JPS6259215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルコール（メタノール、エタノル
等）を燃料とするエンジンの始動装置に関するも
のである。

ガソリンに代わる自動車用燃料としてアルコー
ルを用いることができるが、アルコールはガソリ
ンに較べて蒸気圧が低く、気化潜熱も大きく、こ
れらの点で気化しにくく始動性に問題がある。

始動性を改善するために特開昭55―104559号の
発明が知られているが、このものは、エンジン運
転中に燃料用アルコールの一部を水素及び一酸化
炭素を主成分として含有するガス燃料に改質し、
これを貯蔵してエンジン始動時にこのガス燃料を
エンジンに供給するものである。従つて、ガス貯
器を必要とする。

また、アルコールは低い温度雰囲気で燃焼させ
るとアルデヒド類を多く（ガソリンの２〜３倍）
生成する性質からエンジンを暖機運転している間
にアルデヒド類が大量に排気される問題がある。

本発明は前記ガス貯蔵器を必要とせず、またア
ルデヒド類の排出の少ないアルコール燃料エンジ
ンの始動装置を提供することを目的とするもので
ある。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図において、１は吸気管、４は主燃料噴射
弁、５はエンジンの燃焼室、６は排気管、７は排
気触媒、９は燃料タンクでありアルコールが収容
されている。この燃料タンク９のアルコールは主
燃料通路１０を通じ、燃料ポンプ１４を介して主
燃料噴射弁４に供給される。

一方、本発明による始動装置は、前記主燃料通
路１０とは別に始動用燃料通路１１を燃料タンク
９に接続し、始動用改質器１３に通じさせると共
に、さらに始動用改質器１３から吸気管１上に設
けた始動用混合器３に通じさせた構成である。

前記始動用改質器１３と始動用混合器３を合体
した構成例を第２図及び第３図によつて説明す
る。第２図に示すものは、吸気管１に連通する空
気取入れ口５９と改質ガス出口６０とを有する触
媒床５１を設け、この触媒床５１に触媒５５が収
容されている。この触媒５５の直上には燃料気化
用ヒータ５２が配置され、さらに燃料気化用ヒー
タ５２の直上には燃料噴射ノズル５４が配置され
ている。燃料噴射ノズル５４は始動用燃料通路１
１と通じている。６１ａは燃料気化用ヒータ５２
の温度調節器、６１ｂは触媒加温用ヒータ５３の
温度調節器である。また、５６は空気取入口５９
からバイパスされる空気の流量制御弁、５７は改
質ガス出口６０の開閉弁、５８は吸気管１内に設
けられているスロツトル弁である。

一方、第３図に示すものは、吸気管１に連通す
る空気取入口７９と連通する蒸発部７３と、この
蒸発部７３と連通する触媒床７１と、触媒床７１
から吸気管１に連通する改質ガス出口８０とを有
し、蒸発部７３には始動用燃料通路１１がフロー
ト室８３を介して通じており、蒸発用ヒータ７４
を備えている。また触媒床７１内の触媒７５には
触媒加温用ヒータ７２が設けられている。８１ａ
は蒸発用ヒータ７４の温度調節器であり、８１ｂ
は触媒加温用ヒータ７２の温度調節器である。８
２は空気取入れ口７９の開閉弁、７６は流量制御
弁、７７は改質ガス出口８０の開閉弁、７８は吸
気管１内に設けたスロツトル弁である。以下第２
図を始動用改質混合器５０、第３図を始動用改質
混合器７０と称する。

第１図の１７は前記始動用改質混合器５０，７
０をセンサ等からの信号によつてコントロールす
る制御回路、１８はスタータスイツチである。

次に上記本発明の作用について説明する。主な
原理は、改質用の触媒が可燃範囲のメタノールと
空気の混合気を酸化燃焼させる性質を利用して、
この酸化熱で触媒自体を昇温し改質反応の活性温
度まで急速に上昇させる。この時点で改質に供す
るため当量比よりも過剰のメタノールを増量供給
して触媒上で改質させ改質ガスを得るものであ
る。エンジン始動時に始動改質混合器５０，７０
が作動して改質ガスを供給しエンジンの始動を容
易にする。この始動用改質混合器５０，７０は冷
態時からでも速やかに改質ガスが得られる。エン
ジンを始動させるためスタータスイツチ１８を
ONにすると同時に可燃範囲の混合気（メタノー
ルの場合の空気過剰率は１近傍）を改質用触媒で
酸化熱反応を生起させる。改質用触媒がメタノー
ルを分解できる温度まで加熱した時点でメタノー
ルを当量比よりも過剰に供給して加熱した触媒上
で改質反応させ、改質ガス（CO＋2H₂）を得る。
発生した改質ガスを空気と混合し可燃混合気とし
て燃焼室５に供給してエンジンを始動しアイドリ
ング運転させる。

始動してから暖機のためにこの改質ガスでアイ
ドリング運転を続行し、排気触媒７が所定の温度
に達したところで主燃料通路１０からの供給によ
る作動を開始し、改質ガスでは不足する燃料を主
燃料噴射弁４から液体状で燃焼室５に供給する。
エンジンの冷却水温が上昇し、液状メタノールを
連続的に気化蒸発させられる状態に達した時点で
始動用改質混合器５０，７０への空気とメタノー
ルの供給を止め改質ガスの発生供給を停止するの
である。

第２図における始動用改質混合器５０の作用は
次の通りである。エンジン始動のクランキング前
あるいはクランキング中に燃料気化用ヒータ５２
および触媒加温用ヒータ５３に通電し燃料の気化
および触媒活性化のため50℃〜80℃程度に昇温す
る。クランキングと同時に空気取入れ口５９の流
量制御弁５６と改質ガス出口６０の開閉弁５７を
開き、吸気官１を流れる吸入空気の一部を分流さ
せ触媒床５１を経由して吸気管１のスロツトル弁
５８の下流へ還流させる。

燃料噴射ノズル５４から霧状で供給されるメタ
ノールは燃料気化用ヒータ５２で蒸発し、空気と
混りながら流れに乗つて触媒加温ヒータ５３で昇
温された触媒５５へ至る。この空気とメタノール
の混合気が触媒表面上で酸化反応を起し、その熱
のため触媒床５１の温度が高くなつてくる。触媒
温度の制御は空気取入れ口５９の流量制御弁５６
で空気流量を加減することと、燃料噴射ノズル５
４からの燃料流量を制御し、触媒床５１へ供給す
る混合気の空気過剰率を調節して行う。触媒床５
１の温度が200℃から300℃程度に昇温した時点で
燃料気化用ヒータ５２、触媒加温用ヒータ５３を
切り、混合気の酸化熱だけで燃料を気化させ触媒
温度を350℃〜400℃に保持する。その後、燃料の
割合を増やして空気過剰率を小さくし、酸化する
メタノールを加えて触媒上で分解し改質ガス化す
る。メタノールの分解反応時には熱を吸収する
が、この熱を酸化反応の熱で補填するものであ
る。メタノールの分解による改質ガスの発生量
は、エンジンへの吸入空気のうちスロツトル弁５
８を通過する分との混合比が空気過剰率で1.5〜
２程度となるよう調節するとよい。

前記第３図における始動用改質混合器７０の作
用は次の通りである。エンジン始動のクランキン
グ前あるいはクランキングと同時にバブリング槽
である蒸発部７３の蒸発用ヒータ７４と触媒床７
１の触媒加温用ヒータ７２に通電し蒸発部７３内
のメタノール液および触媒床７１内の触媒７５を
それぞれ適当な温度に昇温する。またクランキン
グと同時に空気取入れ口７９と改質ガス出口８０
の開閉弁８２，７７を開き吸気管１を流れる吸入
空気の一部を分流させ空気取入れ口７９から蒸発
部７３および触媒床７１を経由して吸気管１のス
ロツトル弁７８の下流へ還流させる。この空気量
の調節は流量制御弁７６で行う。

空気が蒸発部７３のメタノール液中で、バブリ
ングされると空気はメタノールの蒸気を含んで混
合気としてメタノール液から出てくる。メタノー
ルの濃度は略そのときのメタノール温度の飽和蒸
気圧分の濃度である。この混合気が流量制御弁７
６を経て昇温された触媒床７１に至ると触媒７５
によて酸化反応が誘起され触媒床７１の温度が上
昇してくる。触媒加温用ヒータ７２を切り、触媒
床７１の温度保持は混合気の酸化熱で行い、温度
の制御は混合気の流量とメタノールの蒸発量で制
御する。

続いてメタノールの蒸発量を増加し、バブリン
グ混合気の空気過剰率を0.1〜0.15程度に調節
し、触媒床７１内で酸化反応と同時に過剰なメタ
ノールの分解反応を起し改質ガスを発生させる。
このメタノールの分解反応は吸熱反応であるが、
その熱も混合気の酸化反応で与えるよう混合気の
流量およびメタノール蒸発量を調節する。改質ガ
スの発生量は前記第２図の実施例と同様にエンジ
ンへの吸入空気のうちスロツトル弁７８を通過す
る分との混合比が空気過剰率で1.5〜２程度とな
るよう調節する。

この混合気を連続的に供給し、アイドリング運
転を続け、エンジン自体が暖機できた時点で蒸発
用ヒータ７４を切り、空気取入れ口７９および改
質ガス出口８０の開閉弁８２，７７を閉止して改
質ガスの発生ならびに供給を終るのである。

以上のように本発明における始動用アルコール
分解装置は、吸気の一部を触媒床に導入し、触媒
床より上流で始動用アルコール燃料を空気と混合
し、かつ加熱して気化蒸発させ可燃混合気を形成
する手段を備えたものであるから、空気による酸
化反応熱を、アルコールを分解する触媒の活性化
に直接利用することができ、分解装置の効率を向
上すると共に、触媒床が所定温度に達した後には
触媒加熱用ヒータを用いなくても前記加熱混合気
の酸化反応熱だけで触媒温度を保持させることが
できる。

また、触媒床の上流でアルコールを十分気化蒸
発させることにより、液体アルコールが触媒表面
に付着することによる性能低下、いわゆる被毒現
象を防止し、触媒の耐久性並びに効率を向上する
格別な効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図は本発明
に適用される始動用改質混合器の断面図、第３図
は同じく他の実施例を示す始動用改質混合器の断
面図である。 １……吸気管、９……燃料タンク、１１……始
動用燃料通路、５０……始動用改質混合器、５１
……触媒床、５２…燃料気化用ヒータ、５３……
触媒加温用ヒータ、５４……燃料噴射ノズル、５
５……触媒、５６……流量制御弁、５７……開閉
弁、５８……スロツトル弁、５９……空気取入れ
口、６０……改質ガス出口、７０……始動用改質
混合器、７１……触媒床、７２……触媒加温用ヒ
ータ、７３……蒸発部、７４……蒸発用ヒータ、
７５……触媒、７６……流量制御弁、７７……開
閉弁、７８……スロツトル弁、７９……空気取入
れ口、８０……改質ガス出口、８２……開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン始動時に燃料用アルコールの一部を
   水素及び一酸化炭素を主成分として含有するガス
   燃料に改質する始動用アルコール分解装置と、こ
   の分解装置によつて改質されたガス燃料をエンジ
   ンに供給する装置とを備えたアルコールを燃料と
   するエンジンにおいて、前記始動用アルコール分
   解装置は、吸気管を通る吸気の一部を触媒床に導
   く吸気導入手段と、触媒床に導入される吸気の触
   媒床より上流で始動用アルコール燃料を空気と混
   合し、かつ加熱して気化蒸発させ可燃混合気を発
   生する手段と、前記触媒床を加熱する手段と、触
   媒床にて部分酸化部分改質されたガス燃料を吸気
   管に還流させる手段とを備えていることを特徴と
   するアルコール燃料エンジンの始動装置。 ２ 前記始動用アルコール燃料の気化蒸発手段
   は、燃料噴射ノズルと、燃料気化用ヒータとから
   なる特許請求の範囲第１項記載のアルコール燃料
   エンジンの始動装置。 ３ 前記始動用アルコール燃料の気化蒸発手段は
   吸気の一部をアルコール中でバブリングさせるバ
   ブリング室並びに蒸発用ヒータとからなる特許請
   求の範囲第１項記載のアルコール燃料エンジンの
   始動装置。