JP2001295705A - Combustion accelerating device for engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion accelerating device for engines capable of substantially reducing the injurious components in a gasoline engine and a diesel engine and remarkably improving fuel economy. SOLUTION: In the combustion accelerating device 42 for engines, an electrolytic device 44 comprises a canister 50 and an electrode assembly 52. The electrode assembly 52 is provided with a cathode 60 housed in an insulated casing 58, an anode 64 arranged on the center section of the insulated casing 58, the cathode chamber 82 formed between the cathode 60 and the anode 64 and the cathode filler 88 filled in the cathode chamber 82. The cathode filler 88 comprises mixture of granular conducting materials 84 and granular insulating materials 86 such that the surface area of the cathode 60 is expanded.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】 この発明はエンジン用燃焼促進
装置に関し、とくに、酸水素ガスを利用した燃焼促進装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion promotion device for an engine, and particularly to a combustion promotion device using oxyhydrogen gas.

【０００２】[0002]

【従来技術】 米国特許第３，９３９，８０６号、同第
４，００３，３４５号、同第４，０２３，５４５号、同
第４，１１１，１６０号、同第４，３６９，７３７号、
同第４，４４２，８０１号、同第４，７６３，６１０
号、同第５，１０５，７７３号、同第５，２３１，９５
４号、同第５，３０５，７１５号および同第５，４５
０，８２２号にはエンジンの燃焼室にガソリン、軽油等
の炭化水素燃料と空気との混合気を供給する主燃料系
と、酸水素ガスを補助燃料としてエンジン燃焼室に供給
することにより燃焼効率を改善することを目的とした燃
焼促進装置が提案されている。米国特許第５，２３１，
９５４号に開示されているように、酸水素ガスをエンジ
ンの主燃料系の混合気に添加した場合に、エンジンの燃
焼効率が改善されて燃費が２２〜３５％にも達し、しか
も、排ガス中の有害成分が大幅に低減されることが知ら
れている。BACKGROUND OF THE INVENTION U.S. Pat. Nos. 3,939,806, 4,003,345, 4,023,545, 4,111,160, 4,369,737,
Nos. 4,442,801 and 4,763,610
No. 5,105,773 and No. 5,231,95
Nos. 4, 5,305, 715 and 5, 45
No. 0,822 discloses a main fuel system for supplying a mixture of air and a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil to the combustion chamber of an engine, and combustion efficiency by supplying oxyhydrogen gas as an auxiliary fuel to the engine combustion chamber. There has been proposed a combustion promoting device aimed at improving the combustion efficiency. US Patent No. 5,231,
As disclosed in U.S. Pat. No. 954, when oxyhydrogen gas is added to an air-fuel mixture of the main fuel system of an engine, the combustion efficiency of the engine is improved and the fuel efficiency is as high as 22 to 35%. It has been known that the harmful components of are greatly reduced.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】 上記特許で提案され
た電解装置はいずれも運転効率が悪く、これを解決しよ
うとすれば、電解装置内に複数対の電極を配置したり、
電極自体を大型化する必要が生じ、装置自体が大型化
し、製造コストも高くなる欠点があった。Problems to be Solved by the Invention All the electrolyzers proposed in the above patents have poor operation efficiency, and in order to solve this, a plurality of pairs of electrodes are arranged in the electrolyzer,
There has been a problem that the electrode itself needs to be increased in size, the device itself increases in size, and the manufacturing cost increases.

【０００４】 そこで本発明は上記従来技術の問題点を
解決して小型高性能で低コストの電解装置を備えたエン
ジン用燃焼促進装置を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a combustion promotion device for an engine equipped with a small, high-performance, low-cost electrolytic device.

【０００５】 本発明の他の目的は乗用車、トラック、
バス、船舶、航空機、建設機械および農業機械等のレシ
プロエンジン、ロータリエンジンおよびガスタービンエ
ンジン、ならびに発電プラントのエンジン用燃焼促進装
置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide passenger cars, trucks,
An object of the present invention is to provide a combustion promoting device for a reciprocating engine, a rotary engine, a gas turbine engine of a bus, a ship, an aircraft, a construction machine, an agricultural machine or the like, and an engine of a power plant.

【０００６】[0006]

【問題を解決するための手段】 本発明のエンジン用燃
焼促進装置において、電解装置を電解液貯蔵キャニスタ
と、この中に浸積された電極アッセムブリとにより構成
し、電極アッセムブリがキャニスタに固定支持される絶
縁性ケーシングと、ケーシング内に収納された陰極と、
陰極からスペースをおいて配置された陽極と、陰極と陽
極との間に配置された粒状導電体と粒状絶縁体との混合
物からなる陰極充填材とを備えるようにしたものであ
る。[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] In the combustion promotion device for an engine of the present invention, the electrolysis device is constituted by an electrolyte storage canister and an electrode assemble immersed therein, and the electrode assemble is fixedly supported by the canister. An insulating casing, a cathode housed in the casing,
An anode is provided with a space from the cathode, and a cathode filler made of a mixture of a granular conductor and a granular insulator is provided between the cathode and the anode.

【０００７】[0007]

【作用】 本発明のエンジン用燃焼促進装置において、
電解装置の陰極表面積を著しく拡大することにより水の
電解効率を高め、装置の小型高性能化と低コスト化を図
るようにしたものである。According to the combustion promotion device for an engine of the present invention,
The electrolysis efficiency of water is increased by remarkably increasing the surface area of the cathode of the electrolysis device, and the size and performance of the device and the cost are reduced.

【０００８】[0008]

【実施例】 以下、本発明の望ましい実施例によるエン
ジン用燃焼促進装置について、図１、図２を参照しなが
ら説明する。図１において、エンジン１０はレシプロま
たはロータリガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、
ＬＰＧエンジンまたはガスタービンエンジンでも良い。
エンジン１０はエアフイルタ１２、吸気通路１４、吸気
マニフォルド１６、燃料噴射弁１８を有するエンジン２
０および排気マニフォルド２２とを備える。エンジン１
０はさらにガソリン、ＬＰＧ、ＬＮＧ、軽油、重油等の
炭化水素燃料タンク２４と、燃料ポンプ２６と、燃料噴
射弁１８に主燃料を供給するライン２８からなる主燃料
系３０と、クランクケース３２のブローバイガスを吸気
通路１４に還流させるブローバイガス還流ライン３４を
備える。エンジン１０はさらにエンジンの交流器により
充電されていてスタータモータ（図示せず）を起動する
ためのバッテリ３６と、キースイッチ３８と、ヒューズ
４０とを備える。本発明の燃焼促進装置４２は電源３６
に接続されて後述の如く電解液から酸水素ガスの燃焼促
進剤を生成する電解装置４４と、Ｔジョイント４６を介
して酸水素ガスをブローバイガス還流ライン３４に供給
するためのガス供給ライン４８とを備える。ガス供給ラ
イン４８には逆火防止用ウォータバルブ（図示せず）を
設けても良い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a combustion promoting device for an engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, an engine 10 is a reciprocating or rotary gasoline engine, a diesel engine,
It may be an LPG engine or a gas turbine engine.
The engine 10 includes an air filter 12, an intake passage 14, an intake manifold 16, and a fuel injection valve 18.
0 and an exhaust manifold 22. Engine 1
0 further includes a hydrocarbon fuel tank 24 for gasoline, LPG, LNG, light oil, heavy oil, etc., a fuel pump 26, a main fuel system 30 including a line 28 for supplying main fuel to the fuel injection valve 18, and a crankcase 32. A blow-by gas recirculation line 34 for recirculating blow-by gas to the intake passage 14 is provided. The engine 10 further includes a battery 36 that is charged by an AC alternator of the engine and starts a starter motor (not shown), a key switch 38, and a fuse 40. The combustion promoting device 42 according to the present invention includes a power source 36.
And a gas supply line 48 for supplying an oxyhydrogen gas to the blow-by gas recirculation line 34 via a T-joint 46. Is provided. The gas supply line 48 may be provided with a water valve (not shown) for backfire prevention.

【０００９】 図２において、電解装置４４は耐熱性プ
ラスチック等の絶縁性キャニスタ５０と、キャニスタ５
０内に収納された電極アッセムブリ５２と、電極アッセ
ムブリ５２の上端部をキャニスタ５０に装着する装着部
材５３とを備える。キャニスタ５０はガス回収ゾーン５
１と、電解液を補給するための補給液キャップ５４と、
電極装着部５６と、酸水素ガスアウトレット５７とを備
える。電極アッセムブリ５２は電極装着部５６に上端部
が嵌合されて垂直方向に延びる円筒状絶縁性ケーシング
５８を備える。ケーシング５８は上端部に形成されたフ
ランジ５８ａと、陽極支持用ボス部５８ｂと多数の通孔
５８ｃを有する底部５８ｄを備える。ケーシング５８内
には円筒状のステンレス鋼からなる陰極６０が係合され
ていて、その内側の上端部にカップ状の絶縁性電極ホル
ダー６２が嵌合される。ケーシング５８および陰極６０
はそれぞれ複数のガス放出口５８ｅ、６０ａを備える。
電極ホルダー６２は陰極６０と同心的に陽極６４を支持
するためのボス部６２ａと、陰極端子開口部６２ｂとを
備える。開口部６２ｂ内には陰極６０の上部にハンダ等
で接続されたリード線６６が延びている。一方、ボス部
６２ａの上端部には陽極６４の上端部が突出していてナ
ット６８でリード線６９の端子７０が固定されている。
ケーシング５８のフランジ５８ａとキャニスタ５０の電
極装着部５６との間にはパッキン７２が配置され、フラ
ンジ５８ａおよび陽極ホルダー６２はキャップ７４によ
り固定位置に保持される。電極ホルダー６２の上端部に
はリード線６６、６９を保護するための絶縁ブッシュ７
６を備えた保護カバー７８がネジ込まれている。In FIG. 2, an electrolysis device 44 includes an insulating canister 50 such as a heat-resistant plastic and a canister 5.
The electrode assembly 52 includes an electrode assembly 52 housed in the housing 0 and a mounting member 53 for mounting the upper end of the electrode assembly 52 to the canister 50. The canister 50 is located in the gas recovery zone 5
1, a replenisher cap 54 for replenishing the electrolyte,
An electrode mounting portion 56 and an oxyhydrogen gas outlet 57 are provided. The electrode assembly 52 includes a cylindrical insulating casing 58 whose upper end is fitted to the electrode mounting portion 56 and extends vertically. The casing 58 includes a flange 58a formed at an upper end portion, a bottom portion 58d having a boss portion 58b for supporting the anode and a plurality of through holes 58c. A cylindrical cathode 60 made of stainless steel is engaged in the casing 58, and a cup-shaped insulated electrode holder 62 is fitted to the upper end inside the cathode. Casing 58 and cathode 60
Has a plurality of gas outlets 58e and 60a, respectively.
The electrode holder 62 includes a boss 62a for supporting the anode 64 concentrically with the cathode 60, and a cathode terminal opening 62b. In the opening 62b, a lead wire 66 connected to the upper portion of the cathode 60 by solder or the like extends. On the other hand, the upper end of the anode 64 protrudes from the upper end of the boss 62 a, and the terminal 70 of the lead wire 69 is fixed by the nut 68.
A packing 72 is disposed between the flange 58 a of the casing 58 and the electrode mounting portion 56 of the canister 50, and the flange 58 a and the anode holder 62 are held at fixed positions by the cap 74. An insulating bush 7 for protecting the lead wires 66 and 69 is provided at the upper end of the electrode holder 62.
A protective cover 78 with 6 is screwed in.

【００１０】 電極アッセムブリ５２において、陽極６
４上には多孔性陽極隔膜８０が配置され、陰極６０と陽
極６４との間には円筒状陰極室８２が形成される。陰極
室８２内には粒状導電体８４と粒状絶縁体８６との混合
体からなる陰極充填材８８が充填され、その混合比は容
量比で１：１．５〜１．５：１の範囲に定められる。粒
状導電体８４は１〜３ｍｍのグラファイト粒、カーボン
粒から選択され、粒状絶縁体８６は１〜３ｍｍのガラス
ビーズ、プラスチックペレットまたはセラミックボール
等から選択される。ここで単に粒状導電体のみを陰極室
８２に充填すると、電極に近い側の粒状導電体は中央部
の粒状導電体よりも極端に高く分極され、結果として反
応は、電極に近い側の粒状導電体上のみで高電流密度と
なって激しくなり、電極面積を著しく増加したことには
ならない。そこで本発明では、粒状導電体に粒状絶縁体
を上記割合で配合することにより、粒状導電体の陰極か
らの連なりに長短を作り、陽極の方向に距離が長く連な
るもの程電気抵抗値が増大されるように配慮し、全粒状
導電体上でほぼ均等に電気化学反応が進行するようにし
て、著しく電極表面積、すなわち、電解反応場を拡大す
るようにしたものである。粒状導電体間相互の接触を完
全に断つ程に粒状絶縁体の混合比率を上げると、粒状導
電体上にはバイポーラ現象が誘発されて、電解効率が低
下するため、上述の混合比率が最適である。In the electrode assembly 52, the anode 6
A porous anode diaphragm 80 is arranged on 4, and a cylindrical cathode chamber 82 is formed between the cathode 60 and the anode 64. The cathode chamber 82 is filled with a cathode filler 88 made of a mixture of a granular conductor 84 and a granular insulator 86, and the mixing ratio is in the range of 1: 1.5 to 1.5: 1 in volume ratio. Determined. The granular conductor 84 is selected from 1 to 3 mm graphite particles and carbon particles, and the granular insulator 86 is selected from 1 to 3 mm glass beads, plastic pellets or ceramic balls. Here, if only the granular conductor is filled in the cathode chamber 82, the granular conductor on the side closer to the electrode is polarized extremely higher than the granular conductor in the center, and as a result, the granular conductor on the side closer to the electrode becomes The current density becomes high only on the body and becomes intense, which does not mean that the electrode area is significantly increased. Therefore, in the present invention, by blending the granular insulator with the granular conductor in the above ratio, the length of the series of the granular conductor from the cathode is made longer, and the longer the distance in the direction of the anode, the higher the electrical resistance value is. In consideration of this, the electrochemical reaction proceeds almost uniformly on all the granular conductors, and the electrode surface area, that is, the electrolytic reaction field is remarkably enlarged. If the mixing ratio of the granular insulator is increased so that the mutual contact between the granular conductors is completely cut off, a bipolar phenomenon is induced on the granular conductor, and the electrolytic efficiency is reduced. is there.

【００１１】 図２において、電解液９０は３０％の水
酸化ナトリウムと７０％の蒸留水との混合溶液または１
０〜２０％のオルトリン酸、２〜４％の過ホウ酸ナトリ
ウムおよび残部が蒸留水からなる混合溶液から調整され
る。キャニスタ５０内の電解液９０が３分の１レベル近
くまで消費されると、補給液キャップ５４をキャニスタ
５０から外して電解液が補給される。In FIG. 2, an electrolyte 90 is a mixed solution of 30% sodium hydroxide and 70% distilled water or 1%.
It is prepared from a mixed solution consisting of 0-20% orthophosphoric acid, 2-4% sodium perborate and the balance distilled water. When the electrolyte 90 in the canister 50 has been consumed to nearly one third level, the replenisher cap 54 is removed from the canister 50 to replenish the electrolyte.

【００１２】 上記構成において、キースイッチ３８が
スイッチオンされると、エンジン２０が始動され、同時
に、電解装置４４が電解作用をスタートする。このと
き、電極アッセムブリ５２内で酸水素ガスが発生し、混
合ガスＧはガス回収ゾーン５１で回収され、ガス供給ラ
イン４８、Ｔジョイント４６、ブローバイガス還流ライ
ン３４を介して、吸気通路１４からエンジン２０の燃焼
室内に燃焼促進剤として供給される。この結果、前述し
た如く、燃焼室の燃焼効率が改善されて排ガス中から約
８０％の有害成分が低減し、燃費も２０〜３５％改善さ
れる。しかも、本装置の採用により、エンジンの噴射ノ
ズル、吸排気弁ならびに燃焼室内壁がクリーンになって
エンジンの出力馬力が向上し、エンジン寿命も大幅に延
びる。In the above configuration, when the key switch 38 is turned on, the engine 20 is started, and at the same time, the electrolysis device 44 starts the electrolysis. At this time, oxyhydrogen gas is generated in the electrode assemble 52, the mixed gas G is recovered in the gas recovery zone 51, and the engine gas flows from the intake passage 14 through the gas supply line 48, the T joint 46, and the blow-by gas recirculation line 34. It is supplied as a combustion promoter into the 20 combustion chambers. As a result, as described above, the combustion efficiency of the combustion chamber is improved, the harmful components of the exhaust gas are reduced by about 80%, and the fuel efficiency is also improved by 20 to 35%. In addition, by adopting this device, the injection nozzle, the intake / exhaust valve of the engine and the combustion chamber wall are cleaned, the output horsepower of the engine is improved, and the engine life is greatly extended.

【００１３】[0013]

【効果】 以上より明らかなように、本発明のエンジン
用燃焼促進装置によればガソリンエンジン、ディーゼル
エンジン、ガスタービン等の排出ガス中の有害成分を大
幅に低減し、環境汚染防止への貢献度大である。As is clear from the above, according to the combustion promotion device for an engine of the present invention, harmful components in exhaust gas from gasoline engines, diesel engines, gas turbines, etc. are greatly reduced, and the contribution to environmental pollution prevention is achieved. Is big.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の燃焼促進装置を組み込んだエンジン
システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an engine system incorporating a combustion promoting device of the present invention.

【図２】 図１の電解装置の一部断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electrolytic device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１２ エアフイルタ、 １６ 吸気マニフォルド、 ２
０ エンジン、２２ 排気マニフォルド、 ３０ 主燃
料系、３４ ブローバイガス還流ライン、 ３６ バッ
テリ、 ４２ 燃焼促進装置、４４ 電解装置、 ４８
ガス供給ライン、 ５３ 装着部材、５６ 電極装着
部、 ６０ 陰極、 ６２ 電極ホルダー、 ６４ 陽
極、７４ キャップ部材、 ７８ カバー部材 ８２
陰極室、 ８４ 粒状導電体、８６ 粒状絶縁体12 air filters, 16 intake manifolds, 2
0 engine, 22 exhaust manifold, 30 main fuel system, 34 blow-by gas recirculation line, 36 battery, 42 combustion promotion device, 44 electrolysis device, 48
Gas supply line, 53 mounting member, 56 electrode mounting portion, 60 cathode, 62 electrode holder, 64 anode, 74 cap member, 78 cover member 82
Cathode compartment, 84 granular conductor, 86 granular insulator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 主燃料系と電源を有するエンジン用燃焼
促進装置において、電源に接続されて電解液から酸水素
ガスを生成する電解装置と、酸水素ガスを燃焼促進剤と
してエンジンの燃焼室に供給するガス供給ラインとを備
え、電解装置が電極装着部を備えた電解液貯蔵キャニス
タと、電極装着部に固定された装着部材と、装着部材に
より電極装着部に固定支持された絶縁性ケーシングと、
ケーシング内に収納された陰極と、ケーシング内で陰極
からスペースをおいて配置された陽極と、陰極と陽極と
の間に形成されていてキャニスタと連通する陰極室と、
陰極室内に充填された陰極充填材とを備え、陰極充填材
が粒状導電体と粒状絶縁体との混合体からなり、その混
合比が容量比で１：１．５〜１．５：１の範囲に定めら
れる燃焼促進装置。1. A combustion promotion device for an engine having a main fuel system and a power source, wherein the electrolysis device is connected to a power source to generate oxyhydrogen gas from an electrolyte, and the oxyhydrogen gas is used as a combustion promoter in a combustion chamber of the engine. An electrolytic solution storage canister having a gas supply line for supplying, an electrolytic device having an electrode mounting portion, a mounting member fixed to the electrode mounting portion, and an insulating casing fixedly supported by the electrode mounting portion by the mounting member. ,
A cathode housed in the casing, an anode disposed in the casing with a space from the cathode, a cathode chamber formed between the cathode and the anode and communicating with the canister,
A cathode filler filled in the cathode chamber, wherein the cathode filler comprises a mixture of a granular conductor and a granular insulator, and the mixing ratio is 1: 1.5 to 1.5: 1 by volume ratio. A combustion promotion device defined in a range. 【請求項２】 請求項１において、陰極が円筒状陰極か
らなり、装着部材が円筒状陰極の上端部に嵌合されてい
て陽極を支持する電極ホルダーと、電極ホルダーと絶縁
性ケーシングの両上端部を電極装着部に固定するキャッ
プ部材とを備える燃焼促進装置。2. An electrode holder according to claim 1, wherein the cathode comprises a cylindrical cathode, and a mounting member is fitted to an upper end of the cylindrical cathode to support the anode, and both upper ends of the electrode holder and the insulating casing. And a cap member for fixing the portion to the electrode mounting portion. 【請求項３】 請求項２において、電極ホルダーが陽極
用端子部と、陰極端子部用開口手段とを備え、装着部材
がさらに電極ホルダーを密閉するためのカバー部材を備
える燃焼促進装置。3. The combustion promotion device according to claim 2, wherein the electrode holder comprises an anode terminal portion and a cathode terminal opening means, and the mounting member further comprises a cover member for sealing the electrode holder. 【請求項４】 請求項１または２において、さらに、陽
極上に配置された多孔性隔膜を備える燃焼促進装置。4. The combustion promotion device according to claim 1, further comprising a porous diaphragm disposed on the anode.