专利名称：氢利用内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及氢利用内燃机，特别是，涉及可以将氢化燃料、在车辆内产生的富氢气体及脱氢产物用作燃料的氢利用内燃机。
背景技术：
作为驱动机动车用的动力源，一直以来，广泛使用以汽油为燃料的汽油机。汽油机一般通过燃烧作为主燃料的汽油与空气的混合气体来发动，但是，近年来，对在该混合气体中进一步添加氢的技术的实用化展开了研究。
而且，作为机动车用燃料，推测今后不仅在以汽油机、柴油机、氢发动机为首的内燃机中，而且在搭载于电动车等上的燃料电池等的发动机以外的氢利用装置中也增加氢的利用。
可是，目前的情况是还未确立与氢的供给方法相关的技术，在要给内燃机或燃料电池供给氢的情况下，必须在车辆上搭载氢或生成氢用的原燃料。即，在搭载氢的情况中，由将富氢气体压缩成高压状或液状而填充的高压储气瓶(高压罐或液态氢罐等)、或者吸附氢的氢吸附合金或氢吸附材料来搭载；在搭载原燃料的情况中，搭载作为原燃料的甲醇或汽油等碳氢化合物及通过对该原燃料进行水蒸气改性来生成富氢气体的氢生成装置。
但是，在将氢本身搭载在车辆上的情况中，当以压缩状态搭载在高压罐中时，由于高压罐虽然比较大，但壁厚厚，内部容积不大，因此氢填充量少。对于作为液态氢搭载的情况，存在气化损失，此外，由于液化需要很大的能量，所以就总的能量效率而言，这是不希望的。而且，在氢吸附合金或氢吸着材料中，必需的氢储藏密度不充分，而且，氢的吸附或吸着等的控制非常困难。另外，为了使氢高压化、液化或吸附氢，必需另外配备设备。
另一方面，在搭载原燃料的情况中，与搭载氢的情况相比，具有在一次燃料补充下可行驶的距离长的优点，在碳氢化合物系的原燃料中，与富氢气体相比，具有输送等处理容易的优点。而且，即使氢燃烧，也会与空气中的氧结合形成水，所以没有公害的担心。
例如，对于作为碳氢化合物系物质的一种的萘烷(十氢萘)，由于在常温下，蒸气压几乎为零(沸点为200℃附近)，所以处理容易，因此期待作为原燃料使用的可能性。
作为萘烷的脱氢化方法，公知的一种方法是，在含有从钴、铑、铱、铁、铽、镍及铂中选择的至少一种过渡金属的过渡金属络合物存在的情况下，用光照射萘烷，使氢从萘烷脱离(例如，参见专利文献1)。而且，公知的方法还有，在有机磷化合物的铑络合物存在的情况下，或在有机磷化合物和铑化合物存在的情况下，通过在萘烷上进行光照射，由萘烷制造氢(例如，参见专利文献2)。萘烷的脱氢反应如下进行。
而且，作为原燃料使用萘烷或环己烷等有机氢化物的氢燃料供给系统也被公开了(例如，参见专利文献3、4)。
专利文献1日本特公平3-9091号公报专利文献2日本特公平5-18761号公报专利文献3日本特开2001-110437号公报专利文献4日本特开2002-255503号公报
发明内容
因此，本发明的第一目的在于提供一种将氢化上述有机氢化物、汽油、轻油等后的物质(以下，称作“氢化燃料”)直接或分解后供给汽油机或柴油机、氢发动机等内燃机的系统。
而且，本发明的第二目的在于提供一种由包含有机氢化物的氢化汽油生成富氢气体及脱氢化汽油、并将它们作为燃料供给于内燃机的系统。
实现上述第一目的的氢利用内燃机，供给从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种或两种以上的燃料以进行工作，其构成为，包括氢化燃料储存部；反应装置，具有可加热地配置的催化剂，并使由该氢化燃料储存部供给的氢化燃料在加热的所述催化剂上进行脱氢反应；分离装置，分离由该脱氢反应产生的富氢气体和脱氢产物；及脱氢产物储存部，储存分离后的该脱氢产物。
实现上述第二目的的氢利用内燃机的特征在于，具有氢化汽油罐，储存包含有机氢化物的氢化汽油；燃料分离装置，将所述氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油；及燃料供给装置，在所述氢化汽油、所述富氢气体及所述脱氢化汽油中，至少将所述富氢气体和所述脱氢化汽油作为燃料分别单独地或同时供给于内燃机。
图1为表示本发明第一实施方式的概略结构图。
图2为放大表示本发明第一实施方式的脱氢反应器的概略图。
图3为说明本发明第二实施方式结构用的视图。
图4为用于说明在氢化汽油和脱氢化汽油之间引起的氢化反应及脱氢化反应的一个例子的图。
图5为在本发明的第二实施方式中实行的程序的流程图。
图6为用于说明本发明的第二实施方式的变形例的图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的氢利用内燃机的实施方式。另外，在下述实施方式中，以在车辆上搭载汽油机并将氢化汽油用作氢化燃料的情况为中心进行说明。但是，本发明不限于这些实施方式。
(第1实施方式)本实施方式将脱氢反应器设置在搭载以汽油为燃料的汽油机的机动车上，可以将氢化汽油直接送至发动机，使氢化汽油在高温催化剂的存在下反应生成富氢气体和脱氢产物(汽油)，并将它们分离、任意选择地供给于内燃机。而且，在本实施方式中，使通过脱氢反应产生的富氢气体混合到排气中通过催化剂，可净化排气。
本实施方式形成图1所示的结构。下面，根据该图进行详细说明。
将氢化汽油从外部供给于氢化燃料储存部4。氢化燃料储存部4形成和后述氢分离后的脱氢产物储存部3共有的罐。
在本实施方式中，可以将氢化汽油从氢化燃料储存部4经阀V1和V2由泵P1从喷射器19直接供给内燃机，可以将氢化汽油直接作为内燃机的燃料。
而且，氢化汽油也可以经由V1和V2由处于供给配管7上的泵P2供给脱氢反应器(反应装置)1。
在本实施方式中，以包围用于排出从发动机排出的排气的排气管的方式设置脱氢反应器(反应装置)1，并在其中设有催化剂11，该反应器在环形室型的蜂窝状载体的各单元的内壁上设置氧化铝涂层，在该涂层上承载作为催化剂的金属微粒。而且，脱氢反应器1具有将氢化汽油供给于催化剂11的喷射器(燃料供给装置)12，并使供给的氢化汽油在由排气的热量(排气热)加热的催化剂11中进行脱氢反应。
进一步参照图2对脱氢反应器1进行说明。图2为脱氢反应器的催化剂11的透视图。如该图所示，催化剂11为在圆筒上开孔的环形室状的形状，排气管13可以贯通该孔。
排气管13在一端通过排气门27与内燃机的气缸5相连，从另一端经净化催化剂排出排气(参照图1)。
氢化汽油喷射器12将氢化汽油大角度地雾化喷射到催化剂11上，从而能效率高地生成富氢气体。
另一方面，在排气管13的下侧，沿排气管13设置混合气体通过用的流路30，在通过产生的混合气体的情况中，特别是混合气体中的脱氢产物可以在不冷凝的情况下以原来的气体状态通过。
而且，在脱氢反应器1上，连接有阀V3和用于排出氢及脱氢产物的回流管14的一端，并通过回流管14与分离装置2连通。
在分离装置2中，使氢和脱氢产物冷却，脱氢产物液化后留在罐下部，和氢分离。
在分离装置2的上部连接具有泵P4和止回阀的、富氢气体通过用的配管17的一端，在其底部连接配管10，以与脱氢产物储存部3相连。分离后的富氢气体通过配管17从分离装置2排出，留在分离装置2中的脱氢产物可通过配管10导入脱氢产物储存部3。
在发动机的气缸5上分别通过进气门26、排气门27连接进气管25和排出排气用的排气管13，所述进气管用于将燃料与空气或氢一起作为混合气体供给气缸内部。而且，在气缸盖上设置给气缸内的混合气体点火用的火花塞24。
在进气管25上设置连接到配管17另一端的氢供给用喷射器18、和连接到具有泵P1的供给配管23一端的汽油供给用喷射器19，所述供给配管用于供给氢化汽油(或作为脱氢产物的汽油)。氢供给用喷射器18通过配管17与分离装置2连通，可以向进气管25内添加氢，汽油供给用喷射器19和供给配管23连通，能向进气管25内提供汽油。这样，可以将包含氢及汽油的混合气体供到气缸内。
在配管17上设置缓冲罐20和调节器21，前者在储存氢的同时向氢供给用喷射器18供给氢，后者用于将对氢供给用喷射器18的氢供给压力控制到所希望的压力。另外，在泵P1和缓冲罐20之间设置具有泄压阀(relief valve)的迂回流路，以便氢供给压力不会变得过大。
氢化燃料储存部4储存作为主燃料的氢化汽油，可以通过设置在上部的供给配管23将氢化汽油供给于汽油供给用喷射器19，但是，从氢分离后的脱氢生成物储存部3经阀V1，同样可以将汽油(脱氢产物)供给于汽油供给用喷射器19。
而且，进而在位于排气管13上的脱氢反应器1的下游设置用于检测排气中的氮氧化物(NOX)浓度的NOX传感器及空燃比检测用的A/F传感器、用于在三元催化剂(净化催化剂)的上游侧向排气中添加富氢气体的氢添加喷射器28、和电热塞。
氢添加喷射器28连接在配管8的一端，该配管8具有和配管17连通的阀V4及泵P3，在分离装置2中分离出的富氢气体的一部分可以被供给排气管。向排气管13中的排气中添加富氢气体并通过电热塞使其燃烧，由此能进一步净化排出的排气。
上述氢化汽油喷射器12、氢供给用喷射器18、汽油供给用喷射器19、火花塞24、NOX传感器及A/F传感器、氢添加喷射器28及电热塞等分别和控制装置(ECU)6电连接，由ECU6控制。
下面，对本实施方式的控制装置(ECU)6进行的控制进行说明。另外，在这里，仅对与本发明有关的富氢气体产生控制进行说明。
首先，当打开IG开关时，首先发动机起动，使用温度传感器取得催化剂11的温度T，判断催化剂温度T是否在预定的规定温度T0以下。这时，在催化剂温度T在规定温度T0以下的情况下，再次测取催化剂温度T，在催化剂温度T超过规定温度T0、或已经超过规定温度T0的情况下，由和ECU6电连接的图中未示出的控制用驱动器从相应的喷射器12以预定的规定量供给氢化汽油。
上述规定温度为250～500℃、优选为250～350℃之间的温度。理由是，当规定温度不足250℃时，不能得到作为目标的脱氢反应的高反应速度，换言之，不能得到内燃机或其它氢利用装置的高性能，当超过350℃时，存在产生碳沉积的可能性，当超过500℃时，是不实用的。
在本实施方式中，当打开IG开关时，通过下述混合气体使发动机起动，该混合气体为和空气一起将缓冲罐20内的氢从氢添加喷射器18添加到由汽油供给用喷射器19供给的汽油(或氢化汽油)中所产生的混合气体。由起动后从气缸排出的排气加热排气管13，当承载的催化剂达到规定的温度时，驱动泵P2，将氢化汽油从氢化燃料储存部4通过供给配管7供到脱氢反应器1的催化剂11上。将脱氢反应产生的富氢气体(可以包含已蒸发的残存氢化汽油)和脱氢产物一起通过排出管14送到分离装置2。
在冷却供给于分离装置2的富氢气体的同时，气体中的脱氢产物液化而和富氢气体分离。分离后的富氢气体通过配管17供给缓冲罐20并储存在其中，同时还由与从配管17分支的配管8连接的氢添加喷射器28供给到排气管13中。供给并储存在缓冲罐20中的富氢气体与汽油的供给时序对应地、由氢供给用喷射器18供给于进气管25。如上所述，可以利用发动机的排气热量在车辆内进行氢的生成，并通过将高纯度的富氢气体持续地供给于发动机来实现排气的净化、低燃料消耗化，同时能通过将氢添加到排气中、使其燃烧来进一步净化排气。
对于使车辆停止并关闭点火(IG)开关的情况，在使发动机停止的同时，停止泵P2的驱动并停止来自氢化汽油喷射器12的氢化汽油的供给，由此停止富氢气体的生成。由于停止氢化汽油供给后还有少量的富氢气体产生，所以打开阀V3，使产生的富氢气体经分离装置2储藏在缓冲罐20中。
发动机停止后，在冷却脱氢反应器内部之后，打开阀V3，将脱氢产物液化而残存在反应器内的液体导入分离装置2。脱氢产物在这里冷却、凝缩，并沉积、存留在容器底部。
虽然在上述实施方式中，以将氢化汽油用作燃料的例子为中心进行说明，但是，在使用已经提及的氢化汽油以外的燃料的情况下也是相同的。而且，虽然作为内燃机、以汽油机为例进行说明，但是本发明也能用在汽油机以外的柴油机或氢发动机等内燃机中。
而且，由本发明的富氢气体生成装置生成的氢，可以用作在汽油或轻油等燃料中进行氢添加并使其燃烧的内燃机(汽油机、柴油机等)或氢发动机的燃料，或者供给搭载在车辆上的燃料电池等氢利用装置使用。
而且，在上述实施方式1中，虽然对氢化汽油、富氢气体及脱氢产物的区分使用没有特别谈及，但是，它们也可以如下所述地区分使用。即，在内燃机的起动时，可以只将富氢气体作为燃料供给。在低温时将汽油作为燃料的情况中，低温环境下的低气化性成为使排放特性和起动性恶化的原因。与此相对，如果在起动时仅将富氢气体作为燃料，则能排除该影响，实现极好的起动性和排放特性。
而且，内燃机起动后，原则上，也可以将富氢气体和脱氢产物作为燃料供给于内燃机。更具体地，监视脱氢产物的残余量，在其可供给的情况中，在要求汽油供给的状况下总是可以供给脱氢产物，而不是氢化汽油。而且，监视富氢气体的残余量，在其可供给的情况中，总是也可以将富氢气体供给于内燃机。
氢化汽油为相对一般的汽油添加了氢的物质。另一方面，脱氢产物为使氢从该氢化汽油脱离得到的物质，具有和一般的汽油实质上相同的成分。燃料的辛烷值由于相对含有成分添加氢，所以一般较低。因此，氢化汽油与脱氢产物相比，具有低的辛烷值，具有使内燃机的爆震更容易发生的特性。
如上所述，在要求汽油供给的状况下，原则上如果将脱氢产物作为燃料，则可抑制内燃机的爆震。因此，根据这种燃料供给的手段，可以尽可能地使内燃机的安静性、输出特性等提高。
而且，如果相对汽油燃料添加氢，则能显著改善燃料的燃烧性，与没有这种添加的情况相比，能大幅度提高可确保稳定燃烧的空气过剩率的上限。因此，如上所述，如果原则上进行相对汽油燃料的氢添加，则能划时代地改善内燃机的燃料消耗特性。
(第2实施方式)[实施方式2的结构]下面，参照图3至图5，对本发明的实施方式2进行说明。图2为用于说明本实施方式的氢利用内燃机的结构的视图。本实施方式的系统具有内燃机40。在内燃机40上连通进气管42和排气管44。
在进气管42中安装用于控制吸入空气量的节气门46。在节气门46的下游设置氢供给用喷射器48。而且，在内燃机40的进气口处设置汽油供给用喷射器50。这些喷射器48、50分别具有和第一实施方式中的氢供给用喷射器48及汽油供给用喷射器50相同的结构及功能。
即，如后所述，氢供给用喷射器48可以在规定的压力下接受富氢气体的供给，并通过接收从外部供给的驱动信号而打开，将与该打开时间对应的量的富氢气体喷射到进气管42的内部。而且，如后所述，汽油供给用喷射器50也可以在规定的压力下接受汽油的供给，并通过接收从外部供给的驱动信号而打开，从而将与该打开时间对应的量的汽油喷射到进气口内。
在排气管44上安装脱氢反应器52。而且，在脱氢反应器52的上部安装氢化汽油喷射器54。它们都和实施方式1中的脱氢反应器1及氢化汽油喷射器12实质上同样地构成。
即，如后所述，氢化汽油喷射器54可以在规定的压力下接受氢化汽油的供给，并通过接收从外部供给的驱动信号而打开，将与该打开时间对应的量的氢化汽油供给于脱氢反应器52内部。而且，脱氢反应器52利用从排气管44放射的排气热，将如上所述供给的氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油，并使它们从其下部流出。
在排气管44上，在脱氢反应器52的下游安装O2传感器56及NOX传感器58。O2传感器56以排气中氧的有无为基础，发出与排气空燃比对应的输出。而且，NOX传感器58发出与排气中的NOX浓度对应的输出。在这些传感器56、58的下游设置净化排气用的催化剂60。
本实施方式的系统具有氢化汽油罐62。氢化汽油罐62与实施方式1中的氢化燃料储存部3对应，其中储存有与一般的汽油相比、有机氢化物含量多的氢化汽油。这里，所谓“有机氢化物”是指在300℃的温度下引起脱氢反应的HC成分，具体地说，已经提到的萘烷或环己烷与其相当。
在通常的高辛烷值汽油中含有40％左右的甲苯。当氢化甲苯时，可以生成作为有机氢化物的甲基环己烷。即，当以通常的汽油为燃料、对其中包含的甲苯进行氢化时，可以生成包含40％左右甲基环己烷的氢化汽油。在本实施方式中，为了方便，向氢化汽油罐62供给具有这种组成的氢化汽油。
在氢化汽油罐62上连通有氢化汽油供给管64。氢化汽油供给管64在其途中设有泵66，在其端部与氢化汽油喷射器54连通。氢化汽油罐62内的氢化汽油在内燃机的运转中，由泵66向上吸，并在规定的压力下被供给可氢化汽油喷射器54。
氢化汽油喷射器54如上所述，安装在脱氢反应器52的上部。脱氢反应器52为利用排气热处理氢化汽油的装置。因此，在内燃机的运转中，脱氢反应器52的内部上升到超过300℃的温度。
为了避免氢化汽油喷射器54直接暴露在该内部温度下，将该喷射器以主要部分突出的方式安装在脱氢反应器52的上方空间。因此，根据本实施方式的系统，氢化汽油喷射器54的温度不会不合理地达到高温。
另外，在如图3所示的系统中，虽然对氢化汽油喷射器54进行空气冷却，但是，其冷却方式不限于此。例如，也可以设置用于将内燃机40的冷却水导入氢化汽油喷射器54周围的冷却水通路，对氢化汽油喷射器54进行水冷。
在脱氢反应器52的内部形成反应室。从氢化汽油喷射器54喷射的燃料在该反应室内部被分离成富氢气体和脱氢化汽油，并被导至其底部。分离装置70通过管路68连通到反应室的底部。
如上所述，在本实施方式中使用的氢化汽油为将包含在通常汽油中的甲苯进行有机氢化物化后的物质。因此，如果对该氢化汽油实施脱氢处理，则最终产生的是富氢气体和通常的汽油。因此，具体地说，将富氢气体和通常汽油的混合物从脱氢反应器52供给到分离装置70。
分离装置70具有和实施方式1中的分离装置2相同的结构及功能。即，分离装置70具有冷却由脱氢反应器52供给的高温富氢气体及脱氢化汽油(通常的汽油)，并分离它们的功能。分离装置70和内燃机40一样通过冷却水的循环进行水冷。因此，分离装置70可以高效率地冷却富氢气体及脱氢化汽油。
在分离装置70的底部设有用于储存因冷却而液化的脱氢化汽油的液体储存空间。而且，在该储存空间的上方确保储存以气体状态残存的富氢气体用的气体储存空间。汽油管路72以连通到液体储存空间的方式与分离装置70连通，同时，氢管路74以连通到气体储存空间的方式与分离装置70连通。
汽油管路72连通到汽油缓冲罐76。汽油缓冲罐76相当于实施方式1中的脱氢产物储存部4。在图3中，虽然示出了将氢化汽油罐62和汽油缓冲罐76配置在分离的位置的结构，但是所述结构不限于此。即，和实施方式1中的氢化燃料储存部3及脱氢产物储存部4的情况相同，也可以将它们收容到单一筐体中。
在汽油缓冲罐76上安装液量传感器78。液量传感器78发出与储存在罐内部的脱氢化汽油的液量对应的输出。而且，汽油供给管80连通到汽油缓冲罐76。汽油供给管80在其途中设有泵82，在其端部与汽油供给用喷射器50连通。在内燃机运转期间，汽油缓冲罐76内的脱氢汽油由泵82吸上来，并在规定的压力下供给可汽油供给用喷射器50。
氢管路74连通到氢缓冲罐84。而且，在氢管路74上设置泵86和泄压阀88，前者用于将分离装置70内的富氢气体压送到氢缓冲罐84，后者用于防止泵86的排出侧压力变得过大。根据泵86及泄压阀88，可以在其内压不变得过大的范围内将富氢气体送入氢缓冲罐84内。
氢缓冲罐84相当于实施方式1中的缓冲罐20。但是，在本实施方式中，在氢缓冲罐84上设置压力传感器90。压力传感器90发出与氢缓冲罐84的内压对应的输出。根据压力传感器90的输出，可以推测储存在氢缓冲罐84内的富氢气体的量。
氢供给管92连通到氢缓冲罐84。氢供给管92在其途中设置调节器94，在其端部与氢供给用喷射器48连通。根据这种结构，在富氢气体充分地储存在氢缓冲罐84中的条件下，通过由调节器94调整的压力将富氢气体供给于氢供给用喷射器48。
如图3所示，本实施方式的系统具有ECU96。ECU96和实施方式1中的ECU6相同，具有控制本实施方式的系统的功能。即，上述O2传感器56、NOX传感器58、液量传感器78及压力传感器90等各种传感器的输出被供给于ECU96。而且，上述泵66、82、86及喷射器48、50、54等的致动器连接到ECU。ECU96以这些传感器输出为基础进行规定的处理，由此适当地驱动上述各种致动器。
图4为用于说明本实施方式中使用的氢化汽油和脱氢化汽油之间产生的基本反应的图。如上所述，在本实施方式中，使用包含40％左右的甲基环己烷的氢化汽油。当将甲基环己烷C7H14加热到300℃左右时，产生如下式那样的脱氢化反应，生成甲苯C7H8和氢H2。
…(1)相反地，当对甲苯C7H8进行氢化处理时，产生如下式那样的反应，生成甲基环己烷C7H14。
…(2)在本实施方式的系统中，在排气管44的温度充分上升的状态下，通过将氢化汽油从氢化汽油喷射器54供给到脱氢反应器62，可以在其中产生上述(1)的脱氢反应。结果，可以由1mol的甲基环己烷C7H14生成1mol的甲苯C7H8和3mol的氢H2。
在本实施方式中，如上所述，可以相对内燃机40供给脱氢化汽油(通常的汽油)和富氢气体。当将适量的氢混合到汽油中并使其燃烧时，与没有添加氢的情况相比，可以使缸内的燃烧充分稳定化，从而能大幅度提高混合气中的空气过剩率。
混合气的空气过剩率越高，燃料的消耗量越少。而且，燃料的消耗量越少，当然排放越好。因此，当在混合气中添加氢时，与没有添加氢的情况相比，能划时代地提高内燃机40的燃料消耗特性及排放特性。
为了通过在混合气中添加氢得到上述效果，必须添加一定量的氢。具体地说，例如，当由氢供给汽油供给热量的20％左右时，能有效地改善燃料消耗特性和排放特性。
但是，为了实现这种比率，对于1mol的汽油，必需3.36mol的氢H2。当通常的汽油中含有的甲苯比率为40％时，氢化该汽油得到的氢化汽油中1mol的氢化汽油含有的甲基环己烷为0.4mol。而且，由0.4mol的甲基环己烷生成的氢H2的量为1.2mol。
即，当将1mol的氢化汽油供给于脱氢反应器52时，生成1mol的通常汽油和1.2mol的氢H2。如果要在添加20％的氢的条件下消耗生成的1mol通常汽油时，必需3.36mol的氢H2，结果，3.36-1.2＝2.16mol的氢H2不足。
即使假设氢化汽油仅包含甲基环己烷，即，包含100％的甲基环己烷，由1mol的氢化汽油可产生的氢量也不过3mol。根据上述氢添加比率，即使在该情况下，3.36-3＝0.36mol的氢H2不足。这样，将氢化汽油作为原料生成氢H2和脱氢化汽油、并将它们两者供给于内燃机40时，容易产生相对脱氢化汽油的生成量、氢的生成量稍不足的倾向。
在本实施方式中，原则上，确定氢化汽油喷射器54的氢化汽油喷射量，以使消耗的氢H2由脱氢反应器52重新生成。因此，在本实施方式的系统中，原则上，在内燃机40的运转中不会产生氢不足这样的事情。
可是，在上述倾向下，要生成充足量的氢，必然会过剩地生成脱氢化汽油。即，在一边向混合气中添加适量的氢H2，一边继续氢化汽油的脱氢化处理以补充为此消耗的氢H2的情况下，蓄积了脱氢化汽油的多余部分，不久汽油缓冲罐76就会被汽油充满。
在脱氢化汽油充满汽油缓冲罐76之后，已经不能过剩地继续生成脱氢化汽油了。所以，在本实施方式的系统中，在形成这种状况的情形下，暂时停止氢向内燃机40的供给，并停止氢化汽油的新的脱氢化处理，在一定期间内仅将脱氢化汽油作为燃料使内燃机40运转。而且，在汽油缓冲罐76内确保有适当空间的阶段，再次进行氢化汽油的脱氢处理时，再次开始向混合气添加氢。
在如图5所示的程序中，首先，判断车辆的IG开关是否为ON(步骤100)。结果，在没有确认IG＝ON成立的情况下，迅速结束本次程序。
另一方面，在确认IG＝ON成立的情况下，接着，判断内燃机40的温度T是否满足脱氢化处理的实行条件，具体地说，是否满足T1≥T≥T0的条件(步骤102)。在本实施方式的系统中，出于和实施方式1的情况相同的理由，只有内燃机40的温度T为350℃以下、250℃以上的情况，才实行由脱氢反应器52进行的脱氢化处理。这里，具体地说，判断温度T是否满足该条件。
根据上述步骤102的处理，判断T1≥T≥T0的条件不成立的情况下可以判断为不具备实行脱氢化处理的条件。对于这种情况，首先中断脱氢化处理(步骤104)。当实行本步骤104的处理时，停止驱动信号向氢化汽油喷射器54的供给，并禁止氢化汽油向脱氢反应器52的供给。结果，禁止富氢气体及脱氢化汽油的新的生成。
接着，判断氢H2的喷射可能与否(步骤106)。具体地说，判断基于压力传感器90的输出推定的氢H2的残余量是否超过可供给判定量。这里，所谓“可供给判定量”是指下述值，即，作为足以在通过调节器94稳定的压力下相对氢供给用喷射器48供给氢H2的残余量而确定的值。
根据上述步骤106的处理，判断氢H2的喷射为不可能的情况下，可以判断出需要在仅将脱氢化汽油、即通常的汽油作为燃料使内燃机40工作。对于这种情况，以后，实行汽油喷射控制(步骤108)。
在ECU96中预先存储下述控制规则，即，在仅将脱氢化汽油作为燃料供给的情况下、使内燃机40稳定地工作的控制规则，及在将脱氢化汽油和氢H2作为燃料供给的情况下、使内燃机40稳定地工作的控制规则。在汽油喷射控制中，根据前一规则，在确定燃料喷射量等控制参数的同时，仅对汽油供给用喷射器50发出动作指令。即，将氢供给用喷射器48保持在停止状态，在仅供给脱氢化汽油的前提下进行内燃机40的控制。对于这种情况，在内燃机40中，可以实现和没有利用氢的一般内燃机相同的运转状态。
如前所述，本实施方式中使用的脱氢化汽油和通常的汽油具有相同的组成。但是，在通常的汽油中含有微量的有机氢化物。与此相对，这里使用的脱氢化汽油为实施了脱氢处理后的物质，所以，实质上不含有机氢化物。即，本实施方式中使用的脱氢化汽油比通常的汽油具有更高的辛烷值。因此，根据本实施方式的系统，即使实行上述汽油喷射控制，严格地说，也能得到比一般内燃机更优良的输出特性。
在图5所示的程序中，在上述步骤106中，在判断氢H2的喷射可能的情况下，实行氢·汽油喷射控制(步骤110)。在氢·汽油喷射控制中，ECU96在氢H2被添加的前提下计算内燃机40的控制参数，并且，根据该计算结果，驱动氢供给用喷射器48和汽油供给用喷射器50两者。
更具体地说，这里，通过使内燃机40的运转状态符合规定的规则，可以算出富氢气体的目标供给量和脱氢化汽油的目标供给量。而且，根据它们的计算结果，算出氢供给用喷射器48及汽油供给用喷射器50两者。根据这种控制，通过在混合气中添加适量的氢H2，与实行汽油喷射控制的情况相比，可以实现非常优良的燃料消耗特性、输出特性、及排放特性。
在图5所示的程序中，在上述步骤102中，判断出内燃机40的温度T满足T1≥T≥T0的条件的情况下，可以判断出具备由脱氢反应器52处理氢化汽油的温度条件。对于这种情况，接着，判断汽油缓冲罐76内的汽油量是否过剩(步骤112)。更具体地说，判断基于液量传感器78的输出推定的脱氢化汽油的量是否达到汽油缓冲罐76的储存上限量。
如前所述，在本实施方式的系统中，在相对内燃机40供给氢H2和脱氢化汽油两者的情况下，易于产生脱氢化汽油的生成量变得过剩，汽油缓冲罐76内的储存量逐渐增加的倾向。在上述步骤112中，判断为汽油量过剩的情况下，可以判断出脱氢化汽油的储存量不会进一步增加。这种情况下，首先，中断脱氢化处理(步骤114)。
当中断脱氢化处理(OFF)时，禁止新的氢化汽油向脱氢反应器52的供给，并停止脱氢化汽油及富氢气体新的生成。因此，根据上述处理，能确实防止汽油缓冲罐76内的脱氢化汽油进一步增多。
接着，使汽油优先标志成为“ON”(步骤116)。对于汽油过剩地储存在汽油缓冲罐76中的情况，最好促进脱氢化汽油的消耗。汽油优先标志在这种情况下为变成“ON”的标志。因此，ECU96在汽油优先标志成为“ON”的情况下，停止氢H2向混合气的添加，能确认产生应优先使用脱氢化汽油的事情。
在图5所示的程序中，接着上述步骤116的处理，判断汽油优先标志是否为“ON”(步骤118)。结果，在判断汽油优先标志不是“ON”的情况下，可以判断出没有必须使脱氢化汽油的消耗优先的必要。在这种情况下，以后，实行步骤106以下的处理，基于氢H2的供给可能与否，实行汽油喷射控制或氢·汽油喷射控制。
另一方面，在上述步骤118中，在判断汽油优先标志是“ON”的情况下，可以判断出需要停止H2的供给以促进脱氢化汽油的消耗。在这种情况下，以后，无条件地实行步骤108的处理，即汽油喷射控制。
在图5所示的程序中，在上述步骤112的条件被否定的情况下，可以判断出在汽油缓冲罐76中存在容许更多脱氢化汽油流入的空间。在这种情况下，接着，判断氢缓冲罐84内的富氢气体量是否过剩(步骤120)。更具体地说，判断基于压力传感器90的输出推定的富氢气体量是否达到氢缓冲罐76的储存上限值。
在本实施方式的系统中，原则上，进行脱氢化处理以补充氢的消耗量。因此，在通常的运转情况下，氢缓冲罐84内的富氢气体量不会过剩。但是，在由于某种事情使富氢气体的储存量过剩的情况下，必须停止新的富氢气体的生成。因此，在上述步骤120中，在判断氢H2的储存量过剩的情况下，中断脱氢化处理(步骤122)。
而且，在这种情况中，由于应该促进储存在氢缓冲罐84中的富氢气体的消耗，所以使汽油优先标志成为“OFF”(步骤124)。这时，由于接着在步骤118中判断出汽油优先标志不是“ON”，并接着在步骤106中判断出可以进行H2的喷射，所以实行氢·汽油喷射控制。结果，消除了富氢气体过剩地储存的状态。
在图5所示的程序中，在上述步骤120的条件判断为否的情况下，可以判断出具备应该实行脱氢化处理的条件。这种情况中，接着进行脱氢化处理(ON)(步骤126)。当进行脱氢化处理时，给氢化汽油喷射器54提供驱动信号，将适量的氢化汽油供给于脱氢反应器52。结果，新生成一定量的富氢气体，该量用于补充在内燃机40中作为燃料消耗的富氢气体量。
这里，接着，判断汽油缓冲罐76内的脱氢化汽油的处理是否结束(步骤128)。在ECU96根据上述步骤112的处理、判断出汽油缓冲罐76内的汽油量过剩的情况下，之后，在汽油储存量低于处理结束判定值之前，判断为脱氢化汽油的处理未结束。对于得到这种判断的情况，接着使汽油优先标志成为“ON”(步骤130)。这种情况下，以后，为了在步骤108中实行汽油喷射控制，继续脱氢化汽油的优先处理。
对于ECU96，当汽油缓冲罐76内的汽油量低于上述处理结束判定值时，在上述步骤128中，判断为脱氢化汽油的处理结束。这时，接着实行步骤124的处理，使汽油优先标志成为“OFF”。结果，以后，根据氢的喷射可能与否，选择进行哪种控制。
如上所述，根据图5所示的程序，基于内燃机40的状态、及富氢气体和脱氢化汽油的储存状态，可以在仅以脱氢化汽油为燃料的运转模式与以氢及脱氢化汽油为燃料的运转模式之间进行适当切换。而且，通过进行这种切换，可以使用两种燃料，并可以不影响它们的消耗量的不均衡地、持续良好地维持内燃机40的输出特性、燃料消耗特性及排放特性。
即，根据本实施方式的系统，可以将单一燃料(氢化汽油)作为供给的对象，而有效地导出使用两种燃料(富氢气体及脱氢化燃料)产生的效果。而且，根据该系统，即使两种燃料的消耗量不均衡，也可以在车辆上消除这种不均衡。结果，这里不必进行繁杂的维护操作，而且，无需施加使各燃料的消耗量一致的限制，可以继续使用两种燃料。
在本实施方式的系统中，由于具有如上所述的特性，所以可以实现和一般内燃机相同的处理容易性。另外，根据本实施方式的系统，与一般的内燃机相比，可以实现极其优良的燃料消耗特性、输出特性及排放特性。
在上述实施方式2中，尽管为了说明方便，将包含在氢化汽油中的有机氢化物限定为甲基环己烷，但是用在这里的氢化汽油不限于此。即，包含在氢化汽油中的有机氢化物为在300℃左右发生脱氢反应的物质即可，可以是非环式或环式的碳氢化合物、及非环式或环式的含氧碳氢化合物等。具体地说，可以是正己烷或异辛烷等非环式碳氢化合物，或者，环己烷或萘烷等环式化合物，以及，环己醇或环己烷甲醇等醇类、或甲基叔丁基醚等醚类等。
而且，在上述实施方式2中，虽然没有使用相对内燃机40单独喷射富氢气体的模式，但是本发明不限于此。例如，在内燃机40的起动时等，可以采用将富氢气体单独供给内燃机40的运转模式。
而且，在上述实施方式2中，尽管设置和分离装置70分开的储存脱氢化汽油用的汽油缓冲罐76，但是，本发明不限于此，即，在确保分离装置70的内部有足够的液体储存空间的情况下，也可以省去汽油缓冲罐76。
图6为表示上述变形例的结构的视图。图6所示的结构除了去掉汽油缓冲罐76、汽油供给管80直接连接到分离装置，以及用于检测脱氢化汽油的储存量用的液量传感器78装在分离装置70上之外，和图3所示的结构相同。根据这种结构，由于没有汽油缓冲罐76，所以可以相应地使系统小型化。
本发明的内容及效果可以如下概括。
也就是说，根据第一发明的氢利用内燃机，供给从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种或两种以上的燃料以进行工作，其构成为，包括氢化燃料储存部；反应装置，具有可加热地配置的催化剂，并使由该氢化燃料储存部供给的氢化燃料在加热的上述催化剂上进行脱氢反应；分离装置，分离由该脱氢反应产生的富氢气体和脱氢产物；及脱氢产物储存部，储存分离后的该脱氢产物。
根据第一发明，第二发明的特征在于，具有燃料供给装置，该燃料供给装置可以从储存在上述氢化燃料储存部的氢化燃料、由上述分离装置分离的富氢气体、及储存在上述脱氢产物储存部中的脱氢产物中任意选择一种以上的燃料供给于内燃机。
根据第一或第二发明，第三发明的特征在于，催化剂的载体为蜂窝状载体。
根据第三发明，第四发明的特征在于，蜂窝状载体是催化剂承载用蜂窝状载体，其单元数为45～310单元/cm2，且有机氢化物入口直径和纵深长度的比(直径/长度)为0.1～0.5。
根据第一至第四发明中的任何一个，第五发明的特征在于，上述氢化燃料储存部及上述脱氢产物储存部都使用伸缩性树脂材料。
<氢化燃料>
在第一至第五发明的氢利用内燃机中，使用氢化燃料。
在第一至第五发明中，氢化燃料指得是从有机氢化物及在轻油·汽油等内燃机燃料中添加氢后的物质中选择的一种或两种以上的混合物。
这里，所谓有机氢化物是指包含能通过脱氢反应产生氢的饱和碳氢化合物的燃料，非环式或环式的碳氢化合物、及非环式或环式的含氧碳氢化合物等与其相当。在非环式的碳氢化合物中例如包含正己烷或异辛烷。而且，在环式的碳氢化合物中例如包含环己烷、甲基环己烷等单环式化合物、萘烷等2环式化合物。另外，在含氧碳氢化合物中包含环己醇或环己烷甲醇等醇类、或甲基叔丁基醚等醚类等。
从上述氢化燃料脱氢得到的脱氢产物是指使上述有机氢化物进行脱氢反应、放出氢后的反应生成物，例如，在环己烷的情况中，相当于和氢一起主要生成的苯。
当使前述有机氢化物进行脱氢反应时，和富氢气体一起，通过氢的放出，作为反应产物生成的、具有不饱和结合的环状不饱和物。例如，在使用由环己烷构成的燃料或以环己烷为主要成分的燃料的情况下，通过环己烷的脱氢反应，和富氢气体一起生成作为环状不饱和物的苯。
另一方面，在石油提炼工艺中，氢化燃料可以通过对包含许多上述有机氢化物的馏分进行改性或混合调制来生成。而且，由于轻油·汽油等内燃机燃料包含环式、非环式的不饱和碳氢化合物，所以也可以通过在它们中添加氢来生成氢化燃料。
对氢添加的方法不进行特别限定，举例的有使不饱和物等和富氢气体在已加热的催化剂上进行反应的方法(日本特开2000-255503号等)。
而且，当通过氢添加使该环状不饱和物、即苯进行氢化反应时，生成(再生)苯的氢化物、即环己烷。
氢化燃料被供给于氢化燃料储存部。氢化燃料储存部可以是氢化燃料单独的罐，也可以是和后面描述的氢分离后的脱氢产物共有的罐。
在第一至第五发明中，可以将氢化燃料从氢化燃料储存部直接供给于内燃机，从而可以将氢化燃料直接作为内燃机的燃料。
<反应装置>
另一方面，可以将氢化燃料导向具有可加热地设置的催化剂、并使氢化燃料在该催化剂上进行脱氢反应的反应装置。
对这种反应装置不进行特别限定，例如优选的是，该反应装置在可加热的蜂窝状载体的各单元内设置金属催化剂层，并且具有将氢化燃料供给于该催化剂的燃料供给装置。
这里使用的蜂窝状载体例如可以为不锈钢等金属、陶瓷、碳等材质，而且最好是单元数为45～310单元/cm2、且有机氢化物入口直径和纵深长度的比(直径/长度)为0.1～0.5的催化剂承载用蜂窝状载体。而且，对一个单元的截面形状不作特别限定，例如可以为四角、六角、三角等。
虽然金属催化剂层含有从铂、钯、铑、铼、钌及镍等中选择的一种或两种以上的盐类或络合物，但是，最好在这种催化剂和蜂窝状载体之间设置涂层。涂层可以如下设置，即，混合搅拌粘合剂(构成氧化铝等的金属元素的氢氧化盐或氧化盐)、水及从氧化铝、二氧化铈、氧化锆、碳、沸石、海泡石及丝光沸石等中选择的一种或两种以上的物质，并进行涂覆等。
金属催化剂的使用量可以进行适当的选择，但是最好是每1升容量的蜂窝状载体使用1g～20g。
对催化剂的加热方式不进行特别限制，可以利用内燃机的发热，也可以利用排气的热量，还可以由单独的加热装置加热，但是，从有效利用能量的观点看，最好利用从内燃机排出的排气的热量。
例如，在包围排出排气的排气管形成催化剂的情况下，排气热传递到排气管而加热催化剂。这样，作为内燃机废热的排气热、即热能的有效利用是可能的，例如对于汽油机等，从内燃机排出的排气达到约400℃以上，所以通过排气热的利用，可以将承担脱氢反应的催化剂温度稳定地保持到脱氢化必需的250℃以上。结果，没有必要设置其它热源，在实现装置整体的小型·轻量化的同时，可以提高内燃机系统中能量的利用率。而且，由于在排气管内没有增加形成排气阻力的部件，所以不会导致内燃机的性能降低。而且，一般地，排气管由金属制成，所以热传导性高，能有效地将排气的排气热传递到催化剂。
燃料供给装置可以如此构成，即，设置在可将氢化燃料供给于催化剂的位置，并可相对单元入口大角度地雾化喷射氢化燃料。例如，喷射器(喷射装置)等是适合的，其与控制用驱动器连接，以能适当地控制每个供给装置的喷射量。而且，可以对一个反应装置设置多个燃料供给装置，最好是以在催化剂上形成氢化燃料的液膜状态的方式供给燃料。
在反应装置中可以沿排气管进一步设置与反应装置相连、并使由反应装置中的脱氢反应生成的混合气体通过的流路。这样，包含在反应装置中生成的富氢气体及脱氢产物的混合气体(富氢气体)能维持高温状态，也就是使脱氢产物保持气体状态，从而能使其容易地在管内通过。
排出内燃机的排气的排气管通常由单一的管构成，但是也可以从单一的管分支出多个。在这种情况中，由于分支出的各排气管可以分别设有反应装置，所以能在车辆内设置多个反应装置。结果，能增加可供给的氢量。
<分离装置>
分离装置，从反应装置中氢化燃料的脱氢反应生成的富氢气体和脱氢产物的混合气体中分离富氢气体。
作为分离装置，例如有通过热交换或绝热膨胀等冷却该混合气体、通过重力或离心力分离脱氢产物的方法；由高分子或Pd薄膜等氢透过膜分离该混合气体的方法；使该混合气体通过活性碳等有机物吸附剂、以分离脱氢产物的方法等。
<脱氢产物>
和富氢气体分离后的脱氢产物被储存在脱氢产物储存部中。
代替单独地设置罐，脱氢产物储存部最好为包含储存氢化燃料的氢化燃料储存部的多室储存罐。在这种情况中，优选的是，氢化燃料储存部和分离富氢气体后的脱氢产物储存部各自使用伸缩性树脂材料。这样的话，可以汇总到一个罐中，从而可以设置在车辆等有限的场所内，并实现轻量化。而且，由于除去富氢气体后的脱氢产物被储存起来，所以没有必要设置用于排出富氢气体的排出口。
脱氢产物送入内燃机中，可以和现有的汽油等燃料同样地作为燃料使用。而且，回收脱氢产物并进行氢化，可以再次作为氢化燃料使用。
<富氢气体>
由分离装置分离后的富氢气体可以供给于内燃机。而且，也可以和氢化燃料或脱氢产物一起供给于内燃机。因此，可以设置供给于内燃机的进气系统、燃烧室及排气系统中至少一个的氢供给装置。氢供给装置可以根据情况进行适当选择，例如可以适用喷射器(喷射装置)等。
为了实现上述目的，第六发明为氢利用内燃机，其特征在于，具有氢化汽油罐，储存包含有机氢化物的氢化汽油；燃料分离装置，将上述氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油；及燃料供给装置，在上述氢化汽油、上述富氢气体及上述脱氢化汽油中，至少将上述富氢气体和上述脱氢化汽油作为燃料分别单独地或同时供给于内燃机。
根据第六发明，第七发明的特征在于，上述燃料供给装置具有氢化汽油供给装置，用于将上述氢化汽油供给于内燃机；富氢气体供给装置，用于将上述富氢气体供给于内燃机；脱氢化汽油供给装置，用于将上述脱氢化汽油供给于内燃机；燃料选择装置，从上述氢化汽油、上述富氢气体及上述脱氢化汽油中选择应用作燃料的一种以上的燃料；及燃料供给控制装置，控制上述氢化汽油供给装置、上述富氢气体供给装置及上述脱氢化汽油供给装置，以将选择的燃料供给于内燃机。
根据第七发明，第八发明的特征在于，具有判断汽油供给的必要性的汽油要否判断装置、和判断可否进行上述脱氢化汽油供给的脱氢化汽油供给可否判断装置，上述燃料供给控制装置确认汽油供给的必要性，并仅在不可以进行上述脱氢化汽油的供给的情况下，容许上述氢化汽油向内燃机的供给。
根据第八发明，第九发明的特征在于，具有判断可否进行上述富氢气体供给的富氢气体供给可否判断装置，上述燃料供给控制装置，在上述富氢气体及上述脱氢化汽油两者可供给的情况下，总是将它们的组合作为燃料供给于内燃机。
根据第六发明，第十发明的特征在于，上述燃料供给装置具有富氢气体供给装置，用于将上述富氢气体供给于内燃机；脱氢化汽油供给装置，用于将上述脱氢化汽油供给于内燃机；燃料选择装置，从上述富氢气体及上述脱氢化汽油中选择应用作燃料的一种以上的燃料；及燃料供给控制装置，控制上述富氢气体供给装置及上述脱氢化汽油供给装置，以将选择的燃料供给于内燃机。
根据第十发明，第十一发明的特征在于，具有用于储存上述富氢气体的富氢气体罐、和判断上述富氢气体的残余量是否超过可供给判定量的富氢气体残余量判定装置，上述燃料供给控制装置具有燃料供给量计算装置，该燃料供给量计算装置在只有上述脱氢化汽油被供给于内燃机的前提下，计算该脱氢化汽油的燃料供给量，上述燃料供给控制装置在上述富氢气体的残余量为上述可供给判定量以下的情况下，根据由上述燃料供给量计算装置算出的燃料供给量，仅将上述脱氢化汽油供给于内燃机。
根据第十发明或第十一发明，第十二发明的特征在于，具有用于储存上述脱氢化汽油的脱氢化汽油罐、和判断上述脱氢化汽油的残余量是否达到储存上限量的脱氢化汽油残余量判定装置，上述燃料分离装置将上述氢化汽油分离成上述富氢气体和上述脱氢化汽油，以补充上述富氢气体的消耗量，上述燃料供给控制装置在上述脱氢化汽油的残余量达到上述储存上限量的情况下，仅将上述脱氢化汽油供给于内燃机。
根据第一至第五发明的氢利用内燃机，可以从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中自由地选择一种或两种以上的燃料并将其供给于内燃机，在将氢供给于发动机等内燃机的进气系统或排气系统、燃烧室的情况下，可以使用由氢化燃料的脱氢反应生成的氢进行氢的供给，而没有高压罐或液态氢罐等的搭载、或者氢的吸着·吸附、燃料改性的情况，而且，在实现能量利用的高效率化、装置整体的小型化、轻量化的同时，可以构建清洁的系统。
根据第六发明，通过仅供给包含有机氢化物的氢化汽油，可以在车辆上使用氢化汽油、富氢气体及脱氢化汽油三种燃料。而且，根据本发明，由于至少将富氢气体和脱氢化汽油用作燃料，所以能使内燃机良好地工作。
根据第七发明，可以从氢化汽油、富氢气体及脱氢化汽油中选择任意燃料，以根据需要供给内燃机。因此，根据本发明，关于使用燃料的种类，可以得到高的自由度，并能针对各种状况进行适当的处理。
根据第八发明，在要求汽油供给的情况下，能尽可能地供给脱氢化汽油。脱氢化汽油具有高的辛烷值。因此，根据本发明，可以提高内燃机的耐爆震特性。
根据第九发明，在可供给富氢气体和脱氢化汽油两者的情况下，能够总是将它们组合作为燃料供给内燃机。根据上述组合，在确保高的耐爆震性能的同时，可以实现优良的燃料消耗特性、优良的排放特性。
根据第十发明，将氢化汽油作为燃料，可以将富氢气体及脱氢化汽油供给于内燃机。因此，根据本发明，能容易地进行燃料的处理，并能实现高的耐爆震性、优良的燃料消耗特性、及优良的排放特性。
根据第十一发明，可以监视富氢气体的残余量，并在不可能进行富氢气体的供给的情况下，可以通过仅将脱氢化汽油供给内燃机来实现稳定的运转状态。
根据第十二发明，可以将氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油，以补充富氢气体的消耗量。结果，在脱氢汽油过剩、其残余量达到储存上限量的情况下，可以通过停止氢向内燃机的供给并仅进行脱氢化汽油的供给来防止脱氢化汽油过剩的发生。
另外，在上述实施方式1中，脱氢反应器1相当于上述第一发明中的“反应装置”，分离装置2相当于上述第一发明中的“分离装置”。而且，阀V1、V2，泵P1、P4，供给配管23，配管17，氢供给用喷射器18，汽油供给用喷射器19，及缓冲罐20相当于上述第二发明中的“燃料供给装置”。
而且，在上述实施方式1中，氢化燃料储存部4相当于上述第六发明中的“氢化汽油罐”；脱氢反应器1及分离装置2相当于上述第六发明中的“燃料分离装置”；阀V1、V2，泵P1、P4，供给配管23，配管17，氢供给用喷射器18，汽油供给用喷射器19，及缓冲罐20相当于上述第六发明中的“燃料供给装置”。
而且，在上述实施方式1中，阀V1、V2、泵P1、供给配管23及汽油供给用喷射器19相当于上述第七发明中的“氢化汽油供给装置”和“脱氢化汽油供给装置”，泵P4、配管17、氢供给用喷射器18及缓冲罐20相当于上述第七发明中的“富氢气体供给装置”。而且，ECU6通过对应内燃机的运行状态选择应供给的燃料来实现上述第七发明中的“燃料选择装置”，并通过对应上述选择、控制阀V1、V2，泵P1、P2，氢供给用喷射器18及汽油供给用喷射器19来实现上述第七发明中的“燃料供给控制装置”。
而且，在上述实施方式1中，通过在ECU6中判断汽油供给的必要性来实现上述第八发明中的“汽油要否判断装置”，并通过判断脱氢产物是否存在可供给程度来实现上述第八发明中的“脱氢化汽油供给可否判断装置”。另外，这里，通过在ECU6中判断富氢气体是否存在可供给程度来实现上述第九发明中的“富氢气体供给可否判断装置”。
而且，在上述实施方式2中，脱氢反应器52及分离装置70相当于上述第六发明中的“燃料分离装置”，汽油缓冲罐76、汽油供给管80、泵82、汽油供给用喷射器50、泵86、氢缓冲罐84、氢供给管92、及氢供给用喷射器48相当于上述第六发明中的“燃料供给装置”。
而且，在上述实施方式2中，泵86、氢缓冲罐84、氢供给管92及氢供给用喷射器48相当于上述第十发明中的“富氢气体供给装置”，汽油缓冲罐76、汽油供给管80、泵82、汽油供给用喷射器50相当于上述第十发明中的“脱氢化汽油供给装置”。而且，ECU96通过实行上述步骤106及112～130的处理来实现上述第十发明中的“燃料选择装置”，并通过实行上述步骤108及110的处理来实现上述第十发明中的“燃料供给控制装置”。
而且，在上述实施方式2中，ECU96通过实行上述步骤106的处理来实现上述第十一发明中的“富氢气体残余量判断装置”，并通过实行上述步骤108的处理来实现上述第十一发明中的“燃料供给量计算装置”。另外，这里，ECU96通过实行上述步骤112的处理来实现上述第十二发明中的“脱氢化汽油残余量判断装置”。
工业上的可利用性根据本发明的氢利用内燃机，可以从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中自由地选择一种或两种以上的燃料并将其供给于内燃机，在将氢供给于发动机等内燃机的进气系统或排气系统、燃烧室的情况下，可以使用由氢化燃料的脱氢反应生成的氢进行氢的供给，无需高压罐或液态氢罐等的搭载、或者氢的吸着·吸附、燃料改性，而且，在实现能量利用的高效率化、装置整体的小型化、轻量化的同时，可以构建清洁的系统。
权利要求
1.一种氢利用内燃机，供给从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种或两种以上的燃料以进行工作，其特征在于，具有氢化燃料储存部；反应装置，具有可加热地配置的催化剂，并使由该氢化燃料储存部供给的氢化燃料在加热的所述催化剂上进行脱氢反应；分离装置，分离由该脱氢反应产生的富氢气体和脱氢产物；及脱氢产物储存部，储存分离后的该脱氢产物。
2.如权利要求1所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有燃料供给装置，该燃料供给装置可以从储存在上述氢化燃料储存部的氢化燃料、由所述分离装置分离的富氢气体、及储存在所述脱氢产物储存部中的脱氢产物中任意选择一种以上的燃料供给于内燃机。
3.如权利要求1或2所述的氢利用内燃机，其特征在于，催化剂的载体为蜂窝状载体。
4.如权利要求3所述的氢利用内燃机，其特征在于，蜂窝状载体是催化剂承载用蜂窝状载体，其单元数为45～310单元/cm2，且有机氢化物入口直径和纵深长度的比(直径/长度)为0.1～0.5。
5.如权利要求1至4中任一项所述的氢利用内燃机，其特征在于，所述氢化燃料储存部及所述脱氢产物储存部都使用伸缩性树脂材料。
6.一种氢利用内燃机，其特征在于，具有氢化汽油罐，储存包含有机氢化物的氢化汽油；燃料分离装置，将所述氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油；及燃料供给装置，在所述氢化汽油、所述富氢气体及所述脱氢化汽油中，至少将所述富氢气体和所述脱氢化汽油作为燃料分别单独地或同时供给于内燃机。
7.如权利要求6所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有氢化汽油供给装置，用于将所述氢化汽油供给于内燃机；富氢气体供给装置，用于将所述富氢气体供给于内燃机；脱氢化汽油供给装置，用于将所述脱氢化汽油供给于内燃机；燃料选择装置，从所述氢化汽油、所述富氢气体及所述脱氢化汽油中选择应用作燃料的一种以上的燃料；及燃料供给控制装置，控制所述氢化汽油供给装置、所述富氢气体供给装置及所述脱氢化汽油供给装置，以将选择的燃料供给于内燃机。
8.如权利要求7所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有判断汽油供给的必要性的汽油要否判断装置、和判断可否进行所述脱氢化汽油供给的脱氢化汽油供给可否判断装置，所述燃料供给控制装置确认汽油供给的必要性，并仅在不可以进行所述脱氢化汽油的供给的情况下，容许所述氢化汽油向内燃机的供给。
9.如权利要求8所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有判断可否进行所述富氢气体供给的富氢气体供给可否判断装置，所述燃料供给控制装置，在所述富氢气体及所述脱氢化汽油两者可供给的情况下，总是将它们的组合作为燃料供给于内燃机。
10.如权利要求6所述的氢利用内燃机，其特征在于，所述燃料供给装置具有富氢气体供给装置，用于将所述富氢气体供给于内燃机；脱氢化汽油供给装置，用于将所述脱氢化汽油供给于内燃机；燃料选择装置，从所述富氢气体及所述脱氢化汽油中选择应用作燃料的一种以上的燃料；及燃料供给控制装置，控制所述富氢气体供给装置及所述脱氢化汽油供给装置，以将选择的燃料供给于内燃机。
11.如权利要求10所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有用于储存所述富氢气体的富氢气体罐、和判断所述富氢气体的残余量是否超过可供给判定量的富氢气体残余量判定装置，所述燃料供给控制装置具有燃料供给量计算装置，该燃料供给量计算装置在只有所述脱氢化汽油被供给于内燃机的前提下，计算该脱氢化汽油的燃料供给量，所述燃料供给控制装置在所述富氢气体的残余量为所述可供给判定量以下的情况下，根据由所述燃料供给量计算装置算出的燃料供给量，仅将所述脱氢化汽油供给于内燃机。
12.如权利要求10或11所述的氢利用内燃机，其特征在于，具有用于储存所述脱氢化汽油的脱氢化汽油罐、和判断所述脱氢化汽油的残余量是否达到储存上限量的脱氢化汽油残余量判定装置，所述燃料分离装置将所述氢化汽油分离成所述富氢气体和所述脱氢化汽油，以补充所述富氢气体的消耗量，所述燃料供给控制装置在所述脱氢化汽油的残余量达到所述储存上限量的情况下，仅将所述脱氢化汽油供给于内燃机。
全文摘要
本发明涉及自由地选择一种或两种以上的燃料供给于内燃机的系统。一种氢利用内燃机，其供给从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种以上的燃料以进行工作，其中，具有氢化燃料储存部；进行脱氢反应的反应装置；分离富氢气体和脱氢产物的分离装置；及储存该脱氢产物的脱氢产物储存部。
文档编号F02M27/02GK1871425SQ20048003120
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月6日 优先权日2003年10月21日
发明者品川知广, 渥美贵司 申请人:丰田自动车株式会社