JP2008057441A

JP2008057441A - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JP2008057441A
Application number: JP2006235672A
Authority: JP
Inventors: Takenori Maekawa; 武則前川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】ブラウンガスのジェネレータを小型軽量化し、しかも有害物質の発生を軽減し抑制できるようにした内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】電極(25,26)を相互に対向させかつノズル(24)の流通路(24A)に臨んで配置し、電極間に高電圧を印加してプラズマアークを発生させるとともに、ノズルの流通路に加圧した水蒸気を通過させることにより水蒸気を水素と酸素とに分解し、水素と酸素とからブラウンガスを生成するブラウンガスジェネレータ(20)と、生成されたブラウンガスを内燃機関(10)の吸気系(11)に供給して芳香族炭化水素化合物又は炭化水素化合物の燃焼効率を改善させるためのブラウンガス供給通路(50)と、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関の燃料供給装置に関し、特にブラウンガスのジェネレータを小型軽量化し、しかも有害物質の発生を軽減し抑制できるようにした装置に関する。

車輛用エンジンではガソリンなどの石油系燃料を用いているが、石油系燃料を燃焼させるとＣＯやＮＯｘなどの有害物質が発生し、環境を汚染する原因となる。これに対し、石油系燃料に代えてエタノールを用いるようにしたアルコールエンジンが実用化されている。また、水素と酸素を反応させて発電し、モータを駆動して走行するようにした燃料電池車が注目され実用化がすすめられている。

また、水中にプラズマアークを照射して水素と酸素に分解し、得られた水素と酸素を２：１で混合したブラウンガスを燃料として用いることにより、ＣＯやＮＯｘなどの有害物質の発生を軽減し抑制するようにした内燃機関が提案されている（特許文献１）。

さらに、ブラウンガスを内燃機関の燃料として用いる際に、ブラウンガスに低級アルコールやガソリンなどを混合して燃焼温度を低下させ、内燃機関の耐久性の低下を軽減するようにした内燃機関の燃料供給装置が提案されている（特許文献２）。

特開平１０−２２０２３７号公報特開２００５−３２０４１６号公報

しかし、特許文献１、２記載の内燃機関の燃料供給装置では大量のブラウンガスを消費するので、ブラウンガスのジェネレータが大型化し、軽量化が求められている車輛には搭載し難いという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑み、ブラウンガスのジェネレータを小型軽量化し、しかも有害物質の発生を軽減し抑制できるようにした内燃機関の燃料供給装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、芳香族炭化水素化合物又は炭化水素化合物を燃料とする内燃機関において、電極を相互に対向させかつノズルの流通路に臨んで配置し、電極間に高電圧を印加してプラズマアークを発生させるとともに、上記ノズルの流通路に加圧した水蒸気を通過させることにより水蒸気を水素と酸素とに分解し、該水素と酸素とからブラウンガスを生成するブラウンガスジェネレータと、生成されたブラウンガスを内燃機関の吸気系に供給して芳香族炭化水素化合物又は炭化水素化合物の燃焼効率を改善させるためのブラウンガス供給通路と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは内燃機関における燃料の燃焼効率を改善させるために用いるようにした点にある。これにより、ブラウンガスを内燃機関の燃料として用いないので、少量のブラウンガスを生成すればよく、大容量で大型のブラウンガスのジェネレータを用いる必要がない。

また、本発明の他の特徴はノズルの流通路に望む電極に高電圧を印加してプラズマアークを発生させるとともに、水蒸気を加圧してノズルの流通路に流通させ、水蒸気を水素と酸素に分解するようにした点にある。

これにより、ブラウンガスを効率よく生成できるので、小型軽量のブラウンガスのジェネレータを構成できる。

水蒸気は加熱器を設けて生成するようにしてもよいが、車輛の狭いレイアウトスペースを考慮すると、内燃機関の排熱を利用して水蒸気を生成するのがよい。即ち、ブラウンガスジェネレータは、内燃機関の排ガスの熱によって水が加熱されて生成された水蒸気が供給されるように構成されている。

水蒸気はノズルの流通路においてプラズマアーク内を長い距離でもって通過するのが望ましい。そこで、ブラウンガスジェネレータは、ノズルの流通路内に水蒸気が螺旋状に旋回されながら通過されるように構成されるのがよい。

ここで、芳香族炭化水素化合物は例えばガソリンや軽油が挙げられる。また、炭化水素化合物はメタノールやエタノールが挙げられる。これらと単独で用いられてもよく、混合して用いられてもよい。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係る内燃機関の燃料供給装置の好ましい実施形態を示す。図において、エンジン１０には吸気通路１１及び排気通路１２が燃焼室１３に開口して形成され、吸気通路１１の吸気ポート１１Ａ及び排気通路１２の排気ポート１２Ａには吸気弁１４及び排気弁１５が開閉自在に設けられている。

また、エンジン１０には燃料噴射弁１６及び点火プラグ１７が燃焼室１３に臨んで取付けられ、燃料噴射弁１６には燃料ポンプ（図示せず）によってガソリンが供給される一方、燃料噴射弁１６及び点火プラグ１７はエンジン制御装置（図示せず）によって駆動制御されるようになっている。

エンジン１０の吸気通路１１にはブラウンガス供給通路５０が接続され、ブラウンガス供給通路５０にはブラウンガスジェネレータ２０が接続されている。このブラウンガスジェネレータ２０において、金属製の筒状ケース２１にはセラミックス２２が内張りされて耐熱性が付与されている。

筒状ケース２１内にはノズル２４が嵌め込まれ、ノズル２４には流通路２４Ａが穿設され、流通路２４Ａは小径の直線部分から先端及び後端に向けて内径が漸増され、流通路２４の後部拡径部分には円錐台部品２７が嵌め込まれ、円錐台部品２７はケース２１の台座２９で受けられたコイルばね２８の付勢力によって嵌め込んだ状態に保持されている。

この円錐台部品２７の外表面には螺旋状の複数、例えば４つの突条部２７Ａが形成されることにより、ノズル２４の後部拡径部分の内面と円錐台部品２７の外面との間に狭小の隙間が形成され、水蒸気がノズル２４の流通路２４Ａの小径直線状部分に螺旋状に供給されるようになっている。

ノズル２４の小径直線状部分の前後には電極２５、２６が配置され、電極２５、２６間には高電圧が印加されるようになっている。

また、ブラウンガスジェネレータ２０のケース２１には水蒸気の供給口２１０が形成され、供給口２１０には熱交換器３０からの水蒸気が送球されるようになっている。この熱交換器３０はエンジン１０の排気ガスの熱を利用して水を蒸発させるように構成され、熱交換器３０には給水ポンプ４０によって水が供給されるようになっている。

エンジン１０を作動させると、給水ポンプ４０が水を熱交換器３０に供給し、熱交換器３０でエンジン１０の排気ガスと水とが熱交換されて水蒸気が生成され、水蒸気はブラウンガスジェネレータ２０のケース２１内に供給されてケース２１の後部内で加圧された状態となる。

この加圧された水蒸気はノズル２４の後部の隙間を通り、円錐台部品２７の螺旋状の突条部２７Ａによって螺旋状に案内されてノズル２４の小径の直線状部分に至り、螺旋状を維持したまま小径の直線状部分を通過する。このとき、電極２５、２６間には高電圧が印加されてプラズマアークが発生されており、プラズマアークを通過することによって水素と酸素に分解され、分解された水素と酸素とが２：１の割合で混合されてブラウンガスが生成される。

生成されたブラウンガスはブラウンガス供給通路５０からエンジン１０の吸気通路１１に供給され、吸気とともにエンジン１０の燃焼室１３に吸入され、燃料噴射弁１６からの噴射燃料と混合されて点火プラグ１７によって点火されて燃焼される。

ブラウンガスは１７００°Ｃ以上の高温で燃焼するので、噴射燃料の燃焼効率が改善され、ＣＯやＮＯx などの有害物質の量が低減できる。

なお、上記の例では燃料噴射弁１６を備えたエンジン１０を例に説明したが、気化器を備えたエンジンであっても同様に適用できる。また、上記の例ではガソリンエンジンを例に説明したが、ディーゼルエンジンであっても同様に適用できる。

本発明に係る燃料供給装置の好ましい実施形態を備えたエンジンを模式的に示す図である。上記実施形態における燃料供給装置の構造例を示す図である。上記実施形態におけるノズルの円錐台部品２７を示す図である。

符号の説明

１０エンジン
１１吸気通路
１２排気通路
１３燃焼室
１６燃料噴射弁
１７点火プラグ
２０ブラウンガスジェネレータ
２１ケース
２２内張りセラミック
２４プラグ
２４Ａ流通路
２５、２６電極
２７円錐台部品
２７Ａ突条部
３０熱交換器
４０給水ポンプ
５０ブラウンガス供給通路

Claims

芳香族炭化水素化合物又は炭化水素化合物を燃料とする内燃機関において、
電極を相互に対向させかつノズルの流通路に臨んで配置し、電極間に高電圧を印加してプラズマアークを発生させるとともに、上記ノズルの流通路に加圧した水蒸気を通過させることにより水蒸気を水素と酸素とに分解し、該水素と酸素とからブラウンガスを生成するブラウンガスジェネレータと、
生成されたブラウンガスを内燃機関の吸気系に供給して芳香族炭化水素化合物又は炭化水素化合物の燃焼効率を改善させるためのブラウンガス供給通路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
上記ブラウンガスジェネレータは、内燃機関の排ガスの熱によって水が加熱されて生成された水蒸気が供給されるようになっている請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記ブラウンガスジェネレータは、ノズルの流通路内に水蒸気が螺旋状に旋回されながら通過されるようになっている請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。