氢利用内燃机制造技术

本发明专利技术涉及自由地选择一种或两种以上的燃料供给于内燃机的系统。一种氢利用内燃机，其供给从氢化燃料、由氢化燃料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种以上的燃料以进行工作，其中，具有：氢化燃料储存部；进行脱氢反应的反应装置；分离富氢气体和脱氢产物的分离装置；及储存该脱氢产物的脱氢产物储存部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢利用内燃机，特别是，涉及可以将氢化燃料、在车 辆内产生的富氢气体及脱氢产物用作燃料的氢利用内燃机。
技术介绍
作为驱动机动车用的动力源， 一直以来，广泛使用以汽油为燃料 的汽油机。汽油机一般通过燃烧作为主燃料的汽油与空气的混合气体 来发动，但是，近年来，对在该混合气体中进一步添加氢的技术的实 用化展开了研究。而且，作为机动车用燃料，推测今后不仅在以汽油机、柴油机、 氢发动机为首的内燃机中，而且在搭载于电动车等上的燃料电池等的 发动机以外的氢利用装置中也增加氢的利用。可是，目前的情况是还未确立与氢的供给方法相关的技术，在要 给内燃机或燃料电池供给氢的情况下，必须在车辆上搭载氢或生成氢 用的原燃料。即，在搭载氢的情况中，由将富氢气体压縮成高压状或 液状而填充的高压储气瓶(高压罐或液态氢罐等)、或者吸附氢的氢吸附合金或氢吸附材料来搭载；在搭载原燃料的情况中，搭载作为原燃 料的甲醇或汽油等碳氢化合物及通过对该原燃料进行水蒸气改性来生 成富氢气体的氢生成装置。但是，在将氢本身搭载在车辆上的情况中，当以压缩状态搭载在 高压罐中时，由于高压罐虽然比较大，但壁厚厚，内部容积不大，因 此氢填充量少。对于作为液态氢搭载的情况，存在气化损失，此外， 由于液化需要很大的能量，所以就总的能量效率而言，这是不希望的。而且，在氢吸附合金或氢吸着材料中，必需的氢储藏密度不充分，而 且，氢的吸附或吸着等的控制非常困难。另外，为了使氢高压化、液 化或吸附氢，必需另外配备设备。另一方面，在搭载原燃料的情况中，与搭载氢的情况相比，具有 在一次燃料补充下可行驶的距离长的优点，在碳氢化合物系的原燃料 中，与富氢气体相比，具有输送等处理容易的优点。而且，即使氢燃 烧，也会与空气中的氧结合形成水，所以没有公害的担心。例如，对于作为碳氢化合物系物质的一种的萘垸(十氢萘)，由 于在常温下，蒸气压几乎为零(沸点为200。C附近)，所以处理容易， 因此期待作为原燃料使用的可能性。作为萘烷的脱氢化方法，公知的一种方法是，在含有从钴、铑、 铱、铁、铽、镍及铂中选择的至少一种过渡金属的过渡金属络合物存 在的情况下，用光照射萘烷，使氢从萘垸脱离(例如，参见专利文献1)。 而且，公知的方法还有，在有机磷化合物的铑络合物存在的情况下， 或在有机磷化合物和铑化合物存在的情况下，通过在萘垸上进行光照射，由萘烷制造氢(例如，参见专利文献2)。萘烷的脱氢反应如下进行。C10H18 (萘垸)—C1QH8 (萘)+5H2 (氢)而且，作为原燃料使用萘垸或环己烷等有机氢化物的氢燃料供给 系统也被公开了 (例如，参见专利文献3、 4)。专利文献h日本特公平3 — 9091号公报 专利文献2:日本特公平5 — 18761号公报 专利文献3:日本特开2001 — 110437号公报 专利文献4:日本特开2002 — 255503号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的第一目的在于提供一种将氢化上述有机氢化物、 汽油、轻油等后的物质(以下，称作"氢化燃料")直接或分解后供 给汽油机或柴油机、氢发动机等内燃机的系统。而且，本专利技术的第二目的在于提供一种由包含有机氢化物的氢化 汽油生成富氢气体及脱氢化汽油、并将它们作为燃料供给于内燃机的 系统。实现上述第一目的的氢利用内燃机，供给从氢化燃料、由氢化燃 料脱氢得到的脱氢产物及氢中选择的一种或两种以上的燃料以进行工 作，其构成为，包括氢化燃料储存部；反应装置，具有可加热地配置的催化剂，并使由该氢化燃料储存部供给的氢化燃料在加热的所述 催化剂上进行脱氢反应；分离装置，分离由该脱氢反应产生的富氢气 体和脱氢产物；及脱氢产物储存部，储存分离后的该脱氢产物。实现上述第二目的的氢利用内燃机的特征在于，具有氢化汽油 罐，储存包含有机氢化物的氢化汽油；燃料分离装置，将所述氢化汽 油分离成富氢气体和脱氢化汽油；及燃料供给装置，在所述氢化汽油、 所述富氢气体及所述脱氢化汽油中，至少将所述富氢气体和所述脱氢 化汽油作为燃料分别单独地或同时供给于内燃机。附图说明图1为表示本专利技术第一实施方式的概略结构图。 图2为放大表示本专利技术第一实施方式的脱氢反应器的概略图。 图3为说明本专利技术第二实施方式结构用的视图。 图4为用于说明在氢化汽油和脱氢化汽油之间引起的氢化反应及 脱氢化反应的一个例子的图。图5为在本专利技术的第二实施方式中实行的程序的流程图。图6为用于说明本专利技术的第二实施方式的变形例的图。具体实施方式下面，参照附图说明本专利技术的氢利用内燃机的实施方式。另外， 在下述实施方式中，以在车辆上搭载汽油机并将氢化汽油用作氢化燃 料的情况为中心进行说明。但是，本专利技术不限于这些实施方式。(第1实施方式)本实施方式将脱氢反应器设置在搭载以汽油为燃料的汽油机的机 动车上，可以将氢化汽油直接送至发动机，使氢化汽油在高温催化剂 的存在下反应生成富氢气体和脱氢产物(汽油)，并将它们分离、任 意选择地供给于内燃机。而且，在本实施方式中，使通过脱氢反应产 生的富氢气体混合到排气中通过催化剂，可净化排气。本实施方式形成图l所示的结构。下面，根据该图进行详细说明。将氢化汽油从外部供给于氢化燃料储存部4。氨化燃料储存部4 形成和后述氢分离后的脱氢产物储存部3共有的罐。在本实施方式中，可以将氢化汽油从氢化燃料储存部4经阀VI 和V2由泵Pl从喷射器19直接供给内燃机，可以将氢化汽油直接作为 内燃机的燃料。而且，氢化汽油也可以经由VI和V2由处于供给配管7上的泵P2 供给脱氢反应器(反应装置)1。在本实施方式中，以包围用于排出从发动机排出的排气的排气管 的方式设置脱氢反应器(反应装置)1，并在其中设有催化剂ll，该反 应器在环形室型的蜂窝状载体的各单元的内壁上设置氧化铝涂层，在 该涂层上承载作为催化剂的金属微粒。而且，脱氢反应器1具有将氢化汽油供给于催化剂11的喷射器(燃料供给装置)12，并使供给的氢 化汽油在由排气的热量(排气热)加热的催化剂11中进行脱氢反应。进一步参照图2对脱氢反应器1进行说明。图2为脱氢反应器的催化剂11的透视图。如该图所示，催化剂11为在圆筒上开孔的环形室状的形状，排气管13可以贯通该孔。排气管13在一端通过排气门27与内燃机的气缸5相连，从另一 端经净化催化剂排出排气(参照图l)。氢化汽油喷射器12将氢化汽油大角度地雾化喷射到催化剂11上， 从而能效率高地生成富氢气体。另一方面，在排气管13的下侧，沿排气管13设置混合气体通过 用的流路30，在通过产生的混合气体的情况中，特别是混合气体中的 脱氢产物可以在不冷凝的情况下以原来的气体状态通过。而且，在脱氢反应器1上，连接有阀V3和用于排出氢及脱氢产物 的回流管14的一端，并通过回流管14与分离装置2连通。在分离装置2中，使氢和脱氢产物冷却，脱氢产物液化后留在罐 下部，和氢分离。在分离装置2的上部连接具有泵P4和止回阀的、富氢气体通过用 的配管17的一端，在其底部连接配管10，以与脱氢产物储存部3相连。 分离后的富氢气体通过配管17从分离装置2排出，留在分离装置2中 的脱氢产物可通过配管10导入脱氢产物储存部3。在发动机的气缸5上分别通过进气门26、排气门27连接进气管 25和排出排气用的排气管13,所述进气管用于将燃料与空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢利用内燃机，其特征在于，具有：　氢化汽油罐，储存包含有机氢化物的氢化汽油；　燃料分离装置，将所述氢化汽油分离成富氢气体和脱氢化汽油；及　燃料供给装置，在所述氢化汽油、所述富氢气体及所述脱氢化汽油中，至少将所述富氢气体 和所述脱氢化汽油作为燃料分别单独地或同时供给于内燃机，　所述燃料供给装置具有：　富氢气体供给装置，用于将所述富氢气体供给于内燃机；　脱氢化汽油供给装置，用于将所述脱氢化汽油供给于内燃机；　燃料选择装置，从所述富氢气体 及所述脱氢化汽油中选择应用作燃料的一种以上的燃料；及　燃料供给控制装置，控制所述富氢气体供给装置及所述脱氢化汽油供给装置，以将选择的燃料供给于内燃机，　所述氢利用内燃机还具有用于储存所述富氢气体的富氢气体罐、和判断所述富氢气体的 残余量是否超过可供给判定量的富氢气体残余量判定装置，　所述燃料供给控制装置具有燃料供给量计算装置，该燃料供给量计算装置在只有所述脱氢化汽油被供给于内燃机的前提下，计算该脱氢化汽油的燃料供给量，　所述燃料供给控制装置在所述富氢气体 的残余量为所述可供给判定量以下的情况下，根据由所述燃料供给量计算装置算出的燃料供给量，仅将所述脱氢化汽油供给于内燃机。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：品川知广，渥美贵司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]