JPH048622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の内燃エンジンのための燃料
の処理および配給方法に関する。

米国特許第4088450号には、反応室に存在する
温度分布に基づき所望の順序で配列された複数の
触媒について開示されている。触媒の温度および
触媒がその中に存在する反応室の温度は、触媒の
劣化および／または触媒の不活性化を防止するよ
うにつりあいがとられている。

米国特許第4282835号は、第２の合成装置にお
いてメタノールと水からCOとH₂からなる燃料を
合成することを開示している。メタノールは液状
の形でアルコールタンク内に収容されている。水
は水タンク内に収容されている。燃料ポンプおよ
び水ポンプは燃料および水を混合バルブに送る。
熱交換器は燃料および水を加熱してガス状とし、
ガスは500℃のアルミナに担持されたニツケル触
媒中を通り、そこでメタノールはCO＋H₂に解離
する。ガスは500℃以上の、アルミナに担持され
Fe触媒を収容する第２の合成装置を通り、そこ
で水および一酸化炭素は水素と二酸化炭素を形成
する。ガスは次いで空気と混合され、エンジンに
送られる。

本発明の自動車の内燃エンジンのための燃料の
処理および供給方法は、次の工程を具備する。

(a) 液状アルコールを気化してアルコール蒸気を
形成する工程； (b) 実質量のエンジン排熱を吸熱解離触媒を有す
る吸熱反応器に提供する工程； (c) 前記蒸気と前記吸熱解離触媒とを接触させて
水素に富むガス状蒸気混合物を形成する工程； (d) 前記水素に富むガス状蒸気混合物を空気と混
合して部分燃焼混合物を形成する工程； (e) 部分燃焼触媒と解離触媒とを含む触媒層を有
する断熱反応器を、操作温度範囲内で実質量の
排熱なしに操作する工程；および (f) 前記部分燃焼混合物を前記部分燃焼触媒およ
び前記解離触媒と接触させて燃料混合物を形成
する工程。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に
説明する。

第１図において、反応室１０は、サポート１６
および／またはスプリング１４，１４′によつて
断熱反応器３内に支持されている。反応室壁１０
は、触媒層物質１１を収容する。内部フイン９
は、反応室壁１０に取付けられ、そこから延出す
る。即ち、内部フイン９は、反応室壁から内側
に、反応室壁により定義される反応室に延出す
る。外部フイン１３は、反応室壁１０に接続され
ている。外部フイン１３は、反応室壁１０から外
側に熱交換室１２に延出する。熱交換室１２は、
熱交換壁１７の内面および反応室壁１０の外面に
より定義される。

反応室壁１０の端部は、その中に触媒層１１を
保持するために、スクリーン又はワイヤーメツシ
ユ（図示せず）により覆われているのが好まし
い。

第２図に示すように、熱交換壁１７は反応室壁
１０を収容する。支持スプリング手段１４，１
４′は、熱交換壁１７の内面および反応室壁１０
の外面に接続されている。

第３図に示すように、断熱反応器３は、導管１
９によつて過熱器５に接続されている。過熱器５
は、ライン２０を介して気化器２からの気相アル
コールを収容する。空気がライン１５を介してコ
ンプレツサー２１からライン２０に送られる。空
気とメタノール蒸気の混合物は、ライン２０を介
して過熱器５に送られる。アルコールタンク１か
らのアルコールは、ポンプ２３によりライン２２
を介して気化器２に送られる。ライン２２には、
アルコールタンク１から気化器２への液状アルコ
ールの流れを制限するためのバルブ２４が設けら
れている。空気とアルコール蒸気との混合物は、
ライン１９を介して断熱反応器３に送られる。反
応器３はエンジン４からの排ガスにより加熱され
る。排気ガスはライン２５を介して断熱反応器３
に送られる。ライン２５は、反応器３への排ガス
の流れを制限するためのバルブ２６を有してい
る。排ガスは、ライン２７を介して反応器３から
出る。気化器２には、エンジンから気化器２へと
加熱エンジンの冷媒が通るライン２９が設けられ
ている。エンジンの冷媒は、ライン３０を介して
気化器から出て行く。ライン３０はエンジン４に
接続されている。フイルター６は、ライン７１に
よつて吸熱反応器７０に接続されている。吸熱反
応器７０は、ライン３１によつて断熱反応器に接
続されている。フイルター６は、水素に富むガス
混合物から固形物を除去する。フイルター６はラ
イン３２によつてエンジン４に接続されている。
ライン３２には、エンジンへの水素を含むガス燃
料の流れを制限するためにバルブ３６が設けられ
ている。バルブ２４，３６は、全体のシステムが
作動していないときに、気化器２からフイルター
６までを完全にブロツクする。ライン８はライン
３３に接続されている。ライン３３はエンジン４
に接続されている。ライン３２中の水素に富むガ
スは、ライン８からの空気とライン３３において
混合する。液状アルコールはライン７を介してラ
イン３３に送られる。ライン７にあるバルブ３４
は、液状アルコールの流れを制限する。ライン７
を通る液状アルコールは、エンジン４に送られる
前に霧状とされる。

アルコールタンク１内のアルコール燃料として
用いるに好ましいアルコールはメタノールであ
る。

第１図および第２図に示すように、フイン９お
よび１３は、反応室壁の流さに沿つて延出する。
内部フイン９および外部フイン１３は、反応室壁
に沿つて熱を分散させるのに役立つ。内部フイン
９は、反応室壁１０から反応層１１に熱を分散さ
せるのに役立つ。外部フイン１３は、熱交換室１
２から反応室壁１０内に熱を伝達するのに役立
つ。

エンジンは、例えばライン７からの液状メタノ
ール又はプロパンのようなガス状燃料のような他
の燃料を用いることによる、公知の方法により始
動される。エンジンを始動させた後、熱交換室１
２を熱排ガスが通ることによつて断熱反応器３が
加熱される。外部フイン１３は、熱排ガスからの
熱を反応室壁１０に伝える。フイン９は、反応室
壁１０からの熱を反応層１１に伝達する。初期操
作温度に到達した後、空気とメタノール上記との
混合物は反応器に送られる。反応器は、二種触媒
層を有するのが好ましい。空気およびメタノール
蒸気の混合物と接触する初期触媒は、部分酸化触
媒例えば銅／ニツケルである。アルコールおよび
部分燃焼生成物混合物と接触する後の触媒は、
銅／亜鉛触媒のような解離触媒である。断熱反応
器の初期段階において、メタノールと空気との間
で部分燃焼が生ずる。この部分燃焼は熱を発生す
る。断熱反応器３の初期段階において発生した熱
は、内部フイン９によりその後の段階に伝達され
る。

本発明の好ましい実施態様においては、一度触
媒層がエンジンの排ガスにより初期反応温度に予
熱されると、温度スイツチによりバルブ２６が閉
ざされ、バルブ３５が開かれる。ライン７２にお
けるバルブ７２が最初に開かれ、バルブ２６が閉
ざされる前に熱排ガスを吸熱反応器７０に送る。
ライン３１における温度スイツチはまたライン２
２におけるバルブ２４を開とし、タンク１からの
液状メタノールの流れを開始させ、ライン３２に
おけるバルブ３６は、エンジン４への水素に富む
燃料の流れを開始させる、断熱反応器３内の反応
温度は、部分燃焼速度により維持される。部分燃
焼速度は、バルブ３５の制御によりライン１５を
介して注入される空気量によつて制御される。バ
ルブ３５は、温度制御信号によりライン７１に接
続される。或いは、バルブ２６は開としたままで
もよく、又はライン２７および７３を介して反応
器３および反応器７０に熱排ガスの１部を流すよ
うに、オリフイス付バルブを開とすることも可能
である。このようにして、反応器３からの熱損失
は最小とされ、排ガスからの或る程度の熱の回収
が反応器において実現される。

冷時スタート中は、エンジンからの熱排ガス
は、ライン２５およびバルブ２６を介して反応器
３の熱交換室に送られる。排ガスはライン２７を
介して熱交換室を出る。反応器が操作温度にまで
加熱されている間、バルブ７２および１８は、ラ
イン３７からの排ガスがライン２５に、そして断
熱反応器３の熱交換室に送られるように、閉じら
れる。反応器がその操作温度に達した時、排ガス
がもはやライン３７から断熱反応器３に送られ
ず、ライン３７からの排ガスがライン３９および
７３に通されるように、バルブ２６が閉ざされ、
バルブ１８，７２が開とされる。吸熱反応器７０
からの排ガスは、ライン７４を介して大気中に放
出される。バルブ１８は、過熱器５からのメタノ
ール蒸気が断熱反応器３の所望の入口温度となる
よう、過熱器への排ガス流を制御する。このよう
に、断熱反応器は排熱から分離されている。断熱
反応器３がその操作温度に到達した後、過熱器５
は、排ガスからの熱により加熱され続ける。気化
器２は任意に設けられる。このように、液状メタ
ノールは、メタノール又はアルコールタンク１か
ら過熱器５に直接供給される。或いは、エンジン
の排ガスは、過熱器５の出力ライン４０から気化
器２の供給ライン２９に送られる。どの場合に
も、エンジンの冷媒は気化器２の供給ライン２９
には送られないであろう。

ライン１５を介して供給される空気は、予熱器
４１により予熱される。予熱器４１は、ライン１
５を介してライン２０に供給される空気のための
予熱用の熱として、ライン３７又は７４からの排
ガスを供給される。便利なことに、予熱された空
気は、ライン２０を介して過熱器５に供給される
液状アルコールおよび／又はアルコール蒸気の温
度を下げない。

反応器３の温度を維持し、そこからの熱の移動
を最小とするため、反応器３の熱交換壁１７に
は、断熱が施されているのが好ましい。エンジン
の空運転時には、低い排ガス温度のため吸熱変換
は吸熱反応器７０において殆んど生じないので、
空気／アルコール供給比は断熱比（約0.16）に近
くなる。高速運転中には、アルコールの供給量は
増加し、一方、空気の供給量は、それより低い率
で増加する。このように、空気／アルコール供給
比は殆んど0.16より低くなる。空運転時には、断
熱反応器は殆んどの供給メタノールを水素と一酸
化炭素に変換する。しかし、低い空気／アルコー
ル比の高速運転時には、断熱反応器における変換
率は低レベルに低下する。反応器３内の断熱触媒
の下流にある反応器７０内の吸熱解離触媒の使用
は、高速運転中の排ガスからの排熱を用いて解離
パーセントを実質的に増加させる。

第１図および２図は、分割された２つの部分を
有する反応器を示す。１つの部分は触媒層を支持
する内部セクシヨンであり、他は周辺空隙室であ
る。触媒層１１および熱交換室１２を分離する反
応室壁１０は、内部フイン９と外部フイン１３と
を有している。冷時スタート中において、エンジ
ンの熱排ガスは熱交換室を介して流れ、触媒層を
所望の温度に予熱するに必要な熱を提供する。反
応室壁のフインは熱移動を促進し、予熱時間を減
少させる。通常の解離操作中には、熱交換室は排
ガス流から分離され、熱絶縁として働く。反応器
３への供給原料は過熱メタノールおよび空気の混
合物である。メタノールの熱的に中性な変換のた
めには、供給原料中の空気／メタノール比および
反応器入口温度が制御される。

内部および外部フインは、圧力損失を最小とす
るために、層中の反応物の流れの方向および熱交
換室中の排ガスの流れの方向に平行とされる。

内部フインは、触媒活性および物理的一体性を
維持する上で重要な機能を有する。より高い温度
は焼結により触媒を不活性化するので、触媒層の
前部部分燃焼ゾーンにおけるメタノールと酸素と
の間の反応により発生したピーク温度を減少する
ことによる触媒活性の維持に、この熱交換効果は
便利である。更に、内部フインは、荒れた道路条
件による自動車の速度又は自動車の振動における
突然の変化から生ずるペレツトの動きを制限する
ことにより、触媒ペレツトの一体性のために便利
である。

第２図に示すように、スプリング１４および１
４′又は他のダンパー作用を有する機械的手段は、
触媒の物理的一体性を害することなく自動社の突
然の運動を吸収するよう熱交換室に設けられてい
る。

冷時スタート中には熱交換器による触媒層の急
激な予熱が必要とされるので、より大きな熱移動
を与える反応室壁の形状が同一の触媒容量におい
て好ましい。この理由に対しては、反応室壁は多
くの内部フイン９および外部フイン１３をも有し
ている。第１図および第２図は反応器の構造を示
すものである。第１図は、反応室壁が同容量で大
きな周辺表面積を有するように、大きな幅／深さ
比を有している。

第３図は、本発明の自動車燃料システムのフロ
ーダイヤグラムを示す。この燃料システムの主要
要素は、断熱および吸熱反応器に加えて気化器
２、過熱器５、フイルター６およびバイパスライ
ン７である。

気化器２においては、通常約93.3〜約104.4℃
（200〜220〓）のエンジン冷媒は、メタノールの
気化のための熱を提供する。過熱器においては、
メタノール温度は、排ガスとの熱交換により所望
の反応器入口温度に上昇される。過熱器２は、メ
タノールを直接供給することによるメタノールの
気化および過熱のために用いられるので、任意の
装置である。反応器に入る前に空気とアルコール
とを混合させるに十分な時間を許容するために、
過熱器前にライン１５を介してアルコール原料流
中に空気が注入される。フイルター６は、触媒層
から微小物質を回収する。

バイパスライン７は、冷時スタートの際又は高
負荷運転の際（加速又は高速運転）、必要に応じ
てエンジンに直接液状アルコールを送る。冷時ス
タートの際には、解離反応器がそのスタート動作
を完了するまで、エンジン４は液状又は気化した
アルコールで走行する。高負荷運転中には、反応
器の最大生産量を越える燃料要求量は、バイパス
ライン７を介してタンク１から送られる液状アル
コールにより満たされる。

反応器の最大生産量を越える液状アルコールの
直接の供給は、解離の利益を減少させることなく
自動車の性能にとつて有利であろう。エンジンに
供給される液状アルコールは、高負荷条件で出力
が必要なときに、混合燃料のエネルギー密度を増
加させることによつてエンジン出力を上昇させる
であろう。更に、エンジン内の燃焼温度を減少さ
せることによりNOxの発生を下げることができ
るであろう。

解離メタノールエンジンのための好ましい操作
モードは、低負荷運転条件において最大効率で、
かつ高負荷遷移条件において最大性能で操作する
ことである。空運転の、そして一定の速度の運転
からなる低負荷操作は、エンジンの高出力を必要
としない。低出力のためには、最大効率を得るた
めにエンジンは最大空気−燃料比又は最小当量比
で操作することが出来る。解離メタノールによる
と、その高い水素含有量のため円滑なエンジンの
運転を妨げることなく当量比を0.3に減少するこ
とができる。最小出力のためには、反応器の生産
量より過剰のメタノールはバイパスされ、直接エ
ンジンに送ることができる。その結果、最大出力
を与える1.0の当量比まで燃料密度が増加する。

操作はマイクロプロセツサーに信号を送る運転
手制御のアクセルによつて達成される。マイクロ
プロセツサーは必要に応じてエンジン性能をモニ
ターし、調節する。スパークアドバンスおよび空
−燃比等の調節がなされる。マイクロプロセツサ
ーは、バルブ７９により空気流を止めることによ
つて、低負荷運転中に必要な空−燃比を維持す
る。高負荷遷移運転中に巡行スピードおよび坂の
上りのための加速が必要とされる場合には、バイ
パスバルブ３４を開けることにより液状メタノー
ルのような追加の燃料が導入される。この形で
は、燃料密度が調節されるに従つて空−燃比が変
化し、必要なエンジン出力および従つて良好な運
転性能が得られる。

図面に示す実施態様においては、断熱反応器３
は導管１９によつて吸熱反応器部１７０を有する
過熱器５に連結されている。過熱器５は気化器２
からの気相アルコールをライン２０を介して受け
る。蒸気は過熱され、次いで反応器１７０におい
て水素に富むガスに解離される。ライン７７にお
けるバルブ７８は、排ガスがその最大流量および
温度にあるときである高負荷運転条件中において
吸熱反応器１７０中の触媒の過熱を防止するため
に、TCにより制御される。コンプレツサー２１
からライン１５を介してライン１９に空気が送ら
れる。空気、水素およびメタノールの蒸気の混合
物はライン１９を介して送られる。アルコールタ
ンク１からのアルコールは、ポンプ２３によりラ
イン２２を介して気化器２に送られる。アルコー
ルタンク１から気化器２への液状アルコールの流
れを制御するために、ライン２２にバルブ２４が
設けられている。空気、水素およびアルコールの
混合物は、ライン１９を介して吸熱反応器３に送
られる。吸熱反応器３は、エンジン４からの排ガ
スにより加熱される。排ガスは、ライン２５を介
して吸熱反応器３に送られる。ライン２５は、反
応器３への排ガスの流れを制御するためのバルブ
２６を有している。排ガスはライン２７を介して
反応器３を出る。ライン２９には気化器２が設け
られている。ライン２９を通して熱いエンジン冷
媒がエンジンから気化器２に送られる。エンジン
冷媒はライン３０を介して気化器２に送られる。
ライン３０はエンジン４に連結されている。フイ
ルター６はライン７１によつて吸熱反応器３に接
続されている。吸熱反応器１７０は、ライン１９
によつて吸熱反応器３に連結される。フイルター
６は、そこを通る水素に富むガス混合物から固形
物を除去する。ライン３２にあるバルブ３６は、
水素を含むガス状燃料のエンジンへの流れを制限
するために設けられている。バルブ２４および３
６は、糸が作動していないときの気化器からフイ
ルターまでを含む解離糸を完全にブロツクする。
ライン８はライン３３に連結されている。ライン
３３はエンジン４に連結されている。ライン３２
における水素に富むガスは、ライン３３におい
て、ライン８からの空気と混合する。ライン７に
あるバルブ３４は、そこを通る液状アルコールの
流れを制限する。ライン７を通る液状アルコール
は、エンジン４に供給される前に噴霧される。

原料アルコールとして好ましいアルコールはメ
タノールである。

第４図に示す発生の好ましい態様においては、
一旦、反応器３内の触媒層が、エンジン排ガスに
より初期反応器温度に予熱されると、温度スイツ
チSWによりバルブ２６が閉ざされ、バルブ３５
が開とされる。ライン７１にある温度スイツチ
TSもまたライン２２のバルブ２４を開とし、タ
ンク１からの液状メタノールの流れを開始させ、
ライン３２のバルブ３６を開としてエンジン４へ
の水素に富む燃料の流れを開始させる。吸熱反応
器３内の反応温度は、部分燃焼により維持され
る。部分燃焼率は、バルブ３５の制御によりライ
ン１５を介して導入される空気量によつて維持さ
れる。バルブ３５は、ライン７１内の出口ガス温
に対し応答する。バルブ３５は温度制御TC信号
によりライン７１に連結される。ライン７１の温
度制御TCは図示されている。

冷時スタートの際には、エンジンからの熱排ガ
スは、ライン２５およびバルブ２６を介して反応
器の熱交換室に送られる。排ガスは、ライン２７
を介して熱交換室を出る。反応器が操作温度にま
で加熱されている間、ライン３７からの排ガスが
ライン２５および吸熱反応器３の熱交換室に送ら
れるように、バルブ１８および７２が閉ざされ
る。反応器がその操作温度に達したときに、排ガ
スがライン３７から吸熱反応器３に送られず、ラ
イン３７からの排ガスがライン３９および７３に
送られるように、バルブ２６は閉ざされ、バルブ
１８および７２は開とされる。吸熱反応器１７０
からの排ガスは、ライン４０を介して大気中に送
られる。バルブ１８は過熱器への排ガスの流れを
制御し、吸熱器３のための所望の入口温度に、過
熱器５からのメタノール蒸気温度を制御する。こ
のように、吸熱反応器は排熱から分離される。吸
熱反応器３がその操作温度に達した後、過熱器５
は排ガスからの熱により過熱され続ける。気化器
２は任意の装置である。従つて、液状メタノール
は、メタノール又はアルコール貯蔵タンク１から
過熱器５に直接供給され得る。或いは、エンジン
排ガスは、過熱ヒーター５の出力ライン４０から
気化器２の供給ライン２９に送ることができる。
どの場合でも、エンジン冷媒は気化器２の供給ラ
イン２９に供給されないであろう。

ライン１１５を介して供給される空気は、予熱
器４１により予熱され得る。予熱器４１には、ラ
イン３７又は４０から排ガスが送られ、ライン１
１５を介してライン１９に送られる空気のための
予熱用熱を提供する。好ましいことに、予熱され
た熱は、ライン１９を介して断熱反応器３に送ら
れるアルコール蒸気の温度を下げない。

反応器３には、その中の温度を維持するため、
およびそこからの熱移動を最小とするために、そ
の熱交換壁１７に断熱加工が施されているのが好
ましい。

エンジンの空運転中には、低い排ガス温度のた
め吸熱反応器１７０において吸熱変換は無視でき
るので、空気／アルコール供給比は断熱比（約
0.16）に近い。高速運転中には、アルコール供給
量は実質的に増加し、一方、空気量はそれより低
い率で増加する。このように、空気／アルコール
供給量比は、実質的に0.16より低くなる。空運転
中には、断熱反応器は、供給メタノールの殆んど
を水素と一酸化炭素とに変換する。しかし、低い
空気／アルコール比での高速運転に際しては、断
熱反応器内の変換率は低レベルに低下する。反応
器３内の断熱触媒の上流にある反応器１７０内の
吸熱解離触媒の使用は、高速運転中の排ガスから
の排熱を用いて解離率を実質的に上昇させる。

実施例 １ 冷時スタート 断熱反応器の冷時スタートは断熱触媒層の予熱
のための熱排ガスを必要とするので、エンジン４
はメタノール変換システムに独立の方法により着
火されねばならない。この期間中は、エンジンは
バイパスラインを介して送られた液状アルコール
により作動する。

一旦、反応器内の断熱触媒層の温度が初期操作
温度に上昇すると、過熱されたアルコールは、ラ
イン１５を介して導入された容器とともに反応器
に供給される。アルコールの部分燃焼により発生
した熱のため、断熱触媒層の温度は、吸熱アルコ
ールの解離が有効となるまで上昇するであろう。

シリカに担持された20／10のCu／Ni触媒の場
合には、メタノールの部分燃焼反応を開始するた
めの層温度は、約148.9℃（300〓）以上である。
もし、より活性な触媒が用いられるならば、より
低い温度でもよい。

断熱反応器の冷時スタート中は、断熱反応器を
出た排ガスにより吸熱反応器もまた予熱される。
予熱後、断熱反応器から生成されたガスは、遅滞
なく吸熱反応器に供給され得る。吸熱触媒層温度
は、生成ガスと排ガスから得られる顕熱による吸
熱解離を生ぜしめるために、急速に上昇するであ
ろう。

エンジンは、プロパン、電気的に気化されたメ
タノール又は微細な霧状とされたメタノールのよ
うなガス状始動燃料により独立に始動され得る。

アルコール変換 一旦、断熱および吸熱反応器の冷時スタートが
完了すると、断熱および吸熱反応器は、吸熱反応
器内での最大排熱回収を得るように制御された断
熱反応器への導入空気により作動される。もしメ
タノールが断熱反応器内で完全に変換されるなら
ば、O₂／メタノール供給比は、通常0.16である。
この比は、メタンおよびジメチルエーテルのよう
な副生成物の発熱反応による小量の形成のため、
理論値0.174より低い。

空運転時には、吸熱反応器内における吸熱解離
のために用いられる排ガスからの排熱が不十分な
ため、断熱反応器への空気／アルコール比は断熱
比（約0.16）に近い。高速運転時には、アルコー
ルの供給量は実質的に増加し、一方、空気の供給
量は、吸熱反応器内の排熱回収が空気の必要量を
減少させるので、より少ない割合で増加する。空
運転時には、水素と一酸化炭素へのメタノールの
変換は断熱反応器内でほぼ完了する。しかし、高
速運転時には、低い空気／アルコール比は断熱反
応器内の解離率を低レベルに減少させる。第３図
の実施態様では、断熱反応器３の下流における吸
熱反応器７０は、排ガスからの排熱を用いて、残
りの未変換のメタノールを変換する。

Cu／NiおよびCu／Zuの二種断熱触媒層による
と、断熱反応器内において、主反応として次の３
つの反応が起る。

CH₃OH（ｑ）＋１／2O₂→H₂＋CO＋H₂O ΔH₂₉₈＝−36.134cal （） CH₃OH（ｑ）→2H₂＋CO ΔH₂₉₈＝21.664cal （） H₂O（ｑ）＋CO→H₂＋CO₂ ΔH₂₉₈＝−9.838cal （） なお、ΔH₂₉₈は、25℃（298K）、１気圧におけ
る標準反応熱を示す。

最初にメタノールはCu／Ni触媒ゾーンにおい
て反応（）および（）により変換され、残り
のメタノールは次のCu／Zn触媒ゾーンにおいて
反応（）および（）により変換される、
Cu／Ni触媒上において反応（）は非常に早い
ので、そのゾーンにおいて酸素は急速に消費され
る。反応（）の急速な進行は、そのゾーンにお
いて温度ピークを形成する。酸素が消費された
後、吸熱反応（反応（））が支配的となり、そ
のため、層温度は低下する。断熱反応器を出たガ
スは、Cu／Zn触媒の優れた転移活性のため、
水／ガス転移反応の平衡に極めて近づく。

実施例 ２ 第４図に示すプロセスの好ましい実施態様は、
吸熱／断熱反応器システムにより、メタノールを
内燃機関のためのH₂に富むガスに変換する。こ
のプロセスでは、吸熱解離により変換されたメタ
ノールの部分は、排ガス温度の増加に伴なつて増
加する。その結果、排ガスから熱が回収され、燃
料の加熱値が増加する。残りのメタノールは断熱
変換により変換される。このように、このプロセ
スは、たとえ排ガス温度が、空運転および低速運
転時のような低エンジン負荷において低くても、
メタノールをH₂に富む燃料に変換される。

このH₂に富む燃料の一定の生産は、エンジン
を高圧縮比（14まで）および低当量比（0.3）に
作動させることによりエンジンの熱効率を最大と
する上で重要である。排熱の回収およびH₂に富
む燃料による有効なエンジン操作のため、このプ
ロセスにより生成された解離メタノールによる総
括燃料熱効率は、ガソリンによるより50％以上、
メタノールによるよりも25％以上高い。

液状メタノールは気化器に送られ、そこでエン
ジン冷媒の顕熱により気化される。メタノール蒸
気は、過熱器／吸熱反応器内で過熱され、吸熱的
に解離される。任意に、メタノール蒸気の過熱
は、吸熱反応器に先行する別の容器内でなされ
る。過熱器／反応器には、吸熱解離のための触媒
層が設けられている。過熱および吸熱反応のため
の熱は、熱排ガスにより提供される。このよう
に、反応器内の変換率は、排熱から利用できる熱
に依存する。残りのメタノールは、断熱反応器内
で変換される。断熱反応器に導入される空気の量
は、反応器内で熱的に中間の変換が得られるよう
制御される。残りのメタノールは断熱反応器内で
変換される。断熱反応器からの生成ガスの温度
は、空気の導入のためのコントロールインデイケ
ーターとして用いられる。反応器には、発熱部分
燃焼および吸熱解離のための触媒層が設けられて
いる。メタノール変換により生成されるH₂に富
む燃料は、内部燃焼のためエンジンに供給され
る。

補助燃料としてエンジンに液状メタノールを直
接導入するためのバイパスラインが設けられてい
る。遷移高負荷（加速）時の良好なエンジン性能
のために、そのバイパスが必要とされる。

第４図に示す追加の重要な利点は次の通りであ
る。

１ 吸熱および断熱反応器は比較的小さい。断熱
反応器は、低エンジン負荷のためのメタノール
流を取扱うためにのみ大きさが決定される。吸
熱反応器は、高エンジン負荷においてメタノー
ルを完全に変換するためにのみ大きさが決定さ
れる。メタノノール流は高負荷時に高流量であ
るが、変換に必要な吸熱反応器のサイズは、熱
源としての排ガス温度が高いためにより小さ
い。

２ 吸熱反応器のサイズが小さいことは、反応器
操作を単純にする。吸熱反応は、排ガス温度が
完全エンジン負荷時に非常に高いときに、排ガ
スと触媒層の間の熱移動により制限されるよう
に設計されている。この設計は、過熱による触
媒の不活性化の問題を最小限に抑える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いられる反応器の断
面図、第２図は第１図の反応器の縦断面図、第３
図は本発明の燃料システムのフローダイヤグラ
ム、第４図は本発明の好ましい実施態様である燃
料システムのフローダイヤグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 液状アルコールを気化してアルコール蒸
   気を形成する工程、 (b) 実質量のエンジン排熱を吸熱解離触媒を有す
   る吸熱反応器に提供する工程、 (c) 前記蒸気と前記吸熱解離触媒とを接触させて
   水素に富むガス状蒸気混合物を形成する工程、 (d) 前記水素に富むガス状蒸気混合物を空気と混
   合して部分燃焼混合物を形成する工程、 (e) 部分燃焼触媒と解離触媒とを含む触媒層を有
   する断熱反応器を、操作温度範囲内で実質量の
   排熱なしに操作する工程、および (f) 前記部分燃焼混合物を前記部分燃焼触媒及び
   前記解離触媒と接触させて燃料混合物を形成す
   る工程を具備する自動車の内燃エンジンのため
   の燃料の処理および供給方法。 ２ 前記部分燃焼触媒はCu／Niであり、前記吸
   熱解離触媒はCu／Znである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３ 前記燃料生成物と空気を混合し、全燃料混合
   物を形成する工程、及び前記全燃料混合物を内燃
   エンジン内で燃焼させる工程をさらに具備する特
   許請求の範囲第１項の方法。