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公開番号2025125427
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021479
出願日2024-02-15
発明の名称燃料改質システム
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 27/02 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】水素ガスの効率的な生成を可能にする、車両の搭載に適した燃料改質システムを実現させる。
【解決手段】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1である。燃焼ガスGbの熱及び圧力と触媒66b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、かつ、カーボンを保持する分解器6などを備える。分解器6は、開閉可能な第3のポート37を介して、燃焼室3aと連通している。分解器6における第3のポート37との接続部位の側に、触媒66bを含む改質部材66が内蔵された改質スペース62が設けられている。分解器6における第3のポート37との接続部位の反対側の内部に、第3のポート37を通じて燃焼ガスGbを導入した時に、第3のポート37及び分解器6の内部に残存する残留ガスGrを収容する付加スペース63が設けられている。
【選択図】図8B
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、
前記燃焼室で発生する燃焼ガスの熱及び圧力と触媒とを利用して、炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し、かつ、前記カーボンを保持する分解器と、
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、開閉可能なポートを介して、前記燃焼室と連通していて、
前記分解器における前記ポートとの接続部位の側に、前記触媒を含む改質部材が内蔵された改質スペースが設けられ、
前記分解器における前記ポートとの接続部位の反対側の内部に、前記ポートを通じて前記燃焼ガスを前記分解器に導入した時に、前記ポート及び前記分解器の内部に残存する残留ガスを収容する付加スペースが、前記改質スペースに隣接して設けられている、燃料改質システム。
続きを表示（約 690 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、
前記付加スペースの容量を可変する容量可変機構を更に備え、
前記レシプロエンジンの運転状態に応じて、前記付加スペースの容量が可変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、
前記分解器に、前記カーボンが分離可能な状態で保持され、かつ、前記付加スペースに、開閉可能な排出通路が接続されていて、
前記分解器から分離された前記カーボンを、前記排出通路を通じて排出可能に構成されている燃料改質システム。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１つに記載の燃料改質システムにおいて、
前記レシプロエンジンが、
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前記水素ガスを含む混合気が、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、
前記再圧縮行程において、前記ポートを通じて前記燃焼ガスが前記分解器に導入されることにより、前記付加スペースに前記残留ガスが押し込まれて収容され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 1,300 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、エンジンの燃焼ガスの熱を触媒の昇温や炭化水素燃料の昇温に利用することが可能である。
【０００８】
しかしながら、分解装置で水素ガスを効率よく生成するためには、昇温した触媒に、昇温した炭化水素燃料を接触させ、改質反応を促進させる必要がある。従って、触媒の全体に、炭化水素燃料を行き渡らせる必要がある。
【０００９】
それに対し、分解装置で炭化水素燃料を水素ガスとカーボンとに分解し、水素ガスを分解装置から取り出すと、カーボンとともに、窒素などの不純ガスを含むガス（残留ガス）が、分解装置の内部に残る。この残留ガスは、炭化水素燃料と触媒との接触を妨げる。従って、残留ガスは改質反応にとって邪魔になる。
【００１０】
カーボンも同様である。分解装置の内部のカーボンが多くなれば、改質反応にとって邪魔になる。従って、カーボンも多くなれば分解装置から取り除く必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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