JPS5874863A - アルコ−ル改質ガスエンジン - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低負荷運転時における熱効率向上を図ったアル
コール改質ガスエンジンに関する。

アルコールを排気系に介装した改質器により触媒の存在
下で吸熱反応させ改質して得た水素及び−酸化炭素等を
主成分として含む改質ガスを燃料として使用するように
したアルコール改質ガスエンジンは熱効率が高く、排気
も清浄であることから自動車用エンジンとして注目され
ている。

アルコール改質ガスエンジンとしては例えば第１図に示
すようなものがある。

図において、エン−ジン１の排気通路２には改質器［３
を備えた改質器４を介装し、電磁弁５及び逆止弁６を備
えたアルコール通路１を介してポンプ（図示省略）の吐
。出口と改質器４のアルコール人口８とを連通させてい
る。改質器４のガス出口９は、ガス通路１０を介してガ
スバルブ１１に接続される。このガスパルプ１１で流量
制御された改質ガスと、エアクリーナ１２からエアフロ
ーメータ１３を経てエアバルブ１４で流量制御された突
気とをエンジン１に供給するようにしている。

又ガスパルプ１１の上流のガス通路１ｏにはガス圧力セ
ンサ１５を装着し、該センサ１５と、エアフローメータ
１ｓと、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ
１６と、改質触媒Ｊっ温度を検出する温度センサ１Ｔと
、図示しないアクセルペダルの踏込操作量を検出する操
作量センサ１ａとの各出力をコントは一ツ１９に供給す
ることにより、このコントルーラ１９の出力でガスバル
ブ１１及びエアバルブ１４の開度を調整するようＫして
いる。２０はプントルーラ１９のｈ令によって未改質の
液状アルコールをエンジン１に供給するアルコールイン
ジェクタ、２１はコントローラ１ｓの指令によって改質
触媒Ｈｆ：供給される排気の流量を可変制御する排気バ
イパス弁、２２〜２４はガスバルブ１１、エアバルブ１
４及び排気バイパス弁２１とコントローラ１９との間に
介装したサーボバルブ、２５は改質器４に供給されるア
ルコールと改質器４から流出する改質ガスとを熱交換さ
せるガスクーラ、２６はｉフラである。

かかるアル；−ル改質ガスエンジンにおいては従来改質
器へのアルコール供給路、改質ガス供給路、ガスクーラ
及び改質器内のアルコール又は改質ガス圧力は燃料ポン
プの吐出圧に略醇しく、運転条件に関係なく一定となる
ように制御されており、例えば使用し易さの点から４１
４程度に定圧制御されている。

しかしながら、このように燃料圧力を全ゆる運転条件で
一定に制御する従来構成ではアルコールの圧力に対する
沸点が大きいため、低負荷運転時において、アルコール
の蒸発に占める排気熱回収量が大きく、この結果相対的
に改質反応に占める排気熱回収量の割合が減少し排気熱
回収によって増大する改質ガスの発熱量が低下してエン
ジンの熱効率を悪くしていた。

本発明はかかる従来の問題点に鑑み為されたもので、低
負荷運転時には改質器へのアルコール供給圧力を低下さ
せてその沸点を下げる構成とし、排気熱回収量を増大さ
せて低負荷運転時の熱効率を高めたアルコール改質ガス
エンジンを提供することを目的とする。

以下に本発明を図示実施例に基づいて説明する。

第２図は本実施例における制御回路のブロック図を示す
、尚、燃料供給系の全体構成は第１図と同様であるので
、第１図の符番を併用して説明する。コントローラには
エンジンの各種運転状態の　　−設定回路３１が設けら
れている。

ここに、本発明では改質ガスの使用時前記ガス流量設定
回路３１からの信号を入力して改質ガス圧力を１．５ａ
ｔａとする信号を出力する低負荷用ガス圧力設定回路３
２を設け、該回路３２の出力をコンパレータ８３の一端
子に入力させると共に、ガス圧力センサ１ｓからの信号
をゲイン調整回路３４を介して前記コンパレータｓ３の
他端子に入力させる。ゲイン調整回路３４は、ガス流量
設定回路３１からの信号に基づきガス流量設定値が例え
ばＢｅ／に以上のときはゲインを１．５７４とし、３ｂ
／ｋを下回るときにはゲインを１とするようになってい
る。

コンパレータ３３はガス圧力センサ１５からの入力値と
低負荷用ガス圧力設定回路３２からのガス圧力１．５ａ
ｔａＫ相当する基準入力値とを比較し、前者が徒者な下
回る時にはアルコール通路Ｔに介装された電磁弁ｉを閉
としそれ以外のときは開とするように出力が制御される
。

かかる構成とすれば、ガス流量設定値が３ＫＶ／ｈ以上
の中・高負荷運転時は、コント、ローラによって略４　
ｍ１ｍに制御された改質ガス圧力の信号がガス圧力セン
サ１ｓからゲイン調整回路３４を介して１．５ａｔａ前
後に相当する出力に変換されてコンパレータ３３に入力
され、一方、低負荷用ガス圧力設定回路３２からは１−
５ａｔａｌ（相当する基準出力が＝ンパレータ３３に入
力されるので、これら両市力値の大小に応じて電磁弁５
が開閉制御される。電磁弁５が閉じると改質器４へのア
ルコールの供給が途絶えて改質ガス圧力が減少し、該圧
力が減少するとガス圧力センサ１５からの出力値が減少
して電磁弁５が開かれるので改質ガス圧力が上昇する。

この繰り返しによりゲイン調整回路３４からの出力が基
準出力と一致するように制御され、改質ガス圧力を４　
ａｔａ一定に保持する制御が継続される。

一方、ガス流量設定値が３−／ｈを下回る時はゲイン調
整回路３４のゲインが１となるため、ガス圧力センナ１
５によって検出された改質ガス圧力に相当する出力がそ
のままコンパレータ３３に入力される。白初はこの値が
略４ａｔａ）Ｃ相当するものであるため、基準圧力１．
５ａｔａの出力値を上回り電磁弁５は閉となる。この結
果改質ガス圧力が低下し、１．５ａ燵に低下するまでの
間電磁弁６は閉に保持され、さらに１　ｍ　５　ａ　ｔ
　ａを下回ると基準圧力信号の方が大きくなるため電磁
弁５が開かれ改質ガス圧力が上昇する。この繰り返しで
低負荷運転時は改質ガス圧力が略１．５　ａｔａ一定に
制御されるのである。

第３図は、前記制御回路により低負荷運転時に燃料圧力
を１・！！ａｔａに制御した場合の燃料（アル；−ル及
び改質ガス）の温度変化及び排気の温度変化と、燃料の
発熱量増加量とを燃料圧力を４ａｔａに制御した場合と
比較して示したものである。

但しアルコールとしズはメタノールを使用したものが示
されている０図におい【、燃料圧力が１゜５　ａｔａの
ときは沸点が７６℃であり４１１のときの沸点は１１０
℃であるため（＃Ｉ４図参照）蒸発に要する排気熱回収
量は前者が後者を下回る。一方、アルコール蒸気の過熱
行程における排気熱回収量は低圧の１．５ａｔａの時の
方が大きくなり、これによって改質反応開始温度も高い
ため改質反応における排気熱回収量も４１１の場合を大
きく上回る。

この結果鱒排気熱回収量は改質ガ・ス圧力を１．５ａｔ
ａに下げた場合の方が４　ａｔａとした場合に比べて相
当大きくなり、改質ガスの発熱量増加量は前者の場合が
４５０Ｋｅａｊ／麺、後者の場合が３４５Ｋｃａｊ／］
ＣｐＡなるため、低負荷運転時における熱効率を高めエ
ンジンを安定に運転させることができると共に燃費が向
上する。

一方、中・高負荷運転時には、圧力を下げると改質器や
燃料配管の圧力損失が大きくなり、又、排気温度も高く
、改質反応での排気熱回収量も充分大きくなっているた
め改質ガス圧力・を４１４程度に維持して改質ガスの供
給を確保する。尚、低負荷運転時は改質ガス流量が小で
あるため前記圧力損失は問題とならない。

以上説明したように、本発明によれば低負荷運転時燃料
供給圧力を下げるよう制御する構成としたためアルコ−
長の蒸発に！！する熱量が低下し、その分相射的に改質
反応における彎気熱回収量を大きくすることによって総
合的に改質ガスの発熱量増加量が増大し、もって熱効率
を高めてエンジンを安定に運転できかつ燃費を向上でき
る等の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なアルスール改質ガスエンジンの納料供
給系を示す全体構成図、第２図は本発明の一実施例）Ｉ
ｃ＠る制御回路のブロック図、第３図は同上実施例にお
ける燃料と排気の温度変化及び１・・・エンジン　　４
・・・改質器　　５・・・電磁弁７・・・アルコール通
路　　１０・・・改質ガス通路１５・・・ガス圧力セン
サ　　１ｓ・・・コントローラ３１・・・改質ガス流量
設定回路　　３２・・・低負荷用ガス圧力設定回路　　
３３・・・コンパレータＳ４・・・ゲイン調整回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルコールを排気熱の回収により蒸発後触媒の存在下で
   吸熱反応させて改質したガスを燃料とするアルコール改
   質ガスエンジンにおいて、改質ガス流量を検出する手段
   と、誼手段により改質ガス流量が小であることを検出し
   た時改質ガス圧力を低下させるよう制御するガス圧力制
   御手段とを設けて構成したことを特徴とするアルコール
   改質ガスエンジン