JPH062615A - 二酸化炭素を利用したエンジン燃焼システム - Google Patents
二酸化炭素を利用したエンジン燃焼システムInfo
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- JPH062615A JPH062615A JP4160853A JP16085392A JPH062615A JP H062615 A JPH062615 A JP H062615A JP 4160853 A JP4160853 A JP 4160853A JP 16085392 A JP16085392 A JP 16085392A JP H062615 A JPH062615 A JP H062615A
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- Japan
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- carbon dioxide
- engine
- gas
- reformer
- fuel
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- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
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- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンから排出されて失われる排熱等のエ
ネルギーの損失を減少させることにより消費燃料エネル
ギーに占める走行エネルギーの比率を上げ、かつ二酸化
炭素の排出を減少させたエンジン燃焼システムを提供す
る。 【構成】 燃料１をエンジン２に導入し燃焼させる。エ
ンジン２から二酸化炭素を含む排気ガスが排出される。
この熱い排気ガスを改質器３に導入し熱交換する。一
方、熱交換されるガスとして、別にメタンタンクに貯蔵
しているメタンとこのシステムで回収した二酸化炭素と
の混合ガスを改質器３へ導入して、次の式（１）の反応
を行わせて、水素ガスと一酸化炭素ガスを生成する。 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 → ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ
式（１） 生成した水素ガスと一酸化炭素ガスを燃料に添加してエ
ンジン２を燃焼させる。一方、改質器３で熱交換された
排気ガスを二酸化炭素分離器５に導入し、二酸化炭素を
回収し、このシステム内で前記のとおり反応させて消費
する。
ネルギーの損失を減少させることにより消費燃料エネル
ギーに占める走行エネルギーの比率を上げ、かつ二酸化
炭素の排出を減少させたエンジン燃焼システムを提供す
る。 【構成】 燃料１をエンジン２に導入し燃焼させる。エ
ンジン２から二酸化炭素を含む排気ガスが排出される。
この熱い排気ガスを改質器３に導入し熱交換する。一
方、熱交換されるガスとして、別にメタンタンクに貯蔵
しているメタンとこのシステムで回収した二酸化炭素と
の混合ガスを改質器３へ導入して、次の式（１）の反応
を行わせて、水素ガスと一酸化炭素ガスを生成する。 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 → ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ
式（１） 生成した水素ガスと一酸化炭素ガスを燃料に添加してエ
ンジン２を燃焼させる。一方、改質器３で熱交換された
排気ガスを二酸化炭素分離器５に導入し、二酸化炭素を
回収し、このシステム内で前記のとおり反応させて消費
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二酸化炭素の排出量を
低減化したエンジン燃焼システムに関する。
低減化したエンジン燃焼システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車のエンジンは消費燃料エ
ネルギーに対する走行エネルギーの比率が非常に低く、
消費燃料エネルギーのほとんどは熱等により放出されて
無駄になっているのが現状である。一方、地球温暖化の
原因の一つとして自動車から排出される二酸化炭素が最
近問題となっている。しかしながら、従来の自動車では
排ガス中の二酸化炭素を固定回収するのが難しいことも
あり、何ら対策がなされていない。
ネルギーに対する走行エネルギーの比率が非常に低く、
消費燃料エネルギーのほとんどは熱等により放出されて
無駄になっているのが現状である。一方、地球温暖化の
原因の一つとして自動車から排出される二酸化炭素が最
近問題となっている。しかしながら、従来の自動車では
排ガス中の二酸化炭素を固定回収するのが難しいことも
あり、何ら対策がなされていない。
【０００３】水素はガソリンに比べ質量あたりの反応エ
ネルギーが約３倍であり、またその発熱量はガソリンに
比べて約２．７倍であることから、自動車エンジンの燃
料として期待されている。ところで、従来、ガソリンを
燃料とする自動車のエンジンにおいてガソリンに数％程
度の水素を添加した燃料を用いると、水素の持っている
可燃範囲の広さ及び着火速度の速さの効果によりエンジ
ンの作動条件を希薄燃焼化、高圧縮化側に設定でき、結
果として燃料効率の向上が可能であることが知られてい
る（例えば、日本機械学会論文集５２巻４８４号，昭和
６１−１２，４０８４〜４０９６頁）。
ネルギーが約３倍であり、またその発熱量はガソリンに
比べて約２．７倍であることから、自動車エンジンの燃
料として期待されている。ところで、従来、ガソリンを
燃料とする自動車のエンジンにおいてガソリンに数％程
度の水素を添加した燃料を用いると、水素の持っている
可燃範囲の広さ及び着火速度の速さの効果によりエンジ
ンの作動条件を希薄燃焼化、高圧縮化側に設定でき、結
果として燃料効率の向上が可能であることが知られてい
る（例えば、日本機械学会論文集５２巻４８４号，昭和
６１−１２，４０８４〜４０９６頁）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は前記
した従来技術の問題点を解消し、従来、エンジンから排
出されて失われていた排熱等のエネルギーの損失を減少
させることにより消費燃料エネルギーに占める走行エネ
ルギーの比率を上げ、かつ地球温暖化の原因となる二酸
化炭素の排出を減少させたエンジン燃焼システムを提供
することを目的とする。また、本発明は、前記失われて
いた排熱等のエネルギーを水素の形で回収して燃料とし
て利用するエンジン燃焼システムを提供することを目的
とする。
した従来技術の問題点を解消し、従来、エンジンから排
出されて失われていた排熱等のエネルギーの損失を減少
させることにより消費燃料エネルギーに占める走行エネ
ルギーの比率を上げ、かつ地球温暖化の原因となる二酸
化炭素の排出を減少させたエンジン燃焼システムを提供
することを目的とする。また、本発明は、前記失われて
いた排熱等のエネルギーを水素の形で回収して燃料とし
て利用するエンジン燃焼システムを提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明は、エンジンの燃焼排気ガス中から二
酸化炭素を分離し、エンジンの排熱を利用して該二酸化
炭素によりメタンを改質して水素及び一酸化炭素を生成
させ、この生成した水素及び一酸化炭素を燃料に添加し
てエンジンを燃焼させることを特徴とするエンジン燃焼
システムとするものである。
るために、本発明は、エンジンの燃焼排気ガス中から二
酸化炭素を分離し、エンジンの排熱を利用して該二酸化
炭素によりメタンを改質して水素及び一酸化炭素を生成
させ、この生成した水素及び一酸化炭素を燃料に添加し
てエンジンを燃焼させることを特徴とするエンジン燃焼
システムとするものである。
【０００６】
【実施例１】図１は本発明のエンジン燃焼システムのフ
ロー図、図２はそのシステムの全体図である。図１及び
図２中、１はガソリン、メタノール、メタン、プロパン
等の燃料、２はエンジン、３は改質器、４はメタンタン
ク、５は二酸化炭素分離器である。本実施例１のシステ
ムを図１及び図２に基づいて説明する。
ロー図、図２はそのシステムの全体図である。図１及び
図２中、１はガソリン、メタノール、メタン、プロパン
等の燃料、２はエンジン、３は改質器、４はメタンタン
ク、５は二酸化炭素分離器である。本実施例１のシステ
ムを図１及び図２に基づいて説明する。
【０００７】燃料１は燃料インジェクタ６よりエンジン
２内に導入され燃焼される。このエンジン２から高温の
排ガスが排出されるので、この排ガスを改質器３に導入
して、改質器３中で排ガスの熱を、後で説明するメタン
及び二酸化炭素と熱交換する。図３に、改質器３を示
す。この改質器３は、内部にメタンと二酸化炭素の通路
となる触媒層１２が、エンジンからの燃焼された排気ガ
スと熱交換されやすくするために間隔をおいて多数、層
状に配置されている。この改質器３は、エンジンからの
排気ガスの熱により、６５０〜８００℃程度に保たれて
おり、その熱を利用して反応温度約７００℃でメタンを
別に回収した二酸化炭素で改質して、水素と一酸化炭素
を生成する。この反応は次の式（１）で示される。
２内に導入され燃焼される。このエンジン２から高温の
排ガスが排出されるので、この排ガスを改質器３に導入
して、改質器３中で排ガスの熱を、後で説明するメタン
及び二酸化炭素と熱交換する。図３に、改質器３を示
す。この改質器３は、内部にメタンと二酸化炭素の通路
となる触媒層１２が、エンジンからの燃焼された排気ガ
スと熱交換されやすくするために間隔をおいて多数、層
状に配置されている。この改質器３は、エンジンからの
排気ガスの熱により、６５０〜８００℃程度に保たれて
おり、その熱を利用して反応温度約７００℃でメタンを
別に回収した二酸化炭素で改質して、水素と一酸化炭素
を生成する。この反応は次の式（１）で示される。
【０００８】 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 → ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ 式（１） この改質器３に用いられる触媒には、シリカに担持され
たニッケル（Ｎｉ／ＳｉＯ2 ）、アルミナに担持された
ルテニウム（Ｒｕ／Ａｌ2 Ｏ4 ）、酸化マグネシウムＭ
ｇＯに担持されたＮｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄから選
ばれた金属が用いられる。特に酸化マグネシウムに担持
された触媒は耐熱性に優れている。
たニッケル（Ｎｉ／ＳｉＯ2 ）、アルミナに担持された
ルテニウム（Ｒｕ／Ａｌ2 Ｏ4 ）、酸化マグネシウムＭ
ｇＯに担持されたＮｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄから選
ばれた金属が用いられる。特に酸化マグネシウムに担持
された触媒は耐熱性に優れている。
【０００９】エンジンからの排ガスの熱は改質器３にお
いて熱交換されるため、温度が低下した排ガスが改質器
３から排出される。この改質器３からの排ガス中には二
酸化炭素が含まれているため、この排ガスを二酸化炭素
分離器５に導入し、二酸化炭素を分離する。この二酸化
炭素分離器５には構造の簡単な膜分離法による分離膜が
好適に用いられる。例えば、二酸化炭素の分離膜として
ポリ四フッ化エチレン膜にスチレンをグラフト重合し、
エチレンジアミン中に浸漬して得られる高分子膜が用い
られる。この高分子膜は、その膜中に含まれるエチレン
ジアミンが二酸化炭素と可逆的に錯体を形成することが
できる性質を利用した二酸化炭素回収分離作用を有する
高分子膜である。
いて熱交換されるため、温度が低下した排ガスが改質器
３から排出される。この改質器３からの排ガス中には二
酸化炭素が含まれているため、この排ガスを二酸化炭素
分離器５に導入し、二酸化炭素を分離する。この二酸化
炭素分離器５には構造の簡単な膜分離法による分離膜が
好適に用いられる。例えば、二酸化炭素の分離膜として
ポリ四フッ化エチレン膜にスチレンをグラフト重合し、
エチレンジアミン中に浸漬して得られる高分子膜が用い
られる。この高分子膜は、その膜中に含まれるエチレン
ジアミンが二酸化炭素と可逆的に錯体を形成することが
できる性質を利用した二酸化炭素回収分離作用を有する
高分子膜である。
【００１０】この高分子膜の表面積を大きくとるため
に、この高分子膜を中空繊維にして、自身が二酸化炭素
分離能力を持った中空繊維分離膜で、且つ高い圧力に耐
えるものとする。この中空繊維分離膜を数百万本束ねて
パイプ状の圧力容器に収め、二酸化炭素分離器５として
使用する。この二酸化炭素分離器５内に前記排気ガスを
導入することにより、中空繊維分離膜の各繊維の外側に
排気ガスを通し、各繊維の壁を透過してきた透過物質で
ある二酸化炭素は、各繊維の中空部の内部を通って取り
出される。このようにして分離された二酸化炭素を前記
したように、メタンタンク４から供給されるメタンと混
合して改質器３に導入することにより、前記式（１）の
反応を行い水素ガスと一酸化炭素ガスを生成させる。改
質器３と二酸化炭素分離器５を結ぶサイクルは、二酸化
炭素分離器５から排出される二酸化炭素を通す管路に設
けたガスバルブ９と、メタンタンク４からメタンが供給
される管路に設けたガスバルブ１０とによりガス圧が保
たれている。なお、二酸化炭素及びメタンの流量はそれ
ぞれガスバルブ９、１０で調整する。
に、この高分子膜を中空繊維にして、自身が二酸化炭素
分離能力を持った中空繊維分離膜で、且つ高い圧力に耐
えるものとする。この中空繊維分離膜を数百万本束ねて
パイプ状の圧力容器に収め、二酸化炭素分離器５として
使用する。この二酸化炭素分離器５内に前記排気ガスを
導入することにより、中空繊維分離膜の各繊維の外側に
排気ガスを通し、各繊維の壁を透過してきた透過物質で
ある二酸化炭素は、各繊維の中空部の内部を通って取り
出される。このようにして分離された二酸化炭素を前記
したように、メタンタンク４から供給されるメタンと混
合して改質器３に導入することにより、前記式（１）の
反応を行い水素ガスと一酸化炭素ガスを生成させる。改
質器３と二酸化炭素分離器５を結ぶサイクルは、二酸化
炭素分離器５から排出される二酸化炭素を通す管路に設
けたガスバルブ９と、メタンタンク４からメタンが供給
される管路に設けたガスバルブ１０とによりガス圧が保
たれている。なお、二酸化炭素及びメタンの流量はそれ
ぞれガスバルブ９、１０で調整する。
【００１１】このようにして排ガスの熱は改質器３での
反応に利用され、排ガスは熱交換された後、二酸化炭素
分離器５に導入されるが、余剰の改質ガスは、二酸化炭
素分離器５の手前のバイパスバルブ１１から大気へ放出
される。また二酸化炭素分離器５を通ったあと、二酸化
炭素を含まない排気ガスも大気へ放出される。改質ガス
（Ｈ2 ＋ＣＯ）は、圧力レギュレータ７（ピストン型）
で圧力を調整され、燃料インジェクタ６の直前にあるガ
スバルブ８から吸気側通路内に導入され、吸気される空
気と合流してエンジン２内へ導入される。
反応に利用され、排ガスは熱交換された後、二酸化炭素
分離器５に導入されるが、余剰の改質ガスは、二酸化炭
素分離器５の手前のバイパスバルブ１１から大気へ放出
される。また二酸化炭素分離器５を通ったあと、二酸化
炭素を含まない排気ガスも大気へ放出される。改質ガス
（Ｈ2 ＋ＣＯ）は、圧力レギュレータ７（ピストン型）
で圧力を調整され、燃料インジェクタ６の直前にあるガ
スバルブ８から吸気側通路内に導入され、吸気される空
気と合流してエンジン２内へ導入される。
【００１２】この改質器３とエンジン２とを結ぶサイク
ルは圧力レギュレータ７とガスバルブ８でガス圧が保た
れている。
ルは圧力レギュレータ７とガスバルブ８でガス圧が保た
れている。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、従来排出されていた二
酸化炭素の一部を回収して可燃ガスに変えて利用するこ
とができ、二酸化炭素の排出を減少させることができ
る。また、ＣＯ2 によりメタンを改質する際に使用する
熱エネルギーとしてエンジンの排熱を利用するのでエネ
ルギー効率が良い。
酸化炭素の一部を回収して可燃ガスに変えて利用するこ
とができ、二酸化炭素の排出を減少させることができ
る。また、ＣＯ2 によりメタンを改質する際に使用する
熱エネルギーとしてエンジンの排熱を利用するのでエネ
ルギー効率が良い。
【００１４】さらに、燃料に水素を添加することにより
エンジンの熱効率が向上する。また、水素は可燃範囲が
広く、着火速度が速いのでエンジンの作動条件を希薄燃
焼化、高圧縮化側に設定することができる。
エンジンの熱効率が向上する。また、水素は可燃範囲が
広く、着火速度が速いのでエンジンの作動条件を希薄燃
焼化、高圧縮化側に設定することができる。
【図１】本発明のエンジン燃焼システムの構成図
【図２】本発明のエンジン燃焼システムの全体図
【図３】本発明のエンジン燃焼システムにおける改質器
を示す。
を示す。
１ 燃料 ２ エンジン ３ 改質器 ４ メタンタンク ５ 二酸化炭素分離器 ６ 燃料インジェクタ ７ 圧力レギュレータ ８，９，１０ ガスバルブ １１ バイパスバルブ １２ 触媒層
Claims (1)
- 【請求項１】 エンジンの燃焼排気ガス中から二酸化炭
素を分離し、エンジンの排熱を利用して該二酸化炭素に
よりメタンを改質して水素及び一酸化炭素を生成させ、
この生成した水素及び一酸化炭素を燃料に添加してエン
ジンを燃焼させることを特徴とするエンジン燃焼システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4160853A JPH062615A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 二酸化炭素を利用したエンジン燃焼システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4160853A JPH062615A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 二酸化炭素を利用したエンジン燃焼システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062615A true JPH062615A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15723812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4160853A Pending JPH062615A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 二酸化炭素を利用したエンジン燃焼システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062615A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100386508C (zh) * | 2005-05-19 | 2008-05-07 | 张大弓 | 发动机余热煤气发生装置 |
| JP2013518718A (ja) * | 2010-02-10 | 2013-05-23 | クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン | 切替可能なイオン強度を有する水 |
| JP2014508240A (ja) * | 2011-01-20 | 2014-04-03 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 車両内燃機関の排気ガスからのｃｏ２の車載での回収及び貯蔵のための廃熱を利用する膜分離方法及びシステム |
| US10377647B2 (en) | 2010-12-15 | 2019-08-13 | Queen's University at Kingson | Systems and methods for use of water with switchable ionic strength |
| CN111137860A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 一种甲烷二氧化碳干重整反应炉 |
| KR20200055557A (ko) * | 2018-11-13 | 2020-05-21 | 엄환섭 | 이산화탄소 제거장치 및 제거방법 |
| KR20210109756A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210109746A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210110951A (ko) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210113881A (ko) * | 2020-03-09 | 2021-09-17 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP4160853A patent/JPH062615A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100386508C (zh) * | 2005-05-19 | 2008-05-07 | 张大弓 | 发动机余热煤气发生装置 |
| JP2013518718A (ja) * | 2010-02-10 | 2013-05-23 | クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン | 切替可能なイオン強度を有する水 |
| US11498853B2 (en) | 2010-02-10 | 2022-11-15 | Queen's University At Kingston | Water with switchable ionic strength |
| US10377647B2 (en) | 2010-12-15 | 2019-08-13 | Queen's University at Kingson | Systems and methods for use of water with switchable ionic strength |
| JP2014508240A (ja) * | 2011-01-20 | 2014-04-03 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 車両内燃機関の排気ガスからのｃｏ２の車載での回収及び貯蔵のための廃熱を利用する膜分離方法及びシステム |
| JP2017115891A (ja) * | 2011-01-20 | 2017-06-29 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 車両内燃機関の排気ガスからのｃｏ２の車載での回収及び貯蔵のための廃熱を利用する膜分離方法 |
| KR20200055557A (ko) * | 2018-11-13 | 2020-05-21 | 엄환섭 | 이산화탄소 제거장치 및 제거방법 |
| CN111137860A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 一种甲烷二氧化碳干重整反应炉 |
| CN111137860B (zh) * | 2019-12-31 | 2023-03-10 | 太原理工大学 | 一种甲烷二氧化碳干重整反应炉 |
| KR20210109756A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210109746A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210110951A (ko) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
| KR20210113881A (ko) * | 2020-03-09 | 2021-09-17 | 삼성중공업 주식회사 | 연소기관의 배기장치 |
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