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JPS5920863B2 - 内燃機関の燃焼および汚染物発生制御方法ならびに装置 - Google Patents
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JPS5920863B2 - 内燃機関の燃焼および汚染物発生制御方法ならびに装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼および汚染物発生制御方法ならびに装置

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JPS5920863B2
JPS5920863B2 JP50124247A JP12424775A JPS5920863B2 JP S5920863 B2 JPS5920863 B2 JP S5920863B2 JP 50124247 A JP50124247 A JP 50124247A JP 12424775 A JP12424775 A JP 12424775A JP S5920863 B2 JPS5920863 B2 JP S5920863B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は内燃機関の燃焼および汚染物発生制御方
法ならびに装置に関するものである。
これまで往復ピストン内燃機関の吸込装置に水および蒸
気を注入する方法が提案されている。
水を注入することの欠点の1つは水を蒸気に変換する時
過剰の熱伝導を引起すことである。
このことにより入口弁をひずませることがよく生ずる。
更に水にはシリンダの燃焼過程に支障を生ずるという問
題もある。
燃料と空気の不均一な分散プラス不完全な気化および混
合は水の気化にエネルギが消費されるためにより悪化す
る。
蒸気注入に対する従来技術の提案は主に2種類に分類す
ることができる。
即ち蒸気を吸込マニホルドの真空に直接注入するか、ま
たは蒸気を絞り弁のリンク機構速度制御の一部分に注入
するかである。
どちらの場合も機関作動の全範囲にわたって十分な量の
蒸気を供給することができないかまたは成る状態の下で
過剰の蒸気の量を供給するか、または必要な量の蒸気を
供給できないかのいずれかである。
真空制御装置においてから運転のとき適切な量の蒸気を
注入することはできず(一般的に多すぎる)、また全負
荷状態では全(不十分な量の蒸気である。
上述の真空制御装置および絞り弁リンク機構制御装置の
双方において低速から全負荷状態で絞り弁を全開にして
加速する間蒸気はほとんどまたは全熱注入されない。
このときはまさに最大の量の蒸気注入が必要なときであ
る。
従来技術の提案において更に意図的またはこの提案によ
る導管の結果蒸気が機関に注入される前に蒸気がほぼ冷
却してしまうことがよくある。
蒸気注入による効果を最大にするため注入した蒸気の温
度をできるだけ高温に維持するのが一般的に望ましい。
本発明は作動状態に関連して適切に制御した量の蒸気と
同時に時に応じて高温排気ガス、空気、水素および、例
えば過酸化水素、メチルアルコール、またはアンモニア
などの添加物を出力が増加するにつれて真空が増加する
入口点に注入することによって上述の欠点を除去する。
この入口点としてはアイドリンク調製ねじまたは気化器
の通口またはその双方があり、あるいはインバータによ
ってPCV通口に注入することができ、あるいは気化器
の下方の別個のアダプタ板によって燃焼室に蒸気を注入
することができる。
このようにすることによりPCV系統、通口、および燃
焼室を清浄に維持することができ、またこのことによっ
てシリンダの熱容量が増加し、またサイクル肖りの特定
の熱が高くなり燃焼室サイクルのホットスポットの内部
冷却力を増加し、ピーク温度を低下し、爆発、ホットス
ポット早期点火、および窒素酸化物(NOx)の形成(
約1871.1°c(3400y)以上で形成される)
を防止し、また蒸気の膨張の蒸気エネルギを使用してト
ルク、加速および効率を増加することができる。
温度または負荷またはその双方に基因する機関(=般的
にいえば燃焼サイクルの過程での)の要求に応じてこの
装置により付加すべき特定の高温蒸気の量を増加するこ
とができる。
この装置をすべての燃焼過程に適用することができる(
効率をよくし、また熱的および機槻的応力、および発生
物を減少するため)。
例えばサイクル往復機関などの内燃機関(上述“のよう
な)、ワンクルなどのロータリ内燃機関において厳密な
ロータの封鎖を保護し、最良に近いF/A比による作動
での経済性を高め、きれいで完全な燃焼を得ることがで
きる(これら機関の現在の作動ではロータの封鎖を保護
するために得る冷却燃料は非常に多く、これは経済性が
悪く、また炭化水素および一酸化炭素の発ギ量が非常に
多く、また今日の発生物の必要量まで減少するため大き
な熱反応器または触媒反応器を必要とする)。
タービンおよびジェット機関において燃焼効率を改善し
、また危険な程度の高温を減少し、タービン翼に関して
安全性と信頼性を高め、保守を少なくし、製造費と発生
物を減少する。
例えば蒸気機関およびスターリング機関などの外燃機関
、およびいかなる加熱ボイラまたは加熱炉においても燃
焼効率を改善し、発生物汚染を減少し、寿命を延ばすた
めバーナ部の臨界温度を減少することができる。
本発明の特別な実施例の一つにおいて貯水タンクを機関
上方の機関隔室に取付け、重力供給を行う。
この重力供給の最大量は貯水タンクを高く配置すること
により、またフラッシュボイラを機関隔室の下方に配置
することにより得ることができる。
フラッシュボイラを排気ガスにより加熱し、またこのフ
ラッシュボイラに流入する水の流れを排気ガス温度に応
答する可変オリフィスにより制御する。
温度が上昇するにつれ弁を開放してより多くの水がフラ
ッシュボイラに流入することができるようにし、またこ
のことにより一層多くの蒸気を生ずる。
このようにして機関の蒸気要求に応答して注入する蒸気
量を制御する。
蒸気の流れより水の流れを調整することによりTJt脚
が簡単になり、高温による腐食の問題を減少することが
できる。
フラッシュボイラは取付または他の要因により種々の構
造にすることができる。
超音波エネルギを注入した蒸気に加える。
蒸気をホイツスルに通過させることにより蒸気それ自体
によって超音波エネルギを発生させることができ、ある
いは他の手段により超音波エネルギを発生することがで
きる。
この超音波エネルギにより混合と分散を向上することが
できる。
更に本発明により蒸気、触媒および超音波エネルギを燃
料混合気に組合せて水素ガスを発生する。
この水素ガスにより燃焼能力を高め、悪化した燃料空気
混合比にも機関が作動することができる。
更に水素により熱伝導および熱分配を改善することがで
きる。
従来技術の提案では減少する真空場(から運転で真空最
大、絞り弁全開で真空最小)に蒸気を注入する。
このことばから運転におけるゼロから絞り弁全開におけ
る最大まで真空が増加する場に注入するのに望ましい状
態とまさに正反対である。
この理想的な部分はアイドリンク調製ねじの入力側であ
る(第1〜9図参照)。
から運転において残っている僅かな真空は水柱す使用す
ることによって効果的にゼロにすることができ(アイド
リンク調製ねじのから運転における真空よりも水柱圧に
おいて等しいかまたは僅かに大きい)、この水柱の一端
をフラッシュボイラの入力側に、他端を流体ドレン弁に
接続する。
この装置において可撓性のしぼみうる壁を有する加速、
減速貯蔵器に接続する共通管を使用してフラッシュボイ
ラに水を足したり取除いたりし、流動的に変化する状態
の下で蒸気の量、質に対する機関の要求を満たすように
する。
減少する真空場を使用して蒸気のための増加する真空入
力効果を生ずるためインバータ装置を設ける(第5〜9
図および11〜17図参照)。
このインバータ装置によりから運転において理想的なゼ
ロ真空を生ずることができる(更に流体ドレン柱も必要
でない)。
第5図に示すように絞り弁全開に近接部分まで真空は滑
らかに上昇を続けここで急激に低下する。
第5,16および9図に示すように水に排気マニホルド
の全圧力を直接または低慣性の流体弁を介して交互の排
気圧を半波長調整して水に加え、その後にこの排気圧を
インバータに排出することによって修正する。
このことにより水に増加する排気圧(大気圧以上の圧力
)を生じ、上述の絞り弁全開における真空減少を修正す
ることができる。
この結果貯水タンクにかかる大気の全圧からインバータ
を経て加わる蒸気入口点の全圧を引いた差圧は徐々に上
昇することができ、この差圧ばから運転におけるゼロか
ら増加する出力に従って絞り弁全開における最大値まで
徐々に上昇する。
インバータは出力要求に追従しから運転において流量を
ゼロにし、また出力が増加するにつれて絞り弁全開まで
蒸気流を徐々に増加することができる。
減速の際蒸気流を完全に遮断しまたいかなる過剰の流体
も排出するようにする。
加速の際タンク流体の頂部に加わる排気圧により加速中
に必要な蒸気を生ずる。
機関停止において機関へのすべての蒸気流を即座に遮断
し、機関流体導管のいかなる流体をも排出する。
機関の遮断のとき空気の欠乏によりジーゼリング(あと
燃え)を防止する補助を行う。
更にインバータにより出力に比例して空気吸入を生じ、
リーンアウト空気を増加する。
機関は上述の発明とともに作動するとき最高の経済性と
最小の発生物で使用することができる。
本発明の目的は上述のような構造と技術を組込み、上述
のような機能を果たす内燃機関の燃焼および汚染物発生
制御装置を得るにある。
図面につき本発明を説明する。
第1図において本発明による発生物防止装置501の実
施例を示す。
この装置501に貯水タンク503、フラッシュボイラ
505および可変オリフィス制御弁507を設け、この
制御弁によりタンク503からフラッシュボイラ505
に流れる供給水量を調整する。
第1図に示す装置5010重要な特徴はフラッシュボイ
ラ505に発生する蒸気をアイドリンク調製ねじ509
において機関の吸込装置に供給する。
この点で蒸気を機関に供給することは多くの利点がある
アイドリンク調製ねじの位置は気化器の乱流の激しい地
点であり、このことにより燃料混合気と蒸気の混合を行
い易くなる。
更にこの位置によりこの位置の真空と絞り弁の位置との
間に非常に望ましい関係が生ずる。
この関係を第5図に示し、種々の絞り弁の開放に対する
アイドリンク調製ねじの位置における真空をプロットす
る(破線にて示す)。
アイドリンク調製ねじの位置における真空は絞り弁の閉
鎖時における2 4.5c/rLH20(水柱10イン
チ)から絞り弁全開における254crI′LH20(
水柱100インチ)を僅かに上回る圧力まで絞り弁の開
放を増加するに対してほぼ直線的に変化する。
本発明の目的からアイドリンク調製ねじの位置における
真空の程度と変化により種々の絞り弁の開放における機
関の要求を満たす発生蒸気との共働が他の位置における
真空よりも良好になる。
この他の位置における真空としてマニホルド内で気化器
外の真空(第5図において実線にて示す)、または排出
通口における真空(第5図において一点鎖線にて示す)
がある。
マニホルド内で気化器外の真空は機関作動の異なる条件
において必要な量の蒸気を注入するに望ましい状態とは
本質的に逆の変化がある。
絞り弁の開放の変化に伴う排出通口の真空の変動は実際
上本発明の蒸気注入装置との望ましい共働を行うもので
ある。
しかし、排出通口を使用する大きな欠点は新車および中
古車の双方の大部分において車の最初の装備の部分とし
て多胴気化器の1個の胴体に対してのみ排出通口を設け
ることである。
従って両方の胴体のための排出通口を使用することは気
化器を再び作用させることが必要になる。
排出通口を使用する他の欠点は機関の構造の多くにおい
て排出通口に真空点火促進装置を接続し、蒸気注入装置
を排出通口に接続するには真空点火促進装置のための真
空の実効損失を許容するのに成る程度の補正が必要にな
る。
この実効損失は蒸気注入導管を排出通口に連結すること
により生ずる。
逆にアイドリンク調製ねじを経て蒸気を誘導することに
よっては単胴または多胴にかかわらず機関の気化器にほ
とんど常に存在する接続部を使用するという利点を有す
る。
またアイドリンク調製ねじを使用することによっては他
にどんな補正も必要ではない。
これはアイドリンク調製ねじをいかなる関連の機関装置
、例えば真空点火促進装置などに接続しないからである
導管511により供給水をタンク503から制量弁50
7に導((より詳細に°は第8図に示す)。
導管513により制量した水を制量弁507の出口から
T字状継手515(第1,2および3図に示す)K導く
T字状継手515に接続した導管517により制量した
水をフラッシュボイラ505の入口端に導き、このフラ
ッシュボイラ505の入口端を第1および2図に示すよ
うに頂部に配置するか、または第4図に示すように底部
(マニホルドに隣接して)に配置する。
第1および8図に明示するようにフラッシュボイラ50
5をコイル状にした管とし、制量弁507の外部519
を包囲する。
第1図に示す実施例においてフラッシュボイラ505の
全体を機関の排気ガスマニホルド521の外部に配置し
、またフランジ523により排気マニホルドの外部のク
ランプ位置に保持し、このフランジを制量弁組立体50
7の一部として形成し、またフラッシュボイラ505上
外端に掛合させる(第8図参照)。
フラッシュボイラ505の外端を導管525および支導
管525Aによりアイドリング調製ねじ継手509に接
続する。
(第1図参照)アイドリンク調製ねじにおける真空に対
する応答を得ることは導管525Aを直接アイドリング
調製ねじに接続することによって示したが、この点にお
ける真空を得る他の装置を使用することもできる。
例えば管を気化器の頂部から気化器内に下方に延在させ
アイドリンク調製ねじにおいてベンチュリ管ののど部に
達せしめこの点において真空を得るようにする。
新型の車の構造において気化器の多くの所要位置の任意
の1個を比較的容易に選択でき、これによって絞り弁の
開放に応答して所要の真空変化を生ずることができ、ま
た厳密にアイドリンク調製ねじの部分における真空を使
用する必要はない。
しかしアイドリンク調製ぬしは都合のよい点であり、は
とんどすべての車、新旧両型の車においても使用するこ
とができ、絞り弁の開放の変化に伴う機関の真空の変化
の所要の型を得ることができる。
第1図に示すように導管527を機関気化器の排出通口
の入口529および真空点火促進装置ユニット531に
接続する。
排出通口529における真空は機関作動の大部分の状態
においてアイドリンク調製ねじ509における真空より
大きい。
この関係を上述のように第5図に示す。
排出通口529における真空、アイドリング調製ねじ5
09における真空およびこれらに関連の導管525Aお
よび527の真空は異なるためこれら2個の導管525
Aおよび52γを図示のように互いに接続することがで
きる平衡装置および平衡技術を設けることが必要である
第4図に示すようにこの平衡装置として導管527にお
ける制限オリフィス533および空気噴出孔535を設
け、この空気噴出孔を大気中に開放し、また導管527
に配置する。
大気中に通ずるこの空気噴出孔と制限オリフィスとを組
合せることにより導管527における真空を低下させ、
導管525Aにおける真空にほぼそろえる。
この平衡装置および作用により蒸気を排出通口529お
よびアイドリング調製ねじ509の双方に流すことがで
き、排出通口529におけるより高い真空によって導管
525Aの真空を上回り逆流するのを防止する。
熱い排気マニホルド521の外部にフラッシュボイラ5
05を配置することによって導管517の水をフラッシ
ュボイラの出口において蒸気に変換するのに十分な熱を
フラッシュボイラに吸収させる。
第8図に明示するようにこの熱伝導は排気マニホルドの
壁構体からフラッシュボイラのコイル状の管で生ずるよ
りも主に本体519の比較的薄い壁部の中央内部からフ
ラッシュボイラ505のコイル状部に生ずる。
従って第8図で明示するように制量弁組立体の本体51
9に開放下端537を設け、この開放下端を排気マニホ
ルド521のねじを切った開口538に螺着し、排気マ
ニホルドの熱い排気ガスを中空内部539に上昇流入さ
せる。
この本体519を真ちゅうなどの高い熱伝導性を有する
材。
料で形成するとよい。
またフラッシュボイラ505を本発明の特別な実施例に
おいて市販されている程度に純粋な耐蝕性、高熱伝導性
、および低コストのアルミニウムにより形成する。
この特別な実施例においてフラッシュボイラの管の外径
はほぼ3.175mm(1/ 8インチ)である。
本発明の上述の実施例におけるように弁組立体507に
よりフラッシュボイラ505に流入することができる供
給水量を制御して機関の作動の変化する状態において機
関の変化する要求(以下により詳細に説明する)に応答
する蒸気量を発生する。
例えば制量弁組立体507をより広く開放させることに
よってより多くの水をフラッシュボイラに流入させ、機
関の出力および排気ガスの温度が高い機関の作動状態に
おいて一層多量の蒸気を発生させることができ、またか
ら運転より少し高めの低出力作動および低絞り設定など
の注入される蒸気が少なくてよい機関作動の状態におい
てフラッシュボイラ505に流れることができる供給水
量を制量弁507により減少する。
次に制量弁507によりこのことを行う方法を第8図に
つき詳細に説明する。
との制量弁507に上述したように下部本体即ち栓51
9を設ける。
更にこの弁組立体507に弁座541と可動弁素子54
3とを設ける。
第8図に示す実施例において弁素子543をワイヤ54
5に形成した球形上端とし、本発明の特別の実施例にお
いてはこのワイヤの外径を約1.52mm(0,060
インチ)とし、またモリブデンなどの低膨張材料で形成
するとよい。
ワイヤ545の長さの大部分を薄い壁の管547に同心
に配置し、この管547をステンレス鋼などの比較的熱
膨張率の高い材料で形成する。
本発明の特別な実施例においてこのステンレス鋼管54
7を2.36mm(0,093インチ)の外径とする。
この管547を薄い壁を有する管とし、管54γの内径
とワイヤ545との間に適当な間隙を生ずるようにする
管547の上部フレア付端部549を上部ヘッド組立体
に保持する(第8図において符号551で示す)。
この上部ヘッド組立体551に第1部材553を設け、
この第1部材に円錐形の傾斜した着座部を設け、フレア
部549の下側を支持し、また組立体551に内側部材
555を設け、この内側部材に円錐形下端を設け、フレ
ア付端部549の対向表面に損金させる。
部分555をねじ557により部分553に螺着し、ま
た部分553をナツト559により外殻ハウジング51
9の所定位置に保持し、このナツト559をねじ561
により外殻ハウジングの上端に螺着する。
ロッドまたはワイヤ545の上端を管547に対してこ
れら2個の部分間の異なる熱膨張に基づいて自由に移動
できるようにするとともにロッド545の下端を管54
7にロックする。
第8図の下部に図示したように低端563を溶着して閉
鎖し、また管と内部ワイヤを部分565で曲げ、管とワ
イヤのこの下端において2個の部分間にいかなる相対的
な運動を生ずることのないよう防止する。
このようにして管547とワイヤ545との間の異なる
熱膨張に基づいてワイヤの上端543を弁座541に対
して機関の排気ガスマニホルド521の排気ガスの温度
レベルに基づく量だケ動くようにする。
排気マニホルドの排気ガス温度が増加するにつれて管5
47はロッドまたはワイヤ545より一層速い割合で一
層多くの量膨張し、このことにより弁座541からワイ
ヤの上端543を後退させ、一層多量の供給水を入口5
11から出口導管513に流入させることができる。
平素制量弁組立体507を調整し、平素機関から運転速
度において閉鎖するようにする。
この調整を弁座541の調整により製造の段階で行う。
弁座541を部材567の下側に形成する。
部材567を継手511において動きうるようにし、こ
の調整を行うようにする。
本発明の一実施例において部材567を継手511に螺
着する。
他の実施例において部材567を継手511に圧嵌して
保持する。
いずれの場合でも弁の調整を継手513に真空を加える
ことにり設定する。
部材567を所定位置に移動して弁座541および弁素
子543に予め適切に負荷を与えることによって部材の
調整を行い、所要の機関作動温度において頂度これら2
個の部材が開放するようにする。
タンク503の位置は本発明の重要な特徴の一つである
機関の隔室および機関の上方にタンクを有することによ
りタンクの水が熱を吸収し、また気化器および気化器の
吸込マニホルドの周辺領域において機関隔室に対して安
定した温度を得ることができる。
水は高い潜熱を有するため貯えた水に吸収される熱は相
半長時間にわたり機関の隔室に保持され、機関をある時
間停止した後火に始動させるのに役に立つ。
これは燃料の気化を改善し、また機関吸込構体にわたる
温度を一層均一に分布させるのに役立つためである。
更にこのことによりシリンダの各々の間に一層均一な体
積分布を生ずることができ、また更にシリンダの各々の
間に一層均一な燃料/空気混合比を得ることができる。
貯水タンク503を可撓性プラスチック材料で形成する
とよく、このことにより貯水タンクは柔軟性のあるもの
にし、機関の隔室において得られる空間に適合させるこ
とができる。
このことにより非常にこみ入った、また剛固な貯水タン
クでは使用できない不規則な空間構成を有する機関隔室
においてタンクは必要な貯水能力を得ることができる。
タンクが可撓性であることにより初期の据付けが容易に
もなる。
フラッシュボイラおよび制御弁組立体の上方にタンクを
配置することは本発明の更に他の重要な特徴であり、こ
れはこのようにすることにより制御弁組立体507に確
実に適切な供給を行う縦型貯水タンクを形成することが
できるからである。
このことによりいかなる機関の作動状態においても機関
真空の量または真空不足にかかわらずフラッシュボイラ
は常に流れを受入れることができる。
本発明の更に他の重要な特徴は装置501に流体ドレン
弁と可撓壁アキュムレータとの両方を設けたことであり
、この可撓性アキュムレータをアイドリンク調製ねじお
よび排出通口における変化する機関真空に共働させ、弁
507自体により得られる調整および全ての作動状態に
おける機関要求に適合するに必要な加速および減速期間
中変化する機関温度に対するこの弁の流動的な反応にわ
たりおよびそれ以上に加速の際増加した蒸気流を生じ、
また減速の際機関への蒸気流を減少する。
加速の際しぼみうるアキュムレータは加速中真空の程度
に比例してその壁部をしぼませることによってその容積
を減少する。
このことにより一層高い温度を発生する加速の際のより
高い正味平均有効圧の期間中必要とされる追加の蒸気を
生ずる。
この追加の蒸気により過剰温度を防止することができ、
早期点火および爆発の双方、および望ましくない亜酸化
窒素の形成を防止する。
第2図の実施例においてこの可撓性壁部を有するアキュ
ムレータを参照符号569で示し、流体ドレン弁を57
1で示す。
第3図の実施例においてこの可撓性壁部を有するアキュ
ムレータと流体ドレン弁を一体にする。
第3図の実施例の好適な形成においてほとんど均一の壁
厚で形成し、この可撓性壁部を有するアキュムレータに
水を充たし、弁507からの水を制限なく連通させる。
加速の際アキュムレータの上部はしぼみアキュムレータ
569からフラッシュボイラ505に流れる余分な流体
流を部分的に制限する。
このことにより機関作動を不安定にする過剰の水流を防
止するよう調整した流れを得ることができる。
減速の際アキュムレータ569は固有の弾性により膨張
して装置に真空を生じて排出通口のまたはアイドリンク
調製ねじまたはその双方の入口点にこの真空状態が達し
、蒸気または水滴またはその双方を含むこれらの導管の
流体はこの減速状態中引き戻される。
この減速状態においては特にCO(一酸化炭素)および
HC(炭化水素)などの発生物を最小にするため機関に
流入する感知できる程度の余分な蒸気は望ましくない。
このことにより最適燃焼条件および最適経済作動を得る
ことができる。
この水は制御弁によっては即座に制御できない。
しかし弁それ自体が即座に作動できないのではなく弁周
囲のマニホルドの材料の部分を即座に冷却できないため
である。
従って機関それ自体のこの固有の問題を克服するためア
キュムレータなしでは装置を通過してしまう多すぎる流
体の固有の過剰をアキュムレータにより制御し、更に平
素の減速状態に対して過剰の水を膨張したアキュムレー
タから十分取除くようアキュムレータを設計する。
しかし機関に貯えられる熱を急増させる機関の長時間に
わたる大出力使用に続く大減速の陳弁を通過する流体が
依然として成る程度ある場合流体制御弁のオーバーフロ
ー能力があり水をT字状継手515の高さまで上昇させ
ることなくこのオーバーフローを処理することができ、
また従って水は導管517に流れ込むことはできない。
その代り水は導管573を下って流体弁571に達し、
流体弁の頂部からあふれ出て、過剰の流体を排除するこ
とができる。
第2図に示すようにT字状継手515と流体弁の上向を
端部571との間の距離りはから運転時において真空の
水柱圧(インチ オプ ウォーター)に等しいかまたは
僅かに太きい。
このことにより弁が漏洩してもから運転中いかなる流体
も機関に流体を流入させず、これは導管の流体の安定し
た静落差はアイドリング調製ねじにおいて得られる真空
より大きいか等しく、従って必要でなく、また望ましく
ない状態の下で水は機関に導入されることはない。
弁571を垂直に、従って平素内側をぬらすよう弁57
1を図示のように配置し、最適な封鎖を得るようにする
これは良好な最適燃焼制御をうるためにはいかなる点に
おいても装置に空気が流入しないようにすることが重要
であるからである。
装置を管とともに示しこの管を平素3.175mm(1
/8(ンチ)のアルミニウム管とし、外部連続支持構体
に形成したコイル状部575にこの管を配置し、流体ド
レン弁571の外側の周りにコイル状構体を形成する。
このことにより平坦ゴム(通常ネオプレンまたは類似の
材料)の弁を保護および支持することができ、この平坦
ゴム弁をほぼ丸い管の構体で形成し、形成および加硫処
理の最後の段階で平坦にする。
第3図に示す流体ドレン弁と可撓性壁部を有するアキュ
ムレータとの組合せは第2図に示す互いに分離した可撓
性壁部を有するアキュムレータと流体ドレン弁とに関し
て説明したとほぼ同様の方法で作動する。
本発明装置を凍結状態に適応しうるよう設計する。
機関を停止した時制御弁507を閉鎖する。フラッシュ
ボイラ505と、水および蒸気供給装置ドレンとを排水
し、気化器503、可撓性ネオプレン水供給管511、
しぼみうる貯蔵器569およびコイル状可撓性水持管5
75(または569でもよい)を有する流体ドレン弁5
71にのみ水を残しておく。
収容する水が可能な限り凍結した特約4%の必要な膨張
できる形式および材料でこれらの部材を設計し、このこ
とにより凍結の際にも破損は生じない。
凍結後機関を始動させる際部分的な隣接する熱により氷
を溶かし、装置を正常に作動することができる。
本発明の他の重要な特徴は装置の動力を機関の特性に適
合させ真空の変化範囲においてアキュムレータ569が
機関の真空の変化に比例してその容積を変化し、また従
って出力が増加するにつれて余分に必要とされる水を蒸
気に変換して連続的に関に供給し、また出力が減少する
除水が機関に流入するのを防止するよう過剰の水を再び
戻して出力および絞り弁設定操作の可変状態のすべてに
わたって機関の要求に流動的に応答することができるよ
うにする。
作動の成る状態においてフラッシュボイラをあふれさせ
、フラッシュボイラを通過する供給水のすべてを過熱蒸
気に変換しないようにすることができるのが望ましいこ
とがある。
そのかわり絞り弁を全開にして急激な加速を行う時など
の機関作動の成る状態の下では機関に供給される蒸気に
まさに水滴を混ぜるのが望ましい。
これはこれらの水滴に気化熱が吸収されるためであり、
そし機関作動のこれら特別な過酷な状態の下で機関の燃
焼温度を降下させるのに水滴が効果を有するためである
即ちこのような機関作動の過酷な状態において成る量の
水滴を蒸気とともに機関に供給した場合同量の蒸気の場
合より機関温度を降下させるのに一層高い効果が得られ
、この結果機関作動温度に対する降下刃が増加すること
によって望ましくない機関の発生物の量を減少し、この
ようにしない場合発生物を生じる。
この大部分は亜酸化窒素である。
フラッシュボイラをあふれさせることができることの他
の利点は流体の若干部分をガス状よりも液体にする場合
流体の質量が物理的に大きくなることである。
またこのような機関作動の特別な状態において他に制量
弁組立体507のみの動的な作動により得ることができ
る質量流量より機関への流体水および蒸気の質量流量を
大きくすることは重要なことであり、本発明においては
本発明の幾つかを組合せることによって流体量を増加す
ることができる。
本発明において三つの効果的作用がある。
一つには可撓性壁部を有するアキュムレータと、加速の
際増加する真空度によりこの壁が内方に撓むことによる
ポンプ作用がある。
また一つには加速の際に生ずる温度上昇と制量弁の作動
部材間の異なる膨張率の結果生ずる膨張により調整弁自
体の開放が大きくなる作用がある。
更に既にフラッシュボイラに存在している内容物により
多くの熱を与えてその内容物を膨張させ、また従って機
関の入力部にこれを移動させ、機関に質量流量全体を加
える作用がある。
第9図の実施例において他の特徴を示す。
第9図の実施例の構造を以下に詳細に説明するが、この
点において第9図の実施例では制御部材の平素の異なる
膨張としぼみうる貯蔵器からとの両方によりより多くの
流体が装置に加わり、追加の燃料が制御ロンドに作用し
てより一層完全に冷却されるようにし、これによって制
御弁を更に開放さえもさせるようにする。
オリフィスそれ自体を更に開放させる液体流および追加
の流体流の結果他の制御さえも行う。
実際加速の際に中心越えスナップ作用を行う。
従ってこの同軸弁フラッシュボイラ反応装置は第8図の
実施例より反応が早い。
更に第9図の実施例においては減速の除目−の作用を逆
に生ずる。
これは液体流が減少するにつれ中心ロンド弁ステムに対
する水の冷却作用の減少により一層迅速に弁を閉鎖する
ことができる。
熱エネルギ流の速さをこの弁により制御する。
第6図において本発明の他の実施例を示し、この実施例
は機関の真空状態に応答して流れを調節することができ
、また変化する機関の温度状態に応答して変化する可変
領域オリフィスの代りに固定オリフィスを組込んだ装置
により注入蒸気流に対する基本的な機関要求を満すこと
ができる。
しかしこの第6図の実施例に可変領域オリフィスを組込
むことができ、更に(図示のように)燃料を注入蒸気に
混合する装置を組込むこともできる。
可変領域オリフィスの代りに固定オリフィスを使用した
実施例における本発明の重要な特徴は可撓性壁を有する
アキュムレータを水供給制御部材に関連させ、この水供
給制御部材をフラッシュボイラまたは他の加熱部材に接
続して加速の際変化する機関真空の機能として流体流が
増加しうるようにし、また減速の際固定領域オリフィス
にも加わる変化する機関真空に関連して流体流を減少す
ることである。
第6図に図示するようにこの装置に貯水タンク503と
導管511とを設け、この導管を貯水タンク503の底
部から第2貯水タンク603に延在させる。
タンク6030目的はタンク603の水位を符号Hwで
示すように所定の距離に保つことであり、この所定距離
はフラッシュボイラ505に対する入口の下方に向う距
離である。
タンク603の水面とフラッシュボイラ505の入口と
の静落差をから運転の回転数でのアイドリンク調製ねじ
における真空の水柱圧で測定した静落差より大きくする
のがよい。
から運転の回転数でのアイドリンク調製ねじの真空(第
5図参照)はほぼ水柱25.4crrL(水柱10イン
チ)である。
この水柱25.4cfrL(水柱10インチ)の圧力は
僅かに大きい燃料高さで測ったのと同一静落差(以下に
より詳細に説明する)と等しい。
これは燃料が水より小さい比重を有するためである。
導管511Aをタンク603からオリフィス605に延
在させる。
第6図に示すようにオリフィス605(本発明の最も簡
単な形式において)を固定領域オリフィスとする。
しかし第6図に示す装置に可変領域オリフィスを使用す
ることもできる。
このことを後に詳細に説明する。比例オリフィス607
を導管511Aに使用し、このとき燃料を注入蒸気に加
える。
このことの詳細を後に説明する。
第6図に示す実施例において流体ドレン弁571を可撓
性弾性壁を有するアキュムレータ569に組合せ、これ
をオリフィス605とフラッシュボイラ505との間に
配置する。
導管525とこれに関連の分岐管525Aとにより発生
蒸気をフラッシュボイラ505からアイドリング調製ね
じ5090部分において機関導入装置に導く。
上述したようにこの構成体の作動にあたりフラッシュボ
イラ505とタンク603の水位との間の高さHwをか
ら運転の回転数でのアイドリンク調製ねじの部分におい
て発生する機関真空に関連させ、この静落差によってか
ら運転の回転数またはそれ以下に対応する機関真空にお
いて蒸気が機関に流入するのを効果的に防止することが
できる。
機関の回転数が増加するにつれてアイドリンク調製ねじ
509における真空はほぼ第5図の点線で示す状態で増
加し、増加した機関出力によりアイドリンク調製ねじ5
09においてより大きな真空を生ずる。
第5図に示すように増加する絞り弁の開放に対するアイ
ドリンク調製ねじの真空の程度のプロットにより各出力
時での機関作動の安定度の多少を示す。
従って適切な寸法のオリフィス605により特定の絞り
弁開放における機関の要求する注入蒸気を満たすことが
できる。
オリフィスの寸法、および他の安定状態における絞り弁
開放を選択することによってオリフィス605を通過す
る水の量は真空度に従う。
またこのことにより機関の要求に応答して適切に注入蒸
気を供給することができる。
激しい変化の下で不純な蒸気(水滴が若干混入している
蒸気)を追加して以下に述べる状態で機関要求(高い正
味平均有効圧および高い出力による)を満す。
第5図に示すように絞り弁を開放するにつれてアイドリ
ンク調製ねじ509において大きな真空を生ずる。
このことにより固定オリフィス605を通過する流れが
増加する。
更に出力が増加するにつれフラッシュボイラ505の温
度が上昇しこのことによりフラッシュボイラの流体の容
積を膨張させ、機関に流入する質量流量を増加する。
更に可撓性弾性壁を有する貯蔵器569は機関に移動し
たこの容積分だけその体積を減少し、導管525A、5
25および505を経て伝わり貯蔵器569の内側に表
われる真空増加に直接比例してその壁をしぼませる。
この移動する容積はフラッシュボイラ505に対して部
分的に負担であり、この結果蒸気の質を低下させ(蒸気
流に水滴が混入する)このことは機関要求を満たすのに
望ましい。
減速の激しい変化中絞り弁を閉鎖してオリフィス605
を通過する真空をBVにまで減少し、この静落差Hwに
より更に流れるのを停止する。
更に排気温度および従ってフラッシュボイラ505の温
度は減少し、体積変化従って流量が少なくなる。
更に導管525A、525および505を経るアイドリ
ング調製ねじ509における減少した真空が貯蔵器56
9の内側に表われる。
このことにより貯蔵器の弾性壁が増加し、もはや不要に
なったいかなる液体または蒸気をも導管509゜525
A、525および505から膨張した貯蔵器569に戻
り、このようにして流動的な機関要求に答えることがで
きる。
真空感応および流体供給を同一導管を介して最適な作動
と簡便さを得る。
このように例えば加速、減速などの不安定な機関作動条
件において加速の際に必要なより多量の蒸気の注入を可
撓性壁を有するアキュムレータによって行い、このアキ
ュムレータを加速ポンプとして作用させ、また減速の際
に必要な蒸気注入の減少をこの可撓性壁を有すアキュム
レータの弾性的膨張により行い、この膨張により減速の
際に機関に不要なフラッシュボイラ505および供給導
管525,525Aにおける水および蒸気を戻し、この
ことは減速の際にアイドリンク調製ねじ509において
真空が低くなることによって生ずる。
流体ドレン弁571をアキュムレータ569の上部に配
置する。
この場合流体ドレン弁571を安全装置としてタンク6
03のフロート制御弁609が適切に作動しない場合の
不作動安全装置とする。
フロート制御弁609に弁素子を設け、この弁素子を導
管511の下端に関して平素位置決めし、図面に示す水
位においてタンク603の水位を維持する。
フロート制御弁609にアーム611、フロート613
および枢着部材即ち支点613を設ける。
タンク603の水位が低下するにつれフロート613は
降下し、また支点6130周りにアーム611が回動し
て弁609を開放し、タンク603に水を流入させる。
また水位はフロート613により定められる適切位置ま
で上昇し、弁609を閉鎖する。
弁609および関連の機構が故障した場合アキュムレー
タ569の頂部に配置するタンク503から流体ドレン
弁571に延在する落差によって流体ドレン弁571を
開放し機関の吸込装置にいかなる水の流れもないよう防
止する。
上述のように固定領域オリフィス605を可変領域オリ
フィスに代えることができ、またこの可変領域オリフィ
スを変化する機関温度により制御し、このことは第8図
のオリフィス541に関連して述べたのと同様である。
本発明の他の実施例において、燃料をフラッシュボイラ
に導入した流体に加え、機関シリンダの手前において反
応生成物を形成する所要の反応生成物は水素および一酸
化炭素であり、またこれら生成物は482.2℃(90
0下)またはそれ以上の温度に加熱した反応器により容
易に形成することができ、この温度は機関の排気装置か
ら容易に得ることができる。
第6図に示すように本発明のこの形式の特別な実施例に
おいて例えば機関燃料タンクまたは気化器のボール(第
6図にて617の符号で示す)または他の供給源などの
供給源から燃料を取出し、また導管619からタンク6
21に導く。
タンク621の燃料の高さをフロート6250作用の下
で弁623により調整し、このフロート625をアーム
の一端に取付け、このアームを他端において支点629
に枢着する。
このフロートと弁構体をフラッシュボイラ505の入口
の下方に所定距離HF離間させてこれを維持する。
この距離HFはHwよりも十分大きく、距離HFでの燃
料の静落差は水の距離Hwの静落差に等しく、またこれ
ら静落差の双方をから運転の回転数でのアイドリンク調
製ねじにおける真空に等しいかまたはほんの僅か大きく
する。
導管631により燃料をタンク621からT字状継手に
導きこのT字状継手をオリフィス6050入口端におい
て導管511Aに接続する。
比例オリフィス633を導管631に配管し、またこの
比例オリフィス633を導管511Aの比例オリフィス
607に関連させ、導管631の燃料および導管511
Aの水のそれぞれの流速を正確に比例して調節する。
混合した燃料と水をオリフィス605に通過させ、フラ
ッシュボイラ505の入口に流入させる。
フラッシュボイラ505に混合流体を加熱して、予燃焼
反応生成物、例えば水素および一酸化炭素を生じる温度
にし、このことにより機関シリンダの燃焼を著しく高め
る。
水素アキュムレータ635を好適には弾性膨張可能貯蔵
容器とし、この水素アキュムレータをフラッシュボイラ
の出口とアイドリンク調製ねじ509との間の高い地点
に配置し、機関の点火の停止後およびフラッシュボイラ
の残熱により水素を発生しつづける間に発生する水素を
蓄積する。
他の高いドーム型アキュムレータを室に固着して設計し
て吸込装置に挿入しこれと同一の目的を達成するように
することができる。
この水素アキュムレータ635により機関を停止した後
この機関を再び容易に始動させるため水素を蓄積するだ
けでなく、加速ポンプとして作用させ追加の蓄積した水
素を機関の加速の際に増加する真空で機関に注入するこ
とができる。
アキュムレータ635により水素(最も軽いガス)の他
に一酸化炭素の大部分を蓄積する。
これは一酸化炭素も比較的軽いガスであるからである。
本発明の他の形式において添加物を貯水タンク503ま
たはタンク603に加え、所要の予燃焼反応生成物を生
ずるようにする。
加えることができる添加物の例としてアンモニアをタン
ク503またはタンク603に加える。
第6図の実施例の可変領域オリフィス装置の好適な形式
としては第9図に詳細に示す反応器550がある。
第9図の実施例において可変領域オリフィス507を弁
座541および可動素子543との間に配置する。
可動弁素子543をワイヤまたはロッド545の一端に
着座させる。
ロッド545の他端をキャップ637に着座させ、管5
47の関連端部に溶着または他の方法で取付ける。
管547の対向端をフレア549により反応器の本体5
19に連結する。
フレア付端部549を円錐表面を有する二重円錐部材に
より所定位置に保持し、この二重円錐部材に一端がフレ
ア549に掛合する円錐表面と他端においてフレア64
1のための着座部を生ずる円錐表面とを設け、このフレ
ア641を中間管状部材643の一端に形成する。
管状部材の他端をキャンプ637に隣接させるか離間さ
せて延在させ、またこの管状部材643をロッド545
に同心にかつこのロッドから離間させて部材643とロ
ッド545との間において管状部材643の内側に第1
流れ経路を生ずるようにし、まf管状部材643と制御
管54γとの間において管状部材643の外側に第2流
れ経路を生ずるようにする。
第9図の実施例においてこれら2個の流れ経路によりフ
ラッシュボイラ505を形成する。
鉄などの粉末または細条の触媒645を外側流れ経路に
配置するのがよ(所要の予燃焼反応を生せしめる補助を
する。
フレア端部641を部材639によって形成される円錐
着座部にねじ付栓647により保持する。
この栓647に内孔649を設け、可動弁素子543の
拡大端部と摺動嵌着を生ずるようにする。
第10図に明示するようにこの弁素子543の拡大端部
に溝651を設け、この溝651を軸線方向に延在させ
、弁座541と弁素子543の他端との間に形成される
可変領域オリフィスから通路653に液体が流れること
ができるようにする。
通路653をしぼみうる貯蔵器569の上端に接続する
溝651を中間管643とロッド545との間に延在す
る内側流れ通路505に接続し、これらの溝によりフラ
ッシュボイラ505の入口端に液体が流入することがで
きるようにする。
第9図に示すように反応器550を排気マニホルドの開
口538に角度をなして取付け、反応器の縦方向軸線を
入口511Aかも反応器の反対端のキャップ部637に
向う方向に水平または僅かに上向きに傾斜させて配置す
る。
溝651の出口端とフラッシュボイラ505の入口との
間の流れ領域の直径の僅かな減少に関連して反応器の縦
方向軸線をこのように傾斜させることによりフラッシュ
ボイラ505に流れ込むことができる前に流入流体によ
りしぼみうる貯蔵器569を充たすことを確実にする。
はね655を弁素子543の拡大端部と部材657との
間に着座させ、この部材657により弁座541を形成
し、この弁座541の一端を入口511Aに螺着し、ば
ね655のための調整しうる弁座を形成する。
−y−yツシュボイラ505の出口における生成物を二
重円錐部材639に形成した開口659を経て反応器の
本体519に形成した通路661に導く。
この通路661を導管525に連結し、この導管525
をアイドリング調製ねじ509に達せしめる。
通路650により本体519の排気ガス窪み領域539
を管状突出部652に接続して排気マニホルドとし、全
排気圧を以下の第11〜17図のインバータに使用する
第9図に示す反応器の作用において導管511Aから反
応器に水が流入し導管631から反応器に燃料が流入す
る。
可動弁部材543と固定弁座541とにより形成した可
変領域オリフィスに混合流体が通過し、溝孔651を経
て通路653を下降し、しぼみうる貯蔵器569を充た
す。
このことは初期の始動時に迅速に生じ、またその後しぽ
みうる貯蔵器は可変容器の体積に応じて充たされた状態
を維持する。
可変領域オリフィスの開口により調整して流入流体を出
口から溝孔651に流入し、同心スラッシュボイラ50
50入力端に流き、このフラッシュボイラにおいてこの
流体に熱を吸収させる。
流体流はロッド545に沿って中間管643に流れ、管
643の出口端に達する。
この点において流体流の向きは反転し、この流体は中間
管643の外側に沿って逆流し、また開口659を経て
出口導管525に達する。
制御管547をロッド545の材料の熱膨張係数より高
い係数を有する材料により形成し、温度が増加する際に
管547がロッド545の膨張より大きな膨張するよう
にし、このことにより弁素子543および弁座541と
の間の開口を増加させる。
このようにしてこの反応器により変化する機関温度の応
答を得ることができ、これはこの点に関して第8図の実
施例で説明したのとほぼ同様の方法である。
ばね655により本発明の実施例の重要な制御機能を得
ることができる。
これは弁素子543を低膨張係数の制御ロッド545に
取付げないためである。
ロッド545を端板637に取付げるのではなく各端部
において具合よい摺動嵌着をする。
従って可変領域オリフィスを弁素子543と弁座541
の間に開放する手段を形成するためばね655を設けて
連続的に軸線方向の負荷を弁素子543に与えることが
必要であり、このことにより制御素子545と外側制御
管54γとの相対的に異なる膨張を生ずる。
これら2個の部材の異なる膨張は可変領域オリアイスの
開放を制御する制御方法である。
平素低速から運転状態のための排気マニホルドにおける
平素の燃焼作動温度にこの装置を工場で予めセットする
のが普通であり、このことを工場では導管525に加わ
る真空によって測った弁閉鎖位置に頂度達する位置にお
いて第1調節部材657を弁部材に着座することによっ
て行う0第2に制御された室温においてこの点に達する
際に工場での調節においてこれら部材間に予めセットし
た軸線方向の負荷に相当する所定の量だけ更に部材65
7を回転し、このようにして外側前構体547に関連し
て部材545に予め負荷を与え、予めセットした温度に
相当する予負荷を生ずるようにする。
即ち部材を加熱し、また相対的な膨張を生せしめるにつ
れてから運転の標準温度に達するとき弁座がまさに開放
しようとする。
現場で部材657を調整することが必要な場合現場調整
することができること勿論であるが、平素は考慮されな
い。
しぼみうる貯蔵器569を加速の際に加速ポンプとして
作用させ、減速の際に収容貯蔵器として作用させ、これ
は第6図および本発明の他の実施例で説明したのと同様
である。
。更に本発明の他の実施例と比較して第9図の実実施は
他の有益な制御機能を行うことができる。
即ち第9図の実施例により熱流に応答して流体の出力流
量を変化させることができる。
即ち第9図の実施例によりオーバーセンタスイッチの構
成のように作用し、先に詳述したように加速の際フラッ
シュボイラに流入する液体の増加に応答して流速を増加
し、また減速状態において反応器に流入する流体が減少
するのに応じて減速の際の供給流体流をより一層減少す
る。
第9図の反応器の構体を本発明の第1および4図の実施
例に使用することもできる。
第9図の反応器550を本発明の第16図の実施例に使
用することもでき、この場合反応器550に通路650
を設け、出口継手652を室539の圧力に接続する。
この圧力は機関排気マニホルドの圧力と同一であり、ま
た継手652における排気マニホルド圧力を供給する目
的は貯水タンク503を大気圧以上に加圧してインバー
タ装置663に関連させて使用するためである。
このことを第11〜17図につきより詳細に説明する。
多数の添加物を本発明に使用することができる。
このような添加物として例えばアンモニア、過酸化水素
および溶解炭化水素を加えた水素ガスの溶液などの燃焼
効率をよくするものがある。
このような添加物として水の硬度および装置の導管に堆
積する沈澱物を減少するための添加物を加えることもで
きる。
添加物として上部シリンダ潤滑剤および炭素および鉛堆
積物除去剤および機関を清浄にするための洗浄剤を添加
することもできる。
第7図に示すアイドリンク調製ねじ509の内端に共鳴
室577を形成する。
ねじの内端の下側表面(第7図参照)に窪み579を配
置し、また窪み579に隣接してこの前方においてアイ
ドリンク調製ねじの内端の上側表面に形成した溝孔開口
581にオリフィス580を形成することによってこの
共鳴室577を形成する。
ねじ509の中空内部およびオリフィス580を通過し
、また開口581から流出する流入蒸気により開口58
1および室577に作用してホイツスルとして作動させ
、このホイツスルにおいて室577は共鳴効果を生じ、
開口581から流出する蒸気において超音波振動および
波頭を発生する。
このことはこの点において気化器を通過する注入蒸気と
燃料/空気混合気の相互混合を高めるのに有益な効果が
ある。
さらにこの共鳴効果により反応エネルギの補助をし、ま
たこれは装置にエネルギを追加する他の方法である。
この共鳴周波数を調節して燃料/空気の流入混合気の燃
料滴の寸法に適合するようにするのが好適であり、これ
ら燃料滴を散乱し、また良好な混合と燃焼を生ずるよう
液体燃料を気化させる。
この超音波蒸気注入により燃料/空気混合気と蒸気との
予燃焼反応に寄与し、水素と一酸化炭素の形成を高める
第7図に示すようにアイドリンク調製ねじ509に可変
オリフィス空気放出構体583を設けるのが好適であり
、この構体をアイドリング調製ねじ509に組込む。
空気放出構体583に大気を流すための開口585を設
ける。
この開口585をばね589の偏倚の下でボール逆止弁
587により閉鎖し、このばね589をばね制止弁座5
91に着座させる。
ばね589の力をアイドリンク調製ねじの位置において
生ずる機関の吸込口の真空に適合するようにし、所要の
追加のり一ンアウト空気を導入するようにする。
ばね制止部材591にオリフィス593を設けるのがよ
(、このオリフィスによりさらにアイドリンク調製ねじ
に流入するり一ンアウトの量の制御も行うようにする。
可撓性封鎖ホース595によりアイドリング調製ねじ5
09に接続する構体583を支持しまた封鎖する。
封鎖部材595を構体583に対して指で回転すること
ができるようにし、アイドリンク調製ねじ509の調整
に必要なだけアイドリンク調製ねじを回転させる。
対照色付縦方向割出線または隆起597を封鎖部材59
5の表面に設ける。
アイドリンク調製ねじ509を着座させ、封鎖部材を調
整して割出マーク597を対照のため直立させ、またこ
の割出マーク597を使用して第4図に示すように2個
のアイドリンク調製ねじを使用するとき正確に同期調整
する。
代案として割れ目601を有する調整可能分割割出リン
グ599を使用して割出機能を行う。
アイドリンク調製ねじにおける機関の吸込マニホルドの
真空は最大であり、第5図の実線で示すように絞り弁の
開放を増加させるに従い徐々に減少する。
本発明によれは吸込マニホルドの真空のこの関係は蒸気
注入装置の出口端に逆の関係を生じて第5図の「インバ
ータ」のラインにより示すように蒸気注入装置の出口端
における真空は絞り弁の閉鎖位置におけるゼロから絞り
弁を全開にしたときの最大値まで変化するという利点が
ある。
ここで使用した「真空」という用語は蒸気注入装置の出
口端に生ずる圧力と貯水タンク503の流体に平素加わ
る圧力(周囲の大気圧)との圧力差を表現するのに使用
した。
以下に詳細に説明するように貯水タンク503の流体に
加わる圧力は機関の排気圧力を導入することによって平
素の大気圧以上に増加させることができ、この場合「真
空」という用語は蒸気注入装置の出口端に現われる圧力
と貯水タンクの流体に現われる大気圧以上の圧力との差
を表わすのに使用する。
次に説明する本発明の実施例において真空効果を良くす
るため真空領域を減少する。
この結果を得るためのインバータ装置の一実施例を第1
1〜15図に示す。
この結果を得るため本発明の他の実施例を第17図に示
す。
このように本発明によれば蝶形気化器の下方、例えば吸
込マニホルドに現われる真空を使用して機関吸込装置に
流入する蒸気流の量を制御することができ、マニホルド
内で気化器外の真空が上述したように絞り弁の開放を増
加するにつれ増加する真空の一般的に望ましい関係に正
反対の状態で変化する場合でも制御することができる。
本発明の第11〜15図の実施例においてこのことを行
う方法はインバータ装置663を使用することによるも
のであり、マニホルド内で気化器外の真空を絞り弁を開
放するにつれほぼ直線的に増加する真空に変換する。
本発明のこの機能を行うインバータ装置の一実施例を第
11図に示し、663で示す。
インバータ装置663にT字型部材665を設け、この
T字型部材に開口667を設げ、この開口をpcv弁6
70’(第16図参照)の出口ホース669に接続しう
るようにし、またこのT字型部材665に他の開口67
1を設け、この開口を直接(または第11図に示すよう
に超音波発生装置680を介して)ホース673に接続
しうるようにする。
ホース673を開口675(第16図参照)に接続し、
この開口を気化器の蝶型弁677の外方に配置する。
インバータ装置663に下方突出シリンダ678を設け
、この下方突出シリンダにピストン691のための円筒
形の孔693を設ける。
シリンダ678の下端に座金707を設け、この座金を
スナップリング705により所定位置に保持する。
この座金に開口679とホースの乳首型突出部654と
を設け、貯水タンク503の排出口導管656に接続す
る。
排出通口658を孔693の下側部の側壁に配置し、絞
り弁を全開にした時(第15図参照)ピストン691の
位置を調整して、以下に詳細に説明するようにこの絞り
弁全開の作動状態においてピストンの通路702と通路
683の連通を維持し、またピストンが第13図に示す
位置(機関停止)に落下するのを防止する。
排気圧を絞り弁全開の作動状態においてピストン691
の下側に作用させ(ピストン691により出口導管65
6から通口658を経て大気に流出する排気圧の流れを
部分的に制限するため)ピストン691の上端の側壁7
00により通路683から絞り弁全開の機関への蒸気流
を阻止するのを防止する。
さらに下方突出・/リンダ67Bに2個の垂直方向に延
在する細長通口681を設け、システムの上部側壁に形
成し、またこのシリンダ678の孔693の下端に放出
通口660を設ける。
シリンダ678の側壁に形成した通口683をステム6
85に接続し、次にこのステム685を導管525Aに
接続し、この導管525Aにより反応器550の出口か
ら蒸気を導入する。
I プラスチックまたはゴムの気泡、あるいは他の適当
な浸水性のフィルタ材料で形成したフィルタ687をシ
リンダ678の外側に配置し、空気を通口681に流入
させる前に空気を濾過する。
ピストン691を内孔693で軸線方向に運動しうるよ
う取付ける。
このピストン691に下部フランジ695を設け、この
下部フランジを孔693の内表面に摺動嵌合するよう掛
合させ、またピストン691の上部に案内溝697を設
け、この案内溝を半径方向内方突出案内フランジ699
に共働させ、この案内フランジ699をシリンダ678
の内部に形成する。
ピストンの案内溝697を有する側と反対側の側面に通
路溝孔701を形成し、導管525Aから通路701を
経て出口開口671に流体が流れることができるように
し、このときピストンフランジ695は通口683の下
方に位置する。
ばね703をピストン691の中空内部の内側底部70
4に着座させ孔693においてピストンを下方に偏倚さ
せる。
インバータ装置663の作動において、から運転状態(
第11図参照)ではT字状の部分667゜671の真空
が最大(第5図の実線参照)であり重力とピストンに対
するばね703の力に打ち勝ち第11図に示す地点まで
上昇させるに十分大きい。
図示の位置において通口683は開放し、従って流体ま
たは導管525Aの残りの蒸気が排出通口を経て大気に
流出する。
絞り弁を開放し、また出力を増加するとともにマニホル
ドの真空が減少するにつれてPCV弁670′は弁座を
離れて開放し、導管669の圧力を気化器の下方のマニ
ホルドの真空以下にまでも減少する。
部分的な絞り弁の開放におけるこの減少した真空状態(
第14図参照)によりばね703の力によりピストン6
91を通口683を越えて下方に押圧し、通口683を
越えてフランジ695を通過させ、またPCV弁からの
導管669の真空は制限オリフィス701に現われる。
導管525Aの真空はオリフィス761で測定されるP
Cv導管669の真空とフランジ695とシリンダの内
孔693との間の間隙694で測定される通口658の
大気圧との比で決定される真空である。
絞り弁と出力とをさらに増加させ絞り弁を全開にする場
合(第15図参照)マニホルドの真空と導管669に現
われるPCVの真空は減少し、ピストン691をさらに
下方に移動する。
この結果一方の通口683の上方のオリフィス701と
、他方のオリフィスγ01およびフランジ695とシリ
ンダの内孔693との間の制限間隙694をたし合わせ
たものとの比が変化する。
第15図に示した操作状態において通口683の真空は
導管669の真空に完全に等しい。
部分的に絞り弁を開放するとき(第14図参照)から完
全に絞り弁を開放させるとき(第15図参照)に移行す
る場合通口683の上方のより短い区間の真空はこの区
間の制限が減少する限り増加を続け、その結果ピストン
691は孔をさらに下降して真空が増加し、このピスト
ンの下降にはPCv導管669において真空が減少する
現象を伴う。
この点において注意すべき重要な事柄は通路701を制
限部材として作用させ、この制限部材により行う制限の
量はピストン6910通路693に対する相対的な垂直
位置に基づ匂ピストンがシリンダ内をさらに下降するに
つれ通路701の長さは減少し、またこの通路により行
う制限も減少する。
通路683に作用的に加わる圧力は従って通路683の
下方の通路701の有効距離により生ずる制限およびフ
ランジ695と円筒孔693の内表面との間の間隙69
4により生ずる制限に対する通路683の上方における
通路γ01の有効距離によって生ずるオリフィスの比に
基づく。
このようにピストン691がさらに孔693で下降する
につれてフランジ695と孔693の側壁との間に形成
される制限はほぼ一定であるが、通口683の下方にお
ける通路701により形成される制限はこの通路701
の長さの大部分が通口683の下方に配置するため増加
する。
さらにピストン691が下降するにつれ通口681が現
われ、空気がこれら通口、フィルタ687を経て流入し
、最も経済的で、また発生物が最小、最適燃料/空気混
合比で最適機関作動のために望ましい機関のり一ンアウ
ト(汚染発生物を少なくするため空気を吸入して混合比
を変化すること)を行う。
この通口を燃料/空気混合気の比率変化に適合する形状
にし、また頂部より下部を大きくし、機関の出力が増加
するとともにピストンが下降するにつれ経済性を最大に
し、発生物を最小にするり一ンアウトに使用される空気
量を増加する。
ピストン691の位置は2個の要因に基づく。
ピストンの頂部のばね703により発生するばね力によ
りシリンダにおけるピストン691の垂直方向の位置を
変化させ、この変化はばねの変化する拡張または圧縮に
よる。
さらにピストン691の頂部に作用する圧力とピストン
691の底部に作用する圧力とによりシリンダにおける
ピストン691の位置に作用する力を生ずるようにする
ことができる。
すなわち機関のから運転の場合(第11図参照)および
部分的に絞り弁を開放した場合(第14図参照)ピスト
ン691の底面は大気圧に作用的にさらされ、このとぎ
フランジ695は通口683の下方に通過し、大気圧が
通口658を経て孔693の下部の内部に伝達されるか
らである。
ピストン691の上表面は真空圧を受け、この真空圧は
主にPCV導管の圧力に基づき、しかるにこの真空圧は
通口681からの大気圧によりある程度影響を受け(ピ
ストン691の上部端縁を部分的に絞り弁を開放した場
合においてこれら通口を部分的に開放する時)、また通
口683を経て出口導管671に流入することによって
生ずるピストン691の頂表面に加わる部分圧によって
も影響を受ける。
絞り弁を全開にした場合(第15図参照)ピストン69
1の下側表面は大気圧以上の圧力を受け(この圧力は導
管656を経て導かれる機関の排気圧力により生ずる)
、この圧力をばね681および通口658の関連開放領
域により調整する。
機関排気圧力を使用して貯水タンク503を加圧して大
気圧以上の圧力にし、次にこの一層高い圧力を導管65
6を経て孔693の下端に導くことによってピストン6
91を通過する差圧は絞り弁全開の場合実質的に増加す
る(排気ガス圧なしでこの差圧と比較した場合)。
このことを第5図でグラフにより示す(「インバータ」
線の右端の線を参照)。
絞り弁全開での増加する差圧により機関への蒸気供給を
確実に維持し絞り弁を全開にした場合ピストンの部分7
01によりこの供給を阻止ヒないという大きな利点があ
る。
機関を停止した際機関排気圧をゼロにし、また孔693
の下端の残りの排気圧を放出通口660を経て大気に注
出し、ピストン孔693の底部に動かすことができるよ
うにする。
ピストン691のこの下方の運動によりランド部700
を位置決めして通路683を阻止し、機関の停止を完全
にするよう通口681の開放を完全にする。
導管652に流体逆止弁(第2図の弁571とある程度
類似)を設けるとよく、このようにすることにより機関
排気圧調整してこの圧力の効果を増大することができ、
またこの機関排気圧をタンク503に液体の表面の下方
に導入し、インバータ663に圧力を送る前に排気ガス
の清浄化を増大することができる。
第11図に示す作動状態および上述のインバータ装置構
造の効果はマニホルド内で気化器外の真空の関係(第5
図の実線で示す関係)を絞り弁が閉鎖状態での真空が最
大になり絞り弁が全開の状態での真空が最小になる関係
から第5図の「インバータ」のラインにより示すように
絞り弁が閉鎖の状態で真空がゼロで、絞り弁が全開での
状態において最大になるよう変化する関係に変換するこ
とである。
インバータ装置663の通路683でのこの変換された
真空状態は従ってまさに変化する機関の絞り弁開放状態
にとって望ましい真空関係の型式となる。
第11図に示すインバータ装置にはさらに他の利点があ
る。
すなわちから運転または減速(第11図参照)、あるい
は機関停止(第13図参照)状態のときの絞り弁閉鎖の
場合の真空は実際上ゼロであり、導管525Aから流入
するすべての流体は絞り弁閉鎖状態(このとき機関は作
動)またはランド700により阻止されている場合(こ
のとき機関は停止)、出口開口658,660を経て大
気中に確実に排出される。
実際第11図に示すこの構造によりいかなる補助的な排
出装置を使用する必要はなくなる。
さらにこのインバータを機関吸込装置のほぼ吸込点にお
いて配置することによってあふれることなく確実に所要
の遮断および蒸気の排出を行うことができる。
第11図の装置の排出作動をほぼ瞬間的に行うことがで
きる。
絞り弁を閉鎖した時導管525Aのいかなる過剰の流体
をも即座に排出し、また機関への通路もフランシロ95
により閉鎖される。
絞り弁の閉鎖(このとき機関は作動)においてピストン
のフランジ695が通口683の上方に移動する方法に
より通口683から排出口658゜660に流体を排出
することができるのみならず、フランジ695によりオ
リフィス683から上昇して出口通路671に至るいか
なる流体をも阻止することもできる。
この点に関してピストン691は弁部材として作用する
内孔693の長さに対するピストン691の長さの関係
、ランド部100の形状および溝孔681の位置決めに
より機関停止の際には機関には流体が流れ込むことがで
きないことを確実にする。
機関の停止の際真空はゼロまで低下し、ばね703によ
りピストン691を下方に押圧し、内孔693の下端に
おいてスナップリングγ05に支持した板707にフラ
ンジ695を着座させる。
フランジ695を板707に掛合した時ピストン691
の上部ランド部700は通口683に対向して通口から
流れを阻止する。
ランド部700を通過するいかなる漏れも溝孔681か
ら流出し、これら溝孔を包囲する空気フィルタ687を
通過する。
すなわち機関を停止した時PCv導管669の真空はゼ
ロに達し、またばね703によりピストン691を下方
に押圧してフランジ695を座金707に掛合させる。
この点において開ロア02の上方のピストン側壁のラン
ド部700により開口683を経る流れを阻止する。
このことにより導管525Aから機関にいかなる流体も
流入するのを防止する。
ピストンの側壁708を通過する流体の漏れ力抄しでも
ある場合どんな漏れが生じてもこのような漏れが出口6
71および機関に達する前に通口681から流出する。
このように通口681には2つの機能を有する。
この通口により機関停止の際漏れが機関に流入するのを
確実に防止することができる。
しかし通口681の主な目的はある作動状態において追
加リーンアウトを行うことである。
機関出力が増加するにつれピストン691が下方に移動
するため開放した各通口681の断面領域は比例的に増
加し、機関出力に伴って機関の追加のおよび増加したり
一ンアウトを行う。
通口681の位置および形状に対するピストン691の
関係をから運転においては機関のリーンアウトを行わな
いようにするのが普通である。
すなわち作動のから運転の状態においてピストン691
により通口681から導管673へのいかなる流れも阻
止する。
しかしながら運転において若干のり−ンアウト流を必要
とする場合には所要のり−ンアウトを行うようピストン
691と通口681との相対的な調和と位置決めを構成
することができる。
第11図に示すようにインバータ装置663に超音波発
生器670を使用することができる。
超音波発生器の内端672をインバータの出口671に
接続するか、または一体にすることができる(第11図
参照)。
超音波発生器の入口端672に流入する流体流(PCV
弁を組合せたクランク室のガス)、導管525Aかもの
蒸気および開口679,681を経て導入されるいかな
る追加のり一ンアウト空気もオリフィス674を経て流
れる。
オリフィス674を経る流体流の一部は共鳴室616に
流入し、流れの主流は超音波発生器の出口673に流入
する。
共鳴室676の効果は超音波周波数で出口導管673に
定在波680を生ずることであり、この超音波発生器に
より蒸気流のすべての材料を効率よく混合することがで
き、さらに導管678の材料の混合をよくするための衝
撃波を発生し、空気/燃料混合気を気化器の下端から流
出させる。
従って超音波発生器670は蒸気流の流体エネルギを使
用してインバータ装置663の流体流と気化器の流出流
との混合および気化をよくする。
第18図においてリーンアウト弁709を示し、このリ
ーンアウト弁を第1図のPCv弁670′および第4図
の実施例に使用して燃焼効率を増加し、発生物を減少す
るための追加のり一ンアウトを生ずることができる。
このリーンアウト弁709に外部弁体111を設け、こ
の弁体をPCv導体669に挿入するための1字部11
3に螺着する。
さらにこのリーンアウト弁109に可動弁素子715を
設け、この可動弁素子に傾斜ステム717と上部フラン
ジ719とを設ける。
このフランジ719を案内フランジとし、このフランジ
の周縁に空気流のための切欠を設ける(第19図参照)
ばね721を7ランジ719の下部に掛合させ、また弁
座723に着座させ弁素子γ15を上方に偏倚して図示
の点線位置に向わせ、この位置においてステム717の
傾斜した下端により弁体711の内部を経て溝孔付フラ
ンジ719を通過し、また減少した直径の孔723を経
てPCM弁の導管669の内部に流れる大気の空気の制
限を最小にする。
スナップリング725により弁素子715の上方への運
動を制限し、また突出部127により弁素子715の下
方への移動を制限する。
リーンアウト弁709の作動において可動弁素子711
は機関のから運賃において実線で示す位置に移動する。
この位置において弁ステム717により導管669に流
入するすべての空気流をほぼ阻止する。
これはステムの大直径部が孔723に対して流れを阻止
する関係の位置に配置するからである。
弁素子715はから運転のとき実線で示す位置に下方に
移動する。
これは導管669の真空が大気圧に対して十分高(、フ
ランシフ190頂部とこのフランジの底部との間の圧力
の不均衡により、ばね121の偏倚力に打ち勝ち、弁素
子を図示の位置に下方に移動するからである。
すなわち機関のから運転のときこの差圧は7ランジ11
9の溝孔を通過する流れ領域より十分高く、図示の実線
で示すように弁素子715を位置させる。
導管669の真空が減少するにつれて7ランジ719の
溝孔を経る流れ領域をばねカフ21に関連させ、PCV
導管669の真空の減少に伴って徐々に上方に移動し、
またこのことにより傾斜付き弁ステム717と通路72
3との間に可変オリフィスを生じ絞り弁の位置の増加に
伴うリーンアウトの増加に対するPCv導管669に注
入する大気の空気の量を増加させる。
第11〜15図につき説明したインバータ装置を第1お
よび4図に示す実施例のリーンアウト弁709の代りに
使用することができ、このとき空気リーンアウト弁70
9の代りにインバータ装置をpcv導管に接続する。
この場合蒸気出口導管525をアイドリング調製ねじ5
09に接続する代りにインバータの入口683に接続す
る。
すべての場合において蝶形弁を超えて機関吸込装置にP
CV弁導管669を接続し、第5図の実線で示すように
この導管669の真空を絞り弁閉鎖状態における最大か
ら絞り弁全開状態における最小まで変化させる。
第16図は第11〜15図のインバータ装置を組込み、
さらに第9図の反応器装置550を組込んだ発生物制御
装置の実施例の立面図である。
他の図面に示す部分に対応する第16図の装置の部分を
対応の符号で示す。
このように第16図の実施例に貯水タンク503、この
タンク503から反応器550に水を導くための導管5
11、燃料供給タンク611、燃料供給タンク617か
ら反応器550に燃料を導くための導管619(流量調
整制限部材633を有する)、蒸気および予燃焼反応生
成物を反応器550からインバータ663に導(ための
導管525A、PCV弁670′、P CV (Po5
itiveCrank Ca5e Ventillat
ion)弁670′からインバータ663の出口のT字
状継手への流れを導くための導管667およびPC■導
管661の接続部とインバータ663の出口とを気化器
の蝶形弁617の外部の位置675におけるm吸込装置
に接続する導管673を設ける。
位置675はPCM弁のガス流を機関吸込装置に導入す
るために平素使用する。
しかし本発明は気化器との接続をこの位置に限定するも
のではない。
本発明装置のインバータ663の適切な作動は絞り弁の
開放を増加するにつれて真空が減少する位置において機
関吸込装置に接続することのみに従う。
さらに第16図の実施例に排気ガス圧を貯水タンク50
3に導く導管652と、排気ガスの交互圧を調整するた
めの流体逆止弁654と、および大気圧以上の圧力を貯
水タンク503からインバータ663に導く導管656
とを設ける。
第16図の実施例の作動において供給水をタンク503
かも反応器550に重力と真空とにより供給する。
この特別な実施例において水を供給する真空の効果は重
力の効果より十分太き(、またこの結果必要ならば水供
給タンク503を反応器550の高さより低く配置する
ことができる。
タンク617からの燃料を導管619を経て流量調整制
限部材633を通過させ反応器550に供給する。
第16図に示すように燃料導管619を入口接続部65
3において反応器550に接続する。
代案として燃料導管619を入口導管631(第9図参
照)において反応器に接続することができる。
燃料導管619を反応器5500Å口導管631に接続
するとき可変オリフィス制御弁507を通過する前に水
と燃料とを予め混合する。
燃料導管619を反応器550の入口653に接続する
とき燃料を可変オリフィス流量制御弁507の水の下流
において混合する。
第16図の実施例において反応器550の可変オリフィ
ス5070代りに固定オリフィス(例えば第6図に示す
オリフィス605)を使用することができる。
第13図の実施例のインバータ633により機関の停止
および減速の時に機関へのいかなる流入も遮断するとい
う事実によって(a)燃料導管を流量制限オリフィス5
01の下流に接続することができ、また(1))可変オ
リフィス507の代りに固定オリフィス(例えば第6図
のオリフィス605)を使用することができる。
すなわち機関の停止および機関の減速、またから運転に
おいていかなる流体も入口683から出口671に流れ
るのを確実に防止するよう位置することができ(第11
〜16図につき説明したと同様)、またから運転におい
てピストン691をインバータに設けることによりイン
パーク装置663の上流に流れ閉止弁(例えば第9図の
可変オリフィス流量制御弁501)を設けたり、または
これに頼る必要はなくなる。
燃料流の制御のため固定オリフィス633(入口653
に流入することができる)と固定オリフィス605 (
可変オリフィス507の代りに使用する)とを使用する
ことができる。
これはイン・く−タ633により増加する機関出力に伴
って真空を増加して機関の要求を満すことができるため
である。
オリフィスの寸法を適切に選択することによって反応器
に流入する水および燃料の所要の流速を制御することが
でき、供給導管に可変オリフィスを設ける必要がない。
固定オリフィスでの可変真空により所要通りに流量を変
化することができる。
第16図に示すフラッシュボイラ505を反応器550
の一部として図示する。
しかしこのフラッシュボイラ505は第16および9図
に示すように同軸構造に限定するものではなく、第16
図の実施例において第8,2および4図の実施例のよう
に管の形式にすることができ、またこのフラッシュボイ
ラを排気マニホルドまたは加熱器の周囲に巻付けたアル
ミニウムなどの金属管にすることができる。
フラッシュボイラの特別な形式は第16図の実施例の構
造または作動状態に対して重要ではない。
要約すれば第16図の実施例において水流を蒸気に変換
する制御のために固定オリフィス以外にはまさに何も必
要でないということである。
予燃焼反応生成物を必要とする場合燃料導管619をさ
らに水供給導管511に接続し、また燃料流をフラッシ
ュボイラにおいて水に混合し、このフラッシュボイラを
反応器として作用させ、水を蒸気に変換するのみならず
燃料および蒸気を予燃焼反応生成物に変換することもで
きる。
フラッシュボイラの特別な形式は必要でなく、また第9
図の反応器は所要の結果を生ずるのに効果のある反応器
の1つの形成を示したにすぎない。
燃料を水に加えて予燃焼反応生成物を生ずる場合この反
応にはフラッシュボイラに適切な温度が必要である。
すなわち482.2°C(900下)またはそれ以上の
温度が所要の反応を完全に生ずるの1に好ましい。
反応器550の出口、第9図の継手525を導管525
Aにより蒸気および予燃焼反応生成物をインバータ装置
663の入口683に導き、また蒸気と予燃焼反応生成
物の流れを種々の機関の作動状態の下でインバータ装置
663の構造により調整する。
この機関の作動状態として、から運転における作動、絞
り弁を一部開放した状態における作動、絞り弁を全開に
した状態における作動、減速作動および機関停止におけ
る作動があり、こ1れは第11〜15図につき詳細に説
明した通りである。
減少する真空物を使用して真空効果を増加するためのイ
ンバータ装置の他の実施例729を第17図に示す。
このインバータ装置729に第1弁731と第2弁73
3とを設ける。
弁731.733の双方を導管γ35に配置し、この導
管735をマニホルド675に接続する。
蒸気入口導管525Aを導管735の弁731と弁73
3の間の部分737に接続する。
圧力感応導管739をマニホルド675から延在させ、
またこの導管を弁731.733のおのおのに接続して
マニホルドの真空の変化に応答して弁の開閉の制御を行
う。
導管739により感応し高真空の場合平素閉鎖するよう
弁731を構造しく機関のから運転において高真空とな
る)、導管739により感応し高真空の場合平素開放す
るよう弁733を構成する。
作動にあたり制御導管739により感応した真空が減少
するに伴って弁731を徐々に開放するようにし、また
制御導管739により感応した真空が減少するに伴って
弁733を徐々に閉鎖するようにし、蒸気入口導管52
5Aの接続部731に生ずる真空を機関のから運転にお
けるゼロから絞り弁全開における最大値まで増加するよ
うにし、このようにしてマニホルド675における真空
の変化の逆を生ずるようにする。
第17図の構造により、から運転においてゼロ真空(大
気圧)を生ずることもできる。
これはこのから運転の作動状態において弁733が完全
に開放し、また弁131が完全に閉鎖するためである。
この構造は貯水タンクの排気加圧に関連して使用するの
が好ましい。
このように本発明のすべての実施例により吸込流体(蒸
気または蒸気プラス水滴または蒸気プラス予燃焼反応生
成物)を機関作動の変化するこれらの材料に対する機関
の要求に応答して変化する量だけ供給する。
発生物の所要の減少および機関の変化する作動状態にお
ける機関作動の効率を増加するには量においても質にお
いても機関には異なる量の蒸気を必要とする。
従ってどのような特別の作動状態における蒸気に対する
機関の要求はこの状態における良好な機関作動を生ずる
蒸気量に基づく。
良好な機関作動において爆発、早期点火またはあと燃え
(ジーゼルノック)なしにHC,COおよびNOxの発
生物が少なく、また最良の経済燃料での完全に清浄な燃
焼を得ることができる。
蒸気に対する機関の要求ある作動状態の下で蒸気の全く
ない状態から機関の他の作動状態における燃料流との量
と同じ程度の多量の蒸気流まで広範囲にわたり変化する
機関停止における蒸気に対する機関の要求はゼロである
これは機関停止の場合水を機関に流入させることは許さ
れないためである。
機関停止のとき水が機関内に流入した場合腐食または液
体ロックまたはその双方を生ずる。
平素安定状態低速から運転においては最適低速から運転
の発生物を生ずるにはほんの僅かな量の蒸気が必要かま
たは蒸気を全熱必要としない。
各安定状態において出力が増加するにつれ出力に比例し
て蒸気の量を増加することが必要になる。
流動的な状態、例えば最高正味平均有効圧での加速にお
いては安定状態における作動以上に多量の蒸気を必要と
し、また蒸気の質を低下させることが必要である。
すなわち最大の燃焼冷却を得るため蒸気に何パーセント
かの水滴を含ませ、満足のいく限界内に窒素酸化物をお
さえる。
減速の際この減速の各点において安定状態におけるいか
なる点において必要とされるよりも蒸気は少なくてよい
好ましい予燃焼反応を生ずることは機関の蒸気に対する
要求を決定することにおいて他の重要なポイントである
いかなる機関の作動状態に対しても適切な温度で適切な
量の蒸気を生ずることによって所要の予燃焼反応を最大
にし、またこの最大化することによって機関の作動を高
めることができる。
このことにより燃焼特性を改善し、従って発生物を低下
させ、また機関の効率および経済性および機関の清浄を
改善することができる。
機関の蒸気要求はさらに燃焼を損わない量に蒸気をおさ
えることによっても決定される。
例えば減速の際蒸気を制限しない場合過剰の蒸気が導入
され燃焼を十分なものにする。
このことにより不完全燃焼を生ずる。
このことにより炎を著しく冷却し、望ましくない量のH
CおよびCOが発生する。
機関効率は極めて悪くなる。
炭化水素の堆積が増加する。加速の際機関の蒸気要求は
適切な量の蒸気を導入し、この蒸気により(この蒸気の
高い特別な高温、プラス蒸気に含まれる水滴の気化の潜
熱、プラス解離熱により)過剰の機関の熱発生を吸収す
ることに基づき、このようにしない場合高い燃焼熱を発
生し、表面がピーク温度になり頂面の中心ニオイテヒー
ク圧力になる(しかしこの場合でも過剰の蒸気を導入し
て燃焼を損ね、望ましくない上述のような結果を生ずる
ことなしに行わねばならない)。
適切な量の蒸気を追加して導入することによりエネルギ
を蒸気のエネルギに吸収させ、この蒸気エネルギを蒸気
の膨張としてサイクルの後半の部分に戻し、このとき出
力行程および機関のトルクに対して、好ましいクランク
角度に円滑さを加えろ。
従ってこの点において適切な量の追加の蒸気によりホッ
トスポットを防止し、圧力および温度のエネルギ変換を
円滑にする。
さらに適切な量の蒸気を機関の清浄化のためにも導入す
る。
適切な量の蒸気によりきれいな燃焼および機関の堆積を
取除くことができる。
さらに燃料を加熱、従って気化してシリンダに燃料/空
気混合比を分散させ、量を分散させるため適切な量の蒸
気を注入する。
このことにより経済性が最大となり、発生物を最小にす
ることができる。
本発明により機関作動のすべての状態において一関の蒸
気要求に応答して蒸気を発生し、上述のように機関作動
の1つまたはそれ以上の状態に応答して蒸気量を特徴す
る 特許請求の範囲において種々の変更を加えることができ
ること勿論である。
本発明を実施する際次のようにするのが好適である。
(1)燃焼特性および機関の効率を高めるようにすると
共に、排気発生物および燃焼室の表面のピーク温度を減
少し、また機関のサイクルの膨張に際して蒸気の蒸気エ
ネルギを使用して低速トルクおよび加速を上昇させ、注
入蒸気なしで機関を作動させることに比較して駆動能力
を改善するよう蒸気の量および質を調整する。
(2)加速中蒸気の量を追加するよう制御して供給する
(3)減速生蒸気の量を減少する。
(4)機関の真空に応答して加速中蒸気の量を追加して
供給するよう制御する。
(5)加速の際蒸気量を増加して供給するだめの水を貯
える可撓性壁アキュムレータを使用し、加速の際機関の
真空が増加するに応答してこのアキュムレータの可撓性
壁がしぼむことによってアキュムレータの水の少なくと
も若干を機関に関連の蒸気発生装置に供給し機関の加速
の際に蒸気の量を増加させ、また減速の際機関内真空が
減少するに応答して可撓性壁がふくらむことによってア
キュムレータの水の少なくとも若干を貯えて減少の際蒸
気の量を減少させる。
(6)超音波発生器を通過させて蒸気を供給する。
(7)機関の出力が上昇するにつれて真空が増加する地
点において蒸気を機関に注入する。
(8)燃料を水に混合し、この混合体を反応器に通過さ
せ、水を蒸気に変換し、また燃料および蒸気から水素お
よび他の反応生成物を生ずるに十分な高温に反応器を維
持する。
(9)機関の出力が増加するにつれ真空が増加する機関
吸込装置の成る点に蒸気を注入し、貯水器に水を貯え、
燃料貯蔵器に燃料を貯蔵し、また貯水器の水位、および
から運転の回転器での機関の注入点における真空に等し
い静落差に燃料貯蔵器の燃料を維持する。
(10)機関の出力の上昇に伴って減少する真空を感知
し、この感応した真空に応答して蒸気の供給を制御し、
また可変オリフィスを通過させて制御した量の蒸気を供
給し、この制御オリフィスにより機関の作動中感知した
減少機関真空にともなって蒸気流の制限を減少するよう
にする。
aυ 機関のから運転において生ずる真空を感知して蒸
気流を遮断する。
(12)インバータ装置により減少する真空場を増加す
る真空場に変換し、また変化した真空効果に応答して可
変オリフィスの制限を変化させる。
(13)感知した真空に応答して第2可変オリフイスを
変化させ、また減少する真空を感知してこの第2可変オ
リフイスにより生ずる制限を増加する。
(14)感知した真空が低い場合蒸気流を増加するよう
排気ガス圧を供給する。
(15)感知した真空が減少するに従い増加する量だけ
注入蒸気にリーンアウト空気を加え、機関停止の際に機
関に蒸気が流入するのを阻止し、また機関停止の際に最
大量のり一ンアウト空気によりあと燃えを防止する。
α6)機関の吸込装置に生ずる真空によって蒸気の供給
と量とを制御する。
(17)燃焼により発生する熱によりフラッシュボイラ
において水を蒸気に変換し、またこの蒸気を機関の燃料
/空気混合体に注入する。
08)例えば機関停止および機関のから運転および減速
などの成る作動状態において機関の供給点の前で発生蒸
気を排出し、いかなる水も蒸気に変換しないようにし、
このような機関の選択された状態において蒸気または水
を機関に供給するのを防止する。
α鐘 2個の通路を有するフラッシュボイラにおいて蒸
気を発生させ、この通路の一方を水の流入用とし、他方
を流出用とし、また成る熱膨張係数を有する第1材料に
より形成し、これを弁座に連結した第1部材と、第1材
料より熱膨張係数の小さい第2材料で形成し、これを可
動弁部材に連結した第2部材とをフラッシュボイラに設
け、また第1材料より熱膨張係数の小さい第2材料に隣
接する水の流入通路に同心に2個の通路を配置して第2
部材において特に加速中流入水による冷却効果を最大に
し、それ自体制御機能を果すようにする。
(20)水供給タンクから水をフランシュボイラに供給
し、また機関排気口から排気ガスを水供給タンクに導入
することによって水タンクの圧力を上昇させまた水供給
タンクに加える排気ガス圧を調整する。
CD 機関に自動始動系統を設け、フラッシュボイラに
発生した蒸気の少なくとも一部をこの自動始動系統のバ
イメタル制御部材に供給し機関を始動するに必要な添加
物を省(ことができる。
(22)重力供給系統により水をフラッシュボイラに供
給し、機関の要求を満たすに十分な蒸気以上に流すこと
ができるレベルまで流通系統の障害を減少し、機関の要
求を応答してフラッシュボイラに流入する水の量を調整
することによって流れを遮断する。
(23)触媒により注入蒸気の一部を変成して水素ガス
を発生させ、この水素ガスを燃焼領域に供給する。
04)触媒と注入蒸気を使用して炭化水素を変成して水
素ガスを発生させ、この水素ガスを燃焼領域に供給する
(2ツ 超音波エネルギを蒸気に加える。
(26)始動、から運転、加速、全ての出力レベル、減
速、停止という機関作動範囲全体にわたり蒸気を制御し
、各作動状態において機関が必要とする量の蒸気を供給
する。
(27) 燃焼過程において発生する熱により水を蒸
気に変換し、またこの蒸気を燃焼室に注入する。
(28)燃焼室を機関の燃焼室とし、またこのとき蒸気
エネルギを機関に通過させる。
(29)燃焼室を機関燃焼室とし、このとき機関は正味
平均有効圧を示す。
(30)燃焼室をロータリ機関の燃焼室とする。
(31)燃焼室をガスタービン機関の燃焼室とする。
(32)燃焼室に注入された蒸気に超音波を加える。
曽 流体を蒸気とする。
(34)気化器およびこの気化器の真下の通口を有する
吸込装置と、この通口に制御された量の蒸気を注入する
ための注入手段と組合せて設ける。
鰻 燃焼過程で発生する熱により水を蒸気に変換するフ
ラッシュボイラ手段と、加速の際このフラッシュボイラ
に追加した量の水を注入するための真空応答加速手段と
を設ける。
(36)フラッシュボイラ手段に2個の通路を設け、一
方を水の流入通路とし、他方を水の流出通路として、ど
れら2個の通路を同心にする。
(37)成る熱膨張係数を有する第1材料により形成し
、これを弁座に連結した第1部材と、第1材料と異なる
熱膨張係数を有する第2材料により形成し、これを弁素
子に連結した第2部材とをフラッシュボイラに設け、ま
たこのフラッシュボイラ手段を燃焼室の排気系統に接続
するための取付手段を第2部材に設け、排気ガスの温度
変化の際に2個の部材間の異なる熱膨張を生じ、弁座と
弁素子との間に相対的な運動を生ずるようにする。
(38)第1通路に対する成る位置にオリフィス手段が
移動することができるようにし、真空が減少するにとも
なってピストンの第2表面に作用する大気圧に基づく圧
力をオリフィス手段を経由して第1通路に送る際の圧力
制限をこのオリフィス手段により増加する。
(39)シリンダに貫通する加圧通口手段とピストンの
第2表面に作用する大気圧以上の圧力において加圧ガス
を加えるためのシリンダ孔に開放した開口を設ける。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明内燃機関の燃焼および汚染物発生制御装
置の斜視図、第2図は第1図の2−2線上の立面図、第
3図は第1図の可撓性壁を有するアキュムレータと流体
制御ドレン弁との組合せを示す斜視図、第4図は第3図
の流体ドレン弁を組込んだ第1図の実施例の立面図、第
5図は絞り弁の開放に従って変化する機関マニホルド、
排出通ロアイドリング調製ねじ、およびインバータにお
ける真空のグラフ図表、第6図は本発明内燃機関の燃焼
および汚染物発生制御装置の他の実施例の立面図、第7
図はアイドリンク調製ねじの部分断面図、第8図はフラ
ッシュボイラの縦断面図、第9図は反応器の縦断面図、
第10図は第9図の10−10線上の横断面図、第11
図はインバータ装置の縦断面図、第12図は第11図の
12−12線上の横断面図、第13図は機関停止のとき
の第11図と同様のインバータ装置の縦断面図、第14
図は絞り弁を一部開放したときの第11図と同様のイン
バータ装置の縦断面図、第15図は絞り弁を全開にした
ときの第11図と同様のインバータ装置の縦断面図、第
16図は本発明内燃機関の燃焼および汚染物発生制御装
置の更に他の実施例立面図、第17図は本発明内燃機関
の燃焼および汚染物発生制御装置の更に他の実施例の一
部の線図、第18図はり一ンアウト弁の縦断面図、第1
9図は第18図のり一ンアウト弁の可動素子の斜視図で
ある。 501・・・・・・汚染物発生制御装置、503゜60
3・・・・・・貯水タンク、505・・・・・・フラッ
シュボイラ、507・・・・・・可変オリフィス制御弁
、509・・・・・・アイドリング調製ねじ、51L5
13゜51γ、525,525A、527,619゜6
31.656,667.673,735・・・・・・導
管、519・・・・・・T字状継手、521・・・・・
・排気ガスマニホルド、529・・・・・・排出通口、
531・・・・・・真空点火促進装置、541・・・・
・・弁座、543・・・・・・可動素子、545・・・
・・・ワイヤ、547・・・・・・管、551・・・・
・・上部ヘッド組立体、569・・・・・・アキュムレ
ータ、571・・・・・・流体ドレン弁、577゜67
6・・・・・・共鳴室、583・・・・・・空気放出構
体、595・・・・・・封鎖部材、591・・・・・・
ばね制止部材、605・・・・・・固定領域オリフィス
、607,633・・−・・・比例オリフィス、609
・・・・・フロート制御弁、617.621・・・・・
・燃料タンク、635・・・・・・水素アキュムレータ
、645・・・・・・触媒、650゜653.661.
683・・・・・・通路、651・・・・・・溝孔、6
54・・・・・・流体逆止弁、658・・・・・・排出
通口、660・・・・・・放出通口、633,729・
・・・・・インバータ、665・・・・・・T字形部材
、667.671・・・・・・開口、669・・・・・
・PCv弁導管、670・・・・・・超音波発生装置、
610′・・・・・・PCV弁、6γ5・・・・・・マ
ニホルド、67γ・・・・・・蝶形弁、678・・・・
・・シリアf、680・・・・・・定在波、687・・
・・・フィルタ、691・・・・・・ピストン、693
・・・・・・JL701.・・・・・通路溝孔、703
・・・・・・ばね、709・・・・・・リーンアウト弁
、715・・・・・・可動弁素子、719・・・・・・
溝孔付フランジ、121・・・・・・ばね、723・・
・・・・弁座、731.733・・・・・・弁、139
・・・・・・圧力感応導管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃焼領域と排気領域を有する内燃機関における汚染
    物発生を減少させる方法において、機関の上方に設けた
    水タンクからの水を流量制御装置を介して機関の下方に
    設けたフラッシュボイラに通過させるとともに、可撓壁
    アキュムレータに流入させ、 前記フラッシュボイラにより制御された量の水を蒸気に
    変換し、 この制御された量の蒸気を、機関の出力が増加するにつ
    れて真空が増加する機関吸込装置の真空場に連通させて
    、機関の蒸気要求に応答して真空により自動的に機関に
    注入し、 更に、機関の加速に応答して可撓壁アキュムレータがし
    ぼんでこのアキュムレータ内の水から機関が要求する追
    加の蒸気に変換して注入し、減速時にはしぼんだ可撓壁
    アキュムレータが膨らんで余分な蒸気をこのアキュムレ
    ータ内に引き戻していかなる機関の作動状態でも機関の
    要求に応じた蒸気を供給できるようにした ことを特徴とする汚染物発生制御方法。 2 燃焼領域と排気領域を有する内燃機関における汚染
    物発生を減少させる方法において、機関の上方に設けた
    水タンクからの水を流量制御装置を介して機関の下方に
    設けた可撓壁アキュムレータに流入させ、 また気化器の燃料供給タンクからの燃料を流量制御装置
    を介して前記可撓壁アキュムレータに流入させて水と混
    合させ、 この可撓壁アキュムレータを、フラッシュボイラおよび
    反応器を介して機関の出力が増加するにつれて真空が増
    加する機関の吸込装置の真空場に連通させ、 可撓壁アキュムレータの水と燃料との混合流体が機関の
    作動状況に応じて前記フラッシュボイラおよび反応器を
    通過することによって制御された量の蒸気および予燃焼
    反応生成物に変換して自動的に機関に注入する ことを特徴とする汚染物発生制御方法。 3 燃焼領域と排気領域を有する内燃機関における汚染
    物発生を減少させる装置において、機関の上方に設けた
    水タンクと、この水タンクからの水の流れを制御する流
    量制御装置と、この流量制御装置に接続した可撓壁アキ
    ュムレータと、 この可撓壁アキュムレータに接続したフラッシュボイラ
    と、 機関の出力が増加するにつれて真空が増加する機関吸込
    装置の真空場とフラッシュボイラの出口とを接続する導
    管装置と を具えたことを特徴とする汚染物発生制御装置。 4 燃焼領域と排気領域を有する内燃機関における汚染
    物発生を減少させる装置において、 一機関の上方に
    設けた水タンクと、この水タンクからの水の流れを制御
    する流量制御装置と、気化器の燃料供給タンクからの燃
    料の流れを制御する流量制御装置と、 前記水流量制御装置および燃料流」制御装置に接続した
    可撓壁アキュムレータと、 この可撓壁アキュムレータに接続したフラッシュボイラ
    と、 このフラッシュボイラに設げ可撓壁アキュムレータから
    の混合流体を予燃焼反応生成物に変換する反応器と、 機関の出力が増加するにつれて真空が増加する機関の吸
    込装置の真空場とフラッシュボイラの出口とを接続する
    導管装置と を具えたことを特徴とする汚染物発生制御装置。 5 燃焼領域と排気領域を有する内燃機関における汚染
    物発生を減少させる装置において、機関の上方に設けた
    水タンクと、この水タンクからの水の流れを制御する流
    量制御装置と、この流量制御装置に接続した可撓壁アキ
    ュムレータと、 この可撓壁アキュムレータに接続したフラッシュボイラ
    と、 機関の出力が増加するにつれて真空が減少する機関の吸
    込装置の真空場とフラッシュボイラの出口とを接続する
    インバータ装置と を具えたことを特徴とする汚染物発生制御装置。 6 前記インバータ装置は、内部円筒形孔を有するシリ
    ンダ手段と、前記シリンダ孔において軸線方向に移動し
    うるピストン手段とを具え、真空場において真空にさら
    される第1表面と大気圧にさらされる第2表面とを前記
    ピストン手段に設け、更に前記第2表面に加わる大気圧
    により発生する運動の方向と逆の方向に前記ピストンを
    偏倚するばね手段と、前記シリンダに貫通し前記シリン
    ダ孔に開口する流体流入通路とを具え、前記円筒形孔に
    対向する軸線方向に延在する側壁を前記ピストンに設け
    、前記側壁に形成したオリフィス手段と、前記オリフィ
    ス手段の一端に配置し、前記ピストンの前記第1表面に
    作用する真空を生ずる室に前記一端を接続するようにし
    た流出通路とを具え、前記真空が減少するに従い前記オ
    リフィスを経て前記第1流入通路から前記第2流出通路
    に流れる流体流の制限を減少するように前記軸線方向に
    延在するオリフィスを配置して減少する真空に応答して
    真空効果を反転増加するものとしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第5記載の内燃機関の燃焼および汚染物発
    生制御装置。
JP50124247A 1975-10-15 1975-10-15 内燃機関の燃焼および汚染物発生制御方法ならびに装置 Expired JPS5920863B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0518665U (ja) * 1991-08-19 1993-03-09 株式会社資生堂 デイスペンサー

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0518665U (ja) * 1991-08-19 1993-03-09 株式会社資生堂 デイスペンサー

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