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JPH05332152A - アンモニア燃焼エンジン - Google Patents

アンモニア燃焼エンジン

Info

Publication number
JPH05332152A
JPH05332152A JP3153229A JP15322991A JPH05332152A JP H05332152 A JPH05332152 A JP H05332152A JP 3153229 A JP3153229 A JP 3153229A JP 15322991 A JP15322991 A JP 15322991A JP H05332152 A JPH05332152 A JP H05332152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ammonia
hydrogen
gas
combustion
combustion chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP3153229A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Korematsu
孝治 是松
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPH05332152A publication Critical patent/JPH05332152A/ja
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンモニアガスを燃焼させるエンジンにおい
てアンモニアガスの燃焼性能及び熱効率を向上させる。 【構成】 燃焼室２４からの排気ガスによってアンモニ
ア分解反応器３８内の熱交換パイプ４２を加熱する。熱
交換パイプ４２内へ導かれているアンモニアガスは排気
ガスの熱を吸収する吸熱反応によって水素と窒素とに分
解される。分解された水素は水素吸蔵手段５８へ導かれ
たり、副燃焼室６４へ導かれる。このため副燃焼室６４
では点火性のよい水素ガスがアンモニアガスを効果的に
燃焼させて難燃焼性であるアンモニアガスの燃焼性を向
上する。また排気ガス熱がアンモニア分解反応器３８に
よって吸収されるので大気に棄てられている熱エネルギ
ーの回収ができアンモニアガスの燃焼効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアンモニアガスを燃焼さ
せて駆動力を得るアンモニア燃焼エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽光発電等のクリーンエネルギーを蓄
積、輸送するために電気分解による水素を利用した液化
アンモニアをエネルギー蓄積媒体とすることが考えられ
る。この液化アンモニアから駆動力を取出すにはアンモ
ニアガスを燃焼させるアンモニア燃焼エンジンが用いら
れる。
【０００３】ところがアンモニアガスは難燃性ガスであ
り、燃焼性の改善策が必要である。また熱効率も一般の
ガソリンエンジンと同等であり、さほど高くない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、アンモニアガスの燃焼性を向上し、且つ燃焼熱効
率を改善することができるアンモニア燃焼エンジンを得
ることが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本出願に係る請求項１の
発明は、アンモニアガスを燃焼させて駆動力を得るアン
モニア燃焼エンジンであって、燃焼後の排気ガスでアン
モニアを分解するアンモニア分解反応手段を有すること
を特徴としている。
【０００６】本出願に係る請求項２の発明は、アンモニ
アガスを燃焼させて駆動力を得るアンモニア燃焼エンジ
ンであって、燃焼後の排気ガスでアンモニアを分解する
アンモニア分解反応手段と、前記アンモニア分解反応手
段で生じた水素ガスを貯留する水素吸蔵合金と、を有す
ることを特徴としている。
【０００７】本出願に係る請求項３の発明は、アンモニ
アガスを燃焼させて駆動力を得るアンモニア燃焼エンジ
ンであって、燃焼後の排気ガスでアンモニアを分解する
アンモニア分解反応手段と、前記アンモニア分解反応手
段で生じた水素ガスを燃焼部へ導く供給手段とを有する
ことを特徴としている。
【０００８】本出願に係る請求項４の発明は、前記供給
手段は燃焼室の点火プラグ近傍へ連通されることを特徴
としている。
【０００９】
【作用】本出願に係る請求項１の発明では、燃焼室でア
ンモニアガスが燃焼されて駆動力が取り出された後の排
気ガスはアンモニア分解反応手段へ導かれ、燃焼室とは
別に導かれるアンモニアガスを排気ガスで加熱する。こ
のためこの分解反応手段ではアンモニアガスが吸熱反応
を生じて水素と窒素とに分解される。これによってエン
ジンの排気ガス熱を利用してアンモニアの分解反応を生
じさせ、簡単に水素を得ることができる。このため、燃
焼室から廃棄される排気ガス中の熱エネルギーを回収し
て熱効率を向上できる。
【００１０】請求項２の発明では、排気ガス熱を利用し
たアンモニア分解反応手段による水素ガスを水素吸蔵合
金へ導き、貯留するようになっている。この水素吸蔵合
金は放熱反応によって水素を吸蔵するため、長期間に渡
った水素の貯蔵が可能であり、必要時に吸熱反応によっ
て水素を放出するので水素の有効活用が可能となる。
【００１１】請求項３の発明では、アンモニア分解反応
手段で生じた水素ガスを燃焼室の燃焼部へ導くことによ
り燃焼室での燃焼を促進させる。特にこの水素ガスの供
給は、燃焼室の点火プラグの近傍へ、さらに好ましくは
別に設ける副燃焼室へ水素を供給することによって燃焼
初期に水素を確実に燃焼させ、その後アンモニアガスを
効果的に燃焼させる。燃焼室への供給水素はアンモニア
分解反応器で生成された水素を直接供給してもよいが、
水素吸蔵合金等で貯留してある水素をも供給できる。
【００１２】
【実施例】図１には本発明が適応されたアンモニア燃焼
エンジン１０が示されている。このアンモニア燃焼エン
ジン１０では吸気弁１２を介して連通される吸気管１４
の図示しない先端はフィルター等を介して大気に開放さ
れ、中間部には第１配管１６の一端が連通されている。
この第１配管１６の他端は開閉弁１８を介してアンモニ
アタンク２２へ連通されている。したがってアンモニア
タンク２２内の液化アンモニアはこの第１配管１６で気
化し吸気管１４内の空気と混合された後に燃焼室２４へ
供給されるようになっている。アンモニアタンク２２に
はタンク圧センサ２３が、また第１配管１６の中間部に
は供給アンモニア量を制御するための制御弁２６が設け
られている。このタンク圧センサ２３は検出信号を制御
手段２８へと送り、制御弁２６は制御手段２８によって
その開閉量が制御される。なお吸気管１４にはエンジン
への供給空気流量を検出するための流量センサ３２、吸
気圧を検出するための吸気圧センサ３４が設けられてお
り、それぞれ制御手段２８へ検出信号を送るようになっ
ている。
【００１３】アンモニアタンク２２の開閉弁１８からは
第２配管３６が連通され、アンモニア分解反応器３８の
熱交換パイプ４２へと連通されている。このアンモニア
分解反応器３８はアンモニア燃焼エンジン１０における
排気管４４の中間部に設けられ、排気弁４６を介して燃
焼室２４からの燃焼後の排気ガスが導かれている。熱交
換パイプ４２の他端は切換弁４８へ導かれている。した
がってこのアンモニア分解反応器３８ではアンモニアタ
ンク２２から導かれたアンモニアガスがエンジンの排気
ガス熱を吸収する吸熱反応によって水素（Ｈ2 ）と窒素
（Ｎ2 ）とに吸熱分解反応をなすように構成されてい
る。
【００１４】
【数１】 なお排気ガス熱が低い場合に効果的に熱交換パイプ４２
を加熱するために補助ヒータ５２が設けられる。この補
助ヒータ５２は一例として赤外線ヒータが適用可能であ
り、制御手段２８によってその加熱開始、停止が制御さ
れる。なお排気管４４には排気ガス熱の温度を検出する
ための温度センサ５４が設けられ、検出信号を制御手段
２８へと送るようになっている。また第２配管３６の中
間部には流量制御弁５６が介在されて制御手段２８によ
り制御されるようになっている。
【００１５】切換弁４８は制御手段２８によって制御さ
れ、熱交換パイプ４２からの分解ガスを水素吸蔵手段５
８へ導く分岐配管６２及び燃焼室２４の副燃焼室６４へ
導く分岐配管６６が連通されている。水素吸蔵手段５８
は内部にＦｅＴｉ系，ＬａＮｉ系などの水素吸蔵合金が
タンク内に設けられ、分岐配管６２からの水素（Ｈ2）
及び窒素（Ｎ2 ）の供給によってこのうちの水素
（Ｈ2 ）のみを放熱反応によって吸蔵し、窒素（Ｎ2 ）
を排出管６８から排出させるようになっている。また水
素吸蔵時に放熱反応を促進するため冷却水を供給する冷
却水配管６９が設けられている。またこの水素吸蔵手段
５８は加熱により貯蔵した水素を放出するので、この水
素を取出すための水素取出配管７１が設けられており、
制御手段２８によって制御される開閉弁７２が介在され
ている。水素放出時の熱媒は冷却水配管６９を用いる
が、別個に温水配管や補助ヒータ５２と同様のヒータを
用いてもよい。また水素吸蔵手段６８での水素貯留量を
検出するための圧力センサ７０がタンク内に設けられ、
検出信号を制御手段２８へと送るようになっている。
【００１６】一方、切換弁４８から分岐された分岐配管
６６は燃焼室２４の副燃焼室６４へ発生した水素ガス
（Ｈ2 ）を窒素ガス（Ｎ2 ）と共に供給し、副燃焼室６
４内に設けられる点火プラグ７３によって燃焼工程の初
期に水素ガスを効果的に燃焼させて燃焼速度を増し、こ
の火炎伝播によって燃焼室２４内の広範囲に渡ってアン
モニアガスを燃焼させるようになっている。アンモニア
ガスの燃焼によって往復動するピストン７４はクランク
７５の回転運動として駆動力を伝え、このクランク回転
数がエンジン回転数として回転センサ７６から検出され
て制御手段２８と検出信号を伝達するようになってい
る。
【００１７】なお制御手段２８はエンジンのスロットル
開度センサ７７及びエンジンの冷却水温度を検出する冷
却水温度センサ７８等からの信号をも必要に応じて制御
情報として受けるようになっている。またエンジン１０
の吸気弁１２及び排気弁４６は一般のガソリンエンジン
と同様に開閉制御される。
【００１８】次の本実施例の作用を説明する。アンモニ
アタンク２２内にはアンモニアガスが加圧され液化状態
で貯留されている。一例としてアンモニアガスの液化圧
力は温度３０°Ｃで１２気圧、４０°Ｃで１６気圧程度
である。このアンモニアタンク２２の開閉弁１８を開放
すると気化したアンモニアガスは第１配管１６を介して
吸気管１４内の空気と混合して燃焼室２４へと導かれ
る。一方アンモニアガスは第２配管３６を介してアンモ
ニア分解反応器３８へと導かれる。燃焼室２４ではアン
モニアガスが燃焼しにくいため、副燃焼室６４内へ水素
ガス等の燃焼容易なガスを導いて初期燃焼を行わせ、こ
れによって燃焼室２４内の全域に渡ってアンモニアガス
を効果的に燃焼させる。必要であれば副燃焼室６４内へ
は水素吸蔵手段５８の吸蔵水素を分岐配管６２、分岐配
管６６を介して供給させることができるが、補助ヒータ
を別個設けたり、他種の燃焼容易なガスを導いてもよ
い。
【００１９】燃焼室２４の燃焼初期はアンモニア分解反
応器３８へ導かれる排気ガス温度も低いので制御手段２
８はこれを温度センサ５４からの検出信号によって検知
し、補助ヒータ５２を発熱させることによって熱交換パ
イプ４２を効果的に加熱させ、アルミナ担持のＮｉ系触
媒あるいはＰｔ系触媒等のアンモニア分解に効果のある
触媒の作用の下でアンモニアガスを窒素と水素とに分解
して分岐配管６２、分岐配管６６へと導く。切換弁４８
の開閉度合いによって燃焼室２４へ必要量の水素ガスを
供給し、残りは水素吸蔵手段５８へ送り込んで水素を吸
蔵させる。さらにアンモニア燃焼エンジン１０の始動時
に限らず急加速時等の燃焼室２４における水素必要量が
多い場合に熱交換パイプ４２で分解された水素の大部分
を副燃焼室６４へ供給してもよく、これによってもさら
に水素供給量が不足する場合には水素吸蔵手段５８で貯
留された水素をも副燃焼室６４へ供給することができ
る。
【００２０】なおアンモニア燃焼エンジン１０へ供給す
るアンモニア量はエンジンスロットル開度やエンジン負
荷に応じて、さらには流量センサ３２、吸気圧センサ３
４からの検出信号によって制御する。
【００２１】アンモニア分解反応器３８におけるアンモ
ニアガスの分解反応
【００２２】
【数２】 は吸熱反応であるため、燃焼室２４から大気へ放出され
る排気ガス内の熱エネルギーを化学エネルギーとして効
果的に回収するため、従来の熱効率（約２８％）を最大
でさらに７％程度向上させることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明は上記の構成としたので、アンモ
ニアガスの燃焼性能を向上し、かつ熱効率を向上するこ
とができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたアンモニアエンジンの実施
例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０ アンモニア燃焼エンジン ２２ アンモニアタンク ２４ 燃焼室 ２８ 制御手段 ３８ アンモニア分解反応器 ４２ 熱交換パイプ ５８ 水素吸蔵手段 ６４ 副燃焼室

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アンモニアガスを燃焼させて駆動力を得
    るアンモニア燃焼エンジンであって、燃焼後の排気ガス
    でアンモニアを分解するアンモニア分解反応手段を有す
    ることを特徴としたアンモニア燃焼エンジン。
  2. 【請求項２】 アンモニアガスを燃焼させて駆動力を得
    るアンモニア燃焼エンジンであって、燃焼後の排気ガス
    でアンモニアを分解するアンモニア分解反応手段と、前
    記アンモニア分解反応手段で生じた水素ガスを貯留する
    水素吸蔵合金と、を有することを特徴としたアンモニア
    燃焼エンジン。
  3. 【請求項３】 アンモニアガスを燃焼させて駆動力を得
    るアンモニア燃焼エンジンであって、燃焼後の排気ガス
    でアンモニアを分解するアンモニア分解反応手段と、前
    記アンモニア分解反応手段で生じた水素ガスを燃焼部へ
    導く供給手段とを有することを特徴としたアンモニア燃
    焼エンジン。
  4. 【請求項４】 前記供給手段は燃焼室の点火プラグ近傍
    へ連通される請求項３のアンモニア燃焼エンジン。
JP3153229A 1991-06-25 1991-06-25 アンモニア燃焼エンジン Pending JPH05332152A (ja)

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