内燃机系统的制作方法
内燃机系统的制作方法
【专利摘要】本发明不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。本发明的内燃机系统具备：内燃机(10)，其在与燃烧室(11)连通的排气路径(13)和吸气路径(12)之间连接有排气循环路径(30)；重整用燃料喷射装置(33)，其向在该排气循环路径(30)中流通的废气中喷射重整用燃料；重整器(32)，在该重整器(32)中具备通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统还设置有：重整催化剂再生单元(C3)，该重整催化剂再生单元(C3)在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
【专利说明】内燃机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机系统，其具有重整器，该重整器使废气的一部分回流到与内燃机的燃烧室所连通的排气路径和吸气路径连通的排气循环路径，并且具备通过给送到该废气中的重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂。
【背景技术】
[0002]以前，已知一种排气循环系统，其通过使从内燃机排出的废气的一部分回流混合到吸气系统，来降低燃烧时的最高温度，降低该废气中的Nox。
[0003]作为应用了上述排气循环系统的系统，提出了以下内燃机的EGR(Exhaust GasRecirculation:排气再循环)重整系统，其向回流的废气供给燃料，利用废气的热在重整催化剂上进行重整反应(吸热反应)，使含氢气和一氧化碳的气体回流到吸气系统，由此实现排气热的回收、燃油消耗率的提高(例如专利文件I)。
[0004]另外，还提出了一种通过检测重整催化剂的劣化来防止燃油消耗率恶化、转矩变动的内燃机的EGR重整系统(例如专利文件2)。
[0005]作为重整反应，设想利用了废气中的水蒸汽的水蒸汽重整反应以及利用了二氧化碳的干式重整，但都是容易析出碳的反应。
[0006]进一步，通过向废气中供给燃料来进行重整反应，但根据燃料的供给方法不同，有可能燃料不与废气成分均匀地混合而局部地产生s/C、CO2ZC比低的区域，在s/c、CO2ZC低的条件下更容易析出碳。
[0007]在产生碳析出时，重整催化剂不会马上发挥作用，无法得到希望的含氢气体。由于碳析出造成的重整催化剂的性能降低存在通过利用含氧气体的氧化反应进行燃烧除去而恢复的情况。但是，燃烧温度与碳析出量相应地变高，因此在碳析出量多的情况下，引起急剧的温度上升。急剧的温度上升有可能导致催化剂热劣化，其主要热劣化是催化剂颗粒的烧结，另外许多热劣化是难以再生的永久劣化。
[0008]进一步，对于重整催化剂的性能降低、劣化、异常，例如提出了重整催化剂温度、氢浓度、一氧化碳浓度等各种检测方法，另一方面，在重整催化剂上一边进行碳析出一边持续生成含氢气体。
[0009]专利文件1:日本特开昭61-35375号公报
[0010]专利文件2:日本专利第4013704号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]在上述各检测方法中，在检测出重整催化剂的性能降低、劣化时，有时析出相当量的碳，在该情况下，有可能虽然检测出性能降低、劣化但是在再生时产生热劣化而使重整催化剂的性能进一步降低。
[0013]因此，本发明的目的在于提供一种内燃机系统，其不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。
[0014]用于解决问题的方案
[0015]用于解决上述问题的本发明是一种内燃机系统，具有:内燃机，其在与燃烧室连通的排气路径和吸气路径之间连接有排气循环路径；重整用燃料喷射装置，其向在该排气循环路径中流通的废气中喷射重整用燃料；以及重整器，该重整器中设置有通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统的特征在于，还设置有重整催化剂再生单元，该重整催化剂再生单元在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明，不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统的结构的说明图。
[0019]图2是表示该内燃机系统的第一例子涉及的动作的流程图。
[0020]图3是表示该内燃机系统的第二例子涉及的动作的流程图。
[0021]图4是表示该内燃机系统的第三例子涉及的动作的流程图。
[0022]图5是表示该内燃机系统的第四例子涉及的动作的流程图。
[0023]图6是表示本发明的第二实施方式的内燃机系统的结构的说明图。
[0024]图7是表示该第二实施方式的内燃机系统的第一例子涉及的动作的流程图。
[0025]图8是表示该第二实施方式的内燃机系统的第二例子涉及的动作的流程图。
[0026]图9是表示该第二实施方式的内燃机系统的第三例子涉及的动作的流程图。
[0027]图10是表示该第二实施方式的内燃机系统的第四例子涉及的动作的流程图。
[0028]图11是表示该第二实施方式的内燃机系统的第五例子涉及的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照【专利附图】
【附图说明】用于实施本发明的方式。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统的结构的说明图。
[0030]本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统Al构成为具有:作为内燃机的四循环发动机10 ;与该燃烧室11的吸气口 Ila连接的吸气路径(以下称为“吸气管”)12 ;与该排气口 Ilb连接的排气路径(以下称为“排气管”)13 ;连接在这些吸气管12和排气管13之间的排气循环路径(以下称为EGR(Exhaust Gas Recirculation:排气再循环)管)30 ;以及作为本系统的控制中枢的控制器C。
[0031]在吸气管12上，在其吸气口 Ila附近配设有主燃料供给装置20，并且在该主燃料供给装置20的吸气方向上游侧配设有用于对朝向燃烧室11的空气量进行增减控制的吸气控制阀18。
[0032]主燃料供给装置20具有向燃烧室11内或吸气管12内喷射主燃料的功能，与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0033]在排气管13配设有用于增减废气的流量的排气控制阀19。此外，16是活塞，17是火花塞。[0034]EGR管30用于使从上述排气管13排出的废气的一部分分流到吸气管12的管，换一种说法是用于回流循环的管，在该EGR管30上，从废气的流通方向α的上游侧向下游侧顺序地配设有重整用燃料喷射装置33、重整器32、用于冷却废气的EGR冷却器31、用于对废气的流量进行增减调整的EGR阀8以及管开闭阀7。
[0035]此外，EGR阀8和管开闭阀7与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0036]重整用燃料喷射装置33具有向朝向重整器32流通的废气中喷射重整用燃料的功能，与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0037]重整器32内设有通过上述重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，在重整器32中配设有重整催化剂温度传感器SI。
[0038]重整催化剂温度传感器SI用于检测重整器32的重整催化剂的温度，与控制器C的输入侧连接，能够测定重整催化剂的温度。
[0039]即，在内燃机系统Al中，使在燃烧室11内进行了化学计量(stoichiometric)燃烧的废气的一部分从排气管13分流到EGR管30，并且对其施加重整用燃料而在重整器32内的重整催化剂上重整得到含氢气体,回流到吸气管12。
[0040]控制器C由CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)、接口电路等构成,通过执行需要的程序而具有以下的各功能。
[0041]内燃机系统Al在规定的重整催化剂的每个再生时期，通过使含氧气体回流到EGR管30而进行重整催化剂的再生，在本实施方式中如下。
[0042](I)判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期的功能。将该功能称为“再生时期判定单元Cl”。
[0043]在本实施方式中，“规定的再生时期”是“停止了废气重整时”，判定是否停止了废
气重整。
[0044]“停止了废气重整时”是停止了由重整用燃料喷射装置33喷射重整用燃料时。
[0045]在停止了废气重整时，由于在即将停止废气重整时进行了重整，因此重整催化剂温度多是适合于再生的温度。在很多情况下能够在废气的重整停止的同时供给含氧气体。
[0046]但是，在重整催化剂温度达到650°C以上的情况下，不能供给含氧气体。当在重整催化剂温度高的状态下供给含氧气体时，在对析出的碳进行氧化除去时，由于伴随着燃烧的温度上升而重整催化剂有可能热劣化。
[0047]此外，作为“规定的再生时期”，不限于“停止了废气重整时”，也可以是“发动机即
将停止时”。
[0048]“发动机即将停止时”是指节流阀(未图示)恢复的状态，通常活塞由于惯性而旋转数个周期。
[0049]在节流阀恢复之前在燃烧室11内进行稀薄燃烧，由此在节流阀恢复后，得到与数周期相应的量的稀薄燃烧排气或空气。利用在该旋转时产生的稀薄燃烧排气进行重整催化剂的再生。
[0050](2)在判定为成为规定的再生时期时，开始向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给开始单元C2”。
[0051]S卩，通过关闭排气控制阀19并且打开管开闭阀7来开始含氧气体的供给。
[0052](3)通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生的功能。将该功能称为“重整催化剂再生单元C3”。
[0053]“重整催化剂的再生”是通过含氧气体对重整催化剂进行氧化，在本实施方式中，通过在需要的温度下使从内燃机10排出的稀薄燃烧气体在EGR管30中流通来进行。
[0054]作为含氧气体，只要含有燃烧除去碳所需要的氧即可，除了从上述的燃烧室11排出的稀薄燃烧气体以外，也可以是空气。
[0055](4)停止向EGR供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给停止单元C4”。
[0056]通过打开排气控制阀19，停止含氧气体向EGR管30的供给。
[0057]接着，参照图2、图3说明由上述结构构成的内燃机系统Al的动作。图2是表示内燃机系统Al的第一例子涉及的动作的流程图，图3是表示内燃机系统Al的第二例子涉及的动作的流程图。
[0058]此外，在图2中将步骤I简记为“SI”，在图3中将步骤I简记为“Sal”，对于以下的各步骤也同样标明。
[0059]首先，说明图2所示的第一例子涉及的动作。此外，在图2、图3和后述的图4中，将“含氧气体”标明为“再生气体”。
[0060]步骤I (在图2中记载为“SI”。以下同样。):判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0061]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0062]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0063]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0064]接着，说明图3所示的第二例子涉及的动作。
[0065]步骤I (在图3中记载为“Sal”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为发动机即将停止时，前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0066]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0067]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通，来进行重整催化剂的再生处理。
[0068]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0069]S卩，搭载了电池(未图示)的混合动力发动机系统高效地运转，因此发动机停止机会频繁出现，能够适时地进行重整催化剂的再生。
[0070]另外，在上述搭载了电池的混合动力发动机系统中，在发动机停止时，即使不利用上述那样的活塞的动作，通过用电动机驱动活塞也能够向重整催化剂供给含氧气体。
[0071]S卩，也可以具有以下的功能，即通过电动机使内燃机10动作，通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生。
[0072]此外，也可以使进行将图3所示的步骤(Sal) I的判定处理嵌入到图2所示的流程图中的动作。
[0073]图4是表示内燃机系统Al的第三例子涉及的动作的流程图。
[0074]在本例子中，“重整催化剂的规定的再生时期”是怠速停止。
[0075]“怠速停止”是指在内燃机10动作时车体(未图示)停止的状态，由再生时期判定单元Cl判定是否处于该状态。[0076]步骤1:(在图4中记载为“Sbl”。以下同样。)判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0077]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0078]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0079]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0080]S卩，在怠速停止时，预想为重整催化剂温度比较低，能够不用担心高温时的热劣化地进行再生。
[0081]此外，也可以将图4所示的流程图组合到图2、3所示的流程图中。S卩，也可以顺序地进行步骤S1、Sal、Sbl的判定，并且在每次进行该判定时进行重整催化剂的再生。
[0082]图5是表示内燃机系统Al的第四例子涉及的动作的流程图。
[0083]在本例子中，“规定的再生时期”是开始利用重整催化剂对再循环的废气进行重整时。在图5中，标明为“EGR重整开始时”。
[0084]具体地说，是指在重整用燃料喷射前只使废气流通的状态，由再生时期判定单元Cl判定是否处于该状态。
[0085]步骤1:判定是否是EGR重整开始时，在判定为是EGR重整开始时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0086]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0087]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通，来进行重整催化剂的再生处理。
[0088]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0089]图6是表示本发明的第二实施方式涉及的内燃机系统A2的结构的框图。此外，对于与在上述实施方式中说明了的部分同等的部分，附加与它们相同的符号并省略说明。
[0090]本发明的第二实施方式涉及的内燃机系统A2构成为除了上述的内燃机系统Al的结构以外还在EGR管30上设置含氧气体供给装置40。
[0091]含氧气体供给装置40被配置在重整器32的废气的流通方向α的上游侧，并且与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0092](I)判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期的功能。将该功能称为“再生时期判定单元Cl”。
[0093]在本实施方式中，“规定的再生时期”是“停止了 EGR重整时”，具体地说，判定是否停止了重整用燃料的喷射。
[0094](2)判定设置在重整器32的重整催化剂是否为需要的温度的功能。将该功能称为“重整器催化剂温度判定单元C5”。
[0095]通过上述的重整器催化剂温度传感器SI检测重整催化剂的温度。在本实施方式中，判定是否为650°C以下。
[0096]含氧气体的氧化反应是发热反应，因此多会在重整催化剂上析出碳，在发生一次反应时，有可能成为高温。在成为高温时，引起重整催化剂的热劣化的可能性提高，因此在重整催化剂温度为650°C以上的情况下，不能供给用于再生的含氧气体。理想的是在重整催化剂温度成为规定的温度后供给含氧气体。[0097](3)判定重整催化剂是否包含在希望的温度区域中的功能。将该功能称为“重整催化剂温度区域判定单元C6”。
[0098]“需要的温度区域”在本实施方式中设为300?600°C (300°C以上且650°C以下)。
[0099]S卩，为了使析出的碳高效地燃烧，在重整催化剂温度过低时难以进行氧化反应。因此，理想的是在300?600°C下进行。更理想的是450?600°C。
[0100](4)开始向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给开始单元 C2”。
[0101]S卩，通过关闭排气控制阀19并且打开管开闭阀7来开始含氧气体的供给。
[0102](5)通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生的功能。将该功能称为“重整催化剂再生单元C3”。
[0103]“重整催化剂的再生”是通过含氧气体对重整催化剂进行氧化，在本实施方式中，通过在需要的温度下从含氧气体供给装置40使含氧气体在EGR管30中流通来进行。
[0104](6)停止向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给停止单元 C4”。
[0105]通过打开排气控制阀19而停止含氧气体向EGR管30的供给。
[0106]图7是表示内燃机系统A2的第一例子涉及的动作的流程图。
[0107]在本例子中，“规定的再生时期”是停止了重整催化剂的重整时。在图7中，标明为“EGR重整停止”。
[0108]具体地说，是停止了重整用燃料的喷射时，由再生时期判定单元Cl判定是否停止了重整用燃料的喷射。
[0109]步骤1(在图7中记载为“Sdl”。以下同样。):判定是否停止了重整催化剂的重整，在判定为停止了重整催化剂的重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0110]步骤2:判定重整催化剂的温度是否为650°C以下，在判定为650°C以下时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0111]步骤3:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0112]步骤4:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0113]步骤5:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0114]步骤6:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0115]图8是表示内燃机系统A2的第二例子涉及的动作的流程图。
[0116]步骤1(在图8中记载为“Sel”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为是发动机即将停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0117]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0118]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0119]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。[0120]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0121]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0122]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0123]图9是表示内燃机系统A2的第三例子涉及的动作的流程图。
[0124]步骤1:判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0125]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0126]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0127]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。
[0128]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0129]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0130]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0131]图10是表示内燃机系统A2的第四例子涉及的动作的流程图。
[0132]步骤1(在图10中记载为“Sgl”。以下同样。):判定是否开始了废气重整，在判定为开始了废气重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0133]步骤2:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0134]步骤3:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0135]步骤4:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0136]步骤5:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0137]步骤6:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0138]图11是表示内燃机系统2的第五例子涉及的动作的流程图。
[0139]在本例子中，控制器C具有以下的功能。
[0140](7)计算重整催化剂的再生前后的温度的功能。将该功能称为“重整催化剂温度计算单元C7”。
[0141]在本实施方式中，根据通过重整器催化剂温度传感器SI检测出的检测值来计算重整催化剂的再生前后的温度。
[0142](8)判定再生前后的重整催化剂温度的差是否为负的功能。将该功能称为“重整器催化剂温度判定单元CS”。
[0143]在判定为再生前后的重整催化剂温度的差为负时，重整催化剂再生单元在上述的EGR重整开始时进行重整催化剂的再生。
[0144]步骤I (在图11中记载为“Shi”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为是发动机即将停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0145]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0146]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0147]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C~650°C的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。
[0148]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0149]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0150]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0151]步骤8:判定处理前后的重整催化剂温度差AT是否为负，在判定为处理前后的重整催化剂温度差AT为负时前进到步骤9，如果不是则重复步骤8。
[0152]步骤9:在EGR重整开始时进行追加的再生处理。
[0153]根据上述内燃机系统A2，能够得到以下的效果。
[0154]?通过设置含氧气体供给装置40，能够不受燃烧室11内的燃烧状态的左右地进行再生处理。即，通过本结构，在EGR重`整停止时和EGR重整开始时进行再生的情况下是有效的。
[0155]?另外，通过设置含氧气体供给装置40，能够任意地控制再生处理时间。在EGR重整停止时进行再生、再生前后的重整催化剂温度差ΛΤ不为负的情况(B卩，正在燃烧而再生不充分的情况)下，还能够持续进行再生直到重整催化剂温度差ΛT为负为止。
[0156]根据上述各实施方式的内燃机系统，能够得到以下的效果。
[0157]?不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。
[0158]?能够适时地再生重整催化剂，因此能够显著地提高该重整催化剂的寿命。
[0159]?不设置检测重整催化剂的性能降低、劣化的单元就能够进行再生，因此能够简化车载系统。
[0160]?在重整催化剂温度高的情况下不进行重整催化剂的再生，由此能够防止因热劣化造成的重整催化剂的永久劣化。
[0161]?通过在怠速停止时进行重整催化剂的再生，在重整催化剂的温度不怎么高的条件下也能够进行再生。
[0162]?通过在EGR重整开始时进行重整催化剂的再生，能够从比较低温开始花费时间地进行再生。
[0163]通过基于含氧气体的氧化反应进行重整催化剂的再生，由此能够对作为性能降低原因之一的析出碳进行氧化除去。
[0164]?通过使用内燃机的稀薄燃烧气体作为在重整催化剂的再生中使用的含氧气体，不设置特别的含氧气体供给单元就能够进行重整催化剂的再生。
[0165]?通过从含氧气体供给装置10供给在重整催化剂的再生中使用的含氧气体，能够不依存于内燃机10的运转状态地进行供给。
[0166]?通过在重整催化剂温度为300°C以上且600°C以下时进行重整催化剂的再生，能够对析出的碳进行氧化除去并且防止由于热劣化造成的催化剂的永久劣化。
[0167]在重整催化剂的再生时重整催化剂温度为650°C以上的情况下，不供给含氧气体，由此能够防止重整催化剂再生时的热劣化造成的催化剂的永久劣化。
[0168]?在再生重整催化剂时该再生前后的重整催化剂温度的温度差AT为负的情况下，除了当初的再生处理以外，还在EGR重整开始时进行再生，由此即使在当初的再生不充分的情况下也能够维持重整催化剂的性能。
[0169]?不像现有技术那样设置检测重整催化剂的性能降低、劣化的装置类就能够进行重整催化剂的再生，因此能够简化车载用系统。
[0170]?在重整催化剂温度高的情况下不进行再生处理，由此能够防止由于热劣化造成的重整催化剂的永久劣化。
[0171]实施例
[0172]以下，说明更具体的实施例。
[0173]吸附铑系催化剂作为重整催化剂，在图1所示的内燃机系统Al中，通过图8的流程图所示的过程在发动机即将停止时实施再生处理。在发动机即将停止时进行再生处理的情况下，配合地确认停止EGR重整、即不向重整催化剂供给燃料的情况来进行再生处理。与不进行再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了一位数以上。
[0174]另外，在图6所示的内燃机系统A2中，从含氧气体供给装置40供给空气，通过图7的流程图所示的过程在EGR重整停止时实施再生处理。与不实施再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了一位数以上。
[0175]进一步，在该内燃机系统A2中，组合图7~11所示的再生方法而实施再生处理。其结果是与不实施再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了两位数以上。
[0176]如以上那样，根据本发明的内燃机系统Al、A2，能够适时地再生重整催化剂，因此能够显著地提高重整催化剂的寿命，并且能够实现燃油消耗率的提高。
[0177]以上详细进行了说明，但在任意情况下，在上述各实施方式中说明的各结构都不限于只应用于这些各实施方式，能够将在一个实施方式中说明的结构适用或应用于其他实施方式，进一步能够任意地对其进行组合。
[0178]附图标记说明
[0179]10:内燃机；11:燃烧室；12:吸气路径；13:排气路径；30:排气循环路径；32:重整器；33:重整用燃料喷射装置；40:含氧气体供给装置；A1、A2:内燃机系统；C1:再生时期判定单元(重整停止判定单元)；C2:含氧气体供给开始单元；C3:重整催化剂再生单元；C4:含氧气体供给停止单元；C5:重整器催化剂温度判定单元；C6:重整催化剂温度区域判定单元；S1:重整器催化剂温度传感器。
【权利要求】
1.一种内燃机系统，具有:内燃机，其在与燃烧室连通的排气路径和吸气路径之间连接有排气循环路径；重整用燃料喷射装置，其向在该排气循环路径中流通的废气中喷射重整用燃料；以及重整器，该重整器中设置有通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统的特征在于， 设置有重整催化剂再生单元，该重整催化剂再生单元在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
2.根据权利要求1所述的内燃机系统，其特征在于， 还设置有再生时期判定单元，该再生时期判定单元判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是停止废气的重整时， 再生时期判定单元判定是否停止了废气的重整，在判定为停止了废气的重整时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是内燃机即将停止时， 再生时期判定单元判定是否是内燃机即将停止时，在判定为是内燃机即将停止时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是怠速停止， 再生时期判定单元判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的内燃机系统,其特征在于， 该规定的再生时期是开始对在排气循环路径中流通的废气进行重整时， 再生时期判定单元判定是否开始对在排气循环路径中流通的废气进行重整，在判定为开始对废气进行重整时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的内燃机系统,其特征在于， 重整催化剂再生单元通过基于含氧气体的氧化反应来进行上述重整催化剂的再生。
8.根据权利要求7所述的内燃机系统，其特征在于， 使用内燃机的稀薄燃烧气体作为含氧气体。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 在排气循环路径上配设有含氧气体供给装置， 通过该含氧气体供给装置供给含氧气体。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 在300°C以上且600°C以下的重整催化剂的温度下进行重整催化剂的再生。
11.根据权利要求1~10中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于，还具备: 催化剂温度判定单元，其判定设置于重整器的重整催化剂的温度是否成为650°C以上；以及 含氧气体供给停止单元，其在判定为该温度成为650°C以上时，停止含氧气体的供给。
12.根据权利要求1~11中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于，还具备:重整催化剂温度计算单元，其对重整催化剂的再生前后的温度进行计算；以及 重整催化剂温度判定单元，其判定再生前后的重整催化剂的温度的差是否成为负， 其中，在判定为再生前后的重整催化剂温度的温度差成为负时，在开始利用重整催化剂对再循环的废气进行重整时进行重整催化剂的再生。
【文档编号】F02M25/07GK103502619SQ201180070753
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年12月1日 优先权日:2011年3月9日
【发明者】星野真树, 和泉隆夫 申请人:日产自动车株式会社
【专利摘要】本发明不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。本发明的内燃机系统具备：内燃机(10)，其在与燃烧室(11)连通的排气路径(13)和吸气路径(12)之间连接有排气循环路径(30)；重整用燃料喷射装置(33)，其向在该排气循环路径(30)中流通的废气中喷射重整用燃料；重整器(32)，在该重整器(32)中具备通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统还设置有：重整催化剂再生单元(C3)，该重整催化剂再生单元(C3)在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
【专利说明】内燃机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机系统，其具有重整器，该重整器使废气的一部分回流到与内燃机的燃烧室所连通的排气路径和吸气路径连通的排气循环路径，并且具备通过给送到该废气中的重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂。
【背景技术】
[0002]以前，已知一种排气循环系统，其通过使从内燃机排出的废气的一部分回流混合到吸气系统，来降低燃烧时的最高温度，降低该废气中的Nox。
[0003]作为应用了上述排气循环系统的系统，提出了以下内燃机的EGR(Exhaust GasRecirculation:排气再循环)重整系统，其向回流的废气供给燃料，利用废气的热在重整催化剂上进行重整反应(吸热反应)，使含氢气和一氧化碳的气体回流到吸气系统，由此实现排气热的回收、燃油消耗率的提高(例如专利文件I)。
[0004]另外，还提出了一种通过检测重整催化剂的劣化来防止燃油消耗率恶化、转矩变动的内燃机的EGR重整系统(例如专利文件2)。
[0005]作为重整反应，设想利用了废气中的水蒸汽的水蒸汽重整反应以及利用了二氧化碳的干式重整，但都是容易析出碳的反应。
[0006]进一步，通过向废气中供给燃料来进行重整反应，但根据燃料的供给方法不同，有可能燃料不与废气成分均匀地混合而局部地产生s/C、CO2ZC比低的区域，在s/c、CO2ZC低的条件下更容易析出碳。
[0007]在产生碳析出时，重整催化剂不会马上发挥作用，无法得到希望的含氢气体。由于碳析出造成的重整催化剂的性能降低存在通过利用含氧气体的氧化反应进行燃烧除去而恢复的情况。但是，燃烧温度与碳析出量相应地变高，因此在碳析出量多的情况下，引起急剧的温度上升。急剧的温度上升有可能导致催化剂热劣化，其主要热劣化是催化剂颗粒的烧结，另外许多热劣化是难以再生的永久劣化。
[0008]进一步，对于重整催化剂的性能降低、劣化、异常，例如提出了重整催化剂温度、氢浓度、一氧化碳浓度等各种检测方法，另一方面，在重整催化剂上一边进行碳析出一边持续生成含氢气体。
[0009]专利文件1:日本特开昭61-35375号公报
[0010]专利文件2:日本专利第4013704号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]在上述各检测方法中，在检测出重整催化剂的性能降低、劣化时，有时析出相当量的碳，在该情况下，有可能虽然检测出性能降低、劣化但是在再生时产生热劣化而使重整催化剂的性能进一步降低。
[0013]因此，本发明的目的在于提供一种内燃机系统，其不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。
[0014]用于解决问题的方案
[0015]用于解决上述问题的本发明是一种内燃机系统，具有:内燃机，其在与燃烧室连通的排气路径和吸气路径之间连接有排气循环路径；重整用燃料喷射装置，其向在该排气循环路径中流通的废气中喷射重整用燃料；以及重整器，该重整器中设置有通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统的特征在于，还设置有重整催化剂再生单元，该重整催化剂再生单元在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明，不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统的结构的说明图。
[0019]图2是表示该内燃机系统的第一例子涉及的动作的流程图。
[0020]图3是表示该内燃机系统的第二例子涉及的动作的流程图。
[0021]图4是表示该内燃机系统的第三例子涉及的动作的流程图。
[0022]图5是表示该内燃机系统的第四例子涉及的动作的流程图。
[0023]图6是表示本发明的第二实施方式的内燃机系统的结构的说明图。
[0024]图7是表示该第二实施方式的内燃机系统的第一例子涉及的动作的流程图。
[0025]图8是表示该第二实施方式的内燃机系统的第二例子涉及的动作的流程图。
[0026]图9是表示该第二实施方式的内燃机系统的第三例子涉及的动作的流程图。
[0027]图10是表示该第二实施方式的内燃机系统的第四例子涉及的动作的流程图。
[0028]图11是表示该第二实施方式的内燃机系统的第五例子涉及的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照【专利附图】
【附图说明】用于实施本发明的方式。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统的结构的说明图。
[0030]本发明的第一实施方式涉及的内燃机系统Al构成为具有:作为内燃机的四循环发动机10 ;与该燃烧室11的吸气口 Ila连接的吸气路径(以下称为“吸气管”)12 ;与该排气口 Ilb连接的排气路径(以下称为“排气管”)13 ;连接在这些吸气管12和排气管13之间的排气循环路径(以下称为EGR(Exhaust Gas Recirculation:排气再循环)管)30 ;以及作为本系统的控制中枢的控制器C。
[0031]在吸气管12上，在其吸气口 Ila附近配设有主燃料供给装置20，并且在该主燃料供给装置20的吸气方向上游侧配设有用于对朝向燃烧室11的空气量进行增减控制的吸气控制阀18。
[0032]主燃料供给装置20具有向燃烧室11内或吸气管12内喷射主燃料的功能，与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0033]在排气管13配设有用于增减废气的流量的排气控制阀19。此外，16是活塞，17是火花塞。[0034]EGR管30用于使从上述排气管13排出的废气的一部分分流到吸气管12的管，换一种说法是用于回流循环的管，在该EGR管30上，从废气的流通方向α的上游侧向下游侧顺序地配设有重整用燃料喷射装置33、重整器32、用于冷却废气的EGR冷却器31、用于对废气的流量进行增减调整的EGR阀8以及管开闭阀7。
[0035]此外，EGR阀8和管开闭阀7与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0036]重整用燃料喷射装置33具有向朝向重整器32流通的废气中喷射重整用燃料的功能，与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0037]重整器32内设有通过上述重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，在重整器32中配设有重整催化剂温度传感器SI。
[0038]重整催化剂温度传感器SI用于检测重整器32的重整催化剂的温度，与控制器C的输入侧连接，能够测定重整催化剂的温度。
[0039]即，在内燃机系统Al中，使在燃烧室11内进行了化学计量(stoichiometric)燃烧的废气的一部分从排气管13分流到EGR管30，并且对其施加重整用燃料而在重整器32内的重整催化剂上重整得到含氢气体,回流到吸气管12。
[0040]控制器C由CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)、接口电路等构成,通过执行需要的程序而具有以下的各功能。
[0041]内燃机系统Al在规定的重整催化剂的每个再生时期，通过使含氧气体回流到EGR管30而进行重整催化剂的再生，在本实施方式中如下。
[0042](I)判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期的功能。将该功能称为“再生时期判定单元Cl”。
[0043]在本实施方式中，“规定的再生时期”是“停止了废气重整时”，判定是否停止了废
气重整。
[0044]“停止了废气重整时”是停止了由重整用燃料喷射装置33喷射重整用燃料时。
[0045]在停止了废气重整时，由于在即将停止废气重整时进行了重整，因此重整催化剂温度多是适合于再生的温度。在很多情况下能够在废气的重整停止的同时供给含氧气体。
[0046]但是，在重整催化剂温度达到650°C以上的情况下，不能供给含氧气体。当在重整催化剂温度高的状态下供给含氧气体时，在对析出的碳进行氧化除去时，由于伴随着燃烧的温度上升而重整催化剂有可能热劣化。
[0047]此外，作为“规定的再生时期”，不限于“停止了废气重整时”，也可以是“发动机即
将停止时”。
[0048]“发动机即将停止时”是指节流阀(未图示)恢复的状态，通常活塞由于惯性而旋转数个周期。
[0049]在节流阀恢复之前在燃烧室11内进行稀薄燃烧，由此在节流阀恢复后，得到与数周期相应的量的稀薄燃烧排气或空气。利用在该旋转时产生的稀薄燃烧排气进行重整催化剂的再生。
[0050](2)在判定为成为规定的再生时期时，开始向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给开始单元C2”。
[0051]S卩，通过关闭排气控制阀19并且打开管开闭阀7来开始含氧气体的供给。
[0052](3)通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生的功能。将该功能称为“重整催化剂再生单元C3”。
[0053]“重整催化剂的再生”是通过含氧气体对重整催化剂进行氧化，在本实施方式中，通过在需要的温度下使从内燃机10排出的稀薄燃烧气体在EGR管30中流通来进行。
[0054]作为含氧气体，只要含有燃烧除去碳所需要的氧即可，除了从上述的燃烧室11排出的稀薄燃烧气体以外，也可以是空气。
[0055](4)停止向EGR供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给停止单元C4”。
[0056]通过打开排气控制阀19，停止含氧气体向EGR管30的供给。
[0057]接着，参照图2、图3说明由上述结构构成的内燃机系统Al的动作。图2是表示内燃机系统Al的第一例子涉及的动作的流程图，图3是表示内燃机系统Al的第二例子涉及的动作的流程图。
[0058]此外，在图2中将步骤I简记为“SI”，在图3中将步骤I简记为“Sal”，对于以下的各步骤也同样标明。
[0059]首先，说明图2所示的第一例子涉及的动作。此外，在图2、图3和后述的图4中，将“含氧气体”标明为“再生气体”。
[0060]步骤I (在图2中记载为“SI”。以下同样。):判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0061]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0062]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0063]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0064]接着，说明图3所示的第二例子涉及的动作。
[0065]步骤I (在图3中记载为“Sal”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为发动机即将停止时，前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0066]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0067]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通，来进行重整催化剂的再生处理。
[0068]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0069]S卩，搭载了电池(未图示)的混合动力发动机系统高效地运转，因此发动机停止机会频繁出现，能够适时地进行重整催化剂的再生。
[0070]另外，在上述搭载了电池的混合动力发动机系统中，在发动机停止时，即使不利用上述那样的活塞的动作，通过用电动机驱动活塞也能够向重整催化剂供给含氧气体。
[0071]S卩，也可以具有以下的功能，即通过电动机使内燃机10动作，通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生。
[0072]此外，也可以使进行将图3所示的步骤(Sal) I的判定处理嵌入到图2所示的流程图中的动作。
[0073]图4是表示内燃机系统Al的第三例子涉及的动作的流程图。
[0074]在本例子中，“重整催化剂的规定的再生时期”是怠速停止。
[0075]“怠速停止”是指在内燃机10动作时车体(未图示)停止的状态，由再生时期判定单元Cl判定是否处于该状态。[0076]步骤1:(在图4中记载为“Sbl”。以下同样。)判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0077]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0078]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0079]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0080]S卩，在怠速停止时，预想为重整催化剂温度比较低，能够不用担心高温时的热劣化地进行再生。
[0081]此外，也可以将图4所示的流程图组合到图2、3所示的流程图中。S卩，也可以顺序地进行步骤S1、Sal、Sbl的判定，并且在每次进行该判定时进行重整催化剂的再生。
[0082]图5是表示内燃机系统Al的第四例子涉及的动作的流程图。
[0083]在本例子中，“规定的再生时期”是开始利用重整催化剂对再循环的废气进行重整时。在图5中，标明为“EGR重整开始时”。
[0084]具体地说，是指在重整用燃料喷射前只使废气流通的状态，由再生时期判定单元Cl判定是否处于该状态。
[0085]步骤1:判定是否是EGR重整开始时，在判定为是EGR重整开始时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0086]步骤2:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0087]步骤3:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通，来进行重整催化剂的再生处理。
[0088]步骤4:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0089]图6是表示本发明的第二实施方式涉及的内燃机系统A2的结构的框图。此外，对于与在上述实施方式中说明了的部分同等的部分，附加与它们相同的符号并省略说明。
[0090]本发明的第二实施方式涉及的内燃机系统A2构成为除了上述的内燃机系统Al的结构以外还在EGR管30上设置含氧气体供给装置40。
[0091]含氧气体供给装置40被配置在重整器32的废气的流通方向α的上游侧，并且与控制器C的输出侧连接，适当地被驱动。
[0092](I)判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期的功能。将该功能称为“再生时期判定单元Cl”。
[0093]在本实施方式中，“规定的再生时期”是“停止了 EGR重整时”，具体地说，判定是否停止了重整用燃料的喷射。
[0094](2)判定设置在重整器32的重整催化剂是否为需要的温度的功能。将该功能称为“重整器催化剂温度判定单元C5”。
[0095]通过上述的重整器催化剂温度传感器SI检测重整催化剂的温度。在本实施方式中，判定是否为650°C以下。
[0096]含氧气体的氧化反应是发热反应，因此多会在重整催化剂上析出碳，在发生一次反应时，有可能成为高温。在成为高温时，引起重整催化剂的热劣化的可能性提高，因此在重整催化剂温度为650°C以上的情况下，不能供给用于再生的含氧气体。理想的是在重整催化剂温度成为规定的温度后供给含氧气体。[0097](3)判定重整催化剂是否包含在希望的温度区域中的功能。将该功能称为“重整催化剂温度区域判定单元C6”。
[0098]“需要的温度区域”在本实施方式中设为300?600°C (300°C以上且650°C以下)。
[0099]S卩，为了使析出的碳高效地燃烧，在重整催化剂温度过低时难以进行氧化反应。因此，理想的是在300?600°C下进行。更理想的是450?600°C。
[0100](4)开始向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给开始单元 C2”。
[0101]S卩，通过关闭排气控制阀19并且打开管开闭阀7来开始含氧气体的供给。
[0102](5)通过使含氧气体在EGR管30中流通而进行重整催化剂的再生的功能。将该功能称为“重整催化剂再生单元C3”。
[0103]“重整催化剂的再生”是通过含氧气体对重整催化剂进行氧化，在本实施方式中，通过在需要的温度下从含氧气体供给装置40使含氧气体在EGR管30中流通来进行。
[0104](6)停止向EGR管30供给含氧气体的功能。将该功能称为“含氧气体供给停止单元 C4”。
[0105]通过打开排气控制阀19而停止含氧气体向EGR管30的供给。
[0106]图7是表示内燃机系统A2的第一例子涉及的动作的流程图。
[0107]在本例子中，“规定的再生时期”是停止了重整催化剂的重整时。在图7中，标明为“EGR重整停止”。
[0108]具体地说，是停止了重整用燃料的喷射时，由再生时期判定单元Cl判定是否停止了重整用燃料的喷射。
[0109]步骤1(在图7中记载为“Sdl”。以下同样。):判定是否停止了重整催化剂的重整，在判定为停止了重整催化剂的重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0110]步骤2:判定重整催化剂的温度是否为650°C以下，在判定为650°C以下时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0111]步骤3:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0112]步骤4:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0113]步骤5:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0114]步骤6:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0115]图8是表示内燃机系统A2的第二例子涉及的动作的流程图。
[0116]步骤1(在图8中记载为“Sel”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为是发动机即将停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0117]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0118]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0119]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。[0120]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0121]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0122]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0123]图9是表示内燃机系统A2的第三例子涉及的动作的流程图。
[0124]步骤1:判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0125]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0126]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0127]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。
[0128]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0129]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0130]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0131]图10是表示内燃机系统A2的第四例子涉及的动作的流程图。
[0132]步骤1(在图10中记载为“Sgl”。以下同样。):判定是否开始了废气重整，在判定为开始了废气重整时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0133]步骤2:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0134]步骤3:判定重整催化剂的温度是否处于300°C?650°C (300°C以上且650°C以下)的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0135]步骤4:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0136]步骤5:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0137]步骤6:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0138]图11是表示内燃机系统2的第五例子涉及的动作的流程图。
[0139]在本例子中，控制器C具有以下的功能。
[0140](7)计算重整催化剂的再生前后的温度的功能。将该功能称为“重整催化剂温度计算单元C7”。
[0141]在本实施方式中，根据通过重整器催化剂温度传感器SI检测出的检测值来计算重整催化剂的再生前后的温度。
[0142](8)判定再生前后的重整催化剂温度的差是否为负的功能。将该功能称为“重整器催化剂温度判定单元CS”。
[0143]在判定为再生前后的重整催化剂温度的差为负时，重整催化剂再生单元在上述的EGR重整开始时进行重整催化剂的再生。
[0144]步骤I (在图11中记载为“Shi”。以下同样。):判定是否是发动机即将停止时，在判定为是发动机即将停止时前进到步骤2，如果不是则重复步骤I。
[0145]步骤2:判定是否停止了废气重整，在判定为停止了废气重整时前进到步骤3，如果不是则重复步骤2。
[0146]步骤3:判定重整催化剂的温度是否是650°C以下，在判定为是650°C以下时前进到步骤4，如果不是则重复步骤3。
[0147]步骤4:判定重整催化剂的温度是否处于300°C~650°C的温度区域中，在判定为处于该温度区域中时前进到步骤5，如果不是则重复步骤4。
[0148]步骤5:关闭排气控制阀19，使废气开始在EGR管30中流通。
[0149]步骤6:通过在需要的温度下使废气在EGR管30中流通来进行重整催化剂的再生处理。
[0150]步骤7:打开排气控制阀19，停止向EGR管30供给废气。
[0151]步骤8:判定处理前后的重整催化剂温度差AT是否为负，在判定为处理前后的重整催化剂温度差AT为负时前进到步骤9，如果不是则重复步骤8。
[0152]步骤9:在EGR重整开始时进行追加的再生处理。
[0153]根据上述内燃机系统A2，能够得到以下的效果。
[0154]?通过设置含氧气体供给装置40，能够不受燃烧室11内的燃烧状态的左右地进行再生处理。即，通过本结构，在EGR重`整停止时和EGR重整开始时进行再生的情况下是有效的。
[0155]?另外，通过设置含氧气体供给装置40，能够任意地控制再生处理时间。在EGR重整停止时进行再生、再生前后的重整催化剂温度差ΛΤ不为负的情况(B卩，正在燃烧而再生不充分的情况)下，还能够持续进行再生直到重整催化剂温度差ΛT为负为止。
[0156]根据上述各实施方式的内燃机系统，能够得到以下的效果。
[0157]?不检测重整催化剂的性能降低、劣化就能够延长重整催化剂的寿命。
[0158]?能够适时地再生重整催化剂，因此能够显著地提高该重整催化剂的寿命。
[0159]?不设置检测重整催化剂的性能降低、劣化的单元就能够进行再生，因此能够简化车载系统。
[0160]?在重整催化剂温度高的情况下不进行重整催化剂的再生，由此能够防止因热劣化造成的重整催化剂的永久劣化。
[0161]?通过在怠速停止时进行重整催化剂的再生，在重整催化剂的温度不怎么高的条件下也能够进行再生。
[0162]?通过在EGR重整开始时进行重整催化剂的再生，能够从比较低温开始花费时间地进行再生。
[0163]通过基于含氧气体的氧化反应进行重整催化剂的再生，由此能够对作为性能降低原因之一的析出碳进行氧化除去。
[0164]?通过使用内燃机的稀薄燃烧气体作为在重整催化剂的再生中使用的含氧气体，不设置特别的含氧气体供给单元就能够进行重整催化剂的再生。
[0165]?通过从含氧气体供给装置10供给在重整催化剂的再生中使用的含氧气体，能够不依存于内燃机10的运转状态地进行供给。
[0166]?通过在重整催化剂温度为300°C以上且600°C以下时进行重整催化剂的再生，能够对析出的碳进行氧化除去并且防止由于热劣化造成的催化剂的永久劣化。
[0167]在重整催化剂的再生时重整催化剂温度为650°C以上的情况下，不供给含氧气体，由此能够防止重整催化剂再生时的热劣化造成的催化剂的永久劣化。
[0168]?在再生重整催化剂时该再生前后的重整催化剂温度的温度差AT为负的情况下，除了当初的再生处理以外，还在EGR重整开始时进行再生，由此即使在当初的再生不充分的情况下也能够维持重整催化剂的性能。
[0169]?不像现有技术那样设置检测重整催化剂的性能降低、劣化的装置类就能够进行重整催化剂的再生，因此能够简化车载用系统。
[0170]?在重整催化剂温度高的情况下不进行再生处理，由此能够防止由于热劣化造成的重整催化剂的永久劣化。
[0171]实施例
[0172]以下，说明更具体的实施例。
[0173]吸附铑系催化剂作为重整催化剂，在图1所示的内燃机系统Al中，通过图8的流程图所示的过程在发动机即将停止时实施再生处理。在发动机即将停止时进行再生处理的情况下，配合地确认停止EGR重整、即不向重整催化剂供给燃料的情况来进行再生处理。与不进行再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了一位数以上。
[0174]另外，在图6所示的内燃机系统A2中，从含氧气体供给装置40供给空气，通过图7的流程图所示的过程在EGR重整停止时实施再生处理。与不实施再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了一位数以上。
[0175]进一步，在该内燃机系统A2中，组合图7~11所示的再生方法而实施再生处理。其结果是与不实施再生处理的情况相比，将重整催化剂的寿命提高了两位数以上。
[0176]如以上那样，根据本发明的内燃机系统Al、A2，能够适时地再生重整催化剂，因此能够显著地提高重整催化剂的寿命，并且能够实现燃油消耗率的提高。
[0177]以上详细进行了说明，但在任意情况下，在上述各实施方式中说明的各结构都不限于只应用于这些各实施方式，能够将在一个实施方式中说明的结构适用或应用于其他实施方式，进一步能够任意地对其进行组合。
[0178]附图标记说明
[0179]10:内燃机；11:燃烧室；12:吸气路径；13:排气路径；30:排气循环路径；32:重整器；33:重整用燃料喷射装置；40:含氧气体供给装置；A1、A2:内燃机系统；C1:再生时期判定单元(重整停止判定单元)；C2:含氧气体供给开始单元；C3:重整催化剂再生单元；C4:含氧气体供给停止单元；C5:重整器催化剂温度判定单元；C6:重整催化剂温度区域判定单元；S1:重整器催化剂温度传感器。
【权利要求】
1.一种内燃机系统，具有:内燃机，其在与燃烧室连通的排气路径和吸气路径之间连接有排气循环路径；重整用燃料喷射装置，其向在该排气循环路径中流通的废气中喷射重整用燃料；以及重整器，该重整器中设置有通过该重整用燃料生成含氢气体的重整催化剂，该内燃机系统的特征在于， 设置有重整催化剂再生单元，该重整催化剂再生单元在重整催化剂的每个规定的再生时期，通过使含氧气体在排气循环路径中流通来进行重整催化剂的再生。
2.根据权利要求1所述的内燃机系统，其特征在于， 还设置有再生时期判定单元，该再生时期判定单元判定是否成为重整催化剂的规定的再生时期。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是停止废气的重整时， 再生时期判定单元判定是否停止了废气的重整，在判定为停止了废气的重整时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是内燃机即将停止时， 再生时期判定单元判定是否是内燃机即将停止时，在判定为是内燃机即将停止时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 该规定的再生时期是怠速停止， 再生时期判定单元判定是否是怠速停止，在判定为是怠速停止时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的内燃机系统,其特征在于， 该规定的再生时期是开始对在排气循环路径中流通的废气进行重整时， 再生时期判定单元判定是否开始对在排气循环路径中流通的废气进行重整，在判定为开始对废气进行重整时，重整催化剂再生单元进行该重整催化剂的再生。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的内燃机系统,其特征在于， 重整催化剂再生单元通过基于含氧气体的氧化反应来进行上述重整催化剂的再生。
8.根据权利要求7所述的内燃机系统，其特征在于， 使用内燃机的稀薄燃烧气体作为含氧气体。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 在排气循环路径上配设有含氧气体供给装置， 通过该含氧气体供给装置供给含氧气体。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于， 在300°C以上且600°C以下的重整催化剂的温度下进行重整催化剂的再生。
11.根据权利要求1~10中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于，还具备: 催化剂温度判定单元，其判定设置于重整器的重整催化剂的温度是否成为650°C以上；以及 含氧气体供给停止单元，其在判定为该温度成为650°C以上时，停止含氧气体的供给。
12.根据权利要求1~11中的任意一项所述的内燃机系统，其特征在于，还具备:重整催化剂温度计算单元，其对重整催化剂的再生前后的温度进行计算；以及 重整催化剂温度判定单元，其判定再生前后的重整催化剂的温度的差是否成为负， 其中，在判定为再生前后的重整催化剂温度的温度差成为负时，在开始利用重整催化剂对再循环的废气进行重整时进行重整催化剂的再生。
【文档编号】F02M25/07GK103502619SQ201180070753
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年12月1日 优先权日:2011年3月9日
【发明者】星野真树, 和泉隆夫 申请人:日产自动车株式会社
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