(57)【要約】【課題】アルコールからなる燃料またはアルコールを含む混合燃料のアルコールをエーテルに改質する際に副生不飽和炭化水素を容易に分離できる内燃機関システムを提供する。【解決手段】内燃機関１と、触媒を作用させてアルコールをエーテルに改質し、エーテルと共に、副生する不飽和炭化水素と水とを含む混合液を生成する改質手段２と、該混合液を、エーテルと不飽和炭化水素と水とに分離する混合液分離手段５と、該アルコールと該エーテルとを燃料として該内燃機関に供給する燃料供給手段６ａ、６ｂとを備える。分離手段５は、容器１２に収容された該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように容器１２内の圧力を制御する圧力制御手段１４を備える。混合液分離手段５は、容器１２下部から該水を排出する第１の排出手段７と、容器１２上部から該不飽和炭化水素を排出する第２の排出手段８とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
アルコールからなる燃料の少なくとも一部に触媒を作用させて該アルコールをエーテルに改質して、該エーテルと共に、該改質の際に副生する不飽和炭化水素と水とを含む混合液を生成する改質手段と、
該混合液を、エーテルと不飽和炭化水素と水とに分離する混合液分離手段と、
該アルコールと該エーテルとを燃料として該内燃機関に供給する燃料供給手段とを備える内燃機関システムであって、
該混合液分離手段は、該エーテルと該不飽和炭化水素と該水とを収容する容器と、該容器に収容された該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように該容器内の圧力を制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする内燃機関システム。
【請求項２】
前記混合液分離手段は、前記容器中で、前記エーテルと水とを液相として相互に分離してエーテル層の下方に水層を位置せしめると共に、前記不飽和炭化水素を気相として該エーテル層の上方に不飽和炭化水素層を位置せしめ、該容器下部から該水を排出自在とする第１の排出手段と、該容器上部から該不飽和炭化水素を排出自在とする第２の排出手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関システム。
【請求項３】
内燃機関と、
液体炭化水素とアルコールとからなる混合燃料に水を混合して、該水と該アルコールとが混合されたアルコール−水混合液と、該液体炭化水素とに分離する混合燃料分離手段と、
該アルコール−水混合液の少なくとも一部に触媒を作用させて該アルコールをエーテルに改質して、該改質の際に副生する不飽和炭化水素を含むエーテル−水混合液を生成する改質手段と、
該エーテル−水混合液をエーテルと不飽和炭化水素と水とに分離する混合液分離手段と、
該アルコール−水混合液と該エーテルとを燃料として該内燃機関に供給する燃料供給手段とを備える内燃機関システムであって、
該混合液分離手段は、該エーテルと該不飽和炭化水素と該水とを収容する容器と、該容器に収容された該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように該容器内の圧力を制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする内燃機関システム。
【請求項４】
前記混合液分離手段は、前記容器中で、前記エーテルと水とを液相として相互に分離してエーテル層の下方に水層を位置せしめると共に、前記不飽和炭化水素を気相として該エーテル層の上方に不飽和炭化水素層を位置せしめ、該容器下部から該水を排出自在とする第１の排出手段と、該容器上部から該不飽和炭化水素を排出自在とする第２の排出手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールからなる燃料または液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いる内燃機関システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費を向上し、排出物を低減するために、予混合圧縮着火内燃機関に代表される圧縮着火内燃機関が検討されている。圧縮着火内燃機関は、酸素含有気体と圧縮自着火可能な燃料とをシリンダ内に導入し、圧縮して自着火させるものである。
【０００３】
しかし、圧縮着火内燃機関は、火花点火方式の内燃機関と異なり着火のタイミングを制御することが難しく、着火性の高い燃料を用いると該機関の要求負荷が高くなったときにノッキングを起こしやすく、着火性の低い燃料を用いると該機関の要求負荷が低くなったときに失火しやすい。従って、前記圧縮着火内燃機関は、安定に運転することができる運転領域が狭いという問題がある。
【０００４】
前記問題を解決するために、従来、着火性の高い燃料と、着火性の低い燃料とを備え、両燃料を混合して該機関に供給する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。前記技術によれば、前記圧縮着火内燃機関の要求負荷に対応して、両燃料の混合比を調整することにより、広い範囲の要求負荷に対して安定して運転することができる。しかし、前記技術では、着火性の高い燃料と、着火性の低い燃料とをそれぞれ別に準備し収容しておく必要がある。
【０００５】
一方、内燃機関の燃料として、ガソリン等の液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いることが検討されている（例えば特許文献２参照）。ここで、前記アルコールとしては、植物性物質、例えばサトウキビ、トウモロコシ等の農作物の発酵、蒸留により得たエタノールを用いることができる。前記植物性物質は、原料となる植物自体が既に二酸化炭素を吸収しているので、係る植物性物質から得られたエタノールを燃焼させたとしても、排出される二酸化炭素の量は前記植物自体が吸収した二酸化炭素の量に等しい。即ち、総計としての二酸化炭素の排出量は理論的にはゼロになるという所謂カーボンニュートラル効果を得ることができる。従って、ガソリン等の液体炭化水素とエタノールとの混合燃料を内燃機関の燃料に用いることにより、二酸化炭素の排出量を削減し、地球の温暖化防止に寄与することができる。
【０００６】
前記液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いる場合、該混合燃料に水を添加して、液体炭化水素と、アルコール−水混合液とに分離することが考えられる。前記液体炭化水素は水に不溶であるが、前記アルコールは水に易容であるので、前記混合燃料に水を添加すると、該混合燃料に含まれるアルコールが前記水に溶解してアルコール−水混合液を形成し、該液体炭化水素と容易に分離することができる。そこで、前記液体炭化水素と前記アルコール−水混合液とのエンジンへの供給割合を制御することにより、広範囲の要求負荷に対応することができるものと期待される。
【０００７】
さらに、前述のようにして分離された前記アルコール−水混合液中のアルコールをエーテルに改質することが考えられる。前記アルコールは、酸を触媒とする脱水縮合反応により、容易にエーテルに転換される。例として、エタノールの脱水縮合によりジエチルエーテルが生成する反応を次式に示す。
【０００８】
２Ｃ２Ｈ５ＯＨ  →  Ｃ２Ｈ５ＯＣ２Ｈ５  ＋  Ｈ２Ｏ
前記圧縮着火内燃機関の燃料として見た場合、前記アルコールは着火性が低く、前記エーテルは着火性が高い。従って、上述のように前記アルコール−水混合液中のアルコールを前記エーテルに改質することにより、単一の燃料から着火性の異なる複数の燃料を得ることができ、前記圧縮着火内燃機関の要求負荷に対応して、前記アルコール−水混合液と、前記エーテルとの混合比を調整すれば、さらに広い範囲の要求負荷に対して安定して運転することができるものと期待される。
【０００９】
しかしながら、前記アルコールをエーテルに改質するときには、例えば前記エタノールの脱水縮合の際におけるエチレン（反応を次式に示す）のような不飽和炭化水素が副生し、該不飽和炭化水素が存在すると、該エーテルが不安定になるという不都合がある。
【００１０】
Ｃ２Ｈ５ＯＨ  →  Ｃ２Ｈ４  ＋  Ｈ２Ｏ
【特許文献１】特開２００５−１１３８８３号公報
【特許文献２】特開２００５−５４１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる不都合を解消して、アルコールからなる燃料または液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を用い、該アルコールをエーテルに改質する際に、副生する不飽和炭化水素を容易に分離することができる内燃機関システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様は、内燃機関と、アルコールからなる燃料の少なくとも一部に触媒を作用させて該アルコールをエーテルに改質して、該エーテルと共に、該改質の際に副生する不飽和炭化水素と水とを含む混合液を生成する改質手段と、該混合液を、エーテルと不飽和炭化水素と水とに分離する混合液分離手段と、該アルコールと該エーテルとを燃料として該内燃機関に供給する燃料供給手段とを備える内燃機関システムであって、該混合液分離手段は、該エーテルと該不飽和炭化水素と該水とを収容する容器と、該容器に収容された該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように該容器内の圧力を制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様の内燃機関システムは、アルコールからなる燃料を用いて運転されるものである。
【００１４】
前記アルコールからなる燃料は、その少なくともその一部が前記改質手段に供給される。前記アルコールは前記改質手段で触媒を作用させることにより脱水縮合せしめられ、該アルコールに対応するジアルキルエーテルに改質されるが、該改質の際に水と不飽和炭化水素とが副生する。
【００１５】
前記エーテルは、前記不飽和炭化水素が存在すると不安定になる。そこで、本発明の第１の態様の内燃機関システムは、次に、前記エーテルと水と不飽和炭化水素とを含む混合液を前記混合液分離手段に供給し、該エーテルと水と不飽和炭化水素とに分離する。
【００１６】
前記混合液分離手段は、前記混合液を容器に収容し、前記圧力制御手段により、該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように、該容器内の圧力を制御する。前記分離手段によれば、前記のように前記容器内の圧力を制御することにより、前記エーテルを液相とし、前記不飽和炭化水素を気相として、両者を確実に分離することができる。
【００１７】
従って、前記アルコールという単一の燃料から、該アルコールと前記エーテルという、着火性の異なる２種類の燃料を容易に得ることができる。そこで、前記内燃機関システムは、前記アルコールと前記エーテルとを前記供給手段を介して前記内燃機関に供給することにより、該内燃機関をその広い範囲の要求負荷に対して安定して運転することができる。
【００１８】
次に、本発明の第２の態様は、内燃機関と、液体炭化水素とアルコールとからなる混合燃料に水を混合して、該水と該アルコールとが混合されたアルコール−水混合液と、該液体炭化水素とに分離する混合燃料分離手段と、該アルコール−水混合液の少なくとも一部に触媒を作用させて該アルコールをエーテルに改質して、該改質の際に副生する不飽和炭化水素を含むエーテル−水混合液を生成する改質手段と、該エーテル−水混合液をエーテルと不飽和炭化水素と水とに分離する混合液分離手段と、該アルコール−水混合液と該エーテルとを燃料として該内燃機関に供給する燃料供給手段とを備える内燃機関システムであって、該混合液分離手段は、該エーテルと該不飽和炭化水素と該水とを収容する容器と、該容器に収容された該エーテルが液相となると共に該不飽和炭化水素が気相となるように該容器内の圧力を制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の態様の内燃機関システムは、液体炭化水素とアルコールとからなる混合燃料を用いて運転されるものである。
【００２０】
そこで、本発明の第２の態様の内燃機関システムでは、まず、前記混合燃料分離手段により、前記液体炭化水素とアルコールとからなる混合燃料に水が混合される。前記混合燃料を構成する前記液体炭化水素とアルコールとの内、アルコールは水に易溶であるが、液体炭化水素は水に不溶である。このため、前記混合燃料に水を混合すると、前記アルコールが水に溶解してアルコール−水混合液を形成する一方、前記液体炭化水素が該アルコール−水混合液から容易に分離する。
【００２１】
次に、前記アルコール−水混合液は、その少なくとも一部が前記改質手段に供給される。前記アルコール−水混合液は、前記改質手段で触媒を作用させることにより該アルコールが脱水縮合せしめられ、該アルコールに対応するジアルキルエーテルに改質されるが、該改質の際に水と不飽和炭化水素とが副生する。この結果、前記第１の態様と同一の前記エーテルと水と不飽和炭化水素とを含む混合液が得られる。
【００２２】
そこで、次に、前記エーテルと水と不飽和炭化水素とを含む混合液を前記混合液分離手段に供給し、該エーテルと水と不飽和炭化水素とに分離する。前記混合液分離手段は、前記第１の態様の場合と同一であり、前記のように前記容器内の圧力を制御することにより、前記エーテルを液相とし、前記不飽和炭化水素を気相として、両者を確実に分離することができる。
【００２３】
従って、前記混合燃料という単一の燃料から、前記液体炭化水素と前記アルコール−水混合液と前記エーテルという、着火性の異なる３種類の燃料を容易に得ることができる。そこで、前記内燃機関システムは、前記液体炭化水素と前記アルコール−水混合液と前記エーテルとを前記供給手段を介して前記内燃機関に供給することにより、該内燃機関を広い範囲の要求負荷に対して安定して運転することができる。
【００２４】
本発明の各態様において、前記混合液分離手段は、例えば、前記容器中で、前記エーテルと水とを液相として相互に分離してエーテル層の下方に水層を位置せしめると共に、前記不飽和炭化水素を気相として該エーテル層の上方に不飽和炭化水素層を位置せしめ、該容器下部から該水を排出自在とする第１の排出手段と、該容器上部から該不飽和炭化水素を排出自在とする第２の排出手段とを備えるものを用いることができる。
【００２５】
本発明の内燃機関システムでは、前記内燃機関は、シリンダー内に供給された燃料に火花を供給して着火する火花点火式内燃機関であってもよいが、シリンダー内に供給された燃料を圧縮して自己着火させる圧縮着火内燃機関であることが好ましい。本発明の内燃機関システムによれば、前記供給手段を介して前記内燃機関に燃料を供給する際に、前記アルコールと前記エーテルとの組成を調整し、あるいは前記液体炭化水素と、前記アルコール−水混合液と、前記エーテルと組成を調整することにより、前記圧縮着火内燃機関の要求負荷に対して、常に好適な組成の燃料を供給することができ、広範囲の要求負荷に対して該圧縮着火内燃機関を優れた効率で運転することができる。
【００２６】
本発明の内燃機関システムにおいて、前記燃料の組成の調整は、具体的には、要求負荷が高くなるほど前記燃料全体に対する前記アルコールまたはアルコール−水混合液の割合を増加させ、要求負荷が低くなるほど該燃料全体に対する前記エーテルの割合を増加させるように行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の内燃機関システムの一構成例を示すシステム構成図であり、図２は図１に示す混合液分離器の構成を示す説明的断面図、図３は本実施形態の内燃機関システムの他の構成例を示すシステム構成図である。
【００２８】
まず、図１，２を参照して、本実施形態の第１の態様について説明する。
【００２９】
本態様の内燃機関システムは、エタノール等のアルコールからなる燃料を用いるものであり、図１に示すように、フレキシブルフューエルエンジン等の内燃機関１と、前記アルコールからなる燃料の少なくとも一部に触媒を作用させて該アルコールをエーテルに改質する改質器２とを備えている。改質器２では、前記改質の際に不飽和炭化水素と水とが副生するので、前記エーテルと共に不飽和炭化水素と水とを含む混合液が生成する。改質器２は、図示しない燃料タンクから前記アルコールからなる燃料を導入する第１導管３を備えると共に、前記改質により得られた不飽和炭化水素を含むエーテル−水混合液を取り出す第２導管４を備えている。
【００３０】
第２導管４は途中に設けられた混合液分離器５を介して、内燃機関１に設けられた第１インジェクタ６ａに接続されている。混合液分離器５は改質器２から供給される不飽和炭化水素を含むエーテル−水混合液を、エーテルと不飽和炭化水素と水とに分離するものであり、混合液分離器５で分離されたエーテルが第２導管４を介して第１インジェクタ６ａに供給される。
【００３１】
また、混合液分離器５は、前記混合液から分離された水を排出する排水導管７と、該混合液から分離された不飽和炭化水素を排出する不飽和炭化水素排出導管８とを備えている。不飽和炭化水素排出導管８は、内燃機関１の吸気弁（図示せず）に接続されており、該吸気弁を介して前記不飽和炭化水素を内燃機関１に導くようになっている。
【００３２】
一方、第１導管３には、改質器２の上流側に分配装置９が介装されている。分配装置９からは第３導管１０が分岐しており、第３導管１０は内燃機関１に設けられた第２インジェクタ６ｂに接続されている。分配装置９は、第１導管３を介して供給される前記アルコールからなる燃料を、改質器２に供給されるものと、第３導管１０を介して第２インジェクタ６ｂに供給されるものとに分配する。
【００３３】
さらに、本態様の内燃機関システムは、各インジェクタ６ａ，６ｂの噴射量を制御する制御装置１１を備えている。制御装置１１は、内燃機関１の運転状態に係る各種の量を検知し、内燃機関１の要求負荷に応じてインジェクタ６ａから噴射されるエーテルの量と、インジェクタ６ｂから噴射されるアルコールの量とを調整するようになっている。
【００３４】
次に、本態様の内燃機関システムの作動について説明する。尚、本態様では、前記アルコールからなる燃料がエタノールであるものとして説明する。
【００３５】
本態様の内燃機関システムでは、まず、図示しない燃料タンクから、前記アルコールからなる燃料としてのエタノールが第１導管３を介して分配装置９に導入される。分配装置９は、導入されたエタノールを所定量ずつ、第１導管３と第３導管１０に分配する。分配装置９により、第３導管１０に分配されたエタノールは、第３導管１０により第２インジェクタ６ｂに供給され、第２インジェクタ６ｂから内燃機関１に噴射される。
【００３６】
一方、分配装置９により、第１導管３に分配されたエタノールは、次いで改質器２に導入される。改質器２は、触媒と、該触媒を加熱する加熱装置（図示せず）とからなる。
【００３７】
前記触媒としては、例えば、活性アルミナ、ヘテロポリ酸、ゼオライト、シリカアルミナ、硫酸化ジルコニア等の酸触媒を挙げることができる。また、前記加熱装置は、例えば、内燃機関１の排気ガスを利用して前記触媒を加熱することができる。
【００３８】
そこで、改質器２に導入されたエタノールは、前記加熱装置により所定の温度に加熱された触媒に接触せしめらることによりが脱水縮合を起こして、エタノールに対応するジエチルエーテルを生成する。また、このとき、副反応により、不飽和炭化水素としてのエチレンと、水とが副生する。エタノールの脱水縮合により、ジエチルエーテルと、エチレンと、水とが生成する反応を次式に示す。
【００３９】
２Ｃ２Ｈ５ＯＨ  →  Ｃ２Ｈ５ＯＣ２Ｈ５  ＋  Ｈ２Ｏ
Ｃ２Ｈ５ＯＨ  →  Ｃ２Ｈ４  ＋  Ｈ２Ｏ
この結果、改質器２で、エチレンを含むジエチルエーテル−水混合液が生成する。
【００４０】
次に、前記エチレンを含むジエチルエーテル−水混合液は、第２導管４を介して混合液分離器５に送られる。
【００４１】
混合液分離器５は、図２に示すように、第２導管４に介装された密閉容器１２からなり、密閉容器１２の下部には排水導管７、上部には不飽和炭化水素排出導管８が、それぞれ制御弁１３，１４を介して接続されている。また、密閉容器１２は、側面の所定の位置にエーテル濃度センサ１５を備えており、エーテル濃度センサ１５は検知信号を排水導管７の制御弁１３に出力するようにされている。エーテル濃度センサ１５としては、誘電率によりエーテル濃度を検知するもの等を用いることができる。
【００４２】
混合液分離器５では、制御弁１３，１４を閉じた状態で、導入側の第２導管４ａから密閉容器１２に前記エチレンを含むジエチルエーテル−水混合液が導入される。このとき、ジエチルエーテルと水とは共に液相であるが互いに不溶であって、比重が異なっている。そこで、ジエチルエーテルと水とは重力の作用により上下２層に分離し、上層にジエチルエーテル層、下層に水層を形成する。また、エチレンは気相であり、ジエチルエーテル層の上方にエチレン層を形成する。
【００４３】
このとき、不飽和炭化水素排出導管８に設けられた制御弁１４は、密閉容器１２に設けられた図示しない温度センサ、圧力センサにより、ジエチルエーテルが液相となると共に、エチレンが気相となるように、エチレン層の圧力を制御する。この結果、ジエチルエーテルにエチレンが溶解することを避けて、両者を確実に分離することができる。
【００４４】
そこで、混合液分離器５では、前記のように分離されたジエチルエーテルを、排出側の第２導管４ｂを介して適宜取り出すことができる。混合液分離器５から取出されたジエチルエーテルは、第２導管４により第１インジェクタ６ａに供給され、第１インジェクタ６ａから内燃機関１に噴射される。
【００４５】
尚、混合液分離器５では、前記のようにして前記混合液の分離を継続して行うと、密閉容器１２内で前記エチレン層の圧力が次第に増大する。そこで、混合液分離器５は、前記エチレン層の圧力が過大になったときには、制御弁１４を開いて不飽和炭化水素排出導管８からエチレンを排出することにより、該エチレン層の温度、圧力を所定の範囲に維持するようになっている。排出されたエチレンは、不飽和炭化水素排出導管８により図示しない吸気弁を介して内燃機関１に導入され、内燃機関１内で燃焼せしめられる。
【００４６】
また、前記のようにして前記混合液の分離を継続して行うと、密閉容器１２内で前記水層とジエチルエーテル層との界面が次第に上昇する。そこで、混合液分離器５は、エーテル濃度センサ１５でジエチルエーテルが検知されなくなったときには、前記界面がエーテル濃度センサ１５の位置まで上昇したものと判断し、制御弁１３を開いて排水導管８から排水することにより、前記界面の位置を所定の範囲に維持するようになっている。尚、排水導管８から排水された水は、そのまま廃棄することができる。
【００４７】
本態様の内燃機関システムでは、前述のようにして、前記エーテルを第１インジェクタ６ａから、前記エタノールを第２インジェクタ６ｂから内燃機関１に供給するが、このとき制御装置１１は内燃機関１の運転状態に従って、各インジェクタ６ａ，６ｂから噴射される前記エーテルとエタノールとの量を制御する。制御装置１１は、燃料全体に対する前記エーテルとエタノールとの割合の制御を、具体的には、要求負荷が高くなるほど前記燃料全体に対するエタノールの割合を増加させ、要求負荷が低くなるほど該燃料全体に対する前記エーテルの割合を増加させるように行う。
【００４８】
この結果、本態様の内燃機関システムでは、内燃機関１の広範囲の要求負荷に応じて適切な組成の燃料を供給して、内燃機関１を効率よく運転することができる。
【００４９】
次に、図３を参照して、本実施形態の第２の態様について説明する。
【００５０】
本態様の内燃機関システムは、ガソリン、ナフサ等の液体炭化水素と、エタノール等のアルコールとの混合燃料を用いるものであり、図３に示すように、図１に示す構成に加えて、液体炭化水素とアルコールとからなる混合燃料に水を混合して、アルコール−水混合液と、該液体炭化水素とに分離する混合燃料分離器２１を備えている。混合燃料分離器２１は、図示しない燃料タンクから前記混合燃料を導入する第４導管２２と、該混合燃料に混合する水を供給する給水導管２３とを備えると共に、分離されたアルコール−水混合液を取り出す第５導管２４と、分離された液体炭化水素を取り出す第６導管２５とを備えている。
【００５１】
第５導管２４は、ポンプ２６を介して第１導管３に接続されており、混合燃料分離器２１で分離されたアルコール−水混合液が、前記第１の態様の前記アルコールからなる燃料の代わりに第１導管３に供給される。一方、第６導管２５は、ポンプ２７を介して、内燃機関１に設けられた第３インジェクタ６ｃに接続されており、混合燃料分離器２１で分離された前記液体炭化水素が、第６導管２５を介して第３インジェクタ６ｃに供給される。
【００５２】
また、本態様では、混合液分離器５から水を排出する排水導管７は混合燃料分離器２１に接続されており、制御装置１１はインジェクタ６ａ，６ｂの噴射量と共に、第３インジェクタ６ｃから噴射される前記液体炭化水素の量も調整するようになっている。
【００５３】
本態様において、前記以外の構成は前記第１の態様と全く同一であるので、同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００５４】
次に、本態様の内燃機関システムの作動について説明する。尚、本態様では、前記液体炭化水素とアルコールとの混合燃料に含まれるアルコールがエタノールであるものとして説明する。
【００５５】
本実施形態の内燃機関システムでは、まず、図示しない燃料タンクから、液体炭化水素とエタノールとからなる混合燃料が第４導管２２を介して混合燃料分離器２１に導入される。前記混合燃料は、混合燃料分離器２１内で、給水導管２３と排水導管７とから導入される水と混合される。
【００５６】
ここで、エタノール等のアルコールは水に易溶であるが、ガソリン、ナフサ等の液体炭化水素は水に不溶である。このため、前記混合燃料に水を混合すると、エタノールが水に溶解してエタノール−水混合液を形成する一方、前記液体炭化水素が該エタノール−水混合液から容易に分離する。
【００５７】
前記エタノール−水混合液と、前記液体炭化水素とでは、比重が異なり、例えば該炭化水素がガソリン、ナフサ等である場合には、水を含む該エタノール−水混合液の方が比重が大である。従って、エタノール−水混合液と前記液体炭化水素とは、混合燃料分離器２１内で、重力の作用により上下２層に分離し、上層に前記液体炭化水素層、下層にエタノール−水混合液層を形成する。
【００５８】
そこで、混合燃料分離器２１では、前記のように分離したエタノール−水混合液を第５導管２４により取り出して、前記第１の態様におけるエタノールの代わりに第１導管３に供給する。また、混合燃料分離器２１では、前記のように分離した前記液体炭化水素を第６導管２５により取り出して、インジェクタ６ｃを介して内燃機関１に供給する。
【００５９】
次に、混合燃料分離器２１で分離されたエタノール−水混合液は、第１導管３を介して分配装置９に導入される。分配装置９は、導入されたエタノール−水混合液を所定量ずつ、第１導管３と第３導管１０に分配する。分配装置９により、第３導管１０に分配されたエタノール−水混合液は、第３導管１０により第２インジェクタ６ｂに供給され、第２インジェクタ６ｂから内燃機関１に噴射される。
【００６０】
一方、分配装置９により、第１導管３に分配されたエタノール−水混合液は、次いで改質器２に導入される。改質器２では、前記第１の態様の場合と同一にして、エタノール−水混合液中のエタノールがジエチルエーテルに改質されると共に、不飽和炭化水素としてのエチレンと、水とが副生する。
【００６１】
本態様では、エタノール−水混合液はもともと水を含んでいるので、前記のように副生した水は該エタノール−水混合液に含まれていた水に同化し、結果的に前記第１の態様の場合と同一のエチレンを含むジエチルエーテル−水混合液が生成する。そして、前記エチレンを含むジエチルエーテル−水混合液は、前記第１の態様と全く同一に処理されて、混合液分離器５で、ジエチルエーテルとエチレンと水とに分離される。
【００６２】
この結果、混合液分離器５から取出されたジエチルエーテルは、第２導管４により第１インジェクタ６ａに供給され、第１インジェクタ６ａから内燃機関１に噴射される。また、混合液分離器５から取出されたエチレンは、不飽和炭化水素排出導管８により図示しない吸気弁を介して内燃機関１に導入され、内燃機関１内で燃焼せしめられる。
【００６３】
尚、本態様では、混合液分離器５から取出された水は、図３に示すように、排水導管７を介して混合燃料分離器２１に還流せしめ、前記混合燃料の分離に用いることができる。ただし、混合液分離器５から取出された水は、前記第１の態様と同様に、廃棄されてもよい。
【００６４】
本態様の内燃機関システムでは、前述のようにして、前記エーテルを第１インジェクタ６ａから、前記エタノール−水混合液を第２インジェクタ６ｂから内燃機関１に供給すると共に、前記液体炭化水素を第３インジェクタ６ｃから内燃機関１に供給する。このとき制御装置１１は、内燃機関１の運転状態に従って、各インジェクタ６ａ，６ｂ，６ｃから噴射される前記エーテルとエタノール−水混合液と液体炭化水素との量を制御する。制御装置１１は、燃料全体に対する前記エーテルとエタノール−水混合液との割合の制御を、具体的には、要求負荷が高くなるほど前記燃料全体に対する前記エタノール−水混合液の割合を増加させ、要求負荷が低くなるほど該燃料全体に対する前記エーテルの割合を増加させるように行う。
【００６５】
この結果、本態様の内燃機関システムでは、内燃機関１の広範囲の要求負荷に応じて適切な組成の燃料を供給して、内燃機関１を効率よく運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の内燃機関システムの一構成例を示すシステム構成図。
【図２】図１に示す混合液分離器の構成を示す説明的断面図。
【図３】本発明の内燃機関システムの他の構成例を示すシステム構成図。
【符号の説明】
【００６７】
１…内燃機関、  ２…改質手段、  ５…混合液分離手段、  ６ａ，６ｂ，６ｃ…燃料供給手段、  ７…第１の排出手段、  ８…第２の排出手段、  １２…容器、  １４…圧力制御手段、  ２１…混合燃料分離手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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