JP2778830B2 - 内燃機関用燃料−空気混合物を調製する方法および装置 - Google Patents
内燃機関用燃料−空気混合物を調製する方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的にエンジン組立工業に関し、より詳
細には内燃機関用燃料−空気混合物の調製に関する。
細には内燃機関用燃料−空気混合物の調製に関する。
背景技術 現在、燃料−空気混合物を調製する通常の方法は、燃
料から水素含有ガスを生成させて、該ガスを燃料−空気
混合物中に供給することにある。
料から水素含有ガスを生成させて、該ガスを燃料−空気
混合物中に供給することにある。
内燃機関用燃料−空気混合物を調製する従来の一つの
方法は三段階で行うことが知られており、すなわち、第
一段階で、排ガスの熱によって燃料を一部分解させ、第
二段階で、該ガスによって燃料を予熱し、さらに第三段
階で燃料の接触分解を行う。該段階で、燃料の接触分解
を促進させるためには、排ガスによって燃料をさらに予
熱する（米国特許第4,147,142号）。
方法は三段階で行うことが知られており、すなわち、第
一段階で、排ガスの熱によって燃料を一部分解させ、第
二段階で、該ガスによって燃料を予熱し、さらに第三段
階で燃料の接触分解を行う。該段階で、燃料の接触分解
を促進させるためには、排ガスによって燃料をさらに予
熱する（米国特許第4,147,142号）。
しかし、燃料の分解に排ガスの熱だけを用いること
は、燃料の分解プロセスを効率的で安定に続行させるに
は不十分である。
は、燃料の分解プロセスを効率的で安定に続行させるに
は不十分である。
内燃機関用燃料−空気混合物を調製するもう一つの最
新の方法は、該混合物を二つの流れ、すなわち大量の主
流および少量の補助流に分け、補助流から混合物の一部
を分離し、生成するガスによって補助流の残りの部分を
加熱して気化させるために、分離した部分を燃焼し、続
いて補助流の両部分を混合して合体流を触媒室に送り込
むことにあることが知られている。燃焼室に送り込む前
に、混合物のプレコンディショニングした補助流を燃料
−空気混合物の主流と混合する（米国特許第3,901,197
号）。
新の方法は、該混合物を二つの流れ、すなわち大量の主
流および少量の補助流に分け、補助流から混合物の一部
を分離し、生成するガスによって補助流の残りの部分を
加熱して気化させるために、分離した部分を燃焼し、続
いて補助流の両部分を混合して合体流を触媒室に送り込
むことにあることが知られている。燃焼室に送り込む前
に、混合物のプレコンディショニングした補助流を燃料
−空気混合物の主流と混合する（米国特許第3,901,197
号）。
公知の方法によれば、燃料−空気混合物中の燃料の一
部を燃焼させるのに裸火を用いることは、燃費を増し、
かつ危険なことであるけれども、燃料の熱分解効率を高
める。燃焼−空気混合物中の火焔伝播速度が混合物自体
の流速を超えることがあるので、エンジンが不安定に動
くか、または点火しないときには、火炎伝播および火炎
発生の危険性が生じる。
部を燃焼させるのに裸火を用いることは、燃費を増し、
かつ危険なことであるけれども、燃料の熱分解効率を高
める。燃焼−空気混合物中の火焔伝播速度が混合物自体
の流速を超えることがあるので、エンジンが不安定に動
くか、または点火しないときには、火炎伝播および火炎
発生の危険性が生じる。
さらに、濃厚な混合物を燃焼させた後に、CnHn+2型の
未燃焼炭化水素が残留し、該炭化水素はすすやコークス
として、触媒の小孔内に沈積して、触媒を具合悪くさせ
る。
未燃焼炭化水素が残留し、該炭化水素はすすやコークス
として、触媒の小孔内に沈積して、触媒を具合悪くさせ
る。
これまで公知の液体燃料の分解方法の明細書から明ら
かなように、該方法は、燃料−空気混合物調製装置の高
価な構成要素であるばかりでなく、また燃料中に存在す
るアンチノックドーピング剤が触媒にとっては有害であ
るので周期的に交換が望ましい触媒の使用を含んでい
る。
かなように、該方法は、燃料−空気混合物調製装置の高
価な構成要素であるばかりでなく、また燃料中に存在す
るアンチノックドーピング剤が触媒にとっては有害であ
るので周期的に交換が望ましい触媒の使用を含んでい
る。
内燃機関用燃料−空気混合物を調製する従来技術のさ
らにもう一つの方法は、精神において、ここに提案する
方法にもっとも近いことが知られており、燃料−空気混
合物の二つの流れを作り、その一つの流れを、発火範囲
よりも低いように過度に濃厚にし、約750℃の温度を有
する排ガスを用いて、400−800℃の温度に加熱して、一
酸化炭素および水素含有ガスを得て、エンジンシリンダ
ーに送り込む前に他の流れと混合するという点に本質が
ある（西ドイツ特許A1 3,607,007）。
らにもう一つの方法は、精神において、ここに提案する
方法にもっとも近いことが知られており、燃料−空気混
合物の二つの流れを作り、その一つの流れを、発火範囲
よりも低いように過度に濃厚にし、約750℃の温度を有
する排ガスを用いて、400−800℃の温度に加熱して、一
酸化炭素および水素含有ガスを得て、エンジンシリンダ
ーに送り込む前に他の流れと混合するという点に本質が
ある（西ドイツ特許A1 3,607,007）。
しかし、燃料の分解プロセスは、通常、この方法では
到達することができない850℃を上回る温度でもっとも
効果的に進行することが知られている。
到達することができない850℃を上回る温度でもっとも
効果的に進行することが知られている。
技術の現状から公知であるのは、通常、排ガスの熱に
よって、燃料−空気混合物を予熱する熱交換器、および
触媒を有する反応器を含む内燃機関用燃料−空気混合物
を調製する方法を実施する装置がある。
よって、燃料−空気混合物を予熱する熱交換器、および
触媒を有する反応器を含む内燃機関用燃料−空気混合物
を調製する方法を実施する装置がある。
燃料の分子を分解させるのに、より効果的な方法を講
じるために、燃料−空気混合物を排ガスよりも高い温度
にさらに加熱する方法が用いられる。
じるために、燃料−空気混合物を排ガスよりも高い温度
にさらに加熱する方法が用いられる。
燃料−空気混合物を調製する従来技術の一つの装置
は、発火スパークおよび燃料−空気混合物を送り込み、
その中で裸火で燃焼させるバーナーを有する補助的加熱
装置を含み、該混合物はその後触媒を有する反応器に送
られ、そこで液体燃料分子の一部が分解されることが知
られている（西ドイツ特許B2 2,613,348）。
は、発火スパークおよび燃料−空気混合物を送り込み、
その中で裸火で燃焼させるバーナーを有する補助的加熱
装置を含み、該混合物はその後触媒を有する反応器に送
られ、そこで液体燃料分子の一部が分解されることが知
られている（西ドイツ特許B2 2,613,348）。
内燃機関用燃料−空気混合物を調製する従来技術のも
う一つの装置は、排気弁の近くの排気マニホールド内に
置かれ、排気管の軸方向に、その中心を走る盲端（前記
排気弁に面する側に）付き管のように形づくられる反応
器を含むことが知られている。燃料、水および空気は、
厳密に一定比率で、反応器の盲端の近くに送り込まれ
る。別の変形として、公知の装置は、また、エンジン排
ガスの流れ方向に沿いながら、反応器を過ぎた排気管中
に配設された熱交換器を含んでいる（西ドイツ特許A1
3,607,007）。
う一つの装置は、排気弁の近くの排気マニホールド内に
置かれ、排気管の軸方向に、その中心を走る盲端（前記
排気弁に面する側に）付き管のように形づくられる反応
器を含むことが知られている。燃料、水および空気は、
厳密に一定比率で、反応器の盲端の近くに送り込まれ
る。別の変形として、公知の装置は、また、エンジン排
ガスの流れ方向に沿いながら、反応器を過ぎた排気管中
に配設された熱交換器を含んでいる（西ドイツ特許A1
3,607,007）。
公知の装置で行われるプロセスの低効率についてはさ
きに述べた。
きに述べた。
排ガスの高温化は排気プロセスの最初の瞬間に起るだ
けで、次には温度が急激に低下することは周知の通りで
ある。排気プロセスの一過性（完全２回転当りクランク
シャフト1/4回転に等しい）のみならず、予熱を行わな
い燃料−空気混合物をプレコンディショニングするのに
用いる伝熱剤の温度が、予熱を行う場合の900℃に対し
て750℃しかないという事実を考えると、液体燃料分子
の安定な分解プロセスを期待することは不可能である。
けで、次には温度が急激に低下することは周知の通りで
ある。排気プロセスの一過性（完全２回転当りクランク
シャフト1/4回転に等しい）のみならず、予熱を行わな
い燃料−空気混合物をプレコンディショニングするのに
用いる伝熱剤の温度が、予熱を行う場合の900℃に対し
て750℃しかないという事実を考えると、液体燃料分子
の安定な分解プロセスを期待することは不可能である。
さらに、燃料の微粒子が反応器前面の最高温度個所に
当った場合には、その後燃料微粒子は該面とは衝突しな
いこともあり、また一層冷たい反応器の部分と接触する
こともあり、すなわち、燃料分子の一過性の分解プロセ
スのみが可能であって、効果的ではない。他方、燃料−
空気混合物を反応器に送る特殊ポンプの設置は全体とし
て装置の経費を増し、一方排ガスの高温は燃費の増大を
もたらす。
当った場合には、その後燃料微粒子は該面とは衝突しな
いこともあり、また一層冷たい反応器の部分と接触する
こともあり、すなわち、燃料分子の一過性の分解プロセ
スのみが可能であって、効果的ではない。他方、燃料−
空気混合物を反応器に送る特殊ポンプの設置は全体とし
て装置の経費を増し、一方排ガスの高温は燃費の増大を
もたらす。
精神的に、ここで提案する装置にもっとも近い内燃機
関用燃料−空気混合物をプレコンディショニングする装
置は、入口および出口配管を有する二重ループ式熱交換
器、処理する混合物の成分の比例制御装置、および触媒
含有室よりも前方の熱交換器の第１ループの出口に備え
られる点火装置を含んでおり、一方熱交換器の第２ルー
プの入口および出口配管は、それぞれエンジン排気管お
よび周囲の大気に接続され、比例制御装置の混合ノズル
は制御部材を経て熱交換器の第１ループに接続される
（SU A1 493,073）。
関用燃料−空気混合物をプレコンディショニングする装
置は、入口および出口配管を有する二重ループ式熱交換
器、処理する混合物の成分の比例制御装置、および触媒
含有室よりも前方の熱交換器の第１ループの出口に備え
られる点火装置を含んでおり、一方熱交換器の第２ルー
プの入口および出口配管は、それぞれエンジン排気管お
よび周囲の大気に接続され、比例制御装置の混合ノズル
は制御部材を経て熱交換器の第１ループに接続される
（SU A1 493,073）。
前記の、これまで公知の装置の説明から明らかなよう
に、該装置には、あまりにも装置を高価なものにする白
金担体触媒が用いられており、一方エンジン排ガスより
も高温の伝熱剤は当の装置を不経済なものにもする。
に、該装置には、あまりにも装置を高価なものにする白
金担体触媒が用いられており、一方エンジン排ガスより
も高温の伝熱剤は当の装置を不経済なものにもする。
発明の開示 本発明は、高価な触媒、補助的点火装置およびポンプ
を用いることなく、内燃機関用燃料−空気混合物を調製
し、かつ燃費の点で内燃機関をより経済的にし、さらに
排ガスの毒性を低減させることを主目的とする。
を用いることなく、内燃機関用燃料−空気混合物を調製
し、かつ燃費の点で内燃機関をより経済的にし、さらに
排ガスの毒性を低減させることを主目的とする。
方法に関する限り、燃料−空気混合物の二つの流れを
形成させ、その一つの流れを発火範囲を下回るように過
度に濃厚にし、排ガスで予熱して、一酸化炭素および水
素含有ガスを得、さらにエンジンシリンダーに送り込む
前に、燃料−空気混合物の他の流れと混合するという事
実によって前記目的は達成される。過度に濃厚な燃料−
空気混合物の流れを、混合物の発火温度以上に加熱され
たプロモーターを通過させることによって、他の流れと
混合する前に、さらに加熱し、そのときに、燃料をプロ
モーター表面と幾度も反復接触させることによって、前
記プロモーターの境界層内で燃料の熱分解を行わせる。
形成させ、その一つの流れを発火範囲を下回るように過
度に濃厚にし、排ガスで予熱して、一酸化炭素および水
素含有ガスを得、さらにエンジンシリンダーに送り込む
前に、燃料−空気混合物の他の流れと混合するという事
実によって前記目的は達成される。過度に濃厚な燃料−
空気混合物の流れを、混合物の発火温度以上に加熱され
たプロモーターを通過させることによって、他の流れと
混合する前に、さらに加熱し、そのときに、燃料をプロ
モーター表面と幾度も反復接触させることによって、前
記プロモーターの境界層内で燃料の熱分解を行わせる。
エンジン効率および燃料節約の一層の増進は、処理す
る燃料−空気混合物に、排ガス、水、および低オクタン
燃料のような添加物を加えることによって得られる。
る燃料−空気混合物に、排ガス、水、および低オクタン
燃料のような添加物を加えることによって得られる。
装置に関する限り、内燃機関用燃料−空気混合物を調
製する装置は、入口配管並びに出口配管を有する二重ル
ープ式熱交換器、処理する混合物の成分の比例制御装
置、および熱交換出口に備えられる白熱部材を含み；熱
交換器のガス処理ループの入口及び出口配管はそれぞれ
エンジン排気管および周囲の大気に接続され、一方、比
例制御装置の混合ノズルは、制御部材を経て、熱交換器
の混合物処理ループと連通するという事実によって、前
記目的は達成される。白熱部材は、非点火型のものであ
って、十分に展開された加熱面を有するプロモーターと
して出現し、かつ熱交換器の混合物処理ループの出口ノ
ズル内に場所をとらないように収容されている。プロモ
ーターは自軸の回りに回転自在に取り付けることができ
る。
製する装置は、入口配管並びに出口配管を有する二重ル
ープ式熱交換器、処理する混合物の成分の比例制御装
置、および熱交換出口に備えられる白熱部材を含み；熱
交換器のガス処理ループの入口及び出口配管はそれぞれ
エンジン排気管および周囲の大気に接続され、一方、比
例制御装置の混合ノズルは、制御部材を経て、熱交換器
の混合物処理ループと連通するという事実によって、前
記目的は達成される。白熱部材は、非点火型のものであ
って、十分に展開された加熱面を有するプロモーターと
して出現し、かつ熱交換器の混合物処理ループの出口ノ
ズル内に場所をとらないように収容されている。プロモ
ーターは自軸の回りに回転自在に取り付けることができ
る。
プロモーターは構造ならびに形状の点でさまざまであ
ることができる。
ることができる。
とくに、プロモーターは次のように具体化されること
ができる。
ができる。
−同軸のロッドを収容するシリンダーとして具体化さ
れ、シリンダーロッドも共に耐熱性の絶縁体で作られ、
一巻または多重巻きのコイルがロッドに巻き付けられ
て、シリンダーとロッドとの間にぴったりと適用されて
いる。
れ、シリンダーロッドも共に耐熱性の絶縁体で作られ、
一巻または多重巻きのコイルがロッドに巻き付けられ
て、シリンダーとロッドとの間にぴったりと適用されて
いる。
−一緒に巻かれたコイル群を収容し、かつそれらの軸が
管の軸に平行であるセラミック管として具体化される。
管の軸に平行であるセラミック管として具体化される。
−耐熱性電気絶縁ハウジングとして具体化される。
プロモーターの十分に展開された加熱面は次のように
確立され得る。
確立され得る。
−燃料−空気混合物の流れに沿うように、ハウジング内
でジグザグ状に連続して配置された多数のワイヤ列で、
それぞれ次の列のワイヤ線は互いに平面で交わってい
る。
でジグザグ状に連続して配置された多数のワイヤ列で、
それぞれ次の列のワイヤ線は互いに平面で交わってい
る。
−アルキメデスの螺線状に平面に巻かれ、燃料−空気混
合物の流れに沿うように円筒形ハウジング内に連続的に
配置される多数の平行コイル。
合物の流れに沿うように円筒形ハウジング内に連続的に
配置される多数の平行コイル。
−多孔質の立体的凹凸のない要素。
−多孔質の立体的円筒形要素。
図面の簡単な説明 本発明の理解を深めるために、添付図面を参照しなが
ら本発明の特定の典型的な態様を次に述べる。
ら本発明の特定の典型的な態様を次に述べる。
図１は本発明による装置の略機能線図である。
図２はロッドに巻かれたコイルを有するプロモーター
の特定構造様式である。
の特定構造様式である。
図３は一緒に巻かれたコイルを特徴とするプロモータ
ー構造の変形である。
ー構造の変形である。
図４はジグザグに並べたワイヤ列を特徴とするプロモ
ーター構造の変形である。
ーター構造の変形である。
図５はアリキメデスの螺線状に平面上に巻かれたコイ
ルを特徴とするプロモーター構造の変形である。
ルを特徴とするプロモーター構造の変形である。
図６は多孔質の立体的な凹凸のない要素を特徴とする
プロモーター構造の変形である。
プロモーター構造の変形である。
図７は多孔質の立体的な円筒形要素を特徴とするプロ
モーター構造の変形である。
モーター構造の変形である。
発明を実施する最良の方法 内燃機関用燃料−空気混合物を調製する方法は、燃料
−空気混合物の二つの流れを生成させ、その一つの流れ
を発火範囲を上回るように過度に濃厚にし、排ガスによ
って加熱し、一酸化炭素および水素含有ガスを生成さ
せ、さらに混合物の発火点を上回る温度に予熱したプロ
モーターに送り込むことにある。
−空気混合物の二つの流れを生成させ、その一つの流れ
を発火範囲を上回るように過度に濃厚にし、排ガスによ
って加熱し、一酸化炭素および水素含有ガスを生成さ
せ、さらに混合物の発火点を上回る温度に予熱したプロ
モーターに送り込むことにある。
燃料の微粒子は、活性化剤に導びかれると、オキシダ
ントが不足しているときには、活性化剤の高温面に反復
接触して、有機燃料分子（C8H18）の部分酸化の反復プ
ロセスを生じる。このように該分子は分解しはじめ、分
離したＣおよびＨの分子は酸素と結合し、すなわち、部
分酸化反応が進行する。
ントが不足しているときには、活性化剤の高温面に反復
接触して、有機燃料分子（C8H18）の部分酸化の反復プ
ロセスを生じる。このように該分子は分解しはじめ、分
離したＣおよびＨの分子は酸素と結合し、すなわち、部
分酸化反応が進行する。
C8H18＋nO2＝nCnHn+2＋nCO＋nCO2＋nH 当初の分子は軽質構成物に変り、ガス状のCO、CO2お
よびH2を解離する。このように、吸熱分解反応が起る。
よびH2を解離する。このように、吸熱分解反応が起る。
排ガスおよび水が熱分解プロセスに加わることができ
る。
る。
CO2含有排ガスの一部が、調製される燃料−空気混合
物に添加されると、CO2分解反応が生じる。
物に添加されると、CO2分解反応が生じる。
CO2＋Ｃ＝CO＋CO 同時に、水の分解が起る。
H2O＋Ｃ＝CO＋H2 水は排ガス中に含まれることがあるばかりでなく、ま
た意図的に燃料−空気混合物に加えることもでき、その
結果、生成するCOおよびH2の量がさらにふえる。
た意図的に燃料−空気混合物に加えることもでき、その
結果、生成するCOおよびH2の量がさらにふえる。
燃料−空気混合物が、プロモーターで処理された後に
は、燃料−空気混合物は、次のようなガス状分解物を含
んでいる：CH4（メタン）、C2H6（エタン）、C3H8（プ
ロパン）およびC4H10（ブタン）のみならずCO、H2、C
O2、およびガス成分中の未利用部分（プロモーターによ
る処理前に、排ガスが混合物に加えられていたとした場
合）。このように処理される燃料は軽質ガス相に変る。
は、燃料−空気混合物は、次のようなガス状分解物を含
んでいる：CH4（メタン）、C2H6（エタン）、C3H8（プ
ロパン）およびC4H10（ブタン）のみならずCO、H2、C
O2、およびガス成分中の未利用部分（プロモーターによ
る処理前に、排ガスが混合物に加えられていたとした場
合）。このように処理される燃料は軽質ガス相に変る。
プロモーターで処理された混合物の全体の流れは、希
薄は燃料−空気混合物の主流と合体し、次に内燃機関の
シリンダーに送られる。
薄は燃料−空気混合物の主流と合体し、次に内燃機関の
シリンダーに送られる。
提案された方法を実現させる装置は、断熱材２、内燃
機関の高温排ガスの入口配管３ならびに出口配管４を有
する二重ループ式熱交換器１、空気配管６、排ガス配管
７、およびガソリン配管８を備える混合物の成分の比例
制御装置５を含んでなる。比例制御装置は、混合ノズル
９を経て、熱交換器内の燃料−空気混合物加熱流路と連
通する。制御部材10が混合ノズル内に設けられて、調製
する混合物の流速を制御する。プロモーター12は熱交換
器の出口かまたは排気管11内に配置され、かつ電源13に
接続される。
機関の高温排ガスの入口配管３ならびに出口配管４を有
する二重ループ式熱交換器１、空気配管６、排ガス配管
７、およびガソリン配管８を備える混合物の成分の比例
制御装置５を含んでなる。比例制御装置は、混合ノズル
９を経て、熱交換器内の燃料−空気混合物加熱流路と連
通する。制御部材10が混合ノズル内に設けられて、調製
する混合物の流速を制御する。プロモーター12は熱交換
器の出口かまたは排気管11内に配置され、かつ電源13に
接続される。
ガソリン配管８は、燃料を気化器に送る内燃機関のガ
ソリンポンプに接続される。
ソリンポンプに接続される。
プロモーター12はシリンダー14（図２）および該シリ
ンダーと同軸にシリンダー内に収容されるロッド15とし
て形成させることができ、シリンダーもロッドもいずれ
もセラミックのような耐熱性絶縁材で作られ、一回巻ま
たは多重巻コイル16がロッド15に巻き付けられて、シリ
ンダーとロッドとの間にぴったりおさまっている。
ンダーと同軸にシリンダー内に収容されるロッド15とし
て形成させることができ、シリンダーもロッドもいずれ
もセラミックのような耐熱性絶縁材で作られ、一回巻ま
たは多重巻コイル16がロッド15に巻き付けられて、シリ
ンダーとロッドとの間にぴったりおさまっている。
プロモーター12はまた、コイル群の軸が管17の軸に平
行になるように、一緒に巻かれ、混合物の流れの方向に
沿うようにぴったりとおさまっているコイル18群を収容
するセラミック管17（図３）より成ることもできる。
行になるように、一緒に巻かれ、混合物の流れの方向に
沿うようにぴったりとおさまっているコイル18群を収容
するセラミック管17（図３）より成ることもできる。
プロモーター12はまた、混合物の流れに沿うように、
ハウジング19内に連続的に並べたジグザグ状の多数のワ
イヤ20の列として形成させることもでき、ワイヤ20の線
は平面で交わって、アルキメデスの螺線状に平面で巻か
れる平行コイル21のいくつかの列によって形成させるこ
とができ（図５）また円筒形ハウジング内に連続的に置
くこともできる立体網を作る。
ハウジング19内に連続的に並べたジグザグ状の多数のワ
イヤ20の列として形成させることもでき、ワイヤ20の線
は平面で交わって、アルキメデスの螺線状に平面で巻か
れる平行コイル21のいくつかの列によって形成させるこ
とができ（図５）また円筒形ハウジング内に連続的に置
くこともできる立体網を作る。
プロモーター12の十分に展開された加熱可能な面は、
ハウジング23内に包囲された凹凸のない立体22（図６）
として、また円筒形立体24（図７）として形づくられる
多孔質の立体要素によって形成させることができる。
ハウジング23内に包囲された凹凸のない立体22（図６）
として、また円筒形立体24（図７）として形づくられる
多孔質の立体要素によって形成させることができる。
内燃機関用燃料−空気混合物を調製する装置は次のよ
うに作動する。
うに作動する。
気化器の助けを得て、エンジンの主燃料−空気系内で
極めて希薄な燃料−空気混合物を調製する。比例制御装
置５、熱交換器１、およびプロモーター12より成る補助
系内で、過度に濃厚な燃料−空気混合物（α＞0.45）か
ら可燃性ガス混合物を調製し、前記の過度に濃厚な混合
物は、燃料−空気比を内燃機関で用いられる通常値とす
るように、主系で調製した混合物中の燃料の不足を補
う。
極めて希薄な燃料−空気混合物を調製する。比例制御装
置５、熱交換器１、およびプロモーター12より成る補助
系内で、過度に濃厚な燃料−空気混合物（α＞0.45）か
ら可燃性ガス混合物を調製し、前記の過度に濃厚な混合
物は、燃料−空気比を内燃機関で用いられる通常値とす
るように、主系で調製した混合物中の燃料の不足を補
う。
内燃機関を稼動させる場合に、それぞれの配管6,7お
よび８に沿って比例制御装置５に送り込まれるのは、空
気、排ガスの一部、およびガソリン（たとえば、全量中
の10−20％の量の）である。比例制御装置５は0.45を超
えない過剰空気係数αを有する燃料の過度に濃厚な混合
物を調製する。
よび８に沿って比例制御装置５に送り込まれるのは、空
気、排ガスの一部、およびガソリン（たとえば、全量中
の10−20％の量の）である。比例制御装置５は0.45を超
えない過剰空気係数αを有する燃料の過度に濃厚な混合
物を調製する。
熱交換器はガス流の種々の流動パターンを特徴づける
ことができる。
ことができる。
予熱した燃料−空気混合物をプロモーター12の高温面
に送る。オキシダントの不足状態で、燃料−空気混合物
の微粒子をプロモーター12の高温面と接触させると、有
機燃料の分子（C8H18）の部分酸化が生じる。燃料分子
が分解しはじめるのは熱接触分解の結果としてである。
に送る。オキシダントの不足状態で、燃料−空気混合物
の微粒子をプロモーター12の高温面と接触させると、有
機燃料の分子（C8H18）の部分酸化が生じる。燃料分子
が分解しはじめるのは熱接触分解の結果としてである。
当初の燃料分子は軽質構成物に変って、ガスを生成す
る。
る。
燃料分子の部分酸化のプロセスは、燃料−空気混合物
の流れて高温のプロモーター表面との多重接触により、
プロモーター12内で幾度も繰返され、従って熱接触分解
はさらに烈しく進行する。
の流れて高温のプロモーター表面との多重接触により、
プロモーター12内で幾度も繰返され、従って熱接触分解
はさらに烈しく進行する。
生成したガス混合物は管11に沿って、直接または気化
器を経て吸入エンジンマニホールドに送られて、内燃機
関に送る希薄な燃料−空気混合物と混合される。
器を経て吸入エンジンマニホールドに送られて、内燃機
関に送る希薄な燃料−空気混合物と混合される。
本発明の実施による明白は効果は、燃料節約、安価の
低オクタン燃料の使用、ならびにエンジン排ガス中のCO
分の低減（10ないし15分の１）および窒素酸化物の低含
量で表われる。
低オクタン燃料の使用、ならびにエンジン排ガス中のCO
分の低減（10ないし15分の１）および窒素酸化物の低含
量で表われる。
工業的適用可能性 本発明は車輌のみならず定置内燃機関をも製造するエ
ンジン組立工業に用途を見出すことができ、新しい該エ
ンジンの設計および現在開発中のエンジンの設計に用い
ることができる。高オクタン燃料で作動するように設計
されたエンジンに低オクタン燃料を採用する可能性が生
まれる。
ンジン組立工業に用途を見出すことができ、新しい該エ
ンジンの設計および現在開発中のエンジンの設計に用い
ることができる。高オクタン燃料で作動するように設計
されたエンジンに低オクタン燃料を採用する可能性が生
まれる。
本発明の実施態様は以下の通りである。
1.燃料−空気混合物の二つの流れを作り、その一つの流
れは発火範囲を上回って過度に濃厚であり； 該流れをエンジンの排ガスによって予熱して、一酸化
炭素および水素含有ガスを生成させ； 排ガスを該燃料−空気混合物の過度に濃厚な流れ中に
導入し、該過度に濃厚な流れを、混合物の発火温度を上
回る温度に加熱したプロモーターを通過させ、該過度に
濃厚な流れをプロモーターの表面と幾度も反復接触させ
ることにより、さらに加熱し； 該過度に濃厚な流れを、エンジンシリンダーに送り込
む前に他の流れと混合することを特徴とする、内燃機関
用燃料−空気混合物を調製する方法。
れは発火範囲を上回って過度に濃厚であり； 該流れをエンジンの排ガスによって予熱して、一酸化
炭素および水素含有ガスを生成させ； 排ガスを該燃料−空気混合物の過度に濃厚な流れ中に
導入し、該過度に濃厚な流れを、混合物の発火温度を上
回る温度に加熱したプロモーターを通過させ、該過度に
濃厚な流れをプロモーターの表面と幾度も反復接触させ
ることにより、さらに加熱し； 該過度に濃厚な流れを、エンジンシリンダーに送り込
む前に他の流れと混合することを特徴とする、内燃機関
用燃料−空気混合物を調製する方法。
2.過度に濃厚な燃料−空気混合物の流れをさらに加熱す
る前に、低オクタン燃料を過度に濃厚な燃料−空気混合
物に添加する工程をさらに含む上記第１項記載の方法。
る前に、低オクタン燃料を過度に濃厚な燃料−空気混合
物に添加する工程をさらに含む上記第１項記載の方法。
3.ガス処理ループ及び混合物処理ループを有し、該ガス
処理ループ及び混合物処理ループのそれぞれは入口配管
ならびに出口配管を有し、該ガス処理ループの入口配管
はエンジンの排気管に接続され、該ガス処理ループの出
口配管は周囲の大気に接続され、該混合物処理ループの
入口配管は配管を経て熱交換器のガス処理ループの通路
と連通している二重ループ式熱交換器； 該二重ループ式熱交換器の該混合物処理ループと連通
している混合ノズルを有する、燃料−空気混合物の成分
を調製するための比例制御器； 該比例制御器と該混合物処理ループとの間の連通を制
御するために該比例制御器の該混合物ノズルに接続され
ている接続部材；及び 該混合物処理ループの該出口ノズル内にそれに対して
離隔して配置されている、非発火型で拡大された加熱可
能な表面領域を有する白熱要素を含むプロモーター； を含む、内燃機関用の燃料−空気混合物を調製するため
の装置。
処理ループ及び混合物処理ループのそれぞれは入口配管
ならびに出口配管を有し、該ガス処理ループの入口配管
はエンジンの排気管に接続され、該ガス処理ループの出
口配管は周囲の大気に接続され、該混合物処理ループの
入口配管は配管を経て熱交換器のガス処理ループの通路
と連通している二重ループ式熱交換器； 該二重ループ式熱交換器の該混合物処理ループと連通
している混合ノズルを有する、燃料−空気混合物の成分
を調製するための比例制御器； 該比例制御器と該混合物処理ループとの間の連通を制
御するために該比例制御器の該混合物ノズルに接続され
ている接続部材；及び 該混合物処理ループの該出口ノズル内にそれに対して
離隔して配置されている、非発火型で拡大された加熱可
能な表面領域を有する白熱要素を含むプロモーター； を含む、内燃機関用の燃料−空気混合物を調製するため
の装置。
4.プロモーターは自軸の周りに回転自在であることを特
徴とする上記第３項記載の装置。
徴とする上記第３項記載の装置。
5.該プロモーターがシリンダーを有し、該プロモーター
がそれを通って共軸的に配列されているロッドを有し、
該シリンダー及び該ロッドが耐熱性絶縁材で作られ、該
ロッドが、ロッドの上に巻かれ、該シリンダーと該ロッ
ドとの間に配置されたコイルを有することを特徴とする
上記第３項記載の装置。
がそれを通って共軸的に配列されているロッドを有し、
該シリンダー及び該ロッドが耐熱性絶縁材で作られ、該
ロッドが、ロッドの上に巻かれ、該シリンダーと該ロッ
ドとの間に配置されたコイルを有することを特徴とする
上記第３項記載の装置。
6.該コイルが、該ロッド上に巻かれ、該シリンダーと該
ロッドとの間に配置された多重巻コイルである上記第５
項記載の装置。
ロッドとの間に配置された多重巻コイルである上記第５
項記載の装置。
7.該コイルが、該ロッド上に巻かれ、該シリンダーと該
ロッドとの間に配置された一重巻コイルである上記第５
項記載の装置。
ロッドとの間に配置された一重巻コイルである上記第５
項記載の装置。
8.該プロモーターが、セラミック管、一緒に巻かれ該管
内に配置され管の軸に対して平行な軸を有するコイル群
を有する上記第３項記載の装置。
内に配置され管の軸に対して平行な軸を有するコイル群
を有する上記第３項記載の装置。
9.該プロモーターが耐熱性絶縁ハウジングを有し、該拡
大された加熱可能な表面が、該耐熱性ハウジング内にジ
グザグ模様に且つ燃料−空気混合物の流れに沿って連続
的に置かれた多数のワイヤー列を有し、それぞれの隣接
する列のワイヤー列が同一平面内で交差していることを
特徴とする上記第３項記載の装置。
大された加熱可能な表面が、該耐熱性ハウジング内にジ
グザグ模様に且つ燃料−空気混合物の流れに沿って連続
的に置かれた多数のワイヤー列を有し、それぞれの隣接
する列のワイヤー列が同一平面内で交差していることを
特徴とする上記第３項記載の装置。
10.該プロモーターの拡大された加熱可能な表面領域
が、アルキメデス螺旋状に同一平面内で巻かれた多数の
平行なコイルの列を有し、該螺旋が、円筒形のハウジン
グ内に、燃料−空気混合物の流れに沿って連続的に置か
れていることを特徴とする上記第３項記載の装置。
が、アルキメデス螺旋状に同一平面内で巻かれた多数の
平行なコイルの列を有し、該螺旋が、円筒形のハウジン
グ内に、燃料−空気混合物の流れに沿って連続的に置か
れていることを特徴とする上記第３項記載の装置。
11.該プロモーターの拡大された加熱可能な表面領域
が、ハウジング内に被包された多孔質の空間的に平たい
部材を有する上記第３項記載の装置。
が、ハウジング内に被包された多孔質の空間的に平たい
部材を有する上記第３項記載の装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02M 27/02 F02M 31/04 - 31/12
Claims (3)
- 【請求項１】燃料−空気混合物の二つの流れを作り、そ
の一つの流れは発火範囲を上回って過度に濃厚であり； 該過度に濃厚な流れをエンジンの排ガスによって予熱し
て、一酸化炭素及び水素含有ガスを生成させ； 排ガスを該燃料−空気混合物の過度に濃厚な流れ中に導
入し、該過度に濃厚な流れを、混合物の発火温度を上回
る温度に加熱したプロモーター内を通過させ、該過度に
濃厚な流れをプロモーターの表面と幾度も反復接触させ
ることにより、さらに加熱し； 該過度に濃厚な流れを、エンジンシリンダーに送り込む
前に他の流れと混合することを特徴とする、内燃機関用
燃料−空気混合物を調製する方法。 - 【請求項２】過度に濃厚な燃料−空気混合物の流れをさ
らに加熱する前に、低オクタン燃料を過度に濃厚な燃料
−空気混合物に添加する工程をさらに含む請求の範囲第
１項記載の方法。 - 【請求項３】ガス処理ループ及び混合物処理ループを有
し、該ガス処理ループ及び混合物処理ループのそれぞれ
は入口配管並びに出口配管を有し、該混合物処理ループ
の出口配管は出口ノズルを有し、該ガス処理ループの入
口配管はエンジンの排気管に接続され、該ガス処理ルー
プの出口配管は周囲の大気に接続され、該混合物処理ル
ープの入口配管は配管を経て熱交換器のガス処理ループ
の通路と連通している二重ループ式熱交換器； 該二重ループ式熱交換器の該混合物処理ループと連通し
ている混合ノズルを有する、燃料−空気混合物の成分を
調製するための比較制御器； 該比例制御器と該混合物処理ループとの間の連通を制御
するために該比例制御器の該混合ノズルに接続されてい
る制御部材；及び 該混合物処理ループの該出口ノズル内にそれに対して離
隔して配置されている、非発火型で展開された加熱可能
な表面領域を有する白熱部材を含むプロモーター； を含む、内燃機関用の燃料−空気混合物を調製するため
の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5002331 RU2008494C1 (ru) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Способ подготовки топливновоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания |
| SU5013677/06A RU2008495C1 (ru) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Устройство для обработки топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания |
| PCT/RU1992/000058 WO1993006358A1 (fr) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | Procede et dispositif de preparation d'un melange d'air et de carburant pour moteur a combustion interne |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07500392A JPH07500392A (ja) | 1995-01-12 |
| JP2778830B2 true JP2778830B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=26666260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4509043A Expired - Lifetime JP2778830B2 (ja) | 1991-09-18 | 1992-03-26 | 内燃機関用燃料−空気混合物を調製する方法および装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5327874A (ja) |
| EP (1) | EP0557525B1 (ja) |
| JP (1) | JP2778830B2 (ja) |
| KR (1) | KR100232250B1 (ja) |
| AT (1) | ATE163072T1 (ja) |
| AU (1) | AU1682792A (ja) |
| BR (1) | BR9205500A (ja) |
| CA (1) | CA2095524C (ja) |
| CZ (1) | CZ281303B6 (ja) |
| DE (1) | DE69224371T2 (ja) |
| ES (1) | ES2114559T3 (ja) |
| FI (1) | FI103600B1 (ja) |
| WO (1) | WO1993006358A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5730109A (en) * | 1995-11-02 | 1998-03-24 | Tag Co., Ltd. | Exhaust gas purification system in combustion engine |
| US5743242A (en) * | 1996-01-04 | 1998-04-28 | Phillips & Temro Industries Inc. | Air intake heater with connector posts |
| WO1999049204A1 (fr) | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Alexandr Vasilievich Pugachev | Procede de preparation de melange air-carburant pour moteur a combustion interne, dispositif de mise en oeuvre de ce procede et echangeur de chaleur |
| US7478628B2 (en) * | 2006-09-06 | 2009-01-20 | Hines James F | Vapor and liquid fuel injection system |
| US20080078364A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Sergey Antonov | Method and apparatus for increasing power of a diesel engine by continuously heating the fuel |
| US9957888B2 (en) * | 2016-03-30 | 2018-05-01 | General Electric Company | System for generating syngas and an associated method thereof |
| RU172392U1 (ru) * | 2016-07-18 | 2017-07-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Прибор обработки топлива |
| US20200318582A1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-10-08 | Elvis E. SELISANA | Fuel preheating apparatus for internal combustion engine |
| CN111133183B (zh) * | 2017-09-29 | 2023-12-29 | 研究三角协会 | 作为从烃进料产生合成气的化学反应器的内燃发动机 |
| RU181393U1 (ru) * | 2017-10-09 | 2018-07-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Прибор обработки топлива |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS525643B2 (ja) * | 1973-05-04 | 1977-02-15 | ||
| US3886919A (en) * | 1973-08-08 | 1975-06-03 | Allen M Freeman | Liquid fuel gasifier |
| US3945352A (en) * | 1974-10-16 | 1976-03-23 | Foundation For Research And Engineering Education | Fuel vaporization and injection system for internal combustion engine |
| GB1547252A (en) * | 1975-03-14 | 1979-06-06 | Little A | Fuel supply systems |
| JPS5831452B2 (ja) * | 1975-03-31 | 1983-07-06 | 日産自動車株式会社 | ネンシヨウキカン |
| US4151821A (en) * | 1976-12-06 | 1979-05-01 | Edward P Goodrum | Engine fuel supply system |
| US4249501A (en) * | 1979-08-06 | 1981-02-10 | Ewald Ehresmann | Fuel system for internal combustion engines |
| US4476840A (en) * | 1982-06-04 | 1984-10-16 | Budnicki Xavier B | Evaporation chamber for fuel delivery systems |
| DE3607007A1 (de) * | 1986-03-04 | 1987-09-10 | Metz Holger Dr | Vorrichtung zur thermischen spaltungsaufbereitung fluessiger brennstoffe fuer brennkraftmaschinen und betriebsverfahren fuer diese |
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| US5219399A (en) * | 1991-12-27 | 1993-06-15 | Brana Branislav V | Antipollution and fuel economy device and method for an internal combustion engine |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP4509043A patent/JP2778830B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-26 ES ES92909946T patent/ES2114559T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-26 CA CA002095524A patent/CA2095524C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1992-03-26 WO PCT/RU1992/000058 patent/WO1993006358A1/ru active IP Right Grant
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- 1992-03-26 EP EP92909946A patent/EP0557525B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-26 AU AU16827/92A patent/AU1682792A/en not_active Abandoned
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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