JP2020073794A - 内燃機関、非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法、車両 - Google Patents
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Abstract
Description
より具体的には、これらの同時係属出願は、一般にブラウンガス又はHHOと呼ばれる水素と酸素の2対1混合物を生成する効率的なプロセス及び装置について述べている。この混合物は、化石燃料をより効率的に燃焼させることによって、従来の内燃機関の効率を高めるのに役立つ。この後者のシステムは、前述のシステムよりはるかに効率的であるが、その効率は、車両上で作成される水素と酸素の量によってやはり限定される。更に、記載された内燃機関は、やはり化石燃料を燃焼させている。
圧縮比30/1。周囲温度で70%の水と30%のイソプロピルアルコールの燃料
標準大気圧及び周囲温度でH2が2〜10L/分
周囲圧力及と温度で0〜50L/分の空気
燃料圧力200〜3000psi
12 ピストン
14 リンク機構
20 水素供給源
26 マニホルド
28 吸気口
30 調整弁
40 燃料タンク
42 燃料
46 ポンプ
48 燃料インゼクタ
50 燃焼室
64 吸気弁
66 排気弁
70 排気マニホルド
100 エンジン
より具体的には、これらの同時係属出願は、一般にブラウンガス又はHHOと呼ばれる水素と酸素の2対1混合物を生成する効率的なプロセス及び装置について述べている。この混合物は、化石燃料をより効率的に燃焼させることによって、従来の内燃機関の効率を高めるのに役立つ。この後者のシステムは、前述のシステムよりはるかに効率的であるが、その効率は、車両上で作成される水素と酸素の量によってやはり限定される。更に、記載された内燃機関は、やはり化石燃料を燃焼させている。
非化石燃料だけで使用する内燃機関であって、
燃焼室を有する少なくとも1つのシリンダと、
前記燃焼室と選択的に流体連通する吸気マニホールドと、
水素を提供するように構成された水素供給源と、酸素を提供するように構成された酸素供給源とであって、水素を前記燃焼室に供給するために前記燃焼室と流体連通している前記水素供給源と前記酸素供給源が、前記吸気マニホールドと流体連通して、酸素を、前記吸込マニホルドを介して、前記燃焼室に提供する水素供給源および酸素供給源と、
水と5−40%の水溶性可燃性物質からなる非化石燃料を提供するように構成された燃料供給源と、
前記燃料供給源から前記燃焼室に前記燃料を選択的に引き渡すように構成された燃料インゼクタと、
前記少なくとも1つのシリンダ内の少なくとも1つのピストンであって、前記少なくとも1つのシリンダ内で移動して、前記燃焼室内で前記水素、酸素、および前記燃料を一緒に10:1から40:1の範囲内の圧縮比で圧縮するように構成された少なくとも1つのピストンと、
前記燃焼室内で前記圧縮した水素、酸素、および燃料に点火して出力を生成するように構成された点火装置と、を備える。
また、本発明の一態様に係る内燃機関は、
前記水素供給源が、インゼクタを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成されている。
また、本発明の一態様に係る内燃機関は、
前記圧縮した水素、酸素、および燃料が、体積にして1/2%−10%の水素を含む。
また、本発明の一態様に係る内燃機関は、
さらに、前記燃焼室と流体連通する、前記水素、酸素、および燃料を受け取って混合するように構成された混合室を備える。
また、本発明の一態様に係る内燃機関は、
前記ピストン、シリンダ、およびヘッドが、30:1の圧縮比を生成するように構成されている。
本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法であって、
水素と酸素を前記内燃機関の燃焼室に導入するステップと、
水と5−40%の水溶性可燃性物質のみからなる非化石燃料を前記燃焼室に導入するステップと、
前記燃焼室内においてピストンを用いて、前記水素、酸素、および前記燃料を10:1から40:1の範囲内の圧縮比で圧縮するステップと、
前記燃焼室内の前記圧縮した水素、酸素、および燃料に点火して出力を生成するステップと、を含む。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記導入するステップの前に前記水素、酸素、および燃料を混合室内において混合するステップを含む。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記圧縮するステップが、前記燃焼室の内容物を10:1から40:1の範囲内の圧縮比で圧縮するステップを含む。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記燃料が、前記燃焼室内に周囲温度で導入される。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記水素が、前記燃焼室内に周囲温度で導入される。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記燃料が、前記燃焼室内に200−3000 PSIの範囲内の圧力で注入される。
また、本発明の一態様に係る非化石燃料式内燃機関を使用して出力を生成する方法は、
前記導入するステップが、前記水素を前記燃焼室内に注入するステップと、吸込マニホルドを介して前記酸素を前記燃焼室内に導入することを含む前記酸素を前記燃焼室内に導入するステップを含む。
本発明の一態様に係る車両は、
非化石燃料だけで使用する内燃機関を有する車両であって、前記内燃機関が、
燃焼室を有する少なくとも1つのシリンダと、
水素を提供するように構成された水素供給源と、酸素を提供するように構成された酸素供給源とであって、前記水素供給源と前記酸素供給源が、前記少なくとも1つのシリンダと流体連通して、水素と酸素を前記燃焼室に提供する水素供給源および酸素供給源と、
水と5−40%の水溶性可燃性物質のみからなる非化石燃料を提供するように構成された燃料供給源と、
前記燃料供給源から前記燃焼室に前記燃料を選択的に引き渡すように構成された燃料インゼクタと、
前記少なくとも1つのシリンダ内の少なくとも1つのピストンであって、前記少なくとも1つのシリンダ内で移動して、前記燃焼室内で前記水素、酸素、および前記燃料を一緒に10:1から40:1の範囲内の圧縮比で圧縮するように構成された少なくとも1つのピストンと、
前記燃焼室内で前記圧縮した水素、酸素、および燃料に点火して出力を生成するように構成された点火装置と、を備える。
また、本発明の一態様に係る車両は、
前記水素供給源が、第2のインゼクタを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成され、前記酸素供給源が吸込マニホルドを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成されている。
また、本発明の一態様に係る車両は、
前記圧縮した水素、酸素、および燃料が、体積にして1/2%−10%の水素を含む。
また、本発明の一態様に係る車両は、
さらに、前記燃焼室と流体連通する、前記水素、酸素、および燃料を受け取って混合するように構成された混合室を備える。
また、本発明の一態様に係る車両は、
前記ピストン、シリンダ、およびヘッドが、30:1の圧縮比を生成するように構成されている。
要するに、内燃機関は、概略従来方式で往復運動ピストンによって画定されるような可変体積を有する燃焼室を有するシリンダを含む。最初に、水素と空気が、燃焼室に送り込まれる。次に、液体の微小滴の形の燃料が、圧縮燃焼室に注入される。次に、得られた液体/ガス混合物が、極めて高圧に圧縮され、これにより温度が上昇し、点火装置が燃焼を引き起こす。燃焼の結果、高温の加圧されたガスが生じ、これによりピストンが動き出力を生成する。有利には、燃料は、実質的に水と可燃性物質とから成る。可燃性物質は、水に溶けるアルコール、アセトン、アルデヒド又は他の可燃性で好ましくは非化石物質である。(非化石という用語は、油や天然ガスなどの化石系の再生不可能材料から実質的に得られず再生可能資源から得られる燃料を指す)。燃料は、体積によって約10〜40%の可燃性物質を含むことが好ましい。
圧縮比30/1。周囲温度で70%の水と30%のイソプロピルアルコールの燃料
標準大気圧及び周囲温度でH2が2〜10L/分
周囲圧力及と温度で0〜50L/分の空気
燃料圧力200〜3000psi
<付記>
(1)非化石燃料だけで使用するエンジン(内燃機関)であって、
燃焼室を有する少なくとも1つのシリンダと、
前記燃焼室と選択的に流体連通する吸込マニホルドと、
水素を提供するように構成された水素供給源と、空気を提供するように構成された空気吸込とであって、前記水素供給源と前記空気吸込が前記吸込マニホルドと流体連通して、前記水素と空気を前記燃焼シリンダに前記吸込マニホルドを通じて提供する水素供給源と空気吸込と、
基本的に水と5−40%の水溶性可燃性物質からなる非化石燃料だけを提供するように構成された燃料供給源と、
前記燃料供給源から前記燃焼室に前記燃料を選択的に注入するように構成された燃料インゼクタと、
前記少なくとも1つのシリンダ内の少なくとも1つのピストンであって、前記少なくとも1つのシリンダ内で移動して、前記燃焼室内で前記水素、空気、および燃料を一緒に圧縮するように構成された少なくとも1つのピストンと、
前記燃焼室内で前記圧縮した水素、空気、および燃料に点火して出力を生成するように構成された点火装置と、を備えるエンジン(内燃機関)。
(2)前記燃料が、前記燃焼室内に200−3000 PSIの範囲内の圧力で注入される、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(3)前記燃料が、前記燃焼室内に周囲温度で注入される、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(4)前記水素が、前記燃焼室内に周囲温度で導入される、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(5)前記水素供給源が、インゼクタを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成され、前記空気吸込が、前記吸込マニホルドを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成された、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(6)前記水溶性可燃性物質が、アルコールであり、好ましくは前記アルコールをイソプロピルアルコールとし得る、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(7)前記燃焼室内の前記圧縮した水素、空気、および燃料が、体積にして約1/2%−2.0%の水素を含む、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(8)非化石燃料式エンジン(内燃機関)を使用して出力を生成する方法であって、
水素と空気を前記エンジン(内燃機関)の燃焼室に導入するステップであって、前記水素と前記空気を前記燃焼室内に吸込マニホルドを介して導入することを含む、導入するステップと、
基本的に水と5−40%の水溶性可燃性物質からなる非化石燃料を前記燃焼室に、燃料インゼクタを使用して導入するステップと、
前記燃焼室内においてピストンを用いて、前記水素、空気、および前記燃料を圧縮するステップであって、それにおいて前記圧縮した水素、空気、および燃料が、体積にして約1/2%−2.0%の水素を含む、圧縮するステップと、
前記燃焼室内の前記圧縮した水素、空気、および燃料に点火し、高温圧縮ガスを作り出して出力を生成するステップと、を含む方法。
(9)前記非化石燃料を導入するステップが、前記燃料を前記燃焼室内に200−3000 PSIの範囲内の圧力で注入するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(10)前記導入するステップの前に前記水素および燃料を混合室内において混合するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(11)前記非化石燃料を導入するステップが、前記燃料を前記燃焼室内に周囲温度で注入するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(12)前記水溶性可燃性物質が、アルコールであり、好ましくは前記アルコールをイソプロピルアルコールとする、上記(8)に記載の方法。
(13)前記水素を導入するステップが、前記水素を前記燃焼室内に周囲温度で注入するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(14)前記アルコールが、イソプロピルアルコールを含み、それにおいて前記非化石燃料を導入するステップが、前記燃料を前記燃焼室内に周囲温度で注入するステップを含み、さらにそれにおいて、前記水素を導入するステップが、前記水素を前記燃焼室内に周囲温度で注入するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(15)前記水素および前記燃料を前記燃焼室内に周囲温度で導入するステップに先行して、前記水素および燃料を混合室内において混合するステップを含む、上記(8)に記載の方法。
(16)車両であって、
非化石燃料だけで使用するエンジン(内燃機関)であって、
燃焼室を有する少なくとも1つのシリンダと、
前記燃焼室と選択的に流体連通する吸込マニホルドと、
水素を提供するように構成された水素供給源と、空気を提供するように構成された空気吸込とであって、前記水素供給源と前記空気吸込が前記吸込マニホルドと流体連通して、前記水素と前記空気を前記燃焼シリンダに前記吸込マニホルドを通じて提供する水素供給源と空気吸込と、
基本的に水と30% 5−40%の水溶性可燃性物質からなる燃料を提供するように構成された燃料供給源と、
前記燃料供給源から前記燃焼室に前記燃料を選択的に注入するように構成された燃料インゼクタと、
前記少なくとも1つのシリンダ内で移動して、前記燃焼室内で前記水素、空気、および前記燃料を一緒に圧縮するように構成された前記少なくとも1つのシリンダ内の少なくとも1つのピストンであって、前記圧縮した水素、空気、および燃料が、体積にして約1/2%−2.0%の水素を含むものとする、少なくとも1つのピストンと、
前記燃焼室内で前記圧縮した水素、酸素、および燃料に点火して出力を生成するように構成された点火装置と、を備えるエンジン(内燃機関)を有する車両。
(17)前記燃料が、前記燃焼室内に200−3000 PSIの範囲内の圧力で注入される、上記(16)に記載の車両。
(18)前記燃料が、前記燃焼室内に周囲温度で注入される、上記(17)に記載の車両。
(19)前記水素が、前記燃焼室内に周囲温度で導入される、上記(18)に記載の車両。
(20)前記水素供給源が、インゼクタを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成され、前記空気吸込が、前記吸込マニホルドを介して前記燃焼室と選択的に流体連通するように構成された、上記(17)に記載の車両。
(21)前記水溶性可燃性物質が、アルコールであり、好ましくは前記アルコールをイソプロピルアルコールとする、上記(20)に記載の車両。
(22)前記非化石燃料が、70%の水と30%の水溶性可燃性物質を含む、上記(1)に記載のエンジン(内燃機関)。
(23)前記非化石燃料が、70%の水と30%のイソプロピルアルコールを含む、上記(8)に記載のエンジン(内燃機関)。
(24)前記非化石燃料が、70%の水と30%の水溶性可燃性物質を含む、上記(8)に記載の方法。
(25)前記非化石燃料が、70%の水と30%のイソプロピルアルコールを含む、上記(12)に記載の方法。
(26)前記非化石燃料が、70%の水と30%の水溶性可燃性物質を含む、上記(16)に記載の車両。
(27)前記非化石燃料が、70%の水と30%のイソプロピルアルコールを含む、上記(21)に記載の車両。
(28)非化石燃料だけで使用するように構成されたエンジン(内燃機関)のための非化石燃料であって、
水と5%乃至40%の範囲内のアルコールを含む燃料。
(29)前記アルコールが、イソプロピルアルコール、イソブタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、またはこれらのアルコールの混合物から選択したアルコールである、上記(28)に記載の燃料。
(30)前記アルコールが、イソプロピルアルコールである、上記(29)に記載の燃料。
(31)前記アルコールが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、シンナムアルデヒド、トルアルデヒド、フルフラール、レチンアルデヒド、グリオキサール、マロンジアルデヒド、コハク酸アルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、またはこれらの混合物のうちの1つである、上記(28)に記載の燃料。
(32)前記アルコールの濃度が、5%−40%の範囲内である、上記(28)に記載の燃料。
(33)前記アルコールの濃度が、10%−35%の範囲内である、上記(28)に記載の燃料。
(34)可燃性燃料であって、
水とアルコールから形成される非化石液体燃料混合物、水素ガス及び酸素ガスを含む、可燃性燃料。
(35)前記非化石液体燃料は、70%の水と30%のアルコールを含む、上記(34)に記載の可燃性燃料。
(36)前記アルコールが、イソプロピルアルコール、イソブタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、またはこれらのアルコールの混合物から選択したアルコールである、上記(34)に記載の可燃性燃料。
(37)前記アルコールが、イソプロピルアルコールである、上記(36)に記載の可燃性燃料。
(38)前記アルコールが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、シンナムアルデヒド、トルアルデヒド、フルフラール、レチンアルデヒド、グリオキサール、マロンジアルデヒド、コハク酸アルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、またはこれらの混合物のうちの1つである、上記(34)に記載の可燃性燃料。
(39)前記アルコールの濃度が、5%−40%の範囲内である、上記(34)に記載の可燃性燃料。
(40)前記アルコールの濃度が、10%−35%の範囲内である、上記(34)に記載の可燃性燃料。
12 ピストン
14 リンク機構
20 水素供給源
26 マニホルド
28 吸気口
30 調整弁
40 燃料タンク
42 燃料
43 ポンプ
48 燃料インゼクタ
50 燃焼室
64 吸気弁
66 排気弁
70 排気マニホルド
100 エンジン
Claims (23)
- 内燃機関であって、
燃焼室と吸気口とを有するシリンダであって、入力マニホルドが、空気と水素のガス混合物を受け取るシリンダと、
前記シリンダ内で軸方向に移動して前記燃焼室の大きさを選択的に変化させるピストンと、
前記燃焼室に選択的に燃料を供給する燃料供給源であって、前記燃料が、実質的に水と可燃性物質からなる燃料供給源と、
前記燃焼室の内容物に選択的に点火して出力を生成するように構成された点火装置と、
を備える内燃機関。 - 前記燃料が、前記可燃性物質の5〜40%を含む、請求項1に記載のエンジン。
- 前記燃料が、10〜35%の可燃性物質を含む、請求項1に記載のエンジン。
- 前記可燃性物質が、水溶性である、請求項1に記載のエンジン。
- 前記可燃性物質が、非化石物質である、請求項1に記載のエンジン。
- 前記可燃性物質が、アルコール、アセトン及びアルデヒドのうちの1つ又はこれらの混
合物である、請求項1に記載のエンジン。 - 前記可燃性物質が、イソプロピルアルコール、イソブタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、又はそのようなアルコールの混合物から選択されたアルコールである、請求項1に記載のエンジン。
- 前記ガス混合物が、体積で約1/2〜10%の水素を含む、請求項1に記載のエンジン。
- 水からブラウンガスを生成する反応器を更に備え、前記ブラウンガスが、前記吸気口に供給される、請求項1に記載のエンジン。
- 前記ピストン、シリンダ及びヘッドが、10/1〜40/1の範囲の圧縮比を生成するように構成された、請求項1に記載のエンジン。
- 前記ピストン、シリンダ及びヘッドが、25/1〜35/1の範囲の圧縮比を生成するように構成された、請求項1に記載のエンジン。
- 出力を生成する方法であって、
水素と空気を含むガス混合物を燃焼室に導入するステップと、
燃料を前記燃焼室に導入するステップであって、前記燃料が、実質的に水と可燃性物質からなるステップと、
前記燃焼室の内容物を圧縮するステップと、
前記燃焼室の前記圧縮内容物に点火して高温圧縮ガスを生成して出力を生成するステップと、を含む方法。 - 前記可燃性物質が、水溶性である、請求項12に記載の方法。
- 前記可燃性物質が、非化石物質である、請求項12に記載の方法。
- 前記可燃性物質が、アルコール、アセトン及びアルデヒドから選択される、請求項12に記載の方法。
- 前記可燃性物質が、アルコールである、請求項12に記載の方法。
- 前記可燃性物質が、イソプロピルアルコール、イソブタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、又はそのようなアルコールの混合物から選択されたアルコールである、請求項12に記載の方法。
- 前記可燃性物質が、前記燃料の5〜40%を構成する、請求項12に記載の方法。
- 前記燃料が、前記可燃性物質の実質的に10〜35%からなる、請求項12に記載の方法。
- 前記燃焼室の前記内容物を10/1〜40/1の圧縮比で選択的に圧縮するピストンを更に備える、請求項12に記載の方法。
- 前記燃料が、周囲温度で前記燃焼室に導入される、請求項12に記載の方法。
- 前記水素が、周囲温度で前記燃焼室に導入される、請求項12に記載の方法。
- 前記燃料が、200〜3000psiの範囲の圧力で前記燃焼室に注入される、請求項12に記載の方法。
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