JP2008115842A - 水素，酸素によるｌｐｇ、ｌｎｇ用高速加熱触媒器の燃焼触媒補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加および燃費節約および黒煙減少装置の燃焼時において、水素と酸素の化合をプラスする事で更なる性能向上を目指すものである。
【解決手段】本発明によると，ＬＰＧ、ＬＮＧ噴射による混焼燃焼のディーゼル機関において，水の主成分である水素と酸素の化合物を超音波加湿器と、送風ファンによる気化式加湿器を備えた燃焼触媒補助装置により、エンジンに供給させる事で，高速加熱触媒器と、噴射口より噴射されたＬＰＧ、ＬＮＧを冷却して、なおかつＬＰＧ、ＬＮＧに水の成分である水素と酸素の化合物を混合させて、燃焼の化学変化により化合された水の主成分である水素と酸素はＬＰＧ、ＬＮＧの混焼燃焼を助け、エネルギー化する。そのために、燃費性能および走行性能ないしは、エンジン音まで低下させる快適性能まで大きくアップして、環境性能の高い補助燃焼装置を供給できる。
【選択図】図１

Description

本発明は，水素，酸素によるＬＰＧ、ＬＮＧ用高速加熱触媒器の燃焼触媒補助装置に、関するものである。

ディーゼルエンジンは，ススを低減させる為に，過給器など圧力を高める装置に加え，電子コントロールにより希薄コントロールの装置でまかなっている。また、ＬＰＧ、ＬＮＧの混焼燃焼による軽油の超希薄化によりススを燃焼室内で焼き切っている。また、超音波霧化装置により，水と燃料を混合させたものを、燃焼室に送ってＨＣを増大させてススを低下している。

そこで本出願人は，燃費向上と出力増加、黒煙減少させる燃焼の改善のために、特許文献１、特許文献２を提案した。これは、ディーゼルエンジンに，オクタン価の高いＬＰＧ，ＬＮＧを吸気に噴射して，軽油燃焼時の着火点をプラグの役目として，誘爆させることによる急速完全燃焼によるディーゼルエンジンの高負荷時の燃え残り燃料をエネルギー化させるものである。

特許文献２は、ＬＰＧ、ＬＮＧをディゼル機関に噴射した時、噴射ノズルに装着した加熱触媒器において、機関温度センサーがＯＮした時のみ加熱触媒器のニクロム線ヒーターを加熱させ、ニクロム線ヒーターにこれらの液化ガスは熱せられて全体にムラなく気化促進され、均一化して吸気されることを主体としている装置を備えたものである。

特許文献３は、特許文献１及び特許文献２の欠点を解決した新たな発明であるところの、高速加熱触媒器による更なる性能向上装置によるものである。

特許文献４は、超音波霧化装置により，水と燃料を混合させたものを燃焼室に送ってＨＣを増大させススを取り，触媒によりＨＣを後処理しているものである。
特公平３−９３０２ 実用新案２５４０５３４号 特許願受付番号２０６１８７０２３６ 特公平５−６５８５４

しかし、特許文献１及び特許文献２、特許文献３において、ＬＰＧ、ＬＮＧの混焼燃焼時の急激な出力増加による車両の走行状態は、トルクが急増するから、自然な走りに置いては瞬発力がありすぎて不充分である。また、特許文献３において、ＬＰＧ，ＬＮＧ噴射用の、高速加熱加熱触媒器の、出力増加、燃費向上、黒煙減少において、低電流のジュール熱を抑えた構造の為、性能を出す為に予熱しておく必要があるからキースイッチにより高速加熱触媒器をＯＮしているから、車速の出ないアイドリング中で，予想外の長時間に及ぶアイドリングでは加熱されたままになるから，電力の無駄になり、不充分である。

また，特許文献４において、超音波霧化装置により水と燃料を混合させる事は、液体を燃焼室に送る事で有り、ノックの多発が予想され、噴霧量と回転数はノックしない僅かな量と抑え気味の回転数が要求され、着火しやすい雰囲気とススは低減しても、ＨＣを増大させているから，エネルギー化はあまり望めず、燃費性能を上げるには至らない。ＨＣがエンジン内に蓄積された場合は、エンジン性能の劣化が早まる点から不充分である。

本発明は，このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり，ＬＰＧ、ＬＮＧの液化ガスを水分との化合による補助触媒効果にて、有効に，余す所なく効果的に使い，従来のＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加、燃費向上、黒煙減少効果を更に向上させることで、効率の高い装置の実現を目的とするものである。

そして、本発明は，上記目的を達成する為に図１の如く、エアークリーナーケース１の中に設置されている，高速加熱触媒器５に、超音波加湿器４と、送風ファンによる気化式加湿器６を内蔵している燃焼触媒補助装置２より、加湿された空気を３のエアーエレメントを介して通過させ、噴射口Ａより噴射されたＬＰＧ、ＬＮＧと混合されエンジン燃焼室に供給される。
車速信号Ｂから、信号が止まったアイドリング時は，タイムスイッチ８が働いて，高速加熱触媒器５と、超音波加湿器４及び，気化式加湿器６の電源を停止させる。また、エンジン始動時には，タイムスイッチ補足水用９が作動して補足水タンク７内のろ過器付きモーター１０より水が補足される。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、エンジン始動により補足水が充満した超音波加湿器及び，送風ファンによる気化式加湿器より加湿されたエンジン吸入空気が，エアーエレメントにより水滴は排除されて，エアークリーナーに付いている水抜きより排出され、加湿過剰にならない状態で，高速加熱触媒器と、噴射口より噴射されたＬＰＧ、ＬＮＧを冷却して、なおかつＬＰＧ、ＬＮＧに水の成分である水素と酸素の化合物を混合させて燃焼室に送られる。燃焼の化学変化により化合された水の主成分である水素と酸素はＬＰＧ、ＬＮＧの混焼燃焼を助け、エネルギー化する。

上述したように本発明の燃焼触媒補助装置は水の主成分である水素と酸素をＬＰＧ、ＬＮＧが軽油との混焼時に、化合させることにより、出力を増加させ，燃費を向上させて、排気ガスの浄化に大きく貢献して、エンジン音まで低下させる環境性能の高い補助燃焼装置を供給できる。

また、本発明を連続して使う事で、エンジン内部のカーボン，スラッジの浄化作用も促進され，ピストンリングの当たり具合や、バルブの当たり具合も良好になり、燃費性能は走るごとにさらに良好に向かう、従って長寿命エンジンとできる。

以下，本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。

図１において、１はエンジン燃焼室につながるエアクリーナーケースである。３のエアーエレメントと、５のＬＰＧ、ＬＮＧを噴射させる高速加熱触媒器を内蔵している。元々雨水を排出させるＥの水抜き口が付いている。

また、２は、燃焼触媒補助装置であり，４の超音波加湿器と、６の送風ファンによる気化式加湿器が内蔵されている。この加湿器は、７の補足水タンクより、９のタイムスイッチ補足水用を介して充満されている。４の超音波加湿器と、６の送風ファンによる気化式加湿器と、５の高速加熱触媒器は、８のタイムスイッチにより車速パルスの停止したアイドリング時に設定された時間が過ぎると作動停止するようになる。

以下，上記構成の動作を説明する。キースイッチＣにより始動したエンジンは，アイドリング時はＡの噴射口よりＬＰＧ、ＬＮＧは噴射されず、８のタイムスイッチにて，一定の時間内だけ通電され，待ちうけの状態になっている。この状態が一定時間を過ぎると通電が止まり，加湿過剰と、電力浪費が防止されるようになっている。車速パルスが出て，アクセルペタルを踏むと噴射される。

アクセルが開くと、車速が出で，８のタイムスイッチは作動がキャンセルされＤのバッテリーと直結になり、連続作動を始める。４の超音波加湿器と６の送風ファンによる気化式加湿器による加湿量は，２０００ｃｃ級のエンジンでは、加湿器全体で４０ｍｌ／Ｈ前後位でＦの加湿ダクト内径３２パイにおいて水滴がつかない程度の量で、ダクトの高さ，位置や、エンジンの吸い込み圧及び６の送風ファンなどで、加湿ダクト内部に水滴がつかない様に調整している。雨天時などでは、６の送風ファンによる気化式加湿器は、湿度に応じて加湿量が変化するから加湿過剰にならず、燃焼触媒補助装置を仮に車内に設置した場合は、車内のほこりや雑菌も吸着するから、快適性能も向上する。３のエアーエレメントは、この方式だと問題は一切なくしかも、仮に水滴が大量に入ってきたとしても，エアーエレメントにより，液化部分は除去され、均一化した加湿部分で吸気されるから、ノッキングの原因にならない。また、エンジンの高回転域には、加湿ダクトＦと、エアークリーナーケースＡとの間に取ってあるクリアランスにより最適な吸気状態となる。

高速過熱触媒器５の外壁温度は，５０度程度である。噴射口Ａの部分での外壁温度はそれより低い。走行中、ＬＰＧ、ＬＮＧが噴射された１５００回転辺りでは、外気温度が２０度の場合，噴射口Ａよりエンジン側で３０度あった吸気温度は，本発明により２９度まで下がる。

そして、本発明により発進加速は速く滑らかになり音質も心地よいものになりアクセル開度も従来のものより大きく下がって、登坂力も燃費性能も著しくアップしている。

実車カローラディーゼル２０００ＣＣオートマチック車平成３年式１８１０００キロで、信号の無い起伏のあるコース２４．７ＫＭにおいて、下記効果確認テストを行なった。
燃費節約効果（時速６０ＫＭ／Ｈ）
取付前１９．２ＫＭ／Ｌ（Ｈ３年新車時）
取付前４５．７ＫＭ／Ｌ（Ｈ１８年１０月３０日実施、本発明装置を停止してＬＰＧと軽油との混焼装置を作動させて）
取付後５２．５ＫＭ／Ｌ（Ｈ１８年１０月３０日実施）
４０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈまで到達加速タイム
取付前１５．２秒（平成３年新車時）
取付前１４．９秒 （Ｈ１８年１０月３０日実施、本発明装置を停止してＬＰＧと軽油との混焼装置を作動させて）
取付後１４．５秒 （Ｈ１８年１０月３０日実施）
登坂能力（８％の登坂路を３００ｍ全開走行、速度を５０ＫＭ／Ｈよりの到達速度）
取付前８０ＫＭ／Ｈ （Ｈ１８年１０月３０日実施、本発明装置を停止してＬＰＧと軽油との混焼装置を作動させて）
取付後８３ＫＭ／Ｈ （Ｈ１８年１０月３０日実施）

本発明によると，ＬＰＧ、ＬＮＧ噴射による混焼燃焼のディーゼル機関において，水の主成分である水素と酸素の化合物を超音波加湿器と、送風ファンによる気化式加湿器を備えた燃焼触媒補助装置により、エンジンに供給させる事で，高速加熱触媒器と、噴射口より噴射されたＬＰＧ、ＬＮＧを冷却して、なおかつＬＰＧ、ＬＮＧに水の成分である水素と酸素の化合物を混合させて、燃焼の化学変化により化合された水の主成分である水素と酸素はＬＰＧ、ＬＮＧの混焼燃焼を助け、エネルギー化する。そのために、燃費性能および走行性能ないしは、エンジン音まで低下させる快適性能まで大きくアップして、環境性能の高い補助燃焼装置を供給できる。

また、本発明を連続して使う事で、エンジン内部のカーボン，スラッジの浄化作用も促進され，ピストンリングの当たり具合や、バルブの当たり具合も良好になり、燃費性能は走るごとにさらに良好に向かう、従って長寿命エンジンとできる。以上の説明から明らかな通り、車両の世界各地における販売においてリサイクルを多用した低コストの車両を作る事も出来，エンジン製造計画にも大きく余裕を持てる，低開発国の人々も低燃費かつ、環境性能に優れた良く走る車を提供する事が出来る。自然のうえに大きな利益をもたらしてくれる方法を、実現している。

水素，酸素によるＬＰＧ、ＬＮＧ用高速加熱触媒器の燃焼触媒補助装置の、構成図

符号の説明

１エアークリーナーケース
２燃焼触媒補助装置
３エアーエレメント
４超音波加湿器
５高速加熱触媒器
６送風ファンによる気化式加湿器
７補足水タンク
８タイムスイッチ
９タイムスイッチ補足水用
１０ろ過器付きモーター
Ｂ車速パルス入力線
Ｄ水抜き口
Ｆ加湿ダクト

Claims (1)

1. ＬＰＧ、ＬＮＧ等を噴射して，ディーゼル機関の出力増加、燃費節約、黒煙減少装置において、エンジン内にＬＰＧ、ＬＮＧを噴射する噴射ポートにあるニクロム線コイルを複数本、対向に内蔵した高速加熱触媒器において、超音波加湿器と、送風ファン付き気化式加湿器の複合で水分を供給させ混合され吸気される事で、燃焼室内でＬＰＧ、ＬＮＧが、主燃料の軽油と混焼される時に，水の主成分である水素と酸素の化合物をを化合させることで，補助燃焼させる燃焼触媒補助装置。車速パルスの出ない車両停止中は，予熱している高速加熱触媒器との作動を、タイムスイッチにより一定時間以上は停止させ、加湿過剰になることの防止や不必要な電力はカットさせ、作動中は、高速加熱触媒器と、ＬＰＧ、ＬＮＧの噴射温度を下げ、燃焼効率も促進させて、さらに出力増加と，燃費性能向上及び有害排気低減効果をもたらす、水素，酸素の化合物によるＬＰＧ、ＬＮＧ用高速加熱触媒器の燃焼触媒補助装置。

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