JPS5946358A - エンジンの燃料改質装置 - Google Patents

エンジンの燃料改質装置

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JPS5946358A
JPS5946358A JP15774382A JP15774382A JPS5946358A JP S5946358 A JPS5946358 A JP S5946358A JP 15774382 A JP15774382 A JP 15774382A JP 15774382 A JP15774382 A JP 15774382A JP S5946358 A JPS5946358 A JP S5946358A
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JP
Japan
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hydrogen
engine
fuel
gas
pressure
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JP15774382A
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JPH0337030B2 (ja
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Mitsuaki Kawamura
光昭 河村
Kenji Morimoto
賢治 森本
Kenji Okubo
健治 大久保
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Toyo Kogyo Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアルコールを改質して発熱量の大きい燃料と
して使用するエンジンの燃料改質装置に関するものであ
る。
従来、エンジンの燃料としてメタノールヲ用いたものが
あるが、上記メタノール岐揮発性が低く、発熱量もそれ
itど多くないため、それをそのままエンジンに供給す
ると十分なエンジン出力が得られな・い。そこで上記の
ようなエンジンでは、エンジン出力を向上させるため、
メタノール用燃料供給装置に改質触媒を有する改質器を
設け、メタノールを改質触媒と反応させて水素と一酸化
炭素とを含む発熱量の大きい改質ガスに改質してからエ
ンジンの吸気系に供給するようにしたものがある(特開
昭52−113426号公報)。
このような燃料改質装置において、改質器で得られた改
質ガスはいったんサージタンクに貯留され、このサージ
タンクから所定圧力でエンジンの吸気系に供給されてい
る。
一方、上記サージタンクの圧力は異常に高くなるととが
ある。たとえばエンジンを停止しても、改質器の温度は
直ちに低下しないので、燃料改質系に残留したアルコー
ルがエンジン停4iも改質器で反応し改質ガスが生成さ
れ、かつその改質ガスがサージタンクに流入して封じ込
められることによシ、タンク内圧力が異常(10気圧以
上)に上昇する。したがって上記サージタンクにはりリ
ーフ7<1’vプが設けられ、何らカ・の原因によりガ
ス圧力が異常に高くなった場^・、上記リリーフバルブ
が開成して改質ガスが流出し、装置が破壊しないように
なっている。
」二連した従来゛装置においてケ」1、改質ガスの異常
な圧力上列に対して、この改質ガフを外部に流出させる
ため、改質ガス中の一酸化炭素によシ人気が汚染され、
かつ水素によシ火災を招く危険性があシ、また圧力上昇
を円滑に吸収するだめ、容1“I′丁の大きなザージタ
ンクを必要とL7、さらに&Jノリージタンクの耐圧効
果を維持するだめ、′リージグンクを強固に形成しなけ
れtよならず、リージタンクが重量物になるとともに、
リーシタンクのシー1機構などが複雑になる欠点があっ
た。
この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
簡単かつ軽量小形の容器により異常に土丹する圧力を充
分吸収するとともげ、改質カスの外部漏出を防止し2て
、人気汚染、1′7・よび火災の危険性を一掃できる合
理的なエンジンの燃1改質装間な提供することを目的と
している1、 以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例にかかるエンジンの燃料改
質装置の概略構成図である。この図において、Idエン
ジンで、このエンジンlの吸気通路2の上流端にはエア
クリーナ3が、その下流部エンジンlの排気通路5には
改質器6が設けられ、この改質器6内には図示していな
いが内部に改質触媒を充填した燃料通路が配設されてい
る。ここで改質触媒の活性成分としては、Pt 、 P
d 、 Rh 、 Ru、 ■r 、 Osなどの貴金
属あるいはNi、 Co 、 Fe 、 Cr 。
Znなどの卑金属のいずれか1つまたはこれらを適当に
組合せたものを使用すればよい。
7は熱交換器8の内部番貫通した燃料通路であシ、この
燃料通路7の一端は改質器6の上述した燃料通路の一端
入口に、他端はメタノールを貯蔵した燃料タンク9にそ
れぞれ接続されている。上記燃料通路7の熱交換器8と
燃料タンク9との間には改質器6に向けて燃料を圧送す
る燃料ポンプ10が介設され、かつ燃料通路7の先端部
つ!1.シ改質器6の図示されない燃料通路の入「1部
には弁j1が設けられている。
!24−1:@1のガス通路であシ、このガス通路12
により改質器6の」二連した燃料通路の他端出口が上記
熱交換器8の側壁に接続されている。上記ガス通路12
の途中には水素貯蔵用金属13を充填した水素貯留室1
4が連通し、またこの水素貯留室14よシ下流側には弁
15が設けられている。上記水素貯蔵用金属13は水素
を吸収する金属と水素を活性化する金属を組み合わせて
なるもので、たとえばチ〃ンー鉄合金、ランタンーニッ
ケル合金、マグネシューノ・−ニッケル合金などからな
る。
16は熱交換器8の土壁から延出された第2のガス通路
であり、このガス通路16の先端は上記ミAサー4に接
続され、かつガス通路16の途中には弁17が設けられ
ている。18はイグニッションスイッチであり、このス
イッチ18をONl、たとき、上記3つの弁1.1 、
15 、17は開くようになっている。
つぎに動作について説明する。
エンジンlの始動前には熱交換器8内に前回の運転中に
生成された改質ガスが貯留されている。
そしてエンジン1を始動するためにイグニッションスイ
ッチ迅をONすると、3つの弁11 、15 、17が
開き、かつ吸気通路2に吸気負圧が発生してこの吸気負
圧によって熱交換器8内に貯留されていた改質ガスがガ
ス通路正、ミキサー4を通って吸気通路2に吸入され、
エンジンlは滑らかに始動するとと本に燃料ポンプlO
も駆動される。
そしてエンジンlが始動したのち所定時間経過すると改
質器6は反応温度に達する。燃料ポンフ。
10によって改質器6に向けて圧送される燃料タンク9
内のメタノールは熱交換器8において予熱され、一部ガ
ス状化されて改質器6に導入される。
すると改質器6は排気ガスによって加熱されて高温に保
持されているため、上記予、熱され九メ夛ノーμを効率
よく水素を含む改質ガスに改質しガス状化する。このガ
ス状化された燃料は熱客換器8に送られ、燃料通路7内
を圧送されるメタノールと熱交換されて冷却され、熱交
換器B内にいったん貯留される。その際、燃料通路7内
のメタノール゛の方は上記熱交換によって予熱されるの
は上述のとおシである。
一方、イクニッションスイッチ18がOFFにFp f
r=され、エンジン1が停止した場合には、3つの弁1
1 、15 、17は自動的に閉まる。すなわち弁11
によシ改質器6の燃料通路の入口部が、弁15によシガ
ヌ通路校がそれぞれ遮断され、改質器6からの改質ガス
の漏出が防止されるとともに、弁17によυ熱交換器8
の出口部が遮断され、これからの改質ガスの漏出が防止
される。
ここで、改質器6の温度はエンジン1を停止しても直ち
に低下しないので、改質器6内に残留したメタノールは
エンジン停止後も改質器6によって改質ガスに生成され
る。しかも水素貯留室14は弁15の上流で改質器6の
燃料通路に連通しているから、上記のように弁11 、
 Inが閉じたとき、改質器6で生成された改質ガスに
よってその燃料通路の圧力が異常に上昇するが、この圧
力上昇によって改質ガス中の水素が水素貯留室14内の
水素貯蔵用金属口に吸着される。このとき、水素貯蔵用
金属と水素とが結合してできた金属水素化物は高圧ガス
を発生しないので、改質器6の燃料通路中のガス体積お
よび圧力は水素の吸着量に応じて減少する。
ここでメタノ−tv (CHsOH)を改質した改質ガ
スは2H8とCOとに分解され、両者のモル比は2対1
であるから、つまシ改質ガス中の水素の体積は全体の2
/3を占めるので、上記のように改質ガス中の水素が水
素貯蔵用金属口に吸着されることによシ、改質ガスの吸
収容積つまシ水素貯留室14の大きさおよび圧力は従来
のようにサージタンクを用いる場合にくらべて1/3に
減少することになり、したがって、水素貯留室14はシ
ール機構などを含めて簡単かつ軽量小形に構成される。
さらに上お構成ではエンジン停止と同時に3つの弁11
 、”15 、17が閉まシ、改質ガスの外部漏出が防
止されることによシ、改質ガス中の水素による火災の危
険性や一酸化炭素による大気汚染のおそれは一掃される
第2図は水素貯蔵用金属の゛気圧と温度との関係を示す
。この図において、19は水素貯蔵用金属がPd(パラ
ジウム)からなる場合の、その水素の吸着と吐出との境
界線である。すなわち境界線19よシ矢印へ方向が水素
吸着域、矢印B方向が水素吐出域である。
ここで、第1図で説明した改質器6はエンジンの運転時
には約300″C(触媒反応温度)に加熱されているが
水素貯留室14内はこれより低い約200°Cである。
また、このときの水赤貯留室14内の圧力は燃料ポンプ
10の吐出圧にほぼ等しい1.2気圧である。第2図に
示された点Qは上記200″Cと1.2気圧との交点で
あり、この点Qは境界M 19の右側の吐出域にある。
しかるにエンジン停止後は改質器温度は30 (1’C
!以「に低下するととも改質ガスの温度も低下し、また
改質器の燃料通路はJ[によシ閉じられ上記1.2気圧
以上の圧力たとえば5気圧程度まで上昇するので、この
温度と圧力との関係を第2図で見ると、この関係はPα
からなる水素貯蔵金属が改質ガス中の水素を吸収できる
範囲にあることが解る。
これとは反対に、P(lから水素を吐出する場合っまジ
エンジンが始動した場合を考える。たとえば改質器の燃
料通路の圧力が5気圧、改質器の温度が150°Cの状
態からエンジンを始動した場合には、第2図に示された
点Pがそのときの気圧と温度との交錯点となる。この点
Pはエンジンの始動によって改質器の温度がたとえば:
soo’c(改質ガス温度は約200°C)に上昇し、
同時に改質器の燃料通路の弁が開らかれて該燃料通路の
圧力がたとえば1.2気圧に低下することによシ、点Q
で示すように境界線19の水素吐出域に移動することに
なる。
これによシPdに吸着されていた水素がとのPdから吐
出され、エンジン始動に有効に供給される。
上記点Pの位置はエンジン停止時には、気圧を一定とし
た場合、エンジン停止時間の長短っまシ温度により変わ
る。この場合、温度が下がシすぎると、再度エンジンを
始動しても、 P(1を水素吐出温度まで上昇させる時
間が長くなる。したがって、これに対処する手段として
、水素貯蔵用金属の加熱装置を設けることができる、 また水素貯蔵用金属として」二記El(l以外に、V 
−Nb (バナジウム−ニオブ合金) 、 LaNi、
 (ランタン−ニッケル合金) 、 Jj’e°J’1
− (鉄−チタン合金)などを使用することができる。
第2図において、初。
21およびρはV −N’b 、 La、Ni オ上び
Ji’eTi、の水素の吸着と吐出との境界線である。
これらについての気圧と温度との関係はP(’1につい
てのそれと同様に考えられるが、つぎの点において、P
(1の場合と異なるうすなわち、V −N’b 、 L
a、Ni 、 FeT:Lの場合は第2図から解るよう
に、Pdに比較して温度の点においで低温度の条件を有
するので、水素の吸着機能面では、改質ガス温度の低下
までに時間がかかり、したがって実用上は水素貯蔵用金
属の冷却装置が必要になる。しかし、水素の吐出機能は
低温度で働らくので、Pdで要求されたような加熱装置
は必要としない。
上記実施例では燃料用アルコールとしてメタノールを用
いた場合について説明[7たが、この燃料用アルコール
はメタノール以外のアルコール、たとえばエタノールな
どを用いてもよい。また上記実施例ではメタノ−μを熱
交換器によって予熱して改質器に送給するようにしたが
、このメタノールは必ずしも予熱する必要はなく、また
予熱する場合には電気ヒータなどの他の加熱1手段を用
いでもよい。さらに上記実施例ではメタノールを冷却媒
体とする熱交換器によシガヌ状燃料を冷却しているが、
この熱交換器は空冷式あるいは水冷式などのものでもよ
い。
また、ガス通路17に弁ηを設けた場合、ガス通路稔の
弁巧は省いてもよい。要するに改質器11の入口と改質
ガス通路の出口とに、エンジン停止時に閉じる弁を設け
ればよい。
さらに上記実施例ではアルコールのみを用いる場合を説
明したが、ガソリンとアルコールとの混合燃料いわゆる
アルコールブレンドガソリンを改質器に供給してそのア
ルコール分を改質ガスに改質するとともにガソリン分を
ガス状にし、このガス状化された燃料を熱交換器によっ
て冷却して改質ガスと液状ガソリンとに分離したのち、
それらを熱交換器から別系路でエンジンに供給するよう
にした構成に関しても、1−述したようなエンジン停止
時の改質ガスの外部漏出を防止する弁と、この弁の閉成
によって昇圧する改質力′ヌの水素を吸着する水素貯留
室とを設けることによシ、」二記実施例で説明したよう
な効果が得られることは明白である。
以上説明したように、この発明にかかるエンジンの燃料
改質装置によれば、簡単かつ軽量小形の容器によシ異常
に上昇する圧力を充分吸収するとともに、改質ガスの外
部漏出を防1ヒして、大気汚染および火災の危険性を一
掃できる合理的な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかるエンジンの燃料改
質装置の概略構成図、第2図は水素貯蔵用金属の気圧と
温度との関係を示す図である。 l・・・エンジン、6・・・改質器、7・・・燃料通路
、11、15 、17・;・弁、m・・・水素貯蔵用金
属、14・・・水素貯留室、詑、16・・−ガス通路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. U) アルコールを燃料通路を介して改質器に導き該改
    質器により水素含有ガスに改質し、該改質ガスをガス通
    路を介してエンジンに供給するようにしたエンジンにお
    いて、上記ガス通路に連通し、水素貯蔵用金属を充填し
    た水素貯留室を設け、改質器にアルコールが流入する燃
    料通路と上記貯留室下流側ガス通路とにエンジン停止時
    に閉弁する弁手段をそれぞれ設けたことを特徴とするエ
    ンジンの燃料改質装置。
JP15774382A 1982-09-09 1982-09-09 エンジンの燃料改質装置 Granted JPS5946358A (ja)

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JPH0337030B2 JPH0337030B2 (ja) 1991-06-04

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3486458A4 (en) * 2016-07-14 2019-07-17 Yanmar Co., Ltd. CONTROL DEVICE AND METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57126550A (en) * 1981-01-27 1982-08-06 Mazda Motor Corp Engine reformed gas storage system

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