(57)【要約】【課題】内燃機関に対して供給される高オクタン価燃料の選択肢の幅拡張を図りうるシステムを提供する。【解決手段】第１貯蔵器１０から供給される第１燃料が、改質器４０により改質されることによって生成された第２燃料が第２貯蔵器２０に貯蔵される。改質器４０は、第１改質部４１およびその下流側に連続的に配置されている第２改質部４２を備えている。第１改質部４１により単環の芳香族炭化水素から単環の芳香族カルボン酸が生成される。第２改質部４２により単環の芳香族カルボン酸から単環フェノール類が生成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単環の芳香族炭化水素を含有する原料を貯蔵するように構成されている第１貯蔵器と、
上流側から水および空気が供給され、前記第１貯蔵器から供給される前記原料を改質することにより単環のフェノール類を含有する、内燃機関に対して供給される燃料を生成するように構成されている改質器と、
前記改質器において生成された前記燃料を貯蔵するように構成されている第２貯蔵器とを備え、
前記改質器は、前記原料に含有されている単環の芳香族炭化水素と、前記空気中の酸素とを反応させることにより単環の芳香族カルボン酸を生成するように構成されている第１改質部と、前記第１改質部の下流側に連続し、前記第１改質部において生成された単環の芳香族カルボン酸と、前記空気中の酸素とを反応させることにより単環のフェノール類を生成するように構成されている第２改質部とを備えていることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料供給システムにおいて、
前記内燃機関からの排気を用いて前記改質器の温度を制御するように構成されている温度制御装置を備えていることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料供給システムにおいて、
前記第２貯蔵器から前記内燃機関に対して前記燃料が供給される燃料流出経路と、前記改質器から前記第２貯蔵器に対して前記燃料が供給される燃料流入経路とを備え、前記第２貯蔵器、前記燃料流出経路および前記燃料流入経路のうち少なくとも１つの温度が、前記内燃機関またはその排気の熱により制御されるように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
前記第２貯蔵器が前記燃料に加えて、前記改質器に対してその上流側から供給される水を貯蔵するように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
前記第１貯蔵器が前記原料を前記内燃機関に対して供給される第１燃料として貯蔵するように構成され、前記第２貯蔵器が前記燃料を前記第１燃料とは異なる第２燃料として貯蔵するように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に対して燃料を供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン等の原料の改質により高オクタン価燃料を生成するさまざまな構成が提案されている（特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２９０１３号公報
【特許文献２】特開２００１−０５００７０号公報
【特許文献３】特開２００７−２３１９３７号公報
【特許文献４】特開２００８−２４０６２４号公報
【特許文献５】特開２００８−２６７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、資源の有効活用等の観点から、内燃機関の高オクタン価燃料の選択肢の幅のさらなる拡張が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関に対して供給される高オクタン価燃料の選択肢の幅拡張を図りうるシステムを提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料供給システムは、単環の芳香族炭化水素を含有する原料を貯蔵するように構成されている第１貯蔵器と、上流側から水および空気が供給され、前記第１貯蔵器から供給される前記原料を改質することにより単環のフェノール類を含有する、内燃機関に対して供給される燃料を生成するように構成されている改質器と、前記改質器において生成された前記燃料を貯蔵するように構成されている第２貯蔵器とを備え、前記改質器は、前記原料に含有されている単環の芳香族炭化水素と、前記空気中の酸素とを反応させることにより単環の芳香族カルボン酸を生成するように構成されている第１改質部と、前記第１改質部の下流側に連続し、前記第１改質部において生成された単環の芳香族カルボン酸と、前記空気中の酸素とを反応させることにより単環のフェノール類を生成するように構成されている第２改質部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
前記内燃機関からの排気を用いて前記改質器の温度を制御するように構成されている温度制御装置を備えていることが好ましい。
【０００８】
前記第２貯蔵器から前記内燃機関に対して前記燃料が供給される燃料流出経路と、前記改質器から前記第２貯蔵器に対して前記燃料が供給される燃料流入経路とを備え、前記第２貯蔵器、前記燃料流出経路および前記燃料流入経路のうち少なくとも１つの温度が、前記内燃機関またはその排気の熱により制御されるように構成されていることが好ましい。
【０００９】
前記第２貯蔵器が前記燃料に加えて、前記改質器に対してその上流側から供給される水を貯蔵するように構成されていてもよい。
【００１０】
前記第１貯蔵器が前記原料を前記内燃機関に対して供給される第１燃料として貯蔵するように構成され、前記第２貯蔵器が前記燃料を前記第１燃料とは異なる第２燃料として貯蔵するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料供給システムによれば、フェノール（融点４０．５℃）、ｏ−クレゾール（融点３０℃）、ｍ−クレゾール（融点１１℃）またはｐ−クレゾール（融点３５．５℃）等の単環のフェノール類を含有する第２燃料が改質器４０において生成される。
【００１２】
単環のフェノール類は融点が比較的高く、１０〜２０℃程度の常温では固体状態にあるものが含まれる。しかるに、第２貯蔵器２０および第２燃料が流れる改質後燃料経路２４が内燃機関１もしくはその排気の熱またはヒータによる加熱されるように配管される。その結果、第２燃料に含まれる単環のフェノール類がその融点よりも高温に維持されることにより、内燃機関１に対して高オクタン価燃料として供給されうる。
【００１３】
また、第１改質部４１において生成された単環の芳香族カルボン酸が、当該だ１改質部４１の下流側からただちに第２改質部４２に対して供給されるように第１改質部４１および第２改質部４２が連続的に設けられている。このため、改質器４０、ひいては燃料供給システム全体としてのコンパクト化が図られ、車両等における搭載スペースが小さく済む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の燃料供給システムの構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（燃料供給システムの構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての燃料供給システムは、内燃機関１に対して燃料を供給するように構成されている。燃料供給システムは、内燃機関１を動力源として駆動される車両などに搭載されている。燃料供給システムは、第１貯蔵器１０と、第２貯蔵器２０と、第１燃料を第２燃料に改質するように構成されている改質器４０とを備えている。
【００１６】
第１貯蔵器１０は、第１燃料（原料）を貯蔵するように構成されている。第１燃料は、たとえばガソリンスタンドから供給されたガソリンであって、トルエン（Ｃ6Ｈ5ＣＨ3）、キシレン（Ｃ6Ｈ4（ＣＨ3）2）またはエチルベンゼン（Ｃ6Ｈ5Ｃ2Ｈ5）等、一または複数種類の単環の芳香族炭化水素を含有する。
【００１７】
第２貯蔵器２０は、第２燃料（燃料）および水を貯蔵するように構成されている。第２燃料は、フェノール（Ｃ6Ｈ5ＯＨ）またはクレゾール（Ｃ7Ｈ8Ｏ）等、一または複数種類の単環のフェノール類を含有する。
【００１８】
改質器４０は、第１改質部４１と、第１改質部４１の下流側に連続する第２改質部４２とを備えている。
【００１９】
第１改質部４１は、たとえば酸化バナジウムまたは酸化チタン等の遷移金属の酸化物等、第１の触媒により構成され、単環の芳香族炭化水素と、改質器４０に対してその上流側から供給される空気中の酸素とを反応させることにより単環の芳香族カルボン酸を生成するように構成されている。
【００２０】
第２改質部４２は、たとえば酸化ニッケルまたは酸化鉄等の遷移金属の酸化物等、第２の触媒により構成され、第１改質部４１において生成された単環の芳香族カルボン酸と、空気中の酸素とを反応させることにより単環のフェノール類を生成するように構成されている。
【００２１】
第１貯蔵器１０の第１燃料を内燃機関１に対して供給するための第１燃料経路１２が設けられている。第２貯蔵器２０の第２燃料を内燃機関１に対して供給するための第２燃料経路２２が設けられている。第１燃料および第２燃料が、その混合比が調節されながら、あるいは、選択的に切り替えられた上で内燃機関１に対して供給されるほか、第２燃料のみが燃料として内燃機関１に供給されてもよい。
【００２２】
内燃機関１に対してシステム外部の空気を供給するための給気経路３１が設けられている。給気経路３１にはバルブ３１２が設けられている。内燃機関１の排気をシステム外部に排出するための排気経路３２が設けられている。排気経路３２には排気浄化用触媒３２４が設けられている。
【００２３】
改質器４０に対してシステム外部の空気を供給するための第１改質用空気経路３３が設けられている。第１改質用空気経路３３にはポンプ３３１と、流量調節バルブ３３２とが上流側から順に設けられている。排気経路３２から触媒３２４の下流側において分岐し、改質器４０に対して排気の一部（空気）を供給するための第２改質用空気経路３４が設けられている。第２改質用空気経路３４には流量調節バルブ３４２が設けられている。
【００２４】
排気経路３２から触媒３２４の下流側において分岐し、さらに下流側において排気経路３２に合流するとともに、途中で排気の熱を改質器４０に対して伝達するための排気バイパス経路３５が設けられている。
【００２５】
第１貯蔵器１０に貯蔵されている第１燃料を改質器４０の上流側に供給するための改質前燃料経路１４が設けられている。改質前燃料経路１４にはポンプ１４１およびバルブ１４２が設けられている。改質前燃料経路１４は熱交換器１４６を通るように構成されている。
【００２６】
第２貯蔵器２０に貯蔵されている水を改質器４０の上流側に対して供給するための水経路２３が設けられている。水経路にはポンプ２３１が設けられている。
【００２７】
改質器４０により生成された第２燃料を第２貯蔵器２０に供給するための改質後燃料経路２４が設けられている。改質後燃料経路２４は熱交換器１４６を通るように構成されている。改質後燃料経路２４には熱交換器１４６の下流側において、第２燃料と、二酸化炭素等を含む空気とを分離するための気液分離器２４６が設けられている。気液分離機２４６により分離された空気を給気経路３１に流入させるための改質後排気経路３６が設けられている。
【００２８】
単環のフェノール類は腐食性があるため、第２貯蔵器２０、第２燃料経路２２および改質後燃料経路２４のそれぞれは耐腐食性部材（たとえばフッ素系樹脂がコーティングされた部材）により構成されている。
【００２９】
また、単環のフェノール類は、１０〜２０℃程度の常温では固体状態にあるものも含まれるため、第２貯蔵器２０、第２燃料経路２２および改質後燃料経路２４のそれぞれが、その少なくとも一部において内燃機関１もしくはその排気、またはヒータ（図示略）の熱によって当該フェノール類の融点よりも高温に維持されるように構成されている。
【００３０】
（燃料供給システムの機能）
前記構成の燃料供給システムによれば、内燃機関１の要求負荷が比較的低い場合、内燃機関１に対して第１貯蔵器１０から第１燃料経路１２を通じて第１燃料が供給されるとともに、給気経路３１を通じて燃焼用空気が供給される。その一方、内燃機関１の要求負荷が比較的高い場合、内燃機関１に対して第２貯蔵器２０から第２燃料経路２２を通じて第２燃料が供給されるとともに、給気経路３１を通じて燃焼用空気が供給される。
【００３１】
内燃機関１の排気は排気経路３２を通じてシステム外部に排出される。排気の一部が排気バイパス経路３５を通ることにより、当該排気によって改質器４０の温度が制御され（加熱され）、改質器４０を構成する触媒の活性化が図られている。その結果、改質器４０から水および空気とともに改質後燃料経路２４を流れる第２燃料の温度も、当該第２燃料に含まれる単環フェノール類の融点より高温に制御される。
【００３２】
バルブ１４２が開かれ、かつ、ポンプ１４１が動作することにより、第１貯蔵器１０の第１燃料が改質前燃料経路１４を通じて改質器１４の上流側に供給される。第１燃料は熱交換器１４６において、改質後燃料経路２４を流れる第２燃料の熱により加熱される。また、ポンプ２３１が動作することにより、第２貯蔵器２０の底部に貯蔵されている水が水経路２３を通じて改質器１４の上流側に供給される。
【００３３】
さらに、改質器４０に第１燃料の改質に必要な酸素を含む空気が供給される。具体的には、内燃機関１のストイキ燃焼時には、バルブ３３２が開かれる一方、バルブ３４２が閉じられ、ポンプ３３１により第１改質用空気経路３３を通じてシステム外部の空気が改質器４０に供給される。これに対して、内燃機関１のリーン燃焼時には、バルブ３４２が開かれる一方、バルブ３３２が閉じられ、第２改質用空気経路３４を通じて排気経路３２を流れる排気の一部が改質器４０に供給される。
【００３４】
第１改質部４１において、たとえば、第１燃料に含まれるトルエンまたはエチルベンゼンと、空気中の酸素とが反応し、安息香酸および水が生成される。そのほか、第１燃料に含まれるキシレンと、空気中の酸素とが反応し、トルイル酸および水が生成されてもよい。
【００３５】
第２改質部４２において、たとえば、第１改質部４１において生成された安息香酸および酸素が反応してフェノールおよび二酸化炭素が生成される。そのほか、第１改質部４１において生成されたトルイル酸および酸素が反応してクレゾール（ｏ−，ｍ−およびｐ−クレゾールのうち少なくとも１つ）が生成されてもよい。
【００３６】
改質器４０により生成された第２燃料、水、二酸化炭素および窒素等の混合気は、改質後燃料経路２４を流れる過程で、熱交換器１４６において冷却される。これにより、第２燃料および水は凝縮する。その後、気液分離器２４６により、凝縮した第２燃料および水と、二酸化炭素、窒素および余剰の酸素等の空気とが分離される。分離された空気は改質後排気経路３６を通じて給気経路３１に導入される。また、第２燃料および水は気液分離器２４６の下流側の改質後燃料経路２４を通じて、第２貯蔵器２０に導入され、貯蔵される。
【符号の説明】
【００３７】
１‥内燃機関、１０‥第１貯蔵器、２０‥第２貯蔵器、４０‥改質器、４１‥第１改質部、４２‥第２改質部。
【図１】
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