專利名稱：內(nèi)燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒至少在起動(dòng)時(shí)通過(guò)重整空氣和碳?xì)淙剂系幕旌衔?得到的重整氣的內(nèi)燃機(jī)以及一種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，公知一種內(nèi)燃機(jī)，其中通過(guò)借助于重整催化劑來(lái)重整空氣 和碳?xì)淙剂系幕旌衔锒玫降闹卣麣獗还┙o到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管。專利文 件l公開(kāi)了這種內(nèi)燃機(jī)，其涉及通過(guò)利用加熱器預(yù)熱重整催化劑并且在 重整催化劑到達(dá)能夠進(jìn)行重整的溫度之后將燃料噴向重整催化劑的重 整技術(shù)。專利文件1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2001 - 050118號(hào)公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題然而，在專利文件l公開(kāi)的技術(shù)中，存在以下的可能性即使重整 催化劑的溫度升高到能夠進(jìn)行重整的溫度，但是燃料的供給導(dǎo)致重整催 化劑的溫度降低，從而導(dǎo)致重整不充分，并且因此在供給到內(nèi)燃機(jī)的重 整氣中包含的未重整碳?xì)浠衔?下文稱之為未重整HC)增加。在內(nèi) 燃機(jī)起動(dòng)時(shí)，未重整HC的增加導(dǎo)致從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中未燃燒HC 增加。由此，由于排氣系統(tǒng)中設(shè)置的排氣凈化催化劑沒(méi)有達(dá)到活化溫度， 所以不能凈化內(nèi)燃機(jī)的排氣，因此存在未燃燒HC排入大氣的可能性。因此，基于前迷問(wèn)題做出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃 機(jī)，其中供給通過(guò)利用重整催化劑重整空氣和碳?xì)淙剂系幕旌衔锼玫?的重整氣，所述內(nèi)燃機(jī)能夠抑制未重整HC的增加，并且本發(fā)明還提供 了 一種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置。解決問(wèn)題的手段為了解決上述問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)，其
通過(guò)利用火花單元點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室中燃燒燃料而被驅(qū)動(dòng)，所述內(nèi)燃機(jī)包括重整單元，其利用重整催化劑對(duì)重整燃料 和重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重 整氣供給到所述燃燒室；重整催化劑加熱單元，在所述重整混合物供給 到所述重整催化劑之前，所述重整催化劑加熱單元將所述重整催化劑的 溫度升高到高于所述重整燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù) 定預(yù)熱溫度；和起動(dòng)單元，其起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，所述起動(dòng)單元在借助于 重整催化劑的重整開(kāi)始之后起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 所述預(yù)熱溫度高于所述部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度以及從所述重 整混合物供給到所述重整催化劑直到所述部分氧化反應(yīng)開(kāi)始為止所述 重整催化劑所降低的溫度的總和。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述重整混合物供給到所述重整催化劑之后，所述重整催化劑的溫度 變得低于所述預(yù)熱溫度與直到所迷部分氧化反應(yīng)開(kāi)始為止所述重整催 化劑所降低的溫度之間的差值，所述起動(dòng)單元起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)之前，停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述重整混合物供給到所述重整催化劑的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所 述重整催化劑加熱單元的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所迷內(nèi)燃機(jī)中， 停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元對(duì)所述重整催化劑的加熱，然后將所 述重整混合物供給到所述重整催化劑。在另 一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了 一種通過(guò)利用火花單元點(diǎn)燃空氣 和燃料的混合物從而在燃燒室中燃燒燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃 機(jī)包括重整單元，其利用重整催化劑對(duì)重整燃料和重整空氣的重整混 合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整氣供給到所述燃燒 室；以及重整催化劑加熱單元，其中首先將所述重整空氣供給到所述重 整催化劑，然后將所述重整燃料供給到所述重整催化劑，并且在所述重 整空氣供給到所述重整單元之前，所述重整催化劑的溫度升高到高于所
述重整燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定的預(yù)熱溫度，其 中，在借助于所述重整催化劑的重整開(kāi)始之后起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 所述預(yù)熱溫度高于所述部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度和所述重整催 化劑由于所述重整空氣供給到所迷重整催化劑而降低的溫度的總和。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)之前，停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元對(duì)所述重整 催化劑的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 從所述重整燃料供給到所述重整催化劑起經(jīng)過(guò)預(yù)定的待機(jī)時(shí)間之后，所 述起動(dòng)單元起動(dòng)所迷內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述重整空氣供給到所述重整催化劑的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所述 重整催化劑加熱單元對(duì)所述重整催化劑的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所迷內(nèi)燃機(jī)中， 在所述重整空氣供給到所述重整催化劑之前，停止通過(guò)所述重整催化劑 加熱單元對(duì)所述重整催化劑的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 在所述重整燃料供給到所述重整催化劑的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所述 重整催化劑加熱單元對(duì)所述重整催化劑的加熱。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元對(duì)所述重整催化劑的加熱，然后將所 述重整燃料供給到所述重整催化劑。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中， 所述預(yù)熱溫度根據(jù)所述重整空氣的性狀和所述重整燃料的性狀的至少 其中之一進(jìn)行改變。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其 控制通過(guò)利用火花單元點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室中燃燒 燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)包括通過(guò)重整催化劑對(duì)重整燃料和 重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整 氣供給到所述燃燒室的重整單元以及升高所述重整催化劑的溫度的重整催化劑加熱單元，其中，所述起動(dòng)控制裝置包括加熱控制單元，在 所述重整混合物供給到所述重整催化劑之前，所述加熱控制單元通過(guò)所 述重整催化劑加熱單元將所述重整催化劑的溫度升高到高于所述重整 燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；重整控制單 元，在所述重整催化劑的溫度變得高于所述預(yù)熱溫度之后，所述重整控 制單元將所述重整混合物供給到所述重整催化劑；和起動(dòng)控制單元，在 所借助于述重整催化劑的所述重整開(kāi)始之后，所述起動(dòng)控制單元起動(dòng)所 述內(nèi)燃機(jī)。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其 控制通過(guò)利用火花單元點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室中燃燒 燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)，所述所述內(nèi)燃機(jī)包括通過(guò)重整催化劑對(duì)重整燃 料和重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此 重整氣供給到所述燃燒室的重整單元以及升高所述重整催化劑的溫度 的重整催化劑加熱單元，其中，所述起動(dòng)控制裝置包括加熱控制單元， 在所述重整空氣供給到所述重整催化劑之前，所述加熱控制單元通過(guò)所 述重整催化劑加熱單元將所述重整催化劑的溫度升高到高于所述重整 燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；重整控制單 元，在所述重整催化劑的溫度變得高于所述預(yù)熱溫度之后，所述重整控 制單元將所述重整空氣供給到所述重整催化劑，然后將所述重整燃料供 給到所述重整催化劑；和起動(dòng)控制單元，在借助于所述重整催化劑的所 述重整開(kāi)始之后，所述起動(dòng)控制單元起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置在供給通過(guò)利用重 整催化劑對(duì)空氣和碳?xì)淙剂系幕旌衔镞M(jìn)行重整所得到的重整氣的內(nèi)燃 機(jī)中可抑制未重整HC的增加。


圖1是根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的整體配置圖；圖2是示出從重整器排出的未重整HC的排氣濃度和從內(nèi)燃機(jī)起動(dòng) 時(shí)起所經(jīng)過(guò)時(shí)間之間關(guān)系的解釋性圖表； 圖3是示出從重整器排出的未重整HC的排氣濃度和重整器所包括 的重整催化劑的溫度之間關(guān)系的解釋性圖表；圖4是示出根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置的示意圖；圖5是解釋了根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖；圖6是示出根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重整催化劑溫度 和時(shí)間之間關(guān)系的解釋性圖表；圖7是示出用于設(shè)定預(yù)熱溫度的映射的解釋性圖表；圖8是示出用于設(shè)定預(yù)熱溫度的映射的解釋性圖表；圖9是解釋了根據(jù)實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖；圖10是示出根據(jù)實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重整催化劑溫度 和時(shí)間之間關(guān)系的解釋性圖表；圖11是解釋了根據(jù)實(shí)施方式3的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖；圖12是示出根據(jù)實(shí)施方式3的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重整催化劑溫度 和時(shí)間之間關(guān)系的解釋性圖表。附圖標(biāo)記列表1 內(nèi)燃機(jī)1B 燃燒室3 進(jìn)氣通道9 重整氣入口10重整器IOC重整催化劑10S殼體15 加熱器開(kāi)關(guān)
16 混合室18 重整空氣口19 重整器出口20重整燃料噴射閥 21重整燃料管 22重整空氣管23 重整空氣供給閥24 重整空氣泵 25重整燃料泵26 起動(dòng)機(jī)馬達(dá)27 重整氣管29 火花塞30 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU30CA內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置 30c發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31 加熱控制單元32 重整控制單元33 起動(dòng)控制單元34 參數(shù)設(shè)定單元40 重整催化劑溫度傳感器43 起動(dòng)開(kāi)關(guān)44 重整空氣溫度傳感器
具體實(shí)施方式
下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明不限于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳 方式(下文，稱之為實(shí)施方式)。此外，下述實(shí)施方式中的構(gòu)件包括本 領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易想出的構(gòu)件或基本上與它們相同的構(gòu)件。此外， 本發(fā)明特別優(yōu)選適用于安裝在諸如小汽車、公共汽車或卡車之類的車輛 上的內(nèi)燃機(jī)。(實(shí)施方式l)該實(shí)施方式的特征在于，在由重整單元開(kāi)始部分氧化重整之前，將重 整單元中所包括的重整催化劑的溫度升高到預(yù)定的預(yù)熱溫度，該預(yù)定的預(yù) 熱溫度高于重整燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度。圖1是根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的整體配置圖。利用圖1,描述本實(shí) 施方式的內(nèi)燃機(jī)的配置。在根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)l中，將作為碳?xì)淙剂?例如汽油)的重整燃料Fr和重整空氣Ar供給到重整器10，所述重整 器10為用以產(chǎn)生重整混合物Gm的重整單元。此重整混合物Gm被引至 重整催化劑IOC，在這里引起部分氧化反應(yīng)以產(chǎn)生包含H2(氫)和CO( — 氧化碳)的重整氣Gr。重整器10將通過(guò)部分氧化反應(yīng)得到的重整氣Gr 供給到內(nèi)燃機(jī)1的燃燒室1B。根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)l為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力，并且氣缸數(shù)量和氣缸布置沒(méi)有特定限制。而且，內(nèi)燃 機(jī)1可以是所謂的旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)1通過(guò)燃燒室1B內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃 料Fe和燃燒空氣Ae的燃燒混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)1通過(guò)才艮據(jù)來(lái)自起 動(dòng)開(kāi)關(guān)43的起動(dòng)信號(hào)旋轉(zhuǎn)起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26而起動(dòng)，所述起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26為起 動(dòng)單元。供給到內(nèi)燃機(jī)l的燃燒空氣流Ae通過(guò)設(shè)置在進(jìn)氣通道3中的節(jié)氣門(mén)4 調(diào)節(jié)。污垢和灰塵通過(guò)設(shè)置在進(jìn)氣通道3的入口處的空氣濾清器2去除， 而后，通過(guò)設(shè)置在進(jìn)氣通道3中的節(jié)氣門(mén)4上游的空氣流量傳感器42測(cè)量 進(jìn)氣量。測(cè)量值由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電子控制單元)30讀入。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU30 通過(guò)空氣流量傳感器42測(cè)量的進(jìn)氣量Ga和轉(zhuǎn)速傳感器41測(cè)量的內(nèi)燃機(jī) 1的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne來(lái)確定供給到內(nèi)燃機(jī)1的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe的供給量。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30基于所確定的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe的供給量從設(shè)置在進(jìn)氣通
道3中的口式噴射閥5將發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe噴射到進(jìn)氣通道3中的燃燒空氣 Ae中以形成燃燒混合物。此燃燒混合物被引入內(nèi)燃機(jī)l的燃燒室IB內(nèi)并 且通過(guò)作為點(diǎn)火單元的火花塞29點(diǎn)燃以進(jìn)行燃燒。盡管在本實(shí)施方式中， 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe從設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣通道中的口式噴射閥供給到內(nèi)燃 機(jī)1，但A^L動(dòng)機(jī)燃料Fe也可以通過(guò)所謂的直接噴射閥供給到內(nèi)燃機(jī)1， 其中所述直接噴射閥將發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe直接噴射到燃燒室IB內(nèi)。此外，也 可即包括口式噴射閥5也包括直接噴射閥，進(jìn)而，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料Fe可根據(jù) 工作狀態(tài)以改變口式噴射閥和直接噴射閥的燃料噴射比率的方式供給到 內(nèi)燃機(jī)l。內(nèi)燃機(jī)l的燃燒室1B中燃燒的燃燒混合物作為排氣Ex從排氣通道7 排出。此排氣Ex在排氣通道7中設(shè)置的凈化催化劑6中進(jìn)行凈化，然后 通過(guò)消音器8釋放到大氣。當(dāng)釋放到大氣中時(shí)噪音在該消音器8中降低。 接下來(lái)，描述根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)l中包括的重整器IO。此重整器10對(duì)重整燃料Fr和重整空氣Ar的重整混合物進(jìn)行重整， 并且將所產(chǎn)生的含有氬的重整氣Gr供給到內(nèi)燃機(jī)l的燃燒室1B，其中重 整燃料Fr為碳?xì)淙剂?例如汽油)。重整器10在殼體10S內(nèi)包括重整催 化劑IOC。對(duì)于重整催化劑IOC，例如可使用氧化鋯催化劑或銠催化劑， 并且在本實(shí)施方式中，通過(guò)使用由耐熱合金(諸如不銹鋼)制成的金屬箔 制造成的蜂窩狀催化劑載體來(lái)承栽催化劑以構(gòu)成重整催化劑IOC。重整催化劑10C的溫度由重整催化劑加熱單元升高。重整催化劑10C 內(nèi)包括中心電極ll,中心電極11連接到正電極12。此外，負(fù)電極13連接 到重整催化劑10C的外周部分。負(fù)電極13連接到電源14的負(fù)電極，正電 極12連接到電源14的正電極。重整催化劑加熱單元包括電源14、負(fù)電極 13和中心電極U (即，正電極12)。加熱器開(kāi)關(guān)15布置在正電極12和電源14之間。加熱器開(kāi)關(guān)15由包 括在ECU 30中的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置30CA中斷。當(dāng)加熱器開(kāi)關(guān)15接通 時(shí)，電流從正電極12 (即中心電極11)流向負(fù)電極13。由于耐熱合金制 成的催化劑栽體介于中心電極11和負(fù)電極13之間，所以電流在從中心電 極11流向負(fù)電極13時(shí)也流過(guò)催化劑栽體。這使得重整催化劑10C的催化 劑載體能產(chǎn)生熱量，從而通過(guò)重整催化劑加熱單元加熱重整催化劑IOC。 重整催化劑加熱單元不限于該配置，而是可使用諸如利用燃燒器加熱重整 催化劑IOC的單元。
重整器10包括測(cè)量重整催化劑10C溫度的重整催化劑溫度傳感器40。 盡管重整催化劑IOC的溫度是由催化劑栽體承栽的催化劑的溫度，但是測(cè) 量催化劑的溫度很難。在此，由于承載催化劑的催化劑載體的溫度(重整 催化劑床的溫度)大致與催化劑溫度相符，所以通過(guò)重整催化劑溫度傳感動(dòng)控制^重整催化劑溫度(在下文中類似)。^ 、 ^ <;重整器10的殼體10S具有重整燃料噴射閥20和附接的重整空氣口 18。 重整燃料Fr從重整燃料泵25經(jīng)過(guò)重整燃料管21傳輸?shù)街卣剂蠂娚溟y 20。包括在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30中的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置30CA控制重整燃料 噴射閥20的操作，從而將重整燃料Fr從重整燃料噴射閥20噴射到重整 器10。重整空氣Ar從重整空氣泵24經(jīng)過(guò)重整空氣管22傳輸?shù)街卣諝饪?18。此外，重整空氣管22設(shè)置有重整空氣供給閥23。包括在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30中的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置30CA控制重整空氣供給閥23的操作，從而 將重整空氣Ar供給到重整器10。重整空氣管22設(shè)置有重整空氣溫度傳感 器44以測(cè)量重整空氣Ar的溫度。在重整燃料噴射閥20的出口處設(shè)置有混合室16?；旌鲜?6連接到重 整空氣口 18。當(dāng)重整燃料Fr從重整燃料噴射閥20噴出時(shí)，重整燃抖Fr 的霧與從重整空氣口 18引入的重整空氣Ar—起流入混合室16。重整燃料 Fr和重整空氣Ar在混合室16中充分混合，從而，重整混合物Gm形成 并且流入重整催化劑IOC。在重整催化劑10C中，發(fā)生以方程(1)表達(dá)的部分氧化反應(yīng)，并且 產(chǎn)生包含CO (—氧化碳)和H2 (氫)的重整氣Gr。只有溫度到達(dá)一定 度數(shù)(部分氧化反應(yīng)開(kāi)始溫度，大約400'C)或更高時(shí)，才開(kāi)始部分氧化 反應(yīng)，并且因此通過(guò)重整催化劑加熱單元將重整催化劑IOC加熱到部分氧 化反應(yīng)開(kāi)始溫度或更高。CmHn+(m/2)02—mCO + (n/2)H2 (1)重整器10中產(chǎn)生的重整氣Gr從重整器出口 19向外傳輸?shù)絻?nèi)燃機(jī)1。 重整器出口 19和設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣通道3中的重整器入口 9通過(guò)重整 氣管27連接，使得重整氣Gr經(jīng)過(guò)內(nèi)燃機(jī)l的進(jìn)氣通道3流入內(nèi)燃機(jī)1的 燃燒室1B。可以在重整氣管27的中部"&置液冷型或風(fēng)冷型冷卻單元以冷 卻重整氣Gr，并且I^將重整氣引入內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣通道3。包含在重整氣Gr中的氫(H2)的燃燒速度比諸如汽油的重整燃料Fr 快很多，因而迅速燃燒。相應(yīng)地，當(dāng)將通過(guò)重整反應(yīng)所得到包含氫的重整 氣Gr供給到內(nèi)燃機(jī)l時(shí)，重整氣Gr中的氫可起到燃燒改善效果。此夕卜， 由于重整氣Gr是氣體燃料，所以它可在燃燒室1B內(nèi)燃燒而不會(huì)黏附到內(nèi) 燃機(jī)1的燃燒室1B和進(jìn)氣通道3的壁面。這可以減少?gòu)膬?nèi)燃機(jī)1中排出 的未燃燒狀態(tài)的HC (碳?xì)浠衔?。在內(nèi)燃機(jī)l起動(dòng)時(shí)(特別是在冷起動(dòng) 時(shí))，減小未燃燒HC的效果^f艮大。圖2是示出從重整器排出的未重整HC的排氣濃度和從包括重整單元 和重整催化劑加熱單元的重整系統(tǒng)的激活時(shí)間起所經(jīng)過(guò)時(shí)間之間關(guān)系的 解釋性圖表。圖3是示出從重整器排出的未重整HC的排氣濃度和重整器 所包括的重整催化劑的溫度之間的關(guān)系的解釋性圖表。圖2中的附圖標(biāo)記 A、 B和C以及圖3中的附圖標(biāo)記A、 B和C彼此對(duì)應(yīng)。圖2和3中的A、 B和C表示出在重整即將開(kāi)始時(shí)刻的重整催化劑10C的溫度(下文稱之為 初始溫度)不同。這里，初始溫度以C —B —A的順序變低。重整時(shí)，如果初始溫度低，則難以發(fā)生部分氧化反應(yīng)，因此包含在重 整氣Gr中的未重整的重整燃料Fr增加。在本實(shí)施方式中，重整燃料Fr 是碳?xì)淙剂?，因此，?dāng)初始溫度低時(shí)，包含在重整氣Gr中的未重整HC 的濃度P將增加(見(jiàn)圖2和3)。即，由于初始溫度以C —B —A的順序變 低，所以未重整HC的濃度p以Pc— pB— PA (見(jiàn)圖2)的順序變高。另一方面，部分氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此，在開(kāi)始部分氧化反應(yīng)時(shí)， 由于部分氧化反應(yīng)的放熱升高了催化劑IOC的溫度。如圖2所示，隨著重 整的進(jìn)行，這減小了未重整HC的濃度，并且在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后，未重 整HC的濃度變得與A、 B和C相等。然而，如果初始溫度^1氐，如圖2所 示，則重整剛剛開(kāi)始后的未重整HC的濃度增加，因此，隨著初始溫度變 低，未重整HC總體上增加了。由此，在內(nèi)燃機(jī)l的燃燒室1B中燃燒之 后的未燃燒HC也增加，這使得排放劣化。在起動(dòng)時(shí)、尤其是在冷起動(dòng)時(shí) 該現(xiàn)象特別明顯。因此，在重整開(kāi)始時(shí)，在用加熱單元升高重整催化劑10C的溫度之后 開(kāi)始進(jìn)行重整。然而，即使重整催化劑被加熱了，當(dāng)包括重整燃料Fr和 重整空氣Ar的重整混合物Gm供給到重整催化劑IOC時(shí)，重整催化劑10C 也會(huì)被重整混合物Gm冷卻。由此，出現(xiàn)的問(wèn)題是，在開(kāi)始重整的時(shí)刻， 重，化劑10C的溫度降低，因此未重整HC的產(chǎn)生量增加。如圖3所示，在初始溫度接近重整燃料Fr的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反 應(yīng)溫度t0時(shí)，未重整HC的濃度降低，在初始溫度超過(guò)絕熱反應(yīng)溫度t0 時(shí)，未重整HC的濃度變得基本上恒定。通過(guò)對(duì)該問(wèn)題銳意研究，本發(fā)明 人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種關(guān)系。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在開(kāi)始重整之前，重整催 化劑10C的溫度升高到至少高于絕熱反應(yīng)溫度tO的溫度，然后開(kāi)始重整， 則未重整HC的濃度(即，產(chǎn)生量)會(huì)降低。在本實(shí)施方式中，在開(kāi)始重 整之前，將重整催化劑10C加熱到高于重整燃料Fr的部分氧化反應(yīng)中的 絕熱反應(yīng)溫度tO的預(yù)熱溫度TO。這里，在使用碳?xì)淙剂系钠偷那闆r下， 部分氧化反應(yīng)的絕熱反應(yīng)溫度t0大約為900n到950*C。在使用碳?xì)淙剂?的曱醇的情況下，部分氧化反應(yīng)的絕熱反應(yīng)溫度t0大約為700匸到850"C。接下來(lái)，描述根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置。圖4是示出 根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置的示意圖。根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi) 燃機(jī)的起動(dòng)控制可通過(guò)根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA實(shí) 現(xiàn)。如圖4所示，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA配置為整合在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU30包括CPU (中央處理單元)30p、存儲(chǔ)單元30m、 輸入端口36、輸出端口37、輸入接口 38和輸出接口 39。根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA可與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30 分開(kāi)制備并且連接到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30?？刹捎靡韵屡渲茫渲袨榱藢?shí)現(xiàn)根 據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA可以利 用發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30具備的對(duì)內(nèi)燃機(jī)1的控制功能。根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA包括加熱控制單元 31、重整控制單元32、起動(dòng)控制單元33和^設(shè)定單元34。加熱控制單 元31、重整控制單元32、起動(dòng)控制單元33和參數(shù)設(shè)定單元34構(gòu)成了執(zhí)行 作為根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)的操作控制方法的一部分。參數(shù)設(shè)定 單元34具有設(shè)定參數(shù)的功能，所述參數(shù)諸如是后面描述的根據(jù)本實(shí)施方式 的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制方法中的預(yù)熱溫度。在本實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng) 控制裝置30CA配置為構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30的CPU (中央處理單元)30p 的一部分。另夕卜，CPU30p包括控制內(nèi)燃機(jī)l操作的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元:M)c。CPU30p和儲(chǔ)存單元30m通過(guò)總線353連接。此外，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控
制裝置30CA和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元30c通過(guò)總線3、和352以及輸入端口 36 和輸出端口 37連接。這使得在該配置中，構(gòu)成了內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置 30CA的加熱控制單元31、重整控制單元32、起動(dòng)控制單元33、參數(shù)設(shè)定 單元34和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元30c可以互相交換控制數(shù)據(jù)或彼此發(fā)送指令。而 且，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA可獲得由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30擁有的與內(nèi)燃 機(jī)1的操作控制相關(guān)的數(shù)據(jù)，或者利用內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置30CA的控 制來(lái)中斷發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30中的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制程序。
輸入端口 36連接到輸入接口 38。輸入接口 38連接到重整催化劑溫度 傳感器40、發(fā)出內(nèi)燃機(jī)l的起動(dòng)信號(hào)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)43、檢測(cè)重整空氣Ar的 溫度的重整空氣溫度傳感器44以及獲得起動(dòng)控制所需信息的各種類型的 傳感器。而且，輸入接口 38連接到轉(zhuǎn)速傳感器41、空氣流量傳感器42和 獲得內(nèi)燃機(jī)l的操作控制所需信息的其它傳感器。從這些傳感器輸出的信 號(hào)通過(guò)輸入接口 38內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器38a或數(shù)字緩沖器38d轉(zhuǎn)換成CPU 30p 可使用的信號(hào)并且被傳送到輸入端口 38。這使得CPU 30p獲得內(nèi)燃機(jī)1 的燃料供給控制和操作控制所需的信息。
輸出端口 37連接到輸出接口 39。輸出接口 39連接到加熱器開(kāi)關(guān)15、 重整燃料噴射閥20、重整空氣供給閥23、起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26和內(nèi)燃機(jī)1的重 整控制和起動(dòng)所需的其它控制目標(biāo)。輸出接口 39包括控制回路39a、 30b 等，并且基于CPU30p計(jì)算出的控制信號(hào)操作控制目標(biāo)。利用這種配置， 基于來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 30的CPU加p可控制向內(nèi)燃機(jī) 1的燃料供給和控制內(nèi)燃機(jī)1的操作。
在儲(chǔ)存單元30m中，存儲(chǔ)了包括根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制 處理過(guò)程的計(jì)算機(jī)程序、控制映射、用于重整控制的燃料噴射量的數(shù)據(jù)映 射等。這里，存儲(chǔ)單元30m可包括諸如RAM (隨M取存儲(chǔ)器)的易失 存儲(chǔ)器、諸如閃存的非易失存儲(chǔ)器或這些存儲(chǔ)器的結(jié)合。
計(jì)算機(jī)程序可以是通過(guò)與預(yù)先存儲(chǔ)在CPU 30p中的計(jì)算機(jī)程序結(jié)合實(shí) 現(xiàn)根據(jù)本實(shí)施方式的重整控制的處理過(guò)程的程序。此外，此內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng) 控制裝置30CA可^f吏用專用硬件代替計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)加熱控制單元31、 重整控制單元32、起動(dòng)控制單元33和參數(shù)設(shè)定單元34的功能。接下來(lái)， 描述根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制。在此描述中，需要參照?qǐng)Dl和 2
圖5是解釋了根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖。圖 6是示出根據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重，化劑溫度和時(shí)間之 間的關(guān)系的解釋性圖表。在根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的操作中，根據(jù)本實(shí) 施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置(下文稱之為起動(dòng)控制裝置)30CA中包 括的加熱控制單元31判定是否存在來(lái)自起動(dòng)開(kāi)關(guān)43的內(nèi)燃機(jī)1的激活信 號(hào)(步驟S101 )。如果不存在激活信號(hào)(步驟S101:否)，則才艮據(jù)所述示 例的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制結(jié)束。
如上所述，在本實(shí)施方式中，在重整開(kāi)始之前，重整催化劑10C被加 熱到高于絕熱反應(yīng)溫度tO的預(yù)熱溫度TO (見(jiàn)圖6)。當(dāng)重整催化劑IOC在 重整開(kāi)始之前被加熱到高于絕熱反應(yīng)溫度t0的預(yù)熱溫度TO再將重整混合 物Gm供給到重整催化劑10C時(shí)，重整混合物Gm中的燃料的汽化熱和混 合物的受熱降低了重整催化劑10C的溫度，在將重整混合物Gm供給到所 加熱的重整催化劑IOC時(shí)重整催化劑IOC的溫度下降幅度由催化劑溫度下 降溫度ATd表示(圖6)。如果在部分氧化反應(yīng)的開(kāi)始時(shí)刻，重整催化劑 10C的溫度變得低于絕熱反應(yīng)溫度tO，則未重整HC的產(chǎn)生量會(huì)增加。
相應(yīng)地，預(yù)熱溫度TO設(shè)定為大于將催化劑溫度下降溫度ATd與絕熱 反應(yīng)溫度t0相加所得到的值(TO ( = t0 + △ T) > (t0 + A Td ))。也就是， 重整催化劑10C從絕熱反應(yīng)溫度t0的溫度升高AT設(shè)定為大于催化劑溫度 下降溫度厶Td ( AT>ATd)。從而，即使在將重整混合物Gm供給到加熱 的重整催化劑10C時(shí)，在部分氧化反應(yīng)的開(kāi)始時(shí)刻重整催化劑10C的溫度 也可維持在高于絕熱反應(yīng)溫度tO的溫度，從而可抑制未重整HC的產(chǎn)生量。 此外，通過(guò)設(shè)定TO (t0+厶Td),也就是，AT>ATd,重整催化劑10C 的溫度在供給重整混合物Gm時(shí)從較高溫度側(cè)接近絕熱反應(yīng)溫度tO，這可 將重整開(kāi)始時(shí)的未重整HC的產(chǎn)生量抑制到最小。
圖7和8是示出用于設(shè)定預(yù)熱溫度的映射的解釋性圖表。盡管在本實(shí) 施方式中預(yù)熱溫度TO可以是固定值，但是可以根據(jù)環(huán)境條件等改變預(yù)熱 溫度T0。例如，在引入重整器10的重整空氣Ar的溫度^f氐時(shí)，重整混合 物Gm的溫度也低，由此，催化劑溫度下降溫度ATd也隨之增加。因此， 例如，如圖7的映射50所示，隨著重整空氣溫度6i變得越低，預(yù)熱溫度 T0設(shè)定得越高。
此外，在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)重整燃料Fr的供給量變化的情況下，隨著重整 燃料Fr的供給量變得越大，燃料汽化熱的量和重整混合物Gm的受熱容
量增加，因此，催化劑溫度下降溫度ATd變得越大。在這種情況下，例如， 如圖8的映射51所示，隨著重整燃料供給量Q變得越大，預(yù)熱溫度T0 設(shè)定得越高。此外，當(dāng)引入重整器10的重整燃料Fr的溫度低時(shí)，重整混 合物Gm的溫度也低，由此，催化劑溫度下降溫度ATd也大。相應(yīng)地， 例如，隨著重整燃料的溫度變得越低，預(yù)熱溫度TO設(shè)定得越高。
可基于重整空氣Ar的溫度、重整燃料Fr的供給量和重整燃料Fr的 溫度中的任一種或者兩種或多種的結(jié)合來(lái)改變預(yù)熱溫度TO。因此，優(yōu)選地 根據(jù)重整空氣Ar的性狀或重整燃料Fr的性狀中的至少其中之一來(lái)改變預(yù) 熱溫度T0。
這使得即使在環(huán)境條件等改變時(shí)也可以將預(yù)熱溫度T0可靠地設(shè)定為 大于將催化劑溫度下降溫度ATd與絕熱反應(yīng)溫度t0相加所得到的值。由 此，當(dāng)在重整催化劑10C中開(kāi)始部分氧化反應(yīng)時(shí)，可以將重整催化劑IOC 的溫度可靠地維持在高于絕熱反應(yīng)溫度to的溫度，這可靠地抑制了未重整 HC的產(chǎn)生量。
在存在激活信號(hào)的情況下(步驟S101:是)，起動(dòng)控制裝置30CA的 參數(shù)設(shè)定單元34從重整空氣溫度傳感器44獲得重整空氣Ar的溫度，以 利用映射50等設(shè)定預(yù)熱溫度TO (步驟S102 )。在設(shè)定預(yù)熱溫度TO之后， 加熱控制單元31接通加熱器開(kāi)關(guān)15，開(kāi)始加熱重整催化劑10C (步驟 S103)。圖6中的附圖標(biāo)記Ti表示加熱開(kāi)始時(shí)間。
一旦開(kāi)始加熱重整催化劑10C，加熱控制單元31從重整催化劑溫度傳 感器40獲取重整催化劑10C的溫度Tl (下文稱之為重整催化劑溫度)(步 驟S104 ),將其與步驟S102中設(shè)定的預(yù)熱溫度TO進(jìn)行比較(步驟SIO5 )。 加熱控制單元31待機(jī)直到T(KT1 (步驟S105:否)。當(dāng)滿足T(KT1時(shí)， 起動(dòng)控制裝置30CA中包括的重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重整燃料泵25，然后 操作重整燃料噴射閥20以將重整燃料Fr從重整燃料噴射閥20噴射到重 整器10的混合室16。此外，重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重整空氣泵24并同時(shí) 操作重整空氣供給閥23以將重整空氣Ar供給到重整器10的混合室16。
這里，重整燃料Fr的供給量和重整空氣Ar的供給量是起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1 所需的量，并且滿足0/C(fL/碳)=1。在重整燃料為汽油的情況下，為 了滿足0/C-l，空燃比A/F大約為5。已經(jīng)供給到重整器10的混合室16 的重整燃料Fr和重整空氣Ar在混合室16中充分混合以形成重整混合物
Gm。此后，重整混合物Gm流入重，化劑IOC。這使得可以將重整混 合物Gm供給到重整催化劑10C (步驟S106 )。重整混合物Gm的供給時(shí)
間由圖6中的t2表示。
此后，加熱控制單元31完成對(duì)重，化劑10C的加熱(步驟S107 )。 從供給重整混合物Gm到加熱結(jié)束的時(shí)間周期A t可任意設(shè)定。例如，時(shí) 間周期A t可以采用以下方式設(shè)定供給重整混合物Cm并且重整催化劑 溫度T1達(dá)到催化劑溫度下降溫度ATd，然后停止對(duì)重整催化劑10C的加 熱(△ t = t3- t2+ cc )。這可將催化劑溫度下降溫度ATd抑制到一個(gè) 小值，從而能夠抑制未重整HC的產(chǎn)生。時(shí)間周期厶t也可以采用以下方 式設(shè)定在重整催化劑溫度Tl達(dá)到催化劑溫度下降溫度ATd之前，停止 加熱。在內(nèi)燃機(jī)1起動(dòng)開(kāi)始(圖6的t4)之前完成對(duì)重整催化劑10C的 加熱。這意在防止重整催化劑10C的加熱時(shí)間周期和內(nèi)燃機(jī)l的起動(dòng)時(shí)間 周期彼此重疊。
此外，盡管在本實(shí)施方式中，時(shí)間周期At設(shè)定為預(yù)定的時(shí)間周期， 但是加熱重，化劑10C可以與供給重整混合物Gm同時(shí)完成，即，時(shí)間 周期At-O也是可能的。這可減小加熱重，化劑IOC所需的能量。此 外，在完成加熱重整催化劑IOC之后，可供給重整混合物Gm。這也可減 小加熱重整催化劑IOC所需的能量。
當(dāng)將重整混合物Gm供給到重整催化劑10C時(shí)，起動(dòng)控制單元33獲 得重整催化劑溫度T1 (步驟S108)。起動(dòng)控制單元33待機(jī)直到預(yù)熱溫度 TO和重整催化劑溫度Tl之間差值A(chǔ) 6變?yōu)榇呋瘎囟认陆禍囟華Td或 更大(步驟S109:否)。當(dāng)滿足A 6 > ATd (步驟S109:是)時(shí)，起動(dòng)控 制單元33驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26以起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l (步驟SllO)。即，起動(dòng)控制 單元33在重整混合物Gm被供給到重整催化劑10C之后先待機(jī)預(yù)定時(shí)間 A TmA ( = t3- t2)，再起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l (圖6中的t4)。圖6中的附圖標(biāo) 記t3表示變得滿足A 6 > ATd時(shí)的時(shí)刻。這里，在繼續(xù)對(duì)重整催化劑10C 的加熱的情況下，在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l之前完成加熱。
以這種方式，通過(guò)在待機(jī)持續(xù)待機(jī)時(shí)間A TmA之后起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l，在 重整器10中產(chǎn)生重整氣Gr，再起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l。由此，可以將起動(dòng)機(jī)馬達(dá) 26的驅(qū)動(dòng)抑制到最小，這可抑制起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l的能量消耗。此外，如本實(shí) 施方式所述，通過(guò)在對(duì)重整催化劑10C的加熱結(jié)束之后起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l,重 整催4匕劑10C的加熱時(shí)間周期和起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26的驅(qū)動(dòng)時(shí)間周期不會(huì)彼此
重疊。由此，在電加熱重整催化劑IOC的情況下，電源的容量能夠得以抑制。通過(guò)此過(guò)程，根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制結(jié)束。如上所述，在本實(shí)施方式中，在由重整單元開(kāi)始部分氧化重整之前， 重整單元中包括的重整催化劑的溫度升高到高于部分氧化反應(yīng)中的絕熱 反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度。這使得即使在將重整混合物供給到重整催化劑 時(shí)重整催化劑的溫度也能夠維持得高于部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度。由此，能夠?qū)⑽粗卣鸋C的產(chǎn)生抑制到最小，并且內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的排放劣 化也能夠得以抑制。實(shí)施方式l中公開(kāi)的構(gòu)造需要時(shí)可應(yīng)用于以下示例。 此外，具有與實(shí)施方式1相似構(gòu)造的構(gòu)件具有與實(shí)施方式1相似的作用和 效果。(實(shí)施方式2)盡管具有與實(shí)施方式1大致相似的構(gòu)造，但是實(shí)施方式2與實(shí)施方式 1的不同之處在于僅僅首先向重整催化劑供給重整空氣，然后向其供給重 整燃料。其它構(gòu)造與實(shí)施方式l相似。根據(jù)實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控 制可通過(guò)才艮據(jù)實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置(見(jiàn)圖4)實(shí)現(xiàn)。在以 下的說(shuō)明中，參照?qǐng)Dl和4。圖9是解釋了根據(jù)實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖。圖 10是示出根據(jù)實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重，化劑溫度和時(shí)間之 間的關(guān)系的解釋性圖表。在根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的搮作中，內(nèi)燃機(jī)的 起動(dòng)控制裝置(下文稱之為起動(dòng)控制裝置)30CA中包括的加熱控制單元 31判定是否存在來(lái)自起動(dòng)開(kāi)關(guān)43的內(nèi)燃機(jī)1的激活信號(hào)(步驟S201 )。 如果不存在激活信號(hào)(步驟S201:否)，則根據(jù)該示例的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控 制結(jié)束。在本實(shí)施方式中，在重整開(kāi)始之前，將重整催化劑IOC加熱到高于絕 熱反應(yīng)溫度t0的預(yù)熱溫度T01 (見(jiàn)圖10 )。當(dāng)在重整開(kāi)始之前將重整催化 劑10C加熱到高于絕熱反應(yīng)溫度t0的溫度再將重整空氣Ar供給到重， 化劑10C時(shí)，重整催化劑IOC的溫度下降。在重整空氣Ar供給到加熱的 重整催化劑IOC時(shí)重整催化劑10C的溫降幅度由催化劑溫降溫度ATld表 示(圖10)。如果在部分氧化反應(yīng)的開(kāi)始時(shí)刻，重整催化劑10C的溫度變 得低于絕熱反應(yīng)溫度t0，則未重整HC的產(chǎn)生量會(huì)增加。相應(yīng)地，在本實(shí)施方式中，預(yù)熱溫度T01設(shè)定為大于將催化劑溫度下
降溫度ATld與絕熱反應(yīng)溫度tO相加所得到的值(T01 ( =t0+ AT01) > (t0+ ATld)。也就是，重整催化劑10C從絕熱反應(yīng)溫度t0的溫度升高 AT01設(shè)定為大于催化劑溫度下降溫度ATld ( AT01>ATld)。從而，即 使在將重整混合物Gm供給到加熱的重整催化劑10C時(shí)，在部分氧化反應(yīng) 的開(kāi)始時(shí)刻重整催化劑10C的溫度也可維持在高于絕熱反應(yīng)溫度tO的溫 度，從而可抑制未重整HC的產(chǎn)生量。此夕卜，通過(guò)設(shè)定101>(^+ ATld)， 也就是，AT01>ATld，重整催化劑IOC的溫度在供給重整燃料Fr時(shí)從 較高溫度側(cè)接近絕熱反應(yīng)溫度tO，這可將重整開(kāi)始時(shí)的未重整HC的產(chǎn)生 量抑制到最小。在本實(shí)施方式中，由于僅僅首先將重整空氣Ar供給到重整催化劑 10C，所以與將重整混合物Gm供給到重整催化劑10C的情況相比，重整 催化劑IOC中的溫度下降較小。因此，預(yù)熱溫度T01可以是低于實(shí)施方式 1中的預(yù)熱溫度T0的值，其可以在部分氧化反應(yīng)的絕熱反應(yīng)溫度t0附近。在存在激活信號(hào)的情況下(步驟S201:是)，起動(dòng)控制裝置30CA的 參數(shù)i殳定單元34從重整空氣溫度傳感器44獲得重整空氣Ar的溫度，以 利用映射50等設(shè)定預(yù)熱溫度T01 (參照?qǐng)D7等)(步驟S202 )。在設(shè)定預(yù) 熱溫度T01之后，加熱控制單元31接通加熱器開(kāi)關(guān)15，開(kāi)始加熱重整催 化劑IOC (步驟S203)。圖6中的附圖標(biāo)記h表示加熱開(kāi)始時(shí)間。一旦開(kāi)始加熱重整催化劑10C，加熱控制單元31從重整催化劑溫度傳 感器40獲取重整催化劑溫度Tl (步驟S204 )，將其與步驟S加2中設(shè)定的 預(yù)熱溫度T01進(jìn)行比較(步驟S205 )。加熱控制單元31待機(jī)直到T01 < Tl (步驟S205:否)。當(dāng)滿足T01 < Tl時(shí)，起動(dòng)控制裝置30CA中包括的 重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重整空氣泵24并同時(shí)操作重整空氣供給閥23以將重 整空氣Ar供給到重整器10的混合室16 (步驟S206)。此時(shí)，重整空氣 Ar的供給量是起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l所需的量，并且滿足O/C ( fU碳)=1。在重 整燃料為汽油的情況下，為了滿足0/C-l，空燃比A/F大約為5。重整空 氣Ar的供給時(shí)間為圖10中的T2。此后，加熱控制單元31從重整催化劑溫度傳感器40獲取重，化劑 溫度T1 (步驟S207)，并且待機(jī)直到預(yù)熱溫度T01和重整催化劑溫度T1 之間的差值A(chǔ) 61變?yōu)榇呋瘎囟认陆禍囟華Tld或更大(步驟SM8:否)。 這意在將供給到重整催化劑10C的重整空氣Ar升高到重整所需的溫度。 當(dāng)滿足A 61>厶Tld (步驟S208:是)時(shí)，重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重整燃 料泵25，然后操作重整燃料噴射閥20以將重整燃料Fr從重整燃料噴射閥 20噴射到重整器10的混合室16 (步驟S209 )。此時(shí)，重整燃料Fr的供給 量A^動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1所需的量，并且滿足0/C(^碳)-1。在重整燃料為 汽油的情況下，為了滿足0/C-l，空燃比A/F大約為5。重整燃料Fr的 供給時(shí)間由圖10中的"表示。從重整燃料噴射閥20噴出的重整燃料Fr與已經(jīng)供給到混合室16的重 整空氣Ar充分混合而形成重整混合物Gm。此后，重整混合物Gm流入 重蒼唯化劑IOC，開(kāi)始部分氧化反應(yīng)。在本實(shí)施方式中，由于僅僅首先將 重整空氣Ar供給到重整催化劑IOC，所以催化劑溫度下降溫度AT2d小 于供給重整混合物Gm情況下的溫度下降溫度，并且因此，即^f吏將預(yù)熱溫 度T01設(shè)定在絕熱反應(yīng)溫度t0附近，在將重整燃料Fr供給到重整催化劑 10C的時(shí)間點(diǎn)的重整催化劑溫度Tl也不會(huì)與絕熱反應(yīng)溫度t0偏離太遠(yuǎn)。 因此，在本實(shí)施方式中，由于預(yù)熱溫度T01可設(shè)定在絕熱反應(yīng)溫度t0附近， 所以改善了重整器10的高溫耐久性。此外，由于僅僅首先將重整空氣Ar供給到重整催化劑10C，所以由 于供給重整燃料Fr導(dǎo)致的重整催化劑的溫度下降小。此外，由于僅僅首 先將重整空氣Ar供給到重整催化劑10C,所以在重整燃料Fr到達(dá)重整催 化劑10C的初始階段，0/01，即，得到了氧過(guò)剩狀態(tài)，這將加速部分氧 化反應(yīng)的反應(yīng)溫度的升高。由此，能夠抑制未重整HC的產(chǎn)生量。因此， 在本實(shí)施方式中，能夠改善重整性能。在噴射重整燃料Fr時(shí)，加熱控制單元31完成對(duì)重整催化劑10C的加 熱(步驟S210)。在本實(shí)施方式中，重整催化劑10C的加熱結(jié)束時(shí)間是重 整燃料Fr的供給時(shí)間，即，圖10中的T3。這可減小加熱重整催化劑10C 所需的能量。在完成對(duì)重整催化劑IOC的加熱之后，即，在供給重整燃料 Fr之前，完成加熱，然后供給重整燃料Fr。這也可以減小加熱重整催化 劑IOC所需的能量。此外，在供給重整燃料Fr之后可提供持續(xù)預(yù)定時(shí)間周期的待機(jī)，再于 內(nèi)燃機(jī)l起動(dòng)之前完成對(duì)重整催化劑10C的加熱。在這種情況下，可繼續(xù) 對(duì)重整催化劑10C的加熱直到內(nèi)燃機(jī)l即將起動(dòng)之前。這樣能夠抑制供給 重整燃料Fr之后的重整催化劑溫度Tl的溫度下降，從而能夠抑制未重整 HC的產(chǎn)生。
在將重整空氣Ar供給到重整催化劑IOC的時(shí)間點(diǎn)或之后，可停止加 熱重整催化劑IOC。這可抑制重整催化劑溫度Tl的下降。此外，在將重 整空氣Ar供給到重整催化劑IOC之前，可停止加熱重整催化劑IOC。這 可減小加熱重整催化劑IOC所需的能量。此外，在內(nèi)燃機(jī)1起動(dòng)(圖10 中的t4)之前，完成對(duì)重整催化劑10C的加熱。這意在防止重整催化劑 10C的加熱時(shí)間周期和內(nèi)燃機(jī)l的起動(dòng)時(shí)間周期彼此重疊。在完成對(duì)重整催化劑10C的加熱并且開(kāi)始供給重整燃料Fr時(shí)，起動(dòng) 控制單元33將經(jīng)過(guò)時(shí)間t m設(shè)定為0 (步驟S211 )。起動(dòng)控制單元33獲 得從將經(jīng)過(guò)時(shí)間t m設(shè)為0的時(shí)間點(diǎn)(即，完成對(duì)重整催化劑10C的加熱 并且開(kāi)始供給重整燃料Fr的時(shí)間點(diǎn))起的經(jīng)過(guò)時(shí)間Tm (步驟S212),并 且待機(jī)直到t m> A t m0 (步驟S213:否)。如果滿足t m>A t m0 (步驟S213:是)，則起動(dòng)控制單元33驅(qū)動(dòng)起 動(dòng)機(jī)馬達(dá)26以起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l (步驟S214,圖10中的t4)。此時(shí)，在繼續(xù) 對(duì)重整催化劑IOC加熱的情況下，在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l之前完成加熱。因此， 通過(guò)在待機(jī)持續(xù)待機(jī)時(shí)間△ t m0之后起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，可以重整氣Gr置換由 于首先供給重整空氣Ar導(dǎo)致的存在于重整催化劑10C和內(nèi)燃機(jī)1的燃燒 室1B之間的空氣。這可最小化為了排出空氣所需的內(nèi)燃機(jī)l空轉(zhuǎn)。由此， 由于可將起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26的驅(qū)動(dòng)抑制到最小，所以可抑制起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l的能 量消耗。此外，如本實(shí)施方式所述，通過(guò)在完成加熱重整催化劑IOC之后起動(dòng) 內(nèi)燃機(jī)1,重整催化劑10C的加熱時(shí)間周期和起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26的驅(qū)動(dòng)時(shí)間周 期不會(huì)彼此重疊。由此，在電加熱重整催化劑10C的情況下，電源容量得 以抑制。通過(guò)該過(guò)程，根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制結(jié)束。如上所述，在本實(shí)施方式中，在由重整單元開(kāi)始部分氧化重整之前， 重整單元中包括的重整催化劑的溫度升高到高于部分氧化反應(yīng)中的絕熱 反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度。另夕卜，僅僅首先將重整空氣供給到重整催化劑， 然后再將重整燃料供給到重整催化劑。因此，由于僅僅首先將重整空氣供 給到重整催化劑，由供給重整燃料導(dǎo)致的重整催化劑的溫度下降較低。此 外，由于僅僅首先將重整空氣供給到重整催化劑，所以在重整燃料到達(dá)重 整催化劑時(shí)的初始階段，得到了氣過(guò)剩狀態(tài)，這將加速部分氧化反應(yīng)的反 應(yīng)溫度的升高。由此，有效地抑制了未重整的產(chǎn)生量，并且在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng) 時(shí)的排放劣化也得以更有效地抑制。實(shí)施方式2中公開(kāi)的構(gòu)造需要時(shí)可應(yīng)
用于以下示例。具有與實(shí)施方式2相似構(gòu)造的構(gòu)件具有與實(shí)施方式1相似 的作用和效果。(實(shí)施方式3)盡管具有與實(shí)施方式2大致相似的構(gòu)造，但是實(shí)施方式3與實(shí)施方式 2的不同之處在于預(yù)熱溫度設(shè)定為低于部分重整反應(yīng)的絕熱反應(yīng)溫度。其 它構(gòu)造與實(shí)施方式2相似。根據(jù)實(shí)施方式3的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制可通過(guò)根 據(jù)實(shí)施方式l的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置(見(jiàn)圖4)實(shí)現(xiàn) 在以下的說(shuō)明中， 必要時(shí)參照?qǐng)D1和4。圖11是解釋了根據(jù)實(shí)施方式3的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制過(guò)程的流程圖。圖 12是示出根據(jù)實(shí)施方式3的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制中重，化劑溫度和時(shí)間之 間的關(guān)系的解釋性圖表。在本實(shí)施方式中，在開(kāi)始重整之前，將重，化 劑10C加熱到預(yù)熱溫度T02，該預(yù)熱溫度T02低于絕熱反應(yīng)溫度t0 (見(jiàn)圖 12)。在根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的操作中，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置(下文 稱之為起動(dòng)控制裝置)30CA中包括的加熱控制單元31判定是否存在來(lái)自 起動(dòng)開(kāi)關(guān)43的內(nèi)燃機(jī)1的激活信號(hào)(步驟S301 )。如果不存在激活信號(hào)(步 驟S301:否)，則才艮據(jù)此示例的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制結(jié)束。在存在激活信號(hào)的情況下(步驟S301:是)，起動(dòng)控制裝置30CA的 參數(shù)設(shè)定單元34從重整空氣溫度傳感器44獲得重整空氣Ar的溫度以設(shè) 定預(yù)熱溫度T02 (步驟302)。如實(shí)施方式l所述，可以根據(jù)環(huán)境條件等改 變預(yù)熱溫度T02。如上所述，預(yù)熱溫度T02低于絕熱反應(yīng)溫度t0的量為AT2。因此， 在本實(shí)施方式中，由于將預(yù)熱溫度T02設(shè)定為低于絕熱反應(yīng)溫度tO的溫度， 所以能夠減小加熱重蒼限化劑IOC所需的能量。此外，由于可以將預(yù)熱溫 度T02設(shè)定得較低，所以能夠改善重整器10的高溫耐久性。這里，如果 預(yù)熱溫度T02過(guò)低，則未重整HC的量增加，并且因此，將預(yù)熱溫度T02 確定在未重整HC的產(chǎn)生量滿足要求的范圍內(nèi)。在設(shè)定預(yù)熱溫度T02之后，加熱控制單元31接通加熱器開(kāi)關(guān)15，開(kāi) 始加熱重整催化劑10C (步驟S303)。圖12中的附圖標(biāo)記^表示加熱開(kāi) 始時(shí)間。 一旦開(kāi)始加熱重整催化劑10C,加熱控制單元31從重整催化劑溫 度傳感器40獲取重整催化劑溫度Tl (步驟S304 )，將其與步驟S302中設(shè) 定的預(yù)熱溫度T02進(jìn)行比較(步驟S305 )。加熱控制單元31待機(jī)直到T02 < Tl (步驟S305:否)。當(dāng)滿足T02 < Tl時(shí)，起動(dòng)控制裝置30CA中包括 的重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重整空氣泵24并同時(shí)操作重整空氣供給閥23以將 重整空氣Ar供給到重整器10的混合室16 (步驟S306)。此時(shí)，重整空氣 Ar的供給量是起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l所需的量，并且滿足0/C(IU碳)=1。在重 整燃料為汽油的情況下，為了滿足0/C-l，空燃比A/F大約為5。重整空 氣Ar的供給時(shí)間由圖12中的T2表示。此后，加熱控制單元31從重整催化劑溫度傳感器40獲取重整催化劑 溫度Tl (步驟S307 )，并且待機(jī)直到預(yù)熱溫度T02和重整催化劑溫度Tl 之間差值A(chǔ) 6 2變?yōu)轭A(yù)定的催化劑溫度下降溫度AT2d或更大(步驟S308: 否)。這意在將供給到重整催化劑10C的重整空氣Ar升高到重整所需的溫 度。當(dāng)滿足A 62> AT2d (步驟S308:是)時(shí)，重整控制單元32驅(qū)動(dòng)重 整燃料泵25，然后操作重整燃料噴射閥20以將重整燃料Fr從重整燃料噴 射閥20噴射到重整器10的混合室16 (步驟S309 )。此時(shí)，重整燃料Fr 的供給量A^動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1所需的量，并且滿足O/C (IL/碳)=1.在重整 燃料為汽油的情況下，為了滿足0/C-l，空燃比A/F大約為5。重整燃料 Fr的供給時(shí)間由圖12中的T3表示。從重整燃料噴射閥20噴出的重整燃料Fr與已經(jīng)供給到混合室16的重 整空氣Ar充分混合而形成重整混合物Gm。此后，重整混合物Gm流入 重，化劑10C并且部分氧化反應(yīng)開(kāi)始。在重整燃料Fr噴射到重，化 劑10C時(shí)，部分氧化反應(yīng)開(kāi)始并且重整催化劑溫度T1通過(guò)該反應(yīng)熱而升 高，如圖12所示。在本實(shí)施方式中，由于僅僅首先將重整空氣Ar首先供給到重整催化 劑10C，所以由于供給重整燃料Fr導(dǎo)致的重整催化劑溫度Tl的下降可被 抑制到較小。此外，由于僅僅首先將重整空氣Ar供給到重整催化劑10C， 所以在重整燃料Fr到達(dá)重整催化劑10C時(shí)的初始階段，0/01,即，得 到了氧過(guò)剩狀態(tài)，這將加速部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)溫度的升高。由此，能夠 進(jìn)一步抑制未重整HC的產(chǎn)生量。在噴射重整燃料Fr時(shí)，加熱控制單元31完成對(duì)重整催化劑10C的加 熱(步驟S310)。在本實(shí)施方式中，重整催化劑10C的加熱結(jié)束時(shí)間是重 整燃料Fr的供給時(shí)間，即，圖10中的T3。這可減小加熱重整催化劑10C 所需的能量。在供給重整燃料Fr之后可提供持續(xù)預(yù)定時(shí)間周期的待機(jī)， 然后再于內(nèi)燃機(jī)l起動(dòng)之前可完成對(duì)重整催化劑10C的加熱。也可以繼續(xù)
對(duì)重整催化劑10C的加熱直到內(nèi)燃機(jī)l即將起動(dòng)之前。這使得重整催化劑 溫度Tl可以更快地到達(dá)絕熱反應(yīng)溫度t0，從而可抑制未重整HC的產(chǎn)生。 在內(nèi)燃機(jī)l起動(dòng)(圖12中的t4)之前，完成對(duì)重整催化劑IOC的加熱。 這意在防止重整催化劑10C的加熱時(shí)間周期和內(nèi)燃機(jī)l的起動(dòng)時(shí)間周期彼 此重疊。在完成對(duì)重整催化劑10C的加熱并且開(kāi)始供給重整燃料Fr時(shí)，起動(dòng) 控制單元33將經(jīng)過(guò)時(shí)間t m設(shè)定為0 (步驟S311 )。起動(dòng)控制單元33獲 得從消逝時(shí)間t m設(shè)為0的時(shí)間點(diǎn)(即完成對(duì)重整催化劑10C的加熱并且 開(kāi)始供給重整燃料Fr的時(shí)間點(diǎn))起的經(jīng)過(guò)時(shí)間Tm (步驟S312),并且待 機(jī)直到t m>A t m0 (步驟S313:否)。如果滿足Tm〉A(chǔ) Tm0 (步驟S313:是)，則起動(dòng)控制單元33驅(qū)動(dòng)起 動(dòng)機(jī)馬達(dá)26以起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l (步驟S314，圖10中的T4)。此時(shí)，在繼續(xù) 對(duì)重整催化劑10C的加熱的情況下，在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)l之前完成加熱。因此， 通過(guò)持續(xù)待機(jī)時(shí)間△ t m0的待機(jī)之后起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1,可用重整氣Gr置換 由于首先供給重整空氣Ar導(dǎo)致的存在于重整催化劑10C和內(nèi)燃機(jī)l的燃 燒室1B之間的空氣。這可最小化為了排出空氣所需的內(nèi)燃機(jī)l的空轉(zhuǎn)。 由此，由于可將起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26的驅(qū)動(dòng)抑制到最小，所以可抑制起動(dòng)內(nèi)燃機(jī) 1的能量消耗。此外，如本實(shí)施方式所述，通過(guò)在完成加熱重整催化劑IOC之后起動(dòng) 內(nèi)燃機(jī)1,重整催化劑10C的加熱時(shí)間周期和起動(dòng)機(jī)馬達(dá)26的驅(qū)動(dòng)時(shí)間周 期不會(huì)彼此重疊。由此，在電加熱重整催化劑IOC的情況下，電源容量得 以抑制。通過(guò)該過(guò)程，根據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制結(jié)束，如上所述，在實(shí)施方式3中，在由重整單元開(kāi)始部分氧化重整之前， 重整催化劑的溫度升高到比部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度低預(yù)定溫度 的預(yù)熱溫度。這可減小加熱重整催化劑所需的能量并且減小未重整HC的 產(chǎn)生量，從而能夠抑制內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的排放劣化。工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置對(duì)于將燃 料供給到排氣以產(chǎn)生含氫的重整氣的內(nèi)燃機(jī)是有用的，并且尤其適用于抑 制未重整HC的增加。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，其是通過(guò)利用火花單元(29)點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室(1B)中燃燒燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征在于重整單元(10)，其通過(guò)重整催化劑(10C)對(duì)重整燃料和重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整氣供給到所述燃燒室；重整催化劑加熱單元(14，13，11)，在將所述重整混合物供給到所述重整催化劑(10C)之前，所述重整催化劑加熱單元將所述重整催化劑(10C)的溫度升高到高于所述重整燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；和起動(dòng)單元(26)，其起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)(1)，其中，所述內(nèi)燃機(jī)(1)在借助于所述重整催化劑(10C)的重整開(kāi)始之后被起動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述預(yù)熱溫度高于 所述部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度以及從所述重整混合物供給到所 述重整催化劑(10C)直到所述部分氧化反應(yīng)開(kāi)始為止所述重整催化劑(10C)所降低的溫度的總和。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整混合物 供給到所述重整催化劑(10C)之后，所述重整催化劑(10C)的溫度 變得低于所述預(yù)熱溫度與直到所述部分氧化反應(yīng)開(kāi)始為止所述重整催 化劑(10C)所降低的溫度之間的差值，然后所述起動(dòng)單元(26)起動(dòng) 所述內(nèi)燃機(jī)(1)。
4. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)(l) 起動(dòng)之前，停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元(14， 13， 11)的加熱。
5. 如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整混合物 供給到所述重整催化劑(10C)的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所述重整催 化劑加熱單元(14, 13， 11)的加熱。
6. 如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，停止通過(guò)所述重整 催化劑加熱單元(14, 13， 11)對(duì)所述重整催化劑(10C)的加熱，然 后將所述重整混合物供給到所述重整催化劑(IOC)。
7. —種內(nèi)燃機(jī)，其是通過(guò)利用火花單元(29)點(diǎn)燃空氣和燃料的 混合物從而在燃燒室(IB)中燃燒燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)(1),其特征 在于.-重整單元(10 )，其通過(guò)重整催化劑(10C )對(duì)重整燃料和重整空氣 的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整氣供給到 所述燃燒室(IB);重整催化劑加熱單元(14， 13， 11),其中首先將所述重整空氣供 給到所述重整催化劑(IOC)，然后將所述重整燃料供給到所述重整催化 劑(IOC)，并且在所述重整空氣供給到所述重整單元(10)之前，所述 重整催化劑(10C)的溫度升高到高于所述重整燃料的部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；和起動(dòng)單元(26)，其在借助于所述重整催化劑的重整開(kāi)始之后起動(dòng) 所述內(nèi)燃機(jī)(1)，其中，所述內(nèi)燃機(jī)在借助于所述重整催化劑(10C)的重整開(kāi)始之 后被起動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述預(yù)熱溫度高于 所述部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度和所述重整催化劑(IOC)由于所 迷重整空氣供給到所述重整催化劑(10C)而降低的溫度的總和。
9. 如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)(l) 起動(dòng)之前，停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元(14， 13， ll)對(duì)所述重 整催化劑(10C)的加熱。
10. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整燃料供 給到所述重整催化劑(10C)之后經(jīng)過(guò)預(yù)定的待機(jī)時(shí)間，然后所述起動(dòng) 單元(26 )起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)(1 )。
11. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整空氣供 給到所述重整催化劑(10C)的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所述重整催化 劑加熱單元(14， 13， 11)對(duì)所述重整催化劑(10C)的加熱。
12. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整空氣供 給到所迷重整催化劑(IOC)之前，停止通過(guò)所述重整催化劑加熱單元(H， 13， 11)對(duì)所述重整催化劑(10C)的加熱。
13. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述重整燃料供 給到所述重整催化劑(10C)的時(shí)間點(diǎn)或之后，停止通過(guò)所述重整催化 劑加熱單元(14， 13， 11)對(duì)所述重整催化劑(IOC)的加熱。
14. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，停止通過(guò)所述重整 催化劑加熱單元(14， 13, ll)對(duì)所述重整催化劑(10C)的加熱，然 后將所述重整燃料供給到所述重整催化劑(10C )。
15. 如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述 預(yù)熱溫度根據(jù)所述重整空氣的性狀和所述重整燃料的性狀的至少其中 之一進(jìn)行改變。
16. —種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其控制通過(guò)利用火花單元(29) 點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室(1B)中燃燒燃料而被驅(qū)動(dòng)的內(nèi) 燃機(jī)(1),并且所述內(nèi)燃機(jī)包括通過(guò)重整催化劑(10C)對(duì)重整燃料和重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整 氣供給到所述燃燒室(1B)的重整單元(10)以及升高所述重整催化劑 (10C)的溫度的重整催化劑加熱單元(14， 13， 11),所述起動(dòng)控制裝 置的特征在于包括加熱控制單元(31)，在所述重整混合物供給到所述重整催化劑 (10C)之前，所述加熱控制單元通過(guò)所述重整催化劑加熱單元(14， 13， 11)將所述重整催化劑(10C)的溫度升高到高于所述重整燃料的 部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；重整控制單元(32)，在所述重整催化劑(10C)的溫度變得高于所 述預(yù)熱溫度之后，所述重整控制單元將所述重整混合物供給到所述重整 催化劑(10C);和起動(dòng)控制單元(33),在借助于所述重整催化劑(10C)的所述重整 開(kāi)始之后，所述起動(dòng)控制單元起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)(1)。
17. —種內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其控制通過(guò)利用火花單元(29) 點(diǎn)燃空氣和燃料的混合物從而在燃燒室(IB)中燃燒燃料而^f皮驅(qū)動(dòng)的內(nèi) 燃機(jī)(1)，并且所述內(nèi)燃機(jī)包括通過(guò)重整催化劑(10C)對(duì)重整燃料和 重整空氣的重整混合物進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣并且將此重整 氣供給到所述燃燒室(IB)的重整單元(10)以及升高所述重整催化劑 (IOC)的溫度的重整催化劑加熱單元(14, 13， 11)，所述起動(dòng)控制裝 置的特征在于包括加熱控制單元(31 )，在所述重整空氣供給到所迷重整催化劑(IOC ) 之前，所述加熱控制單元通過(guò)所述重整催化劑加熱單元(14， 13， 11) 將所述重整催化劑(IOC)的溫度升高到高于所述重整燃料的部分氧化 反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度；重整控制單元(32)，在所述重整催化劑(IOC)的溫度變得高于所 述預(yù)熱溫度之后，所述重整控制單元將所述重整空氣供給到所述重整催 化劑(IOC),然后將所述重整燃料供給到所述重整催化劑(IOC);和起動(dòng)控制單元(33)，在借助于所述重整催化劑(IOC)的所述重整 開(kāi)始之后，所述起動(dòng)控制單元起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)(1)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是抑制未重整HC的增加。此內(nèi)燃機(jī)(1)包括重整器(10)和加熱單元，所述加熱單元由連接到重整催化劑(10C)的電源(14)、重整催化劑(10C)的正電極(12)和負(fù)電極(13)構(gòu)成，其中重整催化劑(10C)通過(guò)由金屬箔承載催化劑而構(gòu)成。重整器(10)包括重整催化劑(10C)并且通過(guò)重整催化劑(10C)對(duì)重整燃料(Fr)和重整空氣(Ar)的重整混合物(Gm)進(jìn)行重整以產(chǎn)生含有氫的重整氣(Gr)。此重整氣(Gr)被供給到內(nèi)燃機(jī)(1)的燃燒室(1B)。在將重整混合物(Gm)供給到重整催化劑(10C)之前，重整催化劑(10C)的溫度升高到高于部分氧化反應(yīng)中的絕熱反應(yīng)溫度的預(yù)定預(yù)熱溫度，然后再起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(1)。
文檔編號(hào)F02D41/06GK101133237SQ20068000669
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者櫻井計(jì)宏, 若尾和弘 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社