JPS63230955A - 可燃性エマルジョンを内燃機関内へ噴射する装置 - 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】 比を直ちに変更できるようにしながら内燃機関に噴射す
る装置に関する。

エマルジョン型の可燃性混合物で構成される燃料で内燃
機関を働かすことの利点は従来から知られている。この
ようなエマルジョンは一般に、炭化水素燃料、すなわち
点火栓式のエンジンではガソリン、圧縮点火式のエンジ
ンでは軽油と、この炭化水素燃料とほとんど混合し得な
い極性化合物、たとえば水またはメタノールとから成る
ものである。

このような極性化合物は経済、エネルギおよび環境汚染
の見地から非常に有利な効果を示すものであり、燃焼性
を改善し、エンジンを清浄化し効率を高め、かつ汚染物
質の発生を減少せしめるのである。

しかし、このようなエマルジョン燃料の利点を生かしそ
の欠点を抑制するためには、エマルジョン成分間の割合
を内燃機関の回転速度およびこの内燃機関が通常課せら
れる負荷の関数として直ちに変化せしめながらエマルジ
ョン燃料を供給することが可能であることが必要である
。すなわちこのような内燃機関を道路走行車両に用いる
場合上述の運転パラメータというものは非常に広い範囲
で変化するものであるからである。

従って、本発明は炭化水素成分と極性化合物成分との割
合を容易にかつ効率よく制御するという技術的課題を解
決することに関する。通常、ディーゼルエンジンと呼ば
れている圧縮点火式内燃機関に軽油／水エマルジョンを
用いる場合について以下に詳述するが、本発明はこの特
定の実施例に限定されるものではないことはもちろんで
ある。

ディーゼルエンジンにエマルジョンを使用することにつ
いては、軽油／水エマルジョンが必要な細かさと均一性
との特性を与える限りこれを燃料として採用することが
、排気中に存在する窒素酸化物の景を非常に少なくする
という事実が知られている。これは燃焼を良好にし、エ
ンジンの効率を高めると共に清浄性を高めるものである
。

これはまた、有害で面倒な排気をことζ二市街地の交通
において制限することができるという利点をも生ずる。

従来技術によれば、このようなエマルジョンは噴射ポン
プの上流側すなわちエンジン給油系統の低圧支路中に設
けたエマルジョン化装置によって形成されるのが一般的
である。

噴射ポンプおよび全燃料供給回路の高圧支路にはこの噴
射ポンプの上流側であらかじめ形成したエマルジョンを
供給する。

この型式の技術的解決策は燃料供給系統の高圧支路のす
べて、ダクトおよびインゼクタにエマルジョンを関係さ
せることとなる。これらの系統等は全体として、往復動
式の噴射ポンプの衝程により生ずる体積に比べて非常に
大きな体積を有する。

この結果、エマルジョン比すなわち水／燃料比を変える
効果は、既に供給系統の高圧支路の体積内に収容されて
いるエマルジョンの全部を消費するに必要な時間を経過
した後にはじめて生ずることとなる。

道路走行車両ことに市街地を走行する車両に用いる場合
、このような１分間程度にも及ぶ遅延は余りにも長すぎ
、許容することができない。

上述のような有害体積を減少することはエンジンの寸法
によって課せられる限度内でのみ実行できるのであって
、上述の遅延時間を実質的に減少することはできない。

それを例証するためには、たとえば車両非走行時のエン
ジンはアイドリングしていなければならず、この場合、
ことに停車が長い場合には軽油のみを供給しなければな
らないが、これと反対に、再び走行し始めた時、高速道
路走行時などには、好適には水が最も多量（重量で約１
５−２０％）にあるエマルジョンを供給するべきである
。

次の欠点としては、水／軽油エマルジョンが時間がたつ
につれて不安定性をみせることがあげられる。

本発明の目的は、直ちにエマルジョン比が変化する水／
軽油エマルジョンをエンジンに供給することを可能にす
ることにある。

すなわち本発明は往復動型噴射ポンプとインゼクタとを
包含する、炭化水素成分とこれに混和しにくい化合物成
分とから成る可燃性エマルジョンをその成分比が直ちに
変更できるようにしながら内燃機関へ噴射する装置にお
いて、前記炭化水素の燃料のみを圧送する噴射ポンプの
吐出流をふたつの流れに分割し、第１の流れは支路によ
り前記インゼクタへ送り、第２の流れは支路によりトラ
ンスファ装置へ送るようにし、前記］・ランスファ装置
を、内部体積をふたつの体積部分に分割する可動隔離部
材を有する密閉容器で構成し、一方の体積部分は支路に
接続して前記炭化水素燃料を充満させ、他方の体積部分
は前記エマルジョンの他方の成分を充満させこのエマル
ジョンの他方の成分の供給源と前記インゼクタとの両方
にダクトによって接続したこと、さらに前記インゼクタ
をその上流側に配置した静的エマルジョン化装置と協働
せしめたことを特徴とする装置にある。

以下、本発明を添付図面に例示したその好適な実施例に
ついて詳述する。

図面に示す噴射ポンプｌは機械的駆動手段２によって駆
動され、タンク３から軽油を供給する。

このタンク３には供給管路４と戻し管路５が連結しであ
る。噴射ポンプｌからの給油はダクト６を介して送り出
され、ふたつの支路６Ａ、　６Ｂにわかれる。

弁７で絞られた支路６＾は、ダクト９−を介してインゼ
クタ８に軽油を供給する。他方の支路６Ｂは残りの軽油
をトランスファ装置１０に送る。本発明装置の主要部分
を構成するこのトランスファ装置ｌＯは可動隔離部材１
１を包含する密閉容器で形成される。

可動隔離部材１１はこの容器の中の体積をふたつの格別
の体積部分に分割している。これらふたつの体積部分内
に存在する圧力は等しい。

この可動隔離部材はたわみ性があり弾性もある隔膜か、
またはベローズ、可動ピストンまたはその類似部材で形
成することができる。

隔膜の形とするか、またはベローズの形としたこの隔離
部材１１は、たとえば上述のエマルジョンの成分に対し
科学的な耐性を有する天然または合成重合体、金属フォ
イル、複合材料などのようなたわみ性の材料から作るこ
とができる。この隔離部材はトランスファ装置１０内で
正しく支持され拘古六　ｈ　　ｈ　Ｉ＋　ｈ　　１７１
１　　；　ｔ！　Ｌｓ　ｈ＜　　　　Ｐ　σ）を２＊Ｐ
　１．７　市Ｍ　ｈ＜ｇ仕られることがないようにしで
ある。

逆に、場合によってはこの隔離部材１１をピストンの形
とすることができる。この場合容器の内部形状は、この
中を摺動するこのピストンの横断面形状に正確に整合す
る形状とする。このピストンはたとえば金属、セラミッ
クスまたはフルオロカーボン類のような剛性のある重合
材料などの剛性材料で作ることができる。

好適な形状は円筒形であって、その接触面は精密に研磨
加工される。

支路６Ｂに隣接する体積部分Ｇには軽油が満たされてお
り、他方の体積部分Ａには軽油中に乳化させようとする
水が満たされている。

噴射ポンプｌの各給油衝程ごとに、軽油はトランスファ
装置ｌＯ内部の圧力を体積部分Ａに伝達する。この結果
、体積部分Ａ内に収容されている水は、隔離部材１１の
動きのために、この隔離部材で動かされた体積に対応す
る量だけ、制御弁１３で絞られたダクト１２を介してイ
ンゼクタ８へと送られる。

これとは逆に、噴射ポンプｌの６戻り衝程すなわちイン
テーク衝程においては、トランスファ装置１０内のＧ側
では負圧が発生し、この負圧が隔離部材１１の反対側に
伝達されて、水をタンク１４から管路１５および逆止弁
１６を介して吸引する。必要に応じ管路１５内に補助の
給水ポンプ１７を介装することもできる。この補助の給
水ポンプはトランスファ装置１０にわずかな過圧を及ぼ
し、これによってタンク１４を無理な位置とする必要を
なくすことができる。

エンジンのインゼクタ８には、混合ダクトと、内部にエ
マルジョン化装置とを設けなければならない。このよう
なインゼクタはその内部に、たとえば固定の噴流式分散
エマルジョン化装置を合体せしめることで形成すること
ができる。この噴流式分散エマルジョン化装置は小型で
あって通常設計のインゼクタの上流側に設けることがで
きるのである。

エマルジョン化装置の上流側の水／軽油混合ダクトはイ
ンゼクタ８の内部または外部に配置することができる。

従ってこのインゼクタはそれぞれ軽油および水のための
各別の入口ボート９および１２を有するか、または混合
物のためのひとつの人口ボートのみを有するものとなる
。

インゼクタ８からの戻りはダクト１８を介して、逆止弁
１６の上流側の給水バイブ１５へはこばれる。

要約するに、本発明装置の機能は、静止のエマルジョン
化装置と協働するインゼクタ８に軽油と水とを所望の割
合で供給することにある。軽油は噴射ポンプｌで直接に
給送されるが、水はこれとは逆に、軽油の一部分でトラ
ンスファ装置を駆動することによりこのトランスファ装
置を積極移動ポンプとして作用させて押し送るのである
。

軽油と水との相対的な虫は各ポンプ圧送衝程ごとに弁７
および１３で制御される。

上記ふたつの弁の一方すなわら図面中の弁７は一度だけ
その位置を調節すればよく、トランスファ装置１０の体
積Ｇ内への流入流を確保するように支路６＾内部の局部
的圧力降下を生じさせるのである。

この場合、弁７は、この所望の圧力降下を維持する目的
で較正された較正ノズルと置き換えることができる。

図示の実施例において、もうひとつの弁１３は上述とは
逆に始終変調制御される。この弁の作用はダクト１２へ
の流出流を絞ることによってエマルジゴン比すなわち軽
油対水の重量比を調節することにある。

上述の調節は上記ふたつの弁の役割を逆にすることによ
っても達成することができる。また、本当に必要な弁は
制御弁の方であることは明らかである。

流出流Ｅにおけるこの割合の調節に要する時間は１秒間
よりも短い時間であって、たとえば５０〜８０ミリ秒程
度の値となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適なｌ実施例の回路図である。 １・・噴射ポンプ、２・・機械的駆動手段、３・・タン
ク、４・・供給管路、５・・戻し管路、６・・ダクト、
６＾、　６Ｂ・・支路、７・・弁、８・、Ｉソゼクク−
１０・・トランスフｙ坊Ｆａ−ＩＩ・・可動隔離部材、
１２・・ダクト、１３・・制御弁、■４・・タンク、１
５・・管路、１６・・逆止弁、１７・・給水ポンプ。 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　往復動型噴射ポンプ（１）とインゼクタ（８）とを
   包含する、炭化水素成分とこれに混和しにくい化合物成
   分とから成る可燃性エマルジョンをその成分比が直ちに
   変更できるようにしながら内燃機関へ噴射する装置にお
   いて、前記炭化水素の燃料のみを圧送する噴射ポンプの
   吐出流をふたつの流れに分割し、第１の流れは支路（６
   Ａ）により前記インゼクタ（８）へ送り、第２の流れは
   支路（６Ｂ）によりトランスファ装置（１０）へ送るよ
   うにし、前記トランスファ装置（１０）を、内部体積を
   ふたつの体積部分（Ｇ、Ａ）に分割する可動隔離部材（
   １１）を有する密閉容器で構成し、一方の体積部分（Ｇ
   ）は支路（６Ｂ）に接続して前記炭化水素燃料を充満さ
   せ、他方の体積部分（Ａ）は前記エマルジョンの他方の
   成分を充満させこのエマルジョンの他方の成分の供給源
   と前記インゼクタ（８）との両方にダクト（１２）によ
   って接続したこと、さらに前記インゼクタ（８）をその
   上流側に配置した静的エマルジョン化装置と協働せしめ
   たことを特徴とする装置。 ２　請求項１記載の装置において、前記可動隔離部材を
   隔膜で構成したことを特徴とする、可燃性エマルジョン
   を内燃機関へ噴射する装置。 ３　請求項１記載の装置において、前記可動隔離部材を
   ベローズで構成したことを特徴とする、可燃性エマルジ
   ョンを内燃機関へ噴射する装置。 ４　請求項１記載の装置において、前記可動隔離部材を
   、前記トランスファ装置（１０）内で滑動するピストン
   で構成し、前記体積部分（Ａ、Ｇ）の間に密封を与えら
   れるようにしたことを特徴とする、可燃性エマルジョン
   を内燃機関へ噴射する装置。 ５　請求項１ないし４のいずれかに記載の装置において
   、前記内燃機関を圧縮点火機関すなわちディーゼルエン
   ジンとし、前記エマルジョンの成分を軽油と水としたこ
   とを特徴とする、可燃性エマルジョンを内燃機関へ噴射
   する装置。 ６　請求項１記載の装置において、前記インゼクタ（８
   ）へのふたつのダクト（６Ａ、１２）の一方に制御弁を
   介装し、この制御弁の開度を前記エマルジョンの成分間
   の重量比に従って変調し、他方のダクトには弁、較正ノ
   ズルまたはその類似部材によって一定値の圧力降下を維
   持せしめるようにしたことを特徴とする、可燃性エマル
   ジョンを内燃機関へ噴射する装置。 ７　請求項１ないし６のいずれかに記載の装置において
   、前記体積部分（Ａ）と前記エマルジョンの第２の成分
   の供給源（１４）との間に逆止弁（１６）を介装したこ
   とを特徴とする、可燃性エマルジョンを内燃機関へ噴射
   する装置。