JP2007022845A - Fuel reformr - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料改質装置に関する。更に具体的には、燃料と空気との混合気を改質触媒を通過させることにより改質させる燃料改質装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel reformer. More specifically, the present invention relates to a fuel reforming apparatus that reforms a mixture of fuel and air by passing through a reforming catalyst.
特開2001−227419号公報には、水素を燃料とする燃料電池システムにおいて、水素の供給源として、燃料改質装置を用いるものが開示されている。この燃料改質装置は、メタノール等の燃料と空気とを用いて水素含有ガスを得るものである。具体的には、まず、噴霧燃料と予熱した燃焼用空気とを混合した後、この混合気を粗メッシュ、細メッシュに、順に通過させる。各メッシュ通過時に燃料はトラップされて、メッシュの表面で十分に気化される。このようにして燃料を十分に気化した後に、触媒燃焼器を通過させて気相燃焼を行う。これにより、燃料と燃焼用空気とが反応し、水素含有ガスを得ることができる。この従来技術の燃料改質装置によれば、触媒燃焼器通過の際、燃料は十分に気化されているため、局所的な燃焼温度の上昇が抑えられる。したがって、燃料中のNOx等の発生が低減された清浄な燃焼により、水素が得られることとなる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-227419 discloses a fuel cell system using hydrogen as a fuel, which uses a fuel reformer as a hydrogen supply source. This fuel reformer obtains a hydrogen-containing gas using a fuel such as methanol and air. Specifically, first, after the sprayed fuel and preheated combustion air are mixed, the mixture is passed through a coarse mesh and a fine mesh in this order. As each mesh passes, the fuel is trapped and fully vaporized at the surface of the mesh. After sufficiently evaporating the fuel in this way, gas phase combustion is performed through the catalytic combustor. Thereby, a fuel and combustion air react and hydrogen-containing gas can be obtained. According to this prior art fuel reformer, since the fuel is sufficiently vaporized when passing through the catalytic combustor, a local increase in combustion temperature can be suppressed. Accordingly, hydrogen is obtained by clean combustion in which the generation of NO x and the like in the fuel is reduced.
内燃機関においても、燃料と空気とを混合し改質触媒を通過させることにより、改質された燃料を得る燃料改質装置が用いられている。この燃料改質装置は、内燃機関に供給する炭化水素系の燃料と空気との混合気を改質し、COとH2を含む改質ガスを生成するものである。この改質において、良好な改質ガスを得るためには、改質触媒を通過させる際に、燃料と空気とを十分に混合した状態で通過させることが必要である。 Also in the internal combustion engine, a fuel reformer is used which obtains a reformed fuel by mixing fuel and air and passing through a reforming catalyst. This fuel reformer reforms an air-fuel mixture of hydrocarbon fuel and air supplied to an internal combustion engine to generate a reformed gas containing CO and H 2 . In this reforming, in order to obtain a good reformed gas, it is necessary to pass the fuel and air in a sufficiently mixed state when passing through the reforming catalyst.
燃料と空気とを十分に混合するためには、空気と燃料とを混合するミキシング部にある程度の流速を持って空気を供給することが好ましい。しかし、内燃機関の燃料改質装置において、混合される空気量及び燃料噴射量は一定ではなく、内燃機関の動作状態に応じて変動する。このような場合、その変化する量に応じて、十分に空気と燃料とを混合させることは困難である。即ち、空気量が少ない場合には、供給される空気と燃料との衝突のエネルギーが低く、燃料と空気とを十分に混合できない場合が生じることが考えられる。これに対して、上記従来技術の燃料改質装置は、空気と燃料との量が内燃機関の動作状況に応じて変動する場合を想定するものではなく、したがって、空気量ガ変動する場合に、燃料と空気とを十分に混合できるものではない。 In order to sufficiently mix the fuel and the air, it is preferable to supply the air with a certain flow rate to the mixing unit that mixes the air and the fuel. However, in the fuel reforming apparatus for an internal combustion engine, the amount of air to be mixed and the fuel injection amount are not constant and vary according to the operating state of the internal combustion engine. In such a case, it is difficult to sufficiently mix air and fuel according to the amount of change. That is, when the amount of air is small, the energy of collision between the supplied air and the fuel is low, and it may occur that the fuel and the air cannot be sufficiently mixed. On the other hand, the fuel reforming device of the above-mentioned prior art does not assume a case where the amount of air and fuel varies according to the operating state of the internal combustion engine, and therefore when the air amount varies, Fuel and air cannot be mixed sufficiently.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、供給される燃料及び空気量が変動する場合にも、燃料と空気とを十分に混合した状態で改質触媒に供給できるように改良した燃料改質装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the amount of fuel and air supplied varies, the fuel and air can be supplied to the reforming catalyst in a sufficiently mixed state. An object of the present invention is to provide an improved fuel reformer.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、燃料と空気との混合気を改質触媒に導入して改質する燃料改質装置であって、
前記燃料と前記空気とを混合するミキシング部と、
前記ミキシング部に前記燃料を供給するインジェクタと、
前記ミキシング部に前記空気を供給する空気供給路と、
前記空気を前記ミキシング部へ流入させる通過口の、前記空気の通過面積を可変とする可変手段と、
前記ミキシング部に流入させる空気量に基づいて、前記可変手段により、前記通過面積を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel reformer for reforming by introducing a mixture of fuel and air into a reforming catalyst,
A mixing unit for mixing the fuel and the air;
An injector for supplying the fuel to the mixing unit;
An air supply path for supplying the air to the mixing unit;
A variable means for making the passage area of the air variable at a passage port through which the air flows into the mixing unit;
Control means for changing the passage area by the variable means based on the amount of air flowing into the mixing section;
It is characterized by providing.
第2の発明は、第1の発明において、前記空気供給路に配置され、前記空気供給路内を流れる空気量を制御する流量制御弁を備えることを特徴とする。 A second invention is characterized in that, in the first invention, a flow rate control valve is disposed in the air supply path and controls an amount of air flowing in the air supply path.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記可変手段は、前記ミキシング部と前記空気供給路との接面に沿ってスライド可能に配置され、スライドにより前記通過口を開閉するスライドバルブであって、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする。
A third invention is the slide according to the first or second invention, wherein the variable means is slidably disposed along a contact surface between the mixing portion and the air supply path, and opens and closes the passage opening by sliding. A valve,
The control means changes the passage area by sliding the slide valve.
第4の発明は、第3の発明において、前記ミキシング部は、前記通過口を複数有し、
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、開口する通過口の数を調整することにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする。
In a fourth aspect based on the third aspect, the mixing section has a plurality of the passage openings,
The control means is characterized in that the passage area is changed by adjusting the number of passage openings opened by sliding the slide valve.
第5の発明は、第4の発明において、前記通過口は、前記接面に対して垂直な1の断面内において、前記ミキシング部の壁面を貫通するように複数個配置され、かつ、
前記通過口が形成された通過口形成断面は、前記接面に対して垂直に複数配置されていることを特徴とする。
According to a fifth invention, in the fourth invention, a plurality of the passage openings are disposed so as to penetrate the wall surface of the mixing portion in one cross section perpendicular to the contact surface, and
A plurality of passage opening forming cross sections in which the passage openings are formed are arranged perpendicular to the contact surface.
第6の発明は、第5の発明において、前記通過口形成断面のうち1の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向は、
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向とは、異なることを特徴とする。
6th invention is 5th invention. WHEREIN: In the passage opening formation cross section of one of the said passage opening formation cross sections, the direction through which the said passage opening penetrates the said mixing part wall surface is the following.
Of the passage opening forming cross sections, the direction of the passage opening penetrating the mixing portion wall surface is different in another passage opening forming cross section adjacent to the first passage opening forming cross section.
第7の発明は、第5の発明において、前記通過口形成断面のうち1の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を一方向に延長した方向に、前記ミキシング部の壁面を貫通して形成され、
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を、前記一方向とは逆の方向に延長した方向に、前記ミキシング部を貫通して形成されていることを特徴とする。
In a fifth aspect of the present invention based on the fifth aspect, in one of the passage opening formation cross sections, the passage opening extends in one direction from a tangent to the inner wall surface of the mixing portion. Formed through the wall surface of the mixing part,
Among the passage opening formation cross sections, in the other passage opening formation cross section adjacent to the one passage opening formation cross section, the passage opening has a tangent to the inner wall surface of the mixing portion in a direction opposite to the one direction. It is characterized in that it is formed so as to penetrate the mixing portion in a direction extending in the direction.
第8の発明は、第5から第7の発明において、前記通過口形成断面のうち1の通過口形成断面内における前記通過口の直径は、
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面とは異なる通過口形成断面内における前記通過口の直径とは異なることを特徴とする。
According to an eighth invention, in the fifth to seventh inventions, the diameter of the passage opening in one passage opening formation cross section of the passage opening formation cross sections is:
Of the passage opening forming cross section, the diameter of the passage opening is different from the diameter of the passage opening forming cross section different from the first passage opening forming cross section.
第1の発明によれば、空気をミキシング部へ流入させる通過口の空気の通過面積を、空気の量に応じて変動させることができる。したがって、ミキシング部へ流入させる空気の流速を、空気と燃料が十分に混合できる流速に調整した状態で、ミキシング部に空気を流入させることができる。これにより、空気と燃料とを十分に混合した後、改質触媒に混合気を通過させることができ、良好な改質ガスを得ることができる。 According to 1st invention, the passage area of the air of the passage port which flows in air into a mixing part can be fluctuate | varied according to the quantity of air. Therefore, it is possible to allow air to flow into the mixing unit in a state where the flow rate of the air flowing into the mixing unit is adjusted to a flow rate at which air and fuel can be sufficiently mixed. Thereby, after air and fuel are sufficiently mixed, the air-fuel mixture can be passed through the reforming catalyst, and a good reformed gas can be obtained.
また、第2の発明によれば、空気供給路には流量制御弁が備えられている。したがって、ミキシング部への空気の流量をより精密に制御することができ、十分に空気と燃料とを混合することができる。 According to the second invention, the air supply path is provided with the flow control valve. Therefore, the flow rate of air to the mixing unit can be controlled more precisely, and air and fuel can be sufficiently mixed.
また、第3乃至第5の発明によれば、スライドバルブをスライドさせて通過口を開閉することにより、ミキシング部への空気の通過面積を変化させる。したがって、空気量に応じて、容易に通過面積を変化させることができ、ミキシング部に流入させる空気の流速を容易に調整することができる。 Further, according to the third to fifth inventions, the passage area of the air to the mixing unit is changed by sliding the slide valve to open and close the passage port. Therefore, the passage area can be easily changed according to the amount of air, and the flow velocity of the air flowing into the mixing unit can be easily adjusted.
また、第6または第7の発明よれば、通過口形成断面のうち1の通過口形成断面内の通過口がミキシング部の壁面を貫通する方向と、この断面に隣接する他の通過口形成断面内の通過口がミキシング部の壁面を貫通する方向とは、異なる方向になるように通過口が開口されている。したがって、ミキシング部に空気を流入させる際の空気の乱れを大きくすることができ、より確実に空気と燃料とを混合させることができる。 Further, according to the sixth or seventh invention, of the passage opening formation cross sections, the passage opening in one passage opening formation cross section penetrates the wall surface of the mixing portion and another passage opening formation cross section adjacent to the cross section. The passage opening is opened in a direction different from the direction in which the inner passage passes through the wall surface of the mixing portion. Therefore, the turbulence of the air when the air flows into the mixing unit can be increased, and the air and the fuel can be mixed more reliably.
また、第8の発明によれば、通過口形成断面のうち1の通過口形成断面内における通過口の直径は、他の通過口形成断面とは異なっている。したがって、より幅広い空気の流量域に対応して、流速の早い空気をミキシング部に供給して、十分に空気と燃料とを混合させることができる。 Further, according to the eighth invention, the diameter of the passage opening in one passage opening formation cross section of the passage opening formation cross section is different from other passage opening formation cross sections. Therefore, it is possible to sufficiently mix air and fuel by supplying air having a high flow velocity to the mixing unit in response to a wider flow range of air.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステムの構成について]
図1は、この発明の実施の形態1におけるシステムについて説明するための模式図である。
図1に示すシステムは、空気供給管2を有する。空気供給管2には、エアクリーナ4が配置されている。エアクリーナ4に対して、空気供給管2内の空気の流れの下流側には、第1エアフロメータ6が備えられている。第1エアフロメータ6は、空気供給管2内を流通する空気量に応じた信号を出力する。第1エアフロメータ6の下流には、電子スロットル8が配置されている。電子スロットル8は、空気供給管2に供給される空気量を調整する。電子スロットル8の下流において、空気供給管2は、サージタンク10に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration of the first embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a system according to Embodiment 1 of the present invention.
The system shown in FIG. 1 has an
また、空気供給管2の第1エアフロメータ6下流には、バイパス管12の一端が接続されている。バイパス管12には、ポンプ14が接続されるとともに、その下流には第2エアフロメータ16が接続されている。第2エアフロメータ16は、バイパス管12内を流通する空気量に応じた信号を出力する。バイパス管12の他端は、改質器20の空燃混合部22に接続されている。また空燃混合部22には、燃料を供給するインジェクタ24が、その噴出口を空燃混合部22内に露出するようにして挿入されている。また、改質器20の空燃混合部22の下流には、混合気供給空間26が設けられている。混合気供給空間の下流には、改質触媒28が設けられている。
Further, one end of the
改質触媒28の下流側において、改質器20には、接続管30の一端が接続されている。接続管30の他端は、サージタンク10に接続されている。接続管30の途中には、温度センサ32が設置されている。温度センサ32は、接続管30内の温度に応じた信号を出力する。
One end of a
サージタンク10の下流側は、吸気管34の一端に接続されている。吸気管34の他端は、内燃機関36の燃焼室38に連通する吸気ポートに接続されている。また、内燃機関36の燃焼室38に連通する排気ポートには、排気管40が接続されている。吸気ポートと燃焼室38との連通部には、吸気バルブ42が配置されている。排気ポートと燃焼室38との連通部には、排気バルブ44が配置されている。排気管40には、空燃比センサ46が設置されている。空燃比センサ46は、排気管40に排出される排ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する。
The downstream side of the
燃焼室38には、先端部が露出するように、点火プラグ48が挿入されている。内燃機関36の燃焼室38下方には、ピストン50が備えられている。ピストン50は、コンロッド52を介して、図示しないクランクシャフトに接続されている。クランクシャフトの近傍には、回転数センサ54が設置されている。回転数センサ54は、内燃機関36の回転数に応じた信号を出力する。
A
また、このシステムは、ECU(Electronic Control Unit)56を備える。ECU56は、第1エアフロメータ6、第2エアフロメータ16、温度センサ32、空燃比センサ46、回転数センサ54等の各種センサに接続され、各センサが出力する信号を受けて、内燃機関36の制御に必要な情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて、点火プラグ48、インジェクタ24、電子スロットル8等を制御する。
The system also includes an ECU (Electronic Control Unit) 56. The
図2は、この発明の実施の形態1における改質器20を説明するための拡大図である。図2においては、改質器20の断面の一部を拡大して表している。
図2に示すように、改質器20の空燃混合部22には、バイパス管12が接続されている。空燃混合部22内には、キャビティ60が設けられている。インジェクタ24の先端の噴射口は、キャビティ60内に露出するように配置されている。キャビティ60の外壁は空気混合部22内に供給される空気に晒されている。キャビティ60外壁面と空気とが接する接面60aにおいて、キャビティ60壁面を貫通する複数の通過口62が形成されている。
FIG. 2 is an enlarged view for explaining the
As shown in FIG. 2, a
キャビティ60の接面60aには、複数の通過口62を開閉するスライドバルブ64が形成されている。スライドバルブ64には、スライドギア66が設けられている。スライドギア66を回転させることにより、スライドバルブ64を、接面60aに沿って(即ち、図2における左右方向に)スライドさせることができ、これにより、通過口62を開閉することができる。スライドギア66はECU56に接続されて、ECU56により制御される。
A
図3は、図2のA−A´方向の断面を拡大して表している。
図3に示すように、通過口62は、接面60aに垂直な断面において、キャビティ60内壁60bの中心を中心とする放射線上に、キャビティ60壁面を貫通して形成されている。また、このように通過口62が形成された通過口形成断面60cは、接面60aに対して垂直な方向に、複数段平行に並んで配置されている。
FIG. 3 shows an enlarged cross section in the AA ′ direction of FIG. 2.
As shown in FIG. 3, the
[実施の形態1のシステムの動作について]
キャビティ60内で混合された空気と燃料との混合気は、混合気供給空間26に供給され、混合気供給空間26から、改質触媒28に供給される。改質器20においては、次式(1)に表す部分酸化反応が進行し、燃料が改質されて、COとH2とを含む改質ガスを得ることができる。
CmHn + (m/2)O2→ mCO + (n/2)H2 ・・・(1)
[Operation of the system according to the first embodiment]
The mixture of air and fuel mixed in the
C m H n + (m / 2) O 2 → mCO + (n / 2) H 2 (1)
(1)式において、空気の量が過剰である場合、改質触媒28における反応は、CO、H2で停止せず、反応が進みCO2やH2Oが生成されてしまう。一方、供給する空気の量が少ない場合には、十分な改質を行うことができない。したがって、適切な比率で燃料と空気とを混合し、かつ、燃料と空気とが十分に混合されている必要がある。
In the equation (1), when the amount of air is excessive, the reaction in the reforming
この実施の形態1のシステムによれば、ECU56は、以下のように、燃料噴射量と空気量とを決定する。即ち、ECU56は、空燃比センサ46、回転数センサ54等各種センサの出力やアクセル58からの情報等により、空気供給管4およびバイパス管12から供給する総空気量GAを算出する。ECU56はこの総空気量GAに応じて、キャビティ60内に供給される改質用空気量ga及び燃料噴射量を算出する。
According to the system of the first embodiment, the
内燃機関36に供給される空気量と燃料噴射量とは、内燃機関36の空燃比が理論空燃比付近の予め設定された目標空燃比になるように算出される。また、総空気量GAは、内燃機関36に供給される空気量から算出される。改質器20に供給される改質用空気量gaと燃料噴射量とは、供給される燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比であるO/Cが1となるように設定される。O/C=1となる比率において、燃料と空気との混合気が改質触媒28を通過したときに、混合気は最も効率よく改質される。なお、O/C=1は、A/F≒5に相当する値である。
The air amount and the fuel injection amount supplied to the
実施の形態1のシステムでは、改質触媒28に供給する空気と燃料とを十分に混合するため、キャビティ60内に流入させる空気の流速を制御する。ECU56は、燃料と空気との十分な混合に必要な空気の流速と、それに応じた燃料噴射量との関係を記憶する。
In the system of the first embodiment, the flow rate of the air flowing into the
ECU56は、スライドギア66によりスライドバルブ64をスライドさせて、キャビティ60内に流入させる空気の通過口62の開口数を増減させることにより、キャビティ60内に流入する空気の流速を制御する。具体的には、改質用空気量gaが少ない場合には、十分の流速を得るために、多くの通過口62を閉じるようにスライドバルブ64をスライドさせる。これにより開口する通過口62の数が少なくなり、空気の通過面積が減少するため、キャビティ60内に流入する空気の流速が速くなる。一方、改質用空気量gaが多い場合には、開口する通過口62の数が多くなるようにスライドバルブ64をスライドさせる。これにより空気の通過面積が増加し、多量の改質用空気量gaをキャビティ60内に供給可能とすることができる。
The
実施の形態1のシステムはスライドバルブ64のスライドにより開口する通過口62の数を増減させて、キャビティ60内への空気の流速を一定の流速となるように制御することができる。このように空気の流速を制御することにより、インジェクタ24から噴射される燃料と空気とは十分に混合される。なお、ECU56には、改質用空気量gaと、改質用空気量gaにおいて必要な流速を得るためのスライドバルブ64のスライド量との関係が記憶され、これにより改質用空気量gaから、スライドバルブ64のスライド量が算出される。
The system of the first embodiment can control the flow rate of air into the
[実施の形態1のシステムの制御について]
図4は、この発明の実施の形態1のシステムにおいてECU56が実行するフロー図である。
図4に示すように、まず、必要な総空気量GAを算出する(ステップS102)。ECU56は、回転数センサ54、アクセル58、空燃比センサ46の出力等から必要なデータを算出し、このデータから内燃機関36の空燃比が予め設定された目標空燃比になるように総空気量GAを算出する。
[Control of the system of the first embodiment]
FIG. 4 is a flowchart executed by the
As shown in FIG. 4, first, a necessary total air amount GA is calculated (step S102). The
次に、総空気量GAから、改質器20に供給させる改質用空気量gaを算出する(ステップS104)。ECU56は予め記憶された総空気量GAと改質用空気量gaとに関する算出式から改質用空気量gaを算出する。これにより、バイパス管12から供給される改質用空気量gaが決定される。
Next, the reforming air amount ga supplied to the
次に、算出された改質用空気量gaに基づいて、スライドバルブ64のスライド量を算出する(ステプS106)。ECU56は、予め記憶された改質用空気量gaとスライドバルブ64のスライド量との関係から、スライド量を算出する。これにより、改質用空気量gaに対して、所定の流速を得るために必要な数の通過口62が開口するように、スライドバルブ64のスライド量が設定される。
Next, the slide amount of the
次に、燃料噴射量を算出する(ステップS108)。ECU56は、総空気量GA及び改質用空気量gaに応じて燃料噴射量を算出する。燃料噴射量は、内燃機関36の空燃比が予め設定された目標空燃比となり、かつ、改質器20に供給される改質用空気量gaとの関係で、改質器20において、O/C=1となるように設定される。
Next, the fuel injection amount is calculated (step S108). The
次に、算出されたスライド量に合わせて、スライドバルブ64をスライドさせる(ステップS110)。ECU56は、ステップS106において算出されたスライド量に基づいて、スライドギア66を回転させることにより、スライドバルブ64をスライドさせる。これにより、開口する通過口62の数が改質用空気量ga応じた数に調整され、キャビティ60内に流入する空気の流速が混合に必要な所定の速度に調整される。
Next, the
次に、算出された燃料噴射量の燃料を噴射する(ステップS112)。ECU56は、ステップS108において算出された噴射量の燃料を噴射するように制御して、インジェクタ24から燃料を噴射させる。燃料はキャビティ60内に噴射され、流速が調整された空気と十分に混合される。その後、空気と燃料との混合気は、混合気供給空間26を通過して、改質触媒28に流入する。改質触媒28において、式(1)の改質反応が起こり、良好な改質ガスが得られる。改質されたガスは、サージタンク10に供給され、吸気管34から吸気ポートを介して燃焼室38内に供給される。
Next, the calculated fuel injection amount of fuel is injected (step S112). The
以上説明したように、この実施の形態1によれば、改質器20に供給される改質用空気量gaに応じて、通過口62の開口数を増減させるように制御する。したがって、改質用空気量gaに応じて、空気と燃料との十分な混合に必要な流速で、キャビティ60内に空気を供給することができる。したがって、改質用空気量gaが少ない場合にも、燃料と空気とを十分に混合することができる。
As described above, according to the first embodiment, the numerical aperture of the
図5に実施の形態1の改質器の他の例を示す。
図5に示す改質器120は、図2に示す改質器20に加えて流量制御弁68を有する点を除き、図2に示す改質器20と同じものである。
図5に示す改質器120においては、バイパス管12に流量制御弁68が設置されている。流量制御弁68は、キャビティ60内に流入する改質用空気量gaの流量を調整する。ECU56は、調整された空気の流量に応じて、スライドバルブ64による通過口62の開口数を調整する。したがって、流量制御弁68と通過口62の開口数より、精密に、空気の流量及び流速を制御することができる。したがって、改質器120の改質効率を向上させることができる。
FIG. 5 shows another example of the reformer of the first embodiment.
The
In the
なお、実施の形態1においては、接面60aに垂直な方向の同一通過口形成断面60c内に、キャビティ60壁面を放射状に貫通するように複数の通過口62が形成され、かつ、通過口形成断面60cが、複数段、接面60aに垂直に配置されている場合について説明した。しかし、この発明は、後述するように、同一の通過口62が規則的に配置されているものに限るものではない。通過口62は、例えば、ランダムにキャビティ60壁面を貫通するように配置されているものであってもよい。
In the first embodiment, a plurality of
また、実施の形態1においては、開口する通過口62の数で空気の通過面積を調整する場合について説明した。しかし、この発明において、空気の通過面積の調整は、この方法に限るものではない。例えば、通過口の径をある程度大きく形成し、スライドバルブ64により閉じられる通過口62の面積を調整することにより、通過面積を調整するものであってもよい。
Moreover, in Embodiment 1, the case where the passage area of air was adjusted with the number of the opening
また、実施の形態1においては、スライドギア66を回転させることにより、スライドバルブ64をスライドさせて、通過口62の開口数を調整する場合について説明した。しかし、この発明において、スライドバルブ64のスライド方法は、スライドギア66の回転に限るものではなく、他の機構によりスライドさせるものであってもよい。
In the first embodiment, the case where the
また、実施の形態1においては、空気供給管2からバイパスさせて改質器20に空気を供給する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、空気供給管2から独立した通路を設けて、この通路から、改質器20に空気を供給するようにしてもよい。
In the first embodiment, the case where air is supplied to the
実施の形態2.
図6は、実施の形態2における改質器を説明するための拡大図である。図6(A)は、図2に対応する部分の拡大図を表し、図6(B)、図6(C)は、図6(A)のB−B´、C−C´における断面を表す。
図6に示す改質器70は、キャビティ60の接面60aに設けられた通過口62の配置が異なる点を除き、図2に示す改質器20と同じものである。この改質器70は、図2の改質器20と同様に、図1のシステム内で改質器として用いられる。
FIG. 6 is an enlarged view for explaining the reformer in the second embodiment. 6A is an enlarged view of a portion corresponding to FIG. 2, and FIGS. 6B and 6C are cross-sectional views taken along lines BB ′ and CC ′ of FIG. 6A. To express.
The
図6(B)に示すように、改質器70の通過口62は、B−B′断面、即ち、通過口形成断面60dにおいては、キャビティ60の内壁60bの接線を、中心から見て左側一方向に伸ばした方向に、キャビティ60壁面を貫通するように形成されている。一方、図6(C)に示すように、C−C′断面、即ち、通過口形成断面60eにおいては、通過口62は、キャビティ60の内壁60bの接線を、中心から見て右側一方向に伸ばした方向に、キャビティ60壁面を貫通するように形成されている。
As shown in FIG. 6 (B), the
以上のように実施の形態2において、キャビティ60の壁面には、開口方向が異なる通過口62が形成された通過口形成断面60d、60eが、接面60aに垂直な方向に交互に配置されている。このように、開口方向が異なる通過口62を配置することにより、キャビティ60内に供給される際、空気に乱れが生じる。したがって、キャビティ60内において、燃料と空気とを効率的に混合することができ、改質器70の性能を向上させることができる。
As described above, in the second embodiment, on the wall surface of the
なお、実施の形態2においては、開口方向が逆向きの通過口62が形成された通過口形成断面60d、60eを交互に配置する場合について説明した。しかし、この発明において通過口62の配置はこれに限るものではなく、例えば、開口方向が不規則になるように配置したもであってもよい。
In the second embodiment, the case has been described in which the passage
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3の改質器80を説明するための模式図である。
図7に示す改質器80は、通過口62の径が一律でない点を除き、図2の改質器20と同じものである。また、図7に示す改質器80は、図1に示すシステム内において、改質器として用いられるものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a
The
図7に示すように、キャビティ60壁面の通過口62の径は、インジェクタ24の噴出口近く側の、通過口形成断面60fから順に徐々に大きくなっている。即ち、通過口形成断面60fに形成された通過口62の径が最も小さく、通過口形成断面60gに形成された通過口62の径が最も大きくなっている。
As shown in FIG. 7, the diameter of the
キャビティ60に流入する改質用空気量gaが多い場合には、開口する通過口62の数が多くなるように、スライドバルブ64をスライドさせると共に、より径の大きな通過口62を開口するように、スライドバルブ64をスライドさせる。一方、改質用空気量gaが少ない場合には、径の小さな通過口62のみが開口するようにスライドバルブ64をスライドさせる。このように、径の異なる通過口62を形成することにより、改質用空気量gaに対して、開口する通過口62の径の大きさと開口数との両方で対応することができる。したがって、改質用空気量gaにより幅広く対応することができ、微細な制御を行うことができる。
When the amount of reforming air ga flowing into the
なお、実施の形態3においては、下流側の通過口形成断面60gから順に径の大きさ小さくなる場合について説明した。しかし、異なる径の通過口62を配置する順序は、これに限るものではなく、例えば、逆に上流側から順に径が小さくなるように配置したものであってもよい。また、上流側あるいは下流側から順に、通過口の径が徐々変化するものに限るものでもない。例えば、通過口の径の大きな通過口形成断面と、通過口の径の小さな通過口形成断面とを交互に配置したものであってもよく、また、通過口の径の異なる通過口形成断面を、ランダムに配置したものであってもよい。
In the third embodiment, the case has been described in which the diameter decreases in order from the downstream passage
また、実施の形態3においては、図3と同様に、通過口62を放射線状に配置する場合について説明した。しかし、この発明はこのような通過口62の配置に限るものではない。例えば、図5に示すように、通過口62の方向を、通過口形成断面ごとに逆向きにしたものであってもよい。
In the third embodiment, as in FIG. 3, the case where the
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及している場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., the reference is made unless otherwise specified or the number is clearly specified in principle. The number is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
なお、例えば、実施の形態1〜3において、改質器20、120、70、80は、第1の発明の「燃料改質装置」に該当し、キャビティ60は、第1の発明の「ミキシング部」に該当し、インジェクタ24は、第1の発明の「インジェクタ」に該当し、バイパス管12および空燃混合部22は、第1の発明の「空気供給路」に該当し、通過口62は、第1の発明の「通過口」に該当し、スライドバルブ64およびスライドギア66は、第1の発明の「可変手段」に該当し、ECU56は、第1の発明の「制御手段」に該当する。また、例えば実施の形態1における流量制御弁68は、第2の発明の「流量制御弁」に該当する。
For example, in the first to third embodiments, the
また例えば、実施の形態1〜3において、キャビティ60の接面60aは、第3の発明の「接面」に該当する。また、例えば、実施の形態1において、通過口形成断面60cは、第5の発明の「通過口形成断面」に該当する。また、実施の形態2において、通過口形成断面60d、60eは、第6および第7の発明の「通過口形成断面」に該当する。また、例えば、実施の形態3において、通過口形成断面60f、60gは、第8の発明の「通過口形成断面」に該当する。
Further, for example, in the first to third embodiments, the
2 空気供給管
4 エアクリーナ
6 第1エアフロメータ
8 電子スロットル
10 サージタンク
12 バイパス管
14 ポンプ
16 第2エアフロメータ
20、120 改質器
22 空燃混合部
24 インジェクタ
26 混合気供給空間
28 改質触媒
30 接続管
32 温度センサ
34 吸気管
36 内燃機関
38 燃焼室
40 排気管
42 吸気バルブ
44 排気バルブ
46 空燃比センサ
48 点火プラグ
50 ピストン
52 コンロッド
54 回転数センサ
56 ECU
60 キャビティ
60a キャビティの接面
60b キャビティの内壁
60c、60d、60e、60f、60g 通過口形成断面
58 アクセル
62 通過口
64 スライドバルブ
66 スライドギア
68 流量制御弁
70、80 改質器
DESCRIPTION OF
60
Claims (8)
前記燃料と前記空気とを混合するミキシング部と、
前記ミキシング部に前記燃料を供給するインジェクタと、
前記ミキシング部に前記空気を供給する空気供給路と、
前記空気を前記ミキシング部へ流入させる通過口の、前記空気の通過面積を可変とする可変手段と、
前記ミキシング部に流入させる空気量に基づいて、前記可変手段により、前記通過面積を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料改質装置。 A fuel reformer for reforming by introducing a mixture of fuel and air into a reforming catalyst,
A mixing unit for mixing the fuel and the air;
An injector for supplying the fuel to the mixing unit;
An air supply path for supplying the air to the mixing unit;
A variable means for making the passage area of the air variable at a passage port through which the air flows into the mixing unit;
Control means for changing the passage area by the variable means based on the amount of air flowing into the mixing section;
A fuel reformer characterized by comprising:
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料改質装置。 The variable means is a slide valve that is slidably disposed along a contact surface between the mixing unit and the air supply path, and opens and closes the passage port by sliding,
The fuel reformer according to claim 1 or 2, wherein the control means changes the passage area by sliding the slide valve.
前記制御手段は、前記スライドバルブをスライドさせることにより、開口する通過口の数を調整することにより、前記通過面積を変化させることを特徴とする請求項3に記載の燃料改質装置。 The mixing unit has a plurality of the passage openings,
4. The fuel reformer according to claim 3, wherein the control means changes the passage area by adjusting the number of passage openings opened by sliding the slide valve.
前記通過口が形成された通過口形成断面は、前記接面に対して垂直に複数配置されていることを特徴とする請求項4に記載の燃料改質装置。 A plurality of the passage openings are arranged so as to penetrate the wall surface of the mixing portion in one cross section perpendicular to the contact surface, and
The fuel reformer according to claim 4, wherein a plurality of passage forming sections where the passages are formed are arranged perpendicular to the contact surface.
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口が前記ミキシング部壁面を貫通する方向とは、異なることを特徴とする請求項5に記載の燃料改質装置。 In one passage opening formation cross section of the passage opening formation cross section, the direction in which the passage opening penetrates the mixing part wall surface is:
The direction through which the passage port penetrates the mixing unit wall surface is different in another passage port formation section adjacent to the first passage port formation section among the passage port formation sections. 5. The fuel reformer according to 5.
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面と隣接する他の通過口形成断面内において、前記通過口は、前記ミキシング部の内壁面に対する接線を、前記一方向とは逆の方向に延長した方向に、前記ミキシング部を貫通して形成されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料改質装置。 In one passage opening formation cross section among the passage opening formation cross sections, the passage opening is formed through the wall surface of the mixing portion in a direction extending in one direction with respect to the inner wall surface of the mixing portion,
Among the passage opening formation cross sections, in the other passage opening formation cross section adjacent to the one passage opening formation cross section, the passage opening has a tangent to the inner wall surface of the mixing portion in a direction opposite to the one direction. The fuel reformer according to claim 5, wherein the fuel reformer is formed so as to penetrate through the mixing portion in a direction extending in the direction.
前記通過口形成断面のうち、前記1の通過口形成断面とは異なる通過口形成断面内における前記通過口の直径とは異なることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の燃料改質装置。 The diameter of the passing port in one passing port forming cross section of the passing port forming cross section is:
The fuel modification according to any one of claims 5 to 7, wherein a diameter of the passage opening in a passage formation section different from the one passage formation section is different among the passage formation sections. Quality equipment.
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