JPS627963A - Fuel supply system for internal combustion engine - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 内燃機関の従来の燃料系統は、気化器に進入する空気と
燃料との混合気を改善するために液体燃料の蒸発を意図
し、米国特許第４，０００，２２５号、第４，１０５．
ＯＤ　４号、第４，１０６，４５９号に示される様な成
るものは、この目的のために超音波変換器の使用を提案
した。しかしながら、蒸気濃度のレベルを制御する公知
の装置は、存在しない。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional fuel systems for internal combustion engines have been designed to evaporate liquid fuel to improve the air-fuel mixture entering the carburetor and are disclosed in U.S. Pat. , No. 225, No. 4, 105.
Others, such as those shown in OD 4, No. 4,106,459, proposed the use of ultrasonic transducers for this purpose. However, there are no known devices for controlling the level of vapor concentration.

その上、加熱されたエンジン構成要素への空気および蒸
気の混合気の露出は、著しく揮発性で危険である。Moreover, exposure of the air and steam mixture to heated engine components is highly volatile and dangerous.

発明の目的 本発明の目的は、エンジン気化器における空気との混合
の以前に、別個の系統におい拓蒸発して蒸気を加熱する
装置を提供することである。OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a device for heating steam by evaporation in a separate system prior to mixing with air in an engine carburetor.

本発明の別の目的は、閉系統内に蒸気を発生し再循環し
て蒸気の濃度を増大する閉回路系統を提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a closed circuit system that generates and recirculates steam within the closed system to increase the concentration of the steam.

本発明の別の目的は、燃料蒸気ケ発生し再循環して、特
定のエンジンの需要を満足する様に所定のオリフィスお
よびベンチュリスロートを有する気化器に該蒸気を導入
する別個の装置を提供することである。Another object of the invention is to provide a separate device for generating and recirculating fuel vapor and introducing the vapor into a carburetor having a predetermined orifice and venturi throat to meet the needs of a particular engine. That's true.

本発明の別の目的は、蒸気を発生して、蒸発ジベルより
上に加熱された蒸気を所定のレベルの濃度に維持し、従
って、燃焼が一層完全であり、排気放出物が最小限にな
る閉回路を提供することである。Another object of the invention is to generate steam and maintain the heated steam above the evaporation level at a predetermined level of concentration so that combustion is more complete and exhaust emissions are minimized. The purpose is to provide a closed circuit.

本発明のその他の目的および利点は、下記の説明により
、特に、添付図面を参照して読むとき、明瞭になる。Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description, particularly when read with reference to the accompanying drawings.

発明の要約 本発明の実施の際、蒸気を発生するために超音波変換器
を有する蒸発チャンバと、該蒸気を加熱して乾燥するプ
レヒータと、再加熱して再循環するために一層多くの蒸
気を吸引して捕捉する該蒸発チャンバの上のベンチュリ
に戻る様に蒸気を再循環するポンプとを備える閉系統が
提供される。SUMMARY OF THE INVENTION In the practice of the present invention, an evaporation chamber having an ultrasonic transducer for generating steam, a preheater for heating and drying the steam, and more steam for reheating and recirculation are provided. A closed system is provided with a pump that recirculates the vapor back to the venturi above the evaporation chamber where it is sucked and captured.

乾き蒸気は、エンジンの需要を満足することが必要な際
にのみ閉系統から吸引される。Dry steam is drawn from the closed system only when necessary to meet engine demand.

実施例 特に詳細に第１図を参照すると、本発明の閉回路の燃料
蒸発系統１０は、主な構成要素として、蒸発チャンバ１
２と、蒸気ヒータ１４と、再循環ポンプ１６とを有し、
これにより、蒸発された燃料は、蒸発器からヒータへ常
に循環されて保たれ、次に予熱すべき一層多くの蒸発さ
れる燃料をｇ＆ｇｒするために再循環される。燃料は、
気化器１８の需要を満足するのに必要である際にのみ、
空気フィルタ２２を通って吸込まれる空気と混合される
様に管路２０を通って吸引される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring in particular detail to FIG.
2, a steam heater 14, and a recirculation pump 16,
This keeps the vaporized fuel constantly circulating from the evaporator to the heater and then recirculating it to g&gr more vaporized fuel to be preheated. The fuel is
Only when necessary to meet the demands of the vaporizer 18.
Air is drawn through conduit 20 to be mixed with air drawn through air filter 22.

蒸発器チャンバ１２は、管路２６を通って供給され通常
のフロート式弁２８によって好適なレベルに維持される
燃料（Ｆ）”ｋ蒸発するために高周波数で振動される超
音波変換器２４を備えている。The evaporator chamber 12 contains an ultrasonic transducer 24 which is vibrated at a high frequency to vaporize fuel (F), which is supplied through a line 26 and maintained at a suitable level by a conventional float valve 28. We are prepared.

孔明きスロツシュ板２９は、液体燃料（Ｆ）を拘束して
燃料のはねるのを制限するために燃料（Ｆ）より上でチ
ャンバ１２を横切って延びてもよい。代りの燃料供給系
統は、燃料の蒸気への瞬間的な変換を生じる様に超音波
変換器２４に方向づけられる燃料インジェクタを有して
いる。A perforated slosh plate 29 may extend across the chamber 12 above the fuel (F) to restrain the liquid fuel (F) and limit splashing of the fuel. An alternative fuel supply system includes a fuel injector directed into an ultrasonic transducer 24 to produce instantaneous conversion of fuel to vapor.

冷却フィン３０は、チャンバ１２を包囲し、従って、チ
ャンバ１２は、包囲板３３等を通って空気を放出し電動
機３４によって駆動されるファン３２で冷却される。蒸
発器チャンバ１２は、系統の残部から熱的に絶縁されて
、流体の蒸発の総てが超音波変換器２４の制御下にある
のを保証する様に冷却される。蒸発器チャンバ１２が例
えば蒸気ヒータ１４によって加熱され＼ば、燃料は、蒸
発温度まで加熱されて、変換器２４に関係なく、蒸発可
能であり、これにより、系統１０の制御を超越する。The cooling fins 30 surround the chamber 12, so that the chamber 12 is cooled by a fan 32 which expels air through the enclosure plate 33 etc. and is driven by an electric motor 34. The evaporator chamber 12 is thermally isolated from the rest of the system and cooled to ensure that all fluid evaporation is under the control of the ultrasonic transducer 24. If the evaporator chamber 12 is heated, for example by a steam heater 14, the fuel can be heated to an evaporation temperature and evaporated independently of the converter 24, thereby exceeding the control of the system 10.

蒸気は、蒸発器チャンバ１２からベンチュリ３６および
ダクト３８を通ってプレヒータの下部チャンバ４０に吸
上げられる。蒸気は、下部チャンバ４０から熱交換器部
分４２の密に噛合うフィンを通って上昇し、このとき、
４４において進入して４６において戻るエンジンからの
温水の様な好適な高温媒体によって加熱される。高温の
エンジン冷却水は、好ましいが、排気ガスまたはエンジ
ンからの潤滑油の様なその他の成る高温媒体は、燃料蒸
気を加熱するのに使用されてもよい。高温乾き蒸気は、
熱交換器部分４２から上部チャンバ４８へ上昇し、この
とき、遠心ポンプ１６によつて５０において吸出される
。高温乾き蒸気は、ポンプ１６から５２において再循環
され、ベンチュリ３６におけるジェット５４に排出され
、蒸発チャンバ１２かも一層多くの蒸気を吸引し、一層
濃厚な高温蒸気の再循環を生じる。Steam is drawn up from the evaporator chamber 12 through the venturi 36 and duct 38 into the lower chamber 40 of the preheater. Steam rises from the lower chamber 40 through the closely interlocking fins of the heat exchanger section 42, when
It is heated by a suitable hot medium, such as hot water from an engine, which enters at 44 and returns at 46. Although hot engine cooling water is preferred, other hot media such as exhaust gas or lubricating oil from the engine may be used to heat the fuel vapor. High temperature dry steam is
From the heat exchanger section 42 it rises into the upper chamber 48 where it is pumped out at 50 by the centrifugal pump 16. The hot dry steam is recirculated in the pumps 16 to 52 and discharged to the jets 54 in the venturi 36, which also draws more steam into the evaporation chamber 12, resulting in more concentrated hot steam recirculation.

蒸気ヒータ１４の上部チャンバに配置されるガス蒸気検
出器センサー５６は、蒸気の予設定濃度を検出する様に
設定され、該濃度に達したとき、超音波変換器２４また
は第２図の様なンレノイド作動燃料インジェクタを休止
させ、一方、真空ポンプ１６は、高温乾き蒸気を運動状
態に継続して維持する。従って、本発明の系統１０は、
燃料源２６かも蒸気を発生して、該蒸気をプレヒータ１
４で加熱し、エンジンの燃焼に必要になるまで閉系統内
に蒸気を保持する。A gas vapor detector sensor 56 located in the upper chamber of the steam heater 14 is configured to detect a preset concentration of steam and, when that concentration is reached, an ultrasonic transducer 24 or the like in FIG. The renoid-operated fuel injector is deactivated, while the vacuum pump 16 continues to maintain the hot dry steam in motion. Therefore, the system 10 of the present invention is
The fuel source 26 also generates steam, which is then sent to the preheater 1.
4 and keep the steam in a closed system until it is needed for combustion in the engine.

制御パネル５８において、主スィッチ６０は、超音波変
換器２４を作用させるためにばねの張力に抗して第１位
置へまわされ、表示燈６１ば、系統が蒸気を発生してい
ることを示すために点燈される。次に、ガス蒸気検出器
センサー５６が蒸気の適当なレベルに達したことを示す
ために作動されるとき、第１警報燈６１が消され、第２
酋報燈６２ば、系統１０が準備されたことを運転者に合
図して、エンジンを始動する第２位置に主スィッチ６０
を移動する様に運転者に注意するために点燈される。エ
ンジンが回転を開始する際、点火は、気化器１８の始動
燃料インジェクタ６３を介して行われ、絞り弁６４．６
５は、空気フィルタ２２を介してチョーク吸気し、閉系
統１０からの高温乾き蒸気が管路２０を通ってベンチュ
リ６８へ吸引された後に気化器１８の下方の吸気マニホ
ールド（図示せず）に送られる様にし、この結果、エン
ジンが始動する。At control panel 58, main switch 60 is turned to a first position against spring tension to activate ultrasonic transducer 24, and indicator light 61 is turned on to indicate that the system is producing steam. It will be lit for this purpose. Next, when the gas vapor detector sensor 56 is activated to indicate that the appropriate level of vapor has been reached, the first warning light 61 is extinguished and the second
The pilot light 62 signals the driver that the system 10 is ready and moves the main switch 60 to the second position to start the engine.
Illuminated to warn drivers to move. When the engine starts rotating, ignition takes place via the starting fuel injector 63 of the carburetor 18 and the throttle valve 64.6.
5 chokes air through an air filter 22, and the hot dry steam from the closed system 10 is drawn into the venturi 68 through the conduit 20 and then sent to the intake manifold (not shown) below the carburetor 18. As a result, the engine starts.

エンジンｌＯ″ｆ始動すると、蝶形弁６４．６５は、ベ
ンチュリ６８を介して新鮮な空気を吸引する様に機械的
に調節され、所要によりエンジンに速度および動力を増
減させる。高温乾き蒸気が上部真空チャンバ４８から枯
渇する際、ガス蒸気センサー５６は、該枯渇を検出して
変換器２４を活性化し、高温乾き蒸気の平衡保持を生じ
させる。エンジンが停止されるとき、総ての作用は停止
し、ヒータ１４内の任意の蒸気は、凝縮して、主スィッ
チ６０が第１位置へ再度まわされるまで、導管３８を通
って蒸発チャンバ１２に戻る。When the engine is started, the butterfly valves 64,65 are mechanically adjusted to draw in fresh air through the venturi 68, giving the engine more or less speed and power as required. Upon depletion of the vacuum chamber 48, the gas vapor sensor 56 detects the depletion and activates the converter 24, resulting in hot dry vapor equilibrium. When the engine is shut down, all operations cease. However, any vapor within heater 14 condenses and returns to vaporization chamber 12 through conduit 38 until main switch 60 is again turned to the first position.

特に第３図、第４図に示す様に、気化器１８は、所定の
寸法および形状のベンチュリスロート６８を有するベン
チュリ部材６７が上方から挿入されるカップないし容器
６６を備えてもよい。更に、ボア７０，７１，７２．７
３は、ベンチュリ部材６７の側部から内方へ延びる。製
造の際、いずれのボアもスロート６８まで完全に貫通し
て延びず、従って、設置の際、所定の寸法のベンチュリ
部材６７が挿入されてもよく、所望のオリフィス開口部
は、完全に貫通して延びる様に選択されて仕上げられ、
該部材は、所定の位置に上から挿入される。この様にし
て、オリフィスを有するベンチュリは、例えば４０のエ
ンジン寸法および高さ範囲の組合わせを与える夫々４つ
のオリフィスを有する１０個のスリープないしベンチュ
リから選択者によって選択可能である。As shown in particular in FIGS. 3 and 4, the vaporizer 18 may include a cup or container 66 into which a venturi member 67 having a venturi throat 68 of a predetermined size and shape is inserted from above. Furthermore, bores 70, 71, 72.7
3 extends inwardly from the side of venturi member 67. During manufacture, neither bore extends all the way through to the throat 68; therefore, during installation, a venturi member 67 of predetermined dimensions may be inserted and the desired orifice opening extends all the way through the throat 68. Selected and finished so that it extends,
The member is inserted into position from above. In this way, the venturi with orifices can be selected by the selector from, for example, ten sleeps or venturis with four orifices each giving forty engine size and height range combinations.

本発明の閉蒸気系統１０は、蒸気が吸引されて気化器１
８に導入されるまで、酸素に全く露出されない点で極め
て安全である。エンジンが高温乾き蒸気のみを気化器に
吸入するため、系統に導入される燃料の殆んど総ては、
点火によって消費され、かなりな燃料経済と、排気ガス
のかなりな低減とを生じる。In the closed steam system 10 of the present invention, steam is sucked into the vaporizer 1.
It is extremely safe in that it is not exposed to oxygen at all until it is introduced into the air. Since the engine draws only high temperature dry steam into the carburetor, almost all the fuel introduced into the system is
It is consumed by ignition, resulting in significant fuel economy and a significant reduction in emissions.

特に、第２図を参照すると、変換器１２４を有する蒸発
チャンバ１１２は、ヒータ１１４の底部分として直接に
装着されてもよい。燃料インジェクタ７８は、蒸気を発
生するため、超音波変換器１２４に直接に衝突する様に
好適な燃料源から燃料を搬送する。蒸気は、熱交換器１
４２を通って上部チャンバ１４８に上昇し、このとき、
吸す１されて前の様にポンプへ再循環された後、再循環
および更に加熱される様に管路１５２を通って蒸発チャ
ンバ１１２へ戻される。燃料が変換器１２４に直接に導
かれるため、熱伝達に露出される液体燃料は、存在せず
、従って、蒸発チャンバを蒸気ヒータ１１４かも熱的に
絶縁する必要がない。In particular, with reference to FIG. 2, the evaporation chamber 112 with the transducer 124 may be mounted directly as a bottom portion of the heater 114. Fuel injector 78 delivers fuel from a suitable fuel source to impinge directly on ultrasonic transducer 124 to generate steam. Steam is transferred to heat exchanger 1
42 into the upper chamber 148, at which time
After being sucked 1 and recirculated to the pump as before, it is returned through line 152 to evaporation chamber 112 for recirculation and further heating. Because the fuel is directed directly to the converter 124, there is no liquid fuel exposed to heat transfer and therefore there is no need to thermally isolate the vaporization chamber from the vapor heater 114 as well.

エンジンヘッドおよび弁の過熱を防止するため、予熱さ
れた水は、空気フィルタ２２の下方の８０において注入
されてもよい。この水インジェクタは、１つの点火プラ
グの基部における熱センサーによって制御されてもよい
。注入される水は、好ましくは、加熱された乾き蒸気と
の平衡をもたらすために予熱される。系統１１０と、第
１図の系統１０とを回定するため、対応する構成要素は
、１００を加えた同様な符号を付けられる。Preheated water may be injected at 80 below the air filter 22 to prevent overheating of the engine head and valves. This water injector may be controlled by a thermal sensor at the base of one spark plug. The injected water is preferably preheated to provide equilibrium with the heated dry steam. For circulating system 110 and system 10 of FIG. 1, corresponding components are similarly numbered with 100 added.

本発明は、その好適実施例に関して説明されたが、該実
施例の変形および変更が特許請求の範囲に記載される本
発明の精神および範囲から逸脱することなく当該技術の
熟達者によって実施可能なことは、明らかである。Although the invention has been described with respect to a preferred embodiment thereof, modifications and changes thereto may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. That is clear.

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

第１図は本発明の特徴を具現する系統の図式的な図、第
２図は系統の主な構成要素の他の形状を示す一部破断さ
れた立面図、第３図は本発明の特徴を具現する気化器の
縦断面図、第４図は第３図の線４−４に沿う水平断面図
を示す。 １０．１１０・・・燃料蒸発系統、１２，１１２・・・
蒸発チャンバ、１６・・・再循環ポンプ、１８・・・気
化器、２０・・・蒸気の管路、２４．１２４・・・超音
波変換器、２６・・・液体燃料の管路、２８・・・フロ
ート式弁、３６・・・ベンチュリ、３８・・・ダクト、
４２・・・熱交換器部分、１４２・・・熱交換器、５４
・・・ジェット、５６・・・ガス蒸気検出器センサー、
６６・・・カップ（容器）、６７・・・ベンチュリ部材
、６８・・・ベンチュリスロート（ベンチュリ）、 ７８・・・燃料インジェクタ。1 is a schematic illustration of a system embodying the features of the invention; FIG. 2 is a partially cut away elevational view showing other configurations of the main components of the system; and FIG. FIG. 4 shows a horizontal cross-sectional view along line 4--4 of FIG. 3; 10.110...Fuel evaporation system, 12,112...
Evaporation chamber, 16... Recirculation pump, 18... Vaporizer, 20... Vapor line, 24.124... Ultrasonic transducer, 26... Liquid fuel line, 28. ...Float valve, 36...Venturi, 38...Duct,
42... Heat exchanger part, 142... Heat exchanger, 54
... jet, 56 ... gas vapor detector sensor,
66... Cup (container), 67... Venturi member, 68... Venturi throat (Venturi), 78... Fuel injector.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）蒸発器チャンバと、熱交換器と、ポンプと、閉回
路の蒸気供給装置を形成する様に前記蒸発器チャンバと
、熱交換器と、ポンプと、蒸発器チャンバとを直列に結
合するダクト装置と、該チャンバに液体燃料を導入する
装置と、液体燃料を蒸発する該チャンバ内の装置とを備
える内燃機関用燃料供給系統。(1) The evaporator chamber, heat exchanger, pump, and evaporator chamber are coupled in series to form a closed-circuit steam supply device. A fuel supply system for an internal combustion engine, comprising a duct device, a device for introducing liquid fuel into the chamber, and a device in the chamber for vaporizing the liquid fuel. （２）前記蒸発装置が、超音波変換器を備える特許請求
の範囲第１項に記載の系統。(2) The system according to claim 1, wherein the evaporator comprises an ultrasonic transducer. （３）前記熱交換器の下流で前記回路内に配置され、所
定の蒸気濃度に達した際に前記超音波変換器の付勢を除
去する様に作用可能な蒸気濃度センサーを備える特許請
求の範囲第２項に記載の系統。(3) A vapor concentration sensor disposed in the circuit downstream of the heat exchanger and operable to remove the energization of the ultrasonic transducer when a predetermined vapor concentration is reached. Strains described in Scope 2. （４）前記センサーの上流の前記ダクト装置におけるベ
ンチュリと、前記チャンバから蒸気を吸引する様に該ベ
ンチュリに開口し、前記熱交換器に該蒸気を搬送するジ
ェットノズルと、該ジェットノズルに結合される前記ポ
ンプの出口とを備える特許請求の範囲第１項に記載の系
統。(4) a venturi in the duct device upstream of the sensor; a jet nozzle that opens to the venturi so as to draw steam from the chamber and conveys the steam to the heat exchanger; and a jet nozzle coupled to the jet nozzle. 2. The system of claim 1, further comprising: an outlet of the pump; （５）ベンチュリスロートを有する気化器と、該気化器
がエンジン需要を満足させる様に加熱された蒸気を吸引
可能な如く、前記熱交換器の下流の前記回路から該気化
器に結合されるダクトとを備える特許請求の範囲第１項
に記載の系統。(5) a carburetor having a venturi throat and a duct coupled to the carburetor from the circuit downstream of the heat exchanger so that the carburetor can draw in heated steam to satisfy engine demand; The system according to claim 1, comprising: （６）前記気化器が、ベンチュリサポートと、該サポー
トに収容され、所定の寸法および輪郭のスロートと、所
定のオリフィス寸法とを有するベンチュリ部材とを備え
る特許請求の範囲第５項に記載の系統。6. The system of claim 5, wherein the vaporizer comprises a venturi support and a venturi member housed in the support and having a throat of a predetermined size and profile and a predetermined orifice size. . （７）前記気化器に高温水蒸気を注入する装置を備える
特許請求の範囲第５項に記載の系統。(7) The system according to claim 5, comprising a device for injecting high-temperature steam into the vaporizer.