(57)【要約】【課題】【解決手段】燃焼する前、空気及び燃料の混合気の温度を上昇させる燃焼機関用の蒸気燃料空気混合気の供給システムである。液体燃料は、分留過程にて気化させ且つ炎速度燃焼を促進し且つ効率を改良し得るよう更に加熱することができる。空燃混合気の結果、燃料効率の顕著な改良が実現される。
2009539034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関の燃料効率を改良する方法において、
燃料を所望の燃料量にて燃焼室に供給するステップと、
燃焼室に入る前に空気を燃料と混合させ、望ましい空燃比を有する混合気となるようにするステップと、
燃焼する前、燃料、空気及び（又は）混合気を予加熱するステップとを備える、燃焼機関の燃料効率を改良する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、燃料を供給するステップは、液体燃料を混合室内に噴射するステップと、予加熱された空気を燃焼室内にて噴射された燃料と混合させるステップとを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、燃料を供給するステップは、気化した燃料を提供するステップと、気化した燃料を燃焼室に供給する前、空気を気化した燃料と混合させるステップとを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、望ましい空燃比は、約１３．５：１から１６：１である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、望ましい空燃比は１５：１以上である、方法。
【請求項６】
燃焼室用の蒸気燃料供給システムにおいて、
燃焼室に連結されて、蒸発室と、気化した燃料を発生させ得るようにされた液体燃料熱源とを含む気化した燃料源と、
システムに連結され且つ望ましい空燃比の混合気を形成し得るよう空気供給分を気化した燃料に提供し得るようにされた１つ又はより多くの空気源とを備え、
燃焼する前、混合気は液体燃料の蒸発温度よりも全体として高い温度にある、燃焼室用の蒸気燃料供給システム。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸気燃料供給システムにおいて、望ましい空燃比は、約１３．５：１から１６：１である、蒸気燃料供給システム。
【請求項８】
請求項６に記載の蒸気燃料供給システムにおいて、空気源は、気化した燃料と混合する前、加熱した空気を供給し得るようにされる、蒸気燃料供給システム。
【請求項９】
請求項６に記載の蒸気燃料供給システムにおいて、燃焼する前、混合気を加熱し得るようにされた混合気の熱源を更に備える、蒸気燃料供給システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の蒸気燃料供給システムにおいて、望ましい空燃比は、１５：１以上である、蒸気燃料供給システム。
【請求項１１】
請求項６に記載の蒸気燃料供給システムにおいて、液体燃料熱源は、液体燃料を制御可能に分留させる構成とされる、蒸気燃料供給システム。
【請求項１２】
気化した燃料エンジン用のシステムにおいて、
燃空混合気が着火され、形成される排気の排出装置を含む燃焼室と、
気化した燃料源と、空気源と、燃料源からの気化した燃料と空気源からの空気の混合を制御し且つ混合気を燃焼室まで導く制御装置と、
エンジンの燃焼室に移送する前、気化した燃料、空気及び（又は）混合気の温度を上昇させる構成とされた第一の熱源とを備える、気化した燃料エンジン用のシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、気化した燃料源は、蒸発室内に保持された液体燃料を加熱して気化した燃料を形成する構成とされた第二の熱源を含む、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、第二の熱源は、液体燃料の温度を上昇させ且つ（又は）降下させ、液体燃料の所望の分留を実現するよう制御される、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、空気源からの第一の空気流は蒸発室に導かれ、第一の熱源は、前記蒸発室に入る前に、第一の空気流を加熱する構成とされる、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、空気源により供給された空気は、第一の空気流及び第二の空気流に二分割され、第二の空気流は、また、混合室内にて混合気と混合させることができるようにした、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムにおいて、第二の空気源からの第二の空気流は、燃焼室に入る前に、混合室内にて混合気と混合される、システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムにおいて、蒸発室から去る混合気の温度は、第三の熱源によって上昇される、システム。
【請求項１９】
エンジン用の気化燃料システムにおいて、
蒸発室内に保持されたある量の液体燃料と、該ある量の液体燃料を加熱する制御可能な熱源と、
気化のため、変化する温度を有する分留物を含む前記液体燃料と、分留物を順序に蒸発させるべく液体燃料の温度を上昇させ得るようにされた前記制御可能な熱源と、
周囲空気を気化した分留物と相互に混合するよう移送し且つその後、燃焼のため前記エンジンまで移送する導管と、
周囲空気と気化した分留物の前記混合気を更なる上昇した温度まで加熱する更なる熱源とを備える、エンジン用の気化燃料システム
【請求項２０】
気化した燃料のエンジンシステムにおいて、
蒸発タンク内に保持されたある量の液体燃料であって、変化する気化温度を有する分留物を含む前記ある量の液体燃料と、
前記ある量の液体燃料を加熱して前記分留物を順序に気化する制御可能な熱源と、
気化した燃料分留物と相互に混合して、望ましい空気対燃料の比を有する混合気を形成するよう空気を移送し、次に、燃焼のため前記エンジンまで移送する導管と、
周囲空気及び気化した分留物の前記混合気を更なる上昇した温度まで加熱する第二の熱源とを備える、気化した燃料のエンジンシステム
【請求項２１】
予加熱した気化した燃料を燃焼機関に供給する方法において、
液体燃料を気化して気化した燃料を形成するステップと、
前記気化した燃料を空気供給分と混合させ、望ましい空燃比を有する混合気を形成するステップと、
空気供給分、気化した燃料及び（又は）混合気を燃焼機関に移送する前、液体燃料の気化温度まで又はより高い温度まで加熱するステップとを備える、予加熱した気化した燃料を燃焼機関に供給する方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記空気供給分は、第一の空気供給分を含み、前記気化した燃料を前記空気供給分と混合する前記ステップは、
前記第一の空気供給分を蒸発室に移送し、第一の空燃比を有する第一の混合気を形成するステップと、
形成される混合気を前記燃焼室に向けて移送するステップとを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、蒸発室に入る前に、第一の空気供給分の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、前記空気供給分は、第二の空気供給分を含み、
前記第一の混合気を混合室に移送するステップと、
第二の空気供給分を前記混合室に移送するステップと、
前記第一の混合気を前記第二の空気供給分と混合させて望ましい空燃比を形成するステップとを更に備える、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、混合室に入る前に、第一の混合気の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法において、混合室に移送する前、第二の空気供給分の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項２７】
請求項２１に記載の方法において、液体燃料を気化するステップは、
液体燃料を加熱要素を有する蒸発室に供給するステップと、
液体燃料の温度を加熱要素にて上昇させ、液体燃料を分留させ、気化した燃料が分留されるようにするステップとを備える、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、
第一の空気供給分を蒸発室まで移送するステップと、
前記分留物及び第一の空気供給分を燃焼機関に向けて順序に移送するステップとを備える、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、蒸発室に入る前に、第一の空気供給分の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法において、蒸発室に入った後、第一の空気供給分及び前記分留物の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項３１】
請求項２８に記載の方法において、上昇した温度を有する第二の空気供給分を前記第一の空気供給分及び分留物と混合させ、第一の空気供給分及び前記分留物の温度を上昇させるステップを更に備える、方法。
【請求項３２】
エンジンにおいて、
燃焼室と、
燃焼室に連結され且つ液体燃料を燃焼室内に噴射し得るようにされた液体燃料源と、
燃焼室に連結され且つ予加熱した空気供給分を燃焼室に供給して望ましい空燃混合気を実現し得るようにされた空気源とを備える、エンジン。
【請求項３３】
請求項３２に記載のエンジンにおいて、望ましい空燃比は、約１３．５：１から１６：１である、エンジン。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００６年６月１日付けで出願された出願係属中の米国特許出願１１／４２１，６９８号及び２００６年８月１８日付けで出願された米国特許出願１１／４６５，７９２号に関し、また、これらの米国特許出願による優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、気化した燃料をエンジンに提供するシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガソリンのような気化した燃料により作動される車は、何年も前から多数の特許の主題である。それらの例は、共有に係る米国特許６，６８１，７４９号、米国特許６，９０７，８６６号を含む。かかる特許の開示内容は参考として引用し本明細書に含められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許６，６８１，７４９号公報
【特許文献２】米国特許６，９０７，８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリンダに入る前に、燃料を気化することは、特に、実質的に改良された燃料経済性の点にて改良された性能を得ることができる。エンジンを「稀薄（リーン）」（すなわち空燃比が１５：１以上）にて運転することは、改良された燃料経済性を得ることができる。従って、エンジンの燃焼室に入る前に、燃料を気化することは、エンジンを従来のエンジンよりも遥かに高い空燃比にて運転することを許容し、改良された燃料経済性を得ることを可能にする。
【０００６】
しかし、高い空燃比にて作動するとき、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が望ましくなく増大する結果となる点にて潜在的な問題を生じさせる。その１つの理由は、ガソリンエンジン自動車の従来の触媒変換器及び触媒は、約１３．５：１から１６：１の間、最適比、１４．７：１にて作動するエンジンのＮＯｘを除去する設計とされているためである。
【０００７】
しかし、当該出願人は、エンジンにより実際に発生されるＮＯｘの量は、空燃比が増すに伴い減少すること、また、排出量の増加は、触媒がこれらの状態下にて発生されたより少量のＮＯｘでさえ減少させることができない結果であることを知った。このため、当該出願人は、エンジンを十分に高い空燃比にて作動させることにより形成されるＮＯｘの量が十分に少なくなり、その最適な状態（例えば、約１４．７：１の空燃比）にて作用しない触媒であってもエンジンは、排出量基準に適合することができることを知った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態は、排出されるＮＯｘの濃度が既存の規則を満足させることができるよう燃焼機関をこれらのより高い空燃比（例えば、約２１：１以上）にて作動させる方法を開示する。かかる作動の１つの有利な点は、高い空燃比は燃料経済性を実質的に改良することを許容することができる点である。しかし、車にて採用される触媒技術の改良に伴い、本発明の実施の形態を使用し、その他の空燃比（例えば、１５：１から２１：１）にて燃料経済性を改良し、依然として、排出基準に適合することができるようにすることができる。更に、最近、今日の触媒変換器にとって最適な標準的な比（例えば、約１３．５：１から１６：１の範囲、最適は約１４．７：１）にて又は全体としてこの比付近の空燃比にて本発明の実施の形態を使用しても、燃料経済性が向上することも判明した。このように、従来の触媒がＮＯｘ排出量を減少させることができる状態下にて改良された燃料経済性の利点を得ることができる。
【０００９】
色々な実施の形態において、液体燃料は、異なる温度にて気化する分留物から成るものとみなすことができる。液体燃料を第一の温度（例えば、２１．１℃（７０゜Ｆ））にて最初に加熱し、その後、液体燃料の異なる分留物が気化し且つ（又は）燃料の気化の減少が検出されたとき、温度を上昇させることにより、この気化を実現することができる。本明細書にて分留と称する、蒸気の分留物を燃焼室に順次に供給するかかる方法は、効率を改良することができ、その１つの理由は、任意の所定の時点にて蒸気装荷分が燃焼するときの均質性のためである。
【００１０】
更に、観察及び試験を通じて、当該出願人は、エンジンの燃焼室に移送される
気化した燃料は、かかる移送の間、凝縮する可能性があることを知った。それが生じる理由は、例えば、液体燃料の気化温度よりも低い温度を有する周囲空気が燃料蒸気と混合されて、混合気を稀薄にして所望の空燃比を実現するからである。これにより燃料蒸気は、一部分、凝縮し且つ、液滴を形成する。改良された性能の実現を助けるため、本発明の実施の形態は、蒸気及び空気の混合気の温度を気化に必要とされる温度以上の温度まで上昇させ、燃料が気化した形態にとどまるようにすることにより、かかる凝縮を回避するのを助けることができる。その他の実施の形態において、気化した燃料と混合される周囲空気を予加熱することができる。
【００１１】
更に、空気供給分、気化した燃料及び（又は）空気−気化した燃料の混合気のかかる加熱は、燃料／空気の混合気の炎速度を更に速めることもできる。このことは、一方、標準的な化学量論値にて改良された効率を許容し且つ（又は）「稀薄限界（すなわち、過剰な動力の損失、失火及び（又は）許容し得ない炭化水素の排出量とならずに、エンジンが満足し得るように作動することのできる最高の空燃比）を拡張することもできる。この稀薄限界の拡張は、（１）燃料経済性の改良、（２）発生するＮＯｘ量の減少を含むが、これらにのみ限定されない、幾つかの有利な効果を有する。
【００１２】
混合される周囲空気の温度を上昇させ且つ、エンジンの燃焼室に入る前に、燃料蒸気を蒸発室から移送することは更に有用である。以下に更に詳細に説明するように、色々な実施の形態において、蒸発室からの混合した空気／燃料は、空気にて更に稀釈することができ、かかる更なる空気は、加熱し、これにより、稀釈された気化した燃料混合気の温度は、燃焼室に入ったとき、蒸発室から移送された未稀釈の混合気の温度よりも上昇する。上述したように、この空気／燃料混合気の加熱は、燃料の凝縮の防止及び炎速度の増加を含む、エンジン性能を改良する利点の幾つかの実現を助けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に従って加熱した周囲空気源を含む、気化した燃料エンジンの概略図である。
【図２】本発明の利点を実証するグラフの編成図である。
【図３】本発明の実施の形態に従った液体燃料噴射システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、本発明に従った実施の形態はより完全に理解し且つ了知されよう。
以下の詳細な説明において、本明細書の一部を構成し、また、本発明を実施することができる実施の形態の単に一例として示す添付図面に関して説明する。本発明の範囲から逸脱せずに、その他の実施の形態が利用可能であり、また、構造的又は合理的な変更を為すことが可能であることを理解すべきである。このため、以下の説明は、限定的な意味にて解釈されるべきではなく、本発明に従った実施の形態の範囲は特許請求の範囲及びその等価物によって画定されるべきである。
【００１５】
色々な作用は、本発明の実施の形態の形態を理解するのを助けるような態様にて多数の別個の作用として説明することができる。しかし、説明の順番は、これらの作用が順番に依存することを意味するものと解釈すべきではない。
【００１６】
説明は、上方／下方、後方／前方及び頂部／底部のような向き及び（又は）斜視図的な説明を使用することがある。かかる説明は、単に説明を容易にするため使用するものであり、本発明の実施の形態の適用を制限することを意図するものではない。
【００１７】
説明は、「１つの実施の形態において」又は「複数の実施の形態において」のような文言を使用することがあるが、かかる文言は、各々、同一又は異なる実施の形態の１つ又はより多くを意味するものである。更に、本発明の実施の形態に関して使用される「備える」、「含む」、「有する」及び同様のものの文言は、同意語である。
【００１８】
「Ａ／Ｂ」という記述は、「Ａ又はＢ」を意味する。「Ａ及び（又は）Ｂ」という記述は、「（Ａ）、（Ｂ）、又は（Ａ及びＢ）」を意味する。「少なくともＡ、Ｂ及びＣ」という記述は、「（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ａ及びＢ）、（Ａ及びＣ）、（Ｂ及びＣ）又は（Ａ、Ｂ及びＣ）」を意味する。「（Ａ）Ｂ」という記述は、「（Ｂ）又は（ＡＢ）」を意味する、すなわち、Ａは選択的であることを意味する。
【００１９】
それらの派生語と共に、「連結された」と「接続された」という文言を使用することがある。これらの文言は、互いに同意語であることを意図するものではない。特定の実施の形態において、「接続された」という文言は、２つ又はより多くの要素が互いに物理的に又は電気的に接触していることを示すため使用することがある。「連結された」は、２つ又はより多くの要素が直接、物理的に又は電気的に接触していることを意味する。しかし、「連結された」は、２つ又はより多くの要素が互いに直接、接触せず、依然として互いに協働し又は相互作用することも意味する。
【００２０】
本発明の幾つかの実施の形態に従ったシステムの構成要素の概略図的な全体図を示す、図１に関して説明する。標識した動力作動エンジンは、エンジンの絞り弁本体と接続された吸気ポート１０を含むことができる。エンジンは、作動しているとき、空気及び燃料をポート１０を通して吸引することができる。エンジンは、Ｏ２及び（又は）その他の排出量を検出し得るようにされたセンサ１４を具備する排気管１２を含むこともできる。
【００２１】
１つの実施の形態において、空気ボックス１６は、エンジンを作動させるとき、空気をシステムに供給することを許容することができる。空気ボックス１６と連結された空気伝導管１８、２０は、空気の流入を２分割し、また、システムの他の部分に所望の空気を供給することができる。その他の実施の形態において、導管１８、２０は、別個の空気供給分に連結するか又は単一の導管としてもよい。導管２０は、導管２０を通って導かれる空気の量を制御する弁２２を含むことができる。導管２０は、例えば、頂部又はカバー２４を介して蒸発室２６と更に連結することができ、このため、空気を蒸発室２６に供給する構成とされている。
【００２２】
導管１８は、混合室３０に連結することができ、また、弁２８を含み、この弁２８は、混合室３０に供給される空気の量を制御する構成とすることができる。混合室３０は、室、合流点及び同様のもののような、空気及び蒸気燃料が集められる任意の容積とすることができる。
【００２３】
１つの実施の形態において、蒸発室２６は、空気流を導管２０から蒸発室を通して且つ導管４２内に導くことのできる、例えば、偏向板のような、流れ制御装置を含むことができる。液体燃料２３は、導管３４を介して燃料タンク３２から吸引することができる。加熱要素２５は、蒸発室２６と連結し且つ、液体燃料を制御可能に加熱して燃料蒸気４０を発生させ得るようにされている。エンジン構成要素の付近、エンジン流体（水、油等）、電気回路、及びその他の独立的な加熱装置を含むが、これらにのみ限定されない、多数の加熱源を使用して液体燃料を制御可能に加熱することができる。
【００２４】
蒸気４０は、空気流により空気導管２０から移送し、空気−燃料蒸気の混合気が導管４２を通って混合室３０に導かれるようにすることができる。１つの実施の形態において、導管２０を通る空気−燃料蒸気の流れは、弁４４により制御することができる。
【００２５】
１つの実施の形態において、導管４２の空気−燃料蒸気の混合気は、望ましいよりも高濃度であろうし、また、空気にて更に希薄にすることができる。この場合、空気−燃料混合気は、導管１８からの空気と混合室３０内にて互いに混合させ（例えば、更に希薄にし）、また、吸気ポート１０を通して更に導き、ここから、エンジンの燃焼室内に導くことができる。このように、燃焼機関に供給される望ましい空燃比は、燃焼室への空気供給分を制御し、混合室への空気供給分を制御し及び（又は）液体燃料の気化率を増加させることを含むが、これらにのみ限定されない幾つかの方法にて制御することができる。
【００２６】
１つの実施の形態において、より低い空燃比にて得られるＮＯｘ排出量よりも実質的に低く、また、今日の排出量に適合するであろうＮＯｘ排出量を生じさせる、２６：１又はより大きい空燃比を実現することが望ましいであろう。別の実施の形態において、２６：１以下の空燃比にて作動することは、今日の許容可能な排出基準を上廻るＮＯｘ排出量を生じさせることになろう。しかし、触媒技術又はエンジンの改良（例えば、ＥＧＲ）が採用されるとき、本発明の実施の形態により実現される空燃比はより低くすることができ、改良された燃料経済性を得る一方にて、許容可能なＮＯｘレベルをもたらす。約１３．５：１から１６：１の範囲のような、多くの現在の車にて使用される標準的な比と調和した空燃比が維持される、その他の実施の形態において、かかる車における触媒変換システムは、一般的に、ＮＯｘ排出量を許容可能な限界値以下に減少させることができる。
【００２７】
特定の炭化水素の排出量が望まれると想定した場合、排出量センサの読み取りは、望まれる空燃比が実現されていることを検証するのを助けることができる。しかし、一定の設定値は、任意の所定の時間にわたって最適な性能を実現し得ないことが理解できる。任意の温度変化、任意の高度の変更、また、燃料の組成の相違でさえ、タンク２６から混合室３０へ流れる蒸気／燃料混合気に相違を生じさせるであろう。
【００２８】
従って、弁２２、２８、４４は、例えば、コンピュータＣにより制御されるステッパモータ（図示せず）により作動させることができる。コンピュータＣは、排気１２中の排出量を監視し、これらの読み取り値が排出量の成分（例えば、炭化水素、ＣＯ、Ｏ２等）のレベルが過度に高く又は過度に低いことを示すならば、コンピュータは適正なステッパモータを起動させて導管１８からの空気、導管２０からの空気及び導管４２の空気−燃料蒸気の混合気の相対的な流体量を変化させることができる。読み取り値が過度に高い炭化水素レベルであることを示す場合、例えば、弁４４を閉じ、弁２８を開き、また、弁４４を閉じ且つ弁２８を開くことの双方を行う等により、導管４４の蒸気／空気流を減少させる必要があろう。
【００２９】
これらの調節は、段階的に行うことができる（例えば、弁４４を部分的に閉じ、排出量センサを読み取り、その後、弁４４を更に部分的に閉じ、又はこれと代替的に、弁２８を部分的に開き又はその両方を組み合わせる）。１つの実施の形態において、導管２０内への空気流を制限することは、より多くの空気流を弁２８を通して偏向させつつ、タンク２６、従って導管４２への空気の流れを遅くするから、弁２２は１つの因子とすることもできる。
【００３０】
本発明の実施の形態は、１）蒸発タンクに供給することのできる空気、２）混合室に供給することのできる空気、３）蒸発室から出る空気及び気化した燃料の混合気、及び（又は）４）燃焼室に入る前の任意の時点における空気（又は）気化した燃料混合気を加熱することを許容することのできる１つ又は更なる追加的な熱源を含むことができる。
【００３１】
１つの実施の形態において、熱源４６は、空気流４８の温度を制御し、また、排出量の含有物に基づいて必要と考えられるように空気供給分の温度を上昇させる。図示したように、熱源４６は、空気流４８内に配設された加熱コイル５０を含むことができる。しかし、本発明の実施の形態は、エンジンの異なる構成要素（例えば、エンジンのマニホルド及び（又は）エンジン流体）から発生された熱を含む多岐にわたる熱源と、独立的な熱源とを含むことができる。
【００３２】
しかし、熱源４６を横断するとき、流入空気４８は、温度が制御可能に上昇する（例えば、典型的な周囲空気の温度を約１５．６℃から２６．７℃（約６０゜から８０゜Ｆ）の範囲から約３７．８℃から４８．９℃（約１００゜から１２０゜Ｆ）又はより高温度まで制御可能に上昇させる）ことができる。この場合にも、空気供給分の温度程度は、排出量の含有物及び状態に依存して変化させることができ、また、これらに基づいて制御することができる。
【００３３】
１つの実施の形態において、制御装置２７は、熱要素２５の熱の発生を制御することができる。制御装置２７は、コンピュータＣに連結し且つ、一部分、センサ１４による排出量の検出への応答に依存してコンピュータＣによって制御することもできる。１つの実施の形態において、蒸発タンク２６内の液体燃料は、気化させ且つ導管２０からの空気供給分と混合させることができる。この混合気は、混合室３０に導き、更に、エンジンの燃焼室に導くことができる。上述したように、液体燃料の温度は、燃料２３の１つの分留物又は限定された分留物の範囲を同時に気化させるのに十分、上昇させることができる。次に、燃料２３の温度は、第二の分留物又は分留物の範囲の気化を開始させ得るように上昇させることができる一方、このことは、空気供給分を有する蒸発室にて実行することができる。
【００３４】
空気−燃料混合気が燃焼室及び（又は）混合室に移送される間、混合気の一部分は、燃焼室に入る前に凝縮して液体の形態になる可能性がある。１つの実施の形態において、凝縮が生じるのを防止するため（例えば、導管４２及び混合室３０を通る経路内にて）、導管２０からの空気は、例えば、熱源４６により上昇させ、蒸気４０の温度にて又はより高い空気温度を確立することができる。このことは、燃料が導管４２を通し且つ混合室３０内に移送されるとき、凝縮を防止することになる。しかし、導管２０からの空気の温度が過度に高い場合、液体燃料２３を望ましくなく過熱し、望ましくないほど多量の気化を生じさせ、このことは、特定の実施の形態において、液体燃料の分留に影響を与え、また、混合気の特徴を変化させる可能性がある。このように、蒸発室に入る空気の温度は、これが生ずるのを回避し得るよう制御することができる。
【００３５】
空気が熱源４６から移送されるとき、空気の温度は降下し、また、気化過程自体がエネルギを吸収するため、１つの実施の形態において、空気温度の上昇を均衡させることができる。このことは、温度プローブ及び制御装置により監視し且つ制御することが可能である。
【００３６】
１つの実施の形態において、熱源は、蒸発室及び混合室及び（又は）燃焼室を連結する導管に連結することができる。かかる熱源は、混合気の温度を十分に上昇した温度に維持し且つ、凝縮に抵抗し得るよう制御することができる。かかる場合、空気−蒸気燃料混合気は、分留過程に大きく影響することを心配せずに、更なる温度上昇を行うことができる。
【００３７】
１つの実施の形態において、混合室３０への空気供給分の温度は、熱源４６により上昇させ、吸気ポート１０を介してエンジンの燃焼室内に移送される前に、空気−燃料混合気を更に加熱することができる。このことは、燃焼効率を向上させるのみならず、混合室内の凝縮自体を防止するのを助けることもできる。
【００３８】
吸気ポート１０を通って導かれる蒸気燃料混合気の温度の上昇は、上述したものと分離し、相補的で且つ（又は）追加的な多岐にわたる方法にて実現し且つ（又は）補助することができる。１つの実施の形態において、蒸発室及び混合室に対する熱源の関係は、空気−燃料蒸気混合気の加熱に大きく影響する可能性がある。例えば、混合室３０と比較して、蒸発室２６に対する熱源４６の関係の結果、蒸発室までの移送路がより長くなる場合、その結果、温度は望ましくなく降下するであろう。このように、混合室３０内への導管１８を通る距離が短ければ、燃焼室に移送される気化した燃料の温度を望ましいように上昇させることができる。
【００３９】
色々なその他の実施の形態において、燃焼室に入る前に、空気−燃料混合気の温度を上昇させ、効率を改良させるのを助け且つ（又は）凝縮の防止を助けるため、熱をシステムの色々な構成要素に付与することができる。更に、その他の代替例が利用可能であり、勿論、システム内の異なる位置にて別個の熱源を利用することができる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態を採用することにより実現可能である有益な結果の幾つかを示す図２に関して説明する。追加された熱無しの気化した燃料の燃焼の一例は、グリッド１内にて実線で示し、また、加熱した燃料は、破線で示されている。蒸気の温度を上昇させることにより、望まれる燃料経済性を著しく犠牲にすることなく、空燃比を実質的に増大させることができる。かかる上昇の明確に有利な点は、グリッド４にて実証したように窒素酸化物が減少する点である。グラフ２、３にてＣＯ２の比較可能な減少及びＯ２の増加が示されている。
【００４１】
上記の実施の形態にて説明したように、当該出願人は、気化燃料、空気／気化燃料混合気、気化燃料と混合させた空気及び（又は）その任意の組み合わせ体を燃焼させる前に加熱する結果、燃料経済性が測定可能な程度に改良されることを知った。この測定可能な程度の改良は、現在の標準的な比から３０：１以上の範囲内の遥かに希薄な比までの空燃比の範囲にて作動するシステムにて実現される。特に、当該出願人は、標準的な化学量論値的比（例えば、１３．５：１から１６：１）の範囲内の混合気を使用することは、効率を２０％、場合によっては更に改良することができることを知った。
【００４２】
これらのより標準的な比における気化した燃料の燃焼によるエンジンからのＮＯｘ排出量は、許容可能な排出量基準よりも多く、また、より希薄な比による排出量よりも多いが、使用されている現在の触媒変換器は、排出量基準に適合するようにこれらの排出量を減少させることができるから、このことは重大な問題ではないことが分かった。
【００４３】
上述した理由及び説明に加えて、当該出願人は、かかる改良の原因は、その幾つかが次のものを含む、多数の潜在的な因子であると考える。
（１）空気及び蒸気燃料の混合気は、燃焼室に入る前に相対的に均質であり、このため、燃料のより均一な燃焼及び改良された炎速度が実現可能であること
（２）燃料を気化させるのに要求されるエネルギのため、燃料／空気混合気の温度をポート燃料噴射システム内にて降下させることができること。本発明の色々な実施の形態にて実施されるように、燃焼室外での気化は、燃料／空気混合気に対してこの温度の降下から回復する時間を許容し、次に、燃焼室内のこのより高温度の結果、より速い炎速度及びより効率的な燃焼とすることができること。
【００４４】
空気、蒸気及び（又は）これら２つの混合気を燃焼室に入る前に加熱することに起因する改良点を認識し且つ理解することにより、当該出願人は、車で使用されている現在の燃料噴射システムにて同様の実施の形態を使用することができることを知見するに至った。当該出願人は、本発明の実施の形態に従った蒸気システムにて実現されるよりも、多少低いものの、ガロン当たりの走行距離の点にて、効率性の改良を実現することができた。
【００４５】
色々な実施の形態において、燃焼室内にて噴射された液体燃料と混合させるべき空気は、混合する前、予加熱することができる。例えば、図３に示したように、液体燃料源３１０は、燃料噴射装置３２０に供給することができる。燃料噴射装置３２０は、燃料を実質的に気化した形態にて燃焼室３５０内に噴射することができる。空気供給源３３０は、燃焼室３５０に連結し且つ、予加熱した空気を燃焼室３５０に供給し得るようにすることができる。供給された空気は、燃料噴射装置３２０に噴射された燃料と混合し且つ、燃焼前に、混合気を予加熱することができる。かかる予加熱は、液体燃料が蒸気に変換されるときに生じるであろう温度降下に反作用するのを助けることができる。かかる実施の形態において、燃焼室内の空気／燃料の温度が高ければ、着火後の炎速度は増大する一方、このことはシステムの効率を向上させるのを助けることができる。上記は、直接燃料噴射に関して説明したが、その他の実施の形態は、ポート燃料噴射のようなその他の噴射の形態を含むことができる。
【００４６】
この場合にも、本発明の実施の形態は、現在の液体燃料噴射システムを使用するか又は気化燃料システムを使用するかどうかを問わずに車の燃料効率を向上させることができる。標準的な比又はそれ以下にてより高濃度の混合気にて運転するシステムから約１４：１の標準的な比にて運転するシステム、３０：１以上の高いより希薄な混合気にて運転するシステムの範囲の多岐にわたる異なる空燃比にて更なる実施の形態を使用することができる。
【００４７】
特定の実施の形態を好ましい実施の形態を説明する目的のため示し且つ説明したが、当該技術の当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに、図示し且つ説明した実施の形態に置換して、同一の目的を実現する設計とされた広範囲に渡る代替的及び（又は）等価的な実施の形態又は実施例を使用することが可能であることが理解されよう。当該技術の当業者は、本発明に従った実施の形態は極めて広範囲にわたる方法にて具体化可能であることが容易に理解されよう。本出願は、本明細書に記載した実施の形態の任意の適応例又は変更例を包含することを意図するものである。このため、本発明に従った実施の形態は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものであることを明白に意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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