JP2002537478A - アセチレン燃料を使用した内燃システム - Google Patents

アセチレン燃料を使用した内燃システム

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JP2002537478A
JP2002537478A JP2000601106A JP2000601106A JP2002537478A JP 2002537478 A JP2002537478 A JP 2002537478A JP 2000601106 A JP2000601106 A JP 2000601106A JP 2000601106 A JP2000601106 A JP 2000601106A JP 2002537478 A JP2002537478 A JP 2002537478A
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ジョセフ ダブリュー． ウォルフ，
メイナード ヒューレット，
サンギュ リー，
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ジョセフ ダブリュー． ウォルフ，
メイナード ヒューレット，
サンギュ リー，
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Abstract

(57)【要約】 内燃機関用の環境上清浄な二重燃料であって、これは、一次燃料として、アセチレンを含有し、一次燃料から生じる早期点火およびノッキングを作動中に防止する二次燃料として、燃焼性燃料、例えば、１種またはそれ以上の流体（これは、アルコール、エーテル、低分子量エステル、または他の適当な燃焼性流体から選択される）を含有する。この二重燃料、内燃システム（これは、一般に、始動および作動の二段階過程を利用し、空冷または液冷で作動できる）は、炭化水素、ＣＯ、ＮＯxおよびＳＯxの排気を実質的になくして、環境上清浄である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） １．発明の分野 本発明は、少なくとも２種の燃焼性成分を含有する燃料を使用するシステムに
関し、さらに特定すると（限定しないが）、アセチレンおよび他の燃焼性燃料を
含有する燃料を使用する内燃機関に関する。
【０００２】 ２．関連技術の説明 アセチレンは、通常、炭化カルシウムを水と反応させることにより、生成され
る。この反応は、自然に起こり、何ら精巧な設備または装置もなしで行うことが
できる。このように生成したアセチレンは、鉱山での照明用や露天商などに利用
されている。このような照明源は、しばしば、「カーバイドライト」または「カ
ーバイドランプ」と呼ばれている。しかしながら、自動車燃料または照明源とし
てのアセチレンの工業用途は、殆ど存在しない。現代、燃料としてのアセチレン
の使用は、大部分、溶接または溶接関連用途のためのアセチレントーチに限られ
ている。このような用途の殆どでは、アセチレンは、一般に、溶液形状（例えば
、アセトンに溶解したアセチレン）で取り扱われている。
【０００３】 アセチレンが清浄に燃焼する性質は、以下の化学量論式から自明である： Ｃ2Ｈ2＋２．５Ｏ2→２ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ この反応は、任意の温度および圧力条件で自然に進行し、所望燃焼生成物（すな
わち、二酸化炭素および水）以外のいずれの残渣も残すことなく、完結まで進む
。さらに、この反応は、理想的には、いずれの触媒の補助も必要とすることなく
、気相で起こる。この気相反応には、不均質反応（例えば、気体−液体反応、気
体−固体反応および固体−液体反応）よりも有利な点がいくつかある。例えば、
この気相反応は、必要成分を混合するか適当な比率を確保するかまたは燃焼副生
成物を取り扱うのに、あまり労力を要しない。このような利点は、内燃機関（こ
こでは、ガソリンのような液体燃料が通常使用されており、ガソリン（液相）お
よび空気（気相）は、燃焼反応の目的のために、エンジン内で相互接触する）用
の燃料用途で、非常に重要となる。
【０００４】 しかしながら、気相反応には、異なる尺度、制御および安全上の予防措置が関
与している。もし、アセチレンが純水形状または濃縮形状のいずれかで使用され
るなら、爆轟（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ）する傾向が高く、このことは、望ましく
ない自然化学反応を防止することが困難である直接的な原因となる。
【０００５】 比較的に低温条件で起こる燃焼反応には、以下を含めたいくつかの利点があり
得る： １）大気中の窒素は、任意の相当な量まで窒素酸化物（ＮＯx）（窒素酸化物
群には、一般に、Ｎ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ3、ＮＯ2およびＮ2Ｏ5が挙げられる）を形
成するために大気中の酸素と反応するには、比較的に高い温度（Ｔ＞１２００℃
）を必要とする。それより低い温度（Ｔ＝約９００℃）でも、長時間かけたとき
にだけ、少量の窒素酸化物が形成できる。しかしながら、このような低い温度で
は、窒素と酸素との間の反応によるＮＯxの形成は、無視できるかまたは存在し
ない。
【０００６】 ２）低いエンジン温度は、自動車で一般に使用されている特別な排気制御装置
（例えば、排気ガス再循環（「ＥＧＲ」）バルブ）の必要性を軽減する。現代の
自動車におけるＥＧＲシステムの主な機能の１つには、排気ガスの一部を吸気マ
ニホルドに再循環させて、それにより、燃焼室でのＮＯx形成の低減を達成する
ことにある。このような要件は、比較的に低温条件下で作動するエンジンでは、
必要ではない。
【０００７】 ３）低いエンジン温度は、自動車冷却のための何らかの重要な要件を著しく少
なくする。比較的に低温条件下でのエンジン作動のための冷却は、空冷または水
冷（エチレングリコール−水混合物、プロピレングリコール−水混合物などを含
めて）のいずれかにより達成できるが、比較的に高い温度で作動するエンジンよ
りも、緊縮容量（ｓｔｒｉｎｇｅｎｔ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ）が少なくてすむ
。
【０００８】 ４）低い自動車温度および清浄な燃焼は、発生する燃焼エネルギーがエンジン
温度の維持に向けられることがずっと少ないので、燃費を助け高める。言い換え
れば、その燃料が発生するＢＴＵあたり生じる出力は、このような状況下では、
アセチレンの場合、他の従来の燃料よりも大きい。
【０００９】 ５）低温燃焼により、特に、その燃焼生成物が二酸化炭素および水だけからな
るとき、簡単で安価な排気システムの設計（例えば、短い長さ）が可能となる。
それに加えて、このような排気システム用のハードウェアは、物理的にサイズを
小さくできる。
【００１０】 残念なことに、アセチレンは、単独の燃料としては、内燃機関で燃焼すると、
吸気口およびシリンダーでの激しいノッキングおよび早期点火を生じ、これは、
エンジンの停止および損傷を引き起こす。例えば、アセチレンを燃料として使用
したときの火花点火エンジンの性能を評価するのに使用されるコンピューターモ
デルから得られた結果は、「Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏ
ｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｓ. Ｉ. Ｅｎｇｉｎｅ
ｗｉｔｈ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｆｕｅｌｓ、日本機械学会論文集、Ｂ Ｈｅｎ.
、５６巻、５２３号、１９９０年３月、８３０〜８３５ページで、Ｋａｔｓｕｍ
ｉ Ｋａｔａｏｋａにより報告された。これらの計算から、アセチレンを燃料と
して使用するとき、その火炎温度は、熱解離のために効率低下を引き起こす程度
に十分に高く上昇し、その結果、特に、希薄混合気を使うと、ＮＯのかなり高い
排気を生じることが明らかとなった。言い換えれば、これらの結果は、アセチレ
ンを燃料として使用するという教示から離れているように思われる。
【００１１】 「Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ ａｓ Ｆｕｅｌｓ ｆｏｒ Ｓ
ｐａｒｋ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎ
ｔｅｒｓｏｃｉｅｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＥＥＥにより刊行、ＩＥＥＥ Ｓｅｒｖｉ
ｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，４巻，６
１〜６６ページ）で、Ｆ. Ｂａｓｓｉらにより報告された他の研究では、アセ
チレンは、爆轟性が高い燃料の火花点火燃焼を制御する手段として、水噴射を試
験するために、実験室代行物として使用された。このアセチレン−水混合物は、
高圧容量型ポンプを使って、マニホルドに直接噴霧された。その結果、アセチレ
ン−水燃料を使うと、ガソリンを使うよりも、全体の効率が高いことが明らかと
なった。それに加えて、噴射した水は、ＮＯx排気を、排気ガス再循環（「ＥＧ
Ｒ」）によって得られるレベルよりも急激に低下させた。
【００１２】 残念なことに、水は、燃焼性化合物ではなく、また、燃焼目的のためのいずれ
のＢＴＵも欠いているので、燃焼室に水を噴射すると、そのエンジンの燃焼室で
気体膨張に利用できる有効容量が減り、それにより、このエンジンの馬力出力が
低下する。
【００１３】 それゆえ、内燃機関用の清浄燃料として、アルコールまたは他の燃焼性流体と
の混合物としてまたはそれらと同時に、いずれかで、アセチレンを効果的かつ制
御可能に利用するシステムが必要とされており、ここで、この燃焼性流体は、非
燃焼性流体（例えば、水）が存在するために気体膨張に利用できる有効容量の欠
乏から生じる馬力出力の低下なしで、アンチノック早期点火防止剤として、アセ
チレンと併用できる。
【００１４】 （発明の要旨） その改良点は、一次燃料および二次燃料を有する内燃システム用二重燃料を包
含する。一次燃料は、一般に、純粋アセチレンまたはアセチレンと１種またはそ
れ以上の流体（これは、アルコール（例えば、エタノール、メタノールまたはＣ 1 鎖、Ｃ2鎖、．．．Ｃ19鎖およびＣ20鎖を含む群に由来の任意の他のアルコール
）、エーテル（例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチ
ルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテル、ジ−イソ
プロピルエーテルなどを含む群に由来のもの）、低分子量エステル（例えば、フ
マル酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エ
チルなどを含む群に由来のもの）、または他の適当な燃焼性流体（例えば、ミネ
ラルスピリッツなど））との混合物を含有する。
【００１５】 二次燃料は、一般に、１種またはそれ以上の流体（これは、アルコール（例え
ば、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールまたはＣ1鎖、Ｃ2鎖、．
．．Ｃ19鎖およびＣ20鎖を含む群に由来の任意の他のアルコール）、エーテル（
例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、エ
チルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテル、ジ−イソプロピルエーテ
ルなどを含む群に由来のもの）、低分子量エステル（例えば、フマル酸メチル、
酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどを含む
群に由来のもの）、または他の適当な燃焼性流体（例えば、ミネラルスピリッツ
など））を含有するが、それがないとアセチレンから生じる早期点火およびノッ
キングを防止するように、選択される。
【００１６】 この二重燃料を利用する内燃機関の始動および作動は、一般に、２段階を含む
。第一段階は、比較的に短い暖機運転期間の後、そのエンジンを二次燃料で起動
することを包含する；第二段階は、このエンジンにより出力（これは、大部分、
一次燃料の燃焼により生じる）を発生させることを包含する。しかしながら、二
次燃料の噴射は、継続されて、それにより生じる早期点火およびノッキングの防
止を実現する。
【００１７】 この二重燃料は、内燃機関と共に一般に使用される有毒排気ガス低減装置を必
要とすることなく、不完全燃焼生成物およびＮＯxを含有する排気ガスを実質的
または完全になくすように設計されている。
【００１８】 この改良はまた、本発明の燃料を内燃システムで利用する方法およびヘッダー
を含む。
【００１９】 （本発明の主要な目的および利点） 本発明の主要な目的および利点には、以下が挙げられる：内燃機関用一次燃料
として、アセチレンを含有する燃料を提供すること；それがないとアセチレンか
ら生じ得るノッキングをなくすために、二次燃料を含有するこのような燃料を提
供すること；内燃機関の吸気口を冷却するために、二次燃料を含有するこのよう
な燃料を提供すること；アルコールまたは他の含酸素燃料から本質的になる二次
燃料を含有するこのような燃料を提供すること；その二次燃料成分がその二次燃
料成分の噴射前に内燃機関を始動するのに使用されるこのような燃料を提供する
こと；このような燃料を利用するヘッダーを有する内燃システムを提供すること
；二次燃料の早期点火が防止されるようにこの内燃システムに二次燃料が導入さ
れるこのようなヘッダーを提供すること；二次燃料から生じるノッキングがなく
されるように内燃システムに二次燃料が導入されるこのようなヘッダーを提供す
ること；このような燃料および内燃システムを利用する方法を提供すること；お
よび一般に、作動中に効率的であり、性能が信頼でき、それにより提案された用
法に特にうまく適合された燃料／システム／方法を提供すること。
【００２０】 本発明の他の目的および利点は、添付の図面（これは、本明細書の一部を構成
する）と併せて、以下の説明から明らかとなり、ここで、その種々の目的および
特徴を説明するために、本発明の代表的な実施態様が述べられている。
【００２１】 （発明の詳細な説明） 必要に応じて、本明細書中では、本発明の詳細な実施態様が開示されている；
しかしながら、開示された実施態様は、単に、本発明（これは、種々の形態で、
具体化され得る）の代表的なものにすぎないことを理解すべきである。従って、
本明細書中で開示された具体的な構造および機能の詳細は、限定するものとは解
釈されず、単に、請求の範囲の基礎として、また、事実上任意の適当に詳述した
構造で本発明を色々と使用することを当業者に教示するための代表的な基礎とし
て、解釈される。
【００２２】 参照番号１は、一般に、本発明に従ってアセチレンを利用する燃料を指す。こ
のアセチレン燃料を利用する本発明の方法および内燃システムは、一般に、この
アセチレンの望ましくない早期燃焼または爆轟を回避し安全な点火を保証するた
めに、２段階点火手順に基づいている。この２段階点火は、一般に、第一工程に
より達成され、ここで、内燃機関１４を始動するために、点火の目的で、二次燃
料１３（これは、時には、本明細書中にて、第一燃焼性燃料成分または流体１３
と呼ばれ得る）が利用される。第一燃焼性流体１３は、好ましくは、有毒な排気
ガスなしで完全燃焼を生じるように、選択される；例えば、アルコール（例えば
、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールまたはＣ1鎖、Ｃ2鎖、．．
．Ｃ19鎖およびＣ20鎖を含む群に由来の任意の他のアルコール）、エーテル（例
えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、エチ
ルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル
などを含む群に由来のもの）、低分子量エステル（例えば、フマル酸メチル、酢
酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどを含む群
に由来のもの）、または他の適当な燃焼性流体（例えば、ミネラルスピリッツな
ど））。しかしながら、一部の用途には、二次燃料１３は、ガソリン、ガソリン
ブレンド、または他の適当な燃焼性流体（それらのブレンドおよび混合物を含め
て）であり得、これらは、有毒排気ガスを生じ得るかまたは生じ得ないが、依然
として、以下で記述するように、本発明の精神および範囲内にあり得る。
【００２３】 第一工程中での点火後、第二工程は、アセチレンを含有する一次燃料１５（こ
れは、本明細書中では、時には、第二燃焼性燃料成分または流体１５と呼ばれ得
る）を内燃機関１４に送達することを包含する。一次燃料１５は、一般に、純粋
アセチレン、またはアセチレンと１種またはそれ以上の流体（これは、アルコー
ル（例えば、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールまたはＣ1鎖、
Ｃ2鎖、．．．Ｃ19鎖およびＣ20鎖を含む群に由来の任意の他のアルコール）、
エーテル（例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエ
ーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテル、ジ−イソプロ
ピルエーテルなどを含む群に由来のもの）、低分子量エステル（例えば、フマル
酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル
などを含む群に由来のもの）、または他の適当な燃焼性流体（例えば、ミネラル
スピリッツなど））との混合物であり得る。一次燃料１５は、計量して内燃機関
１５の燃焼室に直接噴射され得、この場所で、一次燃料１５は、まず、酸素含有
燃焼誘発環境として空気１７に晒されるか、または当業者に公知の他の任意の適
当な様式で送達される。
【００２４】 空気と一次燃料１５との割合の制御は、一次燃料弁機構２３（例えば、プリセ
ット弁２３、自動調整を可能にする絞り弁、または他の適当な装置）により、実
現できる。さらに具体的には、一次燃料１５の流量は、一次燃料弁機構２３を、
図１で番号２５により概略的に図示し指示した連結装置により、絞り弁機構２７
（これは、内燃機関１４の吸気口３３への空気１７の流れを作動中に制御するよ
うに、構成されている）に接続することにより、調節され得る。絞り弁機構２７
は、次に、内燃機関１４を速度制御するために、番号３５で指定された素子によ
り概略的に示された連結部を含む。同様に、二次燃料１３の制御は、二次燃料機
構３７（これは、絞り弁機構２７の栓近くで間隔を置いて配置されたセット調節
可能ジェット（ｓｅｔ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｊｅｔ）を含み得る）により、
番号４３で概略的に図示し指示した連結装置により、または他の適当な装置によ
り、実現できる。
【００２５】 あるいは、番号４７、４８および４９により指定された点線で概略的に指示さ
れた結線により、一次燃料弁機構２３、二次燃料弁機構３７および連結部３５に
は、制御システム４５（例えば、マイクロプロセッサ装置）が接続され得、内燃
機関１４の選択作動速度に必要な所望割合の二次燃料１３および一次燃料１５を
供給する。
【００２６】 投入空気１７の酸素含量が、関与している燃焼性流体の完全燃焼を達成するた
めの化学量論要件を超える限り、この過程は、完結まで十分に進行する。例えば
、一次燃料１５が純粋アセチレンを含有する用途のための空気：燃料比は、一般
に、１１．９と１５．０の間、好ましくは、１２．０と１３．０の間の範囲であ
る。もし、一次燃料１５の組成が純粋アセチレンとは異なるなら、この空気：燃
料比は、空気により提供される酸素供給が完全燃焼反応のための化学量論要件を
満たすかまたは超えるのに十分であることを保証するために、それ相応に調節し
なければならないことが分かる。
【００２７】 内燃機関１４の作動を停止することは、好ましくは、この始動手順を逆行させ
ることにより、達成される。すなわち、エンジン１４への一次燃料１５の流れを
打ち切り、続いて、エンジン１４への二次燃料１３の流れを打ち切る。
【００２８】 本発明の適用では、二次燃料弁機構３７は、番号５５で指定された矢印により
指示されるように、二次燃料ポート５３を通ってマニホルド５４（これは、空気
１７が吸気口３３を通って内燃機関１４へと入ることにより、作動可能に掃除さ
れる）へと所望流速の二次燃料１３を排出するように、調節される。内燃機関１
４が二次燃料１３で起動されて比較的に短時間で作動された後、二次燃料弁機構
２３は、図で概略的に示すように、一次燃料噴射口（ｉｎｊｅｃｉｔｏｎ ｐｏ
ｒｔ）５７を通って内燃機関１４の燃焼室へと所望流速の一次燃料１５を直接排
出するように、調節される。内燃機関１４を主に一次燃料１５で作動すると、二
次燃料１３の相対流速は、望ましいように調節され得るかまたは調節され得ない
；しかしながら、二次燃料１３の流速は、マニホルド５４および吸気口３３を冷
却するために、また、一次燃料１５の早期点火およびノッキングを制御し防止す
るために、一次燃料１５での内燃機関１４の作動中、維持される。例えば、アル
コールとアセチレンとの割合は、アンチノックおよび早期点火回避の目的上、お
よそ１０パーセントであり得る。しかしながら、特定の用途において本明細書中
で記述されたアルコールまたは他の二次燃料成分の割合は、異なる負荷、吸入空
気温度などに対して、調節する必要があり得ることが分かる。
【００２９】 以下の実施例は、本発明に従って、一次燃料１５としてアセチレンを使用する
内燃機関１４の作動によるデータを示す。
【００３０】 （実施例） 単一シリンダーのオーバーヘッド弁内燃機関であるＢｒｉｇｇｓ ＆ Ｓｔｒ
ａｔｔｏｎエンジンを使用して、試験を実行した。その燃料導入方法は、図１で
概略的に示すように、二重燃料の一定流れポート型燃料噴射装置により行った。
一次燃料１５として純粋アセチレンＣ2Ｈ2を使用し、そして二次燃料２５として
メチルアルコールＣＨ4Ｏを使用した。アセチレン１５源は、溶接目的に通例使
用される標準的なシリンダーであり、一次燃料弁機構２３は、標準的な圧力調整
器を含んでいた。調整器２３を、１５ｐ．ｓ．ｉ．ｇ．でアセチレンを供給する
ように、調節した。吸気口５７には、標準的な逆止め弁を設けた。
【００３１】 メチルアルコール１３（これは、１０，２５９ＢＴＵ／ｌｂの総エネルギー発
生能力を有する）を、比較的に低い速度で、エンジンマニホルド５４に噴射した
が、これは、一次燃料１５の導入時に、その早期点火およびノッキングを回避す
る。二次燃料１３をマニホルド５４に噴射すると、このエンジンは、速いアイド
ル速度（約８００ｒ．ｐ．ｍ．）で作動した。メチルアルコール１３のこのよう
な噴射速度は、一次燃料１５をエンジン１４に供給する速度とは無関係に、また
、エンジン１４の得られる作動速度および負荷出力とは無関係に、一次燃料１５
から生じる早期点火およびノッキングを防止するのに十分であることが分かった
。この試験は、ＥＧＲまたは触媒コンバータ装置なしで行った。
【００３２】 エンジン１４の馬力出力を測定するために、ブレーキ型動力計を使用した。さ
らに長い期間にわたって負荷試験をするために、エンジン１４により水ポンプを
駆動したが、その負荷の規模は、このポンプの出口を弁で制限することにより、
調節した。この一次燃料としてガソリンで作動したときの試験エンジン１４の制
動−馬力測定を、本発明の二重燃料（一次燃料１５としてアセチレン、二次燃料
１３としてメチルアルコール）で作動したときの試験エンジンのそれと比較する
と、以下の結果が得られた：ガソリンについては、３６００ｒ．ｐ．ｍ．で８馬
力、そして二重燃料１３、１５については、３５００ｒ．ｐ．ｍ．で８馬力。
【００３３】 試験二重燃料１３、１５で作動したときのエンジン１４から生じる排気ガスの
試験は、Ｂａｃｈａｒａｃｈ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｇａｓ Ａｎａｌｙｚｅ
ｒ Ｍｏｄｅｌ ＣＡ３００ＮＳＸで測定し、以下で明示した：
【００３４】
【表１】 。
【００３５】 これらの試験結果は、明らかに、このアセチレン作動した内燃システムに由来
の全ての標的種の排気ガスレベルが、排気ガス制御装置なしでも、政府が制定し
た規制限度よりもずっと低いことを示しており、これは、このようなシステムが
、従来の内燃システムよりも環境的に優れていることを明らかにしている。
【００３６】 それゆえ、二次燃料１３の蒸発効果は、ガソリン燃料から得ることができる馬
力出力に匹敵する馬力出力を生じるうえに排気ガス制御装置を必要とすることな
く極めて清浄な排気を達成しつつ、アセチレン一次燃料１５の早期点火およびノ
ッキングを防止するのに十分な冷却を生じた。
【００３７】 本明細書中で開示されたアセチレン燃焼過程は、非常に広範囲の温度および圧
力条件にわたって、完結まで進行する。言い換えれば、その反応は、内燃機関の
燃焼室で一般に必要な高温環境を必要としない。アセチレンは含イオウ化合物を
含有しないので、イオウ化合物または窒素化合物を少なくするために燃料目的で
アセチレンを精製または品質向上する必要はない。言い換えれば、燃料としてア
セチレンを使用すると、アセチレンから生じるＮＯxまたはＳＯxの放出が確実に
最小になるかまたはなくなる。それに加えて、その作動温度は、大気中の窒素か
らＮＯxが殆どまたは全く発生しない程度に十分に低い。その他の利点としては
、本明細書中で教示されているように、アセチレン燃料で確実かつ制御可能に作
動しているエンジンは、ガソリンまたはガソリン／アルコール混合物で燃料供給
したその対応物よりも、屋内用途にずっと好都合である。
【００３８】 最新の電子ポート型燃料噴射装置の使用および／または本発明との併用、例え
ば、先に記述した制御機構４５は、一次燃料弁機構２３および二次燃料弁機構３
７の各々から選択した速度を正確に提供でき、吸入空気および空気吸入温度に対
する混合比を変えて、それにより、シリンダーヘッド温度、排気ガス温度、冷却
システム温度などの一定量の制御を効果的に与え、また、それにより、本発明の
アセチレン燃料システムの使用によって、非常に効率的で清浄な排気ガスの内燃
システムを実現することが理解できるはずである。現在、本発明は、空冷式エン
ジン用途および水冷式エンジン用途の両方（これは、もちろん、種々の他の冷却
剤（例えば、エチレングリコールなど）を利用したエンジン用途を含む）に容易
に適合できることが明らかなはずである。
【００３９】 一次燃料１５は、液体または気体であり得るものの、同時に十分な冷却を与え
て一次燃料１５の早期点火およびノッキングを回避しつつ、二次燃料１３の作動
温度環境が二次燃料１３の早期点火およびノッキングを回避する限り、二次燃料
１３は、液体または気体であり得ることが分かる。
【００４０】 それゆえ、本明細書中で教示した本発明の内燃機関１４用清浄燃焼燃料により
もたらされる利点および長所には、以下が挙げられる： ａ）三元触媒コンバータまたは他のＥＧＲ装置の必要がなくなること； ｂ）固有の排気ガス設計要件が、実質的に少なくなる； ｃ）作動温度が低下したために、エンジン潤滑剤の粘度破壊の傾向が少なくな
り、また、部品の摩耗が少なくなる； ｄ）その燃焼過程が清浄であるために、炭素化合物およびイオン化合物の蓄積
がなくなり、それにより、日常保守整備要件（例えば、チューンナップ、オイル
交換など）の間隔を相当に長くできる； ｅ）このような燃料で作動されるエンジンは、他の従来の燃料で作動されるエ
ンジンよりも、屋内作動に相当に好都合である；そして ｆ）このような燃料で作動されるエンジンは、環境問題なしで、屋内作動およ
び屋外作動に交換可能に利用できる。
【００４１】 本明細書中でそれに反するいずれの事項にもかかわらず、本発明の燃料はまた
、アセチレンおよび少なくとも１種の流体（これは、アルコール（例えば、エタ
ノール、メタノール、イソプロピルアルコールまたはＣ1鎖、Ｃ2鎖、．．．Ｃ19 鎖およびＣ20鎖を含む群に由来の任意の他のアルコール）、エーテル（例えば、
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−
ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテル、ジ−イソプロピルエーテルなどを
含む群に由来のもの）、低分子量エステル（例えば、フマル酸メチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどを含む群に由来
のもの）、および／または他の適当な燃焼性流体（例えば、ミネラルスピリッツ
など）から選択される）を含有する混合物からなり得、ここで、内燃機関の始動
および作動は、先に記述した早期点火回避およびアンチノック特性を実現しつつ
、本質的に、単一工程（二重燃料の２工程装置と対照的に）からなることが分か
る。
【００４２】 本明細書中では、一定形態の本発明が説明され記述されているものの、それは
、記述され図示された部品の特定の形態または配列に限定されないことが分かる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に従った内燃機関用アセチレン燃料の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｊ ３０１ ３０１Ｌ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ウォルフ， ジョセフ ダブリュー． アメリカ合衆国 ミズーリ 65255，ホー ルズビル， ハイウェイ エイチエイチ 8801 (72)発明者 ヒューレット， メイナード アメリカ合衆国 ミズーリ 65203， コ ロンビア， オールド ビレッジ ロード エス． 6502 (72)発明者 リー， サンギュ アメリカ合衆国 ミズーリ 65203， コ ロンビア， マッケンナ コート 4912 Ｆターム(参考） 3G092 AB06 AB14 BB01 FA31 GA01 4H013 AA06 BA01 BA03

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃システム用燃料であって、アセチレンと、アルコール、
    エーテルおよびエステルからなる群から選択される少なくとも１種の流体、との
    混合物から本質的になる、燃料。
  2. 【請求項２】 内燃システム用燃料であって、アセチレンと、アルコール、
    エーテルおよびエステルからなる群から選択される少なくとも１種の流体、との
    混合物を含有する、燃料。
  3. 【請求項３】 前記アルコールが、メタノール、エタノールおよびイソプロ
    ピルアルコールの少なくとも１種を含有する、請求項２に記載の燃料。
  4. 【請求項４】 前記アルコールが、次式：ＲＯＨの化合物を含み、ここで、
    Ｒが、Ｃ1〜Ｃ20炭素鎖からなる群から選択される、請求項２に記載の燃料。
  5. 【請求項５】 前記エーテルが、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メ
    チルｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエーテ
    ルおよびジ−イソプロピルエーテルの少なくとも１種を含有する、請求項２に記
    載の燃料。
  6. 【請求項６】 前記エステルが、フマル酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル
    、プロピオン酸メチルおよびプロピオン酸エチルの少なくとも１種を含有する、
    請求項２に記載の燃料。
  7. 【請求項７】 内燃システム用燃料であって、 ａ）該内燃システムを作動可能に始動するように構成された燃焼性流体から本
    質的になる、第一燃料成分；および ｂ）アセチレンを含有する第二燃料成分、 を含有する、燃料。
  8. 【請求項８】 前記第一燃料成分が、さらに、前記第二燃料成分から作動中
    に発生するノッキングを防止するように構成されている、請求項７に記載の燃料
    。
  9. 【請求項９】 前記第一燃料成分が、さらに、前記内燃システムの吸気口の
    温度を低下させるように構成されており、該温度が、前記第二燃料成分から作動
    中に発生する、請求項７に記載の燃料。
  10. 【請求項１０】 前記第一燃料成分の前記燃焼性流体が、アルコール、エー
    テルおよびエステルからなる群から選択される少なくとも１種の流体を含有する
    、請求項７に記載の燃料。
  11. 【請求項１１】 前記アルコールが、メタノール、エタノールおよびイソプ
    ロピルアルコールの少なくとも１種を含有する、請求項１０に記載の燃料。
  12. 【請求項１２】 前記アルコールが、次式：ＲＯＨの化合物を含み、ここで
    、Ｒが、Ｃ1〜Ｃ20炭素鎖からなる群から選択される、請求項１０に記載の燃料
    。
  13. 【請求項１３】 前記エーテルが、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、
    メチルｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエー
    テルおよびジ−イソプロピルエーテルの少なくとも１種を含有する、請求項１０
    に記載の燃料。
  14. 【請求項１４】 前記エステルが、フマル酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチ
    ル、プロピオン酸メチルおよびプロピオン酸エチルの少なくとも１種を含有する
    、請求項１０に記載の燃料。
  15. 【請求項１５】 内燃システムを作動する方法であって、 ａ）該内燃システムを始動するための二次燃料を供給する工程；および ｂ）アセチレンを含有する一次燃料を供給して、該二次燃料と共同して、該内
    燃システムを作動する工程 を包含する、方法。
  16. 【請求項１６】 前記二次燃料が、アルコール、エーテルおよびエステルか
    らなる群から選択される少なくとも１種の流体を含有する、請求項１５に記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記アルコールが、メタノール、エタノールおよびイソプ
    ロピルアルコールの少なくとも１種を含有する、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記アルコールが、次式：ＲＯＨの化合物を含み、ここで
    、Ｒが、Ｃ1〜Ｃ20炭素鎖からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法
    。
  19. 【請求項１９】 前記エーテルが、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、
    メチルｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ｔ−アミルメチルエー
    テルおよびジ−イソプロピルエーテルの少なくとも１種を含有する、請求項１６
    に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記エステルが、フマル酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチ
    ル、プロピオン酸メチルおよびプロピオン酸エチルの少なくとも１種を含有する
    、請求項１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記方法が、前記内燃システムによる不完全燃焼が実質的
    になくなるように行われる、請求項１５に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記方法が、前記内燃システムによる未燃炭化水素の排気
    が実質的になくなるように行われる、請求項１５に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記方法が、前記内燃システムによる炭化水素、ＣＯ、Ｎ
    ＯxおよびＳＯxの排気が実質的になくなるように行われる、請求項１５に記載の
    方法。
  24. 【請求項２４】 前記方法が、前記内燃システムを室内環境から外に排気す
    ることなしに該室内環境で行われる、請求項１５に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 吸気口を有する内燃システムであって、該システムは、ヘ
    ッダーを含み、該ヘッダーは、 ａ）二次燃料成分を導入するための第一手段；および ｂ）アセチレンを含有する一次燃料成分を導入するための第二手段； を有し、ここで、該第一手段は、該吸気口の冷却が該二次燃料成分により作動中
    に行われるように、そして該一次燃料成分から生じる早期点火が該二次燃料成分
    により作動中に防止されるように、該二次燃料成分を導入するように構成されて
    いる、システム。
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