JP7484497B2 - エンジンの燃料改質システム - Google Patents
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Description
特に、本発明では、排圧調整装置として排気通路に発電タービンが設けられるので、排気ガスのエネルギーの一部を電力として回収することが可能になる。このことは、燃料改質触媒での吸熱反応による燃料改質の効果(燃焼性の改善)と相俟って、エンジンからの排出熱を出力に還元する排熱回収の効率を高めるので、エンジンの燃費性能を十分に向上させることができる。また、EGR過剰の発生時には発電タービンの発電量が低くされるので、当該発電量の低下により排気通路内の排気ガスの流通抵抗が低下し、排気通路の圧力である排圧が低下する。これにより、排気通路からEGR通路への排気ガスの分流が抑制されるので、EGR過剰を速やかに解消することができる。
図1は、本発明の一実施形態にかかる燃料改質システムが適用されたエンジンの全体構成を概略的に示す平面図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのガソリンエンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路10と、エンジン本体1から排出された排気ガス(既燃ガス)が流通する排気通路20と、吸気通路10と排気通路20とを接続するEGR通路30とを備えている。
図2は、当実施形態のエンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU50は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。なお、ECU50は、本発明における「コントローラ」に相当する。
次に、改質用インジェクタ32から燃料を噴射して当該燃料を燃料改質触媒33において改質する制御(以下、これを改質制御という)の詳細について、図3~図5のフローチャートを参照しつつ説明する。
以上説明したとおり、当実施形態では、EGR通路30に燃料改質触媒33が設けられるとともに、改質用インジェクタ32からEGR通路30に噴射された燃料を燃料改質触媒33に導入可能であるため、当該燃料改質触媒33での吸熱反応により燃料を改質することができ、EGRガス(排気ガス)の熱を利用して燃焼性を改善することができる。これにより、エンジンからの排出熱を出力に還元する排熱回収が行われたのと同様の効果を得ることができ、エンジンの燃費性能を向上させることができる。また、排気通路20に発電タービン25が設けられるので、排気ガスのエネルギーの一部を電力として回収することができる。このことは、燃料改質触媒33での吸熱反応による燃料改質の効果(燃焼性の改善)と相俟って、エンジンから排出熱を出力に還元する排熱回収の効率を高めるので、エンジンの燃費性能を十分に向上させることができる。
上記実施形態では、排ガス温度センサSN3により検出される排ガス温度Texに基づいてEGR過剰の有無(EGR抑制制御の要否)を判定するようにしたが、EGR過剰を判定する方法はこれに限られない。例えば、各種センサによる検出値等に基づいて、実EGR率(EGR率の実際値)から目標EGR率(EGR率の目標値)を減じた値である過剰EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該過剰EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、EGR過剰が起きている(EGR抑制制御が必要である)と判定してもよい。この場合において、実EGR率は、例えば、各気筒2に導入される吸気(新気およびEGRガス)の量を現在のエンジンの運転条件から推定した上で、推定した吸気量とエアフローセンサSN2による新気流量の検出値とに基づき算出することができる。あるいは、EGR通路30を流通するEGRガスの流量を検出するセンサを設け、当該センサによる検出値に基づき実EGR率を算出することも可能である。
10 :吸気通路
20 :排気通路
25 :発電タービン(排圧調整装置)
30 :EGR通路
32 :改質用インジェクタ
33 :燃料改質触媒
50 :ECU(コントローラ)
60 :排気シャッター弁(排圧調整装置)
SN3 :排ガス温度センサ(温度センサ)
α :(温度偏差の)閾値
Claims (5)
- エンジン本体と、エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、エンジン本体から排出される排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される燃料改質システムであって、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に燃料を噴射可能な改質用インジェクタと、
前記EGR通路における前記改質用インジェクタの下流側に設けられ、前記改質用インジェクタから噴射された燃料を改質可能な燃料改質触媒と、
前記排気通路に設けられ、当該排気通路内の排気ガスの圧力である排圧を調整可能な排圧調整装置と、
前記改質用インジェクタおよび前記排圧調整装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記改質用インジェクタに燃料を噴射させる改質制御の実行中に、前記EGR通路を通じて前記排気通路から前記吸気通路に還流される排気ガスであるEGRガスの流量が過剰になるEGR過剰の発生が確認された場合に、前記排圧が低下する方向に前記排圧調整装置の制御量を調整するEGR抑制制御を実行し、
前記排圧調整装置は、前記排気通路を流通する排気ガスのエネルギーにより発電可能な発電タービンであり、
前記EGR抑制制御は、前記発電タービンの発電量を低下させる制御を含む、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。 - 請求項1に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記排気通路内の排気ガスの温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記温度センサによる排気ガスの検出温度に基づいて前記EGR過剰の有無を判定する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。 - 請求項2に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、当該目標EGR率が達成されている場合に想定される排気ガスの温度を基準温度としたとき、前記コントローラは、前記基準温度から前記温度センサによる検出温度を減じた温度偏差を逐次算出するとともに、算出した当該温度偏差が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR抑制制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。 - 請求項3に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記コントローラは、前記温度偏差が前記閾値に対し大きいほど前記発電タービンの発電量が大きく低下するように、前記発電タービンを前記温度偏差に基づきフィードバック制御する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。 - 請求項1に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、EGR率の実際値を実EGR率、実EGR率から目標EGR率を減じた値を過剰EGR率としたとき、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に前記過剰EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該過剰EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR抑制制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
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