JPS59500479A - 内燃機関への水蒸気供給装置 - 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】 内燃機関への水蒸気供給装置 本発明は圧縮点火エンジン及びロータリーエンジンを含む内燃機関と、前記機凋 に配設され水蒸気を空気取入口に供給するための装置に関する。

これらのエンジンＣζよって吐き出される汚れの量を減少されるため、低い品質 のガソリン、例えば無鉛ガソリンを内燃機関中で使用することが望ましくなって きている。

本発明はこれを可能としまたより効率よく動作する内燃機関を提供することを目 的とする。

燃焼のため使用される空気ととも５こ内燃機関にス≠−ムを供給するため様々な 試みがなされてきテイル。我々は今、エンジンの効率を改善することにおいて水 の主なる効果は燃跣室中で液状の水を蒸発することによって得られることを発見 した。

この目的のため、この水は組かい浮遊水滴のような液相で供給されそして便利の ためこのように液状の水の供給のことを、湿ったスチームの供給と呼ぶことにし よう。

本発明に依れば、少なくとも１つの燃焼室とエアークリーナ　エレメントを溜え た空気取入口を含み前記室へ慧料及び空気を供給する手段とその室から、２焼ガ スをｉ出する排気システムとを備えた内燃機関へ水蒸気を供給する装置が設けら れ、この装置は、排気システムに対して熱交換的関係に配置されるボイラーとボ イラー中の水面のレベルを予め決められたレベルｉこ自動的に維持するための手 段とその水面上の空間をエアーフリー−す　エレメントの下流側で（しかしバタ フライ　バルブがあるときはバタフライ　バルブの上流側で）エンジンの空気取 入口へ継ぐためのパイプと前記空間を大気に接続するための通気孔とを具描し、 前記各部品のＸ　Ｒは、使用中前記排気システムから伝ヰされる品によってボイ ラー中の水が熱せられ、湿ったスチームは空気取入口から入ってくる空気に加わ るよう前記パイプを通り、前記水面自助維持手段は、前々の使用条件下で空気取 入口暑こ適当な供給二の湿ったスチームが入ってくることを碇保するための設備 を有しているようになされている。

本発明の一実鹿例としては、前記水面自助維持手段が種々の予め決められた水面 レベル遥こ維持するための］三可里なフロートバルブを具Ωするものである。車 が異なれば、排気パイプ、ニンジン及びキャブレターの配置がボイラーに対して 異なる位置が必要なことが分った。

特＋こＳエンジンのファンあるいは車のａｈによる空気の流れＥζ特にボイラー がさらされているような場合は、水が充満したボイラーは決して十分な高い温度 に達し得ない。これ；こ反して、水が少し入ったボイラーは、加熱すべき水がよ り少いのでほぼ正しい温度の要求された水蒸気を作り出すであろう。何故なら上 記に言及された冷却作用を補償するような水面上の空間におけるある涯度加熱が 生じるからである。

本発明の池の実力例においては、水面自助維持手段がボイラーのそばにありそし てそれへ互いに上下に配置された複数個の管により接読された水入口貯水器を具 備している。このような配置をすること憂こより、加熱される水を、ボイラー自 身の中における比較的小さなボリュームと貯水器の中ｉこおける比較的大きなボ リュームに分割し、スチ−ムが発生する前でスタートの間は丁べての水が３１点 ぽで加祐さ机る必要；；ない。池万自然の対流作用は貯水型中の水を前もって加 熱するので、ボイラー自身に供−冶さｎた水ば高いスチーム需要の条件の下で急 速に沸房点に達する。

ボイラー中の水の容置を変えることによって燃料／水の比率が調節されうろこと が分った。この燃料／水の比率ば使用期間中エンジンに供給されるところの、水 （漏ったスチームの形での）のボリューム・こ対する燃料のボリュームの比率で ある。

氾適な比率は、燃料オイルで走るジーゼル（圧縮点火）エンジンｔこ対しては約 ５：１であり、ガソリンエンジンｆこ対しては’＞”　ｓ　：　ｔであることが 分った。これらの１７字はイギリス三の場合に対して計算された。相対湿度が低 い鞄いた気候においては、ガソリンエンジンｔこおいては例文ばその比率は約８ ：１から約Ｇ：１１こ減少されるであろう。

例えば、燃料及び空気を燃諦室へ供給するための手段がキャブレターあるいは７ −料注入システムを商える場合においては、スチームはそのキャブレターあるい は、′ミ料注入システムの上流側において空気取入口へ供給される。

ボイラーはニンジンの排気システムのパイプの、両回の一部からのみ熱を受番ブ とるように作ることが出来るが、そのシステムのパイプを囲いそのパイプの全部 の周囲から熱を受けとることが望ましい。

使用においては、ニンジンの排気システムからの熱はボイラー中の水を加熱しス チームを発生する。このスチームは燃焼室へあるいはエンジンの室へ供給され、 エンジンによって生じる熱の量はエンジンのスピードｆこ左右されるから、燃焼 室へ供給されるスチームの塁はまたエンジンスピードに左右されるであろう。！ ７水室はボイラーと空気取入口との開でスチーム供給パイプ甲；こＩ：ｌ’Ｔ： ｒ　ｅ　”ａることができ、それによりエンジン吸引力が減少しだとき、ある程 度のスチームはａ水室に貯えられ、その残りは復水され、ボイラーに龜れ戻る。

再び吸引が増大すると復水室に貯えられたスチームは、燃焼ガスｉこよって発生 した余分の熱が供給と２要のバランスを復帰させるまで、追；のスチボイラーを 接続するためのパイプは復水した水力Ｓボイラーに戻るようｉζ配設されて０る 。

２慣あるいはそね以上のキャブレターと左気取入口を持つエンジンの場合、供給 ラインは４−Ｏボイラーから、あるいは各キャブレターｉこ右する別々のボイラ ーから各々空気取入口へ４力〉れうる。

■−タイプエンジンの４合は、ボイラーは、ニンジンの両側に、夫々のボイラー を各排気システム上）こ各々備えることができる。

本発明にかかる装ｄの実施例を話付の図面を参照した例についてここに説明しよ う。この図面中においては装置は断面図として概略示されており、第１Ｂ図は第 １Ａ図からの上方ｉこ把ける刊きである。

図面１こ示された妄二は垂直排気又１よ煙突／？バイブ持つ」業トラクタ用のも のである。口承のように環状のボイラーあるいはスチーム発生ｊｉ　Ｉ　Ｌ　ｌ ｊ大限熱の３力をさセるにめ煙突ノ？イブ２１こ溶層されているが、かわりのユ ニットとして、令：よした関係で煙突パイプ２を通しうる内部局伏壁を宵する環 状あるいはほぼ環状のボイラー１を使用し、てもよい。−のような代りのユニッ トボイラーは、はぼ円形のしめ今と２つのボルト装備の手段により排気パイプへ 固定されうる。このような装４首ζ；排気バイブの部分品を固定するために従来 使用された装備に礎でいる。

環状ボイラー１は排水及び水洗のための排水プラグ３を有し、比凌的小さな口径 の７つの水平ゴ４によって円筒状のべ入口芹水詔５に接続されている。その貯水 り３５は排水プラグ６を有し、この実店例ではスチーム室としても作用し、比殺 的大きな口径のスチーム出口バイブ７がボイラー１の上：ｉＪ　Ｃ＋町／！１１ 霞Ｏｖノ上＝ｐどゴ安υもフυ義ノ電−−ｌ（弓Ｑて１いる。このパイプ７は、 その中に散りながら入り込んだすべての復水したスチーム及びすべての水をボイ ラーへ戻すようｆこ傾いている。フレキシブルバイブ１０は中」）こある筒状の 復水ユニッ　ト１１を介して環状ニア−クリーナエレメント１３の下流で従来の エンジンエアークリーナユニット１２に良か、れる。そのユニット１２：５■キ ヤブレターの頂部上ｉこのぜら９るだろう。ユニット１２は大気へこじる空気取 入口１２ａ及びキャブレタ〒に通じる空８ 気出口１２りを有する。スチームは空気取入口に、もしあればバタフライバルブ （図示せず）の上流で、供給されるべきである注入器を有するいくつかの圧縮点 火エンジンはバタフライ　バルブあるいはその池の空気取入のための制御手段を もっていない。復水ユニット１１は単にスチームが冷却するのを可能にする筒状 金７属容器であってもよい。エアークリーナにｉｆｆによって供給されるスチー ムの温度は約８０’Ｃでなくてはならない。空気はエレメント１３を通じて通常 のように入口バイブ１２ａからクリーナハウジングに引き込まれうる。パイプＬ Ｇは空気の流れに関してエレメント１３の下流口においてスチームをハウジング の中の導かなくてはならないと言う点がス要である。

クリーナハウジングの底Ｉこ孔（図示はされていないが）が蒲えられているから ニンジンが停止したときそのエレメント上であるいはハウジングのれでることが 出きる。

貯水器５の上部；シスチームと夕（気とを工合しそして薄めそして冷却すること に役立つ３つのｉＮサイズと法冨に依存するが−３ｔこガソリンエンジンでｊま ３つの１／２インチの孔が連句でゐる。

貯水器５の測面にはブラケット１５が一定され、そのブラケット１５はフロート 　バルフ゛アセンブリ１７を調節可能ｆこ殆えつけるためボルト１６が通る垂直 のスロットを有する。このアセンブリ１７は水タンク（図示省略）ｉこフレ千シ ブルパイプ１８を通じて導かれフレキシブルパイプ１９を介して貯水器５とボイ ラー１の水面のレベルをコンスタントに１１持するものである。この水面のレベ ルを調節することは、ボルト１６をゆるめ、フローＩ−バルフ゛′アセンブ１月 ７を上下に刀かし再Ｃζボルト１６を諦めなおすこトζよってできるように、ｊ 塁なことである。このフロートパル７“°アセンブ１月７は通常の形をしており 彊Ｉこ２えるようプラスチックからなることカ望ましい。水平の庁４はボイラー 中の水百レベルを惟持するが貯水器への対置流れを凰少さて（−太の大きな茸に 比鮫して）、このよう（こしてボイラー中の水の急速な却為を可おＣζする。そ の空気孔１４は貯水器５の中にある必要はない。即ち空気取入口「こスチーム奢 ζ沿って移ｊするよう２こして空気を吸い込むために穴が投けら几たりごニブで 十分である。またボイラーから引き込まれたスチームは貯水器を通過する必要は 必ずしろない。その空気孔１４は外部のものが吸い込４ｈるのを苛ぐためのフィ ルタをもってもよい。

ｊ作詩には、ボイラーｉこおいて発三したスチームはボイラーの頂部にお番ブる スペースと貯水器の頂部におけるスペース（パイプ７を介して）Ｉこ果まる。ク リーナエレメント１３を通じてエンジン中へ引き込まれた空気による吸引は孔１ ４を通じて空λへ　２′　フｌ（’　ベニ　ダネ　で　−）　−−々　コニ　メ ％ｒｂ　Ｋｒ　り＼　６ｕ　ＯＶノ　エ　石−Ｉ−のスチームを、パイプ１０及 びα水器１１　％　ｍじてエアークリーナユニット１２中へ；ｊ迭する。そこの スチームは入口１２ａに入ってきた空気を加えそしてキャブレターを二」じて、 然・尭冨又はニンジンの室へ入る。

エンジンによって住じた−１；よニンジンスピードに依存するので、燃艶室によ って受け入ｎら−たスチームの只はニンジンスピードｉこ？存する。子ヤブレタ ーのしぼり弁が記じられた詩、スチームは復水器１１中３こ貯えられそして過剰 のスチームは復水されそしてボイラーｆこ粟る。そして、しぼり弁が開いたとき 、外気からの空気の巨白な兄れが、クリーナエレメント１３の冗力によってｚＪ 約さｎパイプ１０内の圧力を或少さぜ、そちはボイラー内の水をよりたや丁く沸 コさせる。侵水と１１内に貯ゎえられたスチームは、しぼり弁の月日によるより 速い燃料の燃腕ｆこより生じた熱が供給と需要のバランスを復帰せしめるまでの 間適量のスチームのば給を提供する。

変形例として（図示せず）７つの水平管は３つのｌ　Ｑ　；Ｗ　Ｈこよって＝き 代えうる。

Ｆｌａ、７Ａ 手続補正書（５弐） 昭和５ｑ年　１月１ｚ日 作″許庁長官殿 １和−一一一−□号 ２、発明　の名称 内燃゛８９関への水蒸気供給装置 ３、補正をする者 ７、　補正の内容 （１）特許法第１８４条の５Ａ１項規定による基面を別紙の通り補正する。

（２ン明細書及び請求の範囲の翻訳文を浄書する（内容に変更なし）。

（３）代理権を証する書面（委任状）を追加する。

８、添付書類の目録 （１）特許法第１８４条の５Ａ１項規定による書面１通 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文　各１通（３）委任状及びその訳文　各１ ｍ （２） 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　少くとも１つの秘２室、エアークリーナエレメントを備えた空気取入口を 含み 前記燃焼室に撚料及び空気を供給する手段及び前記厩焼室からの燃焼ガスを研出 する排気システムを有する内燃機関へ水蒸気を供給する装置であって、この装置 は 排気システムと熱交換的関係に水を五くボ４ラーと、 前記ボイラー内で所定の水面を自に的に維持する為の手段と、 前記水面の上の空間をエアークリーナエレメントの下流側で（しかしバタフライ 　バルブがあるときはその上流−で）エンジンの空気取入口へ１誌ぐバイブと、 前記空間を大気に以続するための遇気孔と、を具備し、 上記の各部分の配Ａは、使用の場合排気システムから伝導される熱によってボイ ラーの中の水が熱ぜらｎｓ２つだ蒸気は空気取入口から入って来記水面自薦維得 手段は：コ々の使用条件下でヨ気取入口から適ユの湿った蒸気が入るよう４成を 有すことを特徴とする内瓢漫関への水蒸気供給長５゜２、　前記水面維持手段が 可変の所定水面維汚用のフロートを具備してなる請求の範囲第１項記載の内燃機 関への水蒸気供給装置。 ８、　前記水面維持手段が互に上下に配された複数の細管によってボイラーにつ ながれた水入口貯水器を水加熱器とは別督こ具備してなる請求の範囲第１項又は 第２項記載の内燃ｉ関への水蒸気供給装置。 先　前記のボイラーＩこおいて水面の上の空間が前記貯水器の上部から蒸気を取 除くように前記貯水器の上部ζζ接続されている請求の範囲第８項記鷹の内燃機 関への水蒸気供給装置。 ５、　復水された蒸気がボイラーに戻るように前記のパイプが傾斜して設けられ た請求の範囲第４項記載の内燃機関への水蒸気供給装置。 ６、　前記排気管が貯水器の上部に設けである請求の範囲第４項又は第５項記載 の内虚ａ関への水蒸気供給装置。 ７、　前記パイプが全水器を具、前してなる請求の範囲第１項乃至第６項のい引 ３）に記載の内燃条間への水蒸気供給袋コ。