JPS60166746A - デイ−ゼル式内燃機関の燃焼方法 - Google Patents

デイ−ゼル式内燃機関の燃焼方法

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JPS60166746A
JPS60166746A JP59024184A JP2418484A JPS60166746A JP S60166746 A JPS60166746 A JP S60166746A JP 59024184 A JP59024184 A JP 59024184A JP 2418484 A JP2418484 A JP 2418484A JP S60166746 A JPS60166746 A JP S60166746A
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JP
Japan
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oxygen
combustion
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air
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JP59024184A
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Takashi Koyanagi
隆 小柳
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0228Adding fuel and water emulsion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
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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】 本発明はディーゼル式内燃機関の燃焼方法に関するもの
である。よシ詳しくは、燃料の燃焼効率を高めて燃料消
費の低減化を計ることのできる実用的な方法に関するも
のである。
近年、環境保全と石油資源の有効利用に関する動向から
、低公害でよシ燃料消費の少ない内燃機関を開発するこ
とが重要な課題となっておシ、ガソリン機関だけでなく
ディーゼル式内燃機関についても例えば燃焼室の形状や
吸気、噴射の方法やタイミングの調整、燃料噴霧の微粒
化・分散化のための各種の工夫やエンジン本体の軽量化
、機械損失の低減化のだめの種々の提案がなされている
一方デイーゼル機関に用いられる燃料は、機関の種類に
応じて、軽油、A重油等の各種重油が用いられているが
、これら燃料価格の上昇、石油関連資源の事情等によシ
重質化、低質化への傾向が顕著となシ尚一層排出ガスの
低公害化と燃料消費の低減化などの努力が傾けられてい
る。その一つに通常の空気に代えて、酸素濃度がよシ高
められた空気(酸素富化空気という)をディーゼル機関
へ供給して燃焼させる方法は燃焼効率を高めて燃料消費
の低減化を図ることができると共に、法化水素、−酸化
炭素等の排ガスの浄化と燃料の低質化にも対応できる方
法として注目されている(例えば特開昭57−1570
13号など)しかるに、かかる方法を既存のディーゼル
機関に適用した場合、燃焼効率や燃焼温度の上昇によυ
生ずる機関の過熱やサイクル効率の低下、さらには−酸
化炭素や法化水素などの有毒ガスの発生という新たな問
題点を生じ特殊な条件を除いては実用化に至ってない。
本発明者は従来方法の上記欠点を解消するため鋭意検討
した結果本発明に到達したものである。
すなわち本発明はディーゼル式内燃機関における支燃性
ガスとして酸素濃度が通常の空気よりも高められた酸素
富化空気を用いるとともに、燃料として燃料中に水をエ
マルジョン化させたエマルジョン燃料を用いることを特
徴とするディーゼル式内燃機関の燃焼方法である。
本発明の燃焼方法はディーゼル式内燃機関に燃料中に水
をエマルジョン化させたエマルジョン燃料とM素冨化空
気を供給する事により酸素富化空気の有する燃焼促進効
果と該効果による燃焼温度上昇に加え、燃料の粘度低下
によるシリンダ内に噴勝される燃料の微粒化と燃料中に
微細に分散された水滴が燃焼する際、該燃料が蒸発、揮
散して油滴を分散し、燃焼を促進させ、かつ水滴の蒸発
による急激な体積膨張と水の蒸発潜熱及び(1)式で示
される様な吸熱反応による冷却効果等が相乗的に作用し
て、排ガス浄化に著しい効果があると同時に燃料消費の
低減にも効果がある。
C+ 為03 H2十cO2B、+KOe、1−−−−
− (1)次に本発明方法を実施するための装置の一例
を第1図に示すフロー図にて説明する。第1図に示すよ
うに該装置は燃料のエマルジョン化装置5とか酸素富化
空気発生装置8及びディーゼルエンジン11から溝成さ
れている。
本発明の対象とするディーゼルエンジン11は、通常の
ディーゼルエンジン、例えば乗用車、パス、トラック等
の車輌用ディーゼルエンジン、工事車輌用、気動車、船
舶、発電用等のディーゼルエンジン、農作業用のディー
ゼルエンジン、建設機械用のディーゼルエンジン等、各
種のディーゼルエンジンが1’られ、その他ターボコン
パウンドエンジン等改良型のディーゼルエンジンもあげ
られるが、これら規模、用途等には何ら限定されるもの
ではない。ディーゼルエンジンには、目的、用途、規模
に応じ、又各メーカーの思想や技術的背景によって提案
され実用化されているが、これらはいずれも作業条件に
応じて効果に若干の差は認めうるものの本発明の適用が
可能であシ、排ガスの浄化、燃料消費の低減、更には燃
料の低質化に対しても大きな効果をあげる事が出来る。
上記ディーゼルエンジン11へ供給される燃料は、燃料
タンク3に所定魚貯蔵され、流路4よシエ −マpジョ
ン化装置5へ供給される。該エマルジョン化装置5では
水タンク1に連結された流路2から水が供給されて混合
攪拌される。
上記エマルジョン化装置へ供給される燃料としては、高
速用ディーゼルに用いられる軽油、船舶等に用いられる
へ重油、マリンディーゼル油、大型低速用に用いられる
低セタン価の重油、将来原油の高価格化と重質化、更に
はオイルシェルやタールサンド、石次等から得られる重
質油等を用いることができる。上記燃料中に、清浄剤、
酸化防止剤、潤滑剤、排煙臭気抑制剤等の添加剤が少量
含まれていてもさしつかえない。
エマルジョン化装置5は、従来公知の手段、例えばスタ
ティックミキサー、機械撹拌、超音波攪拌等を用いるこ
とができる。該装置で燃料と水又は燃料と水と界面活性
剤を攪拌混合し、エマルジョン燃料が製造される。該装
置5へは通常燃料100重量部に対し水82重量部以下
であるが、使用する燃料の質及び酸素富化空気中の酸素
濃度を勘案して適宜燃料と水の比率を決定する−ことが
好ましい。エマルジョン化装置5で得られたエマルジョ
ン燃料の滞留時間、安定性、分散性等の面から、使用す
る燃料に対応して水に界面活性剤を混合した溶液を、エ
マルジョン化装置5へ流路2よシ供給するのが好ましい
。燃料中に水をエマルジョン化させたエマルジョン燃料
は、ボンデ6で加圧されて流路7よシブイーゼルエンジ
ン11へ供給される。
本発明において使用される酸素富化空気発生装置8は、
酸素富化空気が得られる装置ならば何でもよい、例えば
市販の液体酸素や小型の酸素ボンベから得られる純酸素
を空気と混合しても良い。
また酸豪あるいは酸素富化空気製造法を利用し、純酸素
あるいは高濃度の酸素富化空気を空気又は窒素と混合す
るか、低濃度の酸素富化空気製造法によって得られた酸
素富化空気を直接用いることもできる。かかる酸素ある
いは酸素富化空気の製造法としては、例えば合成ゼオラ
イトによる窒素の吸着を利用した吸着式酸素製造法や高
分子膜の酸素の選択的透過性を利用した膜透過式酸素製
造法等が知られている。なかでも気体選択透過性膜を利
用した装置は差圧に応じて酸素富化空気が供給されるの
でよい。この場合、用いられる気体選択透過性膜として
は耐熱性や耐久性に優れているのがよいことはもちろん
のこと、選択透過性能において特に優れていることがコ
ンパクトな実用的な装置として要求される。この点、膜
は平膜でもよいが単位体積当シの膜表面積が増大できる
中空繊維からなるのがよく、例えば多孔性ポリスルホン
中空糸支持体の内表面上にシリコンゴム、ポリ−4−メ
チルペンテン、ポリフェニレンオキサイドなどの酸素分
離能を有する薄膜を形成させたものがよい。
上記酸素富化空気発生装置5で製造された酸素富化空気
が、純酸素あるいは高濃度の場合、流路10よシ空気又
は窒素と混合して希釈して使用することができる。又該
酸素富化空気発生装置5で製造された酸素富化空気が、
低濃度の場合は直接あるいは流路10より空気と混合し
て使用する。
該酸素富化空気は流路9よりディーゼルエンジン11へ
供給される。該酸素富化空気中の酸素濃度は22容量%
以上であればよいが、通常25容量%から65容量%の
範囲が好ましい。
上記方法によって得られた酸素富化空気及びエマルジョ
ン燃料は通常の空気及び燃料と同様にディーゼルエンジ
ンの圧縮機に供給され、以下通常のディーゼル機関とし
て使用され、燃焼機関全般において特別な調整や操作成
いは機関の改造停は必ずしも必要とせず、空気の場合と
同様に作動せしめる事で、従来の種々の形式、規模のデ
ィーゼル機関を用いて、本発明の目的である燃料消費の
低減あるいは燃料低質化への対応、さらには排ガス中の
一酸化炭素、炭化水素、直素酸化物等の低減化をはかる
事が出来る。
実施例 農作業用小型ディーゼ/l’機関[排気量24900゜
出力25 pS (1800rpm)]の空気取入口の
向きを変え、所定の酸素濃度の酸素富化空気が導入出来
る様にして、市販の酸素ボンベからの純酸素と空気とを
混合し一定濃度の酸素富化空気を空気取入口に導入した
。燃料は、市販のA重油70重斌部と水30重皿部を混
合し、機械的な撹拌手段によシエマルジョン化させた燃
料を使用した。出力側にはフライホイールにプーリーを
取付け、ヘルドによって交流発電機(最高出力1kW)
を回転させ、エンジンの回転数に対し発電機のそれは6
.0倍になる様に設定した。その際発電機に交流電力計
を経て一定出力の電力負荷を接続し、エンジンのスロワ
)/しを調整して一定回転数に保ち周波数と電圧を一定
に保った。こうして得られた結果を表−1に示す。
表 −1 負荷 エンジン回転数 酸素濃度 送気量 燃料消費量
w rpm %控a nIンHwtl/H比較例 90
0 1200 20.’ 7.’ 692夾施例 90
0 1200 26 7.8482−酸化炭素 炭化水
素 窒素酸化物 % ppm ppm 比較例 0.6 40 620 実施例 0.4 100 420
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するのに好適な装置のフロー
図である。 1・・・・・・水タンク 2・・・・・・流路3・・・
・・・燃料タンク 4 ・・・・・・流 路 5・・・・・・エマルジョン
化装置 6・・・・・・ポンプ7・・・・・・流 路 
8・・・・・・酸素富化空気発生装置9・・・・・・流
路10・・・・・・流 路 11 ・・・・・・ディー
ゼルエンジン特許出願人 株式会社 り ラ し 代理人弁理士本多 堅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ディーゼル式内燃機関における支燃性ガスとして酸素濃
    度が通常の空気よシも高められた酸素富化空気を用いる
    とともに、燃料として燃料中に水をエマルジョン化させ
    たエマルジョン燃料を用いることを特徴とするディーゼ
    ル式内燃機関の燃焼方法。
JP59024184A 1984-02-09 1984-02-09 デイ−ゼル式内燃機関の燃焼方法 Pending JPS60166746A (ja)

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WO1998006935A1 (de) * 1996-08-09 1998-02-19 Ludo De Clercq Brennkraftmaschine mit erweitertem arbeitszyklus
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