JPH0849604A - エンジン燃焼補助装置 - Google Patents

エンジン燃焼補助装置

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JPH0849604A
JPH0849604A JP7037141A JP3714195A JPH0849604A JP H0849604 A JPH0849604 A JP H0849604A JP 7037141 A JP7037141 A JP 7037141A JP 3714195 A JP3714195 A JP 3714195A JP H0849604 A JPH0849604 A JP H0849604A
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Japan
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chamber
water
engine
vaporization chamber
gas
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JP7037141A
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English (en)
Inventor
Nobuhito Wada
信人 和田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンに何等のトラブルを起こさせること
なく燃料の燃焼を助成し、経済性を高めながら有害成分
の発生を抑制するエンジン燃焼補助装置を提供する。 【構成】 触媒体を備えた第1の気化室、第1の気化室
とフィルターを介して連通する第2の気化室、第1の気
化室の触媒体へ水を供給する水供給装置、第2の気化室
の気化ガスを燃焼室へ供給するガス通路、および前記触
媒体への水供給と気化室から燃焼室への気化ガス供給と
を制御する制御装置を具備するエンジン燃焼補助装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などのエンジン
の燃焼を促進するエンジン燃焼補助装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般的に、エンジンにおいて燃料を完全
燃焼させるには、より多くの酸素をエンジン内に供給す
る必要がある。しかし、空気をより多く吸入して、その
中の酸素を利用すると、窒素が同時にエンジン内に吸入
されるので、窒素酸化物の発生を増大させることにな
る。したがって、有害成分を含んでいない水(水蒸気)
の中の酸素を利用することが望ましい。しかし、単に水
をエンジンの中に送り込むだけではオイルの皮膜をこわ
し、エンジンを摩耗させる等のトラブルが起きるため、
これを防止するための装置が必要になる。
【0003】また、エンジンから排出される排ガスは、
ガソリン車の場合、ガソリンと空気の混合気がエンジン
燃焼室内で燃焼することにより発生する。この排ガスの
中には、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素
酸化物(NOX)が含まれ、これらが外に排出される
と、人間、動物および植物等に有害である。周知の通
り、CO、HCとNOXとの関係は、CO、HCを少な
くする燃焼の場合、NOXの濃度は最高値に近くなる。
したがって、NOXの成分を同時にしかも大幅に低減さ
せる方法を考える必要がある。即ち、CO、HC、NO
Xの濃度を少なくするため、エンジンの燃焼方式を改善
する必要がある。このガソリンと空気の混合比を変化さ
せる方式には、過濃混合気と希薄混合気の二つの方式が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの燃焼方式は、
いずれも排出ガスの有害成分を少なくするシステムとし
ては有効である。しかし、過濃混合気燃焼方式の場合は
燃費が大幅に悪化し、また希薄空燃比燃焼方式の場合は
出力が大幅に低下するというようにそれぞれ欠点があ
る。また、燃費を少なくし出力を大きくするために、従
来のレシプロエンジンに近い混合比を使用してエンジン
の性能を発揮させ、ガソリンを完全に燃焼させ、同時に
排出される少量のCO、HCおよびNOXを排気管に組
み込んだ触媒で浄化する方式がある、さらに、エンジン
を根本的に改良し、ガソリンをコントローラーにより定
量を燃焼室に噴射したり、吸入空気量やその空気の温度
を自動的に調整したり、排気還流方式で燃焼温度を下
げ、NOXを減少したりして、排出ガスの浄化を図る方
法もある。しかし、エンジン機構そのものを根本的に改
良する必要があり、現在使用されているエンジンを改良
することは技術的には、可能であるが難しい問題であ
る。
【0005】上記の理由から、燃焼効率を理想的な状態
に保ちながら排気ガスの有害成分を少なくする新たな方
式について研究を重ねた結果本発明を完成するに至っ
た。従来から、水から水素ガスを発生させ、燃焼する方
式、あるいは水自体を噴霧状にして、直接エンジン気化
室に導入する方法は提案されているが、完全な水素ガス
を得ることが不可能で燃焼効率を一時的に高めるため、
エンジンのピストン(ピストンリング)を損傷する結果
になり、エンジン寿命を短くする欠点があり、排気ガス
の有害成分を減少させる働きを得られなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のエンジン燃焼補
助装置は、触媒体を備えた気化室、前記気化室の触媒体
へ水を供給する水供給装置、前記気化室の気化ガスを燃
焼室へ供給するガス通路、および前記触媒体への水供給
と気化室から燃焼室への気化ガス供給とを制御する制御
装置を具備するものである。また、本発明のエンジン燃
焼補助装置は、触媒体を備えた第1の気化室、第1の気
化室とフィルターを介して連通する第2の気化室、第1
の気化室の触媒体へ水を供給する水供給装置、第2の気
化室の気化ガスを燃焼室へ供給するガス通路、および前
記触媒体への水供給と気化室から燃焼室への気化ガス供
給とを制御する制御装置を具備するものである。ここ
で、上記の触媒体としては、心棒、心棒の外周に装着し
たコイル、および前記心棒とコイルとの間に心棒の長手
方向に挿入した複数のワイヤーを一体化した金属製のも
ので、水を前記心棒の長手方向に供給する構成のものが
好ましい。
【0007】
【作用】上記構成の本発明のエンジン燃焼補助装置にお
いては、水をマフラー等の熱によって水蒸気化するとと
もに、エンジンに送り込む過程で気化室内の触媒体に接
触させて一部水素と酸素を生成させ、これら水素などを
含んだ水蒸気をエンジンに供給する。エンジンに供給さ
れた水蒸気は、カーボン(C)と化合して極めて爆発性
の高い水性ガス「H2+CO」になる。このように、本
発明は、水噴射式と触媒方式(殆ど消耗しない)を併用
し、エンジンに何等のトラブルを起こさせることなく燃
料の燃焼を助成し、経済性を高めながら排気ガスの有害
成分発生を抑制するものである。二気化室を備えた装置
においては、第1の気化室で+400℃以上で水を触媒
体に接触させて一部水素と酸素を生成させ、これら水素
などを含んだ水蒸気を第2の気化室へ供給するにあた
り、その通路に設置したフィルターに触媒を付加すれば
さらに水素ガス濃度を高めることができる。このように
本発明は、エンジン燃焼室にて燃焼効率を高め、排気ガ
スの有害成分発生を最小限度に防止する役をなすもので
ある。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。 [実施例1]図1は本実施例の燃焼補助装置の一部を断
面にした概略構成を示している。ステンレス鋼から作ら
れた球形の本体8の内部は、隔壁16により下部気化室
5と上部気化室17に区画されている。気化室5と17
とは、隔壁16に設けたフィルター15を介して連通す
る。下部気化室5には、多数の通気路9を設けたステン
レス鋼製のパイプ7が装着され、このパイプ7内にはコ
イル状の触媒体10が装填されている。ポンプ11を備
えた水タンク3は、水供給路6を通じて水を気化室5の
触媒体10へ供給する。また、気化室17内の気化ガス
は、ガス供給路18により、エアフィルター14へ供給
される。これらの水供給および気化ガスの供給は、コン
ピュータを内蔵したIC回路を組み込んだ制御装置4に
より、制御回路2、12を通じて制御される。ここで、
触媒体10は、好ましくはステンレス鋼などの金属を基
材とし、白金、パラジウム、バナジウム等の触媒元素等
をコーテングしたものが用いられる。また、フィルター
15は、セラミックスからなり、さらに前記のような触
媒元素が付与されたものが好ましい。
【0009】なお、本体8は、高熱を得る必要からその
一部をエキゾーストパイプ1の中に割り込ませ、さらに
伝熱のためのフィン13により、気化室の高熱化を容易
にしている。また、従来のエンジンで採用されているエ
アークリーナーは、浄化機能が悪く、精製された水素ガ
スが十分な燃焼効率を得る役目を果たさないおそれがあ
るため、そのフィルターを根本的に改良した前記金属触
媒加工のセラミックス製フィルター14に変更して浄化
された空気を作り、水素ガスの燃焼効率を低下させない
ようにしたのが本実施例の付加的に重要な要素の一つで
ある。
【0010】次に、このエンジン燃焼補助装置の動作を
説明する。マイクロコンピュータを内蔵した制御装置4
の指令により水タンク3から水を400℃以上に高熱化
された下部気化室5に送り込み、下部気化室5に内蔵さ
れた特殊パイプ7に付属する金属触媒体10を通過させ
ながら水の一部を分解して水素ガスを発生させる。その
水素ガスは、気化した水蒸気とともにパイプ7の通気路
9より下部気化室5に送り込まれる。下部気化室5に送
り込まれた水素ガス等を含んだ水蒸気は、下部気化室5
と上部気化室17との間を連通する通路に設置されてい
る金属触媒加工されたセラミックス製のフィルター15
を通過する際、触媒の作用により水素ガス濃度が高めら
れて上部気化室17に入り、制御装置4により回路12
を通じてコントロールされながらエアフィルター14に
送り込まれ、エンジン気化室に送り込まれるのである。
【0011】上記のように、本実施例の装置は、特殊加
工された金属触媒、好ましくはコイル状の金属触媒を備
えた第1の気化室、特殊加工されたセラミックス触媒を
介して第1の気化室と連通する第2の気化室、およびセ
ラミックスフィルターに改良されたエアーフィルターが
有機的に働いて、水素濃度の高められた水蒸気を燃焼室
へ供給することができる。したがって、エンジンの燃焼
効率を向上するとともに有害成分の発生を最小限度に抑
制することができる。また、水蒸気の流れと水素ガスの
流れを基本燃料の流れに作用させたことにより、自動的
にコントロールすることもできる。
【0012】[実施例2]次に、図2に示すエンジン燃
焼制御装置について説明する。このエンジン燃焼制御装
置は、ステンレス鋼製のパイプ24、その両端に接続し
た太径部と小径部を有するパイプ25、26、およびパ
イプ24内に装填された触媒体20から構成されてい
る。図2では、水供給装置や制御装置は省略している
が、実施例1と同様なものが用いられる。触媒体20
は、図3、図4および図5にそれぞれ示す心棒21、コ
イル22および固定用ワイヤー23から構成されてい
る。心棒21は、一端にネジ部29を有し、さらに両端
近傍にコイル22の端部を止めるための孔30を有す
る。心棒21とその外周に被せたコイル22との間に
は、例えば3本の固定用ワイヤーを挿入し、これら三者
をスポット溶接により一体化する。これら心棒、コイル
およびワイヤーは、この例ではいずれも19Crー3.
5Al−0.2Ti−Feから作られている。また、こ
れらの寸法を例示すると、心棒21は直径7mm、長さ
150mmの丸棒であり、コイル22は線形1mmで外
形13mmのコイルを50巻有する。また、ワイヤー2
3は直径2mm、長さ140mmの例えば丸棒である。
これら触媒体の素材は、三者が同じものである必要はな
い。例えば、心棒を炭素鋼で構成することもできる。い
ずれにしても水素ガス発生に有効な触媒作用を有する前
記のような金属元素を用いるのが好ましい。
【0013】上記のように構成された触媒体20は、パ
イプ24内に例えば片持ちで固定される。すなわち、パ
イプ24の閉塞端には、中央にネジ孔27を有し、この
ネジ孔27に心棒21のネジ部29に螺合することによ
り、触媒体20をパイプ24に固定している。パイプ2
4の閉塞端には、前記のネジ孔27を囲むように例えば
4個の孔28を設けている。以上のような構成の本実施
例の装置は、エキゾーストパイプの中に設置するなどエ
ンジンの排気で加熱されるような位置に設置して使用さ
れる。そして、触媒体20を装着したパイプ24内が気
化室であり、この気化室には、図2の左側よりパイプ2
5に水が供給される。この水は、パイプ24の閉塞端の
孔28を通って気化室に入り、触媒体20に接して気化
するとともに、水素ガスを発生する。気化した水蒸気と
水素ガスは、パイプ26からエアフィルターを経由して
燃焼室に供給される。ここに用いた触媒体は、図1の装
置の触媒体としても有用である。すなわち、表面積が大
きく、かつその長手方向に水を供給することにより、接
触効率が大きい。
【0014】次に、本実施例のエンジン燃焼補助装置を
実車に取り付けて走行試験をした結果を説明する。ま
ず、いすず56型リヤーエンジンバスで登坂試験をし
た。第1回試験は、本装置を使用しない場合、第2回試
験は、本装置を使用し、気化室へ1滴/秒の割合で水を
供給した場合、第3回試験は、同じく2滴/秒の割合で
水を供給した場合である。この登坂試験の結果を図8に
示す。図から明らかなように、本装置によるエンジンの
出力増加の効果が現れている。すなわち、5分間で登坂
できる距離が、本装置を使用しない第1回試験では11
00mであるが、本装置を使用した第2回試験および第
3回試験では、それぞれ1300m、1600mとな
り、20〜50%の出力増加が見られる。表1は、三菱
ふそうの2tキャンター(走行距離約8200km)を
使用し、排ガス試験をした結果を示している。本装置の
使用により、HC、CO、NOxのいずれもが大幅に減
少している。
【0015】
【表1】
【0016】次に、日産47 CD31Uに荷物11t
を積載して燃費テストを実施した。本装置装着前の結果
を表2に、また本装置装着後の結果を表3にそれぞれ示
す。本装置の使用により燃費は7.2%向上した。
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明の装置を採用するこ
とにより、エンジンの出力が増加し、その結果消費燃料
が節約になる。さらに、エンジンのスケール発生を防止
し、エンジン寿命を50%以上延長させる効果を得るこ
とができる。また、本発明は使用燃料の種類(L.P.G、
ガソリン、石油)に関係なく応用することが可能であ
り、その他、フォークリフト、農業機械、建設機械、船
舶等広範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるエンジン燃焼補助装
置の一部を断面にした概略構成を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例におけるエンジン燃焼補助
装置の要部の縦断面図である。
【図3】同実施例の触媒体に用いた心棒の側面図であ
る。
【図4】同実施例の触媒体に用いたコイルの側面図であ
る。
【図5】同実施例の触媒体に用いた固定用ワイヤーの側
面図である。
【図6】図2のA−A線で断面にした拡大図である。
【図7】同実施例の触媒体の拡大正面図である。
【図8】同実施例における登坂試験の結果を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 エキゾーストパイプ 2、12 制御回路 3 水タンク 4 制御装置 5 下部気化室 6 水供給パイプ 7 金属パイプ 8 本体 9 ガス通路 10 触媒体 13 フィン 14 エアーフィルター 15 フィルター 16 隔壁 17 上部気化室 18 ガス供給路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒体を備えた気化室、前記気化室の触
    媒体へ水を供給する水供給装置、前記気化室の気化ガス
    を燃焼室へ供給するガス通路、および前記触媒体への水
    供給と気化室から燃焼室への気化ガス供給とを制御する
    制御装置を具備するエンジン燃焼補助装置。
  2. 【請求項2】 触媒体を備えた第1の気化室、第1の気
    化室とフィルターを介して連通する第2の気化室、第1
    の気化室の触媒体へ水を供給する水供給装置、第2の気
    化室の気化ガスを燃焼室へ供給するガス通路、および前
    記触媒体への水供給と気化室から燃焼室への気化ガス供
    給とを制御する制御装置を具備するエンジン燃焼補助装
    置。
JP7037141A 1994-02-25 1995-02-24 エンジン燃焼補助装置 Pending JPH0849604A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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KR1019940003426A KR960003689B1 (ko) 1994-02-25 1994-02-25 2개의 기화실을 구비한 수소가스 발생장치
KR1994-3426 1994-02-25

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KR (1) KR960003689B1 (ja)

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KR950025248A (ko) 1995-09-15
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Legal Events

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Effective date: 20040624