KR0148195B1 - 내연 동력원으로 부터 산화질소 이미션을 감소시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

내연 동력원으로 부터 산화질소 이미션을 감소시키기 위한 장치 및 방법

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KR0148195B1 KR1019950702679A KR19950072679A KR0148195B1 KR 0148195 B1 KR0148195 B1 KR 0148195B1 KR 1019950702679 A KR1019950702679 A KR 1019950702679A KR 19950072679 A KR19950072679 A KR 19950072679A KR 0148195 B1 KR0148195 B1 KR 0148195B1
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엠 모어드 데이비드
그라이너 레오나르드
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엠 모어드 데이비드
그라이너 레오나르드
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Abstract

여기에 개시된 장치는 단일 버너내의 엔진연료의 일부에서 준비된 수소를 혼합함에 의해 엔진 산화질소 이미션을 감소하기 위한 것이다.
상기 장치는 공기(26)과 스파크 플러그에 의해 계속되는 점화에 대해 가스형태 연료 또는 액체 연료(24)의 일부를 어느쪽을 받는 내부 연소실(25)을 가지는 버너(20)를 포함한다.
혼합실(30)은 연속해서 점화되고 연소되는 혼합물로 완전한 공기/연료를 혼합해 들어가서 부딪치는 주입된 공기와 기화된 연료에 대해 일련의 조절장치가 포함되고, 엔진 연소실에서 그 스스로 방출된다.
예비가열 배열을 내연실에서 내연된 가스를 열교환 처리를 경유하여 공기/연료 혼합물의 온도를 올리게 설치된다.

Description

[발명의 명칭]
내연 동력원으로 부터 산화질소 이미션을 감소시키기 위한 장치 및 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 엔진이미션내에서 산화질소를 감소시키는데 유효한 본 발명의 새로운 수소발생수단을 결합한 내연엔진의 개략도이다.
제2도는 수소발생을 위한 제1도에 나타난 엔진 시스템에서 사용된 새로운 버너수단을 도해하는 섹션에서 확대도이다.
제3도 및 제3a도는 열교환 원리를 사용한 예열수단을 사용하는 수소 발생기의 단면도이다.
제4도는 메탄(CH4)과 공기(02+4N2) 사이의 반응을 가지는 산화질소를 형성하는 팩트에 속하는 챠트이다.
제5도는 메탄의 몰에 대한 평형종류에 의거한 다양한 온도에서 메탄의 분해를 보이는 제4도의 차트와 비슷한 차트이다.
제6도는 공기/연료 화학용량적 비에 대한 평형에서 주요종류에 대한 더 많은 정보를 나타내는 차트이다.
제7도는 비율이 1이하인 제6도의 색션을 확대한 차트이다.
제8도는 발광 탄소가 나타나는 메탄-공기 버너를 위한 시험적 포인트를 포함하는 차트이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 내연엔진 및 터빈으로 부터 산화질소 이미션을 감소시키는 분야에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 또는 액체에 주엔진 연료의 한부분 또는 부품으로부터 새로은 버너로서 제조된 수소를 첨가하는 새로운 방법에 관한 것이다.
산화질소가 높은 온도에서 정상적으로 연소과정과 밀접하게 형성되고, 과다한 공기에서 엔진이 린조건하에서 작동되면 온도를 낮추어서 산화질소(NOX)가 감소된다.
그러나, 많은 엔진 및 터빈연구에서 모든 연료의 긴 연소한계는 NOX이미션이 지정된 목표밑이다.
자연가스 및 가솔린은 린연소가 상기 한계로 되어지고 수소첨가가 NOX출력이 적응될 수 있게 낮은 곳으로 상기 한계를 증가시키는 것을 알 수 있는 보기이다.
그러나 상기 목적을 위한 수소를 얻기 위한 수단은 문제점이 많다. 수소공급이 극도로 무겁고 가압력을 요하는 분리된 탱크내에서 이뤄지는 물질에 의해 공급될 때 문제점 및 어려움이 더하여진다.
예로서, 메탄올, 수소 또는 질산암모늄이 엔진연소기에 첨가될때 수소를 생성할 수 있다.
그러나 상기를 연료에 첨가하여 용량저장 용량을 감소시켜 완성이 잘안되며, 2차 물질을 사용해야 하는 결과가 된다.
메탄(하이탄)을 넣어두는 압력을 가한 콘테이너에 저장된 수소도 사용할 수 있느나, 용량측정 기본에서 매우 낮은 에너지 용량 때문에 사용된 각 수소의 약 75%감소된 엔진레인지를 유발한다.
더욱 바람직한 수소를 얻기 위한 방법은 주 엔진연료 자체의 부분을 적절히 다루는 것이다.
이것은 저장하지 않아도 되고 새로운 발전성 있는 것을 이용하여 연료에너지 로스를 적게하거나 거의 없게 성취할 수 있다.
미국특허 제4,350,133호, 2라이너에서 처럼 수소는 고온분해에 의한 연료로 부터 생성될 수 있다.
실제특허는 수소형태를 분해하여 온도의 변화에서 버너히트로 부터 2차 흐름이 생성된 뜨거운 가스에 대한 연료버너와 분해결합으로 공고되었다. 상기는 엔진과정에 해를 줄 수 있는 고체탄소 `수트'의 형성없이 분해될 수 있는 연료로서 메탄올을 사용하기 위해 시도되었다.
상기에 언급된 특허의 버너는 연료가 충분할 때 충분히 연소되지 못하고 반면에, 거기에서 수소가 생성된다.
수소는 또한 재형성과정을 통하여 수소를 생성하기 위한 물로서 연료를 반응시킴으로서 생성될 수 있다.
상기 과정은 그러나 물-연료 작용을 일으키기 위하여, 내열작용을 위한 열입력, 물의 저장 또는 엔진배기로 부터 수소를 얻기 위한 수단으로서 촉매작용을 요한다.
상기에 더하여 자주 빠르고 급한 흐름을 얻기 어렵다.
상기와 같은 이유로 개량과정은 엔진과정을 스스로 끌어가지 않는다. 연료는 또한 수소를 생성하기 위하여 공기없이 반응할 수도 있다.
그러므로, 과다연료는 반응이 매우 좋지 않으며 반응에 참여키 어렵다.
상기와 같은 이유로 반응을 만들기 위하여 촉매 및 복잡한 하드웨어에 의한 통상의 과정은 실제로 사용할 수 없다.
그리하여, 하우스만 등은 미국특허 제4,033,133에서 수소를 생성하기 위하여 공기로서 연료를 연소하기 위하여 반응물을 의도적으로 예열시킨 고도의 높은 온도 촉매를 사용하는 것을 알게한다.
상기 촉매장치는 본질이 복잡하고 다루기 어려워 바람직하지 못하게 긴 시동시간을 요하므로 차력으로 엔진작용을 할 수 없다.
상기와 같은 새로운 장치 및 촉매 또는 특별히 가압된 수소 또는 관련된 저장방법을 생각지 않고 단순한 버너에서 연료로부터 수소를 생성하는 단순한 방법을 고안하는 기술을 성취하기 위한 방법을 제공하기 위하여는 오랜시간이 걸린다.
상기 문제점 및 어려움은 연료가 풍부한 화학양론적 공기/연료 비율이 0.3-1에서 공기 및 탄화수소를 연소하기 위한 버너를 사용하는 새로운 수단 및 방법을 제공하는 본 발명에 의해 제거되었고, 주연료 부분을 주공기 부분을 따라 버너로 전환하여 연료부분과 공기부분이 1차 및 2차 배플배치와 충돌하여 거기서 충돌이 연소실내에서 정화를 위한 예비 연료/공기 결합이 완전히 혼합된 연료의 주소스와 적절히 연결된 연소실을 가진 버너를 포함한다.
정화수단은 정화된 가스를 버너로 부터 엔진의 연소실로 배출하기 위해 제공된다.
상기 충돌에 의한 우수한 혼합으로 과다연료의 낮은 반응성에도 불구하고 풍부한 연료반응이 이론상의 평형에 가깝게 된다.
본 발명의 하나의 형태에서는 수소가스가 배플 어셈블리에 의해 공기와 혼합된 메탄가스 부분을 사용함으로 생성되고, 다른 형태에서는 가솔린과 같은 액체연료는 충분한 정화를 위하여 배플 어셈블리내에서 공기와 혼합되고 엔진연소 컴파트먼트로 방전되는 것에 앞서 버너 연소기내에서 열교환기내로 증발된다.
더나아가 본 장치는 수소출력이 증가되기 위하여 충분히 연소된 가스에 대하여 열교환 관계에 기초된 연소이전에 공기/연료 혼합을 예열하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 첫번째 목적은 연소실내로 주입되기 전에 공기와 연료증기가 친밀히 혼합하기 위하여 결합하는 1-3의 풍부한 연료 화학용량적인 공기/연료 비율에서 공기와 탄화수소가 연소되기 위한 새로운 버너장치를 제공하고자 함이다.
본 발명의 두번째 목적은 연료가 밀접하게 미리 혼합되고 혼합물의 정화가 일어나는 연소실로 유입되기 위하여 일련의 예비 배플 어셈블리를 통하여 흐름이 앞뒤로 움직이도록 유도되는 분리실내에서 공기와 연료가 함께 들어와 달성되는 공기의 결핍을 가지는 새로운 버너수단을 제공하고자 함이다.
본 발명의 세번째 목적은 적은 또는 감소된 산화질소가 생성되는 조건하에서 연소가 가능하도록 주 엔진부분을 엔진에서 주연료 흐름에 첨가되는 수소로 전환하기 위한 단순 버너장치를 제공하자 함이다.
본 발명의 네번째 목적은 최소 산화질소 형성을 유도하는 높은 공기/연료비를 얻기 위하여 연료의 나머지와 같이 주엔진 연소기에 주입되도록 주엔진 연료의 부분으로 부터 수소를 생성하기 위하여 매우 단순하고 비촉매너수단인 새로운 버너장치를 제공하고자 함이다.
본 발명의 다섯번째 목저은 연료완성을 저하시키는 첨가제를 요하지 않고 버너가 엔진을 복잡하게 하지 않는 엔진 이미션내에서 산화질소를 감소하는 것과 관련된 사용을 위한 수소 발생기를 제공하고자 함이다.
본 발명의 여섯번째 목적은 주엔진 연료의 적은 부분에 의해 공급되고 생성된 결과 수소가 주연료의 나머지와 엔진내에서 함께 방화되는 단순 수소발생기를 사용함으로써 내연엔진 및 터빈으로 부터 산화질소를 감소시키기 위한 새로운 수단 및 장치를 제공하고자 함이다.
본 발명의 일곱번째 목적은 평화과정이 되도록 더 높은 연소온도를 제공하기 위하여 공기/연료 혼합예열 수단의 준비에 있다.
본 발명의 여덟번째 목적은 증가된 수소출력을 가진 액체연료의 증발을 안전하게 하기 위하여 예열수단을 사용함에 있다.
더하여, 수소발생기는 공기/연료 혼합물의 온도를 증가시키기 위하여 연소된 가스의 열교환 과정을 사용하는 예열수단을 사용한다.
새로운 것이라 생각되는 본 발명의 형성을 청구범위내에서 상세하게 설명한다.
본 발명은, 본 발명의 작동구성 및 방식에 있어서, 본 발명의 목적 및 효과와 함께 첨부된 도면을 참조함으로 충분히 이해될 수 있을 것이다.
[실시예]
제1도에 있어서, 10은 다른 오염물질뿐 아니라 산화질소의 높은 레벨을 가진 가스를 정상적으로 방사하는 배기(11)를 가지는 통상의 연소엔진을 나타낸다.
그러나, 본 발명의 사용으로서, 상기의 오염물질을 최대로 감소되거나 제거된다.
엔진(10)에서 매니폴드(12)는 저장탱크(13)로 부터 엔진연료가 엔진 주연소실로 인도된다.
탱크(13)내에 포함된 연로는 주연료라인(16)에 연결된 조절밸브(15)를 거쳐서 카뷰레터(14)를 통하여 매니폴드(12)에 주로 인도된다.
주위공기는 밸브(17) 및 공기인렛(18)을 거쳐서 주연료 공급과 혼합하기 위한 카뷰레터로 인도된다.
그리하여, 주연료 공급이 엔진(10)내에서 효과적으로 연소하기 위하여 적절한 비율에 따라서 공기와 혼합하는 카뷰레터(14)를 거쳐서 탱크(13)로 부터 연료로 사용된다.
그러나 설명된 통상의 시스템은 본 발명의 새로운 버너장치를 사용함으로서 강화되고, 연소엔진 배기내에서 산화질소를 감소시키거나 제거하기 위하여 매니폴드(12)로 수소증기를 공급하기 위한 수소발생기로 불리워지는 화살(20)의 일반적 방향으로 표시된다.
제1도에서 21로 표시된 수소발생기는 주라인(16)과 연결된 라인(22)을 통과함으로써 주연료공급의 부분으로 공급되고, 밸브(23)를 통하여 수소 발생기와 결합한다.
라인(24)은 밸브(23)를 발생기(21)와 연결한다.
제2도에 있어서, 수소 발생기(21)는 수소 발생수단가 위치한 내연실(25)을 가지는 하우징을 포함한다.
주연료가 메탄과 같은 가스일때, 가스부분은 라인(26)을 거쳐서 공급된 공기와 결합한 라인(24)을 거쳐서 유입되어 가스/공기는 연소실(25)내에 있는 튜브(27)내에서 최초로 결합된다.
튜브(27)는 결합된 가스/공기가 컵(30)의 엔드에서 도달된 베플(28)를 향하도록 앤드가 열려져 있다.
결합된 가스/공기는 흐름이 스스로 역행되어지고 컵(30)의 개방 앤드를 통하여 배출하는 화살의 흐름에 의해 표시된 것 처럼 31로 표시된 배플(28)과 충돌한다.
가스와 공기의 2개의 흐름은 흐름이 배플(28)에서 충돌하는 컵(30) 내면으로 배출하기 위하여 트뷰(27)를 통하여 함께 움직인다.
상기는 처음에는 90도 방사상으로 바깥쪽으로 다음에는 90도 개구(31)쪽으로 방향의 변화를 야기한다.
상기 역류는 오리피스 또는 개구(31)에서 컵을 빠져나가고, 32로 표시되는 흐름이 더 잘 섞이도록 연속적인 오른쪽 각도에서 움직임을 흡격히 유발하는 2차 배플로서 소용되는 연소벽의 단부에 충돌한다.
충분히 혼합된 가스와 공기는 버너 연소실에서 이미 정화한 가스에 의해 혼합된 가스의 충돌이 일어나는 연소실(25) 내에 있다.
충돌되지 않은 가스의 일차 유입의 최초 충돌은 연소실(25)내에 전극을 가진 스파크 플러그(34)의 작동을 일으킨다.
화염은 버너를 통하여 계속되고 마지막으로 배출덕트(35)에서 엔진(10)의 연소실로 유도되는 것으로 부터 유출된다.
다른예로서, 주연료가 가솔린과 같은 액체일 때, 연료는 라인(36)을 통하여 유도되고 열교환 코일(33)을 통하여 움직인다.
정화가스로 부터의 열은 증발하기 위하여 액체연료로 적절히 교환된다.
후의 증발된 가스는 개구(38)와 같은 개구를 통하여 결과적으로 안내되는 튜브(37)를 통과하고, 거기서 가스는 상기에 설명한 바와같이 결화산물을 가지는 라인(26)내에서 접근하는 공기와 만난다.
제3도에서는, 연료예열 배치를 설명한다.
수소발생기(20)는 수소발생수단가 위치된 내연실(25)을 가진 하우징(21)을 포함한다.
가스 또는 액체의 주연료는 가스/공기 혼합물이 최초로 나선형 튜브(41)에서 결합되기 위하여 입력연료라인(39)을 거쳐서 연소실(25)내로 유도된다.
튜브(41)는 연소가 일어난 후에 실(25)에서 형성된 뜨거운 가스(31)와 열교환 관계에 있다.
튜브는 충분히 길어서 내부 공기/연료 혼합물이 500°-1000℉ 레인지내로 가열되어, 액체연료의 증발을 안전하게 한다.
상기 열효과에 실제적으로 요하는 튜브길이는 튜브(41)에서 공기/연료 혼합물의 혼합을 통하여 완성된다.
튜브(43)은 절연된 하우징 앤드 플레이트(32)에 근접하게 위치한 개방엔드(42)를 가진 튜브(41)를 부착된다.
예열되고 미리 혼합된 혼합물은 앤드 플레이트(32)에 충돌하고 플레이트(32)를 따라 흐름이 증기와 가스의 혼합을 더욱 강화하기 위하여 90°로 변화되는 하우징이 코너로 이동한다.
완전히 혼합된 가스는 스파크 정화(34)에 의하여 정화된다.
최초의 정화후에, 스파크 정화(34)는 꺼지고 튜브 개구(42)에서 배출된 가스가 점화화염을 접하는 것처럼 점화가 일어난다.
튜브(43)단부에 있는 개구(42)는 점화비율 보다 큰 선형흐름 비율에서 배출되어 점화가 튜브에서 비치지 않도록 치수가 측정된다.
제3도의 실시예는 연소전에 공기/연료 혼합물을 예열하기 위한 수단을 포함한다.
상기는 특히 산화되지 않은 연료파편에 대하여, 평형과정을 도와주는 더 높은 연소온도를 유래한다.
제2도의 컵(31)과 같은 컵은 분리예열수단가 공기/연료 혼합물을 위하여 사용된다면 더 나은 혼합을 위하여 사용될 수 있다.
정상버너는 매우 반응이 빠른 공기가 과다로 있으므로, 효과적인 반응을 일으키는 것은 중요하다.
본 발명의 버너는 공기가 부족해서, 그 반응이 2개의 스텝으로 일어난다.
첫번째는 현존의 모든 산소로 연료의 일부를 산화하는 것이고, 그것이 산소의 본질적 반응때문에 좋은 효율을 나타낸다.
두번째는 산화반응에서 공급된 열을 흡수하는데 비반응 억세스 연료의 분해이다.
연료는 원래가 안정하기 때문에, 평형품에 대한 열분해는 달성하기 어렵다.
대산에, 이것이 어느 고유의 연료를 포함하는 연료일부를 분해하는데 일반적으로 인도된다.
익서이 필요로 하는 이론적 등가품에 공급되지 않는다.
제3도는 상부에서 수평슬릿(71)을 경유해서 가스가 존재하도록 배기관(42)상에 출구튜브(70)의 부가로 변경된 예열히터를 나타낸다.
그후 단벽쪽으로 만곡된다.
이 만곡은 코안다(coanda)커브로 알려져 있다.
이러한 결합이 흐름을 만곡시키고 부착된 튜브의 외측으로 유도힌다.
코안다 장치는 코안다로 펌프된 적은 공기흐름에 의해 만들어진 막으로 주위환경에서 공기를 모은다.
공기흐름을 100배까지 추출할 수 있다.
버너에서 이것을 사용하는데 연소하는 가스의 순환에 기인하여, 연소실의 길이를 감소한다.
본 발명 사상을 점화이전에 균등하게 공기와 연료가 잘 혼합되어 있다면 억세스 연료버너에서의 평형이 달성된다.
분명히, 이 완전한 혼합물 내에서 연료의 일부의 산하로 공급된 열이 중간접속에서 미반응연료에 의해 동시에 흡수되며, 그후 평형품으로 이 치밀한 예비 혼합은 흐름이 전후로 되게 분리챔버에서 함께 옮겨짐에 의해 달성된다.
이 치밀한 혼합물은 그안에서 점화가 일어나는 연소실로 들어간다. 정상적으로 점화원이 되는 그 출구에서의 연소가스임에도 불구하고 연소가 혼합실로 되들어가지 않을 필요가 있다.
이것이 혼합실을 남겨진 스트림의 속도에 의해 보호되어 연료와 공기의 혼합을 통해서 연소비가 유하비율로 일어난다는 사실을 이용한다.
그래서, 연소비가 1ft/초이며, 그후 혼합실에 존재하는 가스혼합물은 더 높은 비로 이동해야 한다.
그외에, 버너내의 연소가스는 파괴적으로 연소막이 혼합실로 되들어가야 한다.
인치당의 버너(21)의 면적은 :
입구(31)에 다른 하드웨어나 고리가 사용되지 않는다.
상술에서, 버너실로 혼합실에서 흐름을 설정하는 고리는 1.0의 O.D 및 0.5의 I.D를 가지고, 그 영역 A는 0.59in2또는 0.0041ft2이다.
연료는 메탄이어서 예비증기화 어셈블리가 사용되지 않는다. 산화제는 50psig의 최대압에서 압축기에서 얻어진 실험공기이다. 고리에서 피이트당의 선형흐름(LF)은 온도와 압력에서 시간당 표준 입방피이트에서 모두 공기흐름(AF), 연료흐름(FF) 및 영역( A)에서 산출된다.
최소 및 최대로 실험에 의해 흐름 데이터는 그로 부터 다음의 표에서 나타난다.
공기연료 혼합에 대한 선형 연소비는 표준 엔지니어링 텍스트 커미컬 엔지니어 핸드복(편집자, 존. H. 페리리(1963년))에서 볼 수 있다.
대부분 연료에 1ft/초에서 약 최대 8로 다양하다. 표에서는 선형 연소비는 공기연료 혼합의 선형연소 속도를 향상 초과해서 혼합된 하드웨어로 연소를 플래쉬 백해서 볼 수가 없다. 너무 저 가스속도에 의해 일어나는 문제는 다른 수단에 의해 해결되지 않는 정밀금속 스크린이 고리위에 부착된다 : 점화를 금지하는 방사상의 트래핑 효과에 의해 실제 선형 연속비의 2/3의 비로 플래시백을 방지하는 것이 경험적으로 보여준다.
[NOX형성에 따른 팩터]
제3도는 메탄(CH4)과 공기(0 2+4N2) 사이의 반응에 대한 화학평형 프로그램에 의해 연산된 데이터에서 구성된다.
(1a) (0 2+4N2),
단, n은 화학용량적비이다.
n=1에서 공기는 모든 탄소와 수소원자로 반응할 충분한 산소를 포함해서 탄산가스(CO2)와 물(H2O)을 아래의 비로서 생성한다.
(1b) CO2+H2O
제3도의 하부곡선은 내연혼합에서 양율 NOX이고, 상부 곡선은 평형 반응온도(℉)이며(좌표에 맞추기 위해 104로 나눔), 원점에서 경사진 선을 웨이트에 의한 공기/연료비이다(100으로 나눔).
NOX의 형성의 온도가 억세스 공기효과는 1의 화학용량적비 밖에 세워지고, 단 공기/연료비는 약 12이다.
이것이 엔진 연소실이 동작하는 조건에 가깝다.
2보다 큰 화합용량적비에서는, 온도는 급격히 감소해서 NOX는 거의 무시된다.
공기/연료비는 약 20보다 크다. 메탄이 NOX가 낮은 후술의 고공기 연료비에서는 불량 연소하며 적당량의 수소를 추가함에 의해 나아진 것을 실제의 경험으로 나타난다.
[버너의 사용하는 수소생성]
일반적으로 버너를 사용해서 수소를 생성하는 2개 수단에 대해 이 이후 설명한다.
수소는 너무 생산적이어서 연료의 나머지로서 엔진연소실로 주입된다.
1. 메탄의 열분해에 의해 생성된 수소
CH4분자는 효과적으로 탄소원자당 2개의 수소분자를 포함해서, 연료는 수소원으로서 후보자이다.
한편, 그 수소내용은 고체탄소인 나머지 75%와 웨이트는 단지 25%일 뿐 이다.
완전반응은,
(2) CH4=(CS)+2H2
제4도는 이론적 프로그램으로 연산된 다양한 온도에서 상기 반응에서 평형 데이터를 가진다.
이러한 분석에서, 단지 메탄(CH4), 고체탄소( OCS)와 수소가 포함된다.
700℉이상에서는 신규분해가 일어나서, 1000℉에서 50%, 1500℉에서 100%에 이른다.
수소의 각 분자는 탄소 0.5몰 만큼을 동반한다.
평형에 근접하는 분해는 가열중에 특별한 촉매를 통과하는 연료를 요구하고 그것이 기술적인 복잡성을 나타낸다.
에너지 입력은 주어진 조건에서 메탄을 가열하고 분해에 영향을 주는데 필요하다.
그러한 데이터는 곡선 바벨을 붙여진 RWT-hr/1b내에 있다.
이것을 자동차에 참조해서 20마일/61b에 메탄으로 최초의 가정을 하면(600mph에서), 엔진 이미션을 향상시키는데 수소량의 10%가 필요하다. 이런 조건결과 곡선 레벨이 붙여진 KWT(원점을 맞추어서 10만큼 곱한다)이다.
예를들면, 1000℉로 가열에 의한 분해가 요청되고, 1몰의 메탄이 몰의 수소로 변환되어 0.16KV 또는 16와트의 열이 계속 필요로 된다.
후술의 에너지는 자동차 발전기에서 전기적으로 공급되고, 에너지가 엔진에 의해 재충전되는 밧테리로 부터 나온다면 여러가지 비효율이 엔진에 6홀드 드레인 또는 약 100와트가 필요하다.
이 에너지는 엔진의 다른 전기적 필요에 추가되고 전기히터에 발생되는 열의 전송이 어렵게 된다.
프로세스에 대한 에너지는 그레이너 등의 미국특허 4,350,133호에서 분리버너에 의해 공급 가능하다.
여기서, 고열의 버너가스에서의 에너지가 연료의 연소에 의해 생성되어, 분해온도에 분리열 교환기에서 연료의 또다른 일부를 가열하는데 사용되며, 그후 교환기에서의 가스는 엔진으로 통과된다.
소비된 버너가스는 배출되고 상술한 그것과 유사한 에너지 손실을 초래한다.
본 특허는 연료로 메탄놀을 사용하고자 하고, 그것이 고체 탄소 슈트의 형성없이 독특하게 분해할 수 있다.
메탄놀이 아닌 모든 연료의 분해에 의해 탄소형성이 심각한 약점이 된다. 가장 중요한 것은 고체탄소가 여러가지 엔진부품에 심각한 고장을 야기한다.
또한 고체로 해서, 엔진의 에너지 출력이 감소되는 연소를 어렵게 한다. 전반적인 결론은 엔진으로 주입되는 연료의 열분해에 의한 수소형성이 문제점이다.
이것은 후술하는 부 화학용량적 공기/연료비에서 버너에서 연료반응에 의해 수소를 생성하는 다른 방법에 의해 해결된다.
2. 부-화학용량적 공기/연료 반응에 의해 생성되는 수소
평형비대 화학용량적비에서 버너에 형성되는 주력종류의 이론적인 정보가 제5 및 제6도에 나타나 있다(질소와 산소는 나타나 있지 않다. 분해하는데 중요하지 않고 다른종류의 그것보다 고농도이기 때문이다). 제6도는 1아래의 비에 데이트를 확대했다.
0.4비 위에서는 메탄몰당 수소의 1.55몰이 메탄 1몰당 형성되는 반면에, 탄소는 형성되지 않았다.
이것은 연소기술이 이 평형을 유지하게 발전된 것을 말하며, 이것은 외부 가열입력, 촉매 또는 특별열 교환수단을 필요로 하지 않고, 그 연소품 모두는 열에너지 손실을 최소화 하여 엔진을 통과할 수 있다.
[실험결과]
탄소없는 프로세스 목표를 유지하기 위해 부-화학용량적비에서 이론적 평행을 유지하는 인스턴트 버너의 능력이 메탄을 연료로 사용함에 의해 이전에 주어진 설계와 면적의 버너를 동작함에 의해 실험적으로 확인된다. 목시관찰에 의해 백열탄소의 갑작스런 사라짐과 재출연이 실제의 화학용량적비가 도면에 나타날 때 만들어진다.
0.45의 화학용량적비에 대한 선의 모든 하강점이 탄소의 이론적인 형성을 예상하는 곳이다.
다량의 보존이 수소를 포함하여 나머지 종류에 요구되고 또한 필수적으로 이론적인 예상에 뒤따른다.
전술한 특별한 본 발명의 실시예에 한정된 것이며, 개시의 목적으로 여기에서 취해진 실시예의 변경과 수정으로 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않는 모든 것을 보호하려는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 내연장치에 있어서, 공기/연료증기를 공급하는 0.3에서 1까지의 짙은 연료 화학용량적 공기/연료비에서 공기와 탄화수소를 연소하는 버너수단과, 상기 내연장치내로 주입하는 상기 공기/연료증기를 긴밀히 혼합하는 혼합수단을 포함하는 상기 버퍼수단과, 연료와 공기의 공급을 접수하는 입구수단을 가지는 연소실을 포함하는 상기 버너와, 연료와 공기공급을 가열하는 예비가열기 수단과, 혼합증기를 생성하는 강요된 충돌관계에서 상기 예비가열 및 혼합된 공기/연료공급을 접수하는 연소실의 상기 버너수단에 배열된 차단벽을 포함하는 상기 믹서수단과, 상기 공기/연료 혼합물을 더 혼합하는 상기 연소실내에서 상기 혼합하고 예비가열되는 공기/연료 혼합물을 접수하고 방향을 바꾸는 상기 차단벽을 포함하는 내연장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합수단은 접수하는 관코일을 포함하고 상기 공기/연료공급을 혼합하며, 상기 예열기 수단은 상기 연소실로 들어가기에 앞서 상기 공기/연료 혼합의 온도를 상승하도록 상기 관코일 부근으로 인도되는 상기 연소실에서 연소가스를 이용한 열교환기로 구성되는 내연장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코일은 상기 차단벽에 인접 즉시 개구하는 출구 튜브에서 종결되는 내연장치.
  4. 제3항에 있어서, 각 코일은 충분한 길이를 가지고 내부 공기/연료 혼합물은 500℉~1000℉의 범위내에서 가열되는 내연장치.
  5. 내연장치에 있어서, 공기/연료증기를 공급하는 0.3~1의 진한 연료 화학용량적 공기/연료비에서 공기와 탄화수소를 연소하는 버너수단과, 상기 버너수단은 상기 내연장치내로 주입하는 상기 공기/연료증기를 긴밀히 혼합하는 믹서수단을 포함하는 내연장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공기/연료 믹서수단으로 플래쉬백의 불꽃을 방지하는 수단을 포함하는 내연장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 버너는 공기와 연료의 분리공급을 접수하는 입구수단을 가지는 연소실을 포함하고, 상기 믹서수단은 혼합된 생성하는 강요된 충돌관계에서 공기/연료를 혼합하고 수납하는 연소실의 상기 버너수단에 배열된 차단 어셈블리를 포함하는 내연장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 차단 어셈블리는 상기 혼합물을 혼합하고 흐름을 바꾸는 상기 혼합된 공기/연료 혼합물의 흐름을 방해하는데 이용되는 벽을 가지는 컵모양의 부재를 포함하고, 상기 공기/연료 혼합물을 더 혼합하는데 이용되는 상기 방향이 바뀌어진 혼합물 흐름을 접수하는 이면벽을 가지는 상기 버너수단을 포함하는 내연장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공기/연료 혼합물을 선택적으로 점화하는 상기 믹서수단에 인접하는 점화수단을 가지는 상기 버너수단을 포함하는 내연장치.
  10. 제9항에 있어서, 액체연료를 증기화하는 상기 버너의 연소실에 배열된 열교환기 수단과, 상기 열교환 수단에 동작 가능하게 접속하는 액체연료원을 포함하는 내연장치.
  11. 내연 동력원에서 방출되는 산화질소 오염물을 감소하는 장치에 있어서, 주연료 공급과, 공기공급과, 버너수단내에서 거의 근접해서 상기 연료와 공기의 일부를 접수하는 상기 연료공급과 상기 공기공급에 동작 가능하게 결속되는 버너수단과, 혼합을 형성하는 상기 연료와 공기를 함께 완전히 혼합하는 상기 버너로 반송하는 믹서수단과, 상기 내연동력원으로 배출하는 상기 연료/공기 혼합물을 점화하는 상기 버너에 공정된 점화수단을 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 믹서수단은 상기 연료/공기 흐름의 완전 혼합물을 생성하는 공기흐름과 연료일부를 충돌해서 방향을 바꾸고 접수하는데 이용되는 제2 벽에 역의 흐름을 달성하는데 이용되는 공기흐름과 충돌 연료일부를 접수하는데 이용되는 제1 벽을 가지는 간격이 떨어진 벽들을 가지는 산화질소 오염물을 감소하는장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 연료는 가스상태인 산화질소 오염물을 감소하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 액체연료원과, 상기 액체연료를 증가화하고 접수하는 상기 버너수단에 배열된 열교환기 수단을 포함하는 산화질소 오염물을 감소하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 믹서수단에서 상기 공기/연료 혼합물의 점화를 방지하는 상기 버너수단에서의 수단을 포함하는 산화질소 오염물을 감소하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 연료/공기 혼합물의 갑작스러운 역류를 유도하는 상기 믹서수단에서의 수단을 포함하는 산화질소 오염물을 감소하는 장치.
  17. 내연 동력원에서 NOX오염물을 감소하는 방법은, 주연료원에서 연료일부를 거두어들이는 스텝과, 공기/연료흐름을 생성하는 상기 연료일부로 공기양을 도입하는 스텝과, 연소가능 증기를 생성하는 공기와 연료의 완전한 혼합과 역류에 의해 벽으로 채워진 상기 공기/연료흐름에 강제로 압력을 가함에 의해 혼합 어셈블리로 상기 공기/연료흐름을 유도하는 스텝과, 연소품을 생성하는 연소실에서 상기 연소가능 증기를 점화하는 스텝과, 주연료로 혼합하는 연소동력원으로 버너에서 상기 연소품을 배출하는 스텝을 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 주연료는 메탄이고 연소증기를 점화하는 스텝은 연소가능 동력원으로 배출하는 수소증기를 생성하는 내연동력원에서 NOX오염물을 감소하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 증기로 액체연료를 변환하는 열교환기에서 상기 증기가 생성되는 혼합 어셈블리로 공기와 연료 일부 증기를 도입하는 스텝을 포함하는 내연동력원에서 NOX오염물을 감소하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 공기/연료 혼합물의 혼합 어셈블리에 있으면 플래쉬벽 점화를 방지하는 스텝을 포함하는 내연동력원에서 NOX오염물을 감소하는 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 주연료는 가솔린과 디젤을 포함한 액제 탄화수소의 군에서 선택되는 내연동력원에서 NOX오염물을 감소하는 방법.
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