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公開番号2025125430
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021483
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】高純度な水素ガスを多量に生成でき、燃料として供給できるようする。
【解決手段】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。炭化水素燃料を水素ガスに分解する分解器6、水素ガス供給部5などを備える。分解器6は、水素透過膜63によって水素ガスを分離する。水素ガス供給部5は、水素吸蔵合金MHを利用して、高純度な第1水素ガス及び低純度な第2水素ガスのいずれかの取り出しが可能な改質タンク8と、改質タンク8から第1水素ガスを燃焼室3aに供給する第1水素ガス供給ライン51と、改質タンク8から第2水素ガスを燃焼室3aに供給する第2水素ガス供給ライン52とを備え、燃焼室3aに異なる経路で純度の異なる水素ガスが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、
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、
前記分解器によって生成される前記水素ガスを燃料として、前記燃焼室へ供給する水素ガス供給部と、
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、
前記水素ガス供給部が、
前記分解器で分離される前記水素ガスを貯蔵し、かつ、内蔵する水素吸蔵合金を利用して、相対的に高純度な第１水素ガス及び相対的に低純度な第２水素ガスのいずれかの取り出しが可能な改質タンクと、
前記改質タンクから前記第１水素ガスを前記燃焼室に供給する第１水素ガス供給ラインと、
前記改質タンクから前記第２水素ガスを前記燃焼室に供給する第２水素ガス供給ラインと、
を備え、
前記燃焼室に異なる経路で純度の異なる水素ガスが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 970 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、
前記炭化水素燃料を燃料として、前記炭化水素燃料供給部から前記燃焼室へ供給する炭化水素燃料供給ラインを更に備え、
前記第１水素ガス又は前記第２水素ガスを前記燃焼室に供給する時に、前記炭化水素燃料も供給可能に構成されてい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、
前記水素ガス供給部が、並列した第１改質タンク及び第２改質タンクからなる２つの前記改質タンクを備え、
前記分解器で分離された前記水素ガスを前記第１改質タンク又は前記第２改質タンクに切り替えて貯蔵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いる燃料改質システム。
【請求項５】
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、及び、
前記ピストンの下降により、前記燃焼室の排気ガスが排気ポートを通じて排出されつつ、吸気ポートを通じて前記シリンダ内に、少なくとも吸気が導入される掃気行程、
からなる変則４ストロークサイクルを実行するように構成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 1,300 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。
【０００３】
特許文献１にはまた、必要に応じて、反応器の下流に水素精製装置を設置することも記載されている。水素精製装置を設置すれば、反応ガス中の水素を精製し、反応ガスの水素濃度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
ところが、水素ガスをエンジンの燃料に使用する場合、高濃度の水素ガスが必要である。それに対し、前述の分解装置では、高濃度の水素ガスを得るために、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）法などによる水素精製装置の設置が必須である。車両に、このような水素精製装置を搭載することは、車両の重量を増大させる。従って、従来の分解装置は、車両の搭載には不向きである。
【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）

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