氫利用內燃機的製作方法

2023-05-06 08:22:11 2

專利名稱：氫利用內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及氫利用內燃機，特別是，涉及可以將氫化燃料、在車 輛內產生的富氫氣體及脫氫產物用作燃料的氫利用內燃機。
背景技術：
作為驅動機動車用的動力源， 一直以來，廣泛使用以汽油為燃料 的汽油機。汽油機一般通過燃燒作為主燃料的汽油與空氣的混合氣體 來發動，但是，近年來，對在該混合氣體中進一步添加氫的技術的實 用化展開了研究。而且，作為機動車用燃料，推測今後不僅在以汽油機、柴油機、 氫發動機為首的內燃機中，而且在搭載於電動車等上的燃料電池等的 發動機以外的氫利用裝置中也增加氫的利用。可是，目前的情況是還未確立與氫的供給方法相關的技術，在要 給內燃機或燃料電池供給氫的情況下，必須在車輛上搭載氫或生成氫 用的原燃料。即，在搭載氫的情況中，由將富氫氣體壓縮成高壓狀或 液狀而填充的高壓儲氣瓶(高壓罐或液態氫罐等)、或者吸附氫的氫吸附合金或氫吸附材料來搭載；在搭載原燃料的情況中，搭載作為原燃 料的甲醇或汽油等碳氫化合物及通過對該原燃料進行水蒸氣改性來生 成富氫氣體的氫生成裝置。但是，在將氫本身搭載在車輛上的情況中，當以壓縮狀態搭載在 高壓罐中時，由於高壓罐雖然比較大，但壁厚厚，內部容積不大，因 此氫填充量少。對於作為液態氫搭載的情況，存在氣化損失，此外， 由於液化需要很大的能量，所以就總的能量效率而言，這是不希望的。而且，在氫吸附合金或氫吸著材料中，必需的氫儲藏密度不充分，而 且，氫的吸附或吸著等的控制非常困難。另外，為了使氫高壓化、液 化或吸附氫，必需另外配備設備。另一方面，在搭載原燃料的情況中，與搭載氫的情況相比，具有 在一次燃料補充下可行駛的距離長的優點，在碳氫化合物系的原燃料 中，與富氫氣體相比，具有輸送等處理容易的優點。而且，即使氫燃 燒，也會與空氣中的氧結合形成水，所以沒有公害的擔心。例如，對於作為碳氫化合物系物質的一種的萘垸(十氫萘)，由 於在常溫下，蒸氣壓幾乎為零(沸點為200。C附近)，所以處理容易， 因此期待作為原燃料使用的可能性。作為萘烷的脫氫化方法，公知的一種方法是，在含有從鈷、銠、 銥、鐵、鋱、鎳及鉑中選擇的至少一種過渡金屬的過渡金屬絡合物存 在的情況下，用光照射萘烷，使氫從萘垸脫離(例如，參見專利文獻1)。 而且，公知的方法還有，在有機磷化合物的銠絡合物存在的情況下， 或在有機磷化合物和銠化合物存在的情況下，通過在萘垸上進行光照射，由萘烷製造氫(例如，參見專利文獻2)。萘烷的脫氫反應如下進行。C10H18 (萘垸)—C1QH8 (萘)+5H2 (氫)而且，作為原燃料使用萘垸或環己烷等有機氫化物的氫燃料供給 系統也被公開了 (例如，參見專利文獻3、 4)。專利文獻h日本特公平3 — 9091號公報 專利文獻2:日本特公平5 — 18761號公報 專利文獻3:日本特開2001 — 110437號公報 專利文獻4:日本特開2002 — 255503號公報發明內容因此，本發明的第一目的在於提供一種將氫化上述有機氫化物、 汽油、輕油等後的物質(以下，稱作"氫化燃料")直接或分解後供 給汽油機或柴油機、氫發動機等內燃機的系統。而且，本發明的第二目的在於提供一種由包含有機氫化物的氫化 汽油生成富氫氣體及脫氫化汽油、並將它們作為燃料供給於內燃機的 系統。實現上述第一目的的氫利用內燃機，供給從氫化燃料、由氫化燃 料脫氫得到的脫氫產物及氫中選擇的一種或兩種以上的燃料以進行工 作，其構成為，包括氫化燃料儲存部；反應裝置，具有可加熱地配置的催化劑，並使由該氫化燃料儲存部供給的氫化燃料在加熱的所述 催化劑上進行脫氫反應；分離裝置，分離由該脫氫反應產生的富氫氣 體和脫氫產物；及脫氫產物儲存部，儲存分離後的該脫氫產物。實現上述第二目的的氫利用內燃機的特徵在於，具有氫化汽油 罐，儲存包含有機氫化物的氫化汽油；燃料分離裝置，將所述氫化汽 油分離成富氫氣體和脫氫化汽油；及燃料供給裝置，在所述氫化汽油、 所述富氫氣體及所述脫氫化汽油中，至少將所述富氫氣體和所述脫氫 化汽油作為燃料分別單獨地或同時供給於內燃機。


圖1為表示本發明第一實施方式的概略結構圖。 圖2為放大表示本發明第一實施方式的脫氫反應器的概略圖。 圖3為說明本發明第二實施方式結構用的視圖。 圖4為用於說明在氫化汽油和脫氫化汽油之間引起的氫化反應及 脫氫化反應的一個例子的圖。圖5為在本發明的第二實施方式中實行的程序的流程圖。圖6為用於說明本發明的第二實施方式的變形例的圖。
具體實施方式
下面，參照

本發明的氫利用內燃機的實施方式。另外， 在下述實施方式中，以在車輛上搭載汽油機並將氫化汽油用作氫化燃 料的情況為中心進行說明。但是，本發明不限於這些實施方式。(第1實施方式)本實施方式將脫氫反應器設置在搭載以汽油為燃料的汽油機的機 動車上，可以將氫化汽油直接送至發動機，使氫化汽油在高溫催化劑 的存在下反應生成富氫氣體和脫氫產物(汽油)，並將它們分離、任 意選擇地供給於內燃機。而且，在本實施方式中，使通過脫氫反應產 生的富氫氣體混合到排氣中通過催化劑，可淨化排氣。本實施方式形成圖l所示的結構。下面，根據該圖進行詳細說明。將氫化汽油從外部供給於氫化燃料儲存部4。氨化燃料儲存部4 形成和後述氫分離後的脫氫產物儲存部3共有的罐。在本實施方式中，可以將氫化汽油從氫化燃料儲存部4經閥VI 和V2由泵Pl從噴射器19直接供給內燃機，可以將氫化汽油直接作為 內燃機的燃料。而且，氫化汽油也可以經由VI和V2由處於供給配管7上的泵P2 供給脫氫反應器(反應裝置)1。在本實施方式中，以包圍用於排出從發動機排出的排氣的排氣管 的方式設置脫氫反應器(反應裝置)1，並在其中設有催化劑ll，該反 應器在環形室型的蜂窩狀載體的各單元的內壁上設置氧化鋁塗層，在 該塗層上承載作為催化劑的金屬微粒。而且，脫氫反應器1具有將氫化汽油供給於催化劑11的噴射器(燃料供給裝置)12，並使供給的氫 化汽油在由排氣的熱量(排氣熱)加熱的催化劑11中進行脫氫反應。進一步參照圖2對脫氫反應器1進行說明。圖2為脫氫反應器的催化劑11的透視圖。如該圖所示，催化劑11為在圓筒上開孔的環形室狀的形狀，排氣管13可以貫通該孔。排氣管13在一端通過排氣門27與內燃機的氣缸5相連，從另一 端經淨化催化劑排出排氣(參照圖l)。氫化汽油噴射器12將氫化汽油大角度地霧化噴射到催化劑11上， 從而能效率高地生成富氫氣體。另一方面，在排氣管13的下側，沿排氣管13設置混合氣體通過 用的流路30，在通過產生的混合氣體的情況中，特別是混合氣體中的 脫氫產物可以在不冷凝的情況下以原來的氣體狀態通過。而且，在脫氫反應器1上，連接有閥V3和用於排出氫及脫氫產物 的回流管14的一端，並通過回流管14與分離裝置2連通。在分離裝置2中，使氫和脫氫產物冷卻，脫氫產物液化後留在罐 下部，和氫分離。在分離裝置2的上部連接具有泵P4和止回閥的、富氫氣體通過用 的配管17的一端，在其底部連接配管10，以與脫氫產物儲存部3相連。 分離後的富氫氣體通過配管17從分離裝置2排出，留在分離裝置2中 的脫氫產物可通過配管10導入脫氫產物儲存部3。在發動機的氣缸5上分別通過進氣門26、排氣門27連接進氣管 25和排出排氣用的排氣管13,所述進氣管用於將燃料與空氣或氫一起作為混合氣體供給氣缸內部。而且，在氣缸蓋上設置給氣缸內的混合 氣體點火用的火花塞24。在進氣管25上設置連接到配管17另一端的氫供給用噴射器18、 和連接到具有泵Pl的供給配管23 —端的汽油供給用噴射器19，所述 供給配管用於供給氫化汽油(或作為脫氫產物的汽油)。氫供給用噴 射器18通過配管17與分離裝置2連通，可以向迸氣管25內添加氫， 汽油供給用噴射器19和供給配管23連通，能向進氣管25內提供汽油。 這樣，可以將包含氫及汽油的混合氣體供到氣缸內。在配管17上設置緩衝罐20和調節器21，前者在儲存氫的同時向 氫供給用噴射器18供給氫，後者用於將對氫供給用噴射器18的氫供 給壓力控制到所希望的壓力。另外，在泵Pl和緩衝罐20之間設置具 有洩壓閥(reliefvalve)的迂迴流路，以便氫供給壓力不會變得過大。氫化燃料儲存部4儲存作為主燃料的氫化汽油，可以通過設置在 上部的供給配管23將氫化汽油供給於汽油供給用噴射器19，但是，從 氫分離後的脫氫生成物儲存部3經閥VI，同樣可以將汽油(脫氫產物) 供給於汽油供給用噴射器19。而且，進而在位於排氣管13上的脫氫反應器1的下遊設置用於檢 測排氣中的氮氧化物(NOx)濃度的NOx傳感器及空燃比檢測用的A/F 傳感器、用於在三元催化劑(淨化催化劑)的上遊側向排氣中添加富 氫氣體的氫添加噴射器28、和電熱塞。氫添加噴射器28連接在配管8的一端，該配管8具有和配管17 連通的閥V4及泵P3，在分離裝置2中分離出的富氫氣體的一部分可 以被供給排氣管。向排氣管13中的排氣中添加富氫氣體並通過電熱塞 使其燃燒，由此能進一步淨化排出的排氣。上述氫化汽油噴射器12、氫供給用噴射器18、汽油供給用噴射器19、火花塞24、 NOx傳感器及A/F傳感器、氫添加噴射器28及電熱塞 等分別和控制裝置(ECU) 6電連接，由ECU6控制。下面，對本實施方式的控制裝置(ECU) 6進行的控制進行說明。 另外，在這裡，僅對與本發明有關的富氫氣體產生控制進行說明。首先，當打開IG開關時，首先發動機起動，使用溫度傳感器取得 催化劑11的溫度T，判斷催化劑溫度T是否在預定的規定溫度T0以 下。這時，在催化劑溫度T在規定溫度TO以下的情況下，再次測取催 化劑溫度T，在催化劑溫度T超過規定溫度TO、或已經超過規定溫度 T0的情況下，由和ECU6電連接的圖中未示出的控制用驅動器從相應 的噴射器12以預定的規定量供給氫化汽油。上述規定溫度為250 500°C、優選為250 350°C之間的溫度。 理由是，當規定溫度不足250°C時，不能得到作為目標的脫氫反應的 高反應速度，換言之，不能得到內燃機或其它氫利用裝置的髙性能， 當超過350°C時，存在產生碳沉積的可能性，當超過500°C時，是不 實用的。在本實施方式中，當打開IG開關時，通過下述混合氣體使發動機 起動，該混合氣體為和空氣一起將緩衝罐20內的氫從氫添加噴射器18 添加到由汽油供給用噴射器19供給的汽油(或氫化汽油)中所產生的 混合氣體。由起動後從氣缸排出的排氣加熱排氣管13，當承載的催化 劑達到規定的溫度時，驅動泵P2，將氫化汽油從氫化燃料儲存部4通 過供給配管7供到脫氫反應器1的催化劑11上。將脫氫反應產生的富 氫氣體(可以包含已蒸發的殘存氫化汽油)和脫氫產物一起通過排出 管14送到分離裝置2。在冷卻供給於分離裝置2的富氣氣體的同時，氣體中的脫氫產物液化而和富氫氣體分離。分離後的富氫氣體通過配管17供給緩衝罐20 並儲存在其中，同時還由與從配管17分支的配管8連接的氫添加噴射 器28供給到排氣管13中。供給並儲存在緩衝罐20中的富氫氣體與汽 油的供給時序對應地、由氫供給用噴射器18供給於進氣管25。如上所 述，可以利用發動機的排氣熱量在車輛內進行氫的生成，並通過將高 純度的富氫氣體持續地供給於發動機來實現排氣的淨化、低燃料消耗 化，同時能通過將氫添加到排氣中、使其燃燒來進一步淨化排氣。對於使車輛停止並關閉點火(IG)開關的情況，在使發動機停止 的同時，停止泵P2的驅動並停止來自氫化汽油噴射器12的氫化汽油 的供給，由此停止富氫氣體的生成。由於停止氫化汽油供給後還有少 量的富氫氣體產生，所以打開閥V3，使產生的富氫氣體經分離裝置2 儲藏在緩衝罐20中。發動機停止後，在冷卻脫氫反應器內部之後，打開閥V3，將脫氫 產物液化而殘存在反應器內的液體導入分離裝置2。脫氫產物在這裡冷 卻、凝縮，並沉積、存留在容器底部。雖然在上述實施方式中，以將氫化汽油用作燃料的例子為中心進 行說明，但是，在使用已經提及的氫化汽油以外的燃料的情況下也是 相同的。而且，雖然作為內燃機、以汽油機為例進行說明，但是本發 明也能用在汽油機以外的柴油機或氫發動機等內燃機中。而且，由本發明的富氫氣體生成裝置生成的氫，可以用作在汽油 或輕油等燃料中進行氫添加並使其燃燒的內燃機(汽油機、柴袖機等) 或氫發動機的燃料，或者供給搭載在車輛上的燃料電池等氫利用裝置 使用。而且，在上述實施方式1中，雖然對氫化汽油、富氫氣體及脫氫 產物的區分使用沒有特別談及，但是，它們也可以如下所述地區分使用。即，在內燃機的起動時，可以只將富氫氣體作為燃料供給。在低 溫時將汽油作為燃料的情況中，低溫環境下的低氣化性成為使排放特 性和起動性惡化的原因。與此相對，如果在起動時僅將富氫氣體作為 燃料，則能排除該影響，實現極好的起動性和排放特性。而且，內燃機起動後，原則上，也可以將富氫氣體和脫氫產物作 為燃料供給於內燃機。更具體地，監視脫氫產物的殘餘量，在其可供 給的情況中，在要求汽油供給的狀況下總是可以供給脫氫產物，而不 是氫化汽油。而且，監視富氫氣體的殘餘量，在其可供給的情況中， 總是也可以將富氫氣體供給於內燃機。氫化汽油為相對一般的汽油添加了氫的物質。另一方面，脫氫產 物為使氫從該氫化汽油脫離得到的物質，具有和一般的汽油實質上相 同的成分。燃料的辛垸值由於相對含有成分添加氫，所以一般較低。 因此，氫化汽油與脫氫產物相比，具有低的辛垸值，具有使內燃機的 爆震更容易發生的特性。如上所述，在要求汽油供給的狀況下，原則上如果將脫氫產物作 為燃料，則可抑制內燃機的爆震。因此，根據這種燃料供給的手段， 可以儘可能地使內燃機的安靜性、輸出特性等提高。而且，如果相對汽油燃料添加氫，則能顯著改善燃料的燃燒性， 與沒有這種添加的情況相比，能大幅度提高可確保穩定燃燒的空氣過 剩率的上限。因此，如上所述，如果原則上進行相對汽油燃料的氫添 加，則能劃時代地改善內燃機的燃料消耗特性。(第2實施方式) [實施方式2的結構]下面，參照圖3至圖5，對本發明的實施方式2進行說明。圖2 為用於說明本實施方式的氫利用內燃機的結構的視圖。本實施方式的系統具有內燃機40。在內燃機40上連通進氣管42和排氣管44。在進氣管42中安裝用於控制吸入空氣量的節氣門46。在節氣門 46的下遊設置氫供給用噴射器48。而且，在內燃機40的進氣口處設 置汽油供給用噴射器50。這些噴射器48、 50分別具有和第一實施方式 中的氫供給用噴射器48及汽油供給用噴射器50相同的結構及功能。艮P，如後所述，氫供給用噴射器48可以在規定的壓力下接受富氫 氣體的供給，並通過接收從外部供給的驅動信號而打開，將與該打開 時間對應的量的富氫氣體噴射到進氣管42的內部。而且，如後所述， 汽油供給用噴射器50也可以在規定的壓力下接受汽油的供給，並通過 接收從外部供給的驅動信號而打開，從而將與該打開時間對應的量的 汽油噴射到進氣口內。在排氣管44上安裝脫氫反應器52。而且，在脫氫反應器52的上 部安裝氫化汽油噴射器54。它們都和實施方式1中的脫氫反應器1及 氫化汽油噴射器12實質上同樣地構成。艮口，如後所述，氫化汽油噴射器54可以在規定的壓力下接受氫化 汽油的供給，並通過接收從外部供給的驅動信號而打開，將與該打開 時間對應的量的氫化汽油供給於脫氫反應器52內部。而且，脫氫反應 器52利用從排氣管44放射的排氣熱，將如上所述供給的氫化汽油分 離成富氫氣體和脫氫化汽油，並使它們從其下部流出。在排氣管44上，在脫氫反應器52的下遊安裝02傳感器56及N0X 傳感器58。 02傳感器56以排氣中氧的有無為基礎，發出與排氣空燃 比對應的輸出。而且，NOx傳感器58發出與排氣中的NOx濃度對應的 輸出。在這些傳感器56、 58的下遊設置淨化排氣用的催化劑60。本實施方式的系統具有氫化汽油罐62。氫化汽油罐62與實施方式1中的氫化燃料儲存部3對應，其中儲存有與一般的汽油相比、有機氫化物含量多的氫化汽油。這裡，所謂"有機氫化物"是指在300°C的 溫度下引起脫氫反應的HC成分，具體地說，已經提到的萘烷或環己烷 與其相當。在通常的高辛烷值汽油中含有40%左右的甲苯。當氫化甲苯時， 可以生成作為有機氫化物的甲基環己烷。BP，當以通常的汽油為燃料、 對其中包含的甲苯進行氫化時，可以生成包含40%左右甲基環己烷的氫化汽油。在本實施方式中，為了方便，向氫化汽油罐62供給具有這 種組成的氫化汽油。在氫化汽油罐62上連通有氫化汽油供給管64。氫化汽油供給管 64在其途中設有泵66，在其端部與氫化汽油噴射器54連通。氫化汽 油罐62內的氫化汽油在內燃機的運轉中，由泵66向上吸，並在規定 的壓力下被供給可氫化汽油噴射器54。氫化汽油噴射器54如上所述，安裝在脫氫反應器52的上部。脫 氫反應器52為利用排氣熱處理氫化汽油的裝置。因此，在內燃機的運 轉中，脫氫反應器52的內部上升到超過300。C的溫度。為了避免氫化汽油噴射器54直接暴露在該內部溫度下，將該噴射 器以主要部分突出的方式安裝在脫氫反應器52的上方空間。因此，根 據本實施方式的系統，氫化汽油噴射器54的溫度不會不合理地達到高 溫。另外，在如圖3所示的系統中，雖然對氫化汽油噴射器54進行空 氣冷卻，但是，其冷卻方式不限於此。例如，也可以設置用於將內燃 機40的冷卻水導入氫化汽油噴射器54周圍的冷卻水通路，對氫化汽 油噴射器54進行水冷。在脫氫反應器52的內部形成反應室。從氫化汽油噴射器54噴射的燃料在該反應室內部被分離成富氫氣體和脫氫化汽油，並被導至其底部。分離裝置70通過管路68連通到反應室的底部。如上所述，在本實施方式中使用的氫化汽油為將包含在通常汽油 中的甲苯進行有機氫化物化後的物質。因此，如果對該氫化汽油實施 脫氫處理，則最終產生的是富氫氣體和通常的汽油。因此，具體地說， 將富氫氣體和通常汽油的混合物從脫氫反應器52供給到分離裝置70。分離裝置70具有和實施方式1中的分離裝置2相同的結構及功能。 即，分離裝置70具有冷卻由脫氫反應器52供給的高溫富氫氣體及脫 氫化汽油(通常的汽油)，並分離它們的功能。分離裝置70和內燃機 40—樣通過冷卻水的循環進行水冷。因此，分離裝置70可以高效率地 冷卻富氫氣體及脫氫化汽油。在分離裝置70的底部設有用於儲存因冷卻而液化的脫氫化汽油的 液體儲存空間。而且，在該儲存空間的上方確保儲存以氣體狀態殘存 的富氫氣體用的氣體儲存空間。汽油管路72以連通到液體儲存空間的 方式與分離裝置70連通，同時，氫管路74以連通到氣體儲存空間的 方式與分離裝置70連通。汽油管路72連通到汽油緩衝罐76。汽油緩衝罐76相當於實施方 式1中的脫氫產物儲存部4。在圖3中，雖然示出了將氫化汽油罐62 和汽油緩衝罐76配置在分離的位置的結構，但是所述結構不限於此。 即，和實施方式1中的氫化燃料儲存部3及脫氫產物儲存部4的情況 相同，也可以將它們收容到單一筐體中。在汽油緩衝罐76上安裝液量傳感器78。液量傳感器78發出與儲 存在罐內部的脫氫化汽油的液量對應的輸出。而且，汽油供給管80連 通到汽油緩衝罐76。汽油供給管80在其途中設有泵82，在其端部與汽油供給用噴射器50連通。在內燃機運轉期間，汽油緩衝罐76內的脫氫汽油由泵82吸上來，並在規定的壓力下供給可汽油供給用噴射器 50。氫管路74連通到氫緩衝罐84。而且，在氫管路74上設置泵86 和洩壓閥88，前者用於將分離裝置70內的富氫氣體壓送到氫緩衝罐 84，後者用於防止泵86的排出側壓力變得過大。根據泵86及洩壓閥 88，可以在其內壓不變得過大的範圍內將富氫氣體送入氫緩衝罐84內。氫緩衝罐84相當於實施方式1中的緩衝罐20。但是，在本實施方 式中，在氫緩衝罐84上設置壓力傳感器90。壓力傳感器90發出與氫 緩衝罐84的內壓對應的輸出。根據壓力傳感器90的輸出，可以推測 儲存在氫緩沖罐84內的富氫氣體的量。氫供給管92連通到氫緩衝罐84。氫供給管92在其途中設置調節 器94，在其端部與氫供給用噴射器48連通。根據這種結構，在富氫氣 體充分地儲存在氫緩衝罐84中的條件下，通過由調節器94調整的壓 力將富氫氣體供給於氫供給用噴射器48。如圖3所示，本實施方式的系統具有ECU96。 ECU96和實施方式 1中的ECU6相同，具有控制本實施方式的系統的功能。即，上述02 傳感器56、 NOx傳感器58、液量傳感器78及壓力傳感器90等各種傳 感器的輸出被供給於ECU96。而且，上述泵66、 82、 86及噴射器48、 50、 54等的致動器連接到ECU。 ECU96以這些傳感器輸出為基礎進行 規定的處理，由此適當地驅動上述各種致動器。[實施方式2的動作概述]圖4為用於說明本實施方式中使用的氫化汽油和脫氫化汽油之間 產生的基本反應的圖。如上所述，在本實施方式中，使用包含40%左 右的甲基環己烷的氫化汽油。當將甲基環己垸C H"加熱到300。C左右時，產生如下式那樣的脫氫化反應，生成甲苯C7Hs和氫H2。C7H14—C7H8 + 3H2…(1)相反地，當對甲苯C7H8進行氫化處理時，產生如下式那樣的反應，生成甲基環己垸C7H14。C7H8 + 3H2—C7H14... (2)在本實施方式的系統中，在排氣管44的溫度充分上升的狀態下， 通過將氫化汽油從氫化汽油噴射器54供給到脫氫反應器62，可以在其 中產生上述(1)的脫氫反應。結果，可以由lmol的甲基環己垸C7HM 生成lmol的甲苯<:7118和3mo1的氫H2。在本實施方式中，如上所述，可以相對內燃機40供給脫氫化汽油 (通常的汽油)和富氫氣體。當將適量的氫混合到汽油中並使其燃燒 時，與沒有添加氫的情況相比，可以使缸內的燃燒充分穩定化，從而 能大幅度提高混合氣中的空氣過剩率。混合氣的空氣過剩率越高，燃料的消耗量越少。而且，燃料的消 耗量越少，當然排放越好。因此，當在混合氣中添加氫時，與沒有添 加氫的情況相比，能劃時代地提高內燃機40的燃料消耗特性及排放特 性。為了通過在混合氣中添加氫得到上述效果，必須添加一定量的氫。 具體地說，例如，當由氫供給汽油供給熱量的20%左右時，能有效地 改善燃料消耗特性和排放特性。但是，為了實現這種比率，對於lmol的汽油，必需3.36mol的氫 H2。當通常的汽油中含有的甲苯比率為40%時，氫化該汽油得到的氫化汽油中lmol的氫化汽油含有的甲基環己烷為0.4mol。而且，由0.4mol 的甲基環己垸生成的氫H2的量為1.2mol。艮P，當將lmol的氫化汽油供給於脫氫反應器52時，生成lmol 的通常汽油和1.2mol的氫H2。如果要在添加20%的氫的條件下消耗生 成的lmol通常汽油時，必需3.36mol的氫H2，結果，3.36—1.2=2.16mol 的氫&不足。即使假設氫化汽油僅包含甲基環己烷，即，包含100%的甲基環己 垸，由lmol的氫化汽油可產生的氫量也不過3mo1。根據上述氫添加比 率，即使在該情況下，3.36 —3-0.36md的氫H2不足。這樣，將氫化汽 油作為原料生成氫H2和脫氫化汽油、並將它們兩者供給於內燃機40 時，容易產生相對脫氫化汽油的生成量、氫的生成量稍不足的傾向。在本實施方式中，原則上，確定氫化汽油噴射器54的氫化汽油噴 射量，以使消耗的氫H2由脫氫反應器52重新生成。因此，在本實施 方式的系統中，原則上，在內燃機40的運轉中不會產生氫不足這樣的 事情。可是，在上述傾向下，要生成充足量的氫，必然會過剩地生成脫 氫化汽油。即，在一邊向混合氣中添加適量的氫H2， 一邊繼續氫化汽 油的脫氫化處理以補充為此消耗的氫H2的情況下，蓄積了脫氫化汽油 的多餘部分，不久汽油緩衝罐76就會被汽油充滿。在脫氫化汽油充滿汽油緩衝罐76之後，已經不能過剩地繼續生成 脫氫化汽油了。所以，在本實施方式的系統中，在形成這種狀況的情 形下，暫時停止氫向內燃機40的供給，並停止氫化汽油的新的脫氫化 處理，在一定期間內僅將脫氫化汽油作為燃料使內燃機40運轉。而且， 在汽油緩衝罐76內確保有適當空間的階段，再次進行氫化汽油的脫氫 處理時，再次開始向混合氣添加氫。[實施方式2的具體處理]在如圖5所示的程序中，首先，判斷車輛的IG開關是否為ON(步 驟IOO)。結果，在沒有確認IG二ON成立的情況下，迅速結束本次程 序。另一方面，在確認IG二ON成立的情況下，接著，判斷內燃機40 的溫度T是否滿足脫氫化處理的實行條件，具體地說，是否滿足 T1^I^T0的條件(步驟102)。在本實施方式的系統中，出於和實施方 式1的情況相同的理由，只有內燃機40的溫度T為350°C以下、250°C 以上的情況，才實行由脫氫反應器52進行的脫氫化處理。這裡，具體 地說，判斷溫度T是否滿足該條件。根據上述步驟102的處理，判斷Tl^r2T0的條件不成立的情況下可以判斷為不具備實行脫氫化處理的條件。對於這種情況，首先中斷 脫氫化處理(步驟104)。當實行本步驟104的處理時，停止驅動信號 向氫化汽油噴射器54的供給，並禁止氫化汽油向脫氫反應器52的供 給。結果，禁止富氫氣體及脫氫化汽油的新的生成。接著，判斷氫H2的噴射可能與否(步驟106)。具體地說，判斷 基於壓力傳感器90的輸出推定的氫H2的殘餘量是否超過可供給判定 量。這裡，所謂"可供給判定量"是指下述值，即，作為足以在通過 調節器94穩定的壓力下相對氫供給用噴射器48供給氫H2的殘餘量而 確定的值。根據上述步驟106的處理，判斷氫H2的噴射為不可能的情況下， 可以判斷出需要在僅將脫氫化汽油、即通常的汽油作為燃料使內燃機 40工作。對於這種情況，以後，實行汽油噴射控制(步驟108)。在ECU96中預先存儲下述控制規則，即，在僅將脫氫化汽油作為燃料供給的情況下、使內燃機40穩定地工作的控制規則，及在將脫氫化汽油和氫H2作為燃料供給的情況下、使內燃機40穩定地工作的控 制規則。在汽油噴射控制中，根據前一規則，在確定燃料噴射量等控 制參數的同時，僅對汽油供給用噴射器50發出動作指令。即，將氫供 給用噴射器48保持在停止狀態，在僅供給脫氫化汽油的前提下進行內 燃機40的控制。對於這種情況，在內燃機40中，可以實現和沒有利 用氫的一般內燃機相同的運轉狀態。如前所述，本實施方式中使用的脫氫化汽油和通常的汽油具有相 同的組成。但是，在通常的汽油中含有微量的有機氫化物。與此相對， 這裡使用的脫氫化汽油為實施了脫氫處理後的物質，所以，實質上不 含有機氫化物。即，本實施方式中使用的脫氫化汽油比通常的汽油具 有更高的辛烷值。因此，根據本實施方式的系統，即使實行上述汽油 噴射控制，嚴格地說，也能得到比一般內燃機更優良的輸出特性。在圖5所示的程序中，在上述步驟106中，在判斷氫H2的噴射可 能的情況下，實行氫*汽油噴射控制(步驟IIO)。在氫，汽油噴射控 制中，ECU96在氫H2被添加的前提下計算內燃機40的控制參數，並 且，根據該計算結果，驅動氫供給用噴射器48和汽油供給用噴射器50 兩者。更具體地說，這裡，通過使內燃機40的運轉狀態符合規定的規則， 可以算出富氫氣體的目標供給量和脫氫化汽油的目標供給量。而且， 根據它們的計算結果，算出氫供給用噴射器48及汽油供給用噴射器50 兩者。根據這種控制，通過在混合氣中添加適量的氫H2，與實行汽油 噴射控制的情況相比，可以實現非常優良的燃料消耗特性、輸出特性、 及排放特性。在圖5所示的程序中，在上述步驟102中，判斷出內燃機40的溫 度T滿足T1^^T0的條件的情況下，可以判斷出具備由脫氫反應器52處理氫化汽油的溫度條件。對於這種情況，接著，判斷汽油緩衝罐76 內的汽油量是否過剩(步驟112)。更具體地說，判斷基於液量傳感器78的輸出推定的脫氫化汽油的量是否達到汽油緩衝罐76的儲存上限 量<=如前所述，在本實施方式的系統中，在相對內燃機40供給氫H2 和脫氫化汽油兩者的情況下，易於產生脫氫化汽油的生成量變得過剩， 汽油緩衝罐76內的儲存量逐漸增加的傾向。在上述步驟112中，判斷 為汽油量過剩的情況下，可以判斷出脫氫化汽油的儲存量不會進一步 增加。這種情況下，首先，中斷脫氫化處理(步驟114)。當中斷脫氫化處理(OFF)時，禁止新的氫化汽油向脫氫反應器 52的供給，並停止脫氫化汽油及富氫氣體新的生成。因此，根據上述 處理，能確實防止汽油緩衝罐76內的脫氫化汽油進一步增多。接著，使汽油優先標誌成為"ON"(步驟116)。對於汽油過剩 地儲存在汽油緩衝罐76中的情況，最好促進脫氫化汽油的消耗。汽油 優先標誌在這種情況下為變成"ON"的標誌。因此，ECU96在汽油優 先標誌成為"ON"的情況下，停止氫H2向混合氣的添加，能確認產生 應優先使用脫氫化汽油的事情。在圖5所示的程序中，接著上述步驟116的處理，判斷汽油優先 標誌是否為"ON"(步驟118)。結果，在判斷汽油優先標誌不是"ON" 的情況下，可以判斷出沒有必須使脫氫化汽油的消耗優先的必要。在 這種情況下，以後，實行步驟106以下的處理，基於氫H2的供給可能 與否，實行汽油噴射控制或氫 汽油噴射控制。另一方面，在上述步驟118中，在判斷汽油優先標誌是"ON"的 情況下，可以判斷出需要停止H2的供給以促進脫氫化汽油的消耗。在 這種情況下，以後，無條件地實行步驟108的處理，即汽油噴射控制。在圖5所示的程序中，在上述步驟112的條件被否定的情況下，可以判斷出在汽油緩衝罐76中存在容許更多脫氫化汽油流入的空間。 在這種情況下，接著，判斷氫緩衝罐84內的富氫氣體量是否過剩(步 驟120)。更具體地說，判斷基於壓力傳感器90的輸出推定的富氫氣 體量是否達到氫緩衝罐76的儲存上限值。在本實施方式的系統中，原則上，進行脫氫化處理以補充氫的消 耗量。因此，在通常的運轉情況下，氫緩衝罐84內的富氫氣體量不會 過剩。但是，在由於某種事情使富氫氣體的儲存量過剩的情況下，必 須停止新的富氫氣體的生成。因此，在上述步驟120中，在判斷氫H2 的儲存量過剩的情況下，中斷脫氫化處理(步驟122)。而且，在這種情況中，由於應該促進儲存在氫緩衝罐84中的富氫 氣體的消耗，所以使汽油優先標誌成為"OFF"(步驟124)。這時， 由於接著在步驟118中判斷出汽油優先標誌不是"ON"，並接著在步 驟106中判斷出可以進行H2的噴射，所以實行氫 汽油噴射控制。結 果，消除了富氫氣體過剩地儲存的狀態。在圖5所示的程序中，在上述步驟120的條件判斷為否的情況下， 可以判斷出具備應該實行脫氫化處理的條件。這種情況中，接著進行 脫氫化處理(ON)(步驟126)。當進行脫氫化處理時，給氫化汽油 噴射器54提供驅動信號，將適量的氫化汽油供給於脫氫反應器52。結 果，新生成一定量的富氫氣體，該量用於補充在內燃機40中作為燃料 消耗的富氫氣體量。這裡，接著，判斷汽油緩衝罐76內的脫氫化汽油的處理是否結束 (步驟128)。在ECU96根據上述步驟112的處理、判斷出汽油緩衝 罐76內的汽油量過剩的情況下，之後，在汽油儲存量低於處理結束判 定值之前，判斷為脫氫化汽油的處理未結束。對於得到這種判斷的情況，接著使汽油優先標誌成為"ON"(步驟130)。這種情況下，以後，為了在步驟108中實行汽油噴射控制，繼續脫氫化汽油的優先處理。對於ECU96，當汽油緩沖罐76內的汽油量低於上述處理結束判定 值時，在上述步驟128中，判斷為脫氫化汽油的處理結束。這時，接 著實行步驟124的處理，使汽油優先標誌成為"OFF"。結果，以後， 根據氫的噴射可能與否，選擇進行哪種控制。如上所述，根據圖5所示的程序，基於內燃機40的狀態、及富氫 氣體和脫氫化汽油的儲存狀態，可以在僅以脫氫化汽油為燃料的運轉 模式與以氫及脫氫化汽油為燃料的運轉模式之間進行適當切換。而且， 通過進行這種切換，可以使用兩種燃料，並可以不影響它們的消耗量 的不均衡地、持續良好地維持內燃機40的輸出特性、燃料消耗特性及 排放特性。艮口，根據本實施方式的系統，可以將單一燃料(氫化汽油)作為 供給的對象，而有效地導出使用兩種燃料(富氫氣體及脫氫化燃料) 產生的效果。而且，根據該系統，即使兩種燃料的消耗量不均衡，也 可以在車輛上消除這種不均衡。結果，這裡不必進行繁雜的維護操作，而且，無需施加使各燃料的消耗量一致的限制，可以繼續使用兩種燃 料。在本實施方式的系統中，由於具有如上所述的特性，所以可以實 現和一般內燃機相同的處理容易性。另外，根據本實施方式的系統， 與一般的內燃機相比，可以實現極其優良的燃料消耗特性、輸出特性 及排放特性。在上述實施方式2中，儘管為了說明方便，將包含在氫化汽油中 的有機氫化物限定為甲基環己烷，但是用在這裡的氫化汽油不限於此。即，包含在氫化汽油中的有機氫化物為在300°C左右發生脫氫反應的 物質即可，可以是非環式或環式的碳氫化合物、及非環式或環式的含 氧碳氫化合物等。具體地說，可以是正己垸或異辛垸等非環式碳氫化 合物，或者，環己垸或萘垸等環式化合物，以及，環己醇或環己垸甲 醇等醇類、或甲基叔丁基醚等醚類等。而且，在上述實施方式2中，雖然沒有使用相對內燃機40單獨噴 射富氫氣體的模式，但是本發明不限於此。例如，在內燃機40的起動 時等，可以採用將富氫氣體單獨供給內燃機40的運轉模式。而且，在上述實施方式2中，儘管設置和分離裝置70分開的儲存 脫氫化汽油用的汽油緩衝罐76，但是，本發明不限於此，即，在確保 分離裝置70的內部有足夠的液體儲存空間的情況下，也可以省去汽油 緩衝罐76。圖6為表示上述變形例的結構的視圖。圖6所示的結構除了去掉 汽油緩衝罐76、汽油供給管80直接連接到分離裝置，以及用於檢測脫 氫化汽油的儲存量用的液量傳感器78裝在分離裝置70上之外，和圖3 所示的結構相同。根據這種結構，由於沒有汽油緩衝罐76，所以可以 相應地使系統小型化。本發明的內容及效果可以如下概括。也就是說，根據第一發明的氫利用內燃機，供給從氫化燃料、由 氫化燃料脫氫得到的脫氫產物及氫中選擇的一種或兩種以上的燃料以 進行工作，其構成為，包括氫化燃料儲存部；反應裝置，具有可加熱地配置的催化劑，並使由該氫化燃料儲存部供給的氫化燃料在加熱 的上述催化劑上進行脫氫反應；分離裝置，分離由該脫氫反應產生的 富氫氣體和脫氫產物；及脫氫產物儲存部，儲存分離後的該脫氫產物。根據第一發明，第二發明的特徵在於，具有燃料供給裝置，該燃 料供給裝置可以從儲存在上述氫化燃料儲存部的氫化燃料、由上述分 離裝置分離的富氫氣體、及儲存在上述脫氫產物儲存部中的脫氫產物 中任意選擇一種以上的燃料供給於內燃機。根據第一或第二發明，第三發明的特徵在於，催化劑的載體為蜂 窩狀載體。根據第三發明，第四發明的特徵在於，蜂窩狀載體是催化劑承載用蜂窩狀載體，其單元數為45 310單元/cm2，且有機氫化物入口直徑 和縱深長度的比(直徑/長度)為0.1 0.5。根據第一至第四發明中的任何一個，第五發明的特徵在於，上述 氫化燃料儲存部及上述脫氫產物儲存部都使用伸縮性樹脂材料。在第一至第五發明的氫利用內燃機中，使用氫化燃料。在第一至第五發明中，氫化燃料指得是從有機氫化物及在輕油*汽 油等內燃機燃料中添加氫後的物質中選擇的一種或兩種以上的混合 物。這裡，所謂有機氫化物是指包含能通過脫氫反應產生氫的飽和碳 氫化合物的燃料，非環式或環式的碳氫化合物、及非環式或環式的含 氧碳氫化合物等與其相當。在非環式的碳氫化合物中例如包含正己烷 或異辛烷。而且，在環式的碳氫化合物中例如包含環己垸、甲基環己 烷等單環式化合物、萘垸等2環式化合物。另外，在含氧碳氫化合物 中包含環己醇或環己烷甲醇等醇類、或甲基叔丁基醚等醚類等。從上述氫化燃料脫氫得到的脫氫產物是指使上述有機氫化物進行脫氫反應、放出氫後的反應生成物，例如，在環己烷的情況中，相當 於和氫一起主要生成的苯。當使前述有機氫化物進行脫氫反應時，和富氫氣體一起，通過氫 的放出，作為反應產物生成的、具有不飽和結合的環狀不飽和物。例 如，在使用由環己垸構成的燃料或以環己垸為主要成分的燃料的情況 下，通過環己烷的脫氫反應，和富氫氣體一起生成作為環狀不飽和物 的苯。另一方面，在石油提煉工藝中，氫化燃料可以通過對包含許多上述有機氫化物的餾分進行改性或混合調製來生成。而且，由於輕油*汽 油等內燃機燃料包含環式、非環式的不飽和碳氫化合物，所以也可以通過在它們中添加氫來生成氫化燃料。對氫添加的方法不進行特別限定，舉例的有使不飽和物等和富氫氣體在已加熱的催化劑上進行反應的方法(日本特開2000 — 255503號等)。而且，當通過氫添加使該環狀不飽和物、即苯進行氫化反應時， 生成(再生)苯的氫化物、即環己烷。氫化燃料被供給於氫化燃料儲存部。氫化燃料儲存部可以是氫化 燃料單獨的罐，也可以是和後面描述的氫分離後的脫氫產物共有的罐。在第一至第五發明中，可以將氫化燃料從氫化燃料儲存部直接供 給於內燃機，從而可以將氫化燃料直接作為內燃機的燃料。另一方面，可以將氫化燃料導向具有可加熱地設置的催化劑、並 使氫化燃料在該催化劑上進行脫氫反應的反應裝置。對這種反應裝置不進行特別限定，例如優選的是，該反應裝置在 可加熱的蜂窩狀載體的各單元內設置金屬催化劑層，並且具有將氫化 燃料供給於該催化劑的燃料供給裝置。這裡使用的蜂窩狀載體例如可以為不鏽鋼等金屬、陶瓷、碳等材質，而且最好是單元數為45 310單元/cm2、且有機氫化物入口直徑和 縱深長度的比(直徑/長度)為0.1 0.5的催化劑承載用蜂窩狀載體。 而且，對一個單元的截面形狀不作特別限定，例如可以為四角、六角、 三角等。雖然金屬催化劑層含有從鉑、鈀、銠、錸、釕及鎳等中選擇的一 種或兩種以上的鹽類或絡合物，但是，最好在這種催化劑和蜂窩狀載 體之間設置塗層。塗層可以如下設置，即，混合攪拌粘合劑(構成氧 化鋁等的金屬元素的氫氧化鹽或氧化鹽)、水及從氧化鋁、二氧化鈰、 氧化鋯、碳、沸石、海泡石及絲光沸石等中選擇的一種或兩種以上的 物質，並進行塗覆等。金屬催化劑的使用量可以進行適當的選擇，但是最好是每1升容 量的蜂窩狀載體使用lg 20g。對催化劑的加熱方式不進行特別限制，可以利用內燃機的發熱， 也可以利用排氣的熱量，還可以由單獨的加熱裝置加熱，但是，從有 效利用能量的觀點看，最好利用從內燃機排出的排氣的熱量。例如，在包圍排出排氣的排氣管形成催化劑的情況下，排氣熱傳 遞到排氣管而加熱催化劑。這樣，作為內燃機廢熱的排氣熱、即熱能 的有效利用是可能的，例如對於汽油機等，從內燃機排出的排氣達到 約400°C以上，所以通過排氣熱的利用，可以將承擔脫氫反應的催化 劑溫度穩定地保持到脫氫化必'需的250°C以上。結果，沒有必要設置其它熱源，在實現裝置整體的小型 輕量化的同時，可以提高內燃機 系統中能量的利用率。而且，由於在排氣管內沒有增加形成排氣阻力 的部件，所以不會導致內燃機的性能降低。而且， 一般地，排氣管由 金屬製成，所以熱傳導性高，能有效地將排氣的排氣熱傳遞到催化劑。燃料供給裝置可以如此構成，即，設置在可將氫化燃料供給於催 化劑的位置，並可相對單元入口大角度地霧化噴射氫化燃料。例如， 噴射器(噴射裝置)等是適合的，其與控制用驅動器連接，以能適當 地控制每個供給裝置的噴射量。而且，可以對一個反應裝置設置多個 燃料供給裝置，最好是以在催化劑上形成氫化燃料的液膜狀態的方式 供給燃料。在反應裝置中可以沿排氣管進一步設置與反應裝置相連、並使由 反應裝置中的脫氫反應生成的混合氣體通過的流路。這樣，包含在反 應裝置中生成的富氫氣體及脫氫產物的混合氣體(富氫氣體)能維持 高溫狀態，也就是使脫氫產物保持氣體狀態，從而能使其容易地在管 內通過。排出內燃機的排氣的排氣管通常由單一的管構成，但是也可以從 單一的管分支出多個。在這種情況中，由於分支出的各排氣管可以分 別設有反應裝置，所以能在車輛內設置多個反應裝置。結果，能增加 可供給的氫量。分離裝置，從反應裝置中氫化燃料的脫氫反應生成的富氫氣體和 脫氫產物的混合氣體中分離富氫氣體。作為分離裝置，例如有通過熱交換或絕熱膨脹等冷卻該混合氣體、通過重力或離心力分離脫氫產物的方法；由高分子或Pd薄膜等氫透過 膜分離該混合氣體的方法；使該混合氣體通過活性碳等有機物吸附劑、以分離脫氫產物的方法等。 和富氫氣體分離後的脫氫產物被儲存在脫氫產物儲存部中。代替單獨地設置罐，脫氫產物儲存部最好為包含儲存氫化燃料的 氫化燃料儲存部的多室儲存罐。在這種情況中，優選的是，氫化燃料 儲存部和分離富氫氣體後的脫氫產物儲存部各自使用伸縮性樹脂材 料。這樣的話，可以匯總到一個罐中，從而可以設置在車輛等有限的 場所內，並實現輕量化。而且，由於除去富氫氣體後的脫氫產物被儲 存起來，所以沒有必要設置用於排出富氫氣體的排出口。脫氫產物送入內燃機中，可以和現有的汽油等燃料同樣地作為燃 料使用。而且，回收脫氫產物並進行氫化，可以再次作為氫化燃料使 用。由分離裝置分離後的富氫氣體可以供給於內燃機。而且，也可以 和氫化燃料或脫氫產物一起供給於內燃機。因此，可以設置供給於內 燃機的進氣系統、燃燒室及排氣系統中至少一個的氫供給裝置。氫供 給裝置可以根據情況進行適當選擇，例如可以適用噴射器(噴射裝置) 等。為了實現上述目的，第六發明為氫利用內燃機，其特徵在於，具 有氫化汽油罐，儲存包含有機氫化物的氫化汽油；燃料分離裝置，將上述氫化汽油分離成富氫氣體和脫氫化汽油；及燃料供給裝置，在 上述氫化汽油、上述富氫氣體及上述脫氫化汽油中，至少將上述富氫 氣體和上述脫氫化汽油作為燃料分別單獨地或同時供給於內燃機。根據第六發明，第七發明的特徵在於，上述燃料供給裝置具有-氫化汽油供給裝置，用於將上述氫化汽油供給於內燃機；富氫氣體供 給裝置，用於將上述富氫氣體供給於內燃機；脫氫化汽油供給裝置， 用於將上述脫氫化汽油供給於內燃機；燃料選擇裝置，從上述氫化汽 油、上述富氫氣體及上述脫氫化汽油中選擇應用作燃料的一種以上的 燃料；及燃料供給控制裝置，控制上述氫化汽油供給裝置、上述富氫 氣體供給裝置及上述脫氫化汽油供給裝置，以將選擇的燃料供給於內 燃機。根據第七發明，第八發明的特徵在於，具有判斷汽油供給的必要 性的汽油要否判斷裝置、和判斷可否進行上述脫氫化汽油供給的脫氫 化汽油供給可否判斷裝置，上述燃料供給控制裝置確認汽油供給的必 要性，並僅在不可以迸行上述脫氫化汽油的供給的情況下，容許上述 氫化汽油向內燃機的供給。根據第八發明，第九發明的特徵在於，具有判斷可否進行上述富 氫氣體供給的富氫氣體供給可否判斷裝置，上述燃料供給控制裝置， 在上述富氫氣體及上述脫氫化汽油兩者可供給的情況下，總是將它們 的組合作為燃料供給於內燃機。根據第六發明，第十發明的特徵在於，上述燃料供給裝置具有 富氫氣體供給裝置，用於將上述富氫氣體供給於內燃機；脫氫化汽油 供給裝置，用於將上述脫氫化汽油供給於內燃機;燃料選擇裝置，從 上述富氫氣體及上述脫氫化汽油中選擇應用作燃料的一種以上的燃 料；及燃料供給控制裝置，控制上述富氫氣體供給裝置及上述脫氫化 汽油供給裝置，以將選擇的燃料供給於內燃機。根據第十發明，第十一發明的特徵在於，具有用於儲存上述富氫氣體 的富氫氣體罐、和判斷上述富氫氣體的殘餘量是否超過可供給判定量的富 氫氣體殘餘量判定裝置，上述燃料供給控制裝置具有燃料供給量計算裝置，該燃料供給量計算裝置在只有上述脫氫化汽油被供給於內燃機的前提 下，計算該脫氫化汽油的燃料供給量，上述燃料供給控制裝置在上述富氫 氣體的殘餘量為上述可供給判定量以下的情況下，根據由上述燃料供給量 計算裝置算出的燃料供給量，僅將上述脫氫化汽油供給於內燃機。根據第十發明或第十一發明，第十二發明的特徵在於，具有用於儲存 上述脫氫化汽油的脫氫化汽油罐、和判斷上述脫氫化汽油的殘餘量是否達 到儲存上限量的脫氫化汽油殘餘量判定裝置，上述燃料分離裝置將上述氫 化汽油分離成上述富氫氣體和上述脫氫化汽油，以補充上述富氫氣體的消 耗量，上述燃料供給控制裝置在上述脫氫化汽油的殘餘量達到上述儲存上 限量的情況下，僅將上述脫氫化汽油供給於內燃機。根據第一至第五發明的氫利用內燃機，可以從氫化燃料、由氫化 燃料脫氫得到的脫氫產物及氫中自由地選擇一種或兩種以上的燃料並 將其供給於內燃機，在將氫供給於發動機等內燃機的進氣系統或排氣 系統、燃燒室的情況下，可以使用由氫化燃料的脫氫及應生成的氫進 行氫的供給，而沒有高壓罐或液態氫罐等的搭載、或者氫的吸著*吸 附、燃料改性的情況，而且，在實現能量利用的高效率化、裝置整體 的小型化、輕量化的同時，可以構建清潔的系統。根據第六發明，通過僅供給包含有機氫化物的氫化汽油，可以在 車輛上使用氫化汽油、富氫氣體及脫氫化汽油三種燃料。而且，根據 本發明，由於至少將富氫氣體和脫氫化汽油用作燃料，所以能使內燃 機良好地工作。根據第七發明，可以從氫化汽油、富氫氣體及脫氫化汽油中選擇 任意燃料，以根據需要供給內燃機。因此，根據本發明，關於使用燃 料的種類，可以得到高的自由度，並能針對各種狀況進行適當的處理。根據第八發明，在要求汽油供給的情況下，能儘可能地供給脫氫化汽油。脫氫化汽油具有高的辛烷值。因此，根據本發明，可以提高 內燃機的耐爆震特性。根據第九發明，在可供給富氫氣體和脫氫化汽油兩者的情況下， 能夠總是將它們組合作為燃料供給內燃機。根據上述組合，在確保高 的耐爆震性能的同時，可以實現優良的燃料消耗特性、優良的排放特 性。根據第十發明，將氫化汽油作為燃料，可以將富氫氣體及脫氫化 汽油供給於內燃機。因此，根據本發明，能容易地進行燃料的處理， 並能實現高的耐爆震性、優良的燃料消耗特性、及優良的排放特性。根據第十一發明，可以監視富氫氣體的殘餘量，並在不可能進行 富氫氣體的供給的情況下，可以通過僅將脫氫化汽油供給內燃機來實 現穩定的運轉狀態。根據第十二發明，可以將氫化汽油分離成富氫氣體和脫氫化汽油， 以補充富氫氣體的消耗量。結果，在脫氫汽油過剩、其殘餘量達到儲 存上限量的情況下，可以通過停止氫向內燃機的供給並僅進行脫氫化 汽油的供給來防止脫氫化汽油過剩的發生。另外，在上述實施方式1中，脫氫反應器1相當於上述第一發明 中的"反應裝置"，分離裝置2相當於上述第一發明中的"分離裝置"。而且，閥V1、 V2，泵P1、 P4，供給配管23，配管17，氫供給用噴射 器18，汽油供給用噴射器19，及緩衝罐20相當於上述第二發明中的 "燃料供給裝置"。而且，在上述實施方式l中，氫化燃料儲存部4相當於上述第六 發明中的"氫化汽油罐"；脫氫反應器1及分離裝置2相當於上述第 六發明中的"燃料分離裝置"；閥V1、 V2，泵P1、P4，供給配管23，配管17，氫供給用噴射器18，汽油供給用噴射器19，及緩衝罐20相 當於上述第六發明中的"燃料供給裝置"。而且，在上述實施方式l中，閥V1、 V2、泵P1、供給配管23及 汽油供給用噴射器19相當於上述第七發明中的"氫化汽油供給裝置" 和"脫氫化汽油供給裝置"，泵P4、配管17、氫供給用噴射器18及 緩衝罐20相當於上述第七發明中的"富氫氣體供給裝置"。而且，ECU6 通過對應內燃機的運行狀態選擇應供給的燃料來實現上述第七發明中 的"燃料選擇裝置"，並通過對應上述選擇、控制閥V1、 V2，泵P1、 P2,氫供給用噴射器18及汽油供給用噴射器19來實現上述第七發明 中的"燃料供給控制裝置"。而且，在上述實施方式1中，通過在ECU6中判斷汽油供給的必 要性來實現上述第八發明中的"汽油要否判斷裝置"，並通過判斷脫 氫產物是否存在可供給程度來實現上述第八發明中的"脫氫化汽油供 給可否判斷裝置"。另外，這裡，通過在ECU6中判斷富氫氣體是否 存在可供給程度來實現上述第九發明中的"富氫氣體供給可否判斷裝 置"。而且，在上述實施方式2中，脫氫反應器52及分離裝置70相當 於上述第六發明中的"燃料分離裝置"，汽油緩衝罐76、汽油供給管 80、泵82、汽油供給用噴射器50、泵86、氫緩衝罐84、氫供給管92、 及氫供給用噴射器48相當於上述第六發明中的"燃料供給裝置"。而且，在上述實施方式2中，泵86、氫緩衝罐84、氫供給管92 及氫供給用噴射器48相當於上述第十發明中的"富氫氣體供給裝置"， 汽油緩衝罐76、汽油供給管80、泵82、汽油供給用噴射器50相當於 上述第十發明中的"脫氫化汽油供給裝置"。而且，ECU96通過實行 上述步驟106及U2 130的處理來實現上述第十發明中的"燃料選擇 裝置"，並通過實行上述步驟108及110的處理來實現上述第十發明中的"燃料供給控制裝置"。而且，在上述實施方式2中，ECU96通過實行上述步驟106的處 理來實現上述第十一發明中的"富氫氣體殘餘量判斷裝置"，並通過 實行上述步驟108的處理來實現上述第十一發明中的"燃料供給量計 算裝置"。另外，這裡，ECU96通過實行上述步驟112的處理來實現 上述第十二發明中的"脫氫化汽油殘餘量判斷裝置"。工業上的可利用性根據本發明的氫利用內燃機，可以從氫化燃料、由氫化燃料脫氫 得到的脫氫產物及氫中自由地選擇一種或兩種以上的燃料並將其供給 於內燃機，在將氫供給於發動機等內燃機的進氣系統或排氣系統、燃 燒室的情況下，可以使用由氫化燃料的脫氫反應生成的氫進行氫的供 給，無需高壓罐或液態氫罐等的搭載、或者氫的吸著 吸附、燃料改 性，而且，在實現能量利用的高效率化、裝置整體的小型化、輕量化 的同時，可以構建清潔的系統。
權利要求
1.一種氫利用內燃機，其特徵在於，具有氫化汽油罐，儲存包含有機氫化物的氫化汽油；燃料分離裝置，將所述氫化汽油分離成富氫氣體和脫氫化汽油；及燃料供給裝置，在所述氫化汽油、所述富氫氣體及所述脫氫化汽油中，至少將所述富氫氣體和所述脫氫化汽油作為燃料分別單獨地或同時供給於內燃機，所述燃料供給裝置具有富氫氣體供給裝置，用於將所述富氫氣體供給於內燃機；脫氫化汽油供給裝置，用於將所述脫氫化汽油供給於內燃機；燃料選擇裝置，從所述富氫氣體及所述脫氫化汽油中選擇應用作燃料的一種以上的燃料；及燃料供給控制裝置，控制所述富氫氣體供給裝置及所述脫氫化汽油供給裝置，以將選擇的燃料供給於內燃機，所述氫利用內燃機還具有用於儲存所述富氫氣體的富氫氣體罐、和判斷所述富氫氣體的殘餘量是否超過可供給判定量的富氫氣體殘餘量判定裝置，所述燃料供給控制裝置具有燃料供給量計算裝置，該燃料供給量計算裝置在只有所述脫氫化汽油被供給於內燃機的前提下，計算該脫氫化汽油的燃料供給量，所述燃料供給控制裝置在所述富氫氣體的殘餘量為所述可供給判定量以下的情況下，根據由所述燃料供給量計算裝置算出的燃料供給量，僅將所述脫氫化汽油供給於內燃機。
2. 如權利要求l所述的氫利用內燃機，其特徵在於， 具有用於儲存所述脫氫化汽油的脫氫化汽油罐、和判斷所述脫氫化汽油的殘餘量是否達到儲存上限量的脫氫化汽油殘餘量判定裝置，所述燃料分離裝置將所述氫化汽油分離成所述富氫氣體和所述脫氫化汽油，以補充所述富氫氣體的消耗量，所述燃料供給控制裝置在所述脫氫化汽油的殘餘量達到所述儲存 上限量的情況下，僅將所述脫氫化汽油供給於內燃機。
全文摘要
本發明涉及自由地選擇一種或兩種以上的燃料供給於內燃機的系統。一種氫利用內燃機，其供給從氫化燃料、由氫化燃料脫氫得到的脫氫產物及氫中選擇的一種以上的燃料以進行工作，其中，具有氫化燃料儲存部；進行脫氫反應的反應裝置；分離富氫氣體和脫氫產物的分離裝置；及儲存該脫氫產物的脫氫產物儲存部。
文檔編號C01B3/26GK101403353SQ200810091768
公開日2009年4月8日 申請日期2004年10月6日 優先權日2003年10月21日
發明者品川知廣, 渥美貴司 申請人:豐田自動車株式會社