JPH04259654A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents
エンジンの燃料供給装置Info
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- JPH04259654A JPH04259654A JP1903891A JP1903891A JPH04259654A JP H04259654 A JPH04259654 A JP H04259654A JP 1903891 A JP1903891 A JP 1903891A JP 1903891 A JP1903891 A JP 1903891A JP H04259654 A JPH04259654 A JP H04259654A
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- fuel
- engine
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- alcohol
- catalyst
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルコールまたはメタ
ン、エタンなどのアルカンを燃料とするエンジンの燃料
供給装置に関するものである。
ン、エタンなどのアルカンを燃料とするエンジンの燃料
供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンの燃料としてアルコ
ールを使用するものが、例えば、特開平１−２４４１３
３号公報に見られるように公知である。そして、ガソリ
ンとアルコールとの燃料特性の差異に基づいてエンジン
の制御特性を変更して良好な運転性能を確保するように
した技術が種々提案されている。
ールを使用するものが、例えば、特開平１−２４４１３
３号公報に見られるように公知である。そして、ガソリ
ンとアルコールとの燃料特性の差異に基づいてエンジン
の制御特性を変更して良好な運転性能を確保するように
した技術が種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
なアルコールを燃料とするエンジンもしくは通常のガソ
リンなどを燃料とするエンジンであっても、燃料を供給
して燃焼した後の排気ガスは排気ガス浄化触媒等によっ
て有害成分の処理を行ってそのまま大気中に放出される
ものであって、ＣＯ２ が多量に排出されることに起因
する問題を有するとともに、燃焼エネルギの一部が排気
ガスの熱として大気放出されることで熱効率が低く、熱
効率の改善が省資源の点からも要望されている。
なアルコールを燃料とするエンジンもしくは通常のガソ
リンなどを燃料とするエンジンであっても、燃料を供給
して燃焼した後の排気ガスは排気ガス浄化触媒等によっ
て有害成分の処理を行ってそのまま大気中に放出される
ものであって、ＣＯ２ が多量に排出されることに起因
する問題を有するとともに、燃焼エネルギの一部が排気
ガスの熱として大気放出されることで熱効率が低く、熱
効率の改善が省資源の点からも要望されている。
【０００４】すなわち、例えば、アルコール燃料（メタ
ノールＣＨ３ ＯＨ）の燃焼ではＣＯ２ とＨ２ Ｏが
生成され、その燃焼エネルギの略３０％が軸出力として
有効利用され、３０％が排気損失、３０％が冷却損失、
他の１０％も輻射損失などで利用されないまま排出され
、この熱効率の向上が燃費性の改善による省資源となり
、さらにＣＯ２ の排出低減が環境問題に対して好影響
を与えることになるものである。
ノールＣＨ３ ＯＨ）の燃焼ではＣＯ２ とＨ２ Ｏが
生成され、その燃焼エネルギの略３０％が軸出力として
有効利用され、３０％が排気損失、３０％が冷却損失、
他の１０％も輻射損失などで利用されないまま排出され
、この熱効率の向上が燃費性の改善による省資源となり
、さらにＣＯ２ の排出低減が環境問題に対して好影響
を与えることになるものである。
【０００５】そこで、本発明は上記事情に鑑み、排気ガ
ス中のＣＯ２ を排気熱を利用して再び燃料に転換する
ことで熱効率の向上、ＣＯ２ の排出低減を行うように
したエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とす
るものである。
ス中のＣＯ２ を排気熱を利用して再び燃料に転換する
ことで熱効率の向上、ＣＯ２ の排出低減を行うように
したエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のエンジンの燃料供給装置は、アルコールまたは
メタン、エタン等のアルカンを燃料とし、排気系に排気
ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを上記アルコールまたはア
ルカンに転換する接触水素触媒を設け、該接触水素触媒
にて生成されたアルコールまたはアルカンを燃料系に還
流するように構成したものである。
本発明のエンジンの燃料供給装置は、アルコールまたは
メタン、エタン等のアルカンを燃料とし、排気系に排気
ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを上記アルコールまたはア
ルカンに転換する接触水素触媒を設け、該接触水素触媒
にて生成されたアルコールまたはアルカンを燃料系に還
流するように構成したものである。
【０００７】また、上記接触水素触媒に加えて、燃料系
に排気熱によりアルコールをＣＯとＨ２ とに改質する
改質触媒を設け、この改質触媒にて生成されたＣＯとＨ
２ をエンジンの吸気系に供給するのが好適である。
に排気熱によりアルコールをＣＯとＨ２ とに改質する
改質触媒を設け、この改質触媒にて生成されたＣＯとＨ
２ をエンジンの吸気系に供給するのが好適である。
【０００８】さらに、前記接触水素触媒には水素吸蔵合
金よりＨ２ を供給し、この水素吸蔵合金の加熱にはエ
ンジン冷却系の熱を利用するのが好適である。
金よりＨ２ を供給し、この水素吸蔵合金の加熱にはエ
ンジン冷却系の熱を利用するのが好適である。
【０００９】一方、前記接触水素触媒の下流に排気ガス
を冷却する冷却手段と、Ｈ２ Ｏを大気中に放出する水
分放出手段とを設け、Ｈ２ Ｏ放出後の排気ガスを吸気
系に供給し、また、吸気系にＯ２ を供給する補助酸素
供給手段を設けるようにしてもよい。
を冷却する冷却手段と、Ｈ２ Ｏを大気中に放出する水
分放出手段とを設け、Ｈ２ Ｏ放出後の排気ガスを吸気
系に供給し、また、吸気系にＯ２ を供給する補助酸素
供給手段を設けるようにしてもよい。
【００１０】
【作用および効果】上記のようなエンジンの燃料供給装
置では、アルコールまたはアルカンを燃料とした燃焼に
伴って生成されるＣＯ２ を、排気系の接触水素触媒に
よって排気エネルギを利用してアルコールまたはアルカ
ンに転換し、この生成アルコールまたはアルカンを燃料
系に還流させることで、排気損失を低減させて熱効率の
大幅な向上により燃費性を改善すると同時に燃料の再生
利用で省資源が図れる。さらに、燃焼で発生するＣＯ２
の大気放出を抑制してエンジン運転に伴う環境への影
響を低減することができ、しかも、酸化物の排出低減で
酸素消費量の減少化も図れる。特に、前記接触水素触媒
にエンジン冷却系の熱で加熱される水素吸蔵合金より水
素を供給すると、冷却損失の回収で更に熱効率が改善で
きる。また、燃料系に排気熱を利用する改質触媒を配設
すると、アルコールの燃焼効率が向上すると共に、排気
熱量をさらに利用して熱効率の改善が行える。
置では、アルコールまたはアルカンを燃料とした燃焼に
伴って生成されるＣＯ２ を、排気系の接触水素触媒に
よって排気エネルギを利用してアルコールまたはアルカ
ンに転換し、この生成アルコールまたはアルカンを燃料
系に還流させることで、排気損失を低減させて熱効率の
大幅な向上により燃費性を改善すると同時に燃料の再生
利用で省資源が図れる。さらに、燃焼で発生するＣＯ２
の大気放出を抑制してエンジン運転に伴う環境への影
響を低減することができ、しかも、酸化物の排出低減で
酸素消費量の減少化も図れる。特に、前記接触水素触媒
にエンジン冷却系の熱で加熱される水素吸蔵合金より水
素を供給すると、冷却損失の回収で更に熱効率が改善で
きる。また、燃料系に排気熱を利用する改質触媒を配設
すると、アルコールの燃焼効率が向上すると共に、排気
熱量をさらに利用して熱効率の改善が行える。
【００１１】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は第１の実施例の燃料供給装置を備えたエンジ
ンの全体構成図である。
る。図１は第１の実施例の燃料供給装置を備えたエンジ
ンの全体構成図である。
【００１２】エンジン本体１０には吸気系１１によって
燃料および空気が供給されて、排気系１２によって燃焼
後の排気ガスが排出される。上記吸気系１１には燃料を
供給する燃料系１３が接続されている。また、排気系１
２には接触水素触媒１５が介装され、この接触水素触媒
１５には水素供給装置としての水素吸蔵合金１６から水
素が供給され、該水素吸蔵合金１６は冷却水によって加
熱される。そして、上記接触水素触媒１５を経た排気系
１２から燃料が燃料系１３に還流回収される。
燃料および空気が供給されて、排気系１２によって燃焼
後の排気ガスが排出される。上記吸気系１１には燃料を
供給する燃料系１３が接続されている。また、排気系１
２には接触水素触媒１５が介装され、この接触水素触媒
１５には水素供給装置としての水素吸蔵合金１６から水
素が供給され、該水素吸蔵合金１６は冷却水によって加
熱される。そして、上記接触水素触媒１５を経た排気系
１２から燃料が燃料系１３に還流回収される。
【００１３】具体的に説明すれば、燃料系１３はアルコ
ール（メタノールＣＨ３ ＯＨ）もしくはメタンＣＨ４
、エタンＣ２ Ｈ６ 等のアルカンを貯蔵する燃料タ
ンク１８を備え、この燃料タンク１８から吸気系１１の
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料供給通路２１が接続され、該燃料計量装置２０によっ
て吸気量などのエンジンの運転状態に応じて所定量の燃
料が供給される。なお、アルコール燃料は液体でアルカ
ン燃料はガス状であることから、燃料タンク１８の具体
的な構造はそれぞれの燃料性状に対応して形成されてい
る。
ール（メタノールＣＨ３ ＯＨ）もしくはメタンＣＨ４
、エタンＣ２ Ｈ６ 等のアルカンを貯蔵する燃料タ
ンク１８を備え、この燃料タンク１８から吸気系１１の
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料供給通路２１が接続され、該燃料計量装置２０によっ
て吸気量などのエンジンの運転状態に応じて所定量の燃
料が供給される。なお、アルコール燃料は液体でアルカ
ン燃料はガス状であることから、燃料タンク１８の具体
的な構造はそれぞれの燃料性状に対応して形成されてい
る。
【００１４】また、排気系１２の排気通路２２の上流側
部分には前記接触水素触媒１５が介装され、この接触水
素触媒１５下流の排気通路２２は大気開放されている。 上記接触水素触媒１５の下流部分から燃料系１３の燃料
タンク１８に燃料回収通路２３が接続されている。上記
接触水素触媒１５には水素吸蔵合金１６からの水素供給
通路２４が上流側部分に接続され、下流側部分から水素
吸蔵合金１６に水素回収通路２５が接続されている。ま
た、水素吸蔵合金１６にはエンジン本体１０から冷却水
循環通路２６が接続され、温度の上昇している冷却水に
よって水素吸蔵合金１６を加熱して吸蔵水素を放出させ
る。
部分には前記接触水素触媒１５が介装され、この接触水
素触媒１５下流の排気通路２２は大気開放されている。 上記接触水素触媒１５の下流部分から燃料系１３の燃料
タンク１８に燃料回収通路２３が接続されている。上記
接触水素触媒１５には水素吸蔵合金１６からの水素供給
通路２４が上流側部分に接続され、下流側部分から水素
吸蔵合金１６に水素回収通路２５が接続されている。ま
た、水素吸蔵合金１６にはエンジン本体１０から冷却水
循環通路２６が接続され、温度の上昇している冷却水に
よって水素吸蔵合金１６を加熱して吸蔵水素を放出させ
る。
【００１５】そして、上記接触水素触媒１５は、排気ガ
ス中のＣＯ２ と水素吸蔵合金１６からのＨ２ とによ
る接触水素反応により、前記燃料すなわちアルコールま
たはメタン等のアルカンを生成するものであり、この時
の接触水素反応用の熱源として排気ガスの排気熱量を利
用する。 この接触水素触媒１５としては、燃料がアルコールＣＨ
３ ＯＨの場合には、Ｃｕ−ＺｎＯ−Ｌａ２ Ｏ３ ，
Ｐｄ／Ｌａ２ Ｏ３ 等が使用される。一方、燃料がア
ルカンで、メタンＣＨ４ の場合には、Ｒｕ／ＳｉＯ２
，Ｆｅ／ＳｉＯ２ ，Ｃｏ／ＳｉＯ２ 等が使用され
、また、エタンＣ２ Ｈ６ の場合には、Ｃｕ／ＳｉＯ
２ −Ｒｈ／Ｎｂ２ Ｏ５ ，Ｃｕ−ＺｎＯ−脱アルミ
Ｙゼオライト等が使用される。
ス中のＣＯ２ と水素吸蔵合金１６からのＨ２ とによ
る接触水素反応により、前記燃料すなわちアルコールま
たはメタン等のアルカンを生成するものであり、この時
の接触水素反応用の熱源として排気ガスの排気熱量を利
用する。 この接触水素触媒１５としては、燃料がアルコールＣＨ
３ ＯＨの場合には、Ｃｕ−ＺｎＯ−Ｌａ２ Ｏ３ ，
Ｐｄ／Ｌａ２ Ｏ３ 等が使用される。一方、燃料がア
ルカンで、メタンＣＨ４ の場合には、Ｒｕ／ＳｉＯ２
，Ｆｅ／ＳｉＯ２ ，Ｃｏ／ＳｉＯ２ 等が使用され
、また、エタンＣ２ Ｈ６ の場合には、Ｃｕ／ＳｉＯ
２ −Ｒｈ／Ｎｂ２ Ｏ５ ，Ｃｕ−ＺｎＯ−脱アルミ
Ｙゼオライト等が使用される。
【００１６】ここで、燃料をアルコール（メタノール）
とした場合の反応処理を説明すれば、まず、燃料タンク
１８から吸気系１１に供給されたアルコールは、エンジ
ン本体１１での燃焼における（１） 式の燃焼反応でＣ
Ｏ２ とＨ２ Ｏが発生する。 ＣＨ３ ＯＨ＋ ３／２Ｏ２
→ ＣＯ２ ＋２Ｈ２ Ｏ …（１） この燃焼反応に伴い１８２，８００ｋｃａｌ の熱
量が発生するが、通常その３０％の５４，８４０ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の５４，８４０ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の５４，８４０ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の１８，２８０ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。なお、排気ガスには、上記Ｃ
Ｏ２ 、Ｈ２Ｏのほか、大気中のＮ２ 等が含まれてい
る。
とした場合の反応処理を説明すれば、まず、燃料タンク
１８から吸気系１１に供給されたアルコールは、エンジ
ン本体１１での燃焼における（１） 式の燃焼反応でＣ
Ｏ２ とＨ２ Ｏが発生する。 ＣＨ３ ＯＨ＋ ３／２Ｏ２
→ ＣＯ２ ＋２Ｈ２ Ｏ …（１） この燃焼反応に伴い１８２，８００ｋｃａｌ の熱
量が発生するが、通常その３０％の５４，８４０ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の５４，８４０ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の５４，８４０ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の１８，２８０ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。なお、排気ガスには、上記Ｃ
Ｏ２ 、Ｈ２Ｏのほか、大気中のＮ２ 等が含まれてい
る。
【００１７】上記のようにエンジン本体１０での燃焼に
よって発生したＣＯ２ とＨ２ Ｏを含む排気ガスが接
触水素触媒１５に導入されると、そのＣＯ２ と水素吸
蔵合金１６から供給されたＨ２ が接触水素触媒１５の
介在による（２） 式の接触水素反応でメタノールＣＨ
３ ＯＨを置換生成する。 ＣＯ２ ＋２Ｈ２ → ＣＨ３
ＯＨ＋ １／２Ｏ２ …（２） この接触水素反応には４６，５８０ｋｃａｌの熱量
が必要で、排気ガスの有する排気熱量が使用される。ま
た、余剰のＨ２ は水素回収通路２５によって水素吸蔵
合金１６側に回収される。
よって発生したＣＯ２ とＨ２ Ｏを含む排気ガスが接
触水素触媒１５に導入されると、そのＣＯ２ と水素吸
蔵合金１６から供給されたＨ２ が接触水素触媒１５の
介在による（２） 式の接触水素反応でメタノールＣＨ
３ ＯＨを置換生成する。 ＣＯ２ ＋２Ｈ２ → ＣＨ３
ＯＨ＋ １／２Ｏ２ …（２） この接触水素反応には４６，５８０ｋｃａｌの熱量
が必要で、排気ガスの有する排気熱量が使用される。ま
た、余剰のＨ２ は水素回収通路２５によって水素吸蔵
合金１６側に回収される。
【００１８】そして、この反応によって置換生成された
アルコールは、燃料回収通路２３によって燃料タンク１
８に供給され、再利用される。また、排気通路２２によ
って大気に放出される排気ガスには、Ｈ２ Ｏ、Ｏ２
、Ｎ２ 等が含まれているが、ＣＯ２ は含まれていな
い。なお、上記アルコールの回収を行うについては、接
触水素触媒１５後のガスを冷却してアルコールを積極的
に液化するのが良好である。
アルコールは、燃料回収通路２３によって燃料タンク１
８に供給され、再利用される。また、排気通路２２によ
って大気に放出される排気ガスには、Ｈ２ Ｏ、Ｏ２
、Ｎ２ 等が含まれているが、ＣＯ２ は含まれていな
い。なお、上記アルコールの回収を行うについては、接
触水素触媒１５後のガスを冷却してアルコールを積極的
に液化するのが良好である。
【００１９】従って、上記エンジン本体１０の運転にお
いては実質的にアルコールのＨ２ のみを燃焼消費して
いるものであり、ＣＯ２ を含まないＨ２ Ｏ、Ｏ２
、Ｎ２ 等のクリーン成分のみの大気放出となる。また
、その熱効率は、接触水素反応でのアルコール生成時の
排気熱量の回収によって、エンジンでの燃焼効率が前記
３０％であっても、そのための消費熱量が低減すること
で最終的な熱効率は、 ５４，８４０÷（ １８２，８００−４６，５８０）×
１００ ＝４０％と大きく上昇する。
いては実質的にアルコールのＨ２ のみを燃焼消費して
いるものであり、ＣＯ２ を含まないＨ２ Ｏ、Ｏ２
、Ｎ２ 等のクリーン成分のみの大気放出となる。また
、その熱効率は、接触水素反応でのアルコール生成時の
排気熱量の回収によって、エンジンでの燃焼効率が前記
３０％であっても、そのための消費熱量が低減すること
で最終的な熱効率は、 ５４，８４０÷（ １８２，８００−４６，５８０）×
１００ ＝４０％と大きく上昇する。
【００２０】また、燃料をアルカンのメタンＣＨ４ と
した場合の反応処理を説明すれば、まず、燃料タンク１
８から吸気系１１に供給されたメタンは、エンジンでの
（３） 式に基づく燃焼でＣＯ２ とＨ２ Ｏが発生す
る。 ＣＨ４ ＋２Ｏ２ → ＣＯ２
＋２Ｈ２ Ｏ …（３） この燃焼反応に伴い ２１２，２８０ｋｃａｌの熱
量が発生するが、通常その３０％の６３，６８４ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の６３，６８４ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の６３，６８４ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の２１，２２８ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。
した場合の反応処理を説明すれば、まず、燃料タンク１
８から吸気系１１に供給されたメタンは、エンジンでの
（３） 式に基づく燃焼でＣＯ２ とＨ２ Ｏが発生す
る。 ＣＨ４ ＋２Ｏ２ → ＣＯ２
＋２Ｈ２ Ｏ …（３） この燃焼反応に伴い ２１２，２８０ｋｃａｌの熱
量が発生するが、通常その３０％の６３，６８４ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の６３，６８４ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の６３，６８４ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の２１，２２８ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。
【００２１】上記のようにエンジンでの燃焼によって発
生したＣＯ２ とＨ２ Ｏを含む排気ガスが接触水素触
媒１５に導入されると、そのＣＯ２ と水素吸蔵合金１
６から供給されたＨ２ が接触水素触媒１５の介在によ
る（４） 式の接触水素反応でメタンＣＨ４ を置換生
成する。 ＣＯ２ ＋２Ｈ２ → ＣＨ４
＋Ｏ２ …（４） この接触水素反応には７５，８６０ｋｃａｌの熱量
が必要で、排気ガスの有する排気熱量が使用される。そ
して、この反応によって置換生成されたメタンは、燃料
回収通路２３によって燃料タンク１８に供給され、再利
用される。また、排気通路２２によって大気に放出され
る排気ガスには、Ｈ２ Ｏ、Ｏ２ 、Ｎ２ 等が含まれ
ているが、ＣＯ２は含まれていない。
生したＣＯ２ とＨ２ Ｏを含む排気ガスが接触水素触
媒１５に導入されると、そのＣＯ２ と水素吸蔵合金１
６から供給されたＨ２ が接触水素触媒１５の介在によ
る（４） 式の接触水素反応でメタンＣＨ４ を置換生
成する。 ＣＯ２ ＋２Ｈ２ → ＣＨ４
＋Ｏ２ …（４） この接触水素反応には７５，８６０ｋｃａｌの熱量
が必要で、排気ガスの有する排気熱量が使用される。そ
して、この反応によって置換生成されたメタンは、燃料
回収通路２３によって燃料タンク１８に供給され、再利
用される。また、排気通路２２によって大気に放出され
る排気ガスには、Ｈ２ Ｏ、Ｏ２ 、Ｎ２ 等が含まれ
ているが、ＣＯ２は含まれていない。
【００２２】従って、上記メタンを燃料とするエンジン
の運転においてはアルコールの場合と同様にＨ２ のみ
を燃焼消費しているものであり、ＣＯ２ を含まないＨ
２ Ｏ、Ｏ２ 、Ｎ２ 等のクリーン成分のみの大気放
出となる。また、その熱効率は、接触水素反応でのメタ
ン生成時の排気熱量の回収によって、エンジンでの燃焼
効率が前記３０％であっても、そのための消費熱量が低
減することで最終的な熱効率は、 ６３，６８４÷（ ２１２，２８０−７５，８６０）×
１００ ＝４７％と大きく上昇する。
の運転においてはアルコールの場合と同様にＨ２ のみ
を燃焼消費しているものであり、ＣＯ２ を含まないＨ
２ Ｏ、Ｏ２ 、Ｎ２ 等のクリーン成分のみの大気放
出となる。また、その熱効率は、接触水素反応でのメタ
ン生成時の排気熱量の回収によって、エンジンでの燃焼
効率が前記３０％であっても、そのための消費熱量が低
減することで最終的な熱効率は、 ６３，６８４÷（ ２１２，２８０−７５，８６０）×
１００ ＝４７％と大きく上昇する。
【００２３】次に、図２は本発明の第２の実施例を示し
、この実施例ではアルコールを燃料とし、基本的には前
例と同様であるが、さらに、メタノールの改質触媒を付
設して熱効率を向上した例である。
、この実施例ではアルコールを燃料とし、基本的には前
例と同様であるが、さらに、メタノールの改質触媒を付
設して熱効率を向上した例である。
【００２４】エンジン本体１０の吸気系１１には、その
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料系１３の燃料タンク１８に貯蔵されたアルコール（メ
タノールＣＨ３ ＯＨ）を供給する燃料供給通路２１が
接続されると共に、燃料タンク１８から排気系１２にて
熱吸収されるように設置された改質触媒３０を介して改
質燃料通路３１が接続されている。
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料系１３の燃料タンク１８に貯蔵されたアルコール（メ
タノールＣＨ３ ＯＨ）を供給する燃料供給通路２１が
接続されると共に、燃料タンク１８から排気系１２にて
熱吸収されるように設置された改質触媒３０を介して改
質燃料通路３１が接続されている。
【００２５】そして、上記燃料計量装置２０によって運
転状態に応じて所定量の改質燃料もしくはアルコール（
改質処理が十分に行われいてない場合）が供給され、エ
ンジン本体１０で燃焼される。また、排気系１２の排気
通路２２には上流側部分に前例と同様の接触水素触媒１
５が介装され、この接触水素触媒１５より下流側の排気
通路２２には前記改質触媒３０が設置されている。さら
に、上記接触水素触媒１５の下流部分から燃料系１３の
燃料タンク１８に燃料回収通路２３が接続され、接触水
素触媒１５には水素吸蔵合金１６からの水素供給通路２
４が接続され、この水素吸蔵合金１６にはエンジン本体
１０から冷却水循環通路２６が接続されている。その他
、前例と同様の構成には同一符号を付している。
転状態に応じて所定量の改質燃料もしくはアルコール（
改質処理が十分に行われいてない場合）が供給され、エ
ンジン本体１０で燃焼される。また、排気系１２の排気
通路２２には上流側部分に前例と同様の接触水素触媒１
５が介装され、この接触水素触媒１５より下流側の排気
通路２２には前記改質触媒３０が設置されている。さら
に、上記接触水素触媒１５の下流部分から燃料系１３の
燃料タンク１８に燃料回収通路２３が接続され、接触水
素触媒１５には水素吸蔵合金１６からの水素供給通路２
４が接続され、この水素吸蔵合金１６にはエンジン本体
１０から冷却水循環通路２６が接続されている。その他
、前例と同様の構成には同一符号を付している。
【００２６】上記接触水素触媒１５はＣｕ−ＺｎＯ−Ｌ
ａ２ Ｏ３ ，Ｐｄ／Ｌａ２ Ｏ３ 等が使用され、前
例と同様に排気ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを排気熱量
による接触水素反応でアルコールを生成するものである
。一方、改質触媒３０は、メタノールを排気熱を利用し
てＣＯとＨ２ とに分解改質するものであり、公知の白
金系触媒等によって構成される。
ａ２ Ｏ３ ，Ｐｄ／Ｌａ２ Ｏ３ 等が使用され、前
例と同様に排気ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを排気熱量
による接触水素反応でアルコールを生成するものである
。一方、改質触媒３０は、メタノールを排気熱を利用し
てＣＯとＨ２ とに分解改質するものであり、公知の白
金系触媒等によって構成される。
【００２７】ここで、アルコール（メタノール）の反応
処理を説明すれば、まず、燃料タンク１８からのメタノ
ールが改質触媒３０で（５） 式のように分解改質され
る。 ＣＨ３ ＯＨ → ＣＯ＋２Ｈ２
…（
５） この改質時には排気から２１，１５０ｋｃａｌ吸熱
して反応する。そして、改質されたアルコールは、エン
ジン本体１０で（６） 式に基づいて燃焼するものであ
って、この時の燃焼効率はメタノールを直接燃焼させる
前記（１） 式のときより高くなる。 ＣＯ＋２Ｈ２ ＋ ３／２Ｏ２
→ ＣＯ２ ＋２Ｈ２ Ｏ …（６） この燃焼反応に伴い ２０３，９５０ｋｃａｌの熱
量が発生するが、通常その３０％の６１，１８５ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の６１，１８５ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の６１，１８５ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の２０，３９５ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。
処理を説明すれば、まず、燃料タンク１８からのメタノ
ールが改質触媒３０で（５） 式のように分解改質され
る。 ＣＨ３ ＯＨ → ＣＯ＋２Ｈ２
…（
５） この改質時には排気から２１，１５０ｋｃａｌ吸熱
して反応する。そして、改質されたアルコールは、エン
ジン本体１０で（６） 式に基づいて燃焼するものであ
って、この時の燃焼効率はメタノールを直接燃焼させる
前記（１） 式のときより高くなる。 ＣＯ＋２Ｈ２ ＋ ３／２Ｏ２
→ ＣＯ２ ＋２Ｈ２ Ｏ …（６） この燃焼反応に伴い ２０３，９５０ｋｃａｌの熱
量が発生するが、通常その３０％の６１，１８５ｋｃａ
ｌが軸出力熱量で、３０％の６１，１８５ｋｃａｌが排
気熱量となり、３０％の６１，１８５ｋｃａｌが冷却水
の加熱熱量で、他の１０％の２０，３９５ｋｃａｌが輻
射等での損失熱量となる。
【００２８】上記エンジン本体１０での燃焼によって発
生したＣＯ２ は接触水素触媒１５に導入されて前例と
同様に、水素吸蔵合金１６からのＨ２ とによって前記
（２） 式の接触水素反応でメタノールＣＨ３ ＯＨが
置換生成される。この接触水素反応には１ｋｍｏｌあた
り４６，５８０ｋｃａｌの排気熱量が使用され、前記改
質触媒３０での吸熱とともに熱効率が向上するものであ
り、最終的な熱効率は、６１，１８５÷（ ２０３，９
５０−４６，５８０−２１，１５０）×１００ ＝４５
％とさらに向上している。
生したＣＯ２ は接触水素触媒１５に導入されて前例と
同様に、水素吸蔵合金１６からのＨ２ とによって前記
（２） 式の接触水素反応でメタノールＣＨ３ ＯＨが
置換生成される。この接触水素反応には１ｋｍｏｌあた
り４６，５８０ｋｃａｌの排気熱量が使用され、前記改
質触媒３０での吸熱とともに熱効率が向上するものであ
り、最終的な熱効率は、６１，１８５÷（ ２０３，９
５０−４６，５８０−２１，１５０）×１００ ＝４５
％とさらに向上している。
【００２９】図３は第３の実施例を示し、この実施例で
はアルカン（メタンＣＨ４ ）を燃料とし、基本的には
第１の実施例と同様であるが、水分だけ大気放出するよ
うにした例である。
はアルカン（メタンＣＨ４ ）を燃料とし、基本的には
第１の実施例と同様であるが、水分だけ大気放出するよ
うにした例である。
【００３０】エンジン本体１０の吸気系１１には、その
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料系１３の燃料タンク１８に貯蔵されたメタンＣＨ４
を供給する燃料供給通路２１が接続されると共に、排気
通路２２の下流端が上記燃料計量装置２０より上流側の
吸気通路１９に接続されている。また、この排気通路２
２の接続部分より上流側の吸気通路１９には吸気系１１
に酸素を供給する補助酸素供給手段３３が配設されてい
る。
吸気通路１９に介装された燃料計量装置２０に対して燃
料系１３の燃料タンク１８に貯蔵されたメタンＣＨ４
を供給する燃料供給通路２１が接続されると共に、排気
通路２２の下流端が上記燃料計量装置２０より上流側の
吸気通路１９に接続されている。また、この排気通路２
２の接続部分より上流側の吸気通路１９には吸気系１１
に酸素を供給する補助酸素供給手段３３が配設されてい
る。
【００３１】そして、排気通路２２に第１実施例と同様
の接触水素触媒１５が介装され、該接触水素触媒１５の
下流の排気通路２２に排気ガスを冷却する冷却手段３４
が設けられると共に、この冷却手段３４の下流部分にＨ
２ Ｏを大気中に放出する水分放出手段３５が形成され
、この水分放出手段３５より下流のＨ２ Ｏ放出後の排
気ガスを吸気系１１に供給するように構成されている。 その他は、第１の実施例と同様に構成され、同一部分に
は同一符号を付している。
の接触水素触媒１５が介装され、該接触水素触媒１５の
下流の排気通路２２に排気ガスを冷却する冷却手段３４
が設けられると共に、この冷却手段３４の下流部分にＨ
２ Ｏを大気中に放出する水分放出手段３５が形成され
、この水分放出手段３５より下流のＨ２ Ｏ放出後の排
気ガスを吸気系１１に供給するように構成されている。 その他は、第１の実施例と同様に構成され、同一部分に
は同一符号を付している。
【００３２】上記冷却手段３４は、例えば排気通路２２
に設置した冷却フィンによって構成され、排気ガスを
１００℃より相当低い温度に冷却してその水分Ｈ２ Ｏ
を液化凝縮し、ドレンポートなどの水分放出手段３５か
ら水分を放出する。また、前記補助酸素供給手段３３は
酸素透過膜３６で構成されている。
に設置した冷却フィンによって構成され、排気ガスを
１００℃より相当低い温度に冷却してその水分Ｈ２ Ｏ
を液化凝縮し、ドレンポートなどの水分放出手段３５か
ら水分を放出する。また、前記補助酸素供給手段３３は
酸素透過膜３６で構成されている。
【００３３】この例においては、メタンに酸素を供給し
てエンジン本体１０で燃焼させ、この燃焼によって発生
したＣＯ２ を接触水素触媒１５に導入してＨ２ との
接触水素反応によってＣＨ４ に転換し、燃料系１３に
回収する一方、ＣＨ４ の燃焼によって生じる水分は冷
却手段３４によって分離し水分放出手段３５によって大
気側に排出し、また、接触水素触媒１５によって生成さ
れたＣＨ４ およびＯ２ の分離は不完全となることか
ら、両者をそのまま吸気系１１に供給して燃焼させるも
のである。
てエンジン本体１０で燃焼させ、この燃焼によって発生
したＣＯ２ を接触水素触媒１５に導入してＨ２ との
接触水素反応によってＣＨ４ に転換し、燃料系１３に
回収する一方、ＣＨ４ の燃焼によって生じる水分は冷
却手段３４によって分離し水分放出手段３５によって大
気側に排出し、また、接触水素触媒１５によって生成さ
れたＣＨ４ およびＯ２ の分離は不完全となることか
ら、両者をそのまま吸気系１１に供給して燃焼させるも
のである。
【００３４】次に、図４は図２の排気系部分の変形例を
示すものであり、水分とメタノールとの確実な分離機能
を得るようにしたものである。
示すものであり、水分とメタノールとの確実な分離機能
を得るようにしたものである。
【００３５】エンジン本体１０に接続された排気通路２
２には上流側から接触水素触媒１５、メタノール改質触
媒３０が順に配設された後、前段冷却部３８が設置され
、この前段冷却部３８の後に水分排出通路４０が開口さ
れている。続いて、後段冷却部３９が設置され、この後
段冷却部３９の後に、メタノールを回収する燃料回収通
路２３が接続される一方、残りのＯ２ 、Ｎ２ 等を大
気放出する放出路４１が形成されている。
２には上流側から接触水素触媒１５、メタノール改質触
媒３０が順に配設された後、前段冷却部３８が設置され
、この前段冷却部３８の後に水分排出通路４０が開口さ
れている。続いて、後段冷却部３９が設置され、この後
段冷却部３９の後に、メタノールを回収する燃料回収通
路２３が接続される一方、残りのＯ２ 、Ｎ２ 等を大
気放出する放出路４１が形成されている。
【００３６】そして、上記接触水素触媒１５には水素供
給通路２４によってＨ２ が供給され、改質触媒３０に
は改質燃料通路３１が接続されて燃料タンク１８からの
メタノールが送給される。また、前段および後段冷却部
３８，３９には水冷通路３８ａ， ３９ａが接続され、
前段冷却部３８は排気ガスを７０〜９０℃に冷却し、後
段冷却部３９は排気ガスを５０℃以下に冷却する冷却性
能を有するように構成されている。
給通路２４によってＨ２ が供給され、改質触媒３０に
は改質燃料通路３１が接続されて燃料タンク１８からの
メタノールが送給される。また、前段および後段冷却部
３８，３９には水冷通路３８ａ， ３９ａが接続され、
前段冷却部３８は排気ガスを７０〜９０℃に冷却し、後
段冷却部３９は排気ガスを５０℃以下に冷却する冷却性
能を有するように構成されている。
【００３７】上記構成により、エンジン本体１０から排
出された排気ガスはＣＯ２ 、Ｈ２ Ｏ、Ｎ２ 等を含
み、これが接触水素触媒１５によってＣＯ２ が水素供
給通路２４からのＨ２ と反応してＣＨ４ とＯ２ に
置換される。また、燃料タンク１８からのメタノールは
改質触媒３０でＣＯとＨ２ とに改質されて吸気系１１
に供給され、両触媒１５，３０で吸熱されて温度が低下
した排気ガスは前段冷却部３８で６０〜９０℃に冷却さ
れることにより、Ｈ２ Ｏが液化して水分排出通路４０
から排出される。さらに、後段冷却部３９で５０℃以下
に冷却されることにより、ＣＨ４ が液化して燃料回収
通路２３から燃料系に還流され、残りのＮ２ 、Ｏ２
等が大気放出され、各成分への分離が良好に行えるもの
である。
出された排気ガスはＣＯ２ 、Ｈ２ Ｏ、Ｎ２ 等を含
み、これが接触水素触媒１５によってＣＯ２ が水素供
給通路２４からのＨ２ と反応してＣＨ４ とＯ２ に
置換される。また、燃料タンク１８からのメタノールは
改質触媒３０でＣＯとＨ２ とに改質されて吸気系１１
に供給され、両触媒１５，３０で吸熱されて温度が低下
した排気ガスは前段冷却部３８で６０〜９０℃に冷却さ
れることにより、Ｈ２ Ｏが液化して水分排出通路４０
から排出される。さらに、後段冷却部３９で５０℃以下
に冷却されることにより、ＣＨ４ が液化して燃料回収
通路２３から燃料系に還流され、残りのＮ２ 、Ｏ２
等が大気放出され、各成分への分離が良好に行えるもの
である。
【００３８】なお、前記各実施例においては、接触水素
触媒１５に対する水素の供給を行う水素供給装置として
、水素吸蔵合金１６を冷却水で加熱して供給するように
しているが、これは水素ボンベから供給するように構成
してもよい。また、この接触水素触媒１５での余剰水素
を水素回収通路２５によって回収するように構成してい
るが、水素の分離に困難性を伴う場合には回収通路は不
要として、そのまま大気放出するか吸気通路１９に回収
するように構成してもよい。
触媒１５に対する水素の供給を行う水素供給装置として
、水素吸蔵合金１６を冷却水で加熱して供給するように
しているが、これは水素ボンベから供給するように構成
してもよい。また、この接触水素触媒１５での余剰水素
を水素回収通路２５によって回収するように構成してい
るが、水素の分離に困難性を伴う場合には回収通路は不
要として、そのまま大気放出するか吸気通路１９に回収
するように構成してもよい。
【図１】本発明の第１の実施例の燃料供給装置を備えた
エンジンの概略構成図
エンジンの概略構成図
【図２】第２の実施例の燃料供給装置を備えたエンジン
の概略構成図
の概略構成図
【図３】第３の実施例の燃料供給装置を備えたエンジン
の概略構成図
の概略構成図
【図４】第２の実施例の排気系の変形例を示す概略構成
図
図
１０ エンジン本体
１１ 吸気系
１２ 排気系
１３ 燃料系
１５ 接触水素触媒
１６ 水素吸蔵合金
１８ 燃料タンク
２３ 燃料回収通路
２４ 水素供給通路
３０ 改質触媒
３３ 補助酸素供給手段
３４ 冷却手段
３５ 水分放出手段
Claims (5)
- 【請求項１】 アルコールまたはメタン、エタンなど
のアルカンを燃料とするエンジンであって、エンジン本
体の排気系に排気ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを上記ア
ルコールまたはアルカンに転換する接触水素触媒を設け
、該接触水素触媒にて生成されたアルコールまたはアル
カンを燃料系に還流させることを特徴とするエンジンの
燃料供給装置。 - 【請求項２】 アルコールを燃料とするエンジンであ
って、排気系に排気ガス中のＣＯ２ とＨ２ とを上記
アルコールに転換する接触水素触媒を設け、該接触水素
触媒にて生成されたアルコールを燃料系に還流させると
共に、燃料系には排気熱によりアルコールをＣＯとＨ２
とに改質する改質触媒を設け、該改質触媒にて生成さ
れたＣＯとＨ２ をエンジンの吸気系に供給することを
特徴とするエンジンの燃料供給装置。 - 【請求項３】 前記接触水素触媒には水素吸蔵合金よ
りＨ２ を供給し、上記水素吸蔵合金の加熱にはエンジ
ン冷却系の熱を利用することを特徴とする請求項１また
は２記載のエンジンの燃料供給装置。 - 【請求項４】 前記接触水素触媒の下流において排気
ガスを冷却する冷却手段と、Ｈ２ Ｏを大気中に放出す
る水分放出手段とを備え、Ｈ２ Ｏ放出後の排気ガスを
吸気系に供給することを特徴とする請求項１記載のエン
ジンの燃料供給装置。 - 【請求項５】 吸気系にＯ２ を供給する補助酸素供
給手段を設けたことを特徴とする請求項４記載のエンジ
ンの燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1903891A JPH04259654A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | エンジンの燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1903891A JPH04259654A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | エンジンの燃料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259654A true JPH04259654A (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=11988266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1903891A Withdrawn JPH04259654A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | エンジンの燃料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04259654A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002227730A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | ガスエンジン |
| CN111456849A (zh) * | 2019-01-18 | 2020-07-28 | 广州未来新能源科技有限公司 | 一种环保型汽车节能平衡系统 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP1903891A patent/JPH04259654A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002227730A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | ガスエンジン |
| CN111456849A (zh) * | 2019-01-18 | 2020-07-28 | 广州未来新能源科技有限公司 | 一种环保型汽车节能平衡系统 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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