JPS6158662B2 - - Google Patents

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JPS6158662B2
JPS6158662B2 JP53080688A JP8068878A JPS6158662B2 JP S6158662 B2 JPS6158662 B2 JP S6158662B2 JP 53080688 A JP53080688 A JP 53080688A JP 8068878 A JP8068878 A JP 8068878A JP S6158662 B2 JPS6158662 B2 JP S6158662B2
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel
engine
reformed
pipe
cylinder
Prior art date
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Application number
JP53080688A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS557954A (en
Inventor
Kunio Suzuki
Yoshitada Uchama
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPS6158662B2 publication Critical patent/JPS6158662B2/ja
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料改質装置を備えたエンジンに関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an engine equipped with a fuel reformer.

現用の自動車用ガソリンエンジンでは、NOX
排出抑制のために燃料希薄燃焼や多量の排気再循
環等を行つているが、今後更に大気汚染成分の排
出を抑制することが課題となり、この場合の対策
としては、現用の炭化水素系燃料を改質して水素
を生成させ、水素、一酸化炭素、炭化水素の混合
物を希薄状態で燃焼させることが有効な手段の一
つと考えられる。
Current automobile gasoline engines use fuel lean combustion and large amounts of exhaust recirculation to suppress NO As a countermeasure, it is considered that one effective means is to reform current hydrocarbon fuels to generate hydrogen and burn a mixture of hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbons in a diluted state.

このような燃料の改質に関しては、すでに種々
の研究が行われているが、一般的には改質装置に
おいて発生した熱が有効に利用できないためにそ
れが損失となり、また触媒を用いて改質する場合
にはそれが比較的高価であるなどの問題点を有し
ている。
Various studies have already been conducted on reforming such fuels, but in general, the heat generated in the reformer cannot be used effectively, resulting in loss, and it is difficult to reform using a catalyst. However, there are problems in that it is relatively expensive.

本発明は、このような燃料改質装置として、炭
化水素系の燃料を過濃の状態で供給して運転され
る補助エンジンを用い、それによつて改質された
燃料により主エンジンにおいて安定した希薄燃焼
を行わせ、排気ガス中の大気汚染成分を低減させ
ると共に、燃料改質装置としての補助エンジンの
出力をも利用可能にしたことを特徴とするもので
ある。
The present invention uses, as such a fuel reformer, an auxiliary engine that is operated by supplying hydrocarbon fuel in a highly enriched state, thereby producing a stable lean state in the main engine using the reformed fuel. This system is characterized in that it performs combustion to reduce air pollution components in exhaust gas, and also makes it possible to utilize the output of an auxiliary engine as a fuel reformer.

また、本発明は上記改質に伴う水素の生成によ
り逆火が生じ易くなるという問題を解決すると同
時にシリンダへの充填効率を向上させるため、主
エンジンに対して改質燃料供給管を吸気管とは別
個に接続し、さらに燃料改質装置を燃料の改質に
適すると同時に構造が簡単な2サイクルエンジン
によつて構成したことを特徴とするものである。
In addition, the present invention solves the problem that hydrogen generation associated with reforming tends to cause backfire, and at the same time improves cylinder filling efficiency. The fuel reformer is connected separately, and the fuel reformer is constructed of a two-stroke engine which is suitable for reforming fuel and has a simple structure.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明するに、第1図において、改質燃料により運
転される主エンジン1は、汎用の炭化水素系の液
体燃料を改質する燃料改質装置としての補助エン
ジン2を備えている。主エンジン1は周知の4サ
イクルエンジンと同様の構成を有し、シリンダ3
内において往復動するピストン4が連接棒5を介
してクランク6に連結されているが、シリンダ3
の頭部には改質燃料供給管7、空気のみを吸入す
る吸気管8、及び排気管9をそれぞれ接続すると
共に、これらの各管を開閉する改質燃料供給弁1
0、吸気弁(図示せず)、及び排気弁11をそれ
ぞれ設けている。なお、図中12は点火栓であ
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In FIG. 1, a main engine 1 operated with reformed fuel is a fuel reformer for reforming general-purpose hydrocarbon liquid fuel. It is equipped with an auxiliary engine 2 as a device. The main engine 1 has a configuration similar to that of a well-known four-stroke engine, and has cylinders 3 and 3.
A piston 4 reciprocating within the cylinder 3 is connected to a crank 6 via a connecting rod 5.
A reformed fuel supply pipe 7, an intake pipe 8 for sucking only air, and an exhaust pipe 9 are connected to the head of the unit, and a reformed fuel supply valve 1 opens and closes each of these pipes.
0, an intake valve (not shown), and an exhaust valve 11. Note that 12 in the figure is a spark plug.

一方、補助エンジン2は周知の2サイクルエン
ジンと同様の構成を有し、シリンダ13内におい
て往復動するピストン14が連接棒15を介して
クランク16に連結され、また空気と共にガス化
した燃料を供給する混合気供給管17、及びシリ
ンダ13内で改質された改質燃料を排出する燃料
排出管18が、シリンダ側面に開口せしめられて
いるが、上記混合気供給管17を通じて供給され
る燃料は、燃料タンクからの液体燃料を主エンジ
ン1の排気管9中の熱交換器19で加熱して燃料
ガスとし、理論混合比の2倍程度の過濃の状態で
供給されるものである。また、上記改質燃料の排
出管18は主エンジン1の改質燃料供給管7に連
通させている。なお、図中20は点火栓である。
On the other hand, the auxiliary engine 2 has a configuration similar to that of a well-known two-stroke engine, in which a piston 14 that reciprocates within a cylinder 13 is connected to a crank 16 via a connecting rod 15, and supplies gasified fuel along with air. A mixture supply pipe 17 for discharging the reformed fuel reformed in the cylinder 13 and a fuel discharge pipe 18 for discharging the reformed fuel reformed in the cylinder 13 are opened on the side of the cylinder. The liquid fuel from the fuel tank is heated in a heat exchanger 19 in the exhaust pipe 9 of the main engine 1 to become fuel gas, which is supplied in a highly concentrated state of approximately twice the stoichiometric mixing ratio. Further, the reformed fuel discharge pipe 18 is communicated with the reformed fuel supply pipe 7 of the main engine 1. Note that 20 in the figure is a spark plug.

このような構成を有する補助エンジンにおいて
は、燃料タンクからの液体燃料が熱交換器19に
おいて主エンジン1の排気で加熱され、燃料ガス
となつて空気と共に過濃の状態で混合気供給管1
7よりシリンダ13に供給され、ここで部分的な
燃焼によりピストン14を駆動すると同時に、熱
分解による水素及び一酸化炭素の生成により改質
される。この改質燃料ガスは、排出管18から主
エンジン1の改質燃料供給管7を経てシリンダ3
に供給され、ここで吸気管8からの空気と混合し
て燃焼し、ピストン4を駆動した後、その燃焼ガ
スは排気管9より排気される。
In the auxiliary engine having such a configuration, liquid fuel from the fuel tank is heated by the exhaust gas of the main engine 1 in the heat exchanger 19, becomes fuel gas, and flows into the mixture supply pipe 1 together with air in a highly concentrated state.
7 to the cylinder 13, where it is partially combusted to drive the piston 14 and at the same time reformed by generating hydrogen and carbon monoxide through thermal decomposition. This reformed fuel gas is passed from the discharge pipe 18 to the reformed fuel supply pipe 7 of the main engine 1 to the cylinder 3.
The combustion gas is mixed with air from the intake pipe 8 and combusted to drive the piston 4, and then the combustion gas is exhausted from the exhaust pipe 9.

この主エンジン1に供給される改質燃料ガス
は、水素及び一酸化炭素を含んでいるため、着火
が良好で火炎の伝播速度が大きく、安定した希薄
燃焼を行わせることができ、それによつて大気汚
染成分の排出を抑制することができる。
The reformed fuel gas supplied to the main engine 1 contains hydrogen and carbon monoxide, so it has good ignition and a high flame propagation speed, allowing stable lean combustion to occur. Emissions of air polluting components can be suppressed.

上記補助エンジンは主として燃料の改質のため
に用いるものであるが、その出力を利用すること
が可能であり、この場合に補助エンジンの出力を
主エンジン1の出力と共に単一の駆動軸に取出し
たり、あるいは両出力を別個に取出したりするこ
とができる。
The auxiliary engine mentioned above is mainly used for reforming fuel, but its output can be used; in this case, the output of the auxiliary engine can be extracted along with the output of the main engine 1 to a single drive shaft. or both outputs can be taken separately.

なお、上記補助エンジン2としては過濃な燃料
の燃焼に有利な2サイクルエンジンを用い、主エ
ンジン1としては4サイクルエンジンを用いてい
るが、補助エンジン2の排出管18を主エンジン
1の供給管7に直接的に接続すると、補助エンジ
ンの回転速度が主エンジンの回転速度の1/2にな
るようにして、排出管18から改質燃料が排出さ
れる時点に主エンジンの供給弁10が開くように
タイミングを設定する必要がある。しかしなが
ら、上記排出管18と供給管7との間にサージタ
ンクを設ければその必要はない。
Note that the auxiliary engine 2 is a two-stroke engine that is advantageous for burning rich fuel, and the main engine 1 is a four-stroke engine. When connected directly to the pipe 7, the supply valve 10 of the main engine is closed at the time the reformed fuel is discharged from the discharge pipe 18, so that the rotational speed of the auxiliary engine is 1/2 that of the main engine. You need to set the timing to open. However, if a surge tank is provided between the discharge pipe 18 and the supply pipe 7, this is not necessary.

このような本発明の燃料希薄燃焼用エンジンに
よれば、汎用の炭化水素系の燃料を改質する燃料
改質装置としての補助エンジンを用い、これによ
つて改質された燃料で主エンジンを運転するよう
にしたので、安定した希薄燃焼が可能となり、大
気汚染成分の排出を現用のエンジンに比して十分
に抑制することが可能となり、また燃料の改質を
補助エンジンによつて行うので、従来のリフオー
マの如く発生した熱のすべてを放散させることな
く、補助エンジンからも出力を取出すことがで
き、さらに触媒を用いて燃料の改質を行う場合に
比して簡単で安価な装置を提供することができ
る。
According to the fuel lean burn engine of the present invention, the auxiliary engine is used as a fuel reformer for reforming general-purpose hydrocarbon fuel, and the main engine is powered by the reformed fuel. This makes it possible to achieve stable lean combustion and to sufficiently suppress emissions of air polluting components compared to current engines.Furthermore, the fuel is reformed by an auxiliary engine. , it is possible to extract output from the auxiliary engine without dissipating all of the generated heat as in conventional reformers, and it is also a simpler and cheaper device than when reforming fuel using a catalyst. can be provided.

また、前述したように改質燃料ガスが水素を含
むため、逆火が生じ易いという問題があるが、本
発明においては改質燃料ガスを空気と混合するこ
となく独立の供給管からシリンダに直接供給する
ようにしているため、その逆火を防止でき、しか
も吸気弁が閉じた後に改質燃料の供給を行うよう
なタイミングの設定により充填効率の向上をもは
かることができる。
Furthermore, as mentioned above, since the reformed fuel gas contains hydrogen, there is a problem that flashback is likely to occur.However, in the present invention, the reformed fuel gas is directly supplied to the cylinder from an independent supply pipe without being mixed with air. Since the reformed fuel is supplied, backfire can be prevented, and filling efficiency can also be improved by setting the timing to supply the reformed fuel after the intake valve closes.

さらに、燃料改質装置として用いる補助エンジ
ンは、少なくとも理論混合比の2倍程度の燃料過
濃状態で運転する必要があるが、このような条件
での運転は本発明において採用した2サイクルエ
ンジンにより容易に実現できるのに対し、他の手
段、例えば4サイクルエンジン等ではその実現に
困難性がある。これは、2サイクルエンジンの場
合、前サイクルの残留ガスが4サイクルエンジン
の場合よりも多く、燃焼前の混合気温度が高くな
るためと考えられる。しかも、2サイクルエンジ
ンでは、それを本来のエンジンとして使用する場
合に、吹抜けによる未燃ガスの排出を避けること
ができず、効率も高くとれない等の問題がある
が、その2サイクルエンジンを燃料改質装置とし
て用いる場合には、それらが格別の欠点となるよ
うなことがなく、例えば燃料の吹抜けがあつても
それが主エンジンで再燃焼するため、問題になる
ようなことはない。また、2サイクルエンジンは
動弁機構をピストンで代用するため、構造が簡単
で安価に提供できる点でも極めて有利なものであ
る。従つて、本発明の如く燃料改質を2サイクル
エンジンによつて行うことにより、簡単な構成で
有効な作動を行わせることができる。
Furthermore, the auxiliary engine used as a fuel reformer needs to be operated in a fuel-enriched state that is at least twice the stoichiometric mixture ratio, but operation under such conditions is not possible with the two-stroke engine adopted in the present invention. While this can be easily achieved, it is difficult to achieve this using other means, such as a four-stroke engine. This is considered to be because in the case of a 2-cycle engine, there is more residual gas from the previous cycle than in the case of a 4-cycle engine, and the temperature of the mixture before combustion becomes higher. Moreover, when using a 2-stroke engine as a normal engine, it is impossible to avoid the emission of unburned gas due to blow-through, and the efficiency cannot be achieved. When used as a reformer, they do not pose any particular drawbacks; for example, even if fuel blows through, it is re-burned in the main engine, so there is no problem. Further, since the two-stroke engine uses a piston instead of the valve mechanism, it is extremely advantageous in that it has a simple structure and can be provided at low cost. Therefore, by performing fuel reformation using a two-stroke engine as in the present invention, effective operation can be achieved with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のエンジンの一実施例について
の概略構成図である。 1……主エンジン、2……補助エンジン、3,
13……シリンダ、7……改質燃料供給管、8…
…吸気管、9……排気管、17……混合気供給
管、18……燃料排出管。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the engine of the present invention. 1...Main engine, 2...Auxiliary engine, 3,
13... Cylinder, 7... Reformed fuel supply pipe, 8...
...Intake pipe, 9...Exhaust pipe, 17...Mixture supply pipe, 18...Fuel discharge pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 4サイクルエンジンとして構成し、シリンダ
の頭部に改質燃料供給管、空気のみを吸入する吸
気管、及び排気管をそれぞれ接続した主エンジン
に対し、2サイクルエンジンとして構成し、シリ
ンダ側面にガス化した過濃の燃料を空気と共に供
給する混合気供給管及びシリンダ内で改質された
改質燃料を排出する燃料排出管を開口せしめた燃
料改質装置としての補助エンジンを付設し、上記
補助エンジンの燃料排出管を主エンジンの改質燃
料供給管に接続したことを特徴とする燃料改質装
置を備えたエンジン。
1. The main engine is configured as a 4-cycle engine, with a reformed fuel supply pipe, an intake pipe that sucks only air, and an exhaust pipe connected to the head of the cylinder, while the main engine is configured as a 2-stroke engine, with a gas pipe connected to the side of the cylinder. An auxiliary engine is attached as a fuel reforming device, which has an air-fuel mixture supply pipe that supplies the enriched fuel with air and a fuel discharge pipe that discharges the reformed fuel reformed in the cylinder. An engine equipped with a fuel reformer characterized in that a fuel discharge pipe of the engine is connected to a reformed fuel supply pipe of the main engine.
JP8068878A 1978-07-03 1978-07-03 Engine with fuel improving unit Granted JPS557954A (en)

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JPS557954A JPS557954A (en) 1980-01-21
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WO2005071230A2 (en) * 2004-01-12 2005-08-04 Liquidpiston, Inc. Haybrid cycle combustion engine and methods
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