JPH0610411B2 - Vehicle fuel reformer - Google Patents
Vehicle fuel reformerInfo
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- JPH0610411B2 JPH0610411B2 JP31734989A JP31734989A JPH0610411B2 JP H0610411 B2 JPH0610411 B2 JP H0610411B2 JP 31734989 A JP31734989 A JP 31734989A JP 31734989 A JP31734989 A JP 31734989A JP H0610411 B2 JPH0610411 B2 JP H0610411B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用のディーゼルエンジンに適用され、エ
ンジン排気中の窒素酸化物を除去すると共に燃焼効率を
向上させることができる車両搭載用燃料改質装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention is applied to a diesel engine for a vehicle and is capable of removing nitrogen oxides in the engine exhaust and improving combustion efficiency. The present invention relates to a reformer.
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して燃
焼効率は優れているが、ガソリンエンジンが排気中の窒
素酸化物を触媒により除去できるのに対して、ディーゼ
ルエンジンは排気中の酸素量が多いため触媒が使用でき
ないため、煤および窒素酸化物の低減が困難であるとい
う問題を有し、煤を低減するには高温で燃焼させる必要
があるのに対して、窒素酸化物を低減するには低温で燃
焼させる必要があるため、燃焼の改善のみにより煤およ
び窒素酸化物を同時に低減させることは困難である。The diesel engine has better combustion efficiency than the gasoline engine, but the gasoline engine can remove nitrogen oxides in the exhaust gas with a catalyst, while the diesel engine has a large amount of oxygen in the exhaust gas and therefore has a catalyst. Since it cannot be used, it has the problem that it is difficult to reduce soot and nitrogen oxides.To reduce soot, it is necessary to burn at high temperature, whereas to reduce nitrogen oxide, burn at low temperature. Therefore, it is difficult to simultaneously reduce soot and nitrogen oxides only by improving combustion.
この問題を解決するために、本出願人は特願昭63−1
42401号にて新規なディーゼルエンジンの燃焼シス
テムを提案している。In order to solve this problem, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 63-1.
No. 42401 proposes a new combustion system for diesel engines.
これを第2図により説明する。ディーゼルエンジン1の
燃料である軽油タンク2から軽油を電磁弁3を経て、適
宜の与熱手段を設けた燃料改質装置4に導入すると共
に、ブレーキ用コンプレッサーエアタンク5から高圧空
気を導入し、800℃、8気圧の条件下、部分酸化反応
を行わせる。一酸化炭素、水素および窒素からなる反応
生成ガスを、芳香族ポリイミドからなる水素分離膜6か
らなる分離装置に加圧状態のまま導入する。この水素分
離膜を通過した水素、窒素は、加圧ポンプ7により加圧
して、アンモニア合成反応器8に導入される。アンモニ
ア合成反応器8により、合成されたアンモニアは、アン
モニア分離装置13に導入され、脱離したアンモニアは
アンモニアタンク9に貯蔵される。また未反応の窒素、
水素ガスはポンプ14により、アンモニア合成反応器8
に還流させる。This will be described with reference to FIG. Light oil from the light oil tank 2 which is the fuel of the diesel engine 1 is introduced into the fuel reforming device 4 provided with an appropriate heating means through the solenoid valve 3 and high pressure air is introduced from the brake compressor air tank 5 to 800 A partial oxidation reaction is carried out under conditions of ° C and 8 atm. A reaction product gas composed of carbon monoxide, hydrogen and nitrogen is introduced into the separation device composed of the hydrogen separation membrane 6 composed of aromatic polyimide in a pressurized state. Hydrogen and nitrogen that have passed through the hydrogen separation membrane are pressurized by the pressure pump 7 and introduced into the ammonia synthesis reactor 8. The ammonia synthesized by the ammonia synthesis reactor 8 is introduced into the ammonia separator 13, and the desorbed ammonia is stored in the ammonia tank 9. Unreacted nitrogen,
The hydrogen gas is supplied by the pump 14 to the ammonia synthesis reactor 8
To reflux.
上記水素分離膜6を通過しなかった一酸化炭素、窒素等
のガスは、エンジンに導入して燃焼させる。一方、貯蔵
されたアンモニアは、エンジン1の回転数および負荷に
応じて生成するNOx量、またはNO濃度センサー10
からの信号に応じて、制御手段(ECU)により適宜量
排気ガス中に供給される。アンモニアを混合した排気ガ
スは、NOx処理用触媒床12に導入され、NOxは還
元処理される。Gases such as carbon monoxide and nitrogen that have not passed through the hydrogen separation membrane 6 are introduced into an engine and burned. On the other hand, the stored ammonia is the NOx amount generated according to the rotation speed and load of the engine 1, or the NO concentration sensor 10
A suitable amount is supplied into the exhaust gas by the control means (ECU) according to the signal from the. The exhaust gas mixed with ammonia is introduced into the NOx treatment catalyst bed 12, and NOx is reduced.
上記システムは要するに、燃料改質装置4において燃料
の一部を改質し水素を含む改質ガスを発生させ、この改
質ガスを用いてディーゼル燃焼のプロセスを改善すると
共に、改質ガス中の水素からアンモニアを合成してエン
ジンから排出されるNOxを還元処理により分解し、こ
れによりエンジンから排出されるNOxおよび煤の大幅
な低減を狙うものである。In short, the system described above reforms a part of the fuel in the fuel reformer 4 to generate a reformed gas containing hydrogen, and the reformed gas is used to improve the diesel combustion process. The purpose of the present invention is to synthesize ammonia from hydrogen and decompose NOx discharged from the engine by a reduction process, thereby significantly reducing NOx and soot discharged from the engine.
従来、工業的に石油燃料から水素を得る燃料改質手法と
しては、水蒸気改質プロセスが知られているが、水を必
要とすること、装置が大型化すること、温度、水量等の
システムの制御が複雑なことのため、車両に搭載するこ
とは困難であった。Conventionally, a steam reforming process has been known as a fuel reforming method for industrially obtaining hydrogen from petroleum fuel, but it requires water, the size of the apparatus is large, and the temperature, the amount of water, etc. Due to the complicated control, it was difficult to mount it on the vehicle.
本発明は上記問題を解決するものであって、燃料改質手
法として部分酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化
を図り車両に搭載可能にすることを目的とする。The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to reduce the size of the apparatus and mount it on a vehicle while adopting a partial oxidation reaction as a fuel reforming method.
そのために、本発明の車両搭載用燃料改質装置は、ケー
ス21内に配設されるグロープラグ30および触媒床2
2と、ケース21の一端に連結される熱交換器25と、
ケース21と熱交換器25を連結する空気供給管31
と、ケース21の他端に連結される燃料気化器26と、
触媒床22の回りに設けられる燃料気化用コイル27
と、燃料気化器26および空気供給管31に設けられる
電気ヒータ32,33とを有し、始動時には電気ヒータ
32,33に通電し燃料を燃料気化器26を介してケー
ス21内に供給し、触媒床の温度上昇により燃料を燃料
気化用コイル27に切換えてケース21内に供給するこ
とを特徴とする。Therefore, the vehicle-mounted fuel reforming apparatus of the present invention is provided with the glow plug 30 and the catalyst bed 2 arranged in the case 21.
2 and a heat exchanger 25 connected to one end of the case 21,
Air supply pipe 31 for connecting the case 21 and the heat exchanger 25
And a fuel vaporizer 26 connected to the other end of the case 21,
Fuel vaporization coil 27 provided around the catalyst bed 22
And the electric heaters 32 and 33 provided on the fuel vaporizer 26 and the air supply pipe 31, and at the time of start-up, the electric heaters 32 and 33 are energized to supply the fuel into the case 21 through the fuel vaporizer 26. It is characterized in that the fuel is switched to the fuel vaporization coil 27 and supplied into the case 21 due to the temperature rise of the catalyst bed.
なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。It should be noted that the numbers added to the above configurations are for comparison with the drawings for easy understanding, and the configurations of the present invention are not limited thereby.
本発明においては、始動時には、電気ヒータ32、33
に通電し、燃料を燃料気化器26に供給し、気化した燃
料をケース21内に供給すると共に、空気供給管31よ
り加熱された空気を供給する。ここでグロープラグ30
が起動され触媒床22内で反応が開始され、反応生成ガ
スは熱交換器25を通って排出される。触媒床22の昇
温に伴い温度センサ41の出力信号により、燃料を燃料
気化用コイル27に切換え、ここで触媒床22の熱によ
り気化された燃料がケース21内に供給され、熱交換器
25の出口温度が高くなると、温度センサ42の出力信
号により、電気ヒータ32およびグロープラグ30への
通電を停止する。In the present invention, the electric heaters 32, 33 are started at the time of starting.
The fuel is supplied to the fuel vaporizer 26, the vaporized fuel is supplied into the case 21, and the heated air is supplied from the air supply pipe 31. Here glow plug 30
Is started to start the reaction in the catalyst bed 22, and the reaction product gas is discharged through the heat exchanger 25. As the temperature of the catalyst bed 22 rises, the output signal of the temperature sensor 41 switches the fuel to the fuel vaporization coil 27, where the fuel vaporized by the heat of the catalyst bed 22 is supplied into the case 21 and the heat exchanger 25 When the outlet temperature of the electric power source becomes higher, the output signal of the temperature sensor 42 stops the energization of the electric heater 32 and the glow plug 30.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の車両搭載用燃料改質装置の1実施例を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a vehicle-mounted fuel reforming apparatus of the present invention.
第1図において、本発明の車両搭載用燃料改質装置4
は、アルミナセメントで形成されるケース21と、ケー
ス21内に配設される触媒床22と、ケース21の一端
に連結され断熱材23にて覆われる熱交換器25と、ケ
ース21の他端に連結される燃料気化器26とを有す
る。触媒床22の触媒は、ニッケル系円柱ペレット状の
ものを使用する。Referring to FIG. 1, a vehicle-mounted fuel reformer 4 of the present invention.
Is a case 21 formed of alumina cement, a catalyst bed 22 arranged in the case 21, a heat exchanger 25 connected to one end of the case 21 and covered with a heat insulating material 23, and the other end of the case 21. And a fuel carburetor 26 connected to the. The catalyst in the catalyst bed 22 is in the form of nickel-based cylindrical pellets.
ケース21の内周面で触媒床22の回りには、コイル状
に燃料気化用コイル27が設けられ、該コイル27の一
端は第1の燃料供給管29によりケース21の上流側に
連結されている。また、ケース21内には燃料点化用の
グロープラグ30が設けられている。また、エアタンク
5の空気は熱交換器25内を通って空気供給管31から
ケース21の上流側に供給される。この空気供給管31
には電気ヒータ32が設けられている。A fuel vaporizing coil 27 is provided in a coil shape around the catalyst bed 22 on the inner peripheral surface of the case 21, and one end of the coil 27 is connected to the upstream side of the case 21 by a first fuel supply pipe 29. There is. Further, a glow plug 30 for fueling is provided in the case 21. Further, the air in the air tank 5 passes through the heat exchanger 25 and is supplied from the air supply pipe 31 to the upstream side of the case 21. This air supply pipe 31
An electric heater 32 is provided in the.
燃料気化器26には電気ヒータ33が設けられ、気化さ
れた燃料を第2の燃料供給管35によりケース21内に
供給される。燃料タンク2の燃料は、プランジャポンプ
36により電磁弁37を経て燃料気化器26に供給され
ると共に、電磁弁39を経て燃料気化用コイル27に供
給される。また、触媒床22の出口および熱交換器25
の出口には、温度センサ41、42が配設されている。An electric heater 33 is provided in the fuel vaporizer 26, and the vaporized fuel is supplied into the case 21 through the second fuel supply pipe 35. The fuel in the fuel tank 2 is supplied to the fuel vaporizer 26 via the solenoid valve 37 by the plunger pump 36, and is also supplied to the fuel vaporization coil 27 via the solenoid valve 39. In addition, the outlet of the catalyst bed 22 and the heat exchanger 25
Temperature sensors 41 and 42 are provided at the outlet of the.
上記構成からなる本発明の作用について説明する。The operation of the present invention having the above configuration will be described.
始動時には、電気ヒータ32、33に通電し、空気供給
管の空気を300℃程度に昇温し、燃料気化器26を4
50℃程度に加熱する。ついで、プランジャポンプ36
を起動させ、電磁弁39を閉じて電磁弁37を開く。燃
料はプランジャポンプ36により電磁弁37を経て燃料
気化器26に供給され、ここで気化された燃料は第2の
燃料供給管35によりケース21内に供給されると共
に、空気供給管31より加熱された空気が供給される。
なお、ケース21内には、空燃比(A/F)が15にな
るように調量される。ここでグロープラグ30が起動さ
れ触媒床22内で反応が開始され、反応生成ガスは熱交
換器25を通って排出される。At the time of starting, the electric heaters 32 and 33 are energized to raise the temperature of the air in the air supply pipe to about 300 ° C.
Heat to about 50 ° C. Then, the plunger pump 36
The solenoid valve 39 is closed and the solenoid valve 37 is opened. The fuel is supplied to the fuel vaporizer 26 through the solenoid valve 37 by the plunger pump 36, and the fuel vaporized here is supplied into the case 21 by the second fuel supply pipe 35 and heated by the air supply pipe 31. Air is supplied.
In the case 21, the air-fuel ratio (A / F) is adjusted to 15. Here, the glow plug 30 is activated to start the reaction in the catalyst bed 22, and the reaction product gas is discharged through the heat exchanger 25.
触媒床22の昇温に伴い出口温度が600℃程度になる
と、温度センサ41の出力信号により、プランジャポン
プ36は燃料供給量を増大させると共に、電磁弁37を
閉じて電磁弁39を開く。燃料は、燃料気化用コイル2
7に切換えられここで触媒床22の熱により気化された
燃料がケース21内に供給される。熱交換器25の出口
温度が400℃程度になると、温度センサ42の出力信
号により、電気ヒータ32およびグロープラグ30への
通電を停止する。When the outlet temperature reaches about 600 ° C. due to the temperature rise of the catalyst bed 22, the plunger pump 36 increases the fuel supply amount by the output signal of the temperature sensor 41, and at the same time closes the solenoid valve 37 and opens the solenoid valve 39. The fuel is the fuel vaporization coil 2
7, the fuel vaporized by the heat of the catalyst bed 22 is supplied into the case 21. When the outlet temperature of the heat exchanger 25 reaches about 400 ° C., the output signal of the temperature sensor 42 stops the energization of the electric heater 32 and the glow plug 30.
各種燃料を用いて本発明の車両搭載用燃料改質装置を使
用した場合の改質ガス成分濃度を、ガスクロマトグラフ
により分析した結果を表1に示す。Table 1 shows the results of gas chromatograph analysis of the concentrations of the reformed gas components when the vehicle-mounted fuel reforming apparatus of the present invention was used with various fuels.
ここで、目標値とは、H/C比1.9の燃料が部分酸化
反応式により完全分解した場合の予想されるガス濃度で
ある。なお、部分酸化反応式は、 CnH2n+(n/2)O2=nCO+nH2である。 Here, the target value is an expected gas concentration when the fuel having an H / C ratio of 1.9 is completely decomposed by the partial oxidation reaction formula. The partial oxidation reaction formula is CnH2n + (n / 2) O2 = nCO + nH2.
表1に示す如く、灯油、軽油でも分解可能であるが、燃
料の重質化に伴い水素、一酸化炭素の収率低下の傾向が
見られる。また、ガス成分中の窒素含有率が増加してい
ることは、水や未分解炭化水素等の液状排出物がかなり
多いことを示している。さらに、各燃料とも煤の生成と
触媒の粉化・劣化があり、特に、加圧条件下で顕著であ
った。触媒粉化は触媒表面にカーボンが析出しこれが燃
焼することによる熱劣化と考えられる。As shown in Table 1, even kerosene and gas oil can be decomposed, but there is a tendency for the yields of hydrogen and carbon monoxide to decrease as the fuel becomes heavier. Further, the increase in the nitrogen content in the gas component indicates that the amount of liquid discharge such as water and undecomposed hydrocarbon is considerably large. Furthermore, each fuel had soot formation and catalyst pulverization / deterioration, which was particularly noticeable under pressure. It is considered that catalyst pulverization is a thermal deterioration due to carbon depositing on the catalyst surface and burning.
これらの問題に対処し煤生成の抑制を図るために、第1
図に示すように、燃料気化器26および燃料気化用コイ
ル27にプランジャーポンプ40により小量の水を添加
した。その結果、小量の水の添加は、煤生成の抑制、触
媒の粉化・劣化の防止に大きな効果を有することが判明
した。In order to deal with these problems and suppress soot generation,
As shown in the figure, a small amount of water was added to the fuel vaporizer 26 and the fuel vaporization coil 27 by the plunger pump 40. As a result, it was found that the addition of a small amount of water has a great effect on the suppression of soot formation and the prevention of pulverization and deterioration of the catalyst.
以上のように本発明によれば、燃料改質手法として部分
酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化を図り、車両
に搭載可能にすることが可能となる。As described above, according to the present invention, the device can be made compact while adopting the partial oxidation reaction as a fuel reforming method, and can be mounted on a vehicle.
第1図は本発明の車両搭載用燃料改質装置の1実施例を
示す構成図、第2図は従来のディーゼルエンジンの燃焼
システムを示す構成図である。 21…ケース、22…触媒床、25…熱交換器、26…
燃料気化器、27…燃料気化用コイル、30…グロープ
ラグ、31…空気供給管、32、33…電気ヒータ。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a vehicle-mounted fuel reforming apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional diesel engine combustion system. 21 ... Case, 22 ... Catalyst bed, 25 ... Heat exchanger, 26 ...
Fuel vaporizer, 27 ... Fuel vaporization coil, 30 ... Glow plug, 31 ... Air supply pipe, 32, 33 ... Electric heater.
Claims (1)
媒床と、ケースの一端に連結される熱交換器と、ケース
と熱交換器を連結する空気供給管と、ケースの他端に連
結される燃料気化器と、前記触媒床の回りに設けられる
燃料気化用コイルと、該燃料気化器および前記空気供給
管に設けられる電気ヒータとを有し、始動時には両電気
ヒータに通電し燃料を前記燃料気化器を介してケース内
に供給し、前記触媒床の温度上昇により燃料を前記燃料
気化用コイルに切換えてケース内に供給することを特徴
とする車両搭載用燃料改質装置。1. A glow plug and a catalyst bed arranged in a case, a heat exchanger connected to one end of the case, an air supply pipe connecting the case and the heat exchanger, and another end of the case. A fuel vaporizer, a fuel vaporization coil provided around the catalyst bed, and electric heaters provided in the fuel vaporizer and the air supply pipe. A fuel reformer for mounting on a vehicle, which is supplied into a case through a fuel vaporizer and supplies fuel into the case by switching fuel to the fuel vaporization coil due to a temperature rise of the catalyst bed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31734989A JPH0610411B2 (en) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | Vehicle fuel reformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31734989A JPH0610411B2 (en) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | Vehicle fuel reformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03179121A JPH03179121A (en) | 1991-08-05 |
JPH0610411B2 true JPH0610411B2 (en) | 1994-02-09 |
Family
ID=18087236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31734989A Expired - Lifetime JPH0610411B2 (en) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | Vehicle fuel reformer |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0610411B2 (en) |
Cited By (1)
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- 1989-12-06 JP JP31734989A patent/JPH0610411B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH03179121A (en) | 1991-08-05 |
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