JPH06249089A - 車載用ジメチルエーテル発生装置 - Google Patents
車載用ジメチルエーテル発生装置Info
- Publication number
- JPH06249089A JPH06249089A JP5053178A JP5317893A JPH06249089A JP H06249089 A JPH06249089 A JP H06249089A JP 5053178 A JP5053178 A JP 5053178A JP 5317893 A JP5317893 A JP 5317893A JP H06249089 A JPH06249089 A JP H06249089A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- methanol
- dme
- heating
- heat
- vaporizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 メタノールを燃料とするディゼルエンジンに
おいて、車載用ジメチルエーテル発生装置により、メタ
ノールよりジメチルエーテルを生成させた反応生成ガス
の保有する熱量をメタノールの気化加熱に使用する。 【効果】 メタノールの気化加熱に要する加熱熱量が低
減され、エンジンの総合効率が向上する。
おいて、車載用ジメチルエーテル発生装置により、メタ
ノールよりジメチルエーテルを生成させた反応生成ガス
の保有する熱量をメタノールの気化加熱に使用する。 【効果】 メタノールの気化加熱に要する加熱熱量が低
減され、エンジンの総合効率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メタノールを燃料とす
るディゼルエンジンにおいて、メタノールの圧縮着火性
を向上させるための装置、詳しくは、メタノールの着火
性を改善させるため、メタノールを触媒に接触させてジ
メチルエーテル（以下ＤＭＥと記す）を生成させた反応
ガスの保有熱をメタノール加熱気化に使用する車載用Ｄ
ＭＥ発生装置に関するものである。
るディゼルエンジンにおいて、メタノールの圧縮着火性
を向上させるための装置、詳しくは、メタノールの着火
性を改善させるため、メタノールを触媒に接触させてジ
メチルエーテル（以下ＤＭＥと記す）を生成させた反応
ガスの保有熱をメタノール加熱気化に使用する車載用Ｄ
ＭＥ発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メタノールの自己着火温度は約４７０℃
で、通常の圧縮比２０程度の通常のディゼルエンジンで
は着火が困難であり、着火性改善のため、以下のような
方法が考えられている。 （1) スパークプラグアシスト法 （2) グロープラグアシスト法 （3) 圧縮比向上法 （4) 改良ガス法
で、通常の圧縮比２０程度の通常のディゼルエンジンで
は着火が困難であり、着火性改善のため、以下のような
方法が考えられている。 （1) スパークプラグアシスト法 （2) グロープラグアシスト法 （3) 圧縮比向上法 （4) 改良ガス法
【０００３】（1)及び（2)の方法は、プラグの耐久性に
問題があり、実用化の目途がたっていない。（3)の方法
は、エンジン自体の大幅な見直しが必要である。（4)の
方法は、エンジン外で燃料メタノールの一部を着火性の
良い物質に変換してから燃焼室内に導入して着火させる
方法である。即ち燃料メタノールの一部を触媒下に脱水
反応を起こさせ、自己着火温度約３５０℃のＤＭＥに改
変し、これを圧縮着火の促進剤として用いるものであ
る。
問題があり、実用化の目途がたっていない。（3)の方法
は、エンジン自体の大幅な見直しが必要である。（4)の
方法は、エンジン外で燃料メタノールの一部を着火性の
良い物質に変換してから燃焼室内に導入して着火させる
方法である。即ち燃料メタノールの一部を触媒下に脱水
反応を起こさせ、自己着火温度約３５０℃のＤＭＥに改
変し、これを圧縮着火の促進剤として用いるものであ
る。
【０００４】メタノールは触媒下で、２CH3OH →CH3OCH
3(DME)＋H2O ＋Q （Ｑは反応熱）の反応を起こす。例え
ば、触媒としてγ−アルミナを用い、３００〜４００℃
で、ガス状メタノールを反応させると、９０％以上のメ
タノールがＤＭＥに変換する。３００℃以下では変換率
が低く実用的でない。即ち、触媒を３００〜４００℃に
保つとともに、メタノールをこの温度まで加熱、気化さ
せる熱源が必要となる。
3(DME)＋H2O ＋Q （Ｑは反応熱）の反応を起こす。例え
ば、触媒としてγ−アルミナを用い、３００〜４００℃
で、ガス状メタノールを反応させると、９０％以上のメ
タノールがＤＭＥに変換する。３００℃以下では変換率
が低く実用的でない。即ち、触媒を３００〜４００℃に
保つとともに、メタノールをこの温度まで加熱、気化さ
せる熱源が必要となる。
【０００５】自動車エンジンでは、熱源として排気ガス
が利用できるが、低負荷運転時には排ガス温度は２００
℃にも達しない場合が多く、補助的に電気エネルギー等
を使用せねばならない。また始動の際は予め貯蔵してお
いたＤＭＥを供給すればよいが、その貯蔵容量には限度
があり、また電気使用量が増すと、発電負荷が大きくな
り、結局総合効率の低下につながってくる。以上のよう
に、メタノールの加熱気化の熱エネルギーは不足するこ
とが多く、この方法でエンジンを実用化するには、熱量
の確保が重要となる。
が利用できるが、低負荷運転時には排ガス温度は２００
℃にも達しない場合が多く、補助的に電気エネルギー等
を使用せねばならない。また始動の際は予め貯蔵してお
いたＤＭＥを供給すればよいが、その貯蔵容量には限度
があり、また電気使用量が増すと、発電負荷が大きくな
り、結局総合効率の低下につながってくる。以上のよう
に、メタノールの加熱気化の熱エネルギーは不足するこ
とが多く、この方法でエンジンを実用化するには、熱量
の確保が重要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メタノール
を燃料として使用するディゼルエンジンであって、ＤＭ
Ｅ反応ガスの熱エネルギーの有効利用を行い、エンジン
の総合効率の向上を計ることを課題としている。
を燃料として使用するディゼルエンジンであって、ＤＭ
Ｅ反応ガスの熱エネルギーの有効利用を行い、エンジン
の総合効率の向上を計ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】前記課題を解決
するため、メタノールよりＤＭＥ生成の触媒反応後の高
温生成ガスをメタノールの気化部の外周に導いて、熱交
換させ、メタノールの気化加熱に利用することを本発明
は提案するものである。
するため、メタノールよりＤＭＥ生成の触媒反応後の高
温生成ガスをメタノールの気化部の外周に導いて、熱交
換させ、メタノールの気化加熱に利用することを本発明
は提案するものである。
【０００８】例えば、排気ガス管内にＤＭＥ発生装置を
設置した場合について以下に説明する。排気ガス温度が
低く、所要量のメタノールを気化加熱するに不充分な場
合、まず排気ガス管に設けられたバルブを切り替え、排
気ガスのＤＭＥ発生装置設置排気ガス管部への流入を止
め、ＤＭＥ発生装置のメタノール気化加熱部の外周部に
接して設けられた電気ヒーターからの熱源を利用し、メ
タノールを気化加熱してＤＭＥ発生装置の触媒反応部に
送入する。触媒反応部は、内部に触媒を有するととも
に、電気ヒータが埋設されている。触媒反応部は、電気
ヒーターにより３００〜４００℃に加熱されているの
で、気化メタノールは触媒反応部で瞬時に反応して、そ
の９０％以上がＤＭＥに変換するとともに、生成反応ガ
スの温度は、反応熱により触媒の温度より高温になる。
生成した反応ガスは、メタノール気化加熱部に外接する
反応ガス通路管に導かれ、メタノール気化加熱部に噴射
されるメタノールと熱交換されて反応生成物貯槽にたく
わえられ、それと同時に排気ガス管に設けられたバルブ
を切り替え、排気ガスをＤＭＥ発生装置を設置した排気
ガス通路管に導入し、メタノール気化加熱部及び触媒反
応部を所定の温度に保持するよう電気ヒーターによる加
熱を調整する。
設置した場合について以下に説明する。排気ガス温度が
低く、所要量のメタノールを気化加熱するに不充分な場
合、まず排気ガス管に設けられたバルブを切り替え、排
気ガスのＤＭＥ発生装置設置排気ガス管部への流入を止
め、ＤＭＥ発生装置のメタノール気化加熱部の外周部に
接して設けられた電気ヒーターからの熱源を利用し、メ
タノールを気化加熱してＤＭＥ発生装置の触媒反応部に
送入する。触媒反応部は、内部に触媒を有するととも
に、電気ヒータが埋設されている。触媒反応部は、電気
ヒーターにより３００〜４００℃に加熱されているの
で、気化メタノールは触媒反応部で瞬時に反応して、そ
の９０％以上がＤＭＥに変換するとともに、生成反応ガ
スの温度は、反応熱により触媒の温度より高温になる。
生成した反応ガスは、メタノール気化加熱部に外接する
反応ガス通路管に導かれ、メタノール気化加熱部に噴射
されるメタノールと熱交換されて反応生成物貯槽にたく
わえられ、それと同時に排気ガス管に設けられたバルブ
を切り替え、排気ガスをＤＭＥ発生装置を設置した排気
ガス通路管に導入し、メタノール気化加熱部及び触媒反
応部を所定の温度に保持するよう電気ヒーターによる加
熱を調整する。
【０００９】以下に排気量８００ccの単気筒ディゼルエ
ンジンに本発明のＤＭＥ発生装置を設置した場合につい
て具体的に本発明を説明する。図１は、ディゼルエンジ
ンにＤＭＥ発生装置を設置した場合の１例のエンジン部
分の系統を示す概略図である。燃料タンク１に装填され
たメタノールは、燃料噴射ポンプＰ2 を介して、エンジ
ン本体２に導入されるとともに、ポンプＰ1 を介してＤ
ＭＥ発生装置３に導入される。ＤＭＥ発生装置は、図２
に示されたように、メタノール噴射ノズル４を有するメ
タノール加熱気化部５と触媒反応部６とよりなり、排気
ガス通路管７内に設置されている。メタノール噴射ノズ
ル４により噴射されたメタノールは、メタノール通路管
８を通って触媒反応部６に到る。メタノール通路管８に
は、ＤＭＥ反応生成ガス通路管９及び電気ヒーター１０
が、メタノール通路管８内の噴射メタノールに熱を伝達
できるよう設置されている。メタノール通路管８内で気
化加熱したメタノールは、触媒反応部６に流入され、内
蔵された電気ヒーター１０で反応温度に保持されて、触
媒γ−アルミナ１２の作用によりＤＭＥに変換され、Ｄ
ＭＥ反応ガス通路管９を通って、メタノール通路管８内
のメタノールと熱交換を行った後、ＤＭＥ反応生成物タ
ンク１１に貯えられる。貯えられたＤＭＥ反応生成物
は、エンジン本体２に送られ、燃料噴射ポンプＰ2 を介
してエンジン本体２に送入されたメタノールとともに燃
焼される。
ンジンに本発明のＤＭＥ発生装置を設置した場合につい
て具体的に本発明を説明する。図１は、ディゼルエンジ
ンにＤＭＥ発生装置を設置した場合の１例のエンジン部
分の系統を示す概略図である。燃料タンク１に装填され
たメタノールは、燃料噴射ポンプＰ2 を介して、エンジ
ン本体２に導入されるとともに、ポンプＰ1 を介してＤ
ＭＥ発生装置３に導入される。ＤＭＥ発生装置は、図２
に示されたように、メタノール噴射ノズル４を有するメ
タノール加熱気化部５と触媒反応部６とよりなり、排気
ガス通路管７内に設置されている。メタノール噴射ノズ
ル４により噴射されたメタノールは、メタノール通路管
８を通って触媒反応部６に到る。メタノール通路管８に
は、ＤＭＥ反応生成ガス通路管９及び電気ヒーター１０
が、メタノール通路管８内の噴射メタノールに熱を伝達
できるよう設置されている。メタノール通路管８内で気
化加熱したメタノールは、触媒反応部６に流入され、内
蔵された電気ヒーター１０で反応温度に保持されて、触
媒γ−アルミナ１２の作用によりＤＭＥに変換され、Ｄ
ＭＥ反応ガス通路管９を通って、メタノール通路管８内
のメタノールと熱交換を行った後、ＤＭＥ反応生成物タ
ンク１１に貯えられる。貯えられたＤＭＥ反応生成物
は、エンジン本体２に送られ、燃料噴射ポンプＰ2 を介
してエンジン本体２に送入されたメタノールとともに燃
焼される。
【００１０】図２は、メタノール気化加熱部５と触媒反
応部６とよりなる本発明によるＤＭＥ発生装置３を設置
した排気ガス通路管の縦断面であり、図３は、図２のメ
タノール加熱気化部をＡ−Ａ″部で切断した横断面図で
ある。図３に示したように、メタノール気化加熱部は、
断面花弁形状のメタノール通路管部８、その外周に加熱
用電気ヒーター１０、ＤＭＥ反応生成ガス通路管９、さ
らに最外周に排気ガス通路管７を有し、メタノール通路
管部８の一端部にメタノール噴射ノズル４を有してい
る。
応部６とよりなる本発明によるＤＭＥ発生装置３を設置
した排気ガス通路管の縦断面であり、図３は、図２のメ
タノール加熱気化部をＡ−Ａ″部で切断した横断面図で
ある。図３に示したように、メタノール気化加熱部は、
断面花弁形状のメタノール通路管部８、その外周に加熱
用電気ヒーター１０、ＤＭＥ反応生成ガス通路管９、さ
らに最外周に排気ガス通路管７を有し、メタノール通路
管部８の一端部にメタノール噴射ノズル４を有してい
る。
【００１１】触媒反応部は、円筒形状で、内部に粒状γ
−アルミナ触媒１２及び加熱用電気ヒーター１０を具備
し、外周部にメタノール気化加熱部と連結した排気ガス
通路管７を有している。ＤＭＥ反応生成ガス（ＤＭＥ＋
H2O ＋少量の未反応メタノール）は、メタノール気化加
熱部のメタノールと熱変換を行ってＤＭＥ発生装置を
出、冷却部で冷却され、ＤＭＥ反応生成物タンク１１に
貯蔵される。反応系全体の圧力を５気圧程度に保てば、
ＤＭＥは液化する。このタンクからＤＭＥを燃焼室に導
いて着火させる。
−アルミナ触媒１２及び加熱用電気ヒーター１０を具備
し、外周部にメタノール気化加熱部と連結した排気ガス
通路管７を有している。ＤＭＥ反応生成ガス（ＤＭＥ＋
H2O ＋少量の未反応メタノール）は、メタノール気化加
熱部のメタノールと熱変換を行ってＤＭＥ発生装置を
出、冷却部で冷却され、ＤＭＥ反応生成物タンク１１に
貯蔵される。反応系全体の圧力を５気圧程度に保てば、
ＤＭＥは液化する。このタンクからＤＭＥを燃焼室に導
いて着火させる。
【００１２】γ−アルミナ１００ｇ、メタノール流量２
５ｇ／分、触媒温度３３０℃、の場合、ＤＭＥ反応生成
ガス温は３６０℃に達する。ＤＭＥ反応生成ガスの熱を
熱交換により使用せず、電気ヒーターの熱源によっての
みメタノールの気化加熱を行う場合、電気ヒーターの電
力７００Ｗを必要としたのに対し、本発明の如く、ＤＭ
Ｅ反応生成ガスの熱量を利用した場合、電力は４００Ｗ
ですんだ。
５ｇ／分、触媒温度３３０℃、の場合、ＤＭＥ反応生成
ガス温は３６０℃に達する。ＤＭＥ反応生成ガスの熱を
熱交換により使用せず、電気ヒーターの熱源によっての
みメタノールの気化加熱を行う場合、電気ヒーターの電
力７００Ｗを必要としたのに対し、本発明の如く、ＤＭ
Ｅ反応生成ガスの熱量を利用した場合、電力は４００Ｗ
ですんだ。
【００１３】
【発明の効果】本発明により、メタノールよりＤＭＥを
生成する際発生する熱を、メタノールの加熱気化に利用
することにより、メタノールを燃料とするディゼルエン
ジンにおけるメタノール着火に要する熱源を減じること
が出来、メタノールの着火性を改善できる。
生成する際発生する熱を、メタノールの加熱気化に利用
することにより、メタノールを燃料とするディゼルエン
ジンにおけるメタノール着火に要する熱源を減じること
が出来、メタノールの着火性を改善できる。
【図１】本発明によるＤＭＥ発生装置を設置したエンジ
ン部分の系統を示す概略図である。
ン部分の系統を示す概略図である。
【図２】本発明によるＤＭＥ発生装置を設置した排気ガ
ス管部分の縦断面図である。
ス管部分の縦断面図である。
【図３】図２のメタノール加熱気化部をＡ−Ａ″で切断
した場合の断面図である。
した場合の断面図である。
１ 燃料タンク（メタノール） ２ エンジン本体 ３ ＤＭＥ発生装置 ４ メタノール噴射ノズル ５ メタノール気化加熱部 ６ 触媒反応部 ７ 排気ガス通路管 ８ メタノール通路管 ９ ＤＭＥ反応生成ガス通路管 １０ 電気ヒーター １１ ＤＭＥ反応生成物タンク １２ 触媒 Ｐ1 ，Ｐ2 ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 メタノールよりジメチルエーテルを生成
させる装置において、反応生成ガスの保有熱をメタノー
ルの気化加熱に使用することを特徴とした車載用ジメチ
ルエーテル発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053178A JPH06249089A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 車載用ジメチルエーテル発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053178A JPH06249089A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 車載用ジメチルエーテル発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249089A true JPH06249089A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12935620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053178A Pending JPH06249089A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 車載用ジメチルエーテル発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249089A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010078436A (ko) * | 2000-12-29 | 2001-08-21 | 임순자 | 플라즈마를 이용한 연료 절감장치 |
| KR20010111072A (ko) * | 2001-11-07 | 2001-12-15 | 강희곤 | 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치. |
| US7449034B1 (en) | 1999-07-01 | 2008-11-11 | Haldor Topsoe A/S | Continuous dehydration of alcohol to ether and water used as fuel for diesel engines |
| CN102859144A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-01-02 | 赫多特普索化工设备公司 | 用含醇初级燃料运行压缩点火发动机的方法和系统 |
| CN111075620A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-28 | 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 | 一种增程器冷启动系统及汽车 |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5053178A patent/JPH06249089A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7449034B1 (en) | 1999-07-01 | 2008-11-11 | Haldor Topsoe A/S | Continuous dehydration of alcohol to ether and water used as fuel for diesel engines |
| KR20010078436A (ko) * | 2000-12-29 | 2001-08-21 | 임순자 | 플라즈마를 이용한 연료 절감장치 |
| KR20010111072A (ko) * | 2001-11-07 | 2001-12-15 | 강희곤 | 배기가스이용으로 에너지효율을 높이는 열기관장치. |
| CN102859144A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-01-02 | 赫多特普索化工设备公司 | 用含醇初级燃料运行压缩点火发动机的方法和系统 |
| JP2013524066A (ja) * | 2010-03-31 | 2013-06-17 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | アルコール含有の主要燃料で圧縮着火エンジンを運転するための方法及びシステム |
| JP2013523920A (ja) * | 2010-03-31 | 2013-06-17 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 圧縮着火エンジン燃料の製造方法 |
| CN111075620A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-28 | 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 | 一种增程器冷启动系统及汽车 |
| CN111075620B (zh) * | 2019-12-19 | 2021-08-13 | 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 | 一种增程器冷启动系统及汽车 |
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