特許ウォッチ

公開番号2025125424
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021473
出願日2024-02-15
発明の名称車両の燃料改質システム
出願人マツダ株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類F02M 21/02 20060101AFI20250820BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】車両の搭載に適した、コンパクトな燃料改質システムを実現させる。
【解決手段】所定の6ストロークサイクルを実行するレシプロエンジン3を搭載した車両の燃料改質システム1Aである。カーボンを貯蔵する分解器6を備える。分解器6は、燃焼室3aで発生する燃焼ガスの熱と圧力とを利用して、炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し、その水素ガスを、水素透過膜63を透過させることによって分離する。分解器6が、その水素透過膜63を介して吸気ポート33に連通した状態で吸気ポート33に隣接して配置されていて、分離した水素ガスが吸気ポート33を通じて燃焼室3aに燃料として供給可能に構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ピストンが往復動するシリンダの内部に燃焼が行われる燃焼室が区画されているレシプロエンジンを搭載した車両の燃料改質システムであって、
前記レシプロエンジンは、
前記ピストンの下降により、吸気ポートを通じて前記燃焼室に、少なくとも吸気が導入される吸気行程、
前記燃焼室へ供給された燃料を含む混合気が、前記ピストンの上昇により圧縮される圧縮行程、
前記混合気の燃焼により前記ピストンが下降する膨張行程、
前記ピストンの上昇により燃焼ガスが圧縮される再圧縮行程、
前記ピストンが下降する再膨張行程、及び、
前記ピストンの上昇により、排気ポートを通じて排気ガスが排出される排気行程、
からなる６ストロークサイクルを実行するように構成されており、
開閉可能な第３のポートを介して前記燃焼室と連通し、炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し、かつ、前記カーボンを貯蔵する分解器と、
前記分解器へ前記炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給部と、
を備え、
前記分解器は、前記燃焼室で発生する燃焼ガスの熱と圧力とを利用して、前記炭化水素燃料を前記カーボンと前記水素ガスとに分解し、かつ、水素透過膜を透過させることによって前記水素ガスを分離するように構成されており、
前記分解器が、前記水素透過膜を介して前記吸気ポートに連通した状態で前記吸気ポートに隣接して配置され、分離した前記水素ガスが前記吸気ポートを通じて前記燃焼室に燃料として供給可能に構成されている燃料改質システム。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料改質システムにおいて、
前記第３のポートに、その内部に向かって前記炭化水素燃料を噴射する第１インジェクタが取り付けられていて、
前記再圧縮行程の後半に、前記第３のポートを開いた状態で、前記第１インジェクタから前記炭化水素燃料が噴射される燃料改質システム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料改質システムにおいて、
前記分解器は、
前記吸気ポートに沿うように設置されたケースと、
前記ケースに沿って延びるように前記ケースに収容された改質部材と、
前記改質部材の中心部に設けられて、開口端が前記第３のポートと連通している閉管通路と、
を有し、
前記分解器に、前記閉管通路の閉止端の側から当該閉管通路に向かって前記炭化水素燃料を噴射する第２インジェクタが取り付けられていて、
前記再圧縮行程の前半に、前記第３のポートを開いた状態で、前記第２インジェクタから前記炭化水素燃料が噴射される燃料改質システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の燃料改質システムにおいて、
前記再膨張行程中に前記第３のポートが開かれる燃料改質システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の燃料改質システムにおいて、
前記分解器は、前記第３のポートと、前記吸気ポートの上流側に位置する吸気供給部とを連通させる連通通路を内部に有し、
前記吸気供給部と前記連通通路との間に、前記第３のポートの側から前記吸気供給部の側へ向かう流動を遮断可能な規制弁が設置されている燃料改質システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
開示する技術は、レシプロエンジンを搭載した車両の燃料改質システムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、炭化水素をカーボンと水素とに直接分解する装置（分解装置）が記載されている。この分解装置は、触媒が収容された反応器を備えている。炭化水素を含む原料ガスが反応器に供給されると、触媒の反応により生成されたカーボンが触媒に付着する。水素を含む反応ガスは反応器を通過する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１０４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両（例えば四輪自動車）の技術分野において、カーボンニュートラルへの取り組みが求められている。炭化水素燃料（ガソリン、及び／又は、軽油を含む）を利用するエンジンを搭載した車両においてカーボンニュートラルを実現するためには、エンジンの熱効率の向上、及び／又は、排気エミッション性能の向上に加えて、炭化水素燃料からカーボン（Ｃ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を回収する新たな技術が必要である。
【０００５】
炭化水素燃料を利用するエンジンが搭載された車両において、カーボン又は二酸化炭素を回収しようとすれば、
（１）炭化水素燃料の燃焼後に二酸化炭素を回収する、又は、
（２）炭化水素燃料の燃焼前に炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し、カーボンを回収する、
ことが考えられる。
【０００６】
回収された二酸化炭素又はカーボンが車両に貯蔵されることを考慮すれば、二酸化炭素はカーボンよりも重いため、（２）の方が、車両の燃費性能の点で有利である。また、（２）であれば、水素ガスをエンジンの燃料として利用することも可能である。水素ガスを燃焼させれば、燃焼に起因する炭素酸化物が発生しないという利点もある。
【０００７】
そこで、前述した分解装置を車両に搭載することが考えられる。分解装置は、触媒を昇温するための加熱装置を備えている。従って、分解装置が車両に搭載された場合、エンジンの熱を触媒の昇温に利用することが可能である。
【０００８】
ところが、水素ガスをエンジンの燃料として利用する場合、通常、水素ガスを貯留するガスタンクが必要である。ガスタンクだけでなく、ガス管やバルブなどの部材も必要になる。すなわち、水素ガスをエンジンに供給するためには、別途、水素ガスを供給するためのシステムが必要である。
【０００９】
スペースが限られている車両では、そのような水素ガス供給システムを搭載することは不利である。また、車両に、このような水素ガス供給システムを搭載することは、車両の重量を増大させる。従って、この種の燃料改質システムは、車両に搭載する場合に不利な点もある。
【００１０】
ここに開示する技術は、車両の搭載に適した燃料改質システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許