, the principle of estimating the octane number of the reformed fuel will be described.
Normally, a gasoline engine is more likely to knock when the engine load is higher and the engine speed is lower. Under such operating conditions where knocking is likely to occur, knocking does not occur at the ignition timing (MBT) with the highest efficiency, and the octane number of gasoline that can be combusted (hereinafter referred to as “required octane number”) increases.
Therefore, in this embodiment, when the reformed fuel is injected into the intake port 56a and used for combustion, if the octane number of the reformed fuel is lower than the required octane number, knocking is detected by the knock sensor. The knocking is suppressed by igniting the spark ignition timing later than MBT. At this time, the relationship between the required octane number at a certain engine load / engine speed and the octane number at a lower octane number and the spark ignition timing necessary for knocking suppression is mapped in advance. As a result, when the octane number of the reformed fuel is lower than the required octane number, the octane number of the reformed fuel can be estimated from the ignition timing value necessary for suppressing knocking.

ステップS2では、ステップS1で推定された改質燃料のオクタン価が、所定の要求オクタン価Aに一致するか否かを判別する。この判別がNOの場合には、ステップS3に移って改質状態が良好であると判定し、本処理を終了する。一方、この判別がNOの場合には、ステップS4に移る。
なお、要求オクタン価Aは、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、予め設定されたマップを検索することで算出される。このマップでは、エンジン負荷が高いほど要求オクタン価Aは高く設定され、エンジン回転数が小さいほど要求オクタン価Aは高く設定される。
In step S2, it is determined whether or not the octane number of the reformed fuel estimated in step S1 matches a predetermined required octane number A. If this determination is NO, the process proceeds to step S3, where it is determined that the reforming state is good, and this process ends. On the other hand, if this determination is NO, the process proceeds to step S4.
The required octane number A is calculated by searching a preset map based on the engine speed and the engine load. In this map, the required octane number A is set higher as the engine load is higher, and the required octane number A is set higher as the engine speed is lower.

次いで、ステップS4以降の処理では、改質燃料の化学量論燃空比に基づいて(後述するように酸化反応進行度に基づいての意味と同義)改質装置を制御するところ、各ステップを説明する前に、その理由について以下に説明する。
図4は、改質装置における酸化反応進行度と生成物の濃度との関係を示す図である。図4に示すように、酸化反応が進行すると、先ず、炭化水素を主体としたガソリンが酸化されてアルコールが生成する。次いで、酸化反応がさらに進行すると、生成したアルコールが酸化されてアルデヒド及びケトンが生成する。そして、酸化反応がさらに進行すると、アルデヒド及びケトンが酸化されてCO及びCOが生成する。ここで、これら生成物のうち、オクタン価が最も高いのはアルコールであるため、酸化反応進行度が大きくなり過ぎると、オクタン価が低下することが分かる。従って、オクタン価を高くするためには、最適な酸化反応進行度に制御する必要がある。
Next, in the processing after step S4, the reformer is controlled on the basis of the stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel (synonymous with the meaning based on the degree of progress of the oxidation reaction as will be described later). Before explaining, the reason will be described below.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the oxidation reaction progress and the product concentration in the reformer. As shown in FIG. 4, when the oxidation reaction proceeds, first, gasoline mainly composed of hydrocarbons is oxidized to produce alcohol. Next, when the oxidation reaction further proceeds, the produced alcohol is oxidized to produce an aldehyde and a ketone. As the oxidation reaction further proceeds, the aldehyde and ketone are oxidized to produce CO and CO 2 . Here, among these products, since the one having the highest octane number is alcohol, it can be seen that the octane number decreases when the degree of progress of the oxidation reaction becomes too large. Therefore, in order to increase the octane number, it is necessary to control the degree of progress of the oxidation reaction to be optimal.

図5は、燃料の化学量論燃空比とオクタン価との関係を示す図である。
ところで、通常、酸化反応が進行すると、燃料中に酸素原子が導入されるため、化学量論燃空比(燃料を全てCOとHOに変換するために必要な空気量のときの燃料と空気の割合)は大きくなる。即ち、化学量論燃空比は、酸化反応進行度と相関を有する関係にある。
一方、改質燃料のオクタン価は、上述したようにアルコールが最大量生成されたときに極大となるため、このときの化学量論燃空比が改質装置における最適な改質状態であると言える。従って、オクタン価の極大値が要求オクタン価Aであり、この要求オクタン価Aが得られるような目標化学量論燃空比Bを特定することで、改質装置の改質状態を判定することができる。さらには、化学量論燃空比が所定の範囲内(例えば目標化学量論燃空比Bの近傍)で、改質燃料のオクタン価が図5に示す関係から算出される所定のオクタン価よりも小さい場合には、改質装置の故障と判断できる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the stoichiometric fuel-air ratio of fuel and the octane number.
By the way, normally, when the oxidation reaction proceeds, oxygen atoms are introduced into the fuel, so that the stoichiometric fuel-air ratio (the fuel when the amount of air is necessary to convert all the fuel into CO 2 and H 2 O). And the ratio of air) increases. That is, the stoichiometric fuel / air ratio has a correlation with the progress of the oxidation reaction.
On the other hand, since the octane number of the reformed fuel becomes maximum when the maximum amount of alcohol is generated as described above, the stoichiometric fuel-air ratio at this time can be said to be the optimum reforming state in the reformer. . Therefore, the maximum value of the octane number is the required octane number A, and by specifying the target stoichiometric fuel-air ratio B that provides this required octane number A, the reforming state of the reformer can be determined. Furthermore, the stoichiometric fuel-air ratio is within a predetermined range (for example, in the vicinity of the target stoichiometric fuel-air ratio B), and the octane number of the reformed fuel is smaller than the predetermined octane number calculated from the relationship shown in FIG. In this case, it can be determined that the reformer is out of order.

図4に戻って、ステップS4では、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bより大きいか否かを判別する。この判別がYESの場合には、ステップS5に移って、改質装置への燃料供給流量を増加させて本処理を終了する。これにより、改質触媒と燃料の接触時間が減少することで酸化反応進行度が小さくなり、目標化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bに近づく結果、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価Aに近づく。一方、この判別がNOの場合には、ステップS6に移る。
なお、改質燃料の化学量論燃空比、即ち酸化反応進行度は、排気空燃比と改質燃料の燃料噴射量に基づいて推定される。
Returning to FIG. 4, in step S4, it is determined whether or not the stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel is larger than the target stoichiometric fuel-air ratio B. If this determination is YES, the process proceeds to step S5, the fuel supply flow rate to the reformer is increased, and the present process is terminated. As a result, the contact time between the reforming catalyst and the fuel decreases, so that the degree of progress of the oxidation reaction decreases, and the target stoichiometric fuel / air ratio approaches the target stoichiometric fuel / air ratio B. It approaches the required octane number A. On the other hand, if this determination is NO, the process proceeds to step S6.
The stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel, that is, the oxidation reaction progress, is estimated based on the exhaust air-fuel ratio and the fuel injection amount of the reformed fuel.

ステップS6では、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bより小さいか否かを判別する。この判別がYESの場合には、ステップS7に移って、改質装置への燃料供給流量を減少させて本処理を終了する。これにより、改質触媒と燃料の接触時間が増加することで酸化反応進行度が大きくなり、目標化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bに近づく結果、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価Aに近づく。   In step S6, it is determined whether or not the stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel is smaller than the target stoichiometric fuel-air ratio B. If this determination is YES, the process proceeds to step S7, the fuel supply flow rate to the reformer is decreased, and this process is terminated. As a result, the contact time between the reforming catalyst and the fuel increases, so that the degree of progress of the oxidation reaction increases, and the target stoichiometric fuel-air ratio approaches the target stoichiometric fuel-air ratio B. It approaches the required octane number A.

一方、ステップS6の判別がNOの場合には、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bであるにも関わらず、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価A通りでないため、ステップS8に移って、改質装置が故障していると判定して本処理を終了する。   On the other hand, when the determination in step S6 is NO, the octane number of the reformed fuel is not the required octane number A even though the stoichiometric fuel / air ratio of the reformed fuel is the target stoichiometric fuel / air ratio B. Therefore, the process proceeds to step S8, where it is determined that the reformer is out of order and this process is terminated.

次に、改質燃料のオクタン価を推定する手順について説明する。
図6は、本実施形態に係るオクタン価推定の手順を示すフローチャートである。このオクタン価推定の手順は、上述した原理に基づいている。
Next, a procedure for estimating the octane number of the reformed fuel will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of octane number estimation according to the present embodiment. This octane number estimation procedure is based on the principle described above.

ステップS11では、要求オクタン価Aの運転条件において、改質燃料を吸気ポート56a内に噴射する。その後、ステップS12に移る。   In step S11, the reformed fuel is injected into the intake port 56a under the operating condition of the required octane number A. Thereafter, the process proceeds to step S12.

ステップS12では、エンジンにノッキングが発生しているか否かを判別する。この判別がNOの場合には、ステップS13に移り、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価Aに一致していると判定して本処理を終了する。一方、この判別がYESの場合には、ステップS14に移る。   In step S12, it is determined whether or not knocking has occurred in the engine. If this determination is NO, the process proceeds to step S13, where it is determined that the octane number of the reformed fuel matches the required octane number A, and this process is terminated. On the other hand, if this determination is YES, the process proceeds to step S14.

ステップS14では、改質燃料のオクタン価が要求オクタン価A未満であると判定して、ステップS15に移る。ステップS15では、火花点火時期を遅くして、ステップS16に移る。   In step S14, it is determined that the octane number of the reformed fuel is less than the required octane number A, and the process proceeds to step S15. In step S15, the spark ignition timing is delayed and the process proceeds to step S16.

ステップS16では、エンジンにノッキングが発生しているか否かを判別する。この判別がYESの場合には、ステップS17に移って火花点火時期をさらに遅くした後、ステップS16に戻って、再度、エンジンにノッキングが発生しているか否かを判別する。即ち、エンジンにノッキングが発生しなくなるまで、この処理を繰り返す。一方、この判別がNOの場合には、ステップS18に移る。   In step S16, it is determined whether or not knocking has occurred in the engine. If this determination is YES, the process moves to step S17 to further delay the spark ignition timing, and then returns to step S16 to determine again whether or not knocking has occurred in the engine. That is, this process is repeated until knocking does not occur in the engine. On the other hand, if this determination is NO, the process proceeds to step S18.

ステップS18では、エンジンにノッキングが発生しなくなったため、そのときの火花点火時期に基づいてマップを検索することで、改質燃料のオクタン価を推定し、本処理を終了する。   In step S18, since knocking does not occur in the engine, the octane number of the reformed fuel is estimated by searching the map based on the spark ignition timing at that time, and this process is terminated.

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、炭化水素を主体とする燃料を空気と改質触媒で酸化改質してアルコールを生成させ、生成したアルコールを含む改質燃料を内燃機関に噴射する改質装置を備えた内燃機関において、内燃機関の燃焼変動に基づいて改質燃料のオクタン価を推定するとともに、排気空燃比と改質燃料の噴射量に基づいて改質燃料の酸化反応進行度を推定した。また、推定された改質燃料のオクタン価と酸化反応進行度に基づいて、改質装置を制御した。
上述したように、ノッキングは燃料のオクタン価を高めることで抑制できることから、本実施形態によれば、改質燃料のオクタン価に基づいて改質装置を制御することで、ノッキングを確実に抑制しつつ内燃機関の運転状態を最適化できる。また、本実施形態によれば、あわせて酸化反応進行度に基づいて改質装置を制御するため、ノッキングをより確実に抑制しつつ内燃機関の運転状態を最適化できる。
According to this embodiment, the following effects are produced.
In the present embodiment, an internal combustion engine provided with a reformer that oxidizes and reforms a hydrocarbon-based fuel with air and a reforming catalyst to generate alcohol, and injects the reformed fuel containing the generated alcohol into the internal combustion engine. In the engine, the octane number of the reformed fuel was estimated based on the combustion fluctuation of the internal combustion engine, and the progress of the oxidation reaction of the reformed fuel was estimated based on the exhaust air-fuel ratio and the injection amount of the reformed fuel. The reformer was controlled based on the estimated octane number of reformed fuel and the progress of oxidation reaction.
As described above, since knocking can be suppressed by increasing the octane number of the fuel, according to the present embodiment, the internal combustion engine is controlled while reliably suppressing knocking by controlling the reforming device based on the octane number of the reformed fuel. The engine operating condition can be optimized. In addition, according to the present embodiment, since the reformer is controlled based on the degree of progress of the oxidation reaction, the operating state of the internal combustion engine can be optimized while more reliably suppressing knocking.

本実施形態では、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を増加した。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を減少させた。
本実施形態によれば、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を増加させることで、燃料と改質触媒との接触時間を低減できるため、酸化改質を抑制できる。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置に供給する燃料の流量を減少させることで、燃料と改質触媒との接触時間を増加できるため、酸化改質を促進できる。従って、本実施形態によれば、改質装置をより最適に制御できる。
In the present embodiment, when the progress of the oxidation reaction is larger than the predetermined target progress of the oxidation reaction, the flow rate of the fuel supplied to the reformer is increased. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than a predetermined target oxidation reaction progress, the flow rate of the fuel supplied to the reformer is decreased.
According to this embodiment, when the oxidation reaction progress is larger than the predetermined target oxidation reaction progress, the contact time between the fuel and the reforming catalyst is increased by increasing the flow rate of the fuel supplied to the reformer. Therefore, oxidation reforming can be suppressed. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than the predetermined target oxidation reaction progress, the contact time between the fuel and the reforming catalyst can be increased by decreasing the flow rate of the fuel supplied to the reformer, Oxidative reforming can be promoted. Therefore, according to this embodiment, the reformer can be controlled more optimally.

本実施形態では、酸化反応進行度が所定の最適な範囲内であるにも関わらず、オクタン価が所定の最適オクタン価よりも小さい場合には、改質装置が故障していると判断して改質装置を停止させた。
本実施形態によれば、改質装置の故障判定が可能であるため、改質装置をより最適化制御できる。
In this embodiment, when the oxidation reaction progress is within a predetermined optimum range, but the octane number is smaller than the predetermined optimum octane number, it is determined that the reformer has failed and reforming is performed. The device was stopped.
According to the present embodiment, since it is possible to determine the failure of the reformer, the reformer can be further optimized and controlled.

本実施形態では、燃焼変動検出手段としてノックセンサを用いるとともに、空燃比検出手段として空燃比センサを用いた。
本実施形態によれば、改質装置による燃料の改質状態を、ガソリンエンジンに広く普及しているノックセンサと空燃比(A/F)センサによって推定できる。従って、アルコールセンサ等の特別なセンサを追加することなく、部品点数の増加を抑制できる。
In this embodiment, a knock sensor is used as the combustion fluctuation detection means, and an air-fuel ratio sensor is used as the air-fuel ratio detection means.
According to this embodiment, the reforming state of the fuel by the reformer can be estimated by a knock sensor and an air-fuel ratio (A / F) sensor that are widely used in gasoline engines. Therefore, an increase in the number of parts can be suppressed without adding a special sensor such as an alcohol sensor.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
上記実施形態では、燃料としてガソリンを用いがこれに限定されない。例えば、エタノール等のアルコールを含有するアルコール含有ガソリンを用いた場合であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。
また上記実施形態では、ガソリンを吸気ポート内に噴射したがこれに限定されず、気筒内に直接噴射してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the said embodiment, although gasoline is used as a fuel, it is not limited to this. For example, even when alcohol-containing gasoline containing alcohol such as ethanol is used, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
Moreover, in the said embodiment, although gasoline was injected in the intake port, it is not limited to this, You may inject directly in a cylinder.

また上記実施形態では、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bよりも大きい場合には、改質装置への燃料供給量を増加させ(図3のステップS5)、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bよりも小さい場合には、改質装置への燃料供給量を減少させたが(図3のステップS7)、これに限定されない。
例えば、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bよりも大きい場合には、改質装置の温度を低下させ、改質燃料の化学量論燃空比が目標化学量論燃空比Bよりも小さい場合には、改質装置の温度を上昇させてもよい。これにより、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、改質装置の温度を低下させることで、酸化改質を抑制できる。また、酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、改質装置の温度を上昇させることで、酸化改質を促進できる。従って、改質装置をより最適に制御できる。
なおこの場合、改質装置の温度の制御は、改質装置に供給する冷却水の温度や流量を制御することにより可能である。
In the above embodiment, when the stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel is larger than the target stoichiometric fuel-air ratio B, the amount of fuel supplied to the reformer is increased (step S5 in FIG. 3). When the stoichiometric fuel-air ratio of the reformed fuel is smaller than the target stoichiometric fuel-air ratio B, the amount of fuel supplied to the reformer is decreased (step S7 in FIG. 3). It is not limited.
For example, when the stoichiometric fuel / air ratio of the reformed fuel is larger than the target stoichiometric fuel / air ratio B, the temperature of the reformer is decreased, and the stoichiometric fuel / air ratio of the reformed fuel becomes equal to the target chemistry. When it is smaller than the stoichiometric fuel-air ratio B, the temperature of the reformer may be increased. Thereby, when the oxidation reaction progress is larger than the predetermined target oxidation reaction progress, the oxidation reforming can be suppressed by lowering the temperature of the reformer. Further, when the oxidation reaction progress is smaller than a predetermined target oxidation reaction progress, the oxidation reforming can be promoted by increasing the temperature of the reformer. Therefore, the reformer can be controlled more optimally.
In this case, the temperature of the reformer can be controlled by controlling the temperature and flow rate of the cooling water supplied to the reformer.

1…改質装置
50…ECU(制御装置、オクタン価推定手段、酸化反応進行度推定手段、改質制御手段)
51…エンジン(内燃機関)
71…ノックセンサ(燃焼変動検出手段)
72…空燃比センサ(空燃比検出手段)
152…改質触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reforming apparatus 50 ... ECU (control apparatus, octane number estimation means, oxidation reaction progress degree estimation means, reforming control means)
51. Engine (internal combustion engine)
71 ... Knock sensor (combustion fluctuation detecting means)
72: Air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio detection means)
152 ... Reforming catalyst

Claims (5)

炭化水素を主体とする燃料を空気と改質触媒で酸化改質してアルコールを生成させ、生成したアルコールを含む改質燃料を内燃機関に噴射する改質装置を備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼変動を検出する燃焼変動検出手段と、
前記内燃機関の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記燃焼変動検出手段により検出された燃焼変動に基づいて、前記改質燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、
前記空燃比検出手段により検出された排気空燃比と、前記改質燃料の噴射量に基づいて、前記改質燃料の酸化反応進行度を推定する酸化反応進行度推定手段と、
前記オクタン価推定手段により推定されたオクタン価と、前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度に基づいて、前記改質装置を制御する改質制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine comprising a reformer that oxidizes and reforms a hydrocarbon-based fuel with air and a reforming catalyst to produce alcohol, and injects the reformed fuel containing the produced alcohol into the internal combustion engine. And
Combustion fluctuation detecting means for detecting combustion fluctuation of the internal combustion engine;
Air-fuel ratio detection means for detecting the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine;
Octane number estimation means for estimating the octane number of the reformed fuel based on the combustion fluctuation detected by the combustion fluctuation detection means;
An oxidation reaction progress degree estimating means for estimating an oxidation reaction progress degree of the reformed fuel based on an exhaust air / fuel ratio detected by the air / fuel ratio detecting means and an injection amount of the reformed fuel;
And a reforming control means for controlling the reforming apparatus based on the octane number estimated by the octane number estimating means and the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimating means. Control device for internal combustion engine.
前記改質制御手段は、
前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、前記改質装置に供給する燃料の流量を増加させ、
前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が前記目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、前記改質装置に供給する燃料の流量を減少させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The reforming control means includes
When the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is larger than a predetermined target oxidation reaction progress, the flow rate of fuel supplied to the reformer is increased,
2. The flow rate of fuel supplied to the reformer is reduced when the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is smaller than the target oxidation reaction progress. The control apparatus of the internal combustion engine described in 1.
前記改質制御手段は、
前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の目標酸化反応進行度よりも大きい場合には、前記改質装置の温度を低下させ、
前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が前記目標酸化反応進行度よりも小さい場合には、前記改質装置の温度を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The reforming control means includes
When the oxidation reaction progress estimated by the oxidation reaction progress estimation means is larger than a predetermined target oxidation reaction progress, the temperature of the reformer is decreased,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the oxidation reaction progress degree estimated by the oxidation reaction progress degree estimation means is smaller than the target oxidation reaction progress degree, the temperature of the reformer is increased. Engine control device.
前記改質制御手段は、
前記酸化反応進行度推定手段により推定された酸化反応進行度が所定の範囲内であり且つ前記オクタン価推定手段により推定されたオクタン価が所定の最適オクタン価よりも小さい場合には、前記改質装置が故障していると判断して前記改質装置を停止させることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
The reforming control means includes
When the oxidation reaction progress degree estimated by the oxidation reaction progress degree estimation means is within a predetermined range and the octane number estimated by the octane number estimation means is smaller than a predetermined optimum octane number, the reformer fails. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the reformer is stopped when it is determined that the engine is operating.
前記燃焼変動検出手段は、ノックセンサであり、
前記空燃比検出手段は、空燃比センサであることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
The combustion fluctuation detecting means is a knock sensor,
5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio detection means is an air-fuel ratio sensor.
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