CN114810436B - 燃料重整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过氧化反应对燃料进行重整的燃料重整装置(100)，具备双层管(19)，具有在铅垂方向上延伸的外管(191)和内管(192)，在外管(191)与内管(192)之间形成圆筒空间(193)。外管(191)设置有贯通外管(191)的下部，以使燃料和空气导入到圆筒空间(193)的导入孔(194)、贯通外管(191)的上部，以使空气从圆筒空间(193)排出的空气排出孔(195)、贯通外管(191)的导入孔(194)与空气排出孔(195)之间，以使燃料从圆筒空间(193)排出的燃料排出孔(196a、196b)。圆筒空间的上端(193a)和下端(193b)封闭。双层管(19)构成为，经由导入孔(194)供给的燃料在从下端(193b)至燃料排出孔(196a、196b)为止的圆筒空间在催化剂存在下发生氧化反应。

Description

燃料重整装置

技术领域

本发明涉及一种将向压缩点火式发动机供给的燃料进行重整的燃料重整装置。

背景技术

以往，已知有通过使用氧化剂将燃料氧化来重整燃料的装置(例如参见专利文献1)。专利文献1记载的装置构成为以同轴设置的外管构件和内管构件之间作为反应场的双层管反应器，供给燃料和空气的混合气作为反应物，排出重整燃料和空气的混合气作为生成物。

专利文献1记载的装置中，重整燃料和空气作为混合气被排出，因此为了得到重整燃料，需要在双层管反应器的后段设置气液分离器，燃料重整装置整体的构成变得较为复杂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-178974号公报(JP2018-178974A)。

发明内容

本发明的一技术方案为通过氧化反应对燃料进行重整的燃料重整装置，具备双层管，其具有在铅垂方向上延伸的外管和内管，在外管与内管之间形成圆筒空间。外管设置有导入孔、空气排出孔、燃料排出孔，其中导入孔贯通外管的下部，以使燃料和空气导入至圆筒空间，空气排出孔贯通外管的上部，以使空气从圆筒空间排出，燃料排出孔贯通外管的导入孔与空气排出孔之间，以使燃料从圆筒空间排出。圆筒空间的上端和下端被封闭。双层管构成为，经由导入孔供给的燃料在从下端至燃料排出孔为止的圆筒空间在催化剂存在下进行氧化反应。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

图1是示意性地示出应用本发明的实施方式的燃料重整装置的发动机的内部结构的一例的图。

图2是用于说明燃料的辛烷值与点火性的关系的图。

图3是用于说明对燃料进行重整时的化学反应的图。

图4是用于说明燃料的氧化反应的进行程度的图。

图5是示意性地示出本发明的实施方式的燃料重整装置的构成的一例的图。

图6是示意性地示出图5的燃料重整装置的转换阀周边的构成的一例的图。

图7是示意性地示出图5的重整器的构成的一例的图。

图8A是图5的重整器的剖面图。

图8B是示出图8A的变形例的图。

图9是概略地示出图5的燃料重整装置的控制器周边的主要部分构成的一例的框图。

图10A是示出由本发明的实施方式的燃料重整装置执行的重整转换处理的一例的流程图。

图10B是示出图10A的变形例的图。

图11A是示出由本发明的实施方式的燃料重整装置执行的重整率调整处理的一例的流程图。

图11B是示出图11A的变形例的图。

图12是示出图5的变形例的图。

图13是概略地示出图12的燃料重整装置的控制器周边的主要部分构成的一例的框图。

具体实施方式

以下参照图1～图13对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式的燃料重整装置应用在搭载于车辆等的压缩点火式发动机，根据需要对从燃料箱向发动机供给的燃料进行重整。

地球的平均气温因大气中的温室气体而保持在适合生物的温暖状态。具体而言，温室气体吸收从被太阳光加热了的地表面向宇宙空间辐射的热的一部分，并将其再次向地表面辐射，由此使大气保持在温暖的状态。当像这样的大气中的温室气体浓度增加时，地球的平均气温会上升(全球变暖)。

温室气体中，对全球变暖影响较大的二氧化碳在大气中的浓度是由以植物、化石燃料的形态固定在地上、地下的碳与以二氧化碳的形态存在于大气中的碳之间的平衡来决定的。例如当大气中的二氧化碳通过植物生长过程中的光合作用被吸收时，大气中的二氧化碳浓度下降，而当二氧化碳通过化石燃料的燃烧被排放到大气中时，大气中的二氧化碳浓度升高。为了抑制全球变暖，需要用太阳光、风力等可再生能源、来自生物质等的可再生燃料来替代化石燃料，来减少碳排放量。

作为这样的可再生燃料，通过FT(Fischer–Tropsch，费托)合成得到的低辛烷值汽油正在普及。低辛烷值汽油的点火性高，能够应用在压缩点火式发动机，但还在普及过程中，还有未进行销售的地区。另一方面，目前普及的火花点火式发动机用的普通辛烷值的汽油其点火性低，当直接用于压缩点火式发动机时，难以确保废气性能，甚至有可能不点火。因此，在本实施方式中，为了根据需要对从燃料箱向发动机供给的燃料进行重整，使低辛烷值汽油和普通辛烷值的汽油都在单个发动机压缩点火，如下构成燃料重整装置。

图1是示意性地示出应用本发明的实施方式的燃料重整装置的发动机1的内部构成的一例的图。发动机1为压缩点火式汽油发动机，例如搭载于车辆。

如图1所示，发动机1具有形成气缸2的缸体3和覆盖缸体3的上部的缸盖4。在缸盖4设置供进入发动机1的进气通过的进气口5和供从发动机1排出的排气通过的排气口6。在进气口5设置使进气口5开闭的进气阀7，在排气口6设置使排气口6开闭的排气阀8。进气阀7和排气阀8由未图示的气门机构驱动开闭。

在各气缸2配置能够在气缸2内滑动的活塞9，面向活塞9形成燃烧室10。在发动机1以面对燃烧室10的方式设置喷射器11，从喷射器11向燃烧室10喷射燃料。喷射器11的动作(燃料喷射时期(开阀时期)、燃料喷射量(关阀时间))由发动机ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)200(图7)控制。在发动机1还设置由压电晶体式压力传感器等构成，检测燃烧室10内的压力的缸内压力传感器12。

当进气口5打开，排气口6关闭，活塞9下降时，空气(新气)从进气口5被吸入到燃烧室10内(进气行程)。当进气口5和排气口6关闭，活塞9上升时，燃烧室10内的空气被压缩，燃烧室10内的压力逐渐上升(压缩行程)。当在压缩上止点TDC(Top Dead Center)附近从喷射器11向燃烧室10喷射燃料时，燃烧室10内的燃料和空气的混合气被压缩，燃烧室10内的压力逐渐上升，燃料通过自行点火进行燃烧。当燃料在燃烧室10内开始自行点火时，燃烧室10内的压力急剧上升，活塞9下降(膨胀行程)。当进气口5关闭，排气口6打开，活塞9上升时，燃烧室10内的空气(废气)从排气口6排出(排气行程)。

通过活塞9沿着气缸2的内壁进行往复运动，曲轴14借助连杆13旋转。在发动机1的曲轴14还设置检测曲轴14的旋转角(曲轴转角)的曲轴转角传感器15。还有，还设置检测发动机1的输出转矩的例如磁致伸缩式转矩传感器16。在发动机1还设置检测发动机1的冷却水的温度(发动机水温)的水温传感器等，省略图示。

图2是用于说明燃料的辛烷值与点火性的关系的图，示出辛烷值不同的多种燃料的点火正时ti的一例作为以压缩上止点TDC为基准的曲轴转角“°”。更详细而言，示出基于由缸内压力传感器12检测出的燃烧室10内的压力和由曲轴转角传感器15检测出的曲轴转角确定的、在燃烧室10内开始燃料的自行点火，燃烧室10内的压力急剧上升的曲轴转角的一例。

如图2所示，辛烷值超过70的点火性较低的燃料，点火正时ti大幅晚于压缩上止点TDC，在该情况下，发动机1的最大热效率明显降低，燃烧变得不稳定。为了确保发动机1的充分的燃烧性能，在点火正时ti为规定曲轴转角ti0(例如10°)以上时需要对燃料进行重整。

图3是用于说明对燃料重整时的化学反应的图。以碳氢化合物为主要成分的燃料能够通过使用N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)等催化剂进行氧化重整生成过氧化物，来提高其点火性。具体而言，NHPI容易被氧分子夺取氢原子，生成邻苯二甲酰亚胺-N-氧(PINO)自由基。PINO自由基从燃料中所含的碳氢化合物(RH)夺取氢原子，生成烷基(R·)。烷基与氧分子结合生成烷基过氧自由基(ROO·)。烷基过氧自由基从燃料中所含的碳氢化合物夺取氢原子，生成作为过氧化物的烷基过氧化氢(ROOH)。

图4是用于说明燃料的氧化反应的进行程度的图，示出氧化反应进行时的过氧化物浓度c1和氧化物浓度c2的变化的一例。如图4所示，当氧化反应进行时，过氧化物浓度c1增加，当氧化反应进一步进行时，过氧化物被分解为成乙醇、醛、酮等氧化物，过氧化物浓度c1减少并且氧化物浓度c2增加。

为了提高燃料中的过氧化物浓度c1，提高燃料的点火性直到适合压缩点火的状态为止，需要在适当的范围内调整氧化反应的进行程度。具体而言，需要调整为氧化重整后的燃料(重整燃料)的辛烷值达到70以下(图2)、重整燃料中的过氧化物浓度c1达到规定浓度c0(例如0.15mol/l)以上。重整燃料中的过氧化物浓度c1能够由适当的浓度传感器检测出来。

当过氧化物浓度c1低于规定浓度c0时，在氧化反应的进行程度不足时，过氧化物浓度c1为氧化物浓度c2以上，在氧化反应的进行程度过度时，过氧化物浓度c1低于氧化物浓度c2。当燃料中所含的碳氢化合物分解成氧化物时，重整燃料的发热量下降，发动机输出下降。即，发动机1的输出转矩与重整燃料的发热量和燃料喷射量之积成正比。氧化物浓度c2能够基于发动机1的燃料喷射量和输出转矩推定出来。

图5～图9是示意性地示出本发明的实施方式的燃料重整装置(以下称为装置)100的构成的一例的图。如图5所示，装置100具备重整单元20和控制器50，其中重整单元20夹设在从燃料箱17至发动机1的喷射器11的燃料供给路径18上，具有对燃料进行氧化重整的重整器19，控制器50对重整单元20的动作进行控制。

在燃料箱17设置对储存于燃料箱17的燃料的余量进行检测的余量计17a。余量计17a由例如浮标式液位传感器构成，输出与燃料箱17内的燃料的液面高度相应的信号。

如图5和图6所示，燃料供给路径18具有从燃料箱17起通过重整器19到发动机1的喷射器11的第1路径18a和从燃料箱17起绕过重整器19到发动机1的喷射器11的第2路径18b。

重整单元20在从燃料箱17至重整器19的第1路径18a上具有汲取储存于燃料箱17的燃料的燃料泵21a、检测燃料的流量的流量计22、开闭第1路径18a的开闭阀23以及混合器24。还有，在从重整器19至发动机1的喷射器11的第1路径18a上具有检测重整燃料中的过氧化物浓度c1的浓度传感器26、压力输送燃料的高压泵27。浓度传感器26例如由测定重整燃料的介电常数的电容式浓度传感器构成，输出与重整燃料中的过氧化物浓度c1相应的信号。

如图5和图6所示，重整单元20在第2路径18b上也具有汲取储存于燃料箱17的燃料的燃料泵21b，被燃料泵21b汲取的燃料经由第2路径18b供给到高压泵27。高压泵27的动作(燃料压力)由发动机ECU200(图9)控制。

如图6所示，重整单元20具有将燃料供给路径18转换为第1路径18a和第2路径18b中的任一个的转换阀28。当燃料供给路径18转换为第1路径18a时，根据高压泵27的动作，储存在燃料箱17的燃料被供给到重整器19进行重整，重整燃料通过高压泵27被供给到喷射器11，向燃烧室10(图1)喷射。当燃料供给路径18转换为第2路径18b时，根据高压泵27的动作，储存在燃料箱17的燃料无需在重整器19重整，直接通过高压泵27供给到喷射器11，向燃烧室10(图1)喷射。

如图5所示，重整单元20在向混合器24供给空气的空气供给路径30上具有空气滤清器31、压力输送空气的空气泵32、检测空气的流量的流量计33、开闭空气供给路径30的开闭阀34。根据高压泵27的动作经由燃料供给路径18(第1路径18a)供给到混合器24的燃料和根据空气泵32的动作经由空气供给路径30供给到混合器24的空气在混合器24混合，向重整器19供给。

图7是示意性地示出重整器19的构成的一例的图。如图7所示，重整器19具有在铅垂方向上延伸的外管191和内管192，构成为在外管191和内管192之间形成圆筒空间193的双层管反应器。

在重整器19的外管191设置贯通外管191的下部的导入孔194，以使在混合器24(图5)混合的燃料和空气经由第1路径18a导入到圆筒空间193。还有，设置贯通外管191的上部的空气排出孔195，以使空气经由第3路径18c从圆筒空间193排出。再有，设置贯通外管191的导入孔194与空气排出孔195之间的燃料排出孔196a、196b，以使燃料经由第1路径18a从圆筒空间193排出。从圆筒空间193排出的空气经由第3路径18c向发动机1的进气口5供给(图1)，和新气一起被吸入到燃烧室10内。

重整器19的内管192的径向内侧的空间构成为环流路径197，作为传热介质的发动机冷却水环流。即，暖机后的发动机1的冷却水从环流路径197的下方被供给，使重整器19升温，从环流路径197的上方环流到发动机1。暖机后的发动机水温维持在70～110℃的温度范围，因此适当地促进燃料的氧化反应。

重整器19的圆筒空间193的上端193a和下端193b是封闭的。经由导入孔194导入到圆筒空间193的燃料(液体)在从下端193b至燃料排出孔196a、196b为止的圆筒空间193流通，经由燃料排出孔196a、196b排出。经由导入孔194导入到圆筒空间193的空气(气体)通过从下端193b至上端的193a为止的圆筒空间193，经由空气排出孔195排出。

从下端193b至与燃料的液面相对应的燃料排出孔196a、196b为止的圆筒空间193作为燃料与空气中的氧气反应(氧化反应)生成重整燃料的反应室198发挥功能。另一方面，从与燃料的液面相对应的燃料排出孔196a、196b至上端为止的193a的圆筒空间193作为进行气液分离的气液分离室199发挥功能。

图8A和图8B是图7所示的重整器19的沿VII-VII线的剖面图，示出与反应室198相对应的部分的截面。如图8A所示，在构成反应室198的内壁的外管191的内壁191a和内管192的外壁192a承载NHPI催化剂等催化剂190(壁面承载)，促进在反应室198中的氧化反应。

重整器19够成为，外管191的内壁191a与内管192的外壁192a之间的间隙g为淬熄距离的2倍以下，例如为淬熄距离的2倍。由此，在距离反应物的淬熄距离以内的范围内必然存在外管191的内壁191a或内管192的外壁192a，因此能够提高重整器19的安全性。在进一步提高安全性的情况下，重整器19还可以构成为，间隙g成为最大安全间隙以下，例如成为最大安全间隙。通过以最大安全间隙构成燃料的氧化反应进行的反应室198，例如即使火苗从相邻的装置侵入的情况也会立即灭火，因此能够进一步提高重整器19的安全性。

如图8B所示，还可以构成为，代替壁面承载，在重整器19的反应室198填充在硅片等载体上承载(表面承载)了NHPI催化剂等催化剂的固体催化剂190，并将作为氧化反应的反应场的固体催化剂190的间隙g成为淬熄距离的2倍或成为最大安全间隙。

如图5和图7所示，重整器19的外管191于铅垂方向上设置多个(在图中的例子中为2个)燃料排出孔196a、196b，重整单元20具有转换燃料排出孔196a、196b的转换阀29。当转换燃料排出孔196a、196b时，燃料的液面高度发生变化，反应室198的高度h1a、h1b发生变化，并且气液分离室199的高度h2a、h2b发生变化。通过变更反应室198的高度h1a、h1b，能够调整重整器19中的氧化反应的反应时间。

重整器19构成为，从燃料排出孔196a、196b至上端193a为止的气液分离室199的高度h2a、h2b成为能够进行气液分离的高度h0以上。在构成气液分离室199的内壁的外管191的内壁191a和内管192的外壁192a实施特氟龙(注册商标)加工等表面处理。通过实施这样的表面处理，能够抑制气液分离室199中的毛细管现象，将能够进行气液分离的高度h0设为最小限度。

图9是概略地示出控制器50周边的主要部分构成的一例的框图。如图9所示，控制器50由包括具有CPU(中央处理器)51、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等存储器52、I/O(输入/输出)接口等未图示的其他外围电路的计算机的电子控制单元(ECU)构成。

控制器50与缸内压力传感器12、曲轴转角传感器15、转矩传感器16、流量计22、33、余量计17a、浓度传感器26等传感器电连接，被输入来自各传感器的信号。还有，控制器50与燃料泵21a、21b、开闭阀23、34、转换阀28、29、空气泵32等的执行器电连接，从控制器50向各执行器发送控制信号。再有，控制器50构成为能够通过搭载于车辆的CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网络)等通信网络与发动机ECU200等其他车载ECU通信。

在存储器52存储各种控制的程序、在程序中使用的阈值等信息。CPU51具有控制重整单元20的动作的重整单元控制部53、供油判定部54、是否重整判定部55、氧化进行程度推定部56作为功能性构成。即，CPU51作为重整单元控制部53、供油判定部54、是否重整判定部55、氧化进行程度推定部56发挥功能。

供油判定部54基于由余量计17a检测出的在燃料箱17储存的燃料的余量的变化，判定有无向燃料箱17供给燃料。例如每当车辆和控制器50启动时比较前次的燃料余量和本次的燃料余量，由此判定有无向燃料箱17供给燃料。还可以通过检测加油口盖的开闭来判定有无供油。

当由供油判定部54判定为有给油时，是否重整判定部55基于燃料的点火正时ti判定是否需要重整。具体而言，基于由缸内压力传感器12检测出的燃烧室10内的压力和由曲轴转角传感器15检测出的曲轴转角计算燃料的点火正时ti，当点火正时ti为规定曲轴转角ti0(图2)以上时，判定为需要重整。当点火正时ti低于规定曲轴转角ti0时，判定为不需要重整。

是否重整判定部55还可以基于重整燃料中的过氧化物浓度c1判定是否需要重整。具体而言，当由浓度传感器26检测出的重整燃料中的过氧化物浓度c1低于规定浓度c0(图4)时，判定为需要重整，当为规定浓度c0以上时，判定为不需要重整。

当由是否重整判定部55判定为需要重整时，重整单元控制部53通过转换阀28将燃料供给路径18转换为第1路径18a(重整开启)，使得储存于燃料箱17的燃料在重整器19重整后供给到喷射器11。另一方面，当由是否重整判定部55判定为不需要重整时，通过转换阀28将燃料供给路径18转换为第2路径18b(重整关闭)，使得储存于燃料箱17的燃料无需在重整器19重整而供给到喷射器11。

氧化进行程度推定部56在重整开启时基于燃料的点火正时ti，判定重整器19中的氧化反应的进行程度(氧化进行程度)是否在适当范围内。具体而言，基于由缸内压力传感器12检测出的燃烧室10内的压力和由曲轴转角传感器15检测出的曲轴转角计算重整燃料的点火正时ti，当点火正时ti为低于规定曲轴转角ti0(图2)时，判定为氧化进行程度在适当范围内。当点火正时ti为规定曲轴转角ti0以上时，判定为氧化进行程度在适当范围外。

氧化进行程度推定部56还可以基于重整燃料中的过氧化物浓度c1判定氧化进行程度是否在适当范围内。具体而言，当由浓度传感器26检测出的重整燃料中的过氧化物浓度c1为规定浓度c0(图4)以上时，判定为氧化进行程度在适当范围内，当过氧化物浓度c1低于规定浓度c0时，判定为氧化进行程度在适当范围外。

还有，当判定氧化进行程度在适当范围外时，氧化进行程度推定部56基于重整燃料中的氧化物浓度c2，判定氧化进行程度的过度与不足。重整燃料中的氧化物浓度c2能够基于喷射器11的燃料喷射量和由转矩传感器16检测出的发动机1的输出转矩推定出。燃料喷射量还可以基于由流量计22检测出的燃料流量来计算，还可以基于通过与发动机ECU200的通信取得的燃料压力(对高压泵27的指令值)和燃料喷射量(对喷射器11的指令值)来计算。

当氧化物浓度c2为由浓度传感器26检测出的过氧化物浓度c1以上时，氧化进行程度推定部56判定为氧化进行程度过度，当低于过氧化物浓度c1时，判定为氧化进行程度不足(图4)。还可以在氧化物浓度c2为规定浓度c0以上时判定为氧化进行程度过度，在低于规定值时判定为氧化进行程度不足。

重整单元控制部53根据由氧化进行程度推定部56推定出的氧化反应的进行程度，控制重整单元20的动作，调整重整器19的重整率。具体而言，根据氧化进行程度控制转换阀29的动作，转换燃料排出孔196a、196b来变更反应室198的高度h1a、h1b，调整重整器19中的氧化反应的反应时间。当转换为燃料排出孔196a时，对应反应室198的高度h1a，反应时间变短，重整器19的重整率下降。当转换为燃料排出孔196b时，对应反应室198的高度h1b，反应时间变长，重整器19的重整率上升。

重整单元控制部53除因燃料排出孔196a、196b的转换所致的反应时间的调整之外，还可以控制空气泵32的动作来调整向重整器19供给的空气量，调整重整器19的重整率。还有，还可以通过调整在发动机1与重整器19之间环流的冷却水的流量来调整反应温度，调整重整器19的重整率。

图10A和图10B是示出由控制器50的CPU51执行的重整转换处理的一例的流程图。图10A和图10B的处理当例如车辆和控制器50启动时开始。

在图10A的处理中，首先在S1(S：处理步骤)中，通过在供油判定部54的处理，判定在车辆和控制器50停止中是否有向燃料箱17供给燃料。当S1为肯定(S1：是)时进入S2A，当为否定(S1：否是)时结束处理。在S2A中，通过在是否重整判定部55的处理，计算点火正时ti，判定点火正时ti是否为规定曲轴转角ti0以上。

当S2A为肯定(S2A：是)时，燃料的点火性不充分而进入S3，通过在重整单元控制部53的处理，控制转换阀28的动作将燃料供给路径18转换为第1路径18a，开启在重整器19的重整，结束处理。另一方面，当S2A为否定(S2A：否)时，燃料的点火性充分而进入S4，通过在重整单元控制部53的处理，控制转换阀28的动作将燃料供给路径18转换为第2路径18b，关闭在重整器19的重整，结束处理。

在图10B的处理中，替代图10A的S2A，在S2B中，通过在是否重整判定部55的处理，判定过氧化物浓度c1是否低于规定浓度c0，判定是否因燃料的点火性不充分而需要重整。

这样，基于点火正时ti、过氧化物浓度c1对供油后的燃料箱17内的燃料的点火性进行评价(S1、S2A、S2B)，当为不适合压缩点火的点火性的情况下，燃料在重整器19重整后供给到发动机1(S3)。因此，能够确保搭载于能加低辛烷值汽油、普通辛烷值的汽油的FFV(Flexible Fuel Vehicle：灵活燃料车辆)上的压缩点火式发动机的充分的燃烧性能。

图11A和图11B是示出由控制器50的CPU51执行的重整率调整处理的一例的流程图。图11A和图11B的处理当例如重整器19的重整开启时开始。

在图11A的处理中，首先在S5，判定重整器19的重整是否开启。当S5为肯定(S5：是)时进入S6A，当为否定(S5：否)时结束处理。在S6A中，通过在氧化进行程度推定部56的处理，计算重整燃料的点火正时ti，判定点火正时ti是否低于规定曲轴转角ti0。当S6A为肯定(S6A：是)时，判定为重整器19中的氧化进行程度在适当范围内，结束处理。

另一方面，当S6A为否定(S6A：否)时，判定为重整器19中的氧化进行程度在适当范围外，进入S7计算重整燃料中的氧化物浓度c2，判定氧化物浓度c2是否为过氧化物浓度c1以上。当S7为肯定(S7：是)时进入S8，当为否定(S7：否)时进入S9。在S8中，认为氧化进行程度过度，通过在重整单元控制部53的处理，控制转换阀29的动作转换为燃料排出孔196a，缩短反应时间使重整器19的重整率下降，返回S6A。

在S9中，通过在氧化进行程度推定部56的处理，判定氧化物浓度c2是否低于过氧化物浓度c1。当S9为肯定(S9：是)时进入S10，当为否定(S9：否)时进入S11。在S10中，认为氧化进行程度不足，通过在重整单元控制部53的处理，控制转换阀29的动作转换为燃料排出孔196b，从而延长反应时间使重整器19的重整率上升，返回S6A。在S11中，判定为装置100发生故障，例如向发动机ECU200发送故障代码结束处理。

在图11B的处理中，替代图11A的S6A，在S6B中，通过在氧化进行程度推定部56的处理，判定重整燃料中的过氧化物浓度c1是否为规定浓度c0以上。

这样，通过推定重整器19中的氧化进行程度(S6A、S6B、S7、S9)，根据氧化进行程度调整重整器19的重整率(S8、S10)，由此能够对燃料进行重整直到适合压缩点火的状态。还有，即使在加各种辛烷值的汽油的情况下、辛烷值不同的多种汽油在燃料箱17中混合的情况下，也能够确保搭载于FFV上的压缩点火式发动机的充分的燃烧性能。

图12和图13是示意性地示出作为装置100的变形例的装置100A的构成的一例的图。装置100A除装置100的构成外，还具有催化剂罐40，该催化剂罐40储存将NHPI催化剂等催化剂(粉体)混合到了适当的溶剂中的催化剂溶液。还有，装置100A在向重整器19供给催化剂的催化剂供给路径41上具有过滤器42、压力输送催化剂溶液的催化剂泵43、检测催化剂溶液的流量的流量计44、开闭催化剂供给路径41的开闭阀45。

装置100A的重整器19作为催化剂溶液和反应物一起在反应器内流动的流化床反应器发挥功能。在该情况下，能够将催化剂(粉体)的粒径变小，扩大比表面积，能够提高反应效率。还有，NHPI催化剂无需从重整燃料中分离，能够直接供给到喷射器11，因此能够使整个装置成为简易的构成。

装置100A的重整单元控制部53除了对反应时间、空气量、传热介质量进行调整外，还能够通过控制催化剂泵43的动作调整催化剂量，来调整重整器19的重整率。具体而言，能够通过控制催化剂泵43的动作使向重整器19供给的催化剂量下降，由此使重整器19的重整率下降，通过使向重整器19供给的催化剂量增加，由此使重整器19的重整率上升。

采用本实施方式能够起到如下的作用效果。

(1)通过氧化反应对燃料进行重整的装置100具备重整器19，该重整器19具有在铅垂方向上延伸的外管191和内管192，在外管191与内管192之间形成圆筒空间193(图7)。外管191设置有导入孔194、空气排出孔195、燃料排出孔196a，196b，其中导入孔194贯通外管191的下部，以使燃料和空气导入到圆筒空间193，空气排出孔195贯通外管191的上部，以使空气从圆筒空间193排出，燃料排出孔196a、196b贯通外管191的导入孔194与空气排出孔195之间，以使燃料从圆筒空间193排出(图7)。圆筒空间193的上端193a和下端193b封闭。重整器19构成为，经由导入孔194供给的燃料在从下端193b至燃料排出孔196a、196b为止的圆筒空间193在催化剂存在下发生氧化反应。由此，能够在作为单个的双层管反应器的重整器19的下部的反应室198进行氧化反应，在上部的气液分离室199进行气液分离，因此使整个装置100成为简易的构成。

(2)在将外管191的内壁191a与内管192的外壁192a之间的间隙g设为淬熄距离的2倍时，从燃料排出孔196a、196b至上端193a为止的高度h2a、h2b为能够在从燃料排出孔196a、196b至上端193a为止的圆筒空间193进行气液分离的高度h0以上。在从反应物距离淬熄距离以内的范围存在重整器19的内壁191a，因此能够提高重整器19的安全性。

(3)在将外管191的内壁191a与内管192的外壁192a之间的间隙g设为最大安全间隙时，从燃料排出孔196a、196b至上端193a为止的高度h2a、h2b为能够在从燃料排出孔196a、196b至上端193a为止的圆筒空间193进行气液分离的高度h0以上。能够通过以最大安全间隙构成进行氧化反应的反应室198，进一步提高重整器19的安全性。

(4)燃料排出孔196a、196b在铅垂方向上设置有多个。能够通过对多个燃料排出孔196a、196b进行转换，变更反应室198的高度h1a、h1b，来调整氧化反应的反应时间。在该情况下，因为不需要调整传热介质、空气、催化剂的流量，因此能够使整个装置成为更简易的构成。

在上述实施方式中，以将普通辛烷值的汽油的点火性提高到低辛烷值汽油相当的水平的方式进行重整的氧化反应为例进行了说明，但燃料重整装置只要是通过氧化反应对燃料进行重整，就不限于所示的例子。例如还可以是通过氧化反应将汽油燃料重整成乙醇燃料。

在上述实施方式中，作为用于评价燃料的点火性是否适合压缩点火的阈值的一例，示出具体的燃料的辛烷值、重整燃料中的过氧化物以及氧化物的浓度进行了说明，但各阈值并不局限于此。

在上述实施方式中，示出了将燃料重整装置应用在了搭载于车辆(FFV)的发动机1的例子，但不限于车载发动机，还可以应用在发电机、工作机等制品。

既能够任意组合上述实施方式和变形例的一个或者多个，也能够将各变形例彼此进行组合。

采用本发明能够提供简易构成的燃料重整装置。

上文结合优选实施方式对本发明进行了说明，本领域技术人员应理解为能够在不脱离后述权利要求书的公开范围的情况下进行各种修改和变更。

Claims (4)

1.一种燃料重整装置(100)，为通过氧化反应对燃料进行重整的燃料重整装置(100)，具备双层管(19)，所述双层管(19)具有在铅垂方向上延伸的外管(191)和内管(192)，在所述外管(191)和所述内管(192)之间形成圆筒空间(193)，

所述外管(191)设置有导入孔(194)、空气排出孔(195)、燃料排出孔(196a、196b)，所述导入孔(194)贯通所述外管(191)的下部，以使燃料和空气导入到所述圆筒空间(193)，所述空气排出孔(195)贯通所述外管(191)的上部，以使空气从所述圆筒空间(193)排出，所述燃料排出孔(196a、196b)贯通所述外管(191)的所述导入孔(194)与所述空气排出孔(195)之间，以使燃料从所述圆筒空间(193)排出，

所述圆筒空间(193)的上端(193a)和下端(193b)封闭，

所述双层管(19)构成为，经由所述导入孔(194)供给的燃料在从所述下端(193b)至所述燃料排出孔(196a、196b)为止的所述圆筒空间(193)在催化剂存在下发生氧化反应。

2.根据权利要求1所述的燃料重整装置(100)，其特征在于，

在将所述外管(191)的内壁(191a)与所述内管(192)的外壁(192a)之间的间隙设为淬熄距离的2倍时，从所述燃料排出孔(196a、196b)至所述上端(193a)为止的高度为能够在从所述燃料排出孔(196a、196b)至所述上端(193a)为止的所述圆筒空间(193)进行气液分离的高度以上。

3.根据权利要求1所述的燃料重整装置(100)，其特征在于，

在将所述外管(191)的内壁(191a)与所述内管(192)的外壁(192a)之间的间隙设为最大安全间隙时，从所述燃料排出孔(196a、196b)至所述上端(193a)为止的高度为能够在从所述燃料排出孔(196a、196b)至所述上端(193a)为止的所述圆筒空间(193)进行气液分离的高度以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料重整装置(100)，其特征在于，

所述燃料排出孔(196a、196b)在铅垂方向上设置多个。