JP2875318B2 - 燃焼機関の燃焼改善方法 - Google Patents
燃焼機関の燃焼改善方法Info
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- JP2875318B2 JP2875318B2 JP1501918A JP50191889A JP2875318B2 JP 2875318 B2 JP2875318 B2 JP 2875318B2 JP 1501918 A JP1501918 A JP 1501918A JP 50191889 A JP50191889 A JP 50191889A JP 2875318 B2 JP2875318 B2 JP 2875318B2
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼室へ過酸化物または過酸化化合物を含む
液体混合物を供給することにより排気ガス中の有害な成
分の量を減少させるという燃焼機関の燃焼を改善する方
法に関する。
液体混合物を供給することにより排気ガス中の有害な成
分の量を減少させるという燃焼機関の燃焼を改善する方
法に関する。
発明の背景 自動車数の増加は、とりわけ都市部では、排気ガスを
増加させ、それに関連する健康および環境問題を引き起
こしている。大きな問題を引き起こす有害な成分は主に
酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物である。クリーンでな
い排気ガスが発生する主な原因は、不完全燃焼にある。
これらの成分を減少するために、様々な技術が利用され
ているが、もっとも一般的なものは良く知られている触
媒技術であり、これは実際の燃焼過程の外側で排気ガス
を燃焼させるものである。
増加させ、それに関連する健康および環境問題を引き起
こしている。大きな問題を引き起こす有害な成分は主に
酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物である。クリーンでな
い排気ガスが発生する主な原因は、不完全燃焼にある。
これらの成分を減少するために、様々な技術が利用され
ているが、もっとも一般的なものは良く知られている触
媒技術であり、これは実際の燃焼過程の外側で排気ガス
を燃焼させるものである。
ディーゼル機関の排気ガスに関しては解決すべきたく
さんの問題がある。これらの１つはすすの生成であり、
またもう１つは燃焼中にできる窒素酸化物である。触媒
装置を利用して酸化炭素や炭化水素の排出を減少させる
ことは可能である。しかし、これによって、COとHCが酸
化してCO2と水になるだけでなく、窒素の一部が酸化し
て窒素酸化物（NOX）になるというやっかいな現象が発
生する。この原因としては、ディーゼル機関は必然的に
過剰な空気のもとで作動するということがある。もう１
つの問題はある時間経過すると、すすが触媒の機能を妨
げる点である。すすは、ディーゼル油を例えばエタノー
ルに一部または全部置換することで、減少させることが
できる。しかしながら、窒素酸化物についての問題は依
然残されたままである。
さんの問題がある。これらの１つはすすの生成であり、
またもう１つは燃焼中にできる窒素酸化物である。触媒
装置を利用して酸化炭素や炭化水素の排出を減少させる
ことは可能である。しかし、これによって、COとHCが酸
化してCO2と水になるだけでなく、窒素の一部が酸化し
て窒素酸化物（NOX）になるというやっかいな現象が発
生する。この原因としては、ディーゼル機関は必然的に
過剰な空気のもとで作動するということがある。もう１
つの問題はある時間経過すると、すすが触媒の機能を妨
げる点である。すすは、ディーゼル油を例えばエタノー
ルに一部または全部置換することで、減少させることが
できる。しかしながら、窒素酸化物についての問題は依
然残されたままである。
本願の目的と最も重要な特徴 本願の目的は燃焼を改善し、これにより、たとえその
機関がディーゼル機関であっても、機関内や触媒装置内
におけるすすや窒素酸化物を減少し、燃焼機関からの排
気ガス中の有害な成分を減少させることにある。そし
て、これは、燃焼機関の各々のシリンダーに燃焼機関
が、排気工程から吸気工程に移行する時に、液体混合物
の一部が排気バルブを通過するように供給して、排気管
及び触媒装置（必要ならば）の中での後燃焼を改善する
ことによって達成された。
機関がディーゼル機関であっても、機関内や触媒装置内
におけるすすや窒素酸化物を減少し、燃焼機関からの排
気ガス中の有害な成分を減少させることにある。そし
て、これは、燃焼機関の各々のシリンダーに燃焼機関
が、排気工程から吸気工程に移行する時に、液体混合物
の一部が排気バルブを通過するように供給して、排気管
及び触媒装置（必要ならば）の中での後燃焼を改善する
ことによって達成された。
図面の発明 以下に、本発明を、図面に示した実施態様を参照し、
詳述する。
詳述する。
第１図は、吸気バルブを示すディーゼル機関のシリン
ダー頭部の断面図である。
ダー頭部の断面図である。
第２図は、第１図のII−II線についての断面図であ
る。
る。
実施態様の説明 図は、ディーゼル機関を示し、シリンダー頭部11、機
関の燃焼室13につながる吸気管12、及びバルブシート15
と相互作用をする吸気バルブ14を示す。また、排気管は
16で、排気バルブは17で、燃料噴射装置は18で示す。こ
の実施態様では、燃料を予備燃焼室19に噴射し、そこに
は低温始動を促進するためのヒータープラグ20が備え付
けられている。または、これにかわって、燃料を直接燃
焼室13に噴射するようにしてもよい。
関の燃焼室13につながる吸気管12、及びバルブシート15
と相互作用をする吸気バルブ14を示す。また、排気管は
16で、排気バルブは17で、燃料噴射装置は18で示す。こ
の実施態様では、燃料を予備燃焼室19に噴射し、そこに
は低温始動を促進するためのヒータープラグ20が備え付
けられている。または、これにかわって、燃料を直接燃
焼室13に噴射するようにしてもよい。
供給管21は吸気管12内にあり、過酸化物や過酸化化合
物、水および以下で述べるようなその他の混和剤を含む
液体混合物を供給する。供給管21は、該供給管21の口金
23部での圧力と異なる圧力を有する媒体を供給する第２
の管22の内側にあそびをもって配設されている。口金23
は吸気バルブのそばに配設されるが、機関の燃焼室の内
部に配設することもできる。前記媒体はガス体でもよい
し、大気でもよいが、その場合、管22は機関の外側で大
気に通じるよう配設される。また、前記媒体が機関から
の排ガスであれば圧力をかけて管22を通して供給され
る。また、さらに、前記媒体は圧縮ガス、例えばターボ
チャージャーまたは特殊空気ポンプから発生した少量の
空気でもよい。
物、水および以下で述べるようなその他の混和剤を含む
液体混合物を供給する。供給管21は、該供給管21の口金
23部での圧力と異なる圧力を有する媒体を供給する第２
の管22の内側にあそびをもって配設されている。口金23
は吸気バルブのそばに配設されるが、機関の燃焼室の内
部に配設することもできる。前記媒体はガス体でもよい
し、大気でもよいが、その場合、管22は機関の外側で大
気に通じるよう配設される。また、前記媒体が機関から
の排ガスであれば圧力をかけて管22を通して供給され
る。また、さらに、前記媒体は圧縮ガス、例えばターボ
チャージャーまたは特殊空気ポンプから発生した少量の
空気でもよい。
かような装置で、供給された液体混合物の霧化が行わ
れる。スウェーデン特許出願第8604448−４号（PCT/SE8
7/00477）で記述したように管21と22の端部は様々な方
法で配設することが可能である。従って、供給管21の口
金23は管22の口金に対して軸方向において口金23が管22
の口金の内側または外側に配設されるように、置換可能
である。斯様にして液体または液滴は管22からの媒体流
の中に霧化される。
れる。スウェーデン特許出願第8604448−４号（PCT/SE8
7/00477）で記述したように管21と22の端部は様々な方
法で配設することが可能である。従って、供給管21の口
金23は管22の口金に対して軸方向において口金23が管22
の口金の内側または外側に配設されるように、置換可能
である。斯様にして液体または液滴は管22からの媒体流
の中に霧化される。
他の変形例は、管21と22が供給管21の端部23より径の
小さい共通の流出開口部を有することである。この共通
流出口は狭い管路を通過してきた流れを誘導するように
広くなっており、そこで液体と媒体が効果的に混合され
る。
小さい共通の流出開口部を有することである。この共通
流出口は狭い管路を通過してきた流れを誘導するように
広くなっており、そこで液体と媒体が効果的に混合され
る。
もし、補助燃料、例えばエタノールを加える場合に
は、媒体管22の内側で、かつ、供給管21の外側に設けら
れた他の供給管を通して供給する。液体混合物の供給と
調整は供給装置（図示せず）で行われる。液体はほとん
ど加圧されずに供給され、時には極く少量しか供給され
ないので、気体流は液体の霧化にとって不可欠なもので
ある。当然、各々のシリンダーに対して、管22に囲まれ
た供給管21は１本より多く具備される。具体的には、供
給された液体混合物に燃料（例えばアルコール）を混合
することである。
は、媒体管22の内側で、かつ、供給管21の外側に設けら
れた他の供給管を通して供給する。液体混合物の供給と
調整は供給装置（図示せず）で行われる。液体はほとん
ど加圧されずに供給され、時には極く少量しか供給され
ないので、気体流は液体の霧化にとって不可欠なもので
ある。当然、各々のシリンダーに対して、管22に囲まれ
た供給管21は１本より多く具備される。具体的には、供
給された液体混合物に燃料（例えばアルコール）を混合
することである。
液体の成分は多様であるが0.001−80％好ましくは、
0.1−35％の過酸化物または過酸化化合物、好ましくは
過酸化水素を含有することである。また、防腐剤を含む
油を５％まで含有することもできる。残りの部分は水お
よび／または１から８の炭素を有する脂肪族アルコー
ル、好ましくはエタノールから成る。アルコールは混合
物の10−95％が好ましい。
0.1−35％の過酸化物または過酸化化合物、好ましくは
過酸化水素を含有することである。また、防腐剤を含む
油を５％まで含有することもできる。残りの部分は水お
よび／または１から８の炭素を有する脂肪族アルコー
ル、好ましくはエタノールから成る。アルコールは混合
物の10−95％が好ましい。
過酸化物または過酸化化合物の供給系路を配設する時
に重要なことは、長い搬送距離と普通金属製品（common
metals）を避けることである。供給系路内で金属を使
わずに高圧系を作ることは困難であり、また、高圧は化
合物の分解をたやすく引き起こすので、高圧の使用は避
けるべきである。
に重要なことは、長い搬送距離と普通金属製品（common
metals）を避けることである。供給系路内で金属を使
わずに高圧系を作ることは困難であり、また、高圧は化
合物の分解をたやすく引き起こすので、高圧の使用は避
けるべきである。
もう１つの重要因子は、液体を燃焼室13の中へ、シリ
ンダー壁24と接触しないように、急な角度で、できるだ
け中心に噴射することである。もし、液体がシリンダー
壁に接触すると、液体はその特性を失うおそれがあり、
またその液体がクランク室オイルの中へ入ってしまう危
険がある。これはシリンダー壁を洗浄することを必要と
し、結果としてシリンダーの摩耗やオイルの消費が増大
することになる。
ンダー壁24と接触しないように、急な角度で、できるだ
け中心に噴射することである。もし、液体がシリンダー
壁に接触すると、液体はその特性を失うおそれがあり、
またその液体がクランク室オイルの中へ入ってしまう危
険がある。これはシリンダー壁を洗浄することを必要と
し、結果としてシリンダーの摩耗やオイルの消費が増大
することになる。
上述したように、液体を連続して噴射した結果、一部
の液体がオーバラップ期間中排気管16の中へ入って行
く。このことは、ある量の液体が排気管の中での後燃焼
を改善するので利点となる。もし触媒装置が具備されて
いれば、触媒装置内の後燃焼もかなり改善される。すな
わち触媒装置の効率が向上するようになる。吸気バルブ
14と排気バルブ17との間のオーバーラップの長さを調整
することによって、オーバーラップ中に通過する液量を
増加させるあるいは減少させることが可能である。これ
は新しい構造にする時または新しい構造のカム軸と交換
する時に行われる。これはまた口金23から排気バルブ17
までの距離を変化することによっても行われる。距離が
離れれば離れるほど、排気バルブへ流出する量は減少す
る。
の液体がオーバラップ期間中排気管16の中へ入って行
く。このことは、ある量の液体が排気管の中での後燃焼
を改善するので利点となる。もし触媒装置が具備されて
いれば、触媒装置内の後燃焼もかなり改善される。すな
わち触媒装置の効率が向上するようになる。吸気バルブ
14と排気バルブ17との間のオーバーラップの長さを調整
することによって、オーバーラップ中に通過する液量を
増加させるあるいは減少させることが可能である。これ
は新しい構造にする時または新しい構造のカム軸と交換
する時に行われる。これはまた口金23から排気バルブ17
までの距離を変化することによっても行われる。距離が
離れれば離れるほど、排気バルブへ流出する量は減少す
る。
導入部で、我々はディーゼル車において触媒装置の使
用時に生じる問題点を述べた、この問題点とは、すすの
生成と窒素化合物（NOX）の生成である。これらの問題
点は上述したような方法で過酸化物または過酸化化合物
を供給することで解決できる。試験は、ノルウェーのST
I（Statens Teknologiska Institut）で、ディーゼルエ
ンジンVolvo Penta MD1について行なわれた。その試験
は、触媒も液体も使用しないもの（test1）と、ある過
酸化物を含む液体の注入と触媒を組み合わせたもの（te
st2）について行なわれた。本試験での液体の成分は、
７％の過酸化水素水溶液が10％、エタノールが90％であ
る。ディーゼル油の大部分は、この場合、この液体混合
物で置換された。
用時に生じる問題点を述べた、この問題点とは、すすの
生成と窒素化合物（NOX）の生成である。これらの問題
点は上述したような方法で過酸化物または過酸化化合物
を供給することで解決できる。試験は、ノルウェーのST
I（Statens Teknologiska Institut）で、ディーゼルエ
ンジンVolvo Penta MD1について行なわれた。その試験
は、触媒も液体も使用しないもの（test1）と、ある過
酸化物を含む液体の注入と触媒を組み合わせたもの（te
st2）について行なわれた。本試験での液体の成分は、
７％の過酸化水素水溶液が10％、エタノールが90％であ
る。ディーゼル油の大部分は、この場合、この液体混合
物で置換された。
次のような結果が得られた。
ディーゼル機関は過剰な空気と高燃焼温度で作動する
点に注目しなければならないが、それにもかかわらずNO
2の排出は減少している。エンジンの効率は変化してい
ない。
点に注目しなければならないが、それにもかかわらずNO
2の排出は減少している。エンジンの効率は変化してい
ない。
通常の燃料に対する液体混合物の比率は、１パーセン
トの約10分の１からほぼ100％まで変化することが可能
である。後者の場合、好ましくは大部分がアルコールで
あれば、“オットーサイクル機関（Otto−engine）”内
ですすが生成せずに燃焼されるだろう。
トの約10分の１からほぼ100％まで変化することが可能
である。後者の場合、好ましくは大部分がアルコールで
あれば、“オットーサイクル機関（Otto−engine）”内
ですすが生成せずに燃焼されるだろう。
本願はディーゼル機関に限定するものではなく、例え
ばガソリン機関のようなすべての燃焼機関に適用される
ものである。
ばガソリン機関のようなすべての燃焼機関に適用される
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リンドストリョーム，アルネ スウェーデン，エス‐442 90 クンゲ ルヴ，ラッゲソース 9792 (56)参考文献 特開 昭48−68922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02M 25/00 F01N 3/08
Claims (10)
- 【請求項１】排気ガス中の有害成分の量を減少するため
に燃焼機関の燃焼を改善する方法であって、過酸化物ま
たは過酸化化合物を含有する液体混合物を燃焼室へ供給
する方法において、 前記液体混合物は、前記機関が排気行程から吸気行程に
移行する時に、前記液体混合物の一部が排気バルブ（1
7）を通過するように前記燃焼室（13）の中または近傍
に配設した口金を有する供給管（21）を通して供給さ
れ、前記供給管（21）は、該供給管（21）の口金部にお
ける圧力と異なった圧力で媒体を供給する管（22）の内
側に配設され、供給された前記液体が前記媒体によって
霧化されて誘導され、これによって排気管（16）および
もしあれば触媒装置の中での後燃焼が改善されることを
特徴とする方法。 - 【請求項２】排気ガス中の有害成分の量を減少するため
に燃焼機関の燃焼を改善する方法であって、過酸化物ま
たは過酸化化合物を含有する液体混合物を燃焼室へ供給
する方法において、 前記液体混合物は、前記機関が排気行程から吸気行程に
移行する時に、前記液体混合物は霧化されてその一部が
排気バルブ（17）を通過するように前記燃焼室へ供給さ
れるとともに、吸気行程の一部で開いている排気バルブ
（17）の近傍と、の両方に分配するように供給され、そ
れにより、排気管（16）およびもしあれば触媒装置の中
での後燃焼が改善されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】排気ガス中の有害成分の量を減少するため
に燃焼機関の燃焼を改善する方法であって、過酸化物ま
たは過酸化化合物を含有する液体混合物を燃焼室へ供給
する方法において、 前記液体混合物は少なくとも0.001％の過酸化物または
過酸化化合物を含有し、かつ 前記液体混合物は、前記機関が排気行程から吸気行程に
移行する時に、前記液体混合物の一部が排気バルブ（1
7）を通過するように前記燃焼室へ供給され、それによ
り、排気管（16）およびもしあれば触媒装置の中での後
燃焼が改善されることを特徴とする方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法において、 前記液体混合物は過酸化物または過酸化化合物を0.1−3
5％含有することを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項３または４に記載の方法において、 前記液体混合物は、１から８炭素を有する脂肪族アルコ
ールを99％まで含有することを特徴とする方法。 - 【請求項６】請求項５に記載の方法において、 前記液体混合物はアルコールを10−95％含有することを
特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項５または６に記載の方法において、 前記アルコールはエタノールであることを特徴とする方
法。 - 【請求項８】排気ガス中の有害成分の量を減少するため
に燃焼機関の燃焼を改善する方法であって、過酸化物ま
たは過酸化化合物を含有する液体混合物を燃焼室へ供給
する方法において、 前記液体混合物は、前記機関が排気行程から吸気行程に
移行する時に、前記液体混合物の一部が排気バルブ（1
7）を通過するように前記燃焼室へ供給され、 かつ通常の燃料を全部または部分的に前記液体混合物と
置換し、それにより、排気管（16）およびもしあれば触
媒装置の中での後燃焼が改善されることを特徴とする方
法。 - 【請求項９】請求項８に記載の方法において、 前記液体混合物の主成分はアルコールであることを特徴
とする方法。 - 【請求項１０】請求項９に記載の方法において、 前記アルコールの主成分は、エタノールであることを特
徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8800291A SE462810B (sv) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Saett att foerbaettra foerbraenningen i foerbraenningsmotorer |
| SE8800291-0 | 1988-01-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03503434A JPH03503434A (ja) | 1991-08-01 |
| JP2875318B2 true JP2875318B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=20371215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1501918A Expired - Lifetime JP2875318B2 (ja) | 1988-01-29 | 1989-01-27 | 燃焼機関の燃焼改善方法 |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105772A (ja) |
| EP (1) | EP0397759B1 (ja) |
| JP (1) | JP2875318B2 (ja) |
| KR (1) | KR960015459B1 (ja) |
| CN (1) | CN1025232C (ja) |
| AT (1) | ATE112363T1 (ja) |
| AU (1) | AU634957B2 (ja) |
| BR (1) | BR8907212A (ja) |
| CA (1) | CA1323259C (ja) |
| CZ (1) | CZ280479B6 (ja) |
| DD (1) | DD283445A5 (ja) |
| DE (1) | DE68918582T2 (ja) |
| DK (1) | DK178290D0 (ja) |
| FI (1) | FI903710A0 (ja) |
| HU (1) | HU205794B (ja) |
| PL (1) | PL159888B1 (ja) |
| PT (1) | PT89552B (ja) |
| SE (1) | SE462810B (ja) |
| SK (1) | SK56489A3 (ja) |
| WO (1) | WO1989007196A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5331924A (en) * | 1992-03-12 | 1994-07-26 | Kraus Gregory A | Catalytic liquid injection system for emission control |
| SE501594C2 (sv) * | 1993-05-22 | 1995-03-20 | Jeff Burke | Metod att rena avgaserna vid en förbränningsprocess |
| DE19617885A1 (de) * | 1996-05-04 | 1997-12-11 | Degussa | Verfahren zur Verringerung des Rußgehaltes im Abgas eines Dieselmotors und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| US7174861B2 (en) * | 2003-09-15 | 2007-02-13 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for fueling an internal combustion engine |
| CN100362227C (zh) * | 2006-03-27 | 2008-01-16 | 寇承平 | 改善内燃机燃烧的方法 |
| US8883865B2 (en) * | 2006-09-05 | 2014-11-11 | Cerion Technology, Inc. | Cerium-containing nanoparticles |
| EP2064153B1 (en) | 2006-09-05 | 2016-06-29 | Cerion LLC | Method of preparing cerium dioxide nanoparticles |
| US10435639B2 (en) | 2006-09-05 | 2019-10-08 | Cerion, Llc | Fuel additive containing lattice engineered cerium dioxide nanoparticles |
| WO2015058037A1 (en) | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Cerion, Llc | Malic acid stabilized nanoceria particles |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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