JPH0610411B2 - 車両搭載用燃料改質装置 - Google Patents
車両搭載用燃料改質装置Info
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- JPH0610411B2 JPH0610411B2 JP31734989A JP31734989A JPH0610411B2 JP H0610411 B2 JPH0610411 B2 JP H0610411B2 JP 31734989 A JP31734989 A JP 31734989A JP 31734989 A JP31734989 A JP 31734989A JP H0610411 B2 JPH0610411 B2 JP H0610411B2
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用のディーゼルエンジンに適用され、エ
ンジン排気中の窒素酸化物を除去すると共に燃焼効率を
向上させることができる車両搭載用燃料改質装置に関す
る。
ンジン排気中の窒素酸化物を除去すると共に燃焼効率を
向上させることができる車両搭載用燃料改質装置に関す
る。
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して燃
焼効率は優れているが、ガソリンエンジンが排気中の窒
素酸化物を触媒により除去できるのに対して、ディーゼ
ルエンジンは排気中の酸素量が多いため触媒が使用でき
ないため、煤および窒素酸化物の低減が困難であるとい
う問題を有し、煤を低減するには高温で燃焼させる必要
があるのに対して、窒素酸化物を低減するには低温で燃
焼させる必要があるため、燃焼の改善のみにより煤およ
び窒素酸化物を同時に低減させることは困難である。
焼効率は優れているが、ガソリンエンジンが排気中の窒
素酸化物を触媒により除去できるのに対して、ディーゼ
ルエンジンは排気中の酸素量が多いため触媒が使用でき
ないため、煤および窒素酸化物の低減が困難であるとい
う問題を有し、煤を低減するには高温で燃焼させる必要
があるのに対して、窒素酸化物を低減するには低温で燃
焼させる必要があるため、燃焼の改善のみにより煤およ
び窒素酸化物を同時に低減させることは困難である。
この問題を解決するために、本出願人は特願昭６３−１
４２４０１号にて新規なディーゼルエンジンの燃焼シス
テムを提案している。
４２４０１号にて新規なディーゼルエンジンの燃焼シス
テムを提案している。
これを第２図により説明する。ディーゼルエンジン１の
燃料である軽油タンク２から軽油を電磁弁３を経て、適
宜の与熱手段を設けた燃料改質装置４に導入すると共
に、ブレーキ用コンプレッサーエアタンク５から高圧空
気を導入し、８００℃、８気圧の条件下、部分酸化反応
を行わせる。一酸化炭素、水素および窒素からなる反応
生成ガスを、芳香族ポリイミドからなる水素分離膜６か
らなる分離装置に加圧状態のまま導入する。この水素分
離膜を通過した水素、窒素は、加圧ポンプ７により加圧
して、アンモニア合成反応器８に導入される。アンモニ
ア合成反応器８により、合成されたアンモニアは、アン
モニア分離装置１３に導入され、脱離したアンモニアは
アンモニアタンク９に貯蔵される。また未反応の窒素、
水素ガスはポンプ１４により、アンモニア合成反応器８
に還流させる。
燃料である軽油タンク２から軽油を電磁弁３を経て、適
宜の与熱手段を設けた燃料改質装置４に導入すると共
に、ブレーキ用コンプレッサーエアタンク５から高圧空
気を導入し、８００℃、８気圧の条件下、部分酸化反応
を行わせる。一酸化炭素、水素および窒素からなる反応
生成ガスを、芳香族ポリイミドからなる水素分離膜６か
らなる分離装置に加圧状態のまま導入する。この水素分
離膜を通過した水素、窒素は、加圧ポンプ７により加圧
して、アンモニア合成反応器８に導入される。アンモニ
ア合成反応器８により、合成されたアンモニアは、アン
モニア分離装置１３に導入され、脱離したアンモニアは
アンモニアタンク９に貯蔵される。また未反応の窒素、
水素ガスはポンプ１４により、アンモニア合成反応器８
に還流させる。
上記水素分離膜６を通過しなかった一酸化炭素、窒素等
のガスは、エンジンに導入して燃焼させる。一方、貯蔵
されたアンモニアは、エンジン１の回転数および負荷に
応じて生成するＮＯｘ量、またはＮＯ濃度センサー１０
からの信号に応じて、制御手段（ＥＣＵ）により適宜量
排気ガス中に供給される。アンモニアを混合した排気ガ
スは、ＮＯｘ処理用触媒床１２に導入され、ＮＯｘは還
元処理される。
のガスは、エンジンに導入して燃焼させる。一方、貯蔵
されたアンモニアは、エンジン１の回転数および負荷に
応じて生成するＮＯｘ量、またはＮＯ濃度センサー１０
からの信号に応じて、制御手段（ＥＣＵ）により適宜量
排気ガス中に供給される。アンモニアを混合した排気ガ
スは、ＮＯｘ処理用触媒床１２に導入され、ＮＯｘは還
元処理される。
上記システムは要するに、燃料改質装置４において燃料
の一部を改質し水素を含む改質ガスを発生させ、この改
質ガスを用いてディーゼル燃焼のプロセスを改善すると
共に、改質ガス中の水素からアンモニアを合成してエン
ジンから排出されるＮＯｘを還元処理により分解し、こ
れによりエンジンから排出されるＮＯｘおよび煤の大幅
な低減を狙うものである。
の一部を改質し水素を含む改質ガスを発生させ、この改
質ガスを用いてディーゼル燃焼のプロセスを改善すると
共に、改質ガス中の水素からアンモニアを合成してエン
ジンから排出されるＮＯｘを還元処理により分解し、こ
れによりエンジンから排出されるＮＯｘおよび煤の大幅
な低減を狙うものである。
従来、工業的に石油燃料から水素を得る燃料改質手法と
しては、水蒸気改質プロセスが知られているが、水を必
要とすること、装置が大型化すること、温度、水量等の
システムの制御が複雑なことのため、車両に搭載するこ
とは困難であった。
しては、水蒸気改質プロセスが知られているが、水を必
要とすること、装置が大型化すること、温度、水量等の
システムの制御が複雑なことのため、車両に搭載するこ
とは困難であった。
本発明は上記問題を解決するものであって、燃料改質手
法として部分酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化
を図り車両に搭載可能にすることを目的とする。
法として部分酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化
を図り車両に搭載可能にすることを目的とする。
そのために、本発明の車両搭載用燃料改質装置は、ケー
ス２１内に配設されるグロープラグ３０および触媒床２
２と、ケース２１の一端に連結される熱交換器２５と、
ケース２１と熱交換器２５を連結する空気供給管３１
と、ケース２１の他端に連結される燃料気化器２６と、
触媒床２２の回りに設けられる燃料気化用コイル２７
と、燃料気化器２６および空気供給管３１に設けられる
電気ヒータ３２，３３とを有し、始動時には電気ヒータ
３２，３３に通電し燃料を燃料気化器２６を介してケー
ス２１内に供給し、触媒床の温度上昇により燃料を燃料
気化用コイル２７に切換えてケース２１内に供給するこ
とを特徴とする。
ス２１内に配設されるグロープラグ３０および触媒床２
２と、ケース２１の一端に連結される熱交換器２５と、
ケース２１と熱交換器２５を連結する空気供給管３１
と、ケース２１の他端に連結される燃料気化器２６と、
触媒床２２の回りに設けられる燃料気化用コイル２７
と、燃料気化器２６および空気供給管３１に設けられる
電気ヒータ３２，３３とを有し、始動時には電気ヒータ
３２，３３に通電し燃料を燃料気化器２６を介してケー
ス２１内に供給し、触媒床の温度上昇により燃料を燃料
気化用コイル２７に切換えてケース２１内に供給するこ
とを特徴とする。
なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
本発明においては、始動時には、電気ヒータ３２、３３
に通電し、燃料を燃料気化器２６に供給し、気化した燃
料をケース２１内に供給すると共に、空気供給管３１よ
り加熱された空気を供給する。ここでグロープラグ３０
が起動され触媒床２２内で反応が開始され、反応生成ガ
スは熱交換器２５を通って排出される。触媒床２２の昇
温に伴い温度センサ４１の出力信号により、燃料を燃料
気化用コイル２７に切換え、ここで触媒床２２の熱によ
り気化された燃料がケース２１内に供給され、熱交換器
２５の出口温度が高くなると、温度センサ４２の出力信
号により、電気ヒータ３２およびグロープラグ３０への
通電を停止する。
に通電し、燃料を燃料気化器２６に供給し、気化した燃
料をケース２１内に供給すると共に、空気供給管３１よ
り加熱された空気を供給する。ここでグロープラグ３０
が起動され触媒床２２内で反応が開始され、反応生成ガ
スは熱交換器２５を通って排出される。触媒床２２の昇
温に伴い温度センサ４１の出力信号により、燃料を燃料
気化用コイル２７に切換え、ここで触媒床２２の熱によ
り気化された燃料がケース２１内に供給され、熱交換器
２５の出口温度が高くなると、温度センサ４２の出力信
号により、電気ヒータ３２およびグロープラグ３０への
通電を停止する。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の車両搭載用燃料改質装置の１実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
第１図において、本発明の車両搭載用燃料改質装置４
は、アルミナセメントで形成されるケース２１と、ケー
ス２１内に配設される触媒床２２と、ケース２１の一端
に連結され断熱材２３にて覆われる熱交換器２５と、ケ
ース２１の他端に連結される燃料気化器２６とを有す
る。触媒床２２の触媒は、ニッケル系円柱ペレット状の
ものを使用する。
は、アルミナセメントで形成されるケース２１と、ケー
ス２１内に配設される触媒床２２と、ケース２１の一端
に連結され断熱材２３にて覆われる熱交換器２５と、ケ
ース２１の他端に連結される燃料気化器２６とを有す
る。触媒床２２の触媒は、ニッケル系円柱ペレット状の
ものを使用する。
ケース２１の内周面で触媒床２２の回りには、コイル状
に燃料気化用コイル２７が設けられ、該コイル２７の一
端は第１の燃料供給管２９によりケース２１の上流側に
連結されている。また、ケース２１内には燃料点化用の
グロープラグ３０が設けられている。また、エアタンク
５の空気は熱交換器２５内を通って空気供給管３１から
ケース２１の上流側に供給される。この空気供給管３１
には電気ヒータ３２が設けられている。
に燃料気化用コイル２７が設けられ、該コイル２７の一
端は第１の燃料供給管２９によりケース２１の上流側に
連結されている。また、ケース２１内には燃料点化用の
グロープラグ３０が設けられている。また、エアタンク
５の空気は熱交換器２５内を通って空気供給管３１から
ケース２１の上流側に供給される。この空気供給管３１
には電気ヒータ３２が設けられている。
燃料気化器２６には電気ヒータ３３が設けられ、気化さ
れた燃料を第２の燃料供給管３５によりケース２１内に
供給される。燃料タンク２の燃料は、プランジャポンプ
３６により電磁弁３７を経て燃料気化器２６に供給され
ると共に、電磁弁３９を経て燃料気化用コイル２７に供
給される。また、触媒床２２の出口および熱交換器２５
の出口には、温度センサ４１、４２が配設されている。
れた燃料を第２の燃料供給管３５によりケース２１内に
供給される。燃料タンク２の燃料は、プランジャポンプ
３６により電磁弁３７を経て燃料気化器２６に供給され
ると共に、電磁弁３９を経て燃料気化用コイル２７に供
給される。また、触媒床２２の出口および熱交換器２５
の出口には、温度センサ４１、４２が配設されている。
上記構成からなる本発明の作用について説明する。
始動時には、電気ヒータ３２、３３に通電し、空気供給
管の空気を３００℃程度に昇温し、燃料気化器２６を４
５０℃程度に加熱する。ついで、プランジャポンプ３６
を起動させ、電磁弁３９を閉じて電磁弁３７を開く。燃
料はプランジャポンプ３６により電磁弁３７を経て燃料
気化器２６に供給され、ここで気化された燃料は第２の
燃料供給管３５によりケース２１内に供給されると共
に、空気供給管３１より加熱された空気が供給される。
なお、ケース２１内には、空燃比（Ａ／Ｆ）が１５にな
るように調量される。ここでグロープラグ３０が起動さ
れ触媒床２２内で反応が開始され、反応生成ガスは熱交
換器２５を通って排出される。
管の空気を３００℃程度に昇温し、燃料気化器２６を４
５０℃程度に加熱する。ついで、プランジャポンプ３６
を起動させ、電磁弁３９を閉じて電磁弁３７を開く。燃
料はプランジャポンプ３６により電磁弁３７を経て燃料
気化器２６に供給され、ここで気化された燃料は第２の
燃料供給管３５によりケース２１内に供給されると共
に、空気供給管３１より加熱された空気が供給される。
なお、ケース２１内には、空燃比（Ａ／Ｆ）が１５にな
るように調量される。ここでグロープラグ３０が起動さ
れ触媒床２２内で反応が開始され、反応生成ガスは熱交
換器２５を通って排出される。
触媒床２２の昇温に伴い出口温度が６００℃程度になる
と、温度センサ４１の出力信号により、プランジャポン
プ３６は燃料供給量を増大させると共に、電磁弁３７を
閉じて電磁弁３９を開く。燃料は、燃料気化用コイル２
７に切換えられここで触媒床２２の熱により気化された
燃料がケース２１内に供給される。熱交換器２５の出口
温度が４００℃程度になると、温度センサ４２の出力信
号により、電気ヒータ３２およびグロープラグ３０への
通電を停止する。
と、温度センサ４１の出力信号により、プランジャポン
プ３６は燃料供給量を増大させると共に、電磁弁３７を
閉じて電磁弁３９を開く。燃料は、燃料気化用コイル２
７に切換えられここで触媒床２２の熱により気化された
燃料がケース２１内に供給される。熱交換器２５の出口
温度が４００℃程度になると、温度センサ４２の出力信
号により、電気ヒータ３２およびグロープラグ３０への
通電を停止する。
各種燃料を用いて本発明の車両搭載用燃料改質装置を使
用した場合の改質ガス成分濃度を、ガスクロマトグラフ
により分析した結果を表１に示す。
用した場合の改質ガス成分濃度を、ガスクロマトグラフ
により分析した結果を表１に示す。
ここで、目標値とは、Ｈ／Ｃ比１．９の燃料が部分酸化
反応式により完全分解した場合の予想されるガス濃度で
ある。なお、部分酸化反応式は、 ＣｎＨ2n＋（ｎ／２）Ｏ２＝ｎＣＯ＋ｎＨ２である。
反応式により完全分解した場合の予想されるガス濃度で
ある。なお、部分酸化反応式は、 ＣｎＨ2n＋（ｎ／２）Ｏ２＝ｎＣＯ＋ｎＨ２である。
表１に示す如く、灯油、軽油でも分解可能であるが、燃
料の重質化に伴い水素、一酸化炭素の収率低下の傾向が
見られる。また、ガス成分中の窒素含有率が増加してい
ることは、水や未分解炭化水素等の液状排出物がかなり
多いことを示している。さらに、各燃料とも煤の生成と
触媒の粉化・劣化があり、特に、加圧条件下で顕著であ
った。触媒粉化は触媒表面にカーボンが析出しこれが燃
焼することによる熱劣化と考えられる。
料の重質化に伴い水素、一酸化炭素の収率低下の傾向が
見られる。また、ガス成分中の窒素含有率が増加してい
ることは、水や未分解炭化水素等の液状排出物がかなり
多いことを示している。さらに、各燃料とも煤の生成と
触媒の粉化・劣化があり、特に、加圧条件下で顕著であ
った。触媒粉化は触媒表面にカーボンが析出しこれが燃
焼することによる熱劣化と考えられる。
これらの問題に対処し煤生成の抑制を図るために、第１
図に示すように、燃料気化器２６および燃料気化用コイ
ル２７にプランジャーポンプ４０により小量の水を添加
した。その結果、小量の水の添加は、煤生成の抑制、触
媒の粉化・劣化の防止に大きな効果を有することが判明
した。
図に示すように、燃料気化器２６および燃料気化用コイ
ル２７にプランジャーポンプ４０により小量の水を添加
した。その結果、小量の水の添加は、煤生成の抑制、触
媒の粉化・劣化の防止に大きな効果を有することが判明
した。
以上のように本発明によれば、燃料改質手法として部分
酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化を図り、車両
に搭載可能にすることが可能となる。
酸化反応を採用しつつ装置のコンパクト化を図り、車両
に搭載可能にすることが可能となる。
第１図は本発明の車両搭載用燃料改質装置の１実施例を
示す構成図、第２図は従来のディーゼルエンジンの燃焼
システムを示す構成図である。 ２１…ケース、２２…触媒床、２５…熱交換器、２６…
燃料気化器、２７…燃料気化用コイル、３０…グロープ
ラグ、３１…空気供給管、３２、３３…電気ヒータ。
示す構成図、第２図は従来のディーゼルエンジンの燃焼
システムを示す構成図である。 ２１…ケース、２２…触媒床、２５…熱交換器、２６…
燃料気化器、２７…燃料気化用コイル、３０…グロープ
ラグ、３１…空気供給管、３２、３３…電気ヒータ。
Claims (1)
- 【請求項１】ケースに配設されるグロープラグおよび触
媒床と、ケースの一端に連結される熱交換器と、ケース
と熱交換器を連結する空気供給管と、ケースの他端に連
結される燃料気化器と、前記触媒床の回りに設けられる
燃料気化用コイルと、該燃料気化器および前記空気供給
管に設けられる電気ヒータとを有し、始動時には両電気
ヒータに通電し燃料を前記燃料気化器を介してケース内
に供給し、前記触媒床の温度上昇により燃料を前記燃料
気化用コイルに切換えてケース内に供給することを特徴
とする車両搭載用燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31734989A JPH0610411B2 (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 車両搭載用燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31734989A JPH0610411B2 (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 車両搭載用燃料改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179121A JPH03179121A (ja) | 1991-08-05 |
| JPH0610411B2 true JPH0610411B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=18087236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31734989A Expired - Lifetime JPH0610411B2 (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 車両搭載用燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610411B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3017536U (ja) * | 1995-04-28 | 1995-10-31 | 直義 嘉山 | 建築構造物とそれに使用するパッキング |
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-
1989
- 1989-12-06 JP JP31734989A patent/JPH0610411B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP3017536U (ja) * | 1995-04-28 | 1995-10-31 | 直義 嘉山 | 建築構造物とそれに使用するパッキング |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03179121A (ja) | 1991-08-05 |
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