JP2001248506A

JP2001248506A - 内燃機関の燃料改質装置及び燃料改質装置付き内燃機関

Info

Publication number: JP2001248506A
Application number: JP2000067208A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ishiwatari; 和比古石渡; Hisashi Aoyama; 尚志青山; Hiroshi Komatsu; 宏小松; Masayuki Munekiyo; 正幸宗清
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン始動時より安定した組成の改質ガス
を供給可能とする。【解決手段】ケーシング７内にメタルハニカムの電熱
ヒータ２を設置し、メタルハニカム内の燃料流れ方向上
流側を燃料の蒸発部２Ａとして用い、下流側をこれに直
接改質触媒を溶射して燃料の改質部２Ｂとして用い、３
流体噴射弁９から、燃料、水、空気を供給する。電熱ヒ
ータ２の外周には、燃料、水、空気を加熱する熱交換器
５を設置し、その外周を断熱材６で覆う。また、熱交換
器５でガス化した燃料、水を噴射する噴射弁１０，１１
を別途設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンに代表さ
れる炭化水素燃料や、アルコール燃料を改質触媒により
水素、一酸化炭素等に改質してエンジンへ供給する内燃
機関の燃料改質装置あるいは燃料改質装置付き内燃機関
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料を水素、一酸化炭素等に改質
する燃料改質装置を備えた内燃機関においては、触媒が
改質可能な温度に満たない始動時は、液体の燃料を直接
供給して、触媒が改質可能な温度となるまで運転し、触
媒温度が上昇した時点で、改質ガスに切換えている。

【０００３】しかしながら、このような内燃機関におい
ては、始動時に燃料を直接供給するため、ＨＣの増加や
燃費が悪化する問題点を有している。また、このような
内燃機関の始動装置として、例えば実開昭５８−３５６
６２号に記載された技術がある。

【０００４】これは、燃料の霧化の悪い低温時において
も安定した始動を行うことができるように、吸気マニホ
ールドのコレクタ（集合部）の一部にヒータを内蔵させ
た改質触媒を組込み、この改質触媒に燃料を供給する電
磁弁を設けて、燃料をヒータにより加熱される改質触媒
により改質ガスに変換する。そして、改質ガスが生成さ
れるまで、一定時間遅らせて、スタータモータにより始
動し、改質ガスの生成部に、スロットル弁をバイパスす
る通路から吸入される空気を導いて、改質ガスを空気と
共に、各気筒毎の副吸気通路より各気筒へ分配する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の始動装置を利用したとしても、吸気マニホー
ルドのコレクタの一部に改質触媒を充填するため、ヒー
タの熱が吸気マニホールドに逃げ、改質可能な温度に達
するまでに、長時間を要すると共に、ヒータの消費電力
が大きくなり、バッテリの寿命が著しく短くなる。

【０００６】また、改質ガスは空気と共に各気筒に分配
供給されるものの、燃料供給用の電磁弁の取付位置が吸
気マニホールドのコレクタの中央部分１ヶ所のため、各
気筒間で燃料が通過する部分の触媒充填量が異なり、Ｓ
Ｖ比（燃料量／触媒量）に差異が生じ、分配される改質
ガスの組成が安定せず、エンジンが不安定になる。

【０００７】また、改質触媒には空気が導かれるため、
ヒータにより触媒温度が上昇したところに、電磁弁から
燃料が供給されると、改質反応と併行して、酸化反応を
起こし、触媒温度が急激に上昇するため、触媒の劣化を
早めると共に、触媒温度の変動も大きくなる。

【０００８】一方、エンジンに供給される改質ガスに
は、酸化反応により、二酸化炭素が多くなるため、燃焼
が悪化して、エンジンが不安定になるなどの問題点もあ
った。本発明は、このような従来の問題点に着目してな
されたもので、エンジンの始動時より安定した組成の改
質ガスを供給できる内燃機関の燃料改質装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、燃料を改質触媒を用いて改質し、改質ガス
をエンジンヘ供給する内燃機関の燃料改質装置におい
て、ケーシング内にメタルハニカムの電熱ヒータを設置
し、メタルハニカム内の燃料流れ方向上流側を燃料の蒸
発部、下流側を燃料の改質部として用いることを特徴と
する。

【００１０】請求項２に係る発明では、前記改質部は、
メタルハニカムの燃料流れ方向下流側部分に直接改質触
媒を溶射して形成されることを特徴とする。請求項３に
係る発明では、前記電熱ヒータの外周に、電熱ヒータの
前段側より導入する燃料、水、空気を加熱する熱交換器
を設置したことを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明では、前記熱交換器の
外周を断熱材で断熱することにより、放熱を防止するこ
とを特徴とする。請求項５に係る発明では、前記電熱ヒ
ータの蒸発部入口側に、燃料、水を液体で噴射する噴射
弁と、前記熱交換器でガス化した燃料、水を噴射する噴
射弁とをそれぞれ備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項６に係る発明では、イグニッション
スイッチと連動して電熱ヒータの電源をＯＮにし、所定
温度に到達後、燃料、水を所定割合で供給して改質ガス
を発生させることにより、改質ガスによって始動させる
ことを特徴とする。

【００１３】請求項７に係る発明では、定常運転中は、
電熱ヒータの電源をＯＦＦにし、燃料、水に加え空気を
供給して部分酸化反応の熱で改質ガスを発生させて、エ
ンジンを運転することを特徴とする。

【００１４】請求項８に係る発明では、過渡運転時は、
電熱ヒータの電源をＯＮにすることを特徴とする。請求
項９に係る発明では、上記の燃料改質装置を備えると共
に、高負荷時に、液体燃料を直接各気筒へ噴射供給する
液体燃料噴射弁を備えて、燃料改質装置付き内燃機関を
構成する。

【００１５】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ケーシン
グ内にメタルハニカムの電熱ヒータを設置し、メタルハ
ニカム内の燃料流れ方向上流側を燃料の蒸発部、下流側
を燃料の改質部として用いることで、言い換えれば、燃
料改質装置の蒸発器と改質器をヒータそのものとするこ
とにより、通電により瞬時に所望の温度まで上昇させる
ことができ、十分に温度が上昇したヒータに直接燃料を
供給することにより瞬時に改質ガスを得ることができ
る。

【００１６】請求項２に係る発明によれば、メタルハニ
カムの燃料流れ方向下流側部分に直接改質触媒を溶射し
て改質部とすることで、熱の無駄なく、改質ガスを得る
ことができる。

【００１７】請求項３に係る発明によれば、電熱ヒータ
の外周に設けた熱交換器により、燃料、水、空気を必要
に応じ加熱してから供給することが可能となる。これに
より、メタノール等の単一成分の燃料については熱交換
によりガス化して供給する等、各種の燃料に対応ができ
る。

【００１８】請求項４に係る発明によれば、熱交換器の
外周をセラミック等の断熱材で断熱することにより、放
熱を防止することができ、エンジンの状態に関係なく始
動時から過渡応答を含むパーシャル域迄、安定した改質
ガスを供給できる。

【００１９】請求項５に係る発明によれば、燃料、水を
液体で噴射する噴射弁と、熱交換器でガス化した燃料、
水を噴射する噴射弁とをそれぞれ備えることで、すなわ
ち、熱交換器でガス化した燃料・水を専用の噴射弁を用
いて噴射することにより、ガス化したことによる流量の
低下を防止することができる。

【００２０】請求項６に係る発明によれば、イグニッシ
ョンスイッチと連動して電熱ヒータの電源をＯＮにし、
所定温度に到達後、燃料、水を所定割合で供給して改質
ガスを発生させることにより、イグニッションスイッチ
と連動してヒータに通電することで瞬時に温度の上昇が
図れると共に、燃料、水を最適に制御することで、始動
時から改質ガスで安定して運転することが可能となる。
よって、エンジンの状態に関係なく改質ガスによって始
動することができ、始動時から安定した改質ガスで運転
可能となるため、低エミッション化を図ることができ
る。

【００２１】請求項７に係る発明によれば、定常運転中
は、電熱ヒータの電源をＯＦＦにし、燃料・水に加え空
気を供給して、部分酸化反応の熱で改質ガスを発生させ
て、エンジンを運転することで、ヒータの保護とバッテ
リの消費低減とを図ることができる。

【００２２】請求項８に係る発明によれば、過渡運転時
は、電熱ヒータの電源をＯＮにすることにより、部分酸
化の比率を増加させることなく、安定しした改質ガスを
瞬時に供給でき、過渡応答に際し、改質ガスのみでエン
ジンを運転することができる。

【００２３】請求項９に係る発明によれば、高負荷時に
おいては、改質ガスに加えて、液体燃料を直接各気筒へ
供給することにより、最高出力を低下させることなく運
転可能となり、また、改質ガスも供給することにより、
Ｈ２，ＣＯ等の還元効果により、ＮＯｘの排出量を抑制
することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は燃料改質装置の中核をなす
蒸発・改質器の断面図、図２は燃料改質装置付き内燃機
関のシステム全体図である。

【００２５】図１において、蒸発・改質器１は、Ｅ・Ｈ
Ｃ（電気ヒータ式触媒コンバータ）に用いられているメ
タルハニカムの電熱ヒータ２を中心に備え、その燃料流
れ方向上流側（図で右側）を蒸発部２Ａとして、下流側
（図で左側）を改質部２Ｂとして用いる。改質部２Ｂは
メタルハニカムに改質触媒を直接溶射することで形成さ
れる。図中３，４は電熱ヒータ２（蒸発部２Ａ及び改質
部２Ｂ）への電源端子を示している。

【００２６】電熱ヒータ２の外周側には、燃料、水、空
気をそれぞれ流通させて加熱可能とするよう、３本のパ
イプ（５ａ，５ｂ，５ｃ）を螺旋状に巻回してなる熱交
換器５を配置してある。

【００２７】熱交換器５の外周側には、セラミック等の
断熱材６を配置して、放熱を防止し、その外周側をケー
シング７により覆っている。電熱ヒータ２の入口側ケー
シング８には、燃料、水を液体状態で噴射可能であり、
また空気を燃料、水と混合して又は単独で噴射可能な３
流体噴射弁９が設けられている。

【００２８】また、同じく入口側ケーシング８には、熱
交換器５を経てガス化した燃料を噴射するガス燃料噴射
弁１０と、熱交換器５を経てガス化した水（水蒸気）を
噴射する水蒸気噴射弁１１とが設けられている。

【００２９】ここで、燃料は、燃料ポンプ１２（図２）
により圧送されて、燃料切換弁１３により決定される流
路に従って、３流体噴射弁９より液体のまま噴射される
か、熱交換器５を経てガス化した後、ガス燃料噴射弁１
０より噴射される。

【００３０】水は、水ポンプ１４（図２）により圧送さ
れて、水切換弁１５により決定される流路に従って、３
流体噴射弁９より液体のまま噴射されるか、熱交換器５
を経てガス化した後、水蒸気噴射弁１１より噴射され
る。

【００３１】空気は、空気ポンプ１６（図２）により圧
送されて、空気切換弁１７により決定される流路に従っ
て、直接、３流体噴射弁９より低温のまま噴射される
か、熱交換器５を経て温度上昇した後、逆止弁１８を通
って、３流体噴射弁９より高温状態で噴射される。

【００３２】電熱ヒータ２の出口側ケーシング１９に
は、改質ガス出口２０が形成されている。ここで、蒸発
・改質器１の蒸発部２Ａ及び改質部２Ｂにはそれぞれ蒸
発部温度ＶＴ及び改質部温度ＲＴの検出のため温度セン
サ２１，２２が設けられ、出口側ケーシング１９内には
改質ガス圧力ＰＲの検出のため圧力センサ２３が設けら
れている。

【００３３】図２において、蒸発・改質器１の改質ガス
出口２０は、ガスクーラ２４を介して、更に改質ガス供
給制御弁２５を介して、エンジン２６の吸気系に各気筒
毎に設けた改質ガス噴射弁２７に接続されている。

【００３４】ここで、ガスクーラ２４は、冷却水供給制
御弁２８の制御により、冷却水量を制御可能となってい
る。この制御のため、改質ガス供給制御弁２５と改質ガ
ス噴射弁２７との間の配管には、改質ガス温度検出用の
温度センサ２９が設けられている。

【００３５】エンジン２６には、各気筒毎に改質ガス噴
射弁２７が設けられる他、高負荷時に液体燃料を直接供
給するため、各気筒毎に液体燃料噴射弁３０が設けら
れ、この液体燃料噴射弁３０には、燃料ポンプ１２から
の配管が高負荷用燃料供給制御弁３１を介して接続され
ている。

【００３６】次に図３の始動時制御フローを参照しつ
つ、始動時の制御について説明する。始動時は、イグニ
ッションスイッチ３２をＯＮにすると（Ｓ１）、イグニ
ッションリレー３３とヒータリレー３４とがＯＮにな
り、エンジンコントロールモジュール（以下ＥＣＭとい
う）３５からの信号により、ヒータ制御用ソリッドステ
ートリレー（以下ＳＳＲという）３６，３７がＯＮにな
り、電熱ヒータ２（蒸発部２Ａ及び改質部２Ｂ）ヘ通電
される（Ｓ２）。

【００３７】これにより、蒸発・改質器１内の蒸発部温
度センサ２１により検出される蒸発部温度ＶＴが所定温
度ｍＶＴに達し（Ｓ３）、また、改質部温度センサ２２
により検出される改質部温度ＲＴが所定温度ｍＲＴに達
すると（Ｓ４）、ＥＣＭ３５からの信号により、燃料ポ
ンプ及び水ポンプ制御用ＳＳＲ３８，３９がＯＮとな
り、燃料ポンプ１２及び水ポンプ１４が駆動される（Ｓ
５）。尚、ｍＶＴ，ｍＲＴは始動時にテーブルを参照し
て定められる。

【００３８】燃料切換弁１３及び水切換弁１５は、燃料
及び水を３流体噴射弁９に供給する位置に切換えられて
いて、燃料及び水が３流体噴射弁９より蒸発・改質器１
へ噴射供給される。

【００３９】従って、燃料及び水は、メタルハニカムの
電熱ヒータ２の前段の蒸発部２Ａにおいて、瞬時に蒸発
し、後段の改質部に２Ｂにおいて、主に下記（１）式の
水蒸気改質反応により、水素、一酸化炭素を主成分とす
る改質ガスに変換される。

【００４０】Ｃ_mＨ_n＋ｍＨ₂Ｏ→（ｍ＋ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ・・・（１）これにより、蒸発・改質器１内の出口側の改質ガス圧力
センサ２３により検出される改質ガス圧力ＰＲが始動時
にテーブルを参照して定められる所定圧力ｍＰＲ以上に
上昇すると（Ｓ６）、ＥＣＭ３５からスタータ駆動信号
が出力されて、スタータ制御用ＳＳＲ４０がＯＮとな
り、スタータリレー４１がＯＮとなって、スタータ４２
が駆動される（Ｓ７）。

【００４１】同時に、ＥＣＭ３５からの信号で、改質ガ
ス供給制御弁２５が開いて（Ｓ８）、エンジン２６の改
質ガス噴射弁２７へ改質ガスが供給され、また、ＥＣＭ
３５からの信号で、改質ガス噴射弁２７へ始動時パルス
幅を持つ駆動信号が出力されて（Ｓ９）、改質ガス噴射
弁２７より改質ガスがエンジン２６へ供給され、改質ガ
スによりエンジン２６が始動する（Ｓ１０）。

【００４２】次に図４の定常・過渡時制御フローを参照
しつつ、始動後の制御について説明する。始動後は、蒸
発・改質器１内の改質ガス圧力センサ２３により検出さ
れる改質ガス圧力ＰＲがエンジン回転数Ｎ及び負荷（基
本燃料噴射量）ＴＰによりテーブルを参照して定められ
た所定圧力ｍＮＰＲより大きくなると（Ｓ１１）、ＥＣ
Ｍ３５からの信号により、空気ポンプ制御用ＳＳＲ４３
がＯＮとなり、空気ポンプ１６が駆動される（Ｓ１
２）。

【００４３】空気切換弁１７は、空気を直接３流体噴射
弁９に供給する位置に切換えられていて、３流体噴射弁
９から燃料、水、空気が同時に噴射供給される。空気が
供給されることにより、前記（１）式の水蒸気改質反応
と共に、下記（２）式の部分酸化反応が開始される。

【００４４】Ｃ_mＨ_n＋（ｍ／２）Ｏ₂→（ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ・・・（２）水蒸気改質反応は吸熱反応であるのに対し、部分酸化反
応は発熱反応であるため、水蒸気改質反応のために必要
な熱を部分酸化反応による発熱でまかなうことができ
る。

【００４５】従って、基本的に電熱ヒータ２への通電を
停止し、部分酸化反応による熱源のみで反応を継続させ
る。そして、運転条件（定常、過渡）に応じて、以下の
制御を行う。

【００４６】Ｓ１３で、基本燃料噴射量の変化量ΔＴＰ
を算出し、次のＳ１４で、ΔＴＰと所定値ΔＴＰ＃とを
比較し、ΔＴＰ＜ΔＴＰ＃の場合は、定常と判定し、Δ
ＴＰ≧ΔＴＰ＃の場合は、過渡と判定する。

【００４７】定常の場合は、Ｓ１５へ進み、エンジン回
転数Ｎ及び基本燃料噴射量ＴＰより、マップを参照し
て、燃料、水及び空気の供給量を定め、３流体噴射弁９
より、対応する量の燃料、水及び空気を供給する。

【００４８】そして、Ｓ１６で、蒸発部温度センサ２１
により検出される蒸発部温度ＶＴの判定を行い、その結
果に応じて次のように制御する。ＶＴ≧ｍｖＶＴ＋ＶＴ
＃の時は、ＳＳＲ３６をＯＦＦにして、蒸発部２Ａ側の
電熱ヒータ２への通電を停止し、同時に空気供給を減少
若しくは停止して、蒸発部温度ＶＴの過度の上昇を抑制
する。

【００４９】ＶＴ≦ｍｖＶＴ−ＶＴ＃の時は、ＳＳＲ３
６をＯＮにして、蒸発部２Ａ側の電熱ヒータ２への通電
を再開し、同時に空気供給を増大若しくは再開して、蒸
発部温度ＶＴの過度の下降を抑制する。

【００５０】そして、Ｓ１７で、改質部温度センサ２２
により検出される改質部温度ＲＴの判定を行い、その結
果に応じて次のように制御する。ＲＴ≧ｍｖＲＴ＋ＲＴ
＃の時は、ＳＳＲ３７をＯＦＦにして、改質部２Ｂ側の
電熱ヒータ２への通電を停止し、同時に空気供給を減少
若しくは停止して、改質部温度ＲＴの過度の上昇を抑制
する。

【００５１】ＲＴ≦ｍｖＲＴ−ＲＴ＃の時は、ＳＳＲ３
７をＯＮにして、改質部２Ｂ側の電熱ヒータ２への通電
を再開し、同時に空気供給を増大若しくは再開して、改
質部温度ＲＴの過度の下降を抑制する。

【００５２】尚、ｍｖＶＴ，ｍｖＲＴは、エンジン回転
数Ｎ及び基本燃料噴射量ＴＰによりマップを参照して定
められる定数であり、ＶＴ＃，ＲＴ＃は、エンジン回転
数Ｎ及び基本燃料噴射量ＴＰによりマップを参照して定
められるヒステリシス値である。

【００５３】過渡の場合は、Ｓ１８へ進んで、ＳＳＲ３
６，３７をＯＮにして、電熱ヒータ２（蒸発部２Ａ及び
改質部２Ｂ）に通電し、Ｓ１９で、スロットル開度の変
化量ΔＴＶＯに応じて、燃料、水及び空気を変化させ
る。

【００５４】すなわち、急加速、急発進等の過渡応答が
要求される場合は、電熱ヒータ２ヘ通電することによ
り、部分酸化反応による熱と電熱ヒータ２による熱とに
より、部分酸化反応の比率を増大することなく、改質反
応を行うのである。

【００５５】そして、Ｓ２０で、蒸発部温度センサ２１
により検出される蒸発部温度ＶＴ、改質部温度センサ２
２により検出される改質部温度ＲＴの判定を行い、それ
らの結果に応じて次のように制御する。

【００５６】ＶＴ≧ｍｖＶＴ＋ＶＴ＃、ＲＴ≧ｍｖＲＴ
＋ＲＴ＃の時は、空気の供給を停止して、蒸発・改質器
１の過度の温度上昇を抑制する。ＶＴ≦ｍｖＶＴ−ＶＴ
＃、ＲＴ≦ｍｖＲＴ−ＲＴ＃の時は、空気の供給を再開
して、蒸発・改質器１の過度の温度降下を抑制する。

【００５７】また、始動後は、エンジン２６へ供給され
る改質ガスは高温となるため、改質ガス温度センサ２９
を設け、エンジン２６に供給される改質ガスの温度が所
定値以上に上昇した場合は、ガスクーラ２４への冷却水
供給制御弁２８を開き、改質ガスをガスクーラ２４で冷
却しつつ、エンジン２６ヘ供給する。

【００５８】次に図５の高負荷時制御フローを参照しつ
つ、高負荷時の制御について説明する。Ｓ２１で、高負
荷判定を行う。すなわち、基本燃料噴射量ＴＰをエンジ
ン回転数Ｎにより定めたパーシャル域での上限値である
ＴＰＰmax と比較し、ＴＰ≧ＴＰＰmax の場合に、高負
荷と判定する。

【００５９】高負荷でない場合（ＴＰ＜ＴＰＰmax の場
合）は、Ｓ２２へ進んで、図４に示した通りの定常・過
渡時制御を行う。高負荷の場合（ＴＰ≧ＴＰＰmax の場
合）は、Ｓ２３へ進んで、定常時制御に加え、以下の制
御を実施する。

【００６０】Ｓ２４で、基本燃料噴射量ＴＰからＴＰＰ
max を減算して、燃料噴射量ＴＰinj ＝ＴＰ−ＴＰＰma
x を算出する。Ｓ２５で、高負荷用燃料供給制御弁３１
を開き、前記ＴＰinj のパルス幅で、液体燃料噴射弁３
０から、エンジン２６に液体燃料を噴射供給する。

【００６１】このように、高負荷時においては、通常の
改質ガスに加えて、高負荷用燃料供給制御弁３１を開い
て、液体燃料噴射弁３０から各気筒へ直接液体燃料を供
給することで、出力性能を確保する。

【００６２】以上はガソリン等の炭化水素燃料を用いた
場合で、メタノール等の単一成分を燃料とした場合にお
いては、始動後安定した時点で、燃料、水、空気の各切
換弁１３，１５，１７を切換えることにより、蒸発・改
質器１内の電熱ヒータ２の外周側に設けた熱交換器５
（５ａ，５ｂ，５ｃ）で、燃料、水、空気を加熱後、ガ
ス燃料噴射弁１０からガス燃料を噴射し、水蒸気噴射弁
１１から水蒸気を噴射し、また３流体噴射弁９から高温
空気を噴射する。

【００６３】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ガソリンやアルコール等の燃料を改質してエンジン
ヘ供給する燃料改質装置において、電熱ヒータそのもの
を、蒸発器及び改質器として用いることにより、瞬時に
温度を上昇させることが可能になると同時に、速やかに
改質ガスを発生させることができる。そして、始動時か
ら安定した改質ガスで運転可能となるため、低エミッシ
ョン化を図ることができる。そして、安定後は部分酸化
反応によって改質ガスの供給が行えるため、バッテリを
消費することなく、反応を継続することができる。

【００６４】また、過渡応答時においては、ヒータに通
電を行うことにより、部分酸化反応とヒータからの熱源
により効率的に反応を行うことができる。更に、高負荷
領域においては、改質ガスに加え、液体燃料を直接供給
するため、出力を低下することなく全域で運転可能とな
ると共に、Ｈ２，ＣＯの還元効果により、ＮＯｘの排出
量を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す燃料改質装置の中
核をなす蒸発・改質器の断面図

【図２】燃料改質装置付き内燃機関のシステム全体図

【図３】始動時の制御フロー図

【図４】定常・過渡時の制御フロー図

【図５】高負荷時の制御フロー図

【符号の説明】１蒸発・改質器２メタルハニカムの電熱ヒータ２Ａ蒸発部２Ｂ改質部３，４電源端子５（５ａ，５ｂ，５ｃ）熱交換器６セラミック等の断熱材７ケーシング８入口側ケーシング９３流体噴射弁１０ガス燃料噴射弁１１水蒸気噴射弁１２燃料ポンプ１３燃料切換弁１４水ポンプ１５水切換弁１６空気ポンプ１７空気切換弁１８逆止弁１９出口側ケーシング２０改質ガス出口２１蒸発部温度センサ２２改質部温度センサ２３改質ガス圧力センサ２４ガスクーラ２５改質ガス供給制御弁２６エンジン２７改質ガス噴射弁２８冷却水供給制御弁２９改質ガス温度センサ３０液体燃料噴射弁３１高負荷用燃料供給制御弁３５ＥＣＭ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２２日（２０００．３．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】請求項２に係る発明では、前記改質部は、
メタルハニカムの燃料流れ方向下流側部分に直接改質触
媒を溶射して形成されることを特徴とする。請求項３に
係る発明では、前記電熱ヒータの外周に、前記蒸発部へ
導入する燃料、水、空気を加熱する熱交換器を設置した
ことを特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０１Ｂ 3/32 Ｃ０１Ｂ 3/32 Ａ 3/38 3/38 (72)発明者小松宏神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者宗清正幸神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を改質触媒を用いて改質し、改質ガス
をエンジンヘ供給する内燃機関の燃料改質装置におい
て、ケーシング内にメタルハニカムの電熱ヒータを設置し、
メタルハニカム内の燃料流れ方向上流側を燃料の蒸発
部、下流側を燃料の改質部として用いることを特徴とす
る燃料改質装置。
【請求項２】前記改質部は、メタルハニカムの燃料流れ
方向下流側部分に直接改質触媒を溶射して形成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の燃料改質装置。
【請求項３】前記電熱ヒータの外周に、電熱ヒータの前
段側より導入する燃料、水、空気を加熱する熱交換器を
設置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
燃料改質装置。
【請求項４】前記熱交換器の外周を断熱材で断熱するこ
とにより、放熱を防止することを特徴とする請求項３記
載の燃料改質装置。
【請求項５】前記電熱ヒータの蒸発部入口側に、燃料、
水を液体で噴射する噴射弁と、前記熱交換器でガス化し
た燃料、水を噴射する噴射弁とをそれぞれ備えたことを
特徴とする請求項３又は請求項４記載の燃料改質装置。
【請求項６】イグニッションスイッチと連動して電熱ヒ
ータの電源をＯＮにし、所定温度に到達後、燃料、水を
所定割合で供給して改質ガスを発生させることにより、
改質ガスによって始動させることを特徴とする請求項１
〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料改質装置。
【請求項７】定常運転中は、電熱ヒータの電源をＯＦＦ
にし、燃料、水に加え空気を供給して部分酸化反応の熱
で改質ガスを発生させて、エンジンを運転することを特
徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の燃
料改質装置。
【請求項８】過渡運転時は、電熱ヒータの電源をＯＮに
することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１
つに記載の燃料改質装置。
【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載
の燃料改質装置を備えると共に、高負荷時に、液体燃料
を直接各気筒へ噴射供給する液体燃料噴射弁を備えるこ
とを特徴とする燃料改質装置付き内燃機関。