(57)【要約】【課題】ガソリンとエタノールとの混合燃料を用い、高い効率で運転でき、窒素酸化物等の排出を抑制できる内燃機関システムを提供する。【解決手段】オクタン価３０〜８５のガソリンと、エタノールとを、９：１〜６：４の重量比で混合してなるオクタン価８０〜１００の混合燃料を収容する燃料タンク３と、該混合燃料に水を加えて、該ガソリンと、エタノール−水混合液とに分離する分離手段４と、該エタノール−水混合液の一部を改質してジエチルエーテル−水混合液を得る改質手段８と、該ガソリンと、該エタノール−水混合液と、該ジエチルエーテル−水混合液とをそれぞれ独立に噴射する燃料噴射インジェクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃとを備える。高負荷時には火花点火燃焼を行い、低負荷時には予混合圧縮着火燃焼を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火燃焼と、予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な内燃機関システムにおいて、
リサーチ法オクタン価が３０〜８５の範囲のガソリンと、エタノールとを、９：１〜６：４の範囲の重量比で混合してなるリサーチ法オクタン価が８０〜１００の範囲の混合燃料を収容する燃料タンクと、
該混合燃料に水を加えて、該ガソリンと、エタノール−水混合液とに分離する分離手段と、
該エタノール−水混合液の一部を改質して、該エタノール−水混合液に含まれるエタノールをジエチルエーテルとした、ジエチルエーテル−水混合液を得る改質手段と、
該ガソリンと、該エタノール−水混合液と、該ジエチルエーテル−水混合液とをそれぞれ独立に噴射する燃料噴射インジェクタとを備えることを特徴とする内燃機関システム。
【請求項２】
高負荷時には火花点火燃焼を行い、低負荷時には予混合圧縮着火燃焼を行う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】
前記火花点火燃焼を行うときに、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記エタノール−水混合液とを、運転状態に対応するリサーチ法オクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することを特徴とする請求項２記載の内燃機関システム。
【請求項４】
始動時には、前記分離手段で得られた前記ガソリンのみを前記燃料噴射インジェクタを介して噴射することを特徴とする請求項３記載の内燃機関システム。
【請求項５】
前記予混合圧縮着火燃焼を行うときに、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記エタノール−水混合液とを、運転状態に対応するリサーチ法オクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することを特徴とする請求項２記載の内燃機関システム。
【請求項６】
前記予混合圧縮着火燃焼を行うときに、前記分離手段で得られた前記エタノール−水混合液と、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを、運転状態に対応するリサーチ法オクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することを特徴とする請求項２記載の内燃機関システム。
【請求項７】
前記予混合圧縮着火燃焼を行うときに、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを、運転状態に対応するリサーチ法オクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することを特徴とする請求項２記載の内燃機関システム。
【請求項８】
排気ガスに含まれる水分を凝集させて回収し、前記分離手段に供給する水分回収手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項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、ガソリンとエタノールとの混合燃料を用いると共に、火花点火燃焼と、予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な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、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。ところが、前記予混合圧縮着火内燃機関は、該機関の要求負荷が高くなったときにはノッキングを起こしやすく、前記要求負荷が低くなったときに失火しやすいため、安定に運転することができる運転領域が狭いとの問題がある。
【０００３】
前記問題を解決するために、従来、ガソリンを用いる予混合圧縮着火内燃機関において、火花点火燃焼と、予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能とした内燃機関が知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
前記予混合圧縮着火内燃機関は、通常は前記予混合圧縮着火燃焼を行い、通常より要求負荷が高い時または通常より要求負荷が低い時に限って前記火花点火燃焼を行うものである。前記火花点火燃焼は、最適な時期に火花により強制的に点火することができる点で有利であるが、単一の燃料を用いるときには高負荷時にノッキングを回避するために点火時期を最適な時期よりも遅らせなければならず、熱効率が大幅に低減するという不都合がある。
【０００５】
一方、内燃機関の燃料として、ガソリンとエタノールとの混合燃料を用いることが知られている。前記混合燃料によれば、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により、所謂カーボンニュートラル効果を得ることができると考えられている。前記カーボンニュートラル効果とは、前記エタノールとして植物性物質起源のものを用いるときには、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く、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ものである。
【０００６】
従って、ガソリンとエタノールとの混合燃料を自動車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。
【０００７】
しかし、前記混合燃料は、前記エタノールとして植物性物質起源のものを用いるとしても、該エタノールの製造過程や流通過程で化石燃料が消費されており、前記カーボンニュートラル効果を十分に生かすことができないという問題がある。また、前記エタノールの単位体積当たりの発熱量は、一般的なガソリン燃料に比較して６０％強に過ぎないため、前記混合燃料はコストの面で一般的なガソリン燃料よりも不利であり、燃料タンクの容量が同一であれば一般的なガソリン燃料よりも走行できる距離が短くなるという問題もある。
【０００８】
前記混合燃料の利用方法として、該混合燃料に水を添加して、ガソリンとエタノールとに分離し、ガソリンとエタノールとをそれぞれ独立に用いる技術が知られている（特許文献３）。しかし、この技術は、前記混合燃料から分離されたエタノールをさらに改質して水素と一酸化炭素とからなる改質ガスとして利用するものであって、該混合燃料を十分に効率よく利用するものではない。
【０００９】
そこで、ガソリンとエタノールとの混合燃料を効率よく用いることができる内燃機関が望まれる。
【特許文献１】特開２００２−１３０００６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２９１９号公報
【特許文献３】特開昭５８−９６１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、ガソリンとエタノールとの混合燃料を用い、高い効率で運転することができると共に、窒素酸化物等の排出を抑制することの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】
【００１１】
かかる目的を達成するために、本発明は、火花点火燃焼と、予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能な内燃機関システムにおいて、リサーチ法オクタン価（以下、オクタン価と略記する）が３０〜８５の範囲のガソリンと、エタノールとを、９：１〜６：４の範囲の重量比で混合してなるオクタン価が８０〜１００の範囲の混合燃料を収容する燃料タンクと、該混合燃料に水を加えて、該ガソリンと、エタノール−水混合液とに分離する分離手段と、該エタノール−水混合液に含まれるエタノールをジエチルエーテルに改質してジエチルエーテル−水混合液を得る改質手段と、該ガソリンと、該エタノール−水混合液と、該ジエチルエーテル−水混合液とをそれぞれ独立に噴射する燃料噴射インジェクタとを備えることを特徴とする。
【００１２】
前記エタノールはオクタン価が高いので、オクタン価が３０〜８５の範囲のガソリンと前記重量比の範囲で混合することにより、通常のガソリン燃料と同等の８０〜１００の範囲のオクタン価を備える混合燃料を得ることができる。通常のガソリン燃料は、原油の蒸留で得られた蒸留ガソリンに対して異性化、アルキレーション、接触改質等の処理を加えることにより製造されているが、前記混合燃料によれば、該蒸留ガソリンに前記エタノールを前記重量比の範囲で混合すれば、通常のガソリン燃料と同等の８０〜１００の範囲のオクタン価とすることができる。従って、前記異性化、アルキレーション、接触改質等の処理と、これらの処理に要するコストを不要とすることができ、かつ通常のガソリン車に提供することが可能である。
【００１３】
本発明の内燃機関システムでは、前記混合燃料を前記燃料タンクに収容すると共に、該燃料タンクから前記分離手段に供給し、水を加えて、前記オクタン価が３０〜８５の範囲のガソリンと、前記エタノール−水混合液とに分離する。また、前記エタノール−水混合液の一部は、前記改質手段により、該エタノール−水混合液に含有されるエタノールがジエチルエーテルに改質されることにより、ジエチルエーテル−水混合液とされる。
【００１４】
この結果、本発明の内燃機関システムでは、前記混合燃料から、前記オクタン価が３０〜８５の範囲のガソリンと、エタノール−水混合液と、ジエチルエーテル−水混合液との３種の燃料を得ることができる。ここで、エタノールは前記ガソリンよりもオクタン価が高く、ジエチルエーテルは前記ガソリンよりもオクタン価が低いので、前記３種の燃料を任意の割合で前記燃料噴射インジェクタから噴射することにより、噴射される燃料のオクタン価を広い範囲で連続的に変化させることができる。
【００１５】
従って、本発明の内燃機関システムによれば、前記混合燃料を用いると共に、運転状態に対応して、火花点火燃焼と、予混合圧縮着火燃焼とを切り替えることにより、常に最適な条件での燃焼となるので、高い効率で運転することができ、二酸化炭素の排出を低減することができると共に、窒素酸化物の排出も抑制することができる。
【００１６】
本発明の内燃機関システムでは、例えば、高負荷時には火花点火燃焼を行い、低負荷時には予混合圧縮着火燃焼を行うことにより、最適な条件での燃焼を確保することができる。
【００１７】
また、本発明の内燃機関システムにおいて、前記火花点火燃焼を行うときには、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記エタノール−水混合液とを、運転状態に対応するオクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することが好ましい。本発明の内燃機関システムは、このようにオクタン価を調整することにより、ノッキングを起こすことなく、常に最適な時期に火花による強制的な点を行うことができ、高い熱効率を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の内燃機関システムにおいて、前記火花点火燃焼を行うときに、始動時には、前記分離手段で得られた前記ガソリンのみを前記燃料噴射インジェクタを介して噴射することが好ましい。前記ガソリンのみを用いて前記火花点火燃焼を行うことにより、低温時にも確実に始動することができる。
【００１９】
また、本発明の内燃機関システムにおいて、前記予混合圧縮着火燃焼を行うときには、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記エタノール−水混合液とを組み合わせるか、前記分離手段で得られた前記エタノール−水混合液と、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを組み合わせるか、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを組み合わせて、運転状態に対応するオクタン価となるような割合で、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することが好ましい。
【００２０】
前記予混合圧縮着火燃焼では、雰囲気の温度、圧力の上昇に従って、発熱量に２段のピークがあることが知られている。前記ピークは、前半の比較的低温雰囲気で生じる低温酸化反応（冷炎）によるものと、後半の主燃焼反応（熱炎）によるものとである。すなわち、前記予混合圧縮着火燃焼では、混合気が燃焼室でピストンにより圧縮されたときに、まず前記低温酸化反応を生じて、その発生熱により該混合気の温度が上昇し、前記主燃焼反応を誘発することにより、自着火に至るものである。
【００２１】
ここで、前記低温酸化反応の発熱量はオクタン価の値によって異なり、オクタン価の低い燃料ほど前記低温酸化反応の発熱量が大きく、自着火が容易になる。従って、オクタン価を調整することにより、前記予混合圧縮着火燃焼の着火時期を制御することができる。
【００２２】
本発明の内燃機関システムでは、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記エタノール−水混合液とを組み合わせるか、前記分離手段で得られた前記エタノール−水混合液と、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを組み合わせるか、前記分離手段で得られた前記ガソリンと、前記改質手段で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液とを組み合わせるかのいずれかの組み合わせにより、前記燃料噴射インジェクタを介してそれぞれ独立に噴射することにより、噴射される燃料のオクタン価を広い範囲で連続的に変えることができる。従って、本発明の内燃機関システムによれば、運転状態に対応して、前記予混合圧縮着火燃焼の着火時期を自在に制御することが可能となり、高い熱効率を得ることができると共に窒素酸化物の排出を確実に抑制することができる。
【００２３】
さらに、本発明の内燃機関システムは、排気ガスに含まれる水分を凝集させて回収し、前記分離手段に供給する水分回収手段を備えることが好ましい。本発明の内燃機関システムは、前記水分回収手段を備えることにより、前記分離手段で用いられる水を前記排気ガスから調達することができ、専用の水タンクを備えることなく、前記混合燃料を前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とに分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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構成を示すシステム構成図であり、図２は内燃機関システムの要求負荷と回転数とに対し、火花点火燃焼または予混合圧縮着火燃焼を行う領域を示すグラフである。また、図３は図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段の一構成例を示すシステム構成図、図４は図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段の他の構成例を示すシステム構成図、図５は図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段のさらに他の構成例を示すシステム構成図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の内燃機関システム１は、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切り替え可能なエンジン２と、ガソリンとエタノールとからなる混合燃料を収容する燃料タンク３と、燃料タンク３から供給される該混合燃料に水を加えて、ガソリンとエタノール−水混合液とに分離する分離器４と、分離器４で得られた前記ガソリンをエンジン２に供給する第１導管５と、分離器４で得られた前記エタノール−水混合液をエンジン２に供給する第２導管６とを備えている。さらに、内燃機関システム１は、第２導管６の途中に設けられた分配器７を介して供給される前記エタノール−水混合液の一部を改質して、該エタノール−水混合液に含まれるエタノールをジエチルエーテルとしたジエチルエーテル−水混合液を得る改質器８と、改質器８で得られた前記ジエチルエーテル−水混合液をエンジン２に供給する第３導管９とを備えている。
【００２６】
また、エンジン２は、第１燃料噴射インジェクタ１０ａ、第２燃料噴射インジェクタ１０ｂ、第１燃料噴射インジェクタ１０ｃを備えており、第１導管５は第１燃料噴射インジェクタ１０ａに、第２導管６は第２燃料噴射インジェクタ１０ｂに、第３導管９は第３燃料噴射インジェクタ１０ｃに、それぞれ接続されている。各燃料噴射インジェクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、図示しない制御装置に制御され、前記ガソリン、前記エタノール−水混合液、前記ジエチルエーテル−水混合液を、それぞれ独立に、任意の供給量で噴射できるようにされている。
【００２７】
燃料タンク３に収容されている前記混合燃料は、オクタン価が３０〜８５の範囲のガソリンと、エタノールとを、９：１〜６：４の範囲の重量比で混合してなるものであり、該混合燃料自体のオクタン価は８０〜１００の範囲となっている。前記混合燃料は、例えば、オクタン価６５のガソリンと、エタノールとを、７．５：２．５の重量比で混合してなるものを用いることができ、この場合、該混合燃料自体のオクタン価は９０となっている。前記オクタン価６５のガソリンとしては、例えば、原油の蒸留で得られ、異性化、アルキレーション、接触改質等の処理が施されていない蒸留ガソリンを、そのまま用いることができる。
【００２８】
次に、本実施形態の内燃機関システム１の作動について説明する。尚、以下の説明において、前記混合燃料は、オクタン価６５のガソリンと、エタノールとを、７．５：２．５の重量比で混合してなる、オクタン価９０のものを用いるものとする。この燃料は通常のガソリン車でも利用することが可能で、事実ブラジル等ではガソホールとして販売されている。
【００２９】
内燃機関システム１では、まず、燃料タンク３に収容されている前記混合燃料を分離器４に導入し、分離器４で水を混合する。このようにすると、前記混合燃料を構成する前記ガソリンは疎水性であり、前記エタノールは親水性であるので、該混合燃料は該ガソリンとエタノール−水混合液とに分離する。このとき、前記ガソリンと前記エタノール−水混合液とは、相対的に比重が小さい該ガソリンの方が上層となり、相対的に比重が大きい該エタノール−水混合液が下層となるように、分離器４内で上下２層に分離する。従って、分離器４の上部から第１導管５を介して前記ガソリンを取り出す一方、分離器４の下部から第２導管６を介して前記エタノール−水混合液を取り出すことができる。
【００３０】
尚、前記混合燃料の分離に用いられる水は、専用の水タンクを設けて該水タンクから分離器４に供給するようにしてもよく、後述するように、エンジン２の排気ガス中に含まれる水分を凝縮させて回収した水を分離器４に供給するようにしてもよい。
【００３１】
次に、第２導管６を介して分離器４から取出された前記エタノール−水混合液は、分配器７によりその一部が改質器７に供給される。改質器７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、イオン交換樹脂等の固体酸触媒を含み、該固体酸触媒に前記エタノール−水混合液を接触させることにより、該エタノール−水混合液に含まれるエタノールをジエチルエーテルに改質する。前記エタノールは、加熱下に前記固体酸触媒により脱水縮合反応を起こし、容易にジエチルエーテルに転換される。
【００３２】
前記改質器７において、エタノールをジエチルエーテルに転換するために必要な温度は、触媒の種類によって異なるが、通常は３００℃以下である。従って、改質器７では例えばエンジン２の排気ガスを熱源として、エタノールをジエチルエーテルに転換することができる。
【００３３】
前述のようにして得られた前記ガソリン、エタノール−水混合液、ジエチルエーテル−水混合液は、それぞれ第１導管５、第２導管６、第３導管９を介して、各燃料噴射インジェクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃに供給される。そして、前記ガソリン、エタノール−水混合液、ジエチルエーテル−水混合液は、図示しない制御装置に制御されて、各燃料噴射インジェクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃから、それぞれ独立に、任意の供給量で噴射される。
【００３４】
ここで、エンジン２は、その運転状態により火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とが切り替えられるようになっており、例えば図２に示すように、高負荷、高回転時には火花点火燃焼を行い、低負荷、低回転時には予混合圧縮着火燃焼を行う。
【００３５】
まず、火花点火燃焼の場合、内燃機関システム１は、前記ガソリンを第１導管５を介して第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給すると共に、前記エタノール−水混合液を第２導管６を介して第２燃料噴射インジェクタ１０ｂに供給する。そして、前記ガソリン、エタノール−水混合液の供給量を、図示しない制御装置によりそれぞれ独立に制御する。このようにすると、オクタン価６５のガソリンと、エタノール−水混合液とを用いる場合、オクタン価を６５〜１２０の範囲で連続的に変化させることができる。
【００３６】
通常、ガソリン燃料等の単一燃料を用いて火花点火燃焼を行う場合、ノッキングが発生すると、点火時期を最適時期よりも遅らせることによりノッキングを回避するが、このようにするとエンジン２の熱効率が大幅に低下する。しかし、内燃機関システム１によれば、要求負荷が高くなるに従って、第２燃料噴射インジェクタ１０ｂから噴射されるエタノール−水混合液の供給量を増加させてオクタン価の値を大きくすることにより、点火時期を最適時期に維持したままノッキングを回避することができるので、優れた熱効率を得ることができる。
【００３７】
尚、内燃機関システム１では、特に低温時に始動が難しいことがある。このような場合には、第１燃料噴射インジェクタ１０ａから、前記ガソリンのみを噴射することにより、容易に始動することができる。前記ガソリンは、分離器４から第１導管５を介して直接第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給するようにしてもよく、分離器４で分離された前記ガソリンを図示しないサブタンクに貯留しておき、該サブタンクから第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給するようにしてもよい。前記サブタンクは、例えば、第１導管５から供給される前記ガソリンを貯留しておき、該ガソリンを第１導管５を介して第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給するように構成することができる。
【００３８】
次に、予混合圧縮着火燃焼の場合、内燃機関システム１は、前記ガソリンを第１導管５を介して第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給すると共に、前記エタノール−水混合液を第２導管６を介して第２燃料噴射インジェクタ１０ｂに供給するか、前記エタノール−水混合液を第２導管６を介して第２燃料噴射インジェクタ１０ｂに供給すると共に、前記ジエチルエーテル−水混合液を第３導管９を介して第３燃料噴射インジェクタ１０ｃに供給するか、または、前記ガソリンを第１導管５を介して第１燃料噴射インジェクタ１０ａに供給すると共に、前記ジエチルエーテル−水混合液を第３導管９を介して第３燃料噴射インジェクタ１０ｃに供給する。
【００３９】
そして、前記ガソリンとエタノール−水混合液との供給量、前記エタノール−水混合液とジエチルエーテル−水混合液との供給量、または前記ガソリンとジエチルエーテル−水混合液との供給量を、図示しない制御装置によりそれぞれ独立に制御する。このようにすると、オクタン価６５のガソリンと、エタノール−水混合液と、ジエチルエーテル−水混合液との組み合わせと、それぞれの供給量とを変えることにより、便宜的にオクタン価を用いて示すならば、オクタン価を−５０〜１２０の範囲で連続的に変化させることができる。
【００４０】
前記予混合圧縮着火燃焼では、混合気が燃焼室でピストンにより圧縮されたときに、まず低温酸化反応を生じ、その発生熱により主燃焼反応を誘発するが、前記低温酸化反応の発熱量はオクタン価の値によって異なり、オクタン価の低い燃料ほど前記低温酸化反応の発熱量が大きく、自着火が容易になる。従って、前記範囲でオクタン価を調整することにより、前記予混合圧縮着火燃焼の着火時期を容易に制御することができる。
【００４１】
前記予混合圧縮着火燃焼によれば、高圧縮比で希薄燃焼が可能であるので、優れた熱効率を得ることができる。また、前記希薄燃焼により、相対的に燃焼温度が低くなるので、窒素酸化物の排出を極めて少なくすることができる。
【００４２】
次に、エンジン２の排気ガス中に含まれる水分を凝縮させて回収し、回収された水を分離器４における前記混合燃料の分離に用いる水分回収装置について説明する。
【００４３】
まず、図３に示すように、エンジン２は排気ガスを大気中に排出するために、排気管１１と、排気管１１の途中に設けられ該排気ガスを浄化する触媒装置１２と、排気管１１の末端に設けられたマフラー１３とを備えている。そこで、水分回収装置１４は、触媒装置１２の下流側で排気管１１から分岐する分岐管１５と、分岐管１５の途中に設けられた熱交換器１６と、放熱管１７と、ミストキャッチフィルタ等からなる凝縮水分離装置１８とを備えている。分岐管１５は、凝縮水分離装置１８の下流で排気管１１に合流する。
【００４４】
水分回収装置１４ａでは、まず、分岐管１５により抜き出された排気ガスの一部を、熱交換器１６に供給し、改質器８に供給される前記エタノール−水混合液との間で熱交換を行う。前述のように、改質器８では前記エタノール−水混合液に含まれるエタノールをジエチルエーテルに改質するために熱が必要とされるので、前記熱交換により、前記排ガスが冷却されると共に前記エタノール−水混合液を加熱することができ好都合である。
【００４５】
次に、前記排気ガスは、放熱管１７でさらに冷却されたのち、凝縮水分離装置１８に供給されて、前記排気ガス中に含まれる水分が凝縮され、ミストキャッチフィルタ等により凝縮水が回収される。回収された凝縮水は、分離器４に供給される。
【００４６】
また、水分回収装置１４は、図４に示すように、放熱管１７に代えて凝縮器１９を備えるものであってもよい。この場合、前記排気ガス中に含まれる水分は、凝縮器１９で凝縮されて凝縮水となるが、該凝縮水はまだ十分な熱を持っている。そこで、前記凝縮水を凝縮水導管２０を介して、エンジン２の吸気管２１に設けられた吸気加熱器２２に供給し、吸気との間で熱交換を行った後、該熱交換により冷却された凝縮水を凝縮器１９に還流する。そして、凝縮器１９の下流に設けられた凝縮水分離装置１８により凝縮水が回収される。回収された凝縮水は、分離器４に供給される。
【００４７】
さらに、水分回収装置１４は、熱交換器１６で冷却された排気ガスを、分岐管１５により吸気加熱器２２に供給するようにしてもよい。この場合、凝縮水分離装置１８は、吸気加熱器２２の下流に設けられており、熱交換器１６と吸気加熱器２２との２回の熱交換で十分に冷却された排気ガスから、該排気ガス中に含まれる水分が凝縮されて、凝縮水が回収される。回収された凝縮水は、分離器４に供給される。尚、前記水分が凝縮されて分離された排気ガスは、制御弁２２を介して排気管１１に合流する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の内燃機関システムの構成例を示すシステム構成図。
【図２】内燃機関システムの要求負荷と回転数とに対し、火花点火燃焼または予混合圧縮着火燃焼を行う領域を示すグラフ。
【図３】図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段の一構成例を示すシステム構成図。
【図４】図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段の他の構成例を示すシステム構成図。
【図５】図１に示す内燃機関システムに用いられる水分回収手段のさらに他の構成例を示すシステム構成図。
【符号の説明】
【００４９】
１…内燃機関システム、  ２…エンジン、  ３…燃料タンク、  ４…分離手段、  ８…改質手段、  １０ａ，１０ｂ，１０ｃ…燃料噴射インジェクタ、  １４…水分回収手段。
【図１】
2007255329.tif 000003
【図２】
2007255329.tif 000004
【図３】
2007255329.tif 000005
【図４】
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【図５】
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