JPH03503434A - 燃焼機関の燃焼改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃焼機関の燃焼改善方法 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。

見匪公を見 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。

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ＣＯよ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（Ｎ○工）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。

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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。

図面の簡単な説明 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。

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。

第２図は、第１図の■−汀線についての断面図である。

失施１１−例屈訓 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。

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５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なわれる。スウェーデン特許 出願第８６０４４４８−４号（ＰＣＴ／５Ｅ８７１００４７７）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。

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。

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。

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 系路内で金属に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。

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。もし触媒装置が具偏されていれば、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ツプの長さを調整すること によって、オーバーラツ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。距離が離れわば離れるほど、排気バルブへ流出する量 は減少する。

導入部で５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（Ｎｏ工）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Ｓ　Ｔ　Ｉ　（Ｓｔａｔｅｎｓ丁ｅｋｎｏｌ ｏｇｉｓｋａ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔ）で、ディーゼルエンジンＶｏｌｖ。

Ｐｅｎｔａ　ＭＤＩ　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（ｔｅｓｔｌ）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（ｔｅｓｔ２）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。

Ｔｅ５ｔｌ　　　　２６００　８．５　　２００　１４００　　４．２Ｔｅｓｔ ２　　　　１５　１０．４　　１５０　　４００　　０．２５デイ一ゼル機関は 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ＮＯＸ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、″オツトーサイクル機関（Ｏｔｔｏ−ａｎｇユｎｅ）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。

ＩＧ　Ｉ ＩＧ　　２ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 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（１７）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。
2. ２．前記液体混合物は、前記機関の前記燃焼室（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 れることを特徴とする請求項第１項に記載の方法。
3. ３．前記液体混合物は霧化されて、前記燃焼室と、オーバラップさせるために少 なくとも吸気工程の一部で開いている前記排気バルブ（１７）の近傍との両方に 分配するように誘導されることを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の 方法。
4. ４．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 含有することを特徴とする請求項第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の方法 。
5. ５．前記液体混合物は過酸化物または過酸化化合物を０．１−３５％含有するこ とを特徴とする請求項第３項記載の方法。
6. ６．前記液体混合物は、１から８の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請求項第４項または第５項に記載の方法。
7. ７．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請 求項第６項に記載の方法。
8. ８．前記アルコールはエタノールであること特徴とする請求項第６項または第７ 項に記載の方法。
9. ９．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することを特徴とす る請求項第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．前記液体混合物の主成分はアルコール、好ましくはエタノールであること を特徴とする請求項第９項に記載の方法。