(57)【要約】【課題】簡易、かつ、コンパクトなシステムによって、炭化水素系燃料にアルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料から、炭化水素系燃料と改質ガスとを得て、内燃機関の燃料とする。【解決手段】リザーバタンク１３から水ポンプ１５によって供給した水と、燃料タンク１４から燃料ポンプ１６によって供給した炭化水素系燃料にアルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料とを、混合槽１７内の上部と下部とで、炭化水素系燃料と、アルコールと水との混合流体とに分離して、それぞれチューブ１８，１９を介して取り出し、炭化水素系燃料は主燃料噴射弁１１から、また、混合流体はさらに改質器２０内で混合流体を水蒸気方法によって改質して改質ガスを得て、改質ガス蓄圧室２１に蓄えた後、改質ガス噴射弁１２から吸気ポート８から噴射供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を供給する水供給手段と、アルコール以外の炭化水素系燃料に、アルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料を供給するアルコール含有燃料供給手段と、前記アルコール含有燃料供給手段から供給されたアルコール含有燃料に、前記水供給手段から水を供給することで、水とアルコールからなる混合流体と前記炭化水素系燃料とを生成する２種燃料生成手段と、前記２種燃料生成手段により生成された前記混合流体と前記炭化水素系燃料とを分離する２種燃料分離手段と、前記２種燃料分離手段により分離された前記混合流体を改質して改質ガスを発生する改質手段と、を含んで構成した燃料改質装置を備え、
前記燃料改質装置によって得られた改質ガスと、前記炭化水素系燃料と、を燃焼用燃料として用いることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記改質ガスを加圧・蓄圧する加圧蓄圧手段を有し、前記改質ガスは該加圧蓄圧手段によって加圧・蓄圧された状態で機関の燃焼室に供給されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記改質ガスを吸気ポートに噴射する改質ガス噴射弁を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
燃焼室内に、主たる燃焼室である主室と、該主室よりも容積の小さい副室と、前記改質ガスを該副室に導入する導入手段と、を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記改質手段は、前記混合流体に熱を加える手段を有し、水蒸気改質方法によって改質する手段であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記混合流体に熱を加える手段は、燃料を前記燃焼室内で燃焼させることで発生した熱を用いる手段であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記混合流体に熱を加える手段は、燃料を触媒によって酸化することで発生した熱を用いる手段であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記燃料は、分離した改質ガスであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記燃料は、主たる燃料である炭化水素系燃料であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の内燃機関。
【請求項１０】
燃焼室内に主たる燃焼室である主室と、該主室よりも容積の小さい副室を有し、前記混合流体に熱を加える手段は、前記副室の壁内もしくは副室に近接して設けられた冷却通路内に前記混合流体を導入することで得られた熱を用いる手段であることを特徴とする請求項５、請求項６、請求項８または請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記燃焼室における燃焼によって発生する燃焼ガスを冷却し凝縮水を得る凝縮手段と、得られた前記凝縮水を前記リザーバタンクに供給する供給手段とを備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記凝縮手段は、排気管の一部に冷却部を設け、該冷却部において排気を冷却した上で、液化した凝縮水を得ることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記凝縮水を浄化する浄化手段を有し、前記凝縮水は該浄化手段によって不純物を除去してリザーバタンクに供給することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の内燃機関。
【請求項１４】
機関低負荷時には前記改質ガスを全燃料噴射量に対して相対的に多く噴射し、機関高負荷時には前記改質ガスを全燃料噴射量に対して相対的に少なく噴射することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１５】
機関低負荷時には前記改質ガスを比較的多く噴射し、機関高負荷時には前記改質ガスを比較的少なく噴射することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１６】
機関高負荷時かつ前記加圧蓄圧手段の圧力が所定の圧力以上の場合には、供給する前記水の量を比較的少なくすることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１７】
機関低温始動時で排気触媒が活性化していない場合には、前記改質ガスを比較的または／および相対的に多く噴射することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記アルコール含有燃料を燃焼室に供給する手段を有し、前記加圧蓄圧手段の圧力が所定の圧力以上の場合には、前記水の供給を止めることで前記分離手段による分離を中止し、前記アルコール含有燃料を燃焼室に供給し、内燃機関の燃焼に用いることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１９】
前記混合流体と前記アルコール含有燃料または前記炭化水素系燃料とを燃焼室に供給する手段を有し、機関高負荷時には前記改質を中止し、前記混合流体と前記アルコール含有燃料または前記炭化水素系燃料を燃焼室に供給し、内燃機関の燃焼に用いることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項２０】
水を供給する水供給手段と、アルコール以外の炭化水素系燃料に、アルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料を供給するアルコール含有燃料供給手段と、前記アルコール含有燃料供給手段から供給されたアルコール含有燃料に、前記水供給手段から水を供給することで、水とアルコールからなる混合流体と前記炭化水素系燃料とを生成する２種燃料生成手段と、前記２種燃料生成手段により生成された前記混合流体と前記炭化水素系燃料とを分離する２種燃料分離手段と、前記２種燃料分離手段により分離された前記混合流体を改質して改質ガスを発生する改質手段と、を含んで構成した燃料改質装置と、
燃料電池と、
を備え、前記改質ガスを該燃料電池に導入することで発電することを特徴とする内燃機関。
【請求項２１】
前記改質ガスから水素を分離する分離手段を有し、該分離手段により分離した水素を前記燃料電池に導入することを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関。
【請求項２２】
前記分離手段により水素を分離した残改質ガスのうち酸化可能なガス成分を燃焼室に供給することを特徴とする請求項２１に記載の内燃機関。
【請求項２３】
前記燃料電池により得られたエネルギを車両補機に供給することを特徴とする請求項２０から請求項２２のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項２４】
車輪にトルクを与えるモータを備え、前記燃料電池により得られたエネルギを車両停止時から発進時に前記モータに供給することを特徴とする請求項２０から２３のいずれか１つに内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系燃料にアルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料から、アルコールと炭化水素系燃料とを分離しつつ改質ガスを得て内燃機関の燃料として用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルコール含有燃料を分離する方法として、アルコール含有燃料を加熱し、蒸留特性を用いてアルコールとガソリンに分離する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−３５２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、燃料を分離するために加熱手段をもった蒸留装置が必要であり、コストが非常に大きくなってしまうだけでなく、サイズも大きくなってしまい、この方法を適用して得られた燃料を内燃機関特に車両用内燃機関の燃料として用いることは困難であった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、非常に簡易でコンパクトなサイズでありながら、アルコール含有燃料からアルコールと炭化水素系燃料とを分離しつつ改質ガスを得ることができる燃料改質装置を備えた内燃機関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】
【０００４】
このため本発明は、水を供給する水供給手段と、アルコール以外の炭化水素系燃料に、アルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料を供給するアルコール含有燃料供給手段と、前記アルコール含有燃料供給手段から供給されたアルコール含有燃料に、前記水供給手段から水を供給することで、水とアルコールからなる混合流体と前記炭化水素系燃料とを生成する２種燃料生成手段と、前記２種燃料生成手段により生成された前記混合流体と前記炭化水素系燃料とを分離する２種燃料分離手段と、前記２種燃料分離手段により分離された前記混合流体を改質して改質ガスを発生する改質手段と、を含んで構成した燃料改質装置を備え、
前記燃料改質装置によって得られた改質ガスと、前記炭化水素系燃料と、を燃焼用燃料として用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、上記燃料改質装置によって、非常に低温で高効率に水素を含む改質ガスを得ることができる。
そして、上記燃料改質装置によって得られた改質ガスを内燃機関の燃焼に用いることで燃焼が促進され、安定した燃焼ができる結果、例えばリーン限界の拡大等の効果を得ることができる。これにより、機関の燃費を大幅に向上させることができる。
【０００６】
また、スロットルを全開にした状態で、炭化水素系燃料と改質ガスの量を制御するだけで機関の負荷を制御することができるため、機関のポンピングロスを非常に小さくすることができ、これによっても、燃費を大幅に向上させることができる。
さらに、機関の燃焼状態に左右されずに改質ガスを得ることが可能な構成であるため、内燃機関に搭載した際に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は第１の実施形態の概略図であり、内燃機関１において、シリンダヘッド２、シリンダブロック３およびピストン４により、燃焼室５が形成されている。
また、吸気バルブ６、排気バルブ７はそれぞれ吸気ポート８、排気ポート９と燃焼室５とを開閉可能に仕切っている。
【０００８】
また、燃焼室５には上部略中央に点火プラグ１０が配設されている。
なお、吸気ポート８内には主燃料噴射弁１１および改質ガス噴射弁１２が配設されているが、詳細については後述する。
本実施形態の内燃機関は、以下に述べる燃料改質装置を備えている。まず、リザーバタンク１３には、水が蓄えられ、該リザーバタンク１３の下端部には、水を後述する混合槽１７に圧送する水ポンプ１４が取り付けられている。
【０００９】
これらリザーバタンク１３及び水ポンプ１４により、水供給手段が構成される。
また、燃料タンク１５には、炭化水素系燃料にアルコール成分を部分的に混入したアルコール含有燃料が蓄えられ、該燃料タンク１５の下端部には、アルコール含有燃料を後述する混合槽１７に圧送する燃料ポンプ１６が取り付けられている。
ここで、一般にはアルコールも炭化水素系燃料に含まれるが、本発明（実施形態）で用いる炭化水素系燃料は、アルコール以外の炭化水素系燃料をいう。また、アルコールとしては、例えばエタノールを用いることができ、特に、さとうきびなどを原料とするバイオエタノールを用いても改質されることにより十分なエネルギを発生することができる。
【００１０】
なお、上記燃料タンク１５と燃料ポンプ１６によりアルコール含有燃料供給手段が構成される。
混合槽１７は、上記水ポンプ１４から供給された水と、燃料ポンプ１６から供給されたアルコール含有燃料とを混合し、新たにアルコールと水との混合流体と、アルコール以外の炭化水素系燃料とに分離しながら生成する。
【００１１】
この混合・分離生成作用について、詳述する。
混合槽１７に供給された水とアルコール含有燃料とは、混合槽１７内で攪拌される。ここで、アルコールと水との親和性は、アルコールと炭化水素系燃料との親和性より高いのでアルコールと水とがくっつきあってアルコールと水の混合流体を生成し、また、その生成によってアルコール含有燃料中の残りの炭化水素系燃料（ガソリン等）と分離される。
【００１２】
この際、混合槽１７に供給する水は、同じく混合槽１７に供給されるアルコールに炭化水素系燃料の量に対して５％以下でよい。５％程度加えることで、水とアルコールとが十分にくっつくことになるからである。
ここで、混合流体の比重は、炭化水素系燃料の比重に比べて大きいため、攪拌混合後に放置すると、重力の影響によって混合槽１７の比較的上部にある混合槽上部１７ａに炭化水素系燃料が、比較的下部にある混合槽下部１７ｂに混合流体が、それぞれ分離されることになる。
【００１３】
このように、混合槽１７の上下に炭化水素系燃料と混合流体が分離されているため、炭化水素系燃料は、混合槽１７の比較的上部に連結された炭化水素系燃料チューブ１８から取り出され、一方、混合流体は、混合槽１７の比較的下部に連結された混合流体チューブ１９から取り出される。
また、混合槽１７の容器を回転させ、または混合槽１７内の液体を回転させる流路を通過させ、遠心力を用いて炭化水素系燃料と混合流体とを容易に分離することも可能である。
【００１４】
上記水とアルコールの混合流体と、炭化水素系燃料とを分離しつつ生成する混合槽１７が、２種燃料生成手段を構成すると共に、該混合槽１７と、炭化水素系燃料チューブ１８及び混合流体チューブ１９が、２種燃料分離手段を構成する。
前記混合流体チューブ１９から取り出された混合燃料は、改質手段としての改質器２０へ送られる。
【００１５】
この改質器２０は、混合流体を水蒸気改質方法によって改質ガスへ改質できる装置であり、ここで、混合流体は改質ガスへ改質される。
上記の水蒸気改質方法は吸熱反応であるため、外部から熱を加えることによって成立する。
ここで得られる改質ガスは例えば水素と一酸化炭素、および低級炭化水素の混合燃料である。これら改質ガスは一旦加圧し、改質ガス蓄圧室２１へ送られる。これにより、炭化水素系燃料と改質ガスとをそれぞれ得ることができる。
【００１６】
そして、炭化水素系燃料チューブ１８は主燃料噴射弁１１に、また、改質ガス蓄圧室２１は改質ガス噴射弁１２にそれぞれ接続されており、ＥＣＵ(エンジンコントロールユニット、図示せず)からの信号により、吸気ポート７に炭化水素系燃料または改質ガスの少なくとも一方を噴射し、燃焼室５の燃焼に用いられる。
これらの燃料は機関負荷、機関回転速度によって噴射量が調整され、具体的には負荷が低いほど相対的に改質ガスの噴射量を増加させ、逆に負荷が高いほど改質ガスの噴射量は少なくする。ただし、非常に負荷が高い場合で機関にノッキングの現象が発生する場合には、元のアルコール含有燃料または、分離したアルコール燃料を多く含んだ燃料を噴射することでノッキングを回避しトルクの低下を抑えることができる。この理由は、アルコールのオクタン価が高いためである。
【００１７】
水蒸気改質方法に用いる熱について、本実施形態においては機関の燃焼によって発生した熱を用いる。このように、内燃機関への利用を想定し、内燃機関の高温部で排熱として捨てられているエネルギを用いることが全体のシステムとして最も効率がよい。
もちろん、排気系の触媒内で何らかの方法で加熱を行うような構成としてもよい。例えば、触媒の前部で燃料を噴射し、酸化させることで温度を上昇させることができる。この方法は一般的には吸熱反応と発熱反応をバランスさせることで全体の系として最も効率よく作動させることを狙ったもので、一般的にはオートサーマル法などといわれている。このようにすれば、触媒酸化の際の熱を用いることで、比較的簡便に、効率的に熱を得ることができる。また、始動時にも水蒸気改質方法に必要な熱を得ることができる。
【００１８】
なお、触媒に供給する燃料は、主たる燃料である炭化水素系燃料とした場合は、水蒸気改質方法に必要な熱を主燃料から得るため、改質ガスの備蓄具合に関わらず、燃焼熱を得ることができるが、炭化水素系燃料(主燃料)のかわりに、改質ガスを用いてもよい。
次に図２に基づいて第２の実施形態について説明する。但し、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので省略する。
【００１９】
本実施形態では排気管２２の下流側に凝縮器（冷却器）２３を備えている。
凝縮器２３で冷却された排気中の一部は液化し、凝縮水槽２４内に回収される。回収された凝縮水は重力の影響で凝縮水槽下部２４ａに貯まり、ポンプ２５によって圧送され、凝縮水チューブ２６を通ってリザーバタンク１３へ供給される。ここで、凝縮水は浄化手段である例えばフィルターなどによって不純物を取り除いた状態で供給される。なお、周囲温度が低い場合は排気管内で冷却され水になるが、周囲温度が高い場合には排気管を冷却水で冷やすことで水を回収することができる。ここでいうフィルターとはいわゆるエンジンオイルフィルターのようなものである。
【００２０】
続いて図３に基づいて、第３の実施形態について説明する。但し、基本的な構成は上述の実施形態と同様であるので、省略する。
図３に示すように本実施形態では、燃焼室５の上部略中央に副室２７を有しており、この副室２７は、点火プラグ１０を備え、副室２７内の混合気に点火することで、トーチ状の燃焼ガスを副室２７の底部壁を貫通して設けられた連通路２７ａから主室５Ａに向けて噴出する。
【００２１】
ここで、前記混合槽下部１７ｂからの混合流体は、混合流体チューブ１９から副室２７の壁内に設けられた流路２７ｂに供給される。この際、副室２７は上記燃焼によって温度が高くなっているため、水蒸気改質方法に必要な熱の一部として副室２７の温度を用いることができる。このようにして副室２７の廃温を吸収させることで、副室２７が高温になりすぎることを防ぐこともできる。こうして温度をある程度上昇させた後、流路２７ａの下流側の混合流体チューブ１９に介装した加熱ヒータ２８によって加熱することで、確実に混合流体を改質可能な温度まで上昇させることができる。そして改質器２０によって改質された改質ガスは改質ガス蓄圧室２１に送られ、その後、改質ガスチューブ１９Ａ、チェック弁(または噴射弁)２９、副室２７の側壁を貫通して設けられた連通路２７ｃを介して副室２７内に噴射される。
【００２２】
このように改質ガスを副室２７に導くことで、副室２７内は燃焼速度が大きくなり、それに伴い副室２７からトーチ状の燃焼ガスが主燃焼室５Ａに噴出することで燃焼室５全体を短い燃焼期間で燃焼を完結させることができる。
この燃焼期間の短縮効果と、水素の層流燃焼速度の効果により、主室５Ａ内の混合気を非常にリーンな状態でも効率よく燃焼させることができるようになる。また、改質においては廃熱を用いているので改質に用いる燃料は非常に少なくてすむ。また、副室２７に入れる燃料は主室５Ａに入れる燃料の量に比較して発熱量ベースで非常に僅かですむ。ゆえに、アルコール混入率が非常に小さいいわゆる１０％混入燃料などにおいても十分な効果を出すことができるという特徴がある。なお、分解に必要な水については、改質の量が僅かであるので、主燃焼において酸化反応を起こした際に発生した水蒸気を凝縮させることで、十分な量を得ることができる。
【００２３】
次に第４の実施形態について図４を用いて説明する。但し基本的な構成は上述の実施形態と同様であるので省略する。
図４において、改質ガスは改質ガス蓄圧室２１から分離器３０に送られる。該分離器３０は、改質ガスから水素とその他の成分(ＣＯ等酸化可能成分)とに分離する。そして、分離された水素は車両運転条件等に基づいて水素チューブ３２を通って燃料電池３３もしくは水素貯蔵室３６へ送られる。燃料電池３３に送られた水素は化学反応を起こしエネルギを発生する。発生したエネルギは燃料電池３３に接続されているバッテリ３４に蓄えられ、その後、車両補機３５を駆動するために用いられる。
【００２４】
一方、水素貯蔵室３６に蓄えられた水素は副室２７に導入される。オンボードで発電できるため、バッテリ等のサイズの小型化も図れる。分離器３０にかけた後の純粋な水素であるため、燃料電池３３を効率的に作動させることができる。このエネルギは車両補機だけでなく、例えばモータを備えた車両において、発進時等のトルクを与えるために使用してもよい。発進時にはモータによって、駆動力を得て、その後は副室燃焼を行うことで、理想的な効率を達成することができる。
【００２５】
また、分離器３０で分離された水素以外の成分は改質燃料チューブ３１を通って、内燃機関１に導入される。酸化可能な成分であるため、エネルギを稼ぐことができる。
なお、本実施形態では、改質ガス蓄圧室２１の圧力等に応じて、分離または改質を中止することで、改質ガス蓄圧室２１に過剰な負荷がかからないようにしている。既に分離済みの燃料がある場合にはそれらをアルコール含有燃料に混ぜて噴射すればよい。
【００２６】
また、以上示した実施形態では、改質ガスを加圧・蓄圧する加圧蓄圧手段（改質ガス蓄圧室２１）を有し、改質ガスは該改質ガス蓄圧室２１によって加圧・蓄圧された状態で機関の燃焼室に供給することができるため、供給がスムーズに行える。また、改質ガスを比較的小さいスペースに蓄えることができる。
同じく、第１、第２の実施形態では、改質ガス噴射弁１２を設けて改質ガスを吸気ポート８に噴射する構成であるため、改質ガスの体積によりポンプロスの低減につながる。また、改質ガス噴射弁の配設も容易である。
また、第３の実施形態では、燃焼室内に主たる燃焼室である主室５Ａと、該主室５Ａよりも容積の小さい副室２７と、前記改質ガスを該副室２７に導入する導入手段（改質ガスチューブ１９Ａ、チェック弁２９）と、を備えた構成としたため、改質によって発生した水素もしくは水素を含んだガスを副室２７に導くことで主室５Ａのリーン限界を拡大させ大幅な燃費向上を行うことができる。また、副室２７に供給する燃料は主室５Ａに供給する燃料の量に比較して発熱量ベースで非常に僅かですむため、アルコール混入率が非常に小さいいわゆる１０％混入燃料などにおいても十分な効果を出すことができる。さらに改質の量が僅かであるので、分解に必要な水も少量ですみ、リザーバタンクのサイズを小型化できる。
【００２７】
また、以上の実施形態において、改質器２０は、吸熱反応である水蒸気改質方法により改質するため、発熱等により機関に悪影響を及ぼさない。また、設備も比較的簡便なもので済み、内燃機関に搭載する際に有利である。
また、第３の実施形態に示したように、混合流体に熱を加える手段として、燃料を燃焼室（副室２７）内で燃焼させることで発生した熱を用いる手段とすれば、吸熱反応である水蒸気改質方法に必要な熱を、燃焼によって生じた廃熱によってまかなうため、新たに熱を発生させる必要がなく、改質ガス生成における全体的な効率を高くすることができる。
【００２８】
また、第３の実施形態に示したように、上記混合流体の加熱に用いる燃焼熱の元となる燃料は、分離した改質ガスである構成とすれば、水蒸気改質方法に必要な熱を改質ガスから得るため、新たに改質したい水とアルコールは気化させることができ、なおかつ気化している改質ガスは低温になることで、水蒸気を凝縮させることができ、改質ガスの体積を小さくできるだけでなく不要な水を分離することができる。
【００２９】
また、第３の実施形態に示したように、副室２７の壁内（もしくは副室に近接して設けられた冷却通路内）に前記混合流体を導入することで得られた熱を用いる構成とすれば、副室２７におけるプレイグニッション（過早着火）を回避しながら、その熱を水蒸気改質の熱の一部に利用できる。
また、第２の実施形態に示したように、燃焼室５における燃焼によって発生する燃焼ガスを冷却し凝縮水を得る凝縮手段（凝縮器２３）と、得られた凝縮水をリザーバタンク１３に供給する供給手段（ポンプ２４、凝縮水チューブ２５）と、を備える構成とすれば、燃料改質装置で用いる水を、外部から供給することなく、自身の燃焼によって生じた水によりまかなうことができ、車両搭載時の利便性を増すことができる。また、リザーバタンクのサイズを小さくすることもできる。また、前記凝縮手段が、排気管の一部に冷却部を設け、該冷却部において排気を冷却した上で、液化した凝縮水を得るようにしたことにより、比較的容易に、効率的に水を回収することができる。回収部の配設も容易である。
【００３０】
また、第２の実施形態で説明したように、凝縮水を浄化する浄化手段（フィルター）を有し、前記凝縮水は該浄化手段によって不純物を除去してリザーバタンクに供給する構成とすれば、凝縮水には内燃機関等の不純物が含まれるおそれがあるが、不純物をフィルターなどで除去することにより、チューブ、分離手段、改質器等の異常を抑制することができる。
【００３１】
また、第１の実施形態で説明したように、機関低負荷時には前記改質ガスを全燃料噴射量に対して相対的に多く噴射し、機関高負荷時には前記改質ガスを全燃料噴射量に対して相対的に少なく噴射する構成、もしくは、機関低負荷時には前記改質ガスを比較的多く噴射し、機関高負荷時には前記改質ガスを比較的少なく噴射する構成とすれば、燃料供給量が少ない機関低負荷時に燃焼性のよい改質ガスをより多く供給することで、低負荷時であっても安定した燃焼を行うことができ、リーン限界等の拡大も図れる。一方、機関高負荷時には相対的に少なく噴射するだけで、十分な燃焼を行えるので、改質ガスを適量だけ用いることにつながる。
【００３２】
また、第３の実施形態で説明したように、機関高負荷時かつ前記加圧蓄圧手段（改質ガス蓄圧室２１）の圧力が所定の圧力以上の場合には、供給する前記水の量を比較的少なくする構成とすれば、高負荷かつ加圧蓄圧手段の圧力が所定値以上の場合(蓄圧室２１の負荷が過大の場合)には、改質させる量を少なくすることで、加圧蓄圧される量を減らし加圧蓄圧手段(蓄圧室)に過度の負荷がかからないようにすることができる。特に高負荷時には改質ガスをそれほど多く供給する必要がないため、蓄圧室２１内の改質ガスがあまり減らないことも考えられるので、この方式が有効である。
【００３３】
また、以上示した実施形態に共通して、機関低温始動時で排気触媒が活性化していない場合には、前記改質ガスを比較的または/および相対的に多く噴射する構成とすれば、燃焼性のよい改質ガスをより多く噴射することで、排気温度を上昇させ、排気触媒の活性化を速やかに行うことができる。
同じく、第１〜第３の実施形態に示したように、アルコール含有燃料を燃焼室に供給する手段（燃料ポンプ１６から直接炭化水素系燃料チューブ１８に燃料を供給する手段）を備えたものにおいて、加圧蓄圧手段（（改質ガス蓄圧室２１）の圧力が所定の圧力以上の場合には、水の供給を止めることで前記分離手段による分離を中止し、前記アルコール含有燃料を燃焼室に供給し、内燃機関の燃焼に用いる構成とすれば、水の供給をやめて分離を中止することで、蓄圧室の圧力が過大にならないようにするこができる。また、分離に用いる水の消費を抑えることができる。
【００３４】
また、以上示した実施形態に共通して示したように、混合流体とアルコール含有燃料または炭化水素系燃料とを燃焼室に供給する手段を備えたものにおいて、機関高負荷時には前記改質を中止し、前記混合流体と前記アルコール含有燃料または前記炭化水素系燃料を燃焼室に供給し、内燃機関の燃焼に用いる構成とすれば、機関高負荷時には改質ガスを用いる必要がないため、改質ガスの生成を中止する。この際、分離済みの混合流体をアルコール含有燃料または炭化水素系燃料と混合して燃焼室に噴射することで、改質ガスが蓄圧室に過剰にたまることを防止することができる。また、炭化水素系燃料を燃焼室に供給する燃料噴射弁と共有できるので、このために別途燃料噴射弁を設ける必要がない。
【００３５】
また、第４の実施形態に示したように、燃料電池を備え、前記改質ガスを該燃料電池に導入することで発電する構成とすれば、得られた水素を含む改質ガスを燃料電池のセルに導入することで、内燃機関独立で高効率なガソリン改質型燃料電池を実現することができる。
同じく、第４の実施形態に示したように、前記改質ガスから水素を分離する分離手段を備えたものでは、該分離手段により分離した水素を前記燃料電池に導入することにより、改質ガスのうち燃料電池における発電に必要な水素のみを分離することができるため、燃料電池で良好な発電を行うことができる。また、比較的簡易な方法で行えるため、内燃機関のサイズ等に影響を及ぼさない。
【００３６】
さらに、前記分離手段により水素を分離した残改質ガスのうち酸化可能なガス成分を燃焼室に供給する構成とすれば、改質ガスのうち水素以外の成分(一酸化炭素など主として酸化可能な成分)を燃焼室に導入することで、燃焼の際のエネルギを稼ぐこともできる。
また、前記燃料電池により得られたエネルギを車両補機に供給する構成とすれば、燃料電池による電力として利用することで、改質ガスを過剰に蓄えておく必要がない。また、車両補機への他の電力供給源のサイズを小さくすることができる。
【００３７】
また、第４の実施形態を、車輪にトルクを与えるモータを備え、前記燃料電池により得られたエネルギを車両停止時から発進時に前記モータに供給する車両に適用することにより、モータによる走行が有利な発進時に、モータによる走行が行えるため燃費上も有利である。また、燃料電池による電力を蓄えておくことで、停止時に改質ガスを過剰に蓄えておく必要がないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の概略図。
【図２】同じく、第２の実施形態の概略図。
【図３】同じく、第３の実施形態の概略図。
【図４】同じく、第４の実施形態の概略図。
【符号の説明】
【００３９】
１    内燃機関
５    燃焼室
１０    点火プラグ
１１    主燃料噴射弁
１２    改質ガス噴射弁
１３    リザーバタンク
１４    水ポンプ
１５    燃料タンク
１６    燃料ポンプ
１７    混合槽
１７ａ  混合槽上部
１７ｂ  混合槽下部
１８    炭化水素系燃料チューブ
１９    混合流体チューブ
２０    改質器
２１    改質ガス蓄圧室
２２    排気管
２３    凝縮器
２４    凝縮水槽
２５    凝縮水ポンプ
２６    凝縮水チューブ
２７    副室
２８    加熱ヒータ
２９    チェック弁(または噴射弁)
３０    分離器
３１    改質燃料チューブ
３２    水素チューブ
３３    燃料電池
３４    バッテリ
３５    車両補機
３６    水素貯蔵室
【図１】
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【図２】
2007231827.tif 000004
【図３】
2007231827.tif 000005
【図４】
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