JPS5813150A - 内燃エンジン用エキゾ−スト・マニホ−ルド並びに燃料の接触改質装置及び改良内燃エンジン - Google Patents

内燃エンジン用エキゾ−スト・マニホ−ルド並びに燃料の接触改質装置及び改良内燃エンジン

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JPS5813150A
JPS5813150A JP57030452A JP3045282A JPS5813150A JP S5813150 A JPS5813150 A JP S5813150A JP 57030452 A JP57030452 A JP 57030452A JP 3045282 A JP3045282 A JP 3045282A JP S5813150 A JPS5813150 A JP S5813150A
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manifold
exhaust
outlet
reactor
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ピエトランゲロ・ビバクア・デ・ビアセ
アントニオ・ビバクア・フイルホ
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JIYONASU BARUSEROSU KORUREA FU
JIYONASU BARUSEROSU KORUREA FUIRUHO
JIYOSE YUUGENIO RANGERU MARINZ
JIYOSE YUUGENIO RANGERU MARINZU
Original Assignee
JIYONASU BARUSEROSU KORUREA FU
JIYONASU BARUSEROSU KORUREA FUIRUHO
JIYOSE YUUGENIO RANGERU MARINZ
JIYOSE YUUGENIO RANGERU MARINZU
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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】 本発明は1ルフール及び/又は炭化水素類及びその混合
物をキャブレージロン用の可燃ガス。
主として、エチレン、水素、−酸化炭素、工−テ竺、ブ
タジェン等に接触改質する装置に関する。  ・ 本発明の主目的は、内燃機関において、燃料の経済化の
ためにはもちろん、その上所定のモーターに使用するに
は不適である燃料の使用又はこの種の異種燃料類の併用
のために、アルフール、ガソリン、ディーゼル油又は他
の液体燃料等のキャブレーレヨン及び動力率を改良する
ことである。
本発明は第1に、内燃エンジンの排気口の上に設置た一
遍0人0を有す6本体・該入0“逼    。
通する富、および該エンジンの排ガス排出口を具備する
内燃エンジン用のエキゾースト・マニホールド1:係り
、とのエヤー27スト・マニホールドは、上記室と熱的
に連通した。ガス状の解離燃料の入口及び出口を有し@
媒を収容した接−反応室より成ることを特徴としている
本発明のエキゾースト・マニホールドは特にアル1−ル
を燃料とする自動車に使用するのに適している。−謀転
化は反応器自重:おいて、はぼ排ガス温度で影響を受け
るということを考慮して燃焼効率を著しく改良し、もっ
てアルフールの消費量を著しく低減する。
反応器内の触媒は液体燃料のガス燃料への接触転化を促
進するに適した物質であればいずれでもよい1例えば、
ペレット状雫のアルミナ(Aj寓Os)、アルミナとボ
ーキサイトとの混合物、銅、二ヴケル、亜鉛、銀又はチ
タニウム等の触媒、又はそれらの誘導体類を挙げること
ができる。低級エチルアルフールの場合5反応器中に発
生する可燃性ガスは約15I)−のアルミナを含み、ブ
タジェン、エチレン、水素、水蒸気、酸素、少量の他の
ガスよりなる多成分混合物である。
本発明はもう一面で、燃料をキャブレージロン用や可燃
性ガスに接触転化する装置に係り。
この接触転化装置は流量制御弁を備えた液体燃料供給配
管、前記のごとく該供給配管に接続した燃料入口を備え
たエキゾースト・マニホールド、該マニホールドの解離
ガス状燃料に接続した出口配管、および該出口配管中の
空気−燃料混谷器よりなることを特徴としている。上記
装置は該混合器の1捷で出口配管に圧力調整器を設ける
ことが好ましい。
内燃エンジンに上記装置を使用するにおいて。
反応器はエン゛ジンのエキゾースト・マニホールド内に
設置するようにしであるか又は特定のマニホールドの一
部iなし公知のものを代用゛する。
断熱材は排出マニホールドの周囲に設けである。
さらに本発明によれば、内燃エンジンは上記のように接
触改質装置を備えていることを特徴とし、また上記空気
−燃料混合器は入口マニホールドに接続した出口を備え
ている。
エンジンは燃料ポンプの出口に接続した弁を備えた燃料
供給配管を有する従来のキャブレターを具備することが
好ましい。また、該空気−燃料混合器の出口はキャブレ
ターに連続させてもよいし、あるいはエンジンの入日マ
ニホールドに直接接続してもよい。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1IIについて説明する0図中、lはアルフールを高
圧縮比で使用するζ:適した内燃エンジンである。該エ
ンジンは吸入マニホールド1およびエキゾースト・マニ
ホールド3を備えている。しかしエキゾースト・マニホ
ールドは本発明に使用するものに代用され、その内部を
4の部分で断熱しており、接触反応器すなわち銅製璧の
富5を内蔵している。亨た該エキゾースト・マニホール
ドはモータの排気口6を横切って延在して、排ガスと反
応器の”1内部との熱交換が最高になるよう感=してい
る。
*@反応器の嶌6はベレット状又は片状のアルミナ7が
充填した密閉シリンダーからなる。
また該富5内には8本のニッケル及び銀被覆した銅線が
その両端間に延在して、追加触媒として作用し、かつ室
内の熱交換を向上するようにもしている。
液体燃料入口すなわち管8は室6の一端及びマニホール
ド3を通っている。反応器内で接−転化j:より生成し
たガスの出口管9も室5の開端部及びマニホールドSを
通っており、該室内を他一部まで延在している。この他
端部飴域において管9は9′の部分で孔を有し、接触反
応ガスを通過させるが、触媒が反応器の出口から吸出さ
れるのを防止している。
第1図に示すよう、に、システムはさら&:燃料タンク
f 、0および従来の燃料ポンプ12とフィルターra
tを備えた供給管llを設けである。
この供給配管は該、ポンプの後部で2ケの配管l l′
’*、、、jlIlに永かれており、そのうちの第1配
管は車のアクセル1二より制御される流量調整器18を
介して接続されている。該流量mII器IJの下流4=
は反応器内圧力をポンプ11の圧力以上にするよう燃料
供給を停止する保持弁を設けである0反応器の出口管9
はフィルターI#及び圧カー瞥器16′を備えており、
その端部を空気−燃料混合器に接続している。この空気
−燃料混合器は従来のエアーフ1ルターを有利に代用し
ておりかつ従来のキャブレター上に設置しである。また
該空気−燃料混合器14は空気量およびキャブレターに
入る混合物の濃度を一部する制御弁、さらに供給配管1
1から配管El’を介して直接燃料供給する場合開ける
と之により加熱生空気が通過できる他の弁を備えている
(図示せず)。
圧力調整器16′はダイヤプラム型か又は液化/fス、
メタンを燃料としている自動車に使用するタイプと同様
のものでよく、その圧力調整器によって、混合器14に
より得たガス−空気比が圧力変動に影響されないように
混合器14の入口で燃料圧が一定ζ:されている。
供給配管M1の両延在部J l”、; l 1.、j 
’は燃料°供給系の一方又は他方を任意に使用するため
に閉鎖弁11.18を備えている。
第1図に示したエンジンはアル1τルを使用しているエ
ンジンにおいては公知であるガソリンをペースとした始
動システムを有することは理解されよう(これは本発明
の一部ななさないので図示していない)。
第2図は燃料流量ma器13の好ましい態様を示してい
る。これは自動車のアクセル1二よって自動制御される
。該流量調整器lSは液化燃料の入口21及び出口22
を有する本体20よりなっている。該本体20は入口2
1と軸方向連通かつ出口22と横方向連通している為精
度の穴1sを形成しにいる。一端が本体から突出した弁
素材24は該穴284:散合している。該弁素材14は
自動車のアクセルの作用により回転可能であり、その外
径は積台加工されて本体10の内表面により密封され該
穴jJを形成している。
該弁素材j4の内端は入口jJと永続連通した軸方向キ
ャビティ15を形成しである。さらにその外表向には部
分的らせん状のスロット1j′を形成して、キャビティ
25と出口22間を遅過させている。弁素材24を回転
することにより、キャビティ25と出口22問および入
口21と出口22間の連通程度を連続的かつ正確に蚊え
ることができる。他の燃料供給調整器も使用できること
は明らかであるが、第2図に示した調整器13は簡累で
はあるが極めて効率的であることがわかった。
s8図は、第1図の空気−燃料混合器14の好ましい態
様σ)部分断面平面図である。s8図の混合器はパイプ
26よりなり、該パイプ26ζ二は2ケの相対向した横
方向のパイプ部分27゜28が溶接されているO)で、
十字形をなしている。パイプ部分27は流入する空気量
をm整丁1 るバタフライ弁z9を備−えており、パイ
プ部分j#はその外端が1反応1−(第1図参照)から
ガス状燃料を送給する管9(:接続した入口JMを中心
部に倫えた栓jO6二よって封鎖されている。
混合器の主本体すなわちパイプj6はその両側で空気入
口および燃料入口バイブ部分21゜28の領域において
1逼の9ケ放射状スロツト32を備えて、空気および燃
料夫々をパイプ16の内部に通すようにしである。また
パイプ25はその1喘を、軸方向の開口34を備えた栓
33a:よって閉鎖しである。パイプ26の同端部には
指動可能なピストン36を収容しており、該ピストンは
圧縮スプリングによってパイプの他端方向にバイアスさ
れて通常は第8図の位置より左側に位置しており、その
結果スロット3zを覆い、パイプ部分zr、zttを介
して空気および燃料を供給するのを停止させている。
ピストン35の曲部には栓33の開口S4を介して混合
器から外部に延びているアクセル會ケーブルの端部な受
容するに適したリングSrを備えている;従って、自動
車のアクセルを作動すると、ピストンS5は第8図よ二
おける右側   □位置に移動し、パイプ部分xv、j
sとパイプ1#の内部とは次第ε:遅連通ていく。
パイプ26はその他端を縦方向に切断して下方に向いた
開口3#を形成している。上記パイプ他端部の上部はカ
バー391=よって保護しである。
上記混合器はカバー39をキャブレター15の開放頂部
上d二位置して第1図のエンジンに設けてあり、空気−
燃料混合気は開口S8を通すキャブレターに入る。
他の混合器例えば液化ガス、メタンを燃料とする自動車
に使用している混合器を当然使用できるが、第8Il!
1Bの混合器14はwi集性および効率性を上記の如く
証明したように好ましい実施態様の唯一のものである。
次1;第1図を参照して作動l二ついて説明する。
一旦エンジンが始動すると、配管ll′を介しこのアル
フールの直接供給および従来のキャブレターの噴射の正
常作動ができるに十分な時間中弁11は閉および弁18
は開のままである。
これは反応器5内の触媒の温度が約800℃に達するま
での加熱期間である。この約800℃になると、弁J1
は開、弁rstt閉となり、その結季エンジンは接触反
応器への燃料供給だけが作動し続ける。
以上より明らかなように、このようなエンジンはキャブ
レーションが非常に向上するので性能がすぐれており、
燃料(アルフール)消費量が大輪に低減できる。
第1図の反応器5は実施例で効率的であることがわかっ
たが1本発明の範囲内の他の数種の反応器も使用でき、
特に2系列の反応器の組合せは燃料の接触転化をより完
全にするには好ましい、この種の系列組合の好ましい実
施態様は第4図m’、b、第q図m 、 b、第6図に
示す。
flj&番図謔、bは夫々、接触反応器と一体的C:形
成した。4基簡エンジン用のエキゾースト・マニホール
ドの縦断面図および端室面図である。
第41NM m bのマニホールド反応器40はエンジ
ン排ガスの4ケ所の吸気口42を有する鋳物製本体41
よりなる。該吸気口42は夫々、端部が開放した駅方向
のN4Bと直接透通している、8らに鋳物製本体41内
には第2の縦方向の’1i44が富43の8方の側を囲
んで設けである。@44は反応器室からなり、ペレット
状ないL片状のアルミナまたは所望I:応じて他の触媒
が充填しである。
反応器N44はさらにその両端部に夫々隣接して2ケ所
の上部開口41s、4gを備えており、該開口415.
46は夫々接−転化を受ける燃料の入口および出口であ
る。
マニホールド反応器の左側端・部(第4図II)はカバ
ープレート(図示せず)により閉じられている一方、他
端部では室44のみが閉じられており、排ガス1iJJ
の方は予備反応器に接続している6次に第5図m 、 
b、第6図を参照して説明する。
第s11.bは予備反応器47の本体の縦断画一及び端
室11il!lIである。こ:″の本体41に単一のパ
イプ41からなり、このパイプの1端部近辺に湾曲パイ
プ部分49型式の入口および排ガスの入口用フラン17
sO’?備えている。フランvttoは矩形であり、マ
ニホールド反応器40(第4図m)の右側端部を閉じか
つ前記排ガス璽43を湾曲パイプ部分4#(第5図1)
によってパイプ48の内部と連通させると同時に反応器
*44の端部な閉じるのに適している。さらにパイプ4
8にはその他端部からいくらか間隔を置いて排ガス排出
口51を形成してありその上、上記一端部に隣接して燃
料入口及び出口用の2ケの開口52を形成しである。
パイプ48は右側端部(第5図−)がカバープレート(
図示せず)により閉じられかつ4本のボルト54により
固定されている。パイプ48と第4図−のにホールド反
応器と一両者の左側端部はボルト受はラッグ55(第す
図b)および゛ボルト受け□キャビティ56(第4図1
゜b)を使用していする単一カバープレート(図示□)
、:よ、、Me″″そあ、。
第6FIAは予備反応器41の構造の透視図であり、該
予備反応器47は/−イブすなわち本体48(第5図)
内に収容されている。
該予備反応器は2ケの端部円盤511.jI間に設けた
一組5本の管57よりなる。該円盤is、ttreの各
々は管57の夫々の端部な受容するbヶのオリフィスが
形成しである。これら管lIyはペレット状ないL片状
のアルミナあるいは所望に応じて他σ)触媒を充填しで
ある。各円盤1ra、li9の直径は第す図1のパイプ
48の内径と等しく、パイプ48内に該予備反応器を挿
入すると1円盤58は排ガス出口オリフィスIIのわず
か左側に位置決めされる一方、予備反応器の他端の円盤
5#は排ガス人口4#のわずか右側1;位置決めされる
。第5図1において円盤Sa、Sりの最終位置は点線5
8′ 。
1#′ζ二よって示しである。反応器の作動中は。
マニホールド反応器を流出する排ガスは湾曲パイプ部分
4gを経て予備反応器に流入し、出口jlから流出する
が、排ガス流は予備反応器本体4a内で両円盤j 8 
、5.11間の空間によって制限されていることは理解
できよう。
さらに第6 @l cおいて、予備反応器6:は、予備
反応器管51夫々の周囲(=巻回した燃料供給パイrf
ttoをその両端が円盤is、ssを貫通して設けであ
る。バイブロoの右側端部はオリフィス52を経て本体
48に入り込んでいる一方、バイブロ0の他端部は本体
48(第5図署)の左側端部と円盤58間に形成した空
間内に位置決めされている。
排ガスがまずマニホールド反応器4oの室43を経て次
いで予備反応器41の内空間な通へ遇する作動中、液化
燃料は燃料供給バイブロ。
の右側端部に流入しそのフィル状部分で予熱され、その
後バイブロoの他端部から円盤58の左側に流出する。
ペイプ6oの出る燃料はすで6−気化しており1次いで
触媒を収容している管116二流入し第1接触改質を受
ける。その後燃料は管j7を流出し1円盤59と予備反
応器41の右側端部(第5図)のカバープレート(図示
せず)間に形成した空間に流入Tる。
すで−二部分的感二改質した燃料はオリフィス13を経
て予備反応器から流出し、パイプ(図示せず)を通って
第4図のマニホールド・フレフタ−の上部燃料入口オリ
フィス45に至る。
接触改質は1I4aにおいて完結し、改質したガスはオ
リフィス4 、fJから流出し第1図の配管9に相当す
る配管に流入する。
第番図〜6@の直列反応器配置は、燃料供給パイブー−
内では予備加熱及び気化、予備反応器41内では第1m
@転化、マニホールド反応器40においては第2接触転
化等が行なわれるので、好ましい構成であることがわか
る。
1114図−0b、第5図薯、b、第6図の反応器配置
構成、第2図に示した変更可能な燃料調整器、および第
8図の空気−燃料混合器を使用して行った実験によると
、理想的な接触反応温度はアルミナ融媒の場合850℃
領域であり。
圧力は約i、 s〜2駿噛である。接触改質後の燃―ガ
スの完全な化学分析はまだ行っていないが。
上記温度および圧力で、水和アルフール(エタノール)
を燃料とした場合、主としてエチレン。
水蒸気、水素、および少量の他のガス等から成ると判断
できる。
エンジンのシリンダヘッドの温度は、おそらく水蒸気の
高含有量が原因で、たとえ実験において用いた圧力比1
:14.?に比べて低い1:11を使用したとしても、
従来の燃料供給システムを使用しているアルコールエン
ジンを使用した場合よりも大幅に低いということも実証
した。
、諸実験によれば、本発明の反応器における解ルから生
成した燃料ガスは。
発熱量およびオクタン価が最良のガソリンを利用した場
合より相当高かった。その上1本発明のシステムは、デ
ィ、−ゼルエンジンの場合にも使用でき、また新燃料供
給系を設置しないで。
ニシジンに必要などの修正もなし6二標準デイーゼルエ
ンジンにおいてアルフールを使用できるものである。
本発明の興味深い特徴としては、エンジンの   □圧
縮比は、燃料供給をガス混合物の燃焼に最適な状態で行
なうためもう制限要因でないということである。
上記システムは相当高い圧縮比(スI臂−り点火エンジ
ン用で13:5〜15:l)で使用でき。
エンジン効率を大幅に向上できる。例えば、I単車を使
用してのロード試験では、従来の燃料供給システムを備
えたアルコール使用の同車を使用の場合よりも低い40
〜50%の燃料消費率であった。その上、#ガスは汚染
物を実質的に會んでいなかった。
本発明は上記の如く好ましい実施態様について説明した
が1本発明の真の範囲は添付した特許請求の範囲によっ
てのみ制限されるべきであることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルコールを燃料とした自動車に使用した本発
明による装置の説明図である。 第2図は第1図に示した燃料供給−理器の好ましい態様
を示す図である。 第3図は第1図に示した空気−燃料混合器の好ましい態
様の部分断面平面図である。 14図1は本発明によるマニホールド反応器の立面断面
図である。 第4図すは開端立面図である。 第5図1は第4図a、lHのマニホールド反応器を併用
した予備反応器本体の立面断面図である。 第s5!i1bは開端立面図である。 第゛6図は第5図a、bの予備反応器構成体の透視図で
ある。 1・・・内燃x ンN ン、 ! = It 入マニd
<−hf。 3・・・エキゾースト・マニホールド、5・=・排気口
。 10・・・燃料タンク、12・・・燃料fンプ、11゜
J #−・・フィルター1.13・・・流量輌整器、1
4−・・空気燃料混合器、Jg−・圧カm*器、、JF
。 1ト・閉鎖弁、j4・・・弁素材、 J J−・・キャ
ビティー’ J a =1!に、 s x−・・放射線
xo7ト、31−♂ストン、JF・・・リング、se−
・・力/曽−,4e・・・マニホールド反応器、44・
・・反応器室、−1・・・予備反応器、Jg、j#・・
・円盤。 第1頁の続き ■出 願 人 アンドニオ・ビバクア・フイルホ   
・ ブラジル国エムジー・ベロ・ホ リゾンテ・ルア・ルザー・キン グ41 1  願 人 ジョナス・バルセロス・コルレア拳フイ
ルホ ブラジル国エムジー・ベロ・ホ リゾンテ・アベニダ・オタシリ オ・ネグラン・デ・リマ1260 0出 願 人 ジョセ・ユーゲニオ・ランゲル・マリン
ズ ブラジル国アールジエイ・リオ デジャネイロ・ルア・ナタル3 8/201 1、事件の表示 特願1157−304s2号 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 5、補正命令の日付。 、 昭和57年7:月27日 “、。 6、補正の対象 明細書1図面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  内燃エンジンの排気口上に設ける一遍の八〇
    を有する本体、上記入口に連通した室、上記エンジンの
    排ガス吸出口より成る内燃エンジン用エキゾースト−マ
    ニホールドにおいて、燃料入口8.45およびガス状態
    の解離した燃料の出口9.4#を有する触媒を豚容した
    接触反応’116.44を上記皇と熱的に連通して、具
    備することを特徴とする上記内燃エンジン用エキゾース
    ト・マニホールド。 (21上記接触反応基はマニホールド3のエンジン排ガ
    ス車内に位置していることを特徴とする特許請求範囲第
    1墳に記載のエキゾースト・マニホールド。 (8)  上記本体が、内部に上記WIins、a4を
    その一方44が他方4Jを少くとも部分的4=包囲して
    形成した鋳造金属鋲本体であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1Xjil:、記載のエキゾーストのマニホ
    ールド。 (少 上記本体の排ガス出口に接続した排ガス入口4#
    、該入口49&−遍通した第2の内便富および上記第2
    室からの出口を有する予備反応器41と、触媒を収容し
    上記第2室と熱的遅過しかつガス状態の少くとも部分的
    に解離した燃料用の第2燃料入口及び第2燃懸出口51
    を備えた少くとも1ケの予備反応器室5rとを設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第8項までの
    いずれかの項に記載のエキゾースト・マニホールド。 (1)よ。2.い。1.□5□。□1 、、・□る液体
    燃料、の予熱及び気化用燃料予熱器を上記予備反応器、
    憲51&:設けたことを特徴とする特許請求の範囲第4
    項1:記載のエキゾースト9マニホールド。 (6)  エキゾースト・マニホールドを外側で断熱材
    で覆っていることを特徴とする特許請求の111i11
    1項から第5項までのいずれかの項に記載のエキゾース
    ト書マニホールド。 (71重量制御弁を備えた液体燃料供給配管11′、該
    供給配管11′に接続した燃料入口1を有するエキゾー
    スト・マニホールド3.該マニホールド3から上記解離
    ガス燃料出口へ接続した出口配管t、及び該出口配管に
    設けた空気−燃料混合器14よりなる燃料を可燃ガスに
    接触改質する装置。 (部 入口マニホールドおよびエキゾースト伊マニホー
    ルドを有する改良内燃エンジンC二おいて、エンジンが
    特許請求の範囲第7項に記載のII@改質装置を備えて
    おり、上記空気−燃料混合器14が上記入口マニホール
    ド2と連通した出口を備えていることを特徴とする前記
    改良内□ (曽 上記入口マニホールド、1:接続したキャブレタ
    ーを有するエンジンにおいて、上記空気−燃料混合器出
    口をキャブレター16の空気入口に配置したことを特徴
    とする特許請求の範S第8項に記載のエンジン。
JP57030452A 1981-02-27 1982-02-26 内燃エンジン用エキゾ−スト・マニホ−ルド並びに燃料の接触改質装置及び改良内燃エンジン Pending JPS5813150A (ja)

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