[發明專利]具備氫發生裝置的內燃機

有效

• 申請號: 201180059002.2
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN103249668B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 宮川浩;小池誠;小島進;杉本知士郎;清水里歐;中村德彥
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F02M37/00
• 分類號: F02M37/00;C01B3/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本發明涉及氫發生裝置和具備氫發生裝置的內燃機。

背景技術

在燃料電池和以氫為燃料的發動機等中，需要向裝置供給氫。作為供給氫的裝置，除了對天然氣等進行改性的裝置或向儲氫瓶貯留氫的裝置等以外，還已知以氨為原料生成氫的裝置。在該裝置中，預先將氨貯留于罐中，通過使氨達到高溫而分解，能夠生成氫。

在特開平5-332152號公報中，公開了一種燃燒發動機，其是使氨氣燃燒得到驅動力的氨燃燒發動機，具備使用燃燒室的排氣分解氨的氨分解反應器。并且公開了：利用來自燃燒室的排氣來加熱氨分解反應器內的熱交換管。被導入熱交換管的氨氣，通過吸收排氣的熱量的吸熱反應而被分解為氫和氮。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開平5-332152號公報

發明內容

在通過使氨達到高溫進行分解來生成氫的氫發生裝置中，能夠配置包含促進氨分解的催化劑粒子的分解催化劑。通過配置分解催化劑，能夠促進氨分解，例如能夠降低用于使氨分解的溫度。

由于氨的分解反應是吸熱反應，因此為了采用分解催化劑來繼續氨的分解，需要向分解催化劑供給熱。上述的特開平5-332152號公報中所公開的氨燃燒發動機中，利用從燃燒室排出的排氣的熱將氨氣分解為氫和氮。然而，從排氣取得氨分解所需的熱的裝置，在排氣的溫度低時，不能夠向分解催化劑供給充分的熱，有不能適當地生成氫之虞。

例如，在內燃機冷起動時等，排氣的溫度上升需要時間，因此存在氫發生裝置為了適當地產生氫而花費時間之虞。上述的公報中所公開的氨燃燒發動機，配置有對分解氨的熱交換管進行加熱的輔助加熱器。在排氣的溫度低的情況下，由輔助加熱器將熱交換管加熱。但是，當采用輔助加熱器將分解催化劑加熱到產生氨分解反應的溫度，或者，采用輔助加熱器供給用于繼續氨分解的熱時，需要大的電力。存在為了向輔助加熱器供給大的電力而需要大電源的問題。

另外，上述的氨燃燒發動機，配置有氫的吸藏裝置。但是，當在氫發生裝置上配置氫的吸藏裝置時，存在氫發生裝置大型化或復雜化的問題。而且存在當氫的吸藏裝置所吸藏的氫被消耗時變得不能供給氫的問題。

本發明的目的是提供向催化劑供給用于分解原料的熱的性能優異的氫發生裝置和具備氫發生裝置的內燃機。

本發明的氫發生裝置，具備：分解含有氫原子和氮原子的化合物從而生成氫的分解器；向分解器供給上述化合物的化合物供給裝置；和向分解器供給氧的氧供給裝置。分解器包含具有促進上述化合物分解的催化劑粒子和促進上述化合物氧化的催化劑粒子的催化劑。向分解器供給上述化合物和氧，使上述化合物氧化從而產生氧化熱，利用產生的氧化熱進行上述化合物的分解。

在上述發明中，優選：上述分解器構成第1分解器，上述氫發生裝置還具備第2分解器，所述第2分解器包含具有促進上述化合物分解的催化劑粒子的催化劑，第1分解器的催化劑和第2分解器的催化劑以相互進行熱交換的方式形成，化合物供給裝置形成為向第1分解器和第2分解器供給上述化合物，并能夠調整向第1分解器供給的上述化合物的流量和向第2分解器供給的上述化合物的流量。

在上述發明中，優選：具備檢測第2分解器的催化劑的溫度的催化劑溫度檢測器，在第2分解器的催化劑的溫度低于所預定的溫度的情況下，使向第2分解器供給的上述化合物的流量減少，并使向第1分解器供給的上述化合物的流量增加。

在上述發明中，優選：氧供給裝置向分解器供給氧，使得氧相對于化合物供給裝置供給的上述化合物的摩爾比達到0以上0.3以下。

在上述發明中，優選：具備：檢測催化劑的溫度的催化劑溫度檢測器；和控制化合物供給裝置和氧供給裝置之中的至少一方的控制裝置，化合物供給裝置形成為能夠調整向分解器供給的上述化合物的流量，氧供給裝置形成為能夠調整向分解器供給的氧的流量，控制裝置調整向催化劑供給的上述化合物的流量和氧的流量之中的至少一方，使得由催化劑溫度檢測器所檢測的催化劑的溫度達到所預定的溫度的范圍內。

在上述發明中，優選：在由催化劑溫度檢測器檢測催化劑的溫度，所檢測到的催化劑的溫度比所預定的溫度高的情況下，控制裝置使氧相對于上述化合物的流量比減少。

在上述發明中，優選：在由催化劑溫度檢測器檢測催化劑的溫度，所檢測到的催化劑的溫度比所預定的溫度低的情況下，控制裝置使氧相對于上述化合物的流量比增加。