JP2002227730A - ガスエンジン - Google Patents

ガスエンジン

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ６Ｃガス、６Ｂガス、純水素ガス等を燃料と
して使用するガスエンジンに対し、逆火及びノッキング
の防止、機関の熱効率の向上を図る。 【解決手段】 ガスエンジン１の燃料供給系５に、排気
ガスの熱を熱源とする変性器５７を備えさせ、この変性
器５７において水素と二酸化炭素とを変性反応（Ｈ2＋
ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）させて燃料組成を変化させ、この
組成変化された燃料を燃焼室に向けて供給する。また、
排気ガスの熱を熱源とする排熱ボイラ５２により水蒸気
を発生させ、この水蒸気を燃料供給系に供給する。更
に、燃料から水素を分離抽出する水素分離器５６を備え
させ、水素が分離抽出された後の燃料を燃焼室に向けて
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、６Ｃや６Ｂといっ
たガス等のように水素成分の占める割合が比較的大きな
燃料を使用するガスエンジンや純水素を燃料として使用
するガスエンジンに係る。特に、本発明はこの種のガス
エンジンの実用性を向上するための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガスエンジンの一形態とし
て、６Ｃや６Ｂといった水素成分の占める割合が比較的
大きなガスや純水素を燃料として使用するガスエンジン
が知られている。
【０００３】図１３は、この種のガスエンジンによって
発電を行う発電システムの概略構成を示すブロック図で
ある。この図に示すように、本ガスエンジンは、エンジ
ン本体ａから延びる出力軸ａ１が発電機ｂに接続されて
おり、この出力軸ａ１の回転駆動力によって発電機ｂに
よる発電を行わせるようになっている。
【０００４】また、ガスエンジンの吸気系は、空気供給
系と燃料供給系とから成っており、空気供給系から供給
される空気と燃料供給系から供給される燃料との混合気
が燃焼室に供給されてエンジン本体ａが駆動するように
なっている。
【０００５】空気供給系は、過給機（コンプレッサ）ｃ
及びインタクーラｄを備えている。つまり、この過給機
ｃによって空気を圧縮した後、この空気をインタクーラ
ｄで冷却することで、高密度の空気を燃焼室に向けて供
給できるようになっている。尚、上記過給機ｃは、排気
ガスが流れる排気管ｅに設けられたタービンｆの出力軸
ｆ１に直結されており、タービンｆの回転出力を受けて
空気を圧縮する。
【０００６】この空気供給系から供給される空気と燃料
供給系から供給される燃料（炭化水素系燃料や純水素な
ど）との混合気が燃焼室に供給され、エンジン本体ａが
駆動することにより、発電機ｂでの発電が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この種のガ
スエンジンにあっては、以下に述べる課題があり、未だ
実用性が十分に確保されているとは言えなかった。 （１）燃焼室内での燃焼速度が高いために、逆火が発生
しやすい。 （２）燃料のメタン価が低いために、ノッキングが発生
しやすい。 （３）熱発生率が大きいために、機関の熱効率の低下を
招いてしまう。
【０００８】本発明の発明者は、これら不具合の原因に
ついて研究を行った。そして、燃料中の水素成分の存在
が、これら不具合の原因となっていることを見出した。
【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、逆火及びノッキング
の防止が図れ、且つ機関の熱効率の向上を図ることがで
きるガスエンジンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】−発明の概要−上記の目
的を達成するために、本発明は、水素と二酸化炭素との
変成反応による燃料組成の変化または燃料中からの水素
の分離によって、供給燃料中の水素成分量を低減させた
り、燃料供給系への水蒸気の供給によって燃料の熱容量
を大きくさせたりすることにより、燃焼速度を低下さ
せ、燃料のメタン価を高くし、更には熱発生率を低く抑
えている。
【００１１】−解決手段− 具体的に、第１の解決手段では、水素成分を有する燃料
を使用するガスエンジンを前提とする。このガスエンジ
ンに対し、機関廃熱を熱源とする変成器を備えさせ、こ
の変成器において水素と二酸化炭素とを変成反応（Ｈ2
＋ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）させて燃料組成を変化させ、こ
の組成変化された燃料を燃焼室に向けて供給する構成と
している。
【００１２】第２の解決手段は、水素成分を有する燃料
を使用するガスエンジンに対し、機関廃熱を熱源として
水蒸気を発生させる水蒸気発生手段を備えさせ、この水
蒸気発生手段で発生した水蒸気を燃料供給系に供給する
構成としている。
【００１３】第３の解決手段は、水素成分を有する燃料
を使用するガスエンジンに対し、燃料から水素を分離抽
出する水素分離手段を備えさせ、この水素分離手段によ
って水素が分離抽出された後の燃料を燃焼室に向けて供
給する構成としている。
【００１４】第４の解決手段は、上記第１〜第３の解決
手段のうち少なくとも一つ備えたガスエンジンに係るも
のである。つまり、第１の解決手段に係るガスエンジン
における変成器を使用した変成反応により組成変化され
た燃料の燃焼室への供給動作、第２の解決手段に係るガ
スエンジンにおける水蒸気発生手段により発生した水蒸
気の燃料供給系への供給動作、または第３の解決手段に
係るガスエンジンにおける水素分離手段によって水素が
分離抽出された後の燃料の燃焼室への供給動作のうち少
なくとも一つを行うように構成している。
【００１５】これらの特定事項により、燃焼室内での燃
焼速度が低下して逆火の発生が抑制できると共に、燃料
のメタン価が高くなってノッキングの発生が抑えられ
（Ｈ2のメタン価は０、ＣＯのメタン価は７３であ
る）、更には、熱発生率が小さくなって機関の熱効率が
向上することになる。つまり、第１の解決手段では変成
器内部での変成反応によって燃料中の水素成分量が低減
され、第２の解決手段では水蒸気の混入に伴って燃料の
熱容量が大きくなり、また、第３の解決手段では供給燃
料中の水素濃度が低減される。これらにより上記各作用
が得られる。また、第４の解決手段において、上記第１
〜第３の解決手段を組み合わせるようにした場合には、
上記作用がより顕著に得られることになる。
【００１６】第５の解決手段は、変成器に二酸化炭素を
供給するための構成を具体化したものである。つまり、
上記第１または第４の解決手段において、機関排気系に
ＣＯ 2分離手段を設け、このＣＯ2分離手段によって排気
ガス中から分離された二酸化炭素を変成器に供給する構
成としている。
【００１７】第６の解決手段は、変成器に水素を供給す
るための構成を具体化したものである。つまり、上記第
１または第４の解決手段において、燃料から水素を分離
抽出する水素分離手段を設け、この水素分離手段によっ
て分離された水素を変成器に供給する構成としている。
【００１８】第７の解決手段は、上記第５及び第６の解
決手段を併用したガスエンジンに係るものである。つま
り、第５の解決手段におけるＣＯ2分離手段によって分
離された二酸化炭素の変成器への供給動作及び第６の解
決手段における水素分離手段によって分離された水素の
変成器への供給動作を共に行う構成としている。
【００１９】上記第５及び第７の解決手段によれば、排
気ガスを有効に利用して変成器における変成反応を行わ
せることができ、特別な二酸化炭素供給源を備えさせる
必要がない。また、第６及び第７の解決手段によれば、
燃料から分離抽出した水素を有効に利用して変成器にお
ける変成反応を行わせることができ、特別な水素供給源
を備えさせる必要がない。
【００２０】第８〜第１０の解決手段は、燃料としての
炭化水素系燃料を改質する手段を付加したものである。
つまり、第８の解決手段は、上記第１、第４〜第７のう
ち何れか一つの解決手段において、燃料を炭化水素系燃
料とし、水蒸気と燃料とを機関廃熱を利用して吸熱反応
（ＣmＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させ
ることにより改質する燃料改質器を備えさせる。そし
て、この燃料改質器によって改質された燃料を燃焼室に
向けて供給する構成としている。
【００２１】また、第９の解決手段は、上記第２の解決
手段において、燃料を炭化水素系燃料とし、水蒸気と燃
料とを機関廃熱を利用して吸熱反応（ＣmＨn＋ｍＨ2Ｏ
→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させることにより改質
する燃料改質器を備えさせる。そして、この燃料改質器
によって改質された燃料を燃焼室に向けて供給する構成
としている。
【００２２】更に、第１０の解決手段は、上記第３の解
決手段において、燃料を炭化水素系燃料とし、水蒸気と
燃料とを機関廃熱を利用して吸熱反応（ＣmＨn＋ｍＨ2
Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させることにより改
質する燃料改質器を備えさせる。そして、この燃料改質
器によって改質された燃料を燃焼室に向けて供給する構
成としている。
【００２３】これらの解決手段によれば、炭化水素系燃
料の改質により、エンジンの熱効率の向上を図ることが
可能になる。また、水素系燃料以外の燃料の使用が可能
であるので、多元燃料化を容易に実現することが可能で
ある。つまり、同一構成のガスエンジンにおいて、水素
系燃料やそれ以外の燃料を任意に選択することが可能で
ある。
【００２４】第１１及び第１２の解決手段は、上記燃料
改質器を備えさせた場合の構成の改良に関するものであ
る。つまり、第１１の解決手段は、上記第１０の解決手
段において、水素分離手段と燃料改質器とを一体的に構
成し、水素分離手段によって水素を分離抽出しながら燃
料改質器における燃料改質動作を行うようにしている。
また、第１２の解決手段は、上記第８の解決手段におい
て、燃料から水素を分離抽出する水素分離手段と燃料改
質器とを一体的に構成し、水素分離手段によって水素を
分離抽出しながら燃料改質器における燃料改質動作を行
うようにしている。これらの構成により、燃料改質器と
水素分離手段とを配管により接続する必要が無くなり、
エンジン全体としてのコンパクト化が図れる。
【００２５】第１３〜第２０の解決手段は、変成反応ま
たは吸熱反応（改質反応）の促進を図るための構成に関
する。つまり、第１３の解決手段は、第１、第４〜第
７、第８、第１２のうち何れか一つの解決手段におい
て、変成前の燃料または変成後の燃料の一部を燃焼させ
ることにより変成器の内部温度を上昇させる構成として
いる。
【００２６】第１４の解決手段は、第８または第１２の
解決手段において、改質前の燃料または改質後の燃料の
一部を燃焼させることにより変成器の内部温度を上昇さ
せる構成としている。
【００２７】第１５の解決手段は、第８、第９、第１
０、第１１、第１２のうち何れか一つの解決手段におい
て、改質前の燃料または改質後の燃料の一部を燃焼させ
ることにより燃料改質器の内部温度を上昇させる構成と
している。
【００２８】第１６の解決手段は、第８または第１２の
解決手段において、変成前の燃料または変成後の燃料の
一部を燃焼させることにより燃料改質器の内部温度を上
昇させる構成としている。
【００２９】第１７の解決手段は、第１、第４〜第７、
第８、第１２、第１３、第１４、第１６のうち何れか一
つの解決手段において、排気ガス中の未燃成分を燃焼さ
せる酸化触媒装置を備えさせ、この酸化触媒装置におけ
る未燃成分の燃焼により変成器の内部温度を排気温度以
上に高くする構成としている。
【００３０】第１８の解決手段は、第８、第９、第１
０、第１１、第１２、第１４、第１５、第１６のうち何
れか一つの解決手段において、排気ガス中の未燃成分を
燃焼させる酸化触媒装置を備えさせ、この酸化触媒装置
における未燃成分の燃焼により燃料改質器の内部温度を
排気温度以上に高くする構成としている。
【００３１】第１９の解決手段は、第１、第４〜第７、
第８、第１２、第１３、第１４、第１６のうち何れか一
つの解決手段において、水素吸蔵物質を内蔵して水素を
吸蔵可能な水素吸蔵装置を備えさせ、水素吸蔵物質の水
素吸蔵時に発生する水素化物生成熱により変成器の内部
温度を排気温度以上に高くする構成としている。
【００３２】第２０の解決手段は、第８、第９、第１
０、第１１、第１２、第１４、第１５、第１６のうち何
れか一つの解決手段において、水素吸蔵物質を内蔵して
水素を吸蔵可能な水素吸蔵装置を備えさせ、水素吸蔵物
質の水素吸蔵時に発生する水素化物生成熱により燃料改
質器の内部温度を排気温度以上に高くする構成としてい
る。
【００３３】これらの特定事項により、変成反応または
改質反応を高い温度環境下で行わせることができ、反応
の促進を効果的に図ることができる。例えば、一般に変
成反応及び改質反応は７００℃以上の温度が必要である
とされている。反応の熱源として排気ガスを利用する際
において、その排気温度が７００℃以下である場合であ
っても、各反応を高い温度環境下で行わせることがで
き、高転化率を実現することができる。
【００３４】第２１の解決手段は、第８、第９、第１
０、第１１、第１２、第１４、第１５、第１６、第１
８、第２０のうち何れか一つの解決手段において、炭化
水素系燃料の改質時に内部圧力を減圧可能とするように
燃料改質器を構成している。燃料改質器の内部圧力を低
く設定した場合、燃料改質器を加熱する熱源の温度（排
気温度）が比較的低くても十分な改質反応が行え、高い
転化率を得ることができる。
【００３５】第２２の解決手段は、上述した第１３〜第
２１の解決手段を併用するものである。つまり、上記第
１３の解決手段における変成前の燃料または変成後の燃
料の一部を燃焼させることによる変成器の内部温度の上
昇動作、上記第１４の解決手段における改質前の燃料ま
たは改質後の燃料の一部を燃焼させることによる変成器
の内部温度の上昇動作、上記第１５の解決手段における
改質前の燃料または改質後の燃料の一部を燃焼させるこ
とによる燃料改質器の内部温度の上昇動作、上記第１６
の解決手段における変成前の燃料または変成後の燃料の
一部を燃焼させることによる燃料改質器の内部温度の上
昇動作、上記第１７の解決手段における酸化触媒装置で
の未燃成分の燃焼による変成器の内部温度の上昇動作、
上記第１８の解決手段における酸化触媒装置での未燃成
分の燃焼による燃料改質器の内部温度の上昇動作、上記
第１９の解決手段における水素吸蔵物質の水素吸蔵時に
発生する水素化物生成熱による変成器の内部温度の上昇
動作、上記第２０の解決手段における水素吸蔵物質の水
素吸蔵時に発生する水素化物生成熱による燃料改質器の
内部温度の上昇動作、上記第２１の解決手段における燃
料改質器の内部圧力の減圧動作のうち少なくとも一つを
行う構成としている。これにより、上記第１３〜第２０
の解決手段の何れかを採用した場合には、変成反応また
は改質反応を高い温度環境下で行わせることができ、反
応の促進を効果的に図ることができる。また、これらを
併用すれば、例えば、排気温度が６００℃以下である場
合であっても高い転化率で反応を行わせることが可能に
なる。また、第２１の解決手段を採用した場合にも高い
転化率を得ることができる。
【００３６】第２３の解決手段は、上記第１９、第２０
または第２２の解決手段において、水素を貯蔵するタン
クを備え、このタンク内の水素を水素吸蔵装置内の水素
吸蔵物質に吸蔵させる一方、機関廃熱を利用して水素吸
蔵装置から取り出した水素を燃焼室に向けて供給する構
成としている。この構成により、水素吸蔵装置における
安定した水素の貯蔵、この水素吸蔵装置から燃焼室へ向
けての水素の安定供給を行うことができる。
【００３７】第２４の解決手段は、上記第１９、第２０
または第２２の解決手段において、水素を貯蔵するタン
クを備え、このタンク内の水素を水素吸蔵装置内の水素
吸蔵物質に吸蔵させる一方、排気温度を検出する排気温
センサと、水素吸蔵装置内の圧力を調整する圧力調整手
段とを備えさせる。そして、排気温センサによって検出
した排気温度に基づいて圧力調整手段により水素吸蔵装
置内の圧力を調整し、これによって水素と水素吸蔵物質
との水素化物生成及び水素吸蔵物質からの水素の分離を
制御する構成としている。この構成により、排気の熱を
有効に利用しながらも、水素吸蔵物質の水素の吸蔵及び
放出を容易に制御することが可能になる。
【００３８】第２５の解決手段は、上記第２３の解決手
段と第２４の解決手段とを併用したものである。つま
り、上記第２３の解決手段における水素吸蔵装置から取
り出した水素の燃焼室への供給動作及び上記第２４の解
決手段における水素吸蔵装置内の圧力調整による水素と
水素吸蔵物質との水素化物生成及び水素吸蔵物質からの
水素の分離の制御動作を共に行う構成としている。
【００３９】第２６及び第２７の解決手段は、変成器及
び燃料改質器の始動性、負荷応答性に鑑みた改良に関す
る。つまり、第２６の解決手段は、第１、第４〜第７、
第８、第１２、第１３、第１４、第１６、第１７、第１
９、第２２のうち何れか一つの解決手段において、水素
と変成後の燃料とをミキシングするミキサと、このミキ
サにおける水素と変成後の燃料とのミキシング割合を任
意に調整可能な調整手段とを備えさせている。
【００４０】また、第２７の解決手段は、第８、第９、
第１０、第１１、第１２、第１４、第１５、第１６、第
１８、第２０、第２１、第２２のうち何れか一つの解決
手段において、水素と水素分離後の改質燃料とをミキシ
ングするミキサと、このミキサにおける水素と水素分離
後の改質燃料とのミキシング割合を任意に調整可能な調
整手段とを備えさせている。
【００４１】これらの特定事項により、変成器及び燃料
改質器が作動するまでの立ち上がり時間の短縮化、負荷
投入時及び負荷遮断時のおける応答性が良好になる。
【００４２】第２８の解決手段は、水素分離手段によっ
て分離抽出された水素の利用範囲の拡大を図るための構
成に係るものである。つまり、第１０、第１１、第１２
のうち何れか一つの解決手段において、燃料に含まれる
硫黄分を水添脱硫によって除去する脱硫装置を備えさ
せ、水素分離手段によって分離抽出された水素の一部を
脱硫装置に供給する構成としている。
【００４３】この特定事項により、水素分離手段によっ
て分離抽出された水素は脱硫装置における水添脱硫用の
ものとしても使用される。従来では、水添脱硫用の水素
を供給するための水素ボンベを備えさせ、この水素ボン
ベが空になると、その交換や水素の補充が必要であっ
た。本解決手段によれば、この水素ボンベが不要であ
り、その交換や水素補充作業も必要なくなる。
【００４４】第２９の解決手段は、水素の供給動作を具
体的に特定したものである。つまり、第１、第３〜第２
８のうち何れか一つの解決手段において、ノッキングの
発生を検知するノッキングセンサと、このノッキングセ
ンサの出力を受けてノッキング強度を測定し、ノッキン
グ強度が所定値を超えたときに、燃焼室に供給される総
燃料中の水素混合割合を低下させる水素供給量制御手段
とを備えさせている。
【００４５】ノッキングが発生する状況では、供給燃料
中の水素成分の影響でメタン価が小さくなりすぎている
ことが考えられる。このため、このような状況では、水
素の供給量を低下させてメタン価を大きくしてノッキン
グを防止することが有効である。つまり、水素供給量制
御手段が、ノッキングセンサの出力を受けてノッキング
強度を測定し、ノッキングの発生が検知または予知され
る状況であるときには、水素の供給量を低下させて総燃
料中の水素混合割合を低下させる。これにより、供給燃
料のメタン価が大きくなり、ノッキングの発生が回避で
きる。
【００４６】第３０の解決手段は、水素と、水素分離後
の改質燃料との混合割合を調整する動作を具体的に特定
したものである。つまり、第１０、第１１、第１２、第
２８、第２９のうち何れか一つの解決手段において、水
素と、水素分離後の改質燃料との混合割合を調整する混
合比調整手段を備えさせている。排気ガス中の有害物質
であるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣをできるだけ少なくするため
には希薄燃焼を行うことが好ましい。このため、混合比
調整手段が、総燃料中の水素混合割合を予め認識してお
き、その水素混合割合において必要最小限の燃料供給量
で燃焼室内での燃焼が良好に行えるように、水素混合割
合に応じた希薄可燃限界値を求め、それに基づいて上記
混合割合を調整する。これにより、希薄燃焼によるエン
ジンの運転が可能となり、排気ガス中の有害物質を削減
できる。
【００４７】第３１の解決手段は、上記ガスエンジンに
適用する燃料として純水素を用いたものである。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ここでは、燃料として６Ｃガス
（水素成分の占める割合が比較的大きな燃料）を使用し
た場合の複数の実施形態及び燃料として純水素ガスを使
用した場合の複数の実施形態についてそれぞれ説明す
る。また、各形態に係るガスエンジンは、その出力を発
電に利用するものである。
【００４９】−燃料として６Ｃガスを使用した場合の実
施形態− （第１実施形態）図１は、本形態に係るガスエンジン１
によって発電を行う発電システムの概略構成を示すブロ
ック図である。この図に示すように、本ガスエンジン１
は、エンジン本体２から延びる出力軸２１が発電機３に
接続されており、この出力軸２１の回転駆動力によって
発電機３による発電を行わせる構成となっている。
【００５０】また、ガスエンジン１の吸気系は、空気供
給系４と燃料供給系５とから成っており、空気供給系４
から供給される空気と燃料供給系５から供給される燃料
との混合気がエンジン本体２の図示しない燃焼室に供給
されてエンジン本体２が駆動するようになっている。以
下、空気供給系４及び燃料供給系５について説明する。
【００５１】空気供給系４は、過給機（コンプレッサ）
４１及びインタクーラ４２を備えている。つまり、この
過給機４１によって空気を圧縮した後、この空気をイン
タクーラ４２で冷却することにより、高密度の空気を燃
焼室に向けて供給できるようになっている。尚、上記過
給機４１は、排気ガスが流れる排気管６に設けられたタ
ービン６１の出力軸６２に直結されており、タービン６
１の回転出力を受けて空気を圧縮する。
【００５２】一方、燃料供給系５は、水蒸気発生手段と
しての排熱ボイラ５２、変成器５７、水素ボンベ５４、
ミキサ５５及び水素分離手段としての水素分離器５６を
備えている。この燃料供給系５では、水素（Ｈ2）と二
酸化炭素（ＣＯ2）とを変成反応（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋
Ｈ2Ｏ）させて燃料組成を変化させ、この組成変化され
た燃料をエンジン本体２の燃焼室に向けて供給するよう
になっている。また、この変成反応に必要な熱エネルギ
は排気管６を流れる排気ガスから得るようになってい
る。以下、この燃料供給系５を構成する各要素について
説明する。
【００５３】排熱ボイラ５２は、内部に水が貯留されて
おり、この水と排気管６を流れる排気ガスとの間で熱交
換を行うことで、水を蒸発させて水蒸気を発生させるも
のである。この排熱ボイラ５２とミキサ５５とは水蒸気
供給管７１によって接続されており、排熱ボイラ５２内
で発生した水蒸気（Ｈ2Ｏ）がミキサ５５内に供給可能
となっている。また、この水蒸気供給管７１には開度調
整可能な電動弁７１ａが設けられている。
【００５４】変成器５７は、その内部で水素と二酸化炭
素とを変成反応（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）させて燃
料組成を変化させるものである。この変成器５７は水素
ボンベ５４に水素供給管７２を介して接続されており、
この水素ボンベ５４内に貯留されている水素が変成器５
７内に供給可能となっている。また、この水素供給管７
２には開度調整可能な電動弁７２ａが設けられている。
更に、この変成器５７は、変成後燃料供給管７３によっ
てミキサ５５に接続されており、変成器５７において変
成された燃料（ＣＯ、Ｈ2Ｏ、残留Ｈ2）がミキサ５５内
に供給可能となっている。また、この変成後燃料供給管
７３には開度調整可能な電動弁７３ａが設けられてい
る。更に、この変成器５７には二酸化炭素供給管７４が
接続されており、例えば図示しない二酸化炭素ボンベか
らの二酸化炭素（ＣＯ2）の供給が可能となっている。
【００５５】水素分離器５６は、燃料（ＣmＨn、Ｈ2、
ＣＯ等）から水素（Ｈ2）を分離して抽出するものであ
る。この水素分離器５６の具体構成としては、分離膜や
水素吸蔵物質を内蔵し、これによって水素のみを分離抽
出するようになっている。分離膜としては、パラジウム
合金、酢酸セルロース膜、ポリイミド、ポリアミド、ポ
リスルホン多孔質膜／シリコーンなどがある。また、水
素吸蔵物質としては、水素吸蔵合金が挙げられる。ま
た、カーボンナノファイバ、フラーレン、多層フラーレ
ンなどの炭素分子よりなる物質を水素吸蔵物質として採
用することも可能である。尚、分離膜や水素吸蔵物質と
しては、これらに限るものではなく、水素を分離抽出で
きるものであれば種々の材料を採用することが可能であ
る。また、この水素分離器５６は、分離後水素供給管７
５を介して水素ボンベ５４に、水素分離後燃料供給管７
６を介してミキサ５５にそれぞれ接続されている。つま
り、水素分離器５６によって分離抽出された水素
（Ｈ2）を水素ボンベ５４に回収すると共に、この水素
分離後の燃料（ＣmＨn）をミキサ５５に供給可能となっ
ている。上記水素分離後燃料供給管７６には開度調整可
能な電動弁７６ａが設けられている。
【００５６】そして、上記水蒸気供給管７１によって水
蒸気が供給されると共に各燃料供給管７３，７６によっ
て燃料が供給されるミキサ５５は、水蒸気及び各燃料を
一旦貯蔵して混合し、このミキサ５５に内蔵した図示し
ない除湿器で余分なＨ2Ｏを取り除いた後、水蒸気が混
入された燃料を混合燃料供給管７７を経て空気と混合し
てエンジン本体２の燃焼室に供給するようになってい
る。
【００５７】また、本ガスエンジン１には、各部の制御
を行うためのコントローラ８が備えられている。このコ
ントローラ８は、複数のセンサ８１，８２，８３が接続
され、これらセンサ８１，８２，８３からの検出信号を
受信すると共に、上記各電動弁７１ａ，７２ａ，７３
ａ，７６ａの開度制御を行うようになっている。上記セ
ンサとしては、発電機３の負荷を検出する負荷センサ８
１、エンジン本体２のノッキング強度を測定するための
ノッキングセンサ８２、ミキサ５５からエンジン本体２
に供給される燃料中の水素成分濃度（混合燃料供給管７
７中の水素成分濃度）を測定する水素濃度センサ８３が
挙げられる。以上が、ガスエンジン１の構成説明であ
る。
【００５８】次に、上述の如く構成されたガスエンジン
１の動作について説明する。この動作は、各電動弁７１
ａ，７２ａ，７３ａ，７６ａが共に開放された状態で行
われる。
【００５９】先ず、排熱ボイラ５２内部の水が、排気管
６を流れる排気ガスによって加熱されて水蒸気となる。
そして、この水蒸気は、水蒸気供給管７１によってミキ
サ５５に順次供給されていく。
【００６０】これと同時に、変成器５７の内部には、水
素供給管７２から水素ガスが、二酸化炭素供給管７４か
ら二酸化炭素がそれぞれ供給される。また、この変成器
５７の内部は、排気管６を流れる排気ガスによって加熱
されている。これにより、変成器５７の内部では、水素
と二酸化炭素との変成反応（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ
2Ｏ）が行われ燃料組成が変化する。この変成された燃
料は変成後燃料供給管７３によりミキサ５５内に供給さ
れる。つまり、この変成反応によって水素成分量が低減
された燃料が生成され、この燃料がミキサ５５内に供給
されることになる。
【００６１】また、水素分離器５６では、炭化水素系燃
料から水素が分離され、この分離後の水素が分離後水素
供給管７５によって水素ボンベ５４に回収されると共
に、この水素分離後の燃料が水素分離後燃料供給管７６
によってミキサ５５に供給される。つまり、この水素分
離後燃料供給管７６によってミキサ５５に供給される燃
料は水素濃度が低減されたものとなっている。
【００６２】このようにしてミキサ５５に供給された水
蒸気及び各燃料は、このミキサ５５の内部で混合された
後、混合燃料供給管７７を経てエンジン本体２の燃焼室
に順次供給される。この際、燃料に水蒸気が混入されて
いることにより、燃料全体の熱容量は比較的大きくなっ
ている。この燃料の供給に伴って、エンジン本体２が駆
動し、出力軸２１の回転駆動に伴って発電機３が駆動し
て発電が行われる。
【００６３】このように、本形態では、変成器５７内部
での変成反応による燃料中の水素成分量の低減、また、
燃料中への水蒸気の混入に伴う燃料全体の熱容量の増
大、更には、水素分離による供給燃料中の水素濃度の低
減を行っている。これにより、燃焼室内での燃焼速度が
低下して逆火の発生が抑制できると共に、燃料のメタン
価が高くなってノッキングの発生が抑えられ、更には、
熱発生率が小さくなって機関の熱効率の向上を図ること
ができる。
【００６４】（第２実施形態）次に、第２実施形態につ
いて説明する。本形態は、変成器５７に二酸化炭素を供
給するための供給源を具体化したものである。その他の
構成は上述した第１実施形態のものと同様である。従っ
て、ここでは第１実施形態との相違点についてのみ説明
する。
【００６５】図２（コントローラ及びセンサを省略して
いる）は、本形態に係るガスエンジン１によって発電を
行う発電システムの概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、本ガスエンジン１はＣＯ2分離手
段としてのＣＯ2分離器５８を備えている。このＣＯ2分
離器５８は、排気管６を流れる排気ガス中の二酸化炭素
を分離抽出するものである。この二酸化炭素を分離抽出
するための構成は、上記水素分離器５６と同様に、分離
膜が利用されている。また、このＣＯ2分離器５８と変
成器５７とは二酸化炭素供給管７４によって接続されて
おり、ＣＯ2分離器５８内で分離抽出された二酸化炭素
が変成器５７に順次供給可能となっている。
【００６６】また、変成器５７に水素を供給するための
供給源は、上述した第１実施形態のものと同様に水素ボ
ンベ５４であって、上記水素分離器５６において分離抽
出された水素が分離後水素供給管７５によって水素ボン
ベ５４に順次供給されるようになっている。尚、この分
離後水素供給管７５には開度調整可能な電動弁７５ａが
設けられている。
【００６７】本形態によれば、排気ガスから分離抽出し
た二酸化炭素を有効に利用して変成器５７における変成
反応を行わせることができ、特別な二酸化炭素供給源を
備えさせる必要がない。また、燃料から分離抽出した水
素を有効に利用して変成器５７における変成反応を行わ
せることができ、特別な水素供給源を備えさせる必要も
ない。このため、二酸化炭素や水素の供給源を交換した
りこれらガスを補充するといった作業が必要なくなり、
メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００６８】（第３実施形態）次に、第３実施形態につ
いて説明する。本形態は、脱硫装置及び燃料改質器を備
えさせたものである。その他の構成は上述した第２実施
形態のものと同様である。従って、ここでは第２実施形
態との相違点についてのみ説明する。
【００６９】図３は、本形態に係るガスエンジン１によ
って発電を行う発電システムの概略構成を示すブロック
図である。この図に示すように、本ガスエンジン１は、
脱硫装置５３及び燃料改質器５１を備えている。
【００７０】脱硫装置５３は、炭化水素系燃料中に含ま
れている硫黄分を除去するためのものである。つまり、
燃料改質器５１の触媒（金属（Ｎｉ）、アルカリ炭酸塩
（Ｋ 2ＣＯ3）、塩基性酸化物（ＣａＯ）、石炭等の鉱物
質（ＦｅＳ2）等）は、硫黄による被毒の虞があり、こ
れを回避するために、この脱硫装置５３が設置されてい
る。また、この脱硫装置５３では水添脱硫による脱硫動
作が行われるため、上記水素供給管７２から分岐された
脱硫用水素供給管７８が脱硫装置５３に接続されてい
る。この脱硫用水素供給管７８には開度調整可能な電動
弁７８ａが設けられている。つまり、水素ボンベ５４内
の水素の一部が水添脱硫用として脱硫装置５３に供給さ
れるようになっている。更に、この脱硫装置５３には、
炭化水素系燃料を供給するための改質前燃料供給管５３
ａ及び脱硫後の燃料を燃料改質器５１に供給するための
脱硫燃料供給管５３ｂが接続されている。
【００７１】燃料改質器５１は、その内部で水蒸気と炭
化水素系燃料とを吸熱反応させて燃料改質動作を行わせ
るものである。つまり、この燃料改質器５１には、上記
水蒸気供給管７１から分岐した分岐管５１ａが接続して
いる。この分岐管５１ａには開度調整可能な電動弁５１
ｂが設けられている。そして、この燃料改質器５１は、
供給された水蒸気と脱硫燃料供給管５３ｂから供給され
た炭化水素系燃料との間で吸熱反応を行わせるようにな
っている。また、この燃料改質器５１の内部には、排気
ガスの熱エネルギを取得するための図示しない熱交換器
が備えられている。これにより、燃料改質器５１の内部
では所定温度（排気ガスの温度であって例えば６００℃
程度）の環境下で吸熱反応（ＣmＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ
＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）が行われるようになっている。
【００７２】このような反応が行われることで、改質後
の燃料の発熱量は元の炭化水素系燃料よりも大幅に上昇
し、これによって熱効率（発電機出力／供給燃料）の向
上が図れる燃料を得ることができるようになっている。
【００７３】更に、上記燃料改質器５１と水素分離器５
６とは、改質後燃料供給管５６ａによって接続されてお
り、燃料改質器５１において改質された燃料が水素分離
器５６に供給されるようになっている。
【００７４】また、上記燃料改質器５１は内部圧力を減
圧可能とする図示しない減圧機構が備えられている。こ
の燃料改質器５１の内部圧力の減圧により、燃料改質器
５１を加熱する熱源の温度（排気ガス温度）が比較的低
くても十分な改質反応が行え、高い転化率を得ることが
できる。図６（ａ）は燃料をメタンガスとした場合にお
ける燃料改質器５１の内部圧力と改質反応後の生成ガス
組成との関係を示すグラフであり、図６（ｂ）は燃料を
メタンガスとした場合における燃料改質器５１の内部圧
力と未改質メタン割合との関係を示すグラフである。こ
れら図に示すように、燃料改質器５１の内部圧力が低い
ほど、メタンガスの改質が進んでいることが判る。
【００７５】本形態の構成によれば、この炭化水素系燃
料の改質により、発熱量の大きな燃料を得て、エンジン
の熱効率の向上を図ることが可能になる。また、水素系
燃料以外の燃料の使用が可能であるので、多元燃料化を
容易に実現することが可能である。つまり、同一構成の
ガスエンジンにおいて、水素系燃料やそれ以外の燃料を
任意に選択することが可能であり、ガスエンジンの汎用
性の拡大を図ることができる。
【００７６】（第４実施形態）次に、第４実施形態につ
いて説明する。本形態は、燃料改質器５１と水素分離器
５６とを一体的に構成したものである。その他の構成は
上述した第３実施形態のものと同様である。従って、こ
こでは第３実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７７】図４は、本形態に係るガスエンジン１によ
って発電を行う発電システムの概略構成を示すブロック
図である。この図に示すように、本ガスエンジン１は、
燃料改質器５１と水素分離器５６とが一体構造とされて
いる。つまり、燃料改質器５１の内部空間と水素分離器
５６の内部空間とが連通しており、燃料改質器５１にお
いて改質された燃料が、この燃料改質器５１から水素分
離器５６に供給され、水素分離器５６において水素が分
離抽出されるようになっている。
【００７８】本形態の構成によれば、燃料改質器５１と
水素分離器５６とを配管により接続する必要が無くな
り、ガスエンジン１の製造工程の簡略化及びエンジン１
全体としてのコンパクト化を図ることができる。
【００７９】（第５実施形態）次に、第５実施形態につ
いて説明する。本形態は、酸化触媒装置及び水素吸蔵装
置を備えさせたものである。その他の構成は上述した第
４実施形態のものと同様である。従って、ここでは第４
実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００８０】図５は、本形態に係るガスエンジン１によ
って発電を行う発電システムの概略構成を示すブロック
図である。この図に示すように、本ガスエンジン１は、
酸化触媒装置９１及び水素吸蔵装置９２を備えている。
【００８１】酸化触媒装置９１は、排気ガス中の未燃成
分を燃焼させるものであって、この燃焼により燃料改質
器５１及び変成器５７の内部温度を排気温度以上に高く
するようになっている。つまり、この燃料改質器５１及
び変成器５７の内部温度を高めて、燃料改質器５１にお
ける吸熱反応温度及び変成器５７における変成反応温度
を高くして反応の促進を図るようになっている。
【００８２】水素吸蔵装置９２は、内部に水素吸蔵合金
などの水素吸蔵物質が収容されている。また、この水素
吸蔵装置９２は、水素取出し管９３によって水素ボンベ
５４に接続されていると共に、第１水素供給管９４によ
ってミキサ５５に接続されている。これら各管９３，９
４にはポンプ９３ａ，９４ａ及び開度調整可能な電動弁
９３ｂ，９４ｂが設けられている。また、この水素吸蔵
装置９２は、内部に収容されている水素吸蔵物質が水素
を吸蔵して水素化物を生成する際、生成熱を発する。こ
の生成熱によっても燃料改質器５１及び変成器５７の内
部温度が高められ、燃料改質器５１における吸熱反応温
度及び変成器５７における変成反応温度を高くして反応
の促進を図ることができるようになっている。
【００８３】図７は、変成器５７の内部温度と、この変
成器５７における変成反応により発生するＣＯ量との関
係を示すグラフである。このグラフからも判るように、
変成器５７の内部温度が高いほどＣＯの発生量は多く、
つまり、変成反応が促進されることが判る。
【００８４】また、図８は、水素吸蔵物質に水素を吸蔵
させる際における水素吸蔵装置９２内の雰囲気温度（熱
源温度）と上昇温度（水素化物生成熱の発生に伴う上昇
温度）との関係を示している。このように、水素吸蔵装
置９２内の雰囲気温度が高いほど上昇温度も高くなり、
燃料改質器５１における吸熱反応及び変成器５７におけ
る変成反応を促進できることになる。尚、この図８にお
ける丸印は各種水素吸蔵物質の実測点を示し、直線は、
各種水素吸蔵物質の特性に係る近似式直線である。これ
ら水素吸蔵物質の具体的なものとしては、チタン・バナ
ジウム系列の金属にマンガンを添加したもの、マグネシ
ウム・ニッケル系列の金属、ゼオライト、炭化水素、ベ
ンゼン等の他に上述した各種材料が挙げられる。
【００８５】更に、本形態におけるガスエンジン１で
は、水素ボンベ５４とミキサ５５とが第２水素供給管９
５によって接続されており、水素ボンベ５４内の水素が
ミキサ５５に供給可能となっている。この第２水素供給
管９５には開度調整可能な電動弁９５ｂが設けられてい
る。
【００８６】この構成により、ミキサ５５への水素供給
経路としては、水素吸蔵装置９２から第１水素供給管９
４を経た経路と、水素ボンベ５４から第２水素供給管９
５を経た経路との２経路が確保されている。このように
本形態では、ミキサ５５に対して水素を供給できるよう
になっている。
【００８７】そして、本形態における水素供給量の調整
動作の特徴の一つとして、水素吸蔵装置９２内の温度及
び圧力に応じて水素ガスの吸蔵及び放出が切り換えられ
ることにある。以下、具体的に説明する。本形態に係る
ガスエンジンは、排気温度を検出する排気温センサ８４
と、水素吸蔵装置９２内の圧力を調整する図示しない圧
力調整手段とを備えている。水素吸蔵装置９２内の温度
は排気ガス温度によって支配される。つまり、この排気
ガス温度を排気温センサ８４によって検出することによ
って水素吸蔵装置９２内の温度を求めることができる。
この水素吸蔵装置９２内の温度は、図９に示すようにエ
ンジン負荷に応じて変化する排気ガス温度に伴って変化
する。ここでは、この変動する水素吸蔵装置９２内の温
度に応じてその内部圧力を変化させ、これによって水素
吸蔵装置９２の水素吸蔵動作及び水素放出動作を制御可
能にしている。具体的には、排気ガス温度が比較的高い
領域（図中の領域Ａ）では圧力調整手段によって水素吸
蔵装置９２内の圧力を比較的高く設定して水素の吸蔵動
作を行わせる。この際、水素化物生成熱の発生により燃
料改質器５１の内部温度も上昇することになる。一方、
排気ガス温度が比較的低い領域（図中の領域Ｂ）では圧
力調整手段によって水素吸蔵装置９２内の圧力を比較的
低く設定して水素の放出動作を行わせる。つまり、排気
ガス温度が比較的低い領域で水素の放出に伴った水素吸
蔵物質の吸熱動作を行わせ、排気ガス温度が比較的高い
領域で水素の吸蔵に伴った水素吸蔵物質の発熱動作を行
わせる所謂ケミカルヒートポンプとして作用させるよう
になっている。このようにして、排気ガス温度に応じて
水素吸蔵装置９２内の圧力を変化させることにより、水
素吸蔵動作及び水素放出動作を任意に制御することが可
能となっている。
【００８８】更に、コントローラ８には、ミキサ５５に
おける水素と変成後の燃料と水素分離後の改質燃料との
ミキシング割合を任意に調整可能な調整手段８７が備え
られている。この調整手段８７は、変成後燃料供給管７
３に備えられた電動弁７３ａの開度調整による変成後の
燃料のミキサ５５への供給量、第１及び第２水素供給管
９４，９５に備えられた電動弁９４ｂ，９５ｂの開度調
整とポンプ９４ａの制御によるミキサ５５への水素供給
量、更には水素分離後燃料供給管７６に備えられた電動
弁７６ａの開度調整による水素分離後の改質燃料のミキ
サ５５への供給量を調整するようになっている。これに
より、水素と変成後の燃料と水素分離後の改質燃料との
ミキシング割合が任意に調整可能である。
【００８９】更に、コントローラ８には、水素供給量制
御手段８５及び混合比調整手段８６が備えられている。
【００９０】水素供給量制御手段８５は、上記ノッキン
グセンサ８２の出力を受けてノッキング強度を測定し、
ノッキング強度が所定値を超えたときに、第１及び第２
水素供給管９４，９５の電動弁９４ｂ，９５ｂの開度を
小さくするように制御することで、水素の供給量を低下
させて総燃料中の水素混合割合を低下させる。つまり、
ノッキングが発生する状況では、供給燃料中の水素成分
の影響でメタン価が小さくなりすぎていることが考えら
れるため、この際に、水素の供給量を低下させてメタン
価を大きくしてノッキングを防止できるようにしてい
る。
【００９１】また、混合比調整手段８６は、上記水素濃
度センサ８３の出力を受けて総燃料中の水素混合割合を
測定し、この水素混合割合に応じて、燃焼室に向かって
供給する燃料と空気との混合割合を調整する。つまり、
排気ガス中の有害物質であるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣをでき
るだけ少なくするためには、希薄燃焼を行うことが好ま
しい。このため、総燃料中の水素混合割合を予め認識し
ておき、その水素混合割合において必要最小限の燃料供
給量で燃焼室内での燃焼が良好に行えるように、つま
り、水素混合割合に応じた希薄可燃限界値を求め、それ
に基づいて燃料と空気との混合割合を調整するようにし
ている。これにより、ガスエンジン１の排気ガス中の有
害物質を大幅に削減することができ、排気ガスのクリー
ン化を図ることが可能となる。
【００９２】−燃料として純水素を使用した場合の実施
形態− 以下の第６〜第８実施形態は燃料として純水素を使用し
た場合である。第６実施形態に係るガスエンジンは上記
第１実施形態に係るガスエンジンを純水素用のエンジン
として適用したものである。第７実施形態に係るガスエ
ンジンは上記第２実施形態に係るガスエンジンを純水素
用のエンジンとして適用したものである。第８実施形態
に係るガスエンジンは上記第５実施形態に係るガスエン
ジンを純水素用のエンジンとして適用したものである。
以下、各実施形態について上述した実施形態との相違点
について説明する。
【００９３】（第６実施形態）図１０に示すように、本
形態に係るガスエンジン１は、上述した第１実施形態に
係るガスエンジンから水素分離器５６を削除したもので
ある。つまり、本ガスエンジン１では、排熱ボイラ５２
によって発生した水蒸気と、変成器５７で生成された燃
料とがミキサ５５に供給されるようになっている。
【００９４】（第７実施形態）図１１に示すように、本
形態に係るガスエンジンは、上述した第２実施形態に係
るガスエンジンから水素分離器５６を削除したものであ
る。つまり、本ガスエンジン１では、上記第６実施形態
に係るガスエンジンに加えて、ＣＯ2分離器５８によっ
て排気管６を流れる排気ガス中の二酸化炭素を分離抽出
し、この二酸化炭素が変成器５７に順次供給される構成
となっている。
【００９５】（第８実施形態）図１２に示すように、本
形態に係るガスエンジンは、上述した第５実施形態に係
るガスエンジンから水素分離器５６、燃料改質器５１、
脱硫装置５３を削除したものである。つまり、本ガスエ
ンジン１では、上記第７実施形態に係るガスエンジンに
加えて、酸化触媒装置９１及び水素吸蔵装置９２により
反応温度を上昇させて反応の促進を図るようになってい
る。
【００９６】−その他の実施形態− 上記実施形態では、燃料として６Ｃガス及び純水素を使
用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、
６Ｂガスや、その他、水素成分を有するガスを燃料とし
て適用可能である。また、炭化水素系燃料として、天然
ガス、石油系液体燃料、消化ガス、バイオガス、アルコ
ール燃料等の燃料を適用することも可能である。
【００９７】また、ガスエンジン１としては発電用のも
のに限らず、種々の用途に使用されているガスエンジン
に本発明は適用可能である。
【００９８】更に、変成器５７での変成反応を促進させ
るために、この変成器５７の内部で、変成前の燃料また
は変成後の燃料の一部を燃焼させたり、改質前の燃料ま
たは改質後の燃料の一部を燃焼させたりして、変成器５
７の内部温度を上昇させる構成を採用することも可能で
ある。
【００９９】また、燃料改質器５１での改質反応を促進
させるために、この燃料改質器５１の内部で、改質前の
燃料または改質後の燃料の一部を燃焼させたり、変成前
の燃料または変成後の燃料の一部を燃焼させたりして、
燃料改質器５１の内部温度を上昇させる構成を採用する
ことも可能である。
【０１００】また、上記第１〜第５の各実施形態では、
変成器５７を使用した変成反応により組成変化された燃
料の燃焼室への供給動作と、排熱ボイラ５２により発生
した水蒸気の燃料供給系への供給動作と、水素分離器５
６によって水素が分離抽出された後の燃料の燃焼室への
供給動作とを併用した場合について説明したが、これら
のうち少なくとも一つを採用するようにしてもよい。同
様に、上記第６〜第８の各実施形態では、変成器５７を
使用した変成反応により組成変化された燃料の燃焼室へ
の供給動作と、排熱ボイラ５２により発生した水蒸気の
燃料供給系への供給動作とを併用した場合について説明
したが、これらの何れか一方を採用するようにしてもよ
い。
【０１０１】更に、燃料改質器５１、排熱ボイラ５２、
変成器５７、水素吸蔵装置９２において利用する機関排
熱としては、排気ガスの熱に限らず、エンジン冷却水の
熱を利用してもよい。
【０１０２】
【発明の効果】以上のように、本発明では、水素成分を
有する燃料を使用するガスエンジンに対し、水素と二酸
化炭素との変成反応による燃料組成の変化または燃料中
からの水素の分離によって、供給燃料中の水素成分量を
低減させたり、燃料供給系への水蒸気の供給によって燃
料の熱容量を大きくさせたりすることにより、燃焼速度
を低下させ、燃料のメタン価を高くし、更には熱発生率
を低く抑えるようにしている。これにより、従来のガス
エンジンの課題であった、逆火の発生、ノッキングの発
生、機関の熱効率の低下を解消することができ、その実
用性の向上を図ることができる。
【０１０３】また、このガスエンジンに、燃料としての
炭化水素系燃料を改質する手段を付加した場合には、ガ
スエンジン全体としての熱効率の向上を図ることができ
る。また、水素系燃料以外の燃料の使用が可能となるの
で、多元燃料化を容易に実現することが可能である。
【０１０４】また、変成前の燃料や変成後の燃料の一部
の燃焼、改質前の燃料や改質後の燃料の一部の燃焼、排
気ガス中の未燃成分の燃焼、水素吸蔵物質の水素吸蔵時
に発生する水素化物生成熱の利用により変成器や燃料改
質器の内部温度を高くするようにした場合には、変成反
応または改質反応を高い温度環境下で行わせることがで
き、反応の促進を効果的に図ることができる。例えば、
反応の熱源として排気ガスを利用する際において、その
排気温度が比較的低い場合であっても各反応を高い温度
環境下で行わせることができ、高転化率を実現すること
が可能となる。
【０１０５】更に、炭化水素系燃料の改質時に内部圧力
を減圧可能とするように燃料改質器を構成した場合に
も、熱源の温度が比較的低くても十分な改質反応が行
え、高い転化率を得ることができる。
【０１０６】加えて、排気温度に基づいて水素吸蔵装置
内の圧力を調整し、これによって水素と水素吸蔵物質と
の水素化物生成及び水素吸蔵物質からの水素の分離を制
御するようにした場合には、排気の熱を有効に利用しな
がらも、水素吸蔵物質の水素の吸蔵及び放出を容易に制
御することが可能になる。
【０１０７】また、水素の供給量を調整することによっ
てエンジンのノッキングを防止するようにした場合に
は、ノッキングを確実に防止することができ、ガスエン
ジンの長寿命化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るガスエンジンによって発電
を行う発電システムの概略構成を示すブロック図であ
る。
【図２】第２実施形態における図１相当図である。
【図３】第３実施形態における図１相当図である。
【図４】第４実施形態における図１相当図である。
【図５】第５実施形態における図１相当図である。
【図６】（ａ）は燃料をメタンガスとした場合における
燃料改質器の内部圧力と改質反応後の生成ガス組成との
関係を示す図であり、（ｂ）は燃料をメタンガスとした
場合における燃料改質器の内部圧力と未改質メタン割合
との関係を示す図である。
【図７】変成器の内部温度と、この変成器における変成
反応により発生するＣＯ量との関係を示す図である。
【図８】水素吸蔵物質に水素を吸蔵させた際における水
素吸蔵装置内の雰囲気温度（熱源温度）と上昇温度（水
素化物生成熱の発生に伴う上昇温度）との関係を示す図
である。
【図９】変動する水素吸蔵装置内の温度に応じた内部圧
力の変化による水素吸蔵及び水素放出を行わせる制御動
作を説明するための図である。
【図１０】第６実施形態における図１相当図である。
【図１１】第７実施形態における図１相当図である。
【図１２】第８実施形態における図１相当図である。
【図１３】従来例における図１相当図である。
【符号の説明】
１ ガスエンジン ５１ 燃料改質器 ５２ 排熱ボイラ（水蒸気発生手段） ５３ 脱硫装置 ５４ 水素ボンベ（タンク） ５５ ミキサ ５６ 水素分離装置（水素分離手段） ５７ 変成器 ５８ ＣＯ2分離器（ＣＯ2分離手段） ８２ ノッキングセンサ ８４ 排気温センサ ８５ 水素供給量制御手段 ８６ 混合比調整手段 ８７ 調整手段 ９１ 酸化触媒装置 ９２ 水素吸蔵装置
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） Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｇ Ｈ 25/022 33/00 Ｄ 33/00 25/02 Ｅ

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水素成分を有する燃料を使用するガスエ
    ンジンであって、 機関廃熱を熱源とする変成器を備え、この変成器におい
    て水素と二酸化炭素とを変成反応（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋
    Ｈ2Ｏ）させて燃料組成を変化させ、この組成変化され
    た燃料を燃焼室に向けて供給するよう構成されているこ
    とを特徴とするガスエンジン。
  2. 【請求項２】 水素成分を有する燃料を使用するガスエ
    ンジンであって、 機関廃熱を熱源として水蒸気を発生させる水蒸気発生手
    段を備え、この水蒸気発生手段で発生した水蒸気を燃料
    供給系に供給するよう構成されていることを特徴とする
    ガスエンジン。
  3. 【請求項３】 水素成分を有する燃料を使用するガスエ
    ンジンであって、 上記燃料から水素を分離抽出する水素分離手段を備え、
    この水素分離手段によって水素が分離抽出された後の燃
    料を燃焼室に向けて供給するよう構成されていることを
    特徴とするガスエンジン。
  4. 【請求項４】 上記請求項１記載のガスエンジンにおけ
    る変成器を使用した変成反応により組成変化された燃料
    の燃焼室への供給動作、請求項２記載のガスエンジンに
    おける水蒸気発生手段により発生した水蒸気の燃料供給
    系への供給動作、または請求項３記載のガスエンジンに
    おける水素分離手段によって水素が分離抽出された後の
    燃料の燃焼室への供給動作のうち少なくとも一つを行う
    ように構成されていることを特徴とするガスエンジン。
  5. 【請求項５】 請求項１または４記載のガスエンジンに
    おいて、 機関排気系にＣＯ2分離手段が設けられ、このＣＯ2分離
    手段によって排気ガス中から分離された二酸化炭素を変
    成器に供給するよう構成されていることを特徴とするガ
    スエンジン。
  6. 【請求項６】 請求項１または４記載のガスエンジンに
    おいて、 燃料から水素を分離抽出する水素分離手段が設けられ、
    この水素分離手段によって分離された水素を変成器に供
    給するよう構成されていることを特徴とするガスエンジ
    ン。
  7. 【請求項７】 上記請求項５記載のガスエンジンにおけ
    るＣＯ2分離手段によって分離された二酸化炭素の変成
    器への供給動作及び請求項６記載のガスエンジンにおけ
    る水素分離手段によって分離された水素の変成器への供
    給動作を共に行うよう構成されていることを特徴とする
    ガスエンジン。
  8. 【請求項８】 請求項１、４〜７のうち何れか一つに記
    載のガスエンジンにおいて、 燃料は炭化水素系燃料であって、 水蒸気と上記燃料とを機関廃熱を利用して吸熱反応（Ｃ
    mＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させるこ
    とにより改質する燃料改質器を備え、 この燃料改質器によって改質された燃料を燃焼室に向け
    て供給するよう構成されていることを特徴とするガスエ
    ンジン。
  9. 【請求項９】 請求項２記載のガスエンジンにおいて、 燃料は炭化水素系燃料であって、 水蒸気と上記燃料とを機関廃熱を利用して吸熱反応（Ｃ
    mＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させるこ
    とにより改質する燃料改質器を備え、 この燃料改質器によって改質された燃料を燃焼室に向け
    て供給するよう構成されていることを特徴とするガスエ
    ンジン。
  10. 【請求項１０】 請求項３記載のガスエンジンにおい
    て、 燃料は炭化水素系燃料であって、 水蒸気と上記燃料とを機関廃熱を利用して吸熱反応（Ｃ
    mＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ＋（ｎ／２＋ｍ）Ｈ2）させるこ
    とにより改質する燃料改質器を備え、 この燃料改質器によって改質された燃料を燃焼室に向け
    て供給するよう構成されていることを特徴とするガスエ
    ンジン。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載のガスエンジンにおい
    て、 水素分離手段と燃料改質器とが一体的に構成され、水素
    分離手段によって水素を分離抽出しながら燃料改質器に
    おける燃料改質動作が行われるよう構成されていること
    を特徴とするガスエンジン。
  12. 【請求項１２】 請求項８記載のガスエンジンにおい
    て、 燃料から水素を分離抽出する水素分離手段と燃料改質器
    とが一体的に構成され、水素分離手段によって水素を分
    離抽出しながら燃料改質器における燃料改質動作が行わ
    れるよう構成されていることを特徴とするガスエンジ
    ン。
  13. 【請求項１３】 請求項１、４〜７、８、１２のうち何
    れか一つに記載のガスエンジンにおいて、 変成前の燃料または変成後の燃料の一部を燃焼させるこ
    とにより変成器の内部温度を上昇させるよう構成されて
    いることを特徴とするガスエンジン。
  14. 【請求項１４】 請求項８または１２記載のガスエンジ
    ンにおいて、 改質前の燃料または改質後の燃料の一部を燃焼させるこ
    とにより変成器の内部温度を上昇させるよう構成されて
    いることを特徴とするガスエンジン。
  15. 【請求項１５】 請求項８、９、１０、１１、１２のう
    ち何れか一つに記載のガスエンジンにおいて、 改質前の燃料または改質後の燃料の一部を燃焼させるこ
    とにより燃料改質器の内部温度を上昇させるよう構成さ
    れていることを特徴とするガスエンジン。
  16. 【請求項１６】 請求項８または１２記載のガスエンジ
    ンにおいて、 変成前の燃料または変成後の燃料の一部を燃焼させるこ
    とにより燃料改質器の内部温度を上昇させるよう構成さ
    れていることを特徴とするガスエンジン。
  17. 【請求項１７】 請求項１、４〜７、８、１２、１３、
    １４、１６のうち何れか一つに記載のガスエンジンにお
    いて、 排気ガス中の未燃成分を燃焼させる酸化触媒装置を備
    え、この酸化触媒装置における未燃成分の燃焼により変
    成器の内部温度を排気温度以上に高くするよう構成され
    ていることを特徴とするガスエンジン。
  18. 【請求項１８】 請求項８、９、１０、１１、１２、１
    ４、１５、１６のうち何れか一つに記載のガスエンジン
    において、 排気ガス中の未燃成分を燃焼させる酸化触媒装置を備
    え、この酸化触媒装置における未燃成分の燃焼により燃
    料改質器の内部温度を排気温度以上に高くするよう構成
    されていることを特徴とするガスエンジン。
  19. 【請求項１９】 請求項１、４〜７、８、１２、１３、
    １４、１６のうち何れか一つに記載のガスエンジンにお
    いて、 水素吸蔵物質を内蔵して水素を吸蔵可能な水素吸蔵装置
    を備え、水素吸蔵物質の水素吸蔵時に発生する水素化物
    生成熱により変成器の内部温度を排気温度以上に高くす
    るよう構成されていることを特徴とするガスエンジン。
  20. 【請求項２０】 請求項８、９、１０、１１、１２、１
    ４、１５、１６のうち何れか一つに記載のガスエンジン
    において、 水素吸蔵物質を内蔵して水素を吸蔵可能な水素吸蔵装置
    を備え、水素吸蔵物質の水素吸蔵時に発生する水素化物
    生成熱により燃料改質器の内部温度を排気温度以上に高
    くするよう構成されていることを特徴とするガスエンジ
    ン。
  21. 【請求項２１】 請求項８、９、１０、１１、１２、１
    ４、１５、１６、１８、２０のうち何れか一つに記載の
    ガスエンジンにおいて、 燃料改質器は、炭化水素系燃料の改質時に内部圧力を減
    圧可能に構成されていることを特徴とするガスエンジ
    ン。
  22. 【請求項２２】 上記請求項１３記載のガスエンジンに
    おける変成前の燃料または変成後の燃料の一部を燃焼さ
    せることによる変成器の内部温度の上昇動作、上記請求
    項１４記載のガスエンジンにおける改質前の燃料または
    改質後の燃料の一部を燃焼させることによる変成器の内
    部温度の上昇動作、上記請求項１５記載のガスエンジン
    における改質前の燃料または改質後の燃料の一部を燃焼
    させることによる燃料改質器の内部温度の上昇動作、上
    記請求項１６記載のガスエンジンにおける変成前の燃料
    または変成後の燃料の一部を燃焼させることによる燃料
    改質器の内部温度の上昇動作、上記請求項１７記載のガ
    スエンジンにおける酸化触媒装置での未燃成分の燃焼に
    よる変成器の内部温度の上昇動作、上記請求項１８記載
    のガスエンジンにおける酸化触媒装置での未燃成分の燃
    焼による燃料改質器の内部温度の上昇動作、上記請求項
    １９記載のガスエンジンにおける水素吸蔵物質の水素吸
    蔵時に発生する水素化物生成熱による変成器の内部温度
    の上昇動作、上記請求項２０記載のガスエンジンにおけ
    る水素吸蔵物質の水素吸蔵時に発生する水素化物生成熱
    による燃料改質器の内部温度の上昇動作、上記請求項２
    １記載のガスエンジンにおける燃料改質器の内部圧力の
    減圧動作のうち少なくとも一つを行うように構成されて
    いることを特徴とするガスエンジン。
  23. 【請求項２３】 請求項１９、２０または２２記載のガ
    スエンジンにおいて、 水素を貯蔵するタンクを備え、このタンク内の水素を水
    素吸蔵装置内の水素吸蔵物質に吸蔵させる一方、機関廃
    熱を利用して水素吸蔵装置から取り出した水素を燃焼室
    に向けて供給するよう構成されていることを特徴とする
    ガスエンジン。
  24. 【請求項２４】 請求項１９、２０または２２記載のガ
    スエンジンにおいて、 水素を貯蔵するタンクを備え、このタンク内の水素を水
    素吸蔵装置内の水素吸蔵物質に吸蔵させる一方、 排気温度を検出する排気温センサと、 水素吸蔵装置内の圧力を調整する圧力調整手段とを備
    え、 上記排気温センサによって検出した排気温度に基づいて
    圧力調整手段により水素吸蔵装置内の圧力を調整し、こ
    れによって水素と水素吸蔵物質との水素化物生成及び水
    素吸蔵物質からの水素の分離を制御するよう構成されて
    いることを特徴とするガスエンジン。
  25. 【請求項２５】 上記請求項２３記載のガスエンジンに
    おける水素吸蔵装置から取り出した水素の燃焼室への供
    給動作及び、上記請求項２４記載のガスエンジンにおけ
    る水素吸蔵装置内の圧力調整による水素と水素吸蔵物質
    との水素化物生成及び水素吸蔵物質からの水素の分離の
    制御動作を共に行うよう構成されていることを特徴とす
    るガスエンジン。
  26. 【請求項２６】 請求項１、４〜７、８、１２、１３、
    １４、１６、１７、１９、２２のうち何れか一つに記載
    のガスエンジンにおいて、 水素と変成後の燃料とをミキシングするミキサと、 このミキサにおける水素と変成後の燃料とのミキシング
    割合を任意に調整可能な調整手段とを備えていることを
    特徴とするガスエンジン。
  27. 【請求項２７】 請求項８、９、１０、１１、１２、１
    ４、１５、１６、１８、２０、２１、２２のうち何れか
    一つに記載のガスエンジンにおいて、 水素と水素分離後の改質燃料とをミキシングするミキサ
    と、 このミキサにおける水素と水素分離後の改質燃料とのミ
    キシング割合を任意に調整可能な調整手段とを備えてい
    ることを特徴とするガスエンジン。
  28. 【請求項２８】 請求項１０、１１、１２のうち何れか
    一つに記載のガスエンジンにおいて、 燃料に含まれる硫黄分を水添脱硫によって除去する脱硫
    装置を備えさせ、 水素分離手段によって分離抽出された水素の一部を脱硫
    装置に供給する構成となっていることを特徴とするガス
    エンジン。
  29. 【請求項２９】 請求項１、３〜２８のうち何れか一つ
    に記載のガスエンジンにおいて、 ノッキングの発生を検知するノッキングセンサと、 このノッキングセンサの出力を受けてノッキング強度を
    測定し、ノッキング強度が所定値を超えたときに、燃焼
    室に供給される総燃料中の水素混合割合を低下させる水
    素供給量制御手段とを備えていることを特徴とするガス
    エンジン。
  30. 【請求項３０】 請求項１０、１１、１２、２８、２９
    のうち何れか一つに記載のガスエンジンにおいて、 水素と、水素分離後の改質燃料との混合割合を調整する
    混合比調整手段を備えていることを特徴とするガスエン
    ジン。
  31. 【請求項３１】 請求項１、２、４、５、１３、１７、
    １９、２２〜２６、２９，３０のうち何れか一つに記載
    のガスエンジンにおいて、 燃料は純水素であることを特徴とするガスエンジン。
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KR1020037010146A KR100609295B1 (ko) 2001-02-01 2002-01-31 가스엔진
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010024070A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd 水素生成装置
US8141356B2 (en) * 2008-01-16 2012-03-27 Ford Global Technologies, Llc Ethanol separation using air from turbo compressor
US8235024B2 (en) 2007-10-12 2012-08-07 Ford Global Technologies, Llc Directly injected internal combustion engine system
US8245690B2 (en) 2006-08-11 2012-08-21 Ford Global Technologies, Llc Direct injection alcohol engine with boost and spark control
US8312867B2 (en) 2007-12-12 2012-11-20 Ford Global Technologies, Llc On-board fuel vapor separation for multi-fuel vehicle
US8375899B2 (en) 2008-05-08 2013-02-19 Ford Global Technologies, Llc On-board water addition for fuel separation system
US8393312B2 (en) 2005-11-30 2013-03-12 Ford Global Technologies, Llc Event based engine control system and method
US8434431B2 (en) 2005-11-30 2013-05-07 Ford Global Technologies, Llc Control for alcohol/water/gasoline injection
US8550058B2 (en) 2007-12-21 2013-10-08 Ford Global Technologies, Llc Fuel rail assembly including fuel separation membrane
JP2020125702A (ja) * 2019-02-04 2020-08-20 株式会社日立製作所 コージェネレーションシステム

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003903283A0 (en) * 2003-06-26 2003-07-10 H.A.C. Technologies Pty Ltd Reformate assisted combustion
JP4039383B2 (ja) * 2003-10-21 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 水素利用内燃機関
DE102004002742B4 (de) * 2004-01-20 2005-12-08 Hartmut Lederer Regenerator von Verbrennungsabgasen mit Katalysator
US7273044B2 (en) * 2004-09-27 2007-09-25 Flessner Stephen M Hydrogen fuel system for an internal combustion engine
US20080016768A1 (en) 2006-07-18 2008-01-24 Togna Keith A Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof
WO2009102500A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Cummins Inc. System and method for on-board waste heat recovery
US20090260350A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Leslie Bromberg Enhanced aftertreatment apparatus regeneration using spatially controlled hydrogen-rich gas
US8117824B1 (en) * 2009-02-04 2012-02-21 The United States of America as represented by the Secterary of the Navy Pollution free engine using hydrogen as a fuel
WO2011121376A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Colin Michael Clifton-Riley Methane/natural gas/water motor
JP6607831B2 (ja) * 2016-07-14 2019-11-20 ヤンマー株式会社 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
WO2018176018A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 Gryphon Diesel Engines, LLC Internal combustion engines, systems, devices, and methods for propulsion and power applications
CN111094725B (zh) * 2017-09-07 2022-08-26 株式会社新生能源研究 发电系统
AU2018389269B2 (en) * 2017-12-21 2024-05-09 Luca Sangermano A closed cycle combustion system for endothermic engines
US11125188B2 (en) 2019-08-05 2021-09-21 Caterpillar Inc. Hydrogen and electric power co-production system and method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52101318A (en) * 1976-02-23 1977-08-25 Nissan Motor Co Ltd Gas engine
JPS58172048U (ja) * 1982-05-13 1983-11-17 株式会社小松製作所 消化ガス改質エンジン
JPS62279263A (ja) * 1986-05-27 1987-12-04 Mazda Motor Corp エンジンの改質燃料供給装置
JPH04259654A (ja) * 1991-02-12 1992-09-16 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
JPH0849604A (ja) * 1994-02-25 1996-02-20 Wada Kyoko エンジン燃焼補助装置
JPH1193778A (ja) * 1997-09-18 1999-04-06 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 天然ガス改質装置における酸素除去装置及び該装置を備えたガスエンジン
JP2000291499A (ja) * 1999-04-06 2000-10-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料改質装置付き内燃機関

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2420820A1 (de) * 1974-04-30 1975-11-13 Daimler Benz Ag Antrieb fuer ein kraftfahrzeug
JPS58172048A (ja) 1982-04-02 1983-10-08 Nec Corp デ−タ伝送システム
JPS63285254A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Mazda Motor Corp エンジンの改質燃料供給装置
JPH03961A (ja) 1989-05-26 1991-01-07 Suzuki Motor Corp 金属水素化物を燃料とする自動車
US6155212A (en) * 1989-06-12 2000-12-05 Mcalister; Roy E. Method and apparatus for operation of combustion engines
WO1995027845A1 (en) * 1991-09-05 1995-10-19 Mcalister Roy E Method and apparatus for operation of engines
JPH0617646B2 (ja) * 1989-12-20 1994-03-09 株式会社新燃焼システム研究所 超低公害メタノールエンジン
US5170757A (en) * 1991-12-24 1992-12-15 Damien Gamache Variable horsepower output gearing for piston engine
JPH05184865A (ja) 1992-01-17 1993-07-27 Kansai Electric Power Co Inc:The 燃焼排ガス中の脱二酸化炭素方法
US5378442A (en) * 1992-01-17 1995-01-03 The Kansai Electric Power Co., Inc. Method for treating combustion exhaust gas
US5299536A (en) * 1992-03-27 1994-04-05 David Moard Apparatus and method for decreasing nitrogen oxide emissions from internal combustion power sources
DE4215557A1 (de) * 1992-05-12 1993-01-28 Hilarius Dipl Ing Drzisga Schadstoffarmer verbrennungsmotor
US5425332A (en) * 1993-08-20 1995-06-20 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-internal combustion engine system
DE19511516C1 (de) * 1995-03-29 1996-09-12 Daimler Benz Ag Hybridantrieb und Betriebsverfahren hierfür
DE19523109C2 (de) * 1995-06-26 2001-10-11 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine und einem Stromerzeugungssystem
JP3617276B2 (ja) * 1997-09-18 2005-02-02 いすゞ自動車株式会社 天然ガス改質装置及び該装置を備えたガスエンジン
JP2955274B1 (ja) 1998-05-26 1999-10-04 川崎重工業株式会社 水素エンジンシステム
CN2371360Y (zh) * 1999-04-01 2000-03-29 杨金玉 油水燃气发动机
DE19924777A1 (de) 1999-05-29 2000-11-30 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Erzeugung eines Hilfsbrennstoffes aus dem Betriebskraftstoff einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere auf Kraftfahrzeugen
US6508209B1 (en) * 2000-04-03 2003-01-21 R. Kirk Collier, Jr. Reformed natural gas for powering an internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52101318A (en) * 1976-02-23 1977-08-25 Nissan Motor Co Ltd Gas engine
JPS58172048U (ja) * 1982-05-13 1983-11-17 株式会社小松製作所 消化ガス改質エンジン
JPS62279263A (ja) * 1986-05-27 1987-12-04 Mazda Motor Corp エンジンの改質燃料供給装置
JPH04259654A (ja) * 1991-02-12 1992-09-16 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
JPH0849604A (ja) * 1994-02-25 1996-02-20 Wada Kyoko エンジン燃焼補助装置
JPH1193778A (ja) * 1997-09-18 1999-04-06 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 天然ガス改質装置における酸素除去装置及び該装置を備えたガスエンジン
JP2000291499A (ja) * 1999-04-06 2000-10-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料改質装置付き内燃機関

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8393312B2 (en) 2005-11-30 2013-03-12 Ford Global Technologies, Llc Event based engine control system and method
US8434431B2 (en) 2005-11-30 2013-05-07 Ford Global Technologies, Llc Control for alcohol/water/gasoline injection
US8245690B2 (en) 2006-08-11 2012-08-21 Ford Global Technologies, Llc Direct injection alcohol engine with boost and spark control
US8495983B2 (en) 2007-10-12 2013-07-30 Ford Global Technologies, Llc Directly injected internal combustion engine system
US8235024B2 (en) 2007-10-12 2012-08-07 Ford Global Technologies, Llc Directly injected internal combustion engine system
US8459238B2 (en) 2007-12-12 2013-06-11 Ford Global Technologies, Llc On-board fuel vapor separation for multi-fuel vehicle
US8312867B2 (en) 2007-12-12 2012-11-20 Ford Global Technologies, Llc On-board fuel vapor separation for multi-fuel vehicle
US8550058B2 (en) 2007-12-21 2013-10-08 Ford Global Technologies, Llc Fuel rail assembly including fuel separation membrane
US9038613B2 (en) 2007-12-21 2015-05-26 Ford Global Technologies, Llc Fuel rail assembly including fuel separation membrane
US8141356B2 (en) * 2008-01-16 2012-03-27 Ford Global Technologies, Llc Ethanol separation using air from turbo compressor
US8375899B2 (en) 2008-05-08 2013-02-19 Ford Global Technologies, Llc On-board water addition for fuel separation system
US8656869B2 (en) 2008-05-08 2014-02-25 Ford Global Technologies, Llc On-board water addition for fuel separation system
JP2010024070A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd 水素生成装置
JP2020125702A (ja) * 2019-02-04 2020-08-20 株式会社日立製作所 コージェネレーションシステム
JP7033094B2 (ja) 2019-02-04 2022-03-09 株式会社日立製作所 コージェネレーションシステム
US11506115B2 (en) 2019-02-04 2022-11-22 Hitachi, Ltd. Cogeneration system

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KR20030085526A (ko) 2003-11-05

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