JPH08509043A - 内燃エンジンから放出される汚染物の減少のための燃料変性方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジン（１６）からの排気ガス放出を制御するための方法は、普通のガソリン又はその他の液状炭化水素燃料から軽い留出物燃料（Ｆｄ）を取り出すこと、及びエンジンの初期運転期間の間にはこの軽い留出物燃料をエンジンに供給することを含む。これは、エンジン排気ガス中の汚染物を減らすために使用される触媒コンバータ（２２）がまだその運転温度に達する前の冷たい開始期間の間にエンジン排気中の酸化可能な汚染物を減少させる。触媒コンバータ（２２）が十分に加熱された後で、エンジン（１６）への燃料供給は、ガソリン又はその他の液状炭化水素燃料に切り替えられる。留出物燃料（Ｆｄ）及び液状炭化水素燃料の両方とも、エンジンに供給される燃料を分解させるために、加熱されたクラッキング触媒床（３０）を通過させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃エンジンから放出される汚染物の減少のための 燃料変性方法及び装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、エンジンに供給される燃料を少なくとも始動期間の間は変性させる ことによって内燃エンジンの排気ガス中の汚染物の放出を減少させるための装置 に関する。更に詳細には、本発明は、内燃エンジンのために使用される慣用的な 液状炭化水素燃料の分別及び接触処理の両方に関する。背景及び関連技術 内燃エンジンに供給される燃料を変性させるための装置及び技術は、当該技術 において知られている。例えば、１９７４年２月２６日付けのＨｏｄｇｋｉｎｓ ｏｎへの米国特許第３，７９４，０００号は、ガソリンから揮発性燃料を分離す るための燃料システムを開示している。このシステムにおいて使用される装置は 、その中にガソリンが導入されて蒸気を与える蒸発室を含み、この蒸気はポンプ によって除去されそして圧力下で凝縮させられて、蒸発室内に配設された貯蔵容 器中に貯蔵される液体を生成させる。加圧ポンプから貯蔵容器へのラインは、貯 蔵容器を回って延ばされ、ガソリンとの付加的な熱交換を与え（２欄、５４〜５ ５行及び６欄３０〜３１行）、それによってガソリンの蒸発を増す。エンジンが 始動される時に、凝縮液が燃料として使用される。エンジンが 満足な運転温度に到達する時に、弁が凝縮液の流れを遮断しそして通常のガソリ ンがキャブレタに流れるようにせしめる（５欄、１３〜２０行）。凝縮液のため の貯蔵容器は、凝縮液のレベルが低い時に、ポンプが蒸発室から追加の蒸気を引 張るように誘発するレベルセンサを含む。蒸発室中の蒸気圧が低い時には、追加 のガソリンがガスタンクから引き出されそして蒸発室中に噴霧される（５欄、３ ５〜４４行）。加えて、貯蔵タンクが一杯である時には、スイッチが凝縮ポンプ を切る。冷たい開始期間の後で、ガスタンクからのガソリン及び蒸発タンクから の揮発物が枯渇したガソリンの両方がエンジンを動かすために使用される（５欄 、６５行〜６欄、１５行）。 １９８２年９月１４日付けのＡｌｌｅｎへの米国特許第４，３９４，００２号 は、内燃エンジンのためにガソリン燃料を分別し、そして異なる留分をエンジン 中で繰り返しの順序で燃焼させて燃料マイル数を改善するための装置及び方法を 開示している。エンジンからの熱を、分別プロセスにおけるエンジン冷却液を経 由して利用する。 １９７４年１２月２４日付けのＷｅｉｓｚらへの米国特許第３，８５５，９８ ０号は、燃料タンクからの通常の燃料をエンジンに供給する前にエンジン排気ガ スによって加熱されたゼオライトの触媒コンバータを通過させる、内燃エンジン のための燃料システムを開示している。触媒の効果がエンジンに供給される燃料 のオクタン含量を改善すると言われている。 １９８４年２月７日付けのＴａｌｂｅｒｔへの米国特許第４，４２９，６７５ 号は、通常の液状燃料（ガソリン）を超音波エネルギ又はエンジンの排気ガス中 の熱のどちらかを使用して蒸気留分及び液体留分に分離 することを教示している。比較的重い留分は、使用されるとしても、始動におい てのみ使用される。他の特許は、一般的に、燃料の軽い留分の使用を教示してい る。例えば、米国特許第１，２０２，６１０号、第１，３８４，５１２号、第４ ，４４１，４７７号、第３，８００，５３３号、第４，５６２，８２０号、第３ ，９６３，０１３号及び１９８１年７月３１日付けのドイツ特許明細書ＤＥ ３ ００２−５４４を参照せよ。 発明の要約 本発明は、液状炭化水素燃料の低沸点留分を取り出すこと、及び始動の間はエ ンジンに低沸点留分を供給することによって、少なくとも運転の冷たい開始期間 の間は、液状炭化水素燃料を供給される内燃エンジンから排出される汚染物を減 らすための方法を提供する。詳細には、この方法は、（ａ）液状炭化水素燃料を 加熱してそれから低沸点留分を蒸発させること、低沸点留分を凝縮させてそれか ら留出物燃料を得ること、及び留出物燃料を貯蔵容器中に貯蔵すること、（ｂ） エンジン始動のためのそして初期エンジン運転期間の間の、始動燃料／空気燃焼 混合物の一部としてエンジンに留出物燃料を供給すること、並びに（ｃ）初期エ ンジン運転期間の後で、エンジンへの留出物燃料の供給を終結させること、及び 引き続くエンジン運転期間のための第二燃料／空気燃焼混合物の一部としてエン ジンに（ａ）の液状炭化水素燃料を供給することを含んで成る。この方法は、（ ｄ）エンジンに燃料を供給するのに先立って、留出物燃料及び液状炭化水素燃料 の少なくとも一つをクラッキング又は異性化条件下でそれをクラッキング触媒と 接触させることによって精製すること、並びに（ｅ）留出物燃料又は液状炭化水 素燃料のエンジンへの供給をクラッキング触媒の回りを迂回させること及び触媒 再生条件下 でクラッキング触媒を通して空気を流すことによってエンジンの運転の間にクラ ッキング触媒を再生することを更に含んで成る。 本発明の一つの面によれば、ステップ（ｄ）の精製及びステップ（ｅ）の再生 の一方及び両方は、エンジンの運転によって発生する熱及び／又は車両によって 発生されて良い若しくはバッテリから来て良い電力を使用して達成することがで きる、クラッキング触媒を加熱することを含んで成ることができる。 本発明の方法は、エンジンの運転によって発生する熱で液状炭化水素燃料を加 熱することによってステップ（ａ）を実施することを更に含んで成ることができ る。この目的のための又は上で述べたようなステップ（ｄ）及び（ｅ）のための エンジンによって発生する熱の使用は、エンジン排気ガス及びエンジン冷却液流 体のどちらか又は両方から液状炭化水素燃料に熱を移動させることによって達成 することができる。その代わりに、ステップ（ａ）における加熱は、低沸点留分 を凝縮させるのに先立って液状炭化水素燃料から低沸点留分を分離するステップ によって必要に応じて置き換えることができる。 本発明の別の面においては、液状炭化水素燃料を加熱するために排気ガスをガ スタンク中の熱交換器を通して流す時に、排気ガスを熱交換器中に流す前に、減 少条件下で排気ガスを排気ガス精製触媒と接触させることによって汚染物例えば 未燃焼炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物の除去によって排気ガスを好ましく は処理する。 本発明のなおもう一つの面は、低沸点留分を凝縮させるステップが、車両によ って動力を供給される空調システムからの冷却液を利用する熱交換器と熱交換関 係で低沸点留分を通過させることを含んで成ることが できることから成る。その代わりに、凝縮ステップは、例えば貯蔵容器中に加圧 空気を導入することによって、貯蔵容器中の圧力を増加させることを含んで成る ことができる。 本出願のもう一つの面によれば、本発明の方法は、液状炭化水素燃料の温度を 測定すること、及び温度が所定のレベルに到達した時にそれへの熱の供給を止め ることを含んで成ることができる。加えて、又は代わりのものとして、本発明の 方法は、燃料タンク中の液状炭化水素燃料の量を測定すること、及びこの量が所 定のレベルまで落ちた時にそれへの熱の供給を止めることを含んで成ることがで きる。 もう一つの面においては、本発明は、内燃エンジンと、液状炭化水素燃料を貯 蔵するための燃料タンクと、そして液状燃料を燃料タンクからエンジンに移動さ せるために燃料ポンプ、及び燃料タンクをエンジンと液体流れ連絡するように接 続する燃料ラインを含む液状燃料移動手段と、そしてエンジンからの排気ガスの 排出のためにエンジンに接続された排気ガス排出パイプとを含んで成る内燃エン ジンシステムにおける改善を提供する。この改善は、液状炭化水素燃料から低沸 点留分を蒸発させるために燃料タンク内に配設された液状燃料加熱手段、及び低 沸点留分を液状留出物燃料として凝縮させるために燃料タンクをコンデンサゾー ンと蒸気流れ連絡するように接続する蒸気ラインを含んで成る。この改善は、更 に、コンデンサゾーンと液体流れ連絡するように接続された留出物燃料貯蔵容器 、及び留出物燃料貯蔵容器を燃料ラインと液体流れ連絡するように接続する留出 物燃料ラインを含んで成る。留出物燃料制御弁を、それを通る留出物燃料の流れ を制御するために留出物燃料ライン中に配設することができる。液状燃料制御弁 が、燃料タンク又は留出物燃 料ラインから燃料ラインを通る燃料の流れを選択的に制御するために燃料ライン 中に配設される。また、エンジンの始動に応答する制御手段であって、留出物燃 料制御弁を開きかつ液状燃料制御弁を作動させて、初期エンジン運転期間の間の 液状留出物燃料の燃料ライン中への流れを可能にし、そして留出物燃料弁を閉じ かつ液状燃料制御弁を作動させて、初期エンジン運転期間の終わりにそれを通る 液状炭化水素燃料の流れを可能にするために、液状燃料制御弁及び留出物燃料制 御弁の両方に操作自在に接続された制御手段が存在することができる。本発明の 装置は、更に、それを通って流れる燃料を一層効率的に燃焼性の組成物に精製さ せるために、燃料ライン中に配設されたクラッキング触媒床、及びエンジンが運 転されている間にクラッキング触媒を再生するための再生手段を含んで成ること ができる。 本発明の一つの面によれば、前記改善は、エンジンに流れる燃料がそれを通っ てクラッキング触媒床を迂回する、燃料ライン中に配設された燃料迂回ラインを 更に含んで成ることができる。 本発明のもう一つの面においては、前記改善は、排気ガスの有害な成分の無害 な成分への転換を接触するために、それを通って排出される排気ガスとガス流れ 連絡するように排気ガスパイプ中に位置付けられた排気ガス触媒コンバータを更 に含んで成る。前記液状燃料加熱手段は、排気ガス触媒コンバータの流出物から 燃料タンク中の液状炭化水素燃料に熱を移動させるような寸法及び形状のもので 良い。 本発明のもう一つの面によれば、本発明の装置は、燃料タンク温度感知手段を 更に含んで成ることができ、そして液状燃料加熱手段は温度感知手段に応答する ことができ、そして液状炭化水素燃料の温度が所定の レベルに到達する時に、液状燃料加熱手段は、燃料タンクを加熱することを停止 する。本発明のなおもう一つの面によれば、本発明の装置は、燃料タンクレベル 感知手段を更に含んで成ることができ、そして液状燃料加熱手段はレベル感知手 段に応答し、そして液状炭化水素燃料のレベルが所定のレベルに落ちる時に、液 状燃料加熱手段は、燃料タンクを加熱することを停止する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による内燃エンジンシステムの一つの態様を図示する略ブロッ ク図である。 発明の詳細な説明及びその特定の好ましい態様 図１は、本発明の一つの態様による改善されたエンジンシステム１０を図式的 に示す。このシステムは、断熱材１３の層によって囲まれそしてキャップを備え た充填パイプ１４を有する燃料タンク１２を含む。燃料タンク１２は、以下に説 明するように、空気入り口１８ａを有するキャブレタ（又は燃料インゼクタ）１ ８を備えた内燃エンジン１６に燃料を供給するように接続されている。図示した 態様においては、エンジン１６は、汚染物の減少のための触媒を含む慣用的な触 媒コンバータ２２を備えた排気パイプ２０、２０ａを有する。例えば、ガソリン が供給されるエンジンの場合には、触媒コンバータ２２は、排気ガス中に含まれ る炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物のＨ₂Ｏ、ＣＯ₂及びＮ₂への転換を接触 するのに役立つであろう。 液状燃料移動手段には、燃料タンク１２からキャブレタ１８に延びるそして電 磁操作弁２６、燃料ポンプ２８、弁５９、クラッキング触媒床３０及び弁７０が 配設されている燃料ライン２４、２４ａ、２４ｂが装 備されている。好ましくは、弁５９及び弁７０は両方とも電磁操作弁である。ク ラッキング触媒床３０は、液状炭化水素燃料例えばガソリンを室温で精製して比 較的重い分子を比較的軽い分子に分解（クラッキング）しそして必要に応じてあ る種の分子を異性化して、エンジン中で一層容易に燃焼されるそして混合比が一 層薄い運転を可能にする改善された燃料を生成させることができるクラッキング 触媒、例えば固体超酸触媒例えばＺｒＯ₂：ＳＯ₄を含む。使用される触媒のタイ プ並びに所望のクラッキングの程度及び速度に依存して、クラッキング触媒床３ ０を加熱することが望ましいことがある。これは、排気パイプ２０を経由してエ ンジン１６から出る熱い排気ガスの少なくとも一部をライン３２中にそらせるこ とによって効果的に達成することができる。次に、熱い排気ガスはクラッキング 触媒床３０内に配設されたコイル３２ａを通って流れて触媒床３０を加熱するで あろう。次に、排気ガスは触媒コンバータ２２を通っての排出のためにライン３ ２ｂを経由してパイプ２０に引き取られる。他の態様においては、コイル３２ａ の代わりに、プレートタイプ熱交換器を触媒床３０を加熱するために使用するこ とができる。その代わりに、触媒床３０は、車両のバッテリーから動力を受ける 電気抵抗ヒータによって加熱することができるであろう。 蒸気ライン３４は、ガソリン（又は燃料タンク１２内に入れられた他の液状炭 化水素燃料）の上の蒸気スペース１２ａを、第一制御ライン３９ａによって弁２ ６に、第二制御ライン３９ｂによって弁６２に、そしてまた第三制御ライン３９ ｃによって弁５６に接続された送信ユニットＤをそれと関連して有する留出物燃 料レベルセンサ３９を備えているコンデンサ３８と接続する。弁２６、６２及び ５６は、すべて好ましくは、 電磁操作制御弁である。蒸気ライン３４には、コンデンサ３８から燃料タンク１ ２への逆流がないことを確実にするために逆止弁３６が装着されている。空気ポ ンプ４０は、ライン４２を通し、逆止弁４４及び好ましくは電磁操作弁である弁 ４６を通して、図示した態様においては、コンデンサ３８の底部によって与えら れる留出物燃料貯蔵容器３８ｂ内に入れられた凝縮された留出物燃料Ｆｄの上の 蒸気スペース３８ａ中に圧縮空気を供給する。圧縮空気迂回ライン４８は、以下 に説明する予定の目的のために、弁４６から燃料ライン２４ａに延びる。空気ポ ンプ４０はまた、空気入り口１８ａを経由してキャブレタ１８に圧縮空気を供給 することができる。その代わりに、又はそれに加えて、空気ポンプ４０は、触媒 コンバータ２２中に入れるためにライン４１を通して排気パイプ２０に圧縮空気 を供給することができる。弁（図示しない）は、空気入り口１８ａ及び／又は排 気パイプ２０中への空気流れを制御する。 燃料ライン迂回導管５０は、クラッキング触媒床３０よりも上流の点で燃料ラ イン２４ａ中に配設されている弁５９に接続され、そしてクラッキング触媒床３ ０よりも下流の点で燃料ライン２４ｂに延び、触媒床３０を回る燃料ラインにお ける迂回路を供給する。 留出物燃料ライン５４が、留出物燃料貯蔵容器３８ｂから電磁操作弁５６に通 じ、そこから留出物燃料ライン５４ａが電磁操作弁２６に延びている。貯蔵容器 ３８ｂからの留出物燃料は、かくして、燃料ライン２４、燃料ポンプ２８及び燃 料ライン２４ａ、弁５９を経由してそして触媒床３０及び弁７０又は迂回導管５ ０のどちらかを通って、そしてそこから燃料ライン２４ｂを経由してキャブレタ １８中へのキャブレタ１８への移動のために、弁２６を通って液状燃料移動手段 中に流れ込むこと ができる。タイマ６８が、制御ライン６８ａによって弁２６に接続されている。 燃料タンク１２は、加熱流体入り口６０、加熱コイル６０ａ及び加熱流体出口 ６０ｂを備えている。任意の適切な加熱流体、例えば、内燃エンジン１６を冷却 するために使用される冷却液体を使用することができる。かくして、典型的な自 動車エンジンにおいては、加熱されたエンジン冷却液の側流が、ラジエタから加 熱流体入り口６０中に流され、そしてコイル６０ａを通過した後で出口６０ｂを 経由してエンジンラジエタに戻されるであろう。しかしながら、プレートタイプ の熱交換器が、コイル６０ａよりも好ましいであろう。その代わりに、又はそれ に加えて、エンジン冷却液以外の加熱流体を使用することもできる。この別の加 熱流体は、エンジン１６から又は触媒コンバータ２２から排出される熱い排気ガ スとの熱交換によって加熱することができるであろう。なおもう一つの態様にお いては、エンジンからの熱いそして好ましくは接触的に処理された排気ガスを、 液状燃料を加熱するために熱交換器を通して流すことができる。加熱流体入り口 ６０は、コイル６０ａを通る加熱流体の流れを制御するための制御弁６２を備え ている。燃料タンク１２内には、温度プローブ６４及び燃料レベルセンサ６６が 装着されている。温度プローブ６４は送信ユニットＴを備えていて、そして燃料 レベルセンサ６６は、燃料タンク中の液状炭化水素燃料の量を示す信号を発する 送信ユニットＬを備えている。送信ユニットＴ及びＬは、制御信号を制御弁６２ に供給するために、それぞれ、制御ライン６４ａ及び６６ａを経由して接続され ている。 運転に際しては、留出物燃料レベルセンサ３９は、留出物燃料貯蔵容 器３８ｂ中の留出物燃料の低いレベル又は全くの欠如を感知すると、制御弁６２ が開くようにする信号を送信ユニットＤが制御ライン３９ｂを経由して送信する ように促し、それによって加熱流体入り口６０、加熱コイル６０ａを通りそして そこから加熱流体出口６０ｂを通って燃料タンク１２から出る加熱流体の流れを 可能にする。断熱材１３は、燃料タンク１２からの熱損失を減らすのに役立つ。 燃料タンク１２中に貯蔵されたガソリン又はその他の液状炭化水素燃料を加熱す る結果として、燃料タンク１２内に入れられた液状炭化水素燃料からの炭化水素 の低沸留分が、蒸発しそして蒸気ライン３４を通って、逆止弁３６及び熱交換器 ３３を通って、そしてコンデンサ３８中に流れる。燃料タンク１２内のガソリン の温度が高くなり過ぎる場合には、温度プローブ６４の送信ユニットＴは、弁６ ２を閉じて加熱流体の流入を減らす又は全く停止するための信号を制御ライン６ ４ａを通して送信する。燃料タンク１２中の燃料のレベル、即ち量が過度に低く なる場合には、燃料レベルセンサ６６は、弁６２を閉じる方向に動かして加熱流 体の流れを減らす又は排除するための信号をその送信ユニットＬから制御ライン ６６ａを通して発する。 熱交換器３３は、蒸気ライン３４中を流れる蒸気から熱を取り出して、コンデ ンサ３８中での留出物燃料の凝縮を促進するが、するとそれは留出物燃料貯蔵容 器３８ｂ中に集まる。熱交換器３３は、車両空調システムからの冷却液を利用す ることができるプレートタイプの熱交換器で良い。圧縮空気は、圧縮空気ポンプ ４０によってライン４２を経由して逆止弁４４及び弁４６を通ってコンデンサ３ ８中に導入され、その中の圧力を上げることによってコンデンサ３８内の凝縮を 容易にすることがで きる。コンデンサ３８内の蒸気の凝縮を容易にするために、任意のその他の適切 な手段、例えばコンデンサの外部に冷却フィン（図示しない）を備えること、車 両空調システムによって駆動される凝縮コイルを使用すること、ファンを使用し て空気冷却を与えることなどを用いることができる。 コンデンサ３８は、圧力調節器Ｐ及びガス抜き弁３７を備えている。コンデン サ３８中の圧力が蒸気ライン３４を通るタンク１２からの蒸気の流れが禁止され る点まで上がった時には、調節器Ｐは、ガス抜き弁３７を開いてコンデンサ３８ 中の圧力を下げる。ガス抜きライン（図示しない）は、ガス抜きされた留出物蒸 気を燃料タンク１２中に戻すために弁３７から燃料タンク１２に延びている。圧 力調節器Ｐはまた、コンデンサ３８中の圧力を空気ポンプ４０からの空気の添加 によって予備設定された最小レベル、例えば５ｐｓｉで維持することができるよ うに弁４６を制御する。 加熱された流体が加熱コイル６０ａを通って流れる時に留出物燃料Ｆｄがかく してコンデンサ３８の貯蔵容器３８ｂ内に集積するであろうこと、又は適切な量 の軽い留出物燃料Ｆｄを貯蔵容器３８ｂ中に供給することによってシステムに“ 呼び水をさす”ことができることは明らかであろう。いずれにしても、エンジン の始動に際して、留出物燃料レベルセンサ３９が液状留出物燃料の適切な供給の 存在を示す場合には、送信ユニットＤは、燃料タンク１２から燃料ポンプ２８へ の液状燃料の流れを閉じるための信号を信号制御ライン３９ａを経由して弁２６ に発し、そして貯蔵容器３８ｂ中に液状留出物燃料の適切な供給が存在する限り 、貯蔵容器３８ｂからライン５４及び５４ａを経由して弁２６への留出物 燃料の流れのために弁５６を開くための信号を信号制御ライン３９ｃを経由して 発する。次に、留出物燃料は、液状燃料移動手段を通ってエンジンに、即ち、燃 料ライン２４、ポンプ２８、燃料ライン２４ａ、弁５９を通って、そして触媒床 ３０又は迂回路５０を通って燃料ライン２４ｂに、キャブレタ１８中に流れ、そ こでそれは空気入り口１８ａを経由して導入された空気と混合されてエンジン始 動のための始動燃料／空気燃焼混合物を供給する。貯蔵容器３８ｂ中に液状留出 物燃料の適切な供給が存在しない場合には、以下で説明するように燃料が燃料タ ンク１２から取り出される。触媒床３０を加熱してその転換性能を改善するため に加熱手段を備えることができ、例えば、熱い排気ガスの側流を、エンジン排気 ガスマニホールドから直接引き出しそしてライン３２、コイル３２ａ及びライン ３２ｂを通過させ、触媒床３０を加熱することができ、又は車両の電気システム によって動力を供給された加熱コイルを触媒床３０を加熱するために使用するこ とができる。 エンジン１６が貯蔵容器３８ｂから留出物燃料Ｆｄを供給される時間の期間は 、タイマ信号ライン６８ａを経由して電磁操作弁２６に信号を送信するタイマ６ ８によって決定することができる。タイマ信号は、エンジン始動後の所定の時間 の期間、例えば２分の間送信ユニットＤから受信される信号に従って液状留出物 燃料の流れのために弁２６を開くようにせしめることができ、この時間の後では エンジンは液状炭化水素燃料を一層効率的に燃焼させると予期することができる 。その代わりに、温度センサ（図示しない）は、エンジンがエンジン排気ガスマ ニホールドの温度によって示すことができる所定の運転温度を得るまで、弁２６ 及び５６を留出物燃料Ｆｄをエンジン１６に供給する位置に保持する（送 信ユニットＤによって示されるような燃料の利用性に依存する）ために使用する ことができる。なおもう一つの代わりのものにおいては、又は加えては、温度セ ンサは、触媒コンバータ２２に供給される排気ガスの温度又は触媒コンバータ２ ２それ自体の温度を感知し、そしてこのような温度を、弁２６が留出物燃料Ｆｄ がエンジン１６に供給されるようにせしめる期間を決定するために使用すること ができる。運転のこの初期期間、例えば運転の最初の約２分の間は、エンジンに は、かくして、触媒床３０中での処理によって分解されて、急速に発火可能であ りそして薄い燃料／空気混合物中で効率的に燃焼され得る燃料を与えるために軽 い留出物燃料Ｆｄが供給される。これらの要因は、エンジン運転の初期の期間の 間に排気ガス中に放出される炭化水素汚染物の量を大幅に減らす。これは大きな 利益である。何故ならば、この初期の期間の間は、触媒コンバータ２２が冷たく 、即ち、それはまだその正常な運転温度範囲に到達しておらず、そしてそれ故、 それがその正常な運転範囲内の、例えば約３００℃〜８００℃の温度に加熱され た時にそうであるよりも炭化水素及び一酸化炭素の酸化を接触するのにずっと非 効率的であるからである。かくして、触媒コンバータの不活性にも拘わらず、炭 化水素放出は、重要な初期の冷たい開始期間の間に顕著に減少する。 所定の時間が経過した後で、又は所定のエンジン排気ガス若しくは汚染物減少 触媒温度に到達した後で、タイマ６８又は別の適切な制御機構が、弁２６を切り 替えて、貯蔵容器３８ｂからの留出物燃料Ｆｄの流れを停止し、そして燃料タン ク１２から上で述べた液状燃料移動手段を経由してエンジン１６への液状炭化水 素燃料、例えばガソリンの流れを開始させる。エンジン１６は、かくして、初期 エンジン運転期間に続く後 続エンジン運転期間の間は燃料タンク１２中に貯蔵されたガソリン又はその他の 液状炭化水素燃料を供給される。燃料タンク１２中に残るガソリン又はその他の 液状燃料は、それから除去された低沸点留分の燃料の量に依存してオクタンに富 んでいると考えることができる。好ましくは、後続エンジン運転期間は、触媒コ ンバータがその正常運転温度範囲内に加熱された後で始まる。 上で議論したように、貯蔵容器３８ｂ中に入れられた留出物燃料Ｆｄのレベル が不適切であると思われる所定のレベルまで落ちた場合には、留出物燃料レベル センサ３９が、タイマ６８（又は上で議論したように、温度センサ又はその他の 制御デバイス）を先取し（ｐｒｅ−ｅｍｐｔｓ）そしてエンジン１６に燃料タン ク１２からの燃料を供給するように弁を切り替える信号を制御ライン３９ａを経 由して弁２６に送信する。しかしながら、貯蔵容器３８ｂは、正常なエンジン運 転がタンク１２中の液状炭化水素燃料を蒸発させることによって供給を補充する までエンジンを始動させるために適切であるように計画された留出物燃料の量を 保持するような大きさであろう。かくして、軽い留出物燃料は、上で述べたよう に、タンク１２中の燃料から蒸発された蒸気によって連続的に補充されるであろ う。それ故、十分な供給量の留出物燃料Ｆｄが、初期運転期間の任意の妥当な継 続期間の間にはいつでも利用可能であるはずである。 クラッキング触媒床３０の再生が時々必要になるであろう。一般に、再生は、 十分に高い温度で触媒床３０を通って流されるガス中に十分な酸素を供給して、 使用の間にクラッキング触媒の上に集積する傾向がある炭素質堆積物を酸化する ことによって達成することができる。加熱コ イル３２ａは、上で述べたようにそれがクラッキング操作の間にするのと同じや り方で再生の間にも熱を供給する。それ故、排気ガスが熱い時に、即ち、運転の 初期の冷たい開始期間の後でそしてエンジンが燃料タンク１２からの液状炭化水 素燃料で動いている間に触媒床３０を再生することが好ましい。再生の間には、 燃料流れは、以下で説明するように迂回ライン５０を経由して触媒床３０を迂回 する。定期の間隔での又はセンサが床３０中の触媒が効果的に働いていないこと を示す時に、再生制御手段（図示しない）からの再生信号によって、再生が開始 される。好ましくは、再生は運転の長期化された期間の間に実施され、そしてこ の理由のために、再生制御手段は適切な時間に車両運転者によって制御される機 構から成って良い。開始信号を受信すると、弁５９は、触媒床３０を通る燃料の 流れを遮断し、そして燃料を迂回ライン５０を通して、そして次に以前のように ライン２４ｂを経由してエンジンに向ける。加えて、弁４６は、圧縮空気ポンプ ４０及びライン４２から圧縮空気を燃料ライン２４ａ中への導入のためにライン ４８中に受け入れて、燃焼空気を触媒床３０を通して流しその中に入れられたク ラッキング触媒の上に集積された炭素質堆積物を酸化し、そしてそれによって触 媒を再生する。 再生の間は、電磁操作弁７０は、触媒床３０の流出物をキャブレタ１８から分 離し、そして触媒床３０から出る排出された再生生成物をライン７２を経由して 触媒コンバータ２２よりも下流の点で排気パイプ２０中に入れ、その結果再生副 生成物が触媒コンバータ２２中で処理されるように位置付けられる。 一般に、図１中に示した本発明の態様は、燃料タンク１２中に入れら れたガソリン又はその他の炭化水素液状燃料の蒸発及びコンデンサ３８内でのそ れからの軽い留出物燃料の凝縮によって留出物燃料Ｆｄの連続的な捕充を与える ことが観察されるであろう。この軽い留出物燃料は、初期の冷たい開始エンジン 運転期間の間に利用され、それによって少なくとも触媒コンバータ２２がその正 常運転温度そしてそれによってその通常の運転効率に到達してしまうまで炭化水 素汚染物の放出を減少させる。軽い留出物燃料Ｆｄは、触媒床３０中に入れられ たクラッキング触媒を通過させられることによって分解／異性化されることによ って更に増すことができる。タイマによって又はエンジン若しくは排気の温度若 しくは触媒コンバータ（図示した態様においては２２）温度を感知することによ って制御された初期エンジン運転の所定の期間の後で、燃料供給を燃料タンク１ ２中に入れられた慣用的なガソリン又はその他の液状炭化水素燃料に切り替える 。この燃料はクラッキング触媒床（図示した態様においては３０）を通して流さ れ、運転の後続エンジン期間のためによりきれいな燃焼燃料を供給する。 本発明をその特定の好ましい態様に関して詳細に説明してきたけれども、添付 の請求の範囲の精神及び範囲内にそれにも拘わらず入る多数の変更をこれらの態 様に行うことができることが、上述のものを読みそして理解すると認識されるで あろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 デトリング， ジヨセフ・シー アメリカ合衆国ニユージヤージイ州07731 ハウエル・スパイシーポンドロード８ (72)発明者 バーク， パトリク・エル アメリカ合衆国ニユージヤージイ州07728 フリーホルド・ジユニパードライブ104

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 液状炭化水素燃料を供給される内燃エンジンから排出される排気ガス中の 汚染物を減らすための方法であって、 （ａ）液状炭化水素燃料を加熱してそれから低沸点留分を蒸発させること、低 沸点留分を凝縮させてそれから留出物燃料を得ること、及び留出物燃料を貯蔵容 器中に貯蔵すること、 （ｂ）エンジン始動のためのそして初期エンジン運転期間の間の、始動燃料／ 空気燃焼混合物の一部としてエンジンに留出物燃料を供給すること、 （ｃ）初期エンジン運転期間の後で、エンジンへの留出物燃料の供給を終結さ せること、及び引き続くエンジン運転期間のための第二燃料／空気燃焼混合物の 一部としてエンジンに（ａ）の液状炭化水素燃料を供給すること、 （ｄ）エンジンに燃料を供給するのに先立って、留出物燃料及び液状炭化水素 燃料の少なくとも一つをクラッキング又は異性化条件下でそれをクラッキング触 媒と接触させることによって精製すること、並びに （ｅ）留出物燃料又は液状炭化水素燃料のエンジンへの供給をクラッキング触 媒の回りを迂回させること及び触媒再生条件下でクラッキング触媒を通して空気 を流すことによってエンジンの運転の間にクラッキング触媒を再生すること を含んで成る方法。 ２． ステップ（ｄ）の精製及びステップ（ｅ）の再生の少なくとも一つがクラ ッキング触媒を加熱することを含んで成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３． クラッキング触媒を加熱することがエンジンの運転によって発生する熱を 使用することを含んで成る、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４． クラッキング触媒を加熱することが電力を使用することを含んで成る、請 求の範囲第２項に記載の方法。 ５． エンジンの運転によって発生する熱で液状炭化水素燃料を加熱することに よってステップ（ａ）を実施することを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 ６． エンジンの運転によって発生する熱を使用することがエンジン排気ガスか ら熱を取ることを含んで成る、請求の範囲第３項又は第５項に記載の方法。 ７． エンジンの運転によって発生する熱を使用することがエンジン冷却液流体 から熱を取ることを含んで成る、請求の範囲第３項又は第５項に記載の方法。 ８． ステップ（ａ）における低沸点留分を凝縮させることが、車両エンジンに よって動力を供給される空調システムからの冷却液を利用する熱交換器と熱交換 関係で低沸点留分を通過させることを含んで成る、請求の範囲第１項に記載の方 法。 ９． エンジンによって排出される排気ガスを、排気ガスの汚染物含量を減らす ために、液状炭化水素燃料を加熱するために排気ガスを使用する前に減少条件下 で排気ガスを排気ガス精製触媒と接触させることによって処理することを更に含 んで成る、請求の範囲第６項に記載の方法。 １０． 液状炭化水素燃料の温度を測定すること、及び温度が所定のレベルに到 達した時にそれへの熱の供給を止めることを更に含んで成る、請求の範囲第１項 に記載の方法。 １１． ステップ（ａ）における低沸点留分を凝縮させることが貯蔵容器中の圧 力を増加させることを含んで成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 １２． 液状炭化水素燃料の量を測定すること、及びこの量が所定のレベルまで 落ちた時にそれへの熱の供給を止めることを更に含んで成る、請求の範囲第１項 又は第１０項に記載の方法。 １３． 燃料取入口を有する内燃エンジンと、液状炭化水素燃料を貯蔵するため の燃料タンクと、そして液状燃料を燃料タンクからエンジンに移動させるために 燃料ポンプ、及び燃料タンクをエンジンと液体流れ連絡するように接続する燃料 ラインを含む液状燃料移動手段と、そしてエンジンからの排気ガスの排出のため にエンジンに接続された排気ガス排出パイプとを含んで成る内燃エンジン装置で あって、 （ａ）液状炭化水素燃料から低沸点留分を蒸発させるために燃料タンク内に配 設された液状燃料加熱手段、 （ｂ）低沸点留分を液状留出物燃料として凝縮させるために燃料タンクをコン デンサゾーンと蒸気流れ連絡するように接続する蒸気ライン、 （ｃ）コンデンサゾーンと流れ連絡するように接続された留出物燃料貯蔵容器 、 （ｄ）留出物燃料貯蔵容器を燃料ラインと液体流れ連絡するように接続し、そ してそれへの留出物燃料の流れを選択的に制御するためにその中に配設された留 出物燃料制御弁を有する留出物燃料ライン、 （ｅ）燃料タンク又は留出物燃料ラインから燃料ラインを通る燃料の流れを選 択的に制御するために燃料ライン中に配設された液状燃料制御弁、 （ｆ）エンジンの始動に応答する制御手段であって、留出物燃料制御弁を開き かつ液状燃料制御弁を作動させて、初期エンジン運転期間の間の液状留出物燃料 の燃料ライン中への流れを可能にし、そして留出物燃料弁を閉じかつ液状燃料制 御弁を作動させて、初期エンジン運転期間の終わりに燃料ラインを通る液状炭化 水素燃料の流れを可能にするために、液状燃料制御弁にかつ留出物燃料制御弁に 作動自在に接続された制御手段、 （ｇ）それを通って流れる燃料を一層効率的に燃焼性の組成物に転換させるた めに、燃料ライン中に配設されたクラッキング触媒床、並びに （ｈ）エンジンが運転されている間にクラッキング触媒を再生するための再生 手段 を含んで成るという改善を有する装置。 １４． 燃料ラインを通ってエンジン取入口に流れる燃料がそれを通ってクラッ キング触媒床を迂回する、燃料ライン中に配設された燃料迂回手段を更に含んで 成る、請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５． 排気ガスの有害な成分の無害な成分への転換を接触するために、それを 通って排出される排気ガスとガス流れ連絡するように排気ガス排出パイプ中に位 置付けられた排気ガス触媒コンバータを更に含んで成り、そして液状燃料加熱手 段が排気ガス触媒コンバータの流出物から燃料タンク中の液状炭化水素燃料に熱 を移動させるような寸法及び形状のものである、請求の範囲第１３項に記載の装 置。 １６． 燃料タンク温度感知手段を更に含んで成り、そして液状燃料加熱手段が 温度感知手段に応答し、そして液状炭化水素燃料の温度が所定のレベルに到達す る時に、液状燃料加熱手段が燃料タンクを加熱するこ とを停止する、請求の範囲第１３項又は第１５項に記載の装置。 １７． 燃料タンクレベル感知手段を更に含んで成り、そして液状燃料加熱手段 がレベル感知手段に応答し、そして液状炭化水素燃料のレベルが所定のレベルに 落ちる時に、液状燃料加熱手段が燃料タンクを加熱することを停止する、請求の 範囲第１３項又は第１５項に記載の装置。