(57)【要約】【課題】液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を確実に液体炭化水素とアルコール−水混合液とに分離でき、アルコール−水混合液を支障無く使用できると共に、優れた熱効率が得られる内燃機関を備えた動力装置を提供する。【解決手段】内燃機関２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液体炭化水素とアルコール−水混合液とに分離する分離手段６と、液体炭化水素と該アルコール−水混合液とを内燃機関２に供給する供給手段８ａ，８ｂと、液体炭化水素とアルコール−水混合液との供給割合を制御する制御手段１０とを備える。分離手段６は、混合燃料に含まれるアルコールに対して、５〜３０重量％の水を混合する。混合燃料を収容する第１のタンク３と、水を収容する第２のタンク５と、混合燃料を分離する第３のタンク６とを備える。排気ガス中の水分を回収する水分回収手段４を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該液体炭化水素と、該水と該アルコールとが混合されたアルコール−水混合液とに分離する分離手段と、
該分離手段で分離された該液体炭化水素と該アルコール−水混合液とを該内燃機関に供給する供給手段と、
該内燃機関の要求負荷に応じて、該供給手段を介して該内燃機関に供給される該液体炭化水素と該アルコール−水混合液との供給割合を制御する制御手段とを備える動力装置であって、
該分離手段は、該混合燃料に含まれる該アルコールに対して、５〜３０重量％の範囲の量の水を混合することを特徴とする内燃機関を備えた動力装置。
【請求項２】
前記混合燃料を収容する第１のタンクと、前記水を収容する第２のタンクと、第１のタンクから供給される該混合燃料と第２のタンクから供給される該水とを混合して、該液体炭化水素と、前記アルコール−水混合液とに分離する第３のタンクとを備え、
第３のタンクは、該混合燃料に含まれる該アルコールに対して、５〜３０重量％の範囲の量の水を混合することを特徴とする請求項１記載の内燃機関を備えた動力装置。
【請求項３】
前記内燃機関の排気ガスに含まれる水分を凝集させて回収する水分回収手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関を備えた動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を備えた動力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を自動車燃料に用いることが検討されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
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。
【０００４】
ところが、前記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自動車燃料に用いる場合、燃焼方式を通常のガソリンエンジンと同様としたのでは、高い熱効率を得ることが難しいという問題がある。前記問題を解決するために、例えば、オクタン価の異なる複数の燃料を用いることが考えられる（例えば特許文献２参照）。しかし、複数の燃料を用いるためには、自動車に複数の燃料タンクを搭載しなければならない。
【０００５】
一方、液体炭化水素とアルコールとの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。この性質を利用して、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。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応じて燃料の着火性を適正化することができ、熱効率を向上させることが期待される。
【０００６】
しかしながら、前記液体炭化水素とアルコールとの混合燃料に水を添加する際に、添加する水の量によっては、水分による燃料系部材の腐食、材料劣化等を引き起こし、甚だしくは燃料に着火できなくなり、あるいは前記液体炭化水素と前記アルコール−水混合液との分離自体が困難になるという不都合がある。
【特許文献１】特開２００５−５４１０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１１３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる不都合を解消して、液体炭化水素とアルコールとの混合燃料を用いて、該混合燃料を確実に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でき、分離された該アルコール−水混合液を支障無く使用することができると共に、優れた熱効率を得ることができる内燃機関を備えた動力装置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】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の内燃機関を備えた動力装置は、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、該液体炭化水素と、該水と該アルコールとが混合されたアルコール−水混合液とに分離する分離手段と、該分離手段で分離された該液体炭化水素と該アルコール−水混合液とをそれぞれ該内燃機関に供給する供給手段と、該内燃機関の要求負荷に応じて、該供給手段を介して該内燃機関に供給される該液体炭化水素と該アルコール−水混合液との供給割合を制御する制御手段とを備える動力装置であって、該分離手段は、該混合燃料に含まれる該アルコールに対して、５〜３０重量％の範囲の量の水を混合することを特徴とする。
【０００９】
本発明の動力装置では、前記分離手段により、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を混合して、該液体炭化水素と、該水と該アルコールとが混合されたアルコール−水混合液とに分離する。このとき、前記分離手段は、前記混合燃料に含まれる前記アルコールに対して、５〜３０重量％の範囲の量の水を混合することにより、該混合燃料を確実に前記液体炭化水素と、前記アルコール−水混合液とに分離することができる。また、このようにして分離された前記アルコール−水混合液は、水分により燃料系部材の腐食、材料劣化等を引き起こしたり、燃料に着火できなくなることが無い。
【００１０】
前記混合燃料に混合する水の量が、該混合燃料に含まれる前記アルコールに対して５重量％未満であるときには、該混合燃料を前記液体炭化水素と前記アルコール−水混合液とに分離することができない。また、前記混合燃料に混合する水の量が、該混合燃料に含まれる前記アルコールに対して３０重量％を超えると、分離された前記アルコール−水混合液に含まれる水分により燃料系部材の腐食、材料劣化等を引き起こしたり、甚だしい場合には燃料に着火できなくなる。
【００１１】
本発明の動力装置では、前記分離手段により分離された、前記液体炭化水素と、前記混合液とを、それぞれ前記供給手段を介して前記内燃機関に供給する際に、前記制御手段により、該内燃機関の要求負荷に応じて、該液体炭化水素と該アルコール−水混合液との供給割合を制御する。この結果、本発明の動力装置によれば、前記混合燃料を用いて優れた熱効率を得ることができる。
【００１２】
本発明の動力装置は、例えば、前記混合燃料を収容する第１のタンクと、前記水を収容する第２のタンクと、第１のタンクから供給される該混合燃料と第２のタンクから供給される該水とを混合して、該液体炭化水素と、前記アルコール−水混合液とに分離する第３のタンクとを備える構成とすることができる。前記第３のタンクは、前記混合燃料に含まれる前記アルコールに対して、５〜３０重量％の範囲の量の水を混合するものであり、前記分離手段として作用する。
【００１３】
また、本発明の動力装置は、前記水として例えば大気中に含まれる水分を凝縮させて回収したり、雨水を用いるようにしてもよいが、前記内燃機関の排気ガスに含まれる水分を凝集させて回収する水分回収手段を備えることが好ましい。前記排気ガス中に含まれる水分を凝縮させて回収することにより、大気の状態や天候に左右されることなく、所定量の水を確保することができる。さらに、本発明の動力装置は、前記水分回収手段を備えることにより、該動力装置の利用者が前記水を用意する必要が無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は本実施形態の動力装置の構成を示すシステム構成図であり、図２は図１に示す水分回収装置の一構成例を示すシステム構成図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の動力装置１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としてのフレキシブルフューエルエンジン２と、前記混合燃料を収容する第１タンク３と、水分回収装置４で回収された水を収容する第２タンク５と、第１タンク３から供給される前記混合燃料と第２タンク５から供給される水とを混合する第３タンク６とを備えている。フレキシブルフューエルエンジン２は、アルコールを任意の濃度で含む液体炭化水素を燃料として運転することができる。
【００１６】
第３タンク６は、導管７ａ，７ｂを介してフレキシブルフューエルエンジン２のインジェクター８ａ，８ｂに接続されており、導管７ａ，７ｂの途中にはそれぞれポンプ９ａ，９ｂが配設されている。また、インジェクター８ａ，８ｂは、制御装置１０により制御されて、導管７ａ，７ｂから供給される燃料の供給割合を調整自在に構成されている。尚、導管７ａは第３タンク６の上部に接続されており、導管７ｂは第３タンク６の下部に接続されている。
【００１７】
次に、本実施形態の動力装置１の作動について説明する。
【００１８】
動力装置１では、第１タンク３に収容されている混合燃料を第３タンク６に供給すると共に、第２タンク５に収容されている水を第３タンク６に供給する。第１タンク３に収容されている前記混合燃料は、例えば、ガソリン２ｋｇに対しエタノール５００ｇの割合で混合したものであり、混合燃料全体の２０重量％のエタノールを含んでいる。前記混合燃料は、例えば、市販のものを給油所等で第１タンク３に給油すればよい。
【００１９】
一方、第２タンク５に収容されている前記水は、水分回収装置４で回収された水分である。水分回収装置４は、例えば、図２に示すように、フレキシブルフューエルエンジン２から導出される排気管１１の途中に設けられている。水分回収装置４は、導管１２により導入される冷媒により、排気管１１を介して排出される排気ガスを冷却し、該排気ガス中に含まれる水分を凝縮させて回収する。前記冷媒としては、空気、水、冷却油、前記混合燃料等を用いることができる。
【００２０】
第２タンク５から第３タンク６に供給される前記水の量は、第１タンク３から第３タンク６に供給される前記混合燃料に含まれている前記エタノールの５〜３０重量％の範囲の量であり、ガソリン２ｋｇに対しエタノール５００ｇの割合で混合した混合燃料の場合、例えば、１００ｇの水が供給される。
【００２１】
第３タンク６では、前記混合燃料は下部から導入され、前記水は上部から導入されるようになっている。前記混合燃料は前記水よりも比重が小さいために第３タンク６内で上方に移動し、前記水は前記混合燃料よりも比重が大きいために下方に移動するので、上述のようにして第３タンク６内に導入することにより、両者が自然に混合されることになる。尚、第３タンク６は前記混合燃料と、前記水とを撹拌するために、図示しない撹拌装置を備えていてもよい。前記撹拌装置として、例えば、第３タンク６内に配置されたスターラーバーを磁気により回転駆動するマグネティックスターラー等を挙げることができる。
【００２２】
前述のようにして前記混合燃料と前記水とを混合すると、該混合燃料を構成している前記ガソリン等の液体炭化水素は水に不溶であり、前記エタノール等のアルコールは水に易溶であるので、該混合燃料は、ガソリンと、エタノールと水とのエタノール−水混合液との２層に分離する。このとき、前記ガソリンは前記エタノール−水混合液よりも比重が小さいために上層となり、前記エタノール−水混合液は前記ガソリンよりも比重が大きいために下層となる。
【００２３】
そこで、前記ガソリンは、第３タンク６の上部に接続された導管７ａからインジェクタ８ａを介してフレキシブルフューエルエンジン２に供給される。また、前記エタノール−水混合液は、第３タンク６の下部に接続された導管７ｂからインジェクタ８ｂを介してフレキシブルフューエルエンジン２に供給される。
【００２４】
このとき、制御装置１０は、フレキシブルフューエルエンジン２の運転状態にかかる機関の温度、圧力、トルク、回転数等の運転状態量を検知する運転状態量センサ（図示せず）により運転状態を把握している。そして、制御装置１０は、前記運転状態に応じて、インジェクタ８ａから供給される前記ガソリンの供給量と、インジェクタ８ｂから供給される前記エタノール−水混合液の供給量とを調整する。前記ガソリンと前記エタノール−水混合液との供給割合は、一般的に、低負荷時にはインジェクタ８ｂから噴射される前記エタノール−水混合液よりもインジェクタ８ａから噴射される前記ガソリンの比率を高くし、高負荷時にはインジェクタ８ａから噴射される前記ガソリンよりもインジェクタ８ｂから噴射される前記エタノール−水混合液の比率を高くするように調整される。
【００２５】
動力装置１では、第３タンク６において、前記混合燃料に含まれている前記エタノールの５〜３０重量％の範囲の量の水を該混合燃料に添加、混合して、ガソリンと、エタノール−水混合液とに分離する。従って、前記分離を確実に行うことができると共に、分離されたエタノール−水混合液をフレキシブルフューエルエンジン２に供給しても燃料系部材の腐食、材料劣化等を引き起こしたり、燃料に着火できなくなることを避けることができる。
【００２６】
また、動力装置１では、上述のようにして分離されたガソリンとエタノール−水混合液とのフレキシブルフューエルエンジン２に対する供給量を上述のように調整することにより、優れた熱効率を得ることができる。
【００２７】
尚、本実施形態では、液体炭化水素がガソリンである場合について説明しているが、該液体炭化水素は、軽油、オレイン酸メチル等であってもよい。前記液体炭化水素が、軽油、オレイン酸メチル等である場合には、該液体炭化水素の方が前記エタノール−水混合液より比重が大きいので、該液体炭化水素がガソリンである場合とは逆に、第３タンク６の下層に前記液体炭化水素層、上層に前記エタノール−水混合液層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る動力装置の一構成例を示すシステム構成図。
【図２】図１に示す水分回収装置の一構成例を示すシステム構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…動力装置、  ２…内燃機関、  ３…第１のタンク、  ４…水分回収手段、  ５…第２のタンク、  ６…第３のタンク（分離手段）、  ８ａ，８ｂ…供給手段、  １０…制御手段。
【図１】
2007138888.tif 000003
【図２】
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