(57)【要約】【課題】パワー出力、効率、代替燃料対応能力を増強し、環境に有害な排気を低減して、内燃エンジンンのパフォーマンスを改良する。【解決手段】燃料噴射を備えた内燃エンジンには燃料の一部が供給され、該一部の燃料は常温で、空気も受け取るクラッキング反応装置チャンバ中に噴射され、噴射された燃料のクラッキングを持続するため、通常運転をしている従来型のエンジン・コンポーネントからの廃熱で加熱され、クラックされガス化され空気と混合された燃料が、常温を超えない温度で連続的燃料／空気ストリームとして、エンジン・インテークにアウトプットされる。該燃料部分は、単一のタンクからの従来式燃料供給（７９’）から分流されるか、あるいは代替燃料の追加タンクから供給される。廃熱を放出するコンポーネントは、燃料の揮発性如何によって、エンジン冷却剤、又は排気マニホルドとされる。上記に換えて、反応装置の第一円筒セクションを、従来型ターボチャージャのインテークの上に搭載し、該チャージャにクラッキングを持続する熱を供給させ、実質上、反応装置チャンバの第二セクションを形成させることができる。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
従来型液体燃料供給及び燃料噴射システムを有する内燃エンジンのパフォーマンスを改良する方法であって、
取入れ口及び前記エンジンのインテーク・マニホルドに連結された放出口を有する反応装置チャンバを備えるステップと、
前記反応装置チャンバの前記取入れ口に、前記メイン燃料噴射システムに追加された燃料クラッキング・インジェクタ、及び空気供給源を備えるステップと、
エンジン運転中に、エンジン運転に必要な前記燃料の一部だけを、常温の液体として前記追加燃料クラッキング・インジェクタに供給するステップと、
前記燃料クラッキング・インジェクタを作動し、前記燃料部分を前記反応装置チャンバの前記取入れ口中に噴射して、これにより、前記反応装置チャンバ内で、前記噴射された燃料部分の圧力低下によるクラッキングを開始させ、燃料／空気混合体を形成するステップと、
通常高温で作動している従来型エンジンのコンポーネントから放出される熱エネルギーを前記反応装置チャンバに加えて、前記反応装置チャンバ中の前記燃料の連続的クラッキングを持続し、クラックされた燃料が、常温を超えない燃料／空気の連続的ストリームとして前記インテーク・マニホルドにアウトプットされるようにするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記内燃エンジンはディーゼル・エンジンであり、前記液体燃料部分は主としてアルコールであって３〜４ｂａｒの圧力で前記クラッキング・インジェクタによって噴射される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱エネルギーを放出する前記エンジン・コンポーネントは、前記燃料部分が低い蒸発温度を有するかより高い蒸発温度を有するかによって、それぞれ、エンジン冷却システム及びエンジン排気システムのいずれかとされる、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記反応装置チャンバの前記放出口端部分は、ターボチャージャの内部空気取り入れダクトによって形成され、前記チャージャの外部部分は前記反応装置チャンバに加えられる前記熱エネルギーを放出する前記コンポーネントを形成する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記反応装置チャンバの取入れ口端部は、エアフィルタからの空気を受けるよう連結された一つの取入れ口端と前記ターボチャージャの前記取入れダクトに連結された軸方向反対側端とを有する、円筒形ダクト壁を含み、複数の前記燃料クラッキング・インジェクタが前記ダクト壁の周囲に搭載され、液体燃料の前記部分を前記ダクト中に噴射し前記ターボチャージャに流通させる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記反応装置チャンバから前記インテーク・マニホルドへの前記燃料／空気混合体アウトプットの前記温度は、摂氏零度より数度低い、請求項１又は請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記反応装置チャンバから前記インテーク・マニホルドへの前記燃料／空気混合体アウトプットの前記温度は、ターボチャージャのない従来型のエンジンの前記放出温度の30％であり、ターボチャージャのある従来型のエンジンの前記放出温度の80％である、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記空気供給源は、エンジンに高パワーが要求されるときだけ圧縮空気を供給する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
エンジンに高パワーが要求されるときだけ圧縮空気をシリンダ・ヘッドに供給するステップを含む、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記圧縮空気は、貯蔵タンク及び電気ポンプのいずれか一つから供給される、請求項８又は請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
エンジン運転中、エンジン運転に必要な燃料の一部だけを、高圧で作動して圧力降下により前記燃料のクラッキングを開始させる追加の燃料クラッキング・インジェクタに、常温の液体として供給し、前記クラックされた燃料を空気と混合し、同時に、通常高温で作動している従来型エンジン・コンポーネントからの廃熱エネルギーを加えて前記クラッキングを持続させ、ほとんどがクラックされた燃料／空気混合体を、エンジン運転中前記エンジンに供給される前記燃料の残りの部分とともに燃焼させるため、常温を超えない温度の連続的ストリームとして前記エンジン・インテーク・マニホルドに供給するステップによって、従来型の液体燃料供給及び燃料噴射システムを有する内燃エンジンの前記パフォーマンスを改良させる方法。
【請求項１２】
前記追加燃料クラッキング・インジェクタの前記作動圧力は３〜４大気圧である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
その廃熱が利用される前記エンジン・コンポーネントは、前記燃料部分のアルコール濃度が低いのか高いのか、蒸発に要する温度が高いのか低いのかによって、前記エンジン排気マニホルド及びエンジン冷却剤のいずれかとされる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
廃熱が利用される前記エンジン・コンポーネントは、エンジン・ターボチャージャである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ガソリンエンジンにおいて、燃料の前記部分は、従来型エンジン燃料供給タンクから分流される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
ディーゼルエンジンにおいて、追加の燃料供給タンクが備えられ、高圧で作動する前記クラッキング・インジェクタに供給される前記部分の燃料は前記追加供給タンクから送られる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
メイン燃料供給及び燃焼システムを有する内燃エンジンの前記パフォーマンスを改良するためのシステムであって、
取入れ口及び放出口を有するチャンバを含む燃料クラッキング反応装置と、
空気供給源を前記取入れ口に連結する手段と、
燃料を高圧で前記反応装置取入れ口中に噴射するよう配置された、前記クラッキング・チャンバに対する燃料クラッキング・インジェクタと、
前記放出口を前記内燃エンジンのインテーク・マニホルドに連結するための手段と、
事前選定されたエンジン・コンポーネントから通常運転中に放出される廃熱を、前記チャンバに供給するための手段と、
エンジン運転中、エンジン燃料の一部を、エンジン運転を持続するのに必要程度の常温で、前記クラッキング・インジェクタに供給するための手段と、
ａ）エンジン冷却剤の温度を検知するためのエンジン温度検知手段、
ｂ）エンジン・アクセル・ペダルの位置又はスロットルバルブ位置のいずれかを検知するための手段、及び
ｃ）エンジン燃料タンク内にある燃料の種類を感知するための手段、
からの信号受信するよう接続されたコンピュータ制御システムと、
を含み、
前記コンピュータ制御システムは、前記クラッキング・チャンバが、連続的クラッキングを持続するのに十分な温度に達するため必要な、前記エンジンの最低温度に適った信号が、前記エンジン温度検知手段から受信されたのに応じ前記クラッキング・インジェクタの作動を開始するようプログラムされており、前記噴射された燃料部分は空気と混合され、前記選定されたエンジン・コンポーネントから供給される前記熱エネルギーによって持続される前記チャンバ内の連続的クラッキング処理を経て、前記クラックされた燃料は、常温を超えない温度の連続的燃料／空気ストリームとして前記インテーク・マニホルドに送られる、
システム。
【請求項１８】
エンジン燃料は単一の燃料タンクから供給され、エンジン燃料の一部を前記クラッキング・インジェクタに供給するための前記手段は、かかる燃料部分を前記単一燃料タンクから供給される燃料から分流する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記燃料供給手段は、燃料の前記部分を、代替エンジン燃料用追加タンク中の追加代替燃料供給源から、前記反応装置クラッキング・インジェクタに供給し、前記代替エンジン燃料タンクに存在する燃料の量を感知して燃料レベル状態信号を前記コンピュータに送信するため、前記追加タンク内には燃料レベル感知手段が取付けられ前記コンピュータに接続されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コンピュータには、電気スピードメータ及びエンジン燃料クラッキング・インジェクタの真空度センサが接続され、前記コンピュータが、前記アクセル・ペダルから受信した信号が前記アクセル・ペダルが踏み込まれていることを示しているか、又は前記スピードメータから受信した信号が、前記エンジンに動力供給されている前記車両が定常状態にあることを示しているかのいずれかの場合、前記コンピュータは、前記クラッキング・インジェクタを起動する前に約２〜４秒の遅延時間を設ける、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記エンジンはガソリン・エンジンであり、前記コンピュータは酸素センサに接続され、酸素レベルを検知するようプログラムされている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記反応装置チャンバは細長く、長手方向のそれぞれの端部に前記取入れ口と前記放出口とを有し、ほとんどがクラックされガス化された燃料混合体だけが前記放出口を通って前記チャンバから流出する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記エンジンは、ガソリン・エンジン・システムであり、前記反応装置チャンバは、前記取入れ口に第一ステージを、前記放出口に第二ステージを有する細長の管を含み、前記第一ステージは、前記エンジンに加熱された冷却剤を受けるよう連結されたダクトを有し、前記第二ステージはエンジン排気熱で加熱される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
前記反応装置チャンバは、前記チャンバ内で前記クラッキング燃料への熱移動を促進するための熱交換フィンが内側に設けられた、内壁面を有する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
前記空気供給源は、エンジンに高パワーが要求されるときだけ圧縮空気を供給する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
エンジンに高パワーが要求されるときだけ圧縮空気をシリンダ・ヘッドに供給するための手段をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
前記圧縮空気は、貯蔵タンク及び電気ポンプのいずれか一つから供給される、請求項２５又は２６に記載のシステム。
【請求項２８】
長手方向の一端に空気取り入れ開口及び燃料クラッキング・インジェクタを、長手方向反対端にはクラックされた燃料／空気混合体の放出口を有する熱伝導性材料の細長いチャンバと、前記一端から前記チャンバ内を軸方向に延び出た中心軸方向背骨状金属ストリップを含む熱交換装置と、を含む燃料クラッキング反応装置であって、前記ストリップは、熱交換反射フィンの列がそれぞれの面から延びる対面を有し、前記フィンは、軸方向に間隔をあけて並行関係に、前記チャンバ空間を横切り前記背骨状ストリップから斜め方向に、その一端をそれぞれ相対するチャンバ壁に向かって延び出しており、前記フィンは、前記背骨状ストリップからそれぞれ相対するチャンバ壁に向かい外側に延びるそれぞれの自由端を有して混合渦を生成し、少なくとも前記長手方向一端からの二番目のフィン及び三番目のフィンは、相互に及び第一フィンの自由端に合わせて軸方向に配列された微細メッシュのスクリーンを有し、微細に霧化されガス化された燃料と空気とだけが前記メッシュを通って直接前記放出口に通過しやすくされ、クラックが不十分な分子を有するより大きな液滴は、前記メッシュによって渦中に向きを変えられ、前記チャンバ壁及びフィンによって追加加熱され、前記チャンバ中の滞在時間を延ばされて、さらなるクラッキング、微粒化、及びガス化に曝すことができる、燃料クラッキング反応装置。
【請求項２９】
後続のフィンのスクリーンは、先行するフィンの前記スクリーンよりも大きな面積を有する、請求項２８に記載の燃料クラッキング反応装置。
【請求項３０】
前記メッシュは６０〜８０ミクロンの細孔サイズを有する、請求項２８又は請求項２９に記載の燃料クラッキング反応装置。
【請求項３１】
後続のフィンは、先行するフィンよりも長さと厚さとが大きい、請求項２８〜３０のいずれか一つに記載の燃料クラッキング反応装置。
【請求項３２】
前記壁の肉厚内部に、前記チャンバを加熱するための高温エンジン冷却剤を循環させるダクトが形成されている、請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の燃料クラッキング反応装置。
【請求項３３】
前記空気取り入れ開口は、取り入れた空気を前記背骨状ストリップの対面のそれぞれに均等に配分するため、細長で、前記背骨状ストリップの長手方向の一端部を横方向に延びている、請求項２８〜３２のいずれか一つに記載の燃料クラッキング反応装置。
【請求項３４】
前記放出口は、燃料／空気混合体が層流となって前記放出口を通り流出できるように、漏斗形状になっている、請求項２８〜３４のいずれか一つに記載の燃料クラッキング反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願人が2005年６月15日に出願した仮出願第60/690,670号に対する優先権を主張し、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、クラッキングによりガス化された燃料及び圧縮空気を供給することにより、例えば、パワー出力、効率、代替燃料対応能力を増強し、環境に有害な排気を低減して、内燃エンジンンのパフォーマンスを改良するためのシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
気化及び／又は噴射の前又は後に、一部もしくは全体の燃料を高温に加熱して燃料の蒸発を推進し、道路車両の内燃エンジンンのパフォーマンスを改良するため、数々の試みが長年に亘りなされてきたが、そのどれも、エンジン運転中に必要な燃料供給の一部だけを、高圧で作動する燃料クラッキング・インジェクタに常温の液体として供給し、燃料のクラッキングと、クラックされガス化された燃料の空気との混合とを開始させ、同時に、通常高温で作動している従来型のエンジン・コンポーネントからの廃熱エネルギーをこれに加えてクラッキングを持続させ、クラックされた燃料／空気混合体を、常温を超えない比較的低温で、運転中エンジンに供給する残り部分の燃料とともに燃焼させるため、インテーク・マニホルドに直接供給する、というやり方は教示していない。
【０００４】
さらに、過給機（enhanced  induction  device）としてよく知られる圧縮空気を供給する装置が、従来型のターボチャージャ及びスパーチャージャとして、ディーゼル及び高性能ガソリン・エンジンの両方で、長年にわたって広く商業用途に供されているが、こういった装置には、作動の遅延（「スプーリング時間／遅延」）及び／又は、インテーク・マニホルド内での燃料流との干渉、及び、いわゆる「インタクーラ」を必要とする吸気のオーバーヒートなど、さまざまな不利点がある。
【０００５】
さらに、ほとんど又は全く改造せずに、代替燃料を使って効率的に運転可能な内燃エンジンンを提供する多くの試みもなされてきたが、今までの提案には、同様に実装又は運転に関するさまざまな実用上の不利点がある。
【０００６】
従来のアプローチの一例が、本発明人が2005年７月１日に出願し、米国特許第2005/0279334として継承されている第PCT/IL03/00549号に開示されており、この開示は参照により本明細書に組み込まれる。しかしながら、この参照特許は、エンジン運転に必要な燃料の一部を注入の前に加圧下で予熱し、該燃料部分を、例えば摂氏60°から100°の間、さらに望ましくは70°から85°の間の、平均気温の倍数に昇温して空気インテーク中に噴射することを教示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許公報の教示の不利点は、注入前の加圧下での燃料予熱が、燃料の化学的性質に望ましくない変化をもたらすことである。これが、先のシステムがディーゼル燃料に適さない理由である。
【０００８】
さらに、該特許の教示は、クルーズ中（高いラムダ）にスリムな空気／燃料混合を実現しこれにより燃料効率を向上することを狙いとしているが、このアプローチはディーゼルには功を奏さない。蒸気化が異なっていて代替燃料に対応できない。加えて、インテークに送られる燃料／空気混合体は相当な高温なので、予熱のない燃料／空気混合体に比べ酸素濃度が低下しており、潜在的燃焼効率が低くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、従来の燃料供給システム及び／又は従来のエアブースタに関連する不利点の少なくとも一部を克服又は改善して、エンジン・パフォーマンスを改良し、コスト効果的代替燃料の使用を促進することである。本発明の別の目的は、エンジン燃料の加熱しない一部を比較的冷たい温度（常温）のガス化燃料／空気混合状態で、内燃エンジンンのインテーク・マニホルドに供給し、該エンジン燃料の部分を高圧噴射し急降圧させてクラッキングを起こさせ、エンジン・コンポーネントの通常運転の廃熱から得られたエネルギーを、噴射後のクラックされた燃料に、常温からの大きな温度上昇なしにその後の連続したクラッキング及びガス化を持続するのに十分な程度、加えることによって内燃エンジンンのパフォーマンスを改良することである。
【００１０】
高圧でインジェクタに供給される液体燃料は加熱されておらず、燃料の化学的性質の望ましくない変化は生じない。インテークに送られる燃料／空気混合体は常温またはそれより低く、酸素濃度は、既に燃料クラッキングで高められていて比較的に高く、クラックされた部分の燃焼効率を向上させるだけでなく、クラックされていない従来式のメイン部分供給燃料の燃焼効率も高める。
【００１１】
液体燃料の一部は、常温、高圧（例、３〜４大気圧/bar）状態で、空気インテークも同様に有する、クラッキング反応装置のガス化チャンバの注入口に噴射され、噴射された燃料／空気混合体で形成された燃料ストリームは、燃料の蒸発圧力の如何によって、エンジン冷却剤、エンジン排気、あるいはエンジン・ターボチャージャから放出される廃熱のエネルギーを受け取り、インテーク・マニホルドに連結された放出口を通り、常温またはそれより低い温度のクラック・ガス化された燃料／空気ストリームを供給する。ターボチャージャの場合、従来型のターボチャージャを使用している場合に比べて、数値的に測定値として、燃料／空気混合体マニホルドにおける温度の70％〜80％低下を得ることができる。
【００１２】
ターボチャージャのない従来型のエンジンの場合、マニホルド温度の低下は約30〜40％である。
【００１３】
代替燃料も併用する、ターボチャージャ使用のディーゼル・エンジンについては、エンジン・ターボチャージャ自体の内部に、実際的に、反応装置及びガス化チャンバを大きく形成することができ、代替燃料はターボチャージャの空気インテーク中に高圧で噴射される。該ターボチャージャは、運転中非常に高温となり、チャージャを通る燃料ストリームのクラッキングを持続する熱エネルギー源を提供する。
【００１４】
また、噴射時の圧力降下によるクラックが不完全な可能性のある一切の燃料液滴に対しては、高温のチャンバ壁及び／又は加熱された空気の効果によって熱が伝導され、付加的な温度クラッキングをもたらす。
【００１５】
該エンジン燃料部分は、メイン燃料タンクから分流させるか、又はメイン燃料タンクに追加された代替燃料用のタンクから供給することができる。
【００１６】
本発明は、内燃エンジンンのパフォーマンスを改良するためのシステムを含み、
該システムは、
取入れ口及び放出口を有するチャンバを包含する燃料クラッキング反応装置と、
空気供給源を該取入れ口に連結する手段と、
燃料を高圧で該取入れ口中に噴射するように配置された、クラッキング反応装置に対する燃料クラッキング・インジェクタと、
該放出口を内燃エンジンのインテーク・マニホルドに連結する手段と、
通常運転中に選定されたエンジン・コンポーネントから放出される廃熱を該チャンバに供給する手段と、
エンジン燃料の一部を常温で該クラッキング・インジェクタに供給する手段と、
ａ）エンジン冷却剤の温度を検知するエンジン温度検知手段、
ｂ）エンジン・アクセル・ペダル及びスロットルバルブ位置のいずれかの位置を検知する手段、及び
ｃ）エンジン燃料タンク内にある燃料の種類を感知する手段、
から信号を受信するよう接続されたコンピュータ制御システムと、
を含み、
該コンピュータ制御システムは、反応装置インジェクタを作動させるための最低エンジン温度に適った信号を、エンジン温度検知手段から受信したのに応じてインジェクタ及びスロットルバルブの作動を開始するようにプログラムされており、噴射された燃料部分が空気と混合され、選定されたエンジン・コンポーネントから供給される熱エネルギーにより、チャンバ内で連続的なクラッキングとガス化が持続され、これが常温の連続的ガス化ストリームとしてインテーク・マニホルドに送られる。
【００１７】
一つの実施形態において、エンジン燃料の一部を反応装置インジェクタに搬送する手段は、かかる燃料部分をエンジン燃料供給源から分流する。
【００１８】
別の実施形態において、燃料搬送手段は、燃料の該部分を追加のエンジン代替燃料タンク中の代替燃料の追加供給源から反応装置インジェクタに供給し、代替エンジン燃料タンク中に存在する燃料の量を感知するため、燃料レベル感知手段がコンピュータに接続される。
【００１９】
望ましくは、電気スピードメータ及び主エンジン燃料インジェクタの真空センサのうちの一つをコンピュータに接続し、コンピュータがアクセル・ペダルから受信した信号が、アクセル・ペダルが踏み込まれていることを示しているか、又はスピードメータから受信した信号が、エンジンに動力供給されている車両が定常状態にあることを示しているかのいずれかの場合、コンピュータは、前記クラッキング・インジェクタを起動する前に約２〜４秒の遅延時間を設ける。通常、この遅延は、ギアボックスに過剰なトルクがかかることを防止し、車両が適度な速度で走行することを確実にする。
【００２０】
ガソリン・エンジンにおいては、コンピュータは、酸素センサに連結され、酸素レベルを検知するようプログラムされる。
【００２１】
好適な実施形態において、反応装置チャンバは、細長くその長手方向のそれぞれの端部に取入れ口と放出口とを有し、ほとんどがガス化された燃料混合体だけが放出口を通って流出するようにされている。
【００２２】
インジェクタ及び反応装置チャンバの数とサイズとは、エンジンのサイズに応じて増大することができる。
【００２３】
車両バッテリ駆動の冷始動電気加熱エレメントを、動作可能に組込み、又は関連付けて、エンジン始動の前数秒間、従来式のメイン供給燃料の少量を暖めることができる。
【００２４】
圧縮空気を供給する装置ないしエアブースタには、電動ポンプで充填される圧縮空気のタンク又は直接供給ポンプと、エンジン運転パラメータに応じコンピュータにより駆動されるバルブ手段とを含め、エンジンピストンが下死点（ＢＤＣ）にあるとき、それぞれのシリンダ・ヘッド中に、該タンク又は直接にポンプから定量の加圧空気を供給することができる。あるいはこれに換えて、空気を直接に反応装置チャンバ中にポンプ注入することができる。このようなアプローチにより、従来型ターボチャージャに通常関連するスプーリング遅延ないし時間差と、インテーク・マニホルド中の燃料経路に搭載されているスーパーチャージャに通常関連する燃料フローの途絶との双方が回避される。さらに、エアブースタが、パワー・モードの加速時に一回に数秒だけの間作動しても、通常、インタクーラは必要ない。空気供給装置はコンピュータに制御され、エンジンが高負荷の下で運転するときにだけ作動し、一方、従来型のターボチャージャは連続して稼働される。
【００２５】
このシステム全体は、ほぼ任意のサイズの従来型のガソリン又はディーゼル自動車エンジンに後付けで組込むことができる。
【００２６】
あるいは、低減されたマニホルド圧力による誘導の代わりに、圧縮空気を直接に反応装置チャンバの取入れ口中に噴射することができる。
【００２７】
本発明の全体システムは、従来型のエンジン燃料供給／燃焼システムに増設されるものであり、先在する従来型のコンポーネントの作動に干渉することなく、既存の従来型エンジン及び燃料供給システムに後付け可能であるのは理解されることであろう。しかしながら、従来型エンジンの運転及び燃料供給システムは、酸素レベル、インテーク／導入圧力、及びアクセル・ペダル位置などさまざまな作動パラメータを検知するセンサ類から受信される信号に応じて、コンピュータに制御されており、これらの作動パラメータが本発明のシステムによる影響を受けることになって、対応信号が、本発明のシステムのコンピュータと同様に従来型のコンピュータにも受信されることになるので、従来型のシステムによって決められるエンジンの作動状況に影響が生じることになろう。例えば、反応装置を通る燃料供給が増加し、パワー需要が低下すれば、従来型の先在システムによる燃料の供給は、従来型システムのコンピュータが受信した信号の結果として減少されることになる。
【００２８】
後付け型システムとして説明したが、本システムは、ＯＥＭによって例えば単一のコンピュータを使って組み込むこともできよう。
【００２９】
別の態様によれば、本発明は、長手方向の一端に空気取り入れ開口及び燃料クラッキング・インジェクタを有し、長手方向反対端にクラックされた燃料／空気混合体の放出口を有する、熱伝導性材料の細長いチャンバと、一端からチャンバ沿い軸方向に延び出た中心軸方向背骨状金属ストリップを含む熱交換装置と、を包含する燃料クラッキング反応装置を提供し、該ストリップは、熱交換反射フィンの列がそれぞれの面から延びる対面を有し、前記フィンは、該背骨状ストリップから斜め方向に、軸方向に間隔をあけて並行関係に、チャンバを横切ってその一端をそれぞれ相対するチャンバ壁に向かって延び出しており、該記フィンは、背骨状ストリップからそれぞれ相対するチャンバ壁に向かい外側に延びるそれぞれの自由端を有して混合渦を生成し、少なくとも前記一端からの第二フィン及び第三フィンは、相互に及び第一フィンの自由端に合わせて軸方向に配列された微細メッシュのスクリーンを有し、微細に霧化されガス化された燃料と空気とだけがメッシュを通って直接放出口に通過しやすくされ、クラックが不十分な分子を有するより大きな液滴は、メッシュによって渦中に向きを変えられ、チャンバ壁及びフィンによって追加加熱され、チャンバ中の滞在時間を延ばされて、さらなるクラッキング、微粒化、及びガス化工程に曝すことができる。
【００３０】
本発明が容易に理解できるように、単なる例示として、以降にその具体的実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第一実施形態の主要コンポーネントを示す、一方向からの概略斜視図である。
【図２】燃料レールに組み込まれた低温燃料予熱器の拡大斜視図である。
【図３】図２の予熱器のダイアグラム断面図である。
【図４】マニホルドを持ち上げて示した、図１と類似の小スケールの図であり、反応装置チャンバを省略した第二ステージの図である。
【図５】図１及び図４を横側からみた斜視図である（反応装置チャンバが省略された第二ステージ）。
【図６】反応装置チャンバの、一部を断面図にしたダイアグラム図である。
【図７】反応装置チャンバが配置された第二ステージの第一実施形態の斜視図である。
【図８】図１の燃料フロー制御バルブの断面図である。
【図９】他の方向からの斜視図であり、主要コンポーネント、特にエアコンプレッサないしブースタを示す（反応装置チャンバを省略した第二ステージ）。
【図１０】エアブースタの位置を示す、本発明の斜視図である。
【図１１】エンジンブロックに隣接するエアコンプレッサないしブースタのコンポーネントを示す、本発明の部分図である。
【図１２】エアコンプレッサないしブースタへの接続部を有するシリンダのダイアグラム断面図である。
【図１３】エアコンプレッサないしブースタ用の別の空気ポート装置の斜視図である。
【図１４】追加の代替燃料としてアルコールを用いるディーゼル・エンジンに対する本発明の第二実施形態の主要コンポーネントを示す斜視図であり、ターボチャージャがクラッキングを持続する熱を提供し、取り入れダクトは、実質上、クラッキング反応装置のクラッキング及びガス化チャンバの下流部分を形成している。
【図１５】ターボチャージャにインテーク上の円筒形クラッキング・チャンバ部分に搭載された２つのインジェクタを有するメタノール噴射部位のダイアグラム断面図である。
【図１６】ターボ・ガソリン反応システムのダイアグラム図である。
【図１７】ディーゼル反応システムのダイアグラム図である。
【図１８】ターボ・ディーゼル反応システムのダイアグラム図である。
【図１９ａ】クラッキング反応装置の別の実施形態の直交面における断面図である。
【図１９ｂ】クラッキング反応装置の別の実施形態の直交面における断面図である。
【図１９ｃ】クラッキング反応装置の熱交換装置のフィンの部分図である。
【図２０ａ】反応装置を含むターボチャージャから放出される燃料／空気混合体の温度との相対的な変化を表す概略グラフ表現である。
【図２０ｂ】従来型のターボチャージャ（反応装置なし）だけを通り抜ける空気だけの温度との相対的な変化を表す概略グラフ表現である。
【図２１】従来型のターボディーゼルと比較した、本発明のターボディーゼル（ＭＦＳ分子燃料システム）の出力の増加を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示されるように、該システムの主要コンポーネントは後付けされ、これらには、燃料レールとしての低温液体燃料予熱器１１と、燃料クラッキング及びガス化反応装置１２と、より低い温度加熱をし、より高い温度加熱をする第二ステージ装置１４（図６参照）に出力する第一ステージ装置１３と、燃料クラッキング反応装置のための空気レギュレータ１６と、燃料フロー制御バルブ１７と、エアコンプレッサないしブースタ１８とが含まれる。
【００３３】
さらに詳しく図２及び３に示されるように、低温液体燃料予熱器１１は、円筒形ハウジング２１を含む熱交換器であって、該ハウジングは、高温ラジエータ流体を通す軸方向内部通路２２を有し、該通路は予熱対象の液体燃料を受けるジャケット形のチャンバ２３に囲まれ、該チャンバは、それぞれのインテーク・マニホルド経路に搭載されたそれぞれの燃料噴射ノズル２５に直接連結された、４つの燃料放出口２４を有する。燃料取入れ口２７と放出口２８とは、燃料供給ライン及び戻しライン２９、３０によって、それぞれ、燃料ライン３５を介して燃料タンクから燃料を受取る、流体フロー・レギュレータ１７のアウトプット・ポート３２と、該レギュレータの底部ポート３９からタンクに延びる燃料戻しライン３６とに連結されている。一つの実施形態において、戻しライン３０には、直接インテーク・マニホルド中に延びる、加熱済み燃料のための放出ライン３１を有する電気冷始動ヒータ４０が介在する。戻し燃料ライン３０には、予熱器に隣接して、狭窄部ないし0.2〜0.3mmのベンチュリ径が形成されて、熱交換器を加圧され適切に予熱された燃料で満杯に維持し、気化することなく安全な燃料の加熱を可能にし、加熱済みの燃料がタンクに戻ることを制止する。また、該狭窄部は、偶発的に生成される一切の蒸気が燃料タンクに送り戻されるようにする。
【００３４】
高温ラジエータ流体は、クラッキング及びガス化反応装置１２の低温ステージ１３を循環流通した後、流体ライン４２によって通路２２に供給され、低温ステージには、ラジエータ・ホース４４にタップ連結された流体ライン４３によって供給され、エンジン加熱された流体はラジエータ４５に戻る。熱交換器を通過した後、冷えたラジエータ流体は、流体ライン４６を通ってエンジン・ブロックに戻る。燃料の最高温度は約80℃に制限される。
【００３５】
図６及び７に示されるように、高温燃料クラッキング／ガス化装置１２は、ラジエータ流体で加熱される第一ステージの低温熱交換器１３と、排気マニホルド・ガスで加熱される第二の高温ステージ１４とを含む。（これに換えて、図１４に示すディーゼル・エンジンのバージョンでは、クラッキング／ガス化反応装置は、既存のエンジン・ターボチャージャ自体に含められる。）
【００３６】
第一ステージのハウジングは、それぞれ流体ライン４３と４２とに連結された取入れ口及び放出口を備えた加熱流体通路５４を有する下部ハウジング・ブロック５１と、前方向加熱チャンバ５５及び該チャンバ内に燃料を注入するため後部に搭載された燃料噴射ノズル５７を有する上部ハウジング部分とを含む。燃料は、燃料制御バルブ１７の上体部の上部ポートに延びる燃料ライン５９を通り、接続金具５８を介してノズル５７に送られ、空気は、空気ライン６１を介し、空気レギュレータ１６からポート６０を通って導入される。さらに、電気加熱エレメント８２が、持続時間約３秒の冷始動駆動のため、上部ハウジングに搭載される。加熱されるクラッキング・チャンバにはメッシュ６２が設けられ、効率的な熱交換のため、燃料に接触する有効表面積が増やされる。実際上、燃料の最高温度は、約80〜90℃に達する。チャンバの前方放出口は、フィン付き管６３により形成される別の熱交換器によって第二ステージ１４に連結される。液体燃料は、高圧（２．５〜３大気圧）で減圧域中に噴射され、圧力変化がもたらされ、クラッキング膨張が起こり吸熱反応が生じる。チャンバに供給される熱が、クラッキング反応を持続するエネルギーを提供する。
【００３７】
第二ステージ１４は、それぞれに排気マニホルド６９中のボアに連結された取入れ口及び放出口、６７及び６８、を備えた第一排気ガス受取りチャンバ・セクション６５と、第一チャンバと共通の熱伝導性壁で分離された、第二の燃料クラッキング、膨張、及びガス化チャンバないしセクション６６とを有するハウジング６４を含む。第二チャンバは、前方端が閉じられ熱交換管６３から燃料／空気混合体を受取る後部取入れ口を有する円筒形スクリーン７０を、軸方向に受けている。該スクリーンは、0.3〜0.5mm直径の開口７１を有し、開口の数は、スクリーンなしの場合と同じエアフロー量が得られるように計算される。スクリーンは、燃料液滴の完全な分散を助長し、接触表面積を増大することによって熱交換を高め、燃料を高温壁に向け推進する働きをする。高い熱伝導率を得るため、スクリーン及び他の内部コンポーネントはアルミニウム製とし、マニホルドへのドリル取り付け金具は、強度確保のためステンレス鋼とすべきである。使用する一切の材料は、第二ステージで到達する温度である、400〜500℃で白熱化してはならない。このチャンバ・セクションでは、燃料のほとんどは、連続的なクラッキングによってガス化され、第一ステージ中への噴射によって負静電荷を帯びており、エンジンブロックも負電荷を帯びているので、低減された圧力の助けもあって、液滴形成はさらに抑制又は阻止される。第一ステージと同様に、クラッキング及び膨張の結果として、ガス化した燃料の温度が低くなりすぎて、連続的なクラッキングが阻害されるのを排気熱が防止する。ほとんどがガス化された燃料は、約−２又は−３℃の温度で、放出口から第二フィン付き熱交換管７３を経由してスロットル・バルブの下流のインテーク・マニホルドのスロットル・インテーク７５に流れ行く。
【００３８】
スロットル・インテークの開放端は、新鮮な空気を取り入れるため、通常、エアフィルタ（簡明化のため図示せず）に連結されるのは理解されることであろう。
【００３９】
図８に示されるように、燃料フロー制御バルブないしレギュレータ１７は、それぞれ環状シールで接合された、上部及び下部の有孔の円筒金属ブロック３７、３８を含む。上部ブロックは、該上部ブロック内部に形成された円筒形外側チャンバ１１０と連通する、十字形様に配列された４つポート３２の組を有し、燃料タンク７９からライン３５を通ってポンプ送流される燃料を一つのポート３２を介して受け取り、これに交差して延びる他の２つのポートを介して、燃料ライン２９及び５９を通ってそれぞれ第一及び第二予熱器、１１及び１２、に燃料を送出する。第四のポートは閉鎖されている。内部の垂直円筒形バルブ体１１１は、ボール部材１１４をバルブの開口１１５に向けバイアスさせるスプリング１１３によって形成される圧力逃がしバルブを内蔵し、該バルブは、外側チャンバの燃料圧力が約３大気圧を超えると開き、燃料を該バルブ体１１１内に流入させ、該燃料を、下部ブロック中の垂直穴１１３を通しポート３９を介して流出させ、戻し燃料ライン３６／７８を経由してタンクに戻す。低温予熱器１１からの戻し燃料ライン３０は、戻し燃料ライン３６／７８と連結されている。下部ブロック３８の残りのポートは閉鎖されている。
【００４０】
空気フロー・コントローラ１６はソレノイド作動バルブを含み、該バルブは、それぞれ、エアフィルタ８５から空気を受取り、空気ライン６１経由で予熱器１２の第一低温ステージ１３のポート６０に空気を供給するように連結された、空気インプット接続金具８２とアウトプット接続金具８３とを備えたバルブ体８１を有する。制御信号ライン８６は、作動ソレノイド８７をコンピュータ２０に接続する。
【００４１】
図９〜１３に示されるように、エアコンプレッサないしブースタ１８は、車両のバッテリで駆動される電気ポンプを含み、該ポンプは一つ異常のタンク９０に圧縮空気を充填する。タンクのアウトプットは、それぞれの空気ライン９１及びソレノイドバルブ９２を介して、スプリング・バイアスで閉じられた逆止めバルブ９５に連結されており、該逆止めバルブは、それぞれのシリンダ・ヘッド９７のインテークバルブ９８と排気バルブ９８’との間の、スパーク・プラグ１００のインテーク・バルブ側にある穴９６に挿入されている。スプリングの強さでシリンダ内部の圧力を調整する。
【００４２】
図１３に示された変形バージョンでは、スパーク・プラグ・ホルダー１０３に空気バルブ１０２を組み込んだユニット１０１によって、シリンダ・ヘッド中に別の穴を設ける必要がなくなっている。
【００４３】
ソレノイドバルブの逐次作動は、それぞれの信号配線１０４でバルブに接続されたコンピュータ２０によって制御される。
【００４４】
さらなる信号配線によって、コンピュータ２０を、酸素センサ１０６に連結し該センサから測定値を受信し、（配線１０５で）イグニッション１０８に、（配線１０７で）予熱器１３のインジェクタに連結する。
【００４５】
典型的な始動シーケンスにおいて、イグニッション・キーをイグニッション１０８に挿し込むと、コンピュータに対し、赤色警告ランプ（ＬＥＤ）（図示せず）を点灯させ、制御信号線を介して、冷始動ヒータ４０を作動する信号を送信して、約３〜５秒間、少量の燃料（例、20〜25mg）を所定の温度に予熱させ、その後警告ランプを消灯させるよう信号伝達がされる。その後、運転者はイグニッション・キーを回してエンジンを始動させる。これに応じ、コンピュータは、ラジエータ流体の温度と、ガス化装置１２の低温ステージ１３を通り循環するラジエータ流体とを照合しながら、おおよそ一分間の暖気運転を割り当てる。該流体温度が約60℃に達したとき、第二の霧化ステージは、ほぼ200〜300℃である。
【００４６】
コンピュータは、酸素センサ読み取りとスロットルの位置とからラムダ（空気／燃料比）を調節し、これにより、予熱器１１及びガス化装置１２に送られる燃料の供給を制御する。コンピュータ２０は、作動可能に従来型の車両コンピュータに接続されており、該車両コンピュータはパワーを要求するスロットル踏み込みを受けて感知された真空度の増加を表す信号に応じて、第一低温予熱器１１の燃料レールからの燃料噴射応を増加し、同時に、該コンピュータは、酸素センサが感知した酸素含有量に応じて、ソレノイドバルブを作動させ、（パワーモードに対応して）個々のシリンダへの圧縮空気の供給を増加し、クルーズ状態のより低い真空度圧力にあっては、これに応じ（エコノモード時のパフォーマンスに対応して）供給をゼロに落とし、この状態では、燃料レールからの燃料噴射はほぼゼロで、エンジンに供給される燃料は、ガス化装置１２で霧化されスロットル・インテークを介して送られるものだけとなる。燃料レールに供給される熱はエンジンの運転温度に依存し、該レール中の燃料の上昇された温度と圧力とは、戻し燃料ラインに狭窄部ないし0.1〜0.3mmのベンチュリ径を設け、燃料の燃料タンクへの戻りフローを制限することによって維持される。許容可能な最高温度は燃料の種類に依存し、大気圧の約２倍圧力で、ガソリンについては70〜90℃、アルコールについては約80〜100℃であり、こういった高い圧力により、燃料を蒸発させずに過熱することが可能になる。
【００４７】
クラッキング工程は、代替（メタノール・ベース）燃料からより多くの酸素、水素、及び炭素を放出させ完全燃焼度を高め、一方で、低減された温度によって、ガス化装置からシリンダへ投入される燃料の酸素濃度が増大する。
【００４８】
Ｍ８５及び１００ガソリンを用いた場合の本発明システムの排ガスを、予熱工程又はエアブースタのない、標準的ガソリン作動のエンジンのものと比べた、一般的な性能データ比較表を示す。
【００４９】
ＭＦＳ（Ｍ８５）        レギュラーガソリンエンジン      ＭＦＳ(100ＧＡＳ)
ＣＯ      ０．０１ppm          ０．５０ppm                    ０．０１ppm
ＨＣ      ２０                ６５０                          ２０
ＮＯＸ    １７５              ３５００                        ４００
ＣＯ2      １３                １６                            １２.５
ラムダ    １.１５              １.００                        １.２９
【００５０】
ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯＸの排ガス濃度の低減に関して、環境に好ましい影響が相当にあることは明白である。
【００５１】
従来、所与のパワー出力に必要なＭ８５（85％メタノール、15％ベンゼン）の消費量は、メタノールのカロリー値が、ガソリン／石油系よりも大幅に低いので、ガソリンよりもはるかに大きかった。しかしながら、本発明のガス化装置／霧化装置は、燃焼の効率／完全性を向上させ、ひいては、メタノールのパワー出力を、少なくとも標準エンジンのガソリン並みに増大させるのに十分効果的であり、揮発度を改良するためベンゼン添加のないメタノールを使った場合でも、従来エンジンにおけるガソリンと同等なパワー出力を得ることができる。必然的結果として、ガソリンを使う場合、本発明の霧化の強化及び他の特質の結果として、燃費効率を、例えば、従来エンジンの２４m.p.g.から３６m.p.g.に向上することができる。
【００５２】
図１４に示されるようなディーゼル及びメタノール型エンジンへの適用においては、メタノールのためのインジェクタを有する円筒形初期反応装置チャンバ・セクション１２４が、エアフィルタ・インテーク８５’とターボチャージャ１２５のインテークとの間に設置される。燃料分配箱１２３は、追加タンクからの代替燃料種のメタノールの追加供給を、１２０度間隔に配置された個別のインジェクタに連結された３つの分岐（エンジンのサイズに応じ１から３まで）に分割する。ターボに生成された熱−この熱は（反応装置の影響なしで）約摂氏1000度に達する、は、これを通って吸引される燃料／空気流に伝達される。反応装置の作用により、ターボの温度は約摂氏200度に、燃料／空気混合体アウトプットは約摂氏10〜20度ないし常温に降下され（従来型のインタクーラは必要なく）、酸素利用度の増大、クラッキングと燃料温度低下とによる濃縮度ないし密度の上昇の結果、従来型のターボ運転に比べて、エンジン効率が向上する。さらに、この温度の低下によりターボの寿命が延長されることになる。各インジェクタは、コンピュータに制御され、２〜３ミリ秒間作動する。いくつかの個別のインジェクタを備えることにより、クラッキング／ガス化を最大化するためのエンジンに対する較正を容易にすることができる。インジェクタのサイズ及び数は、エンジン・サイズに基づいて計算される。
【００５３】
ディーゼルにおいては、ディーゼル燃料のメイン・タンク（図示せず）に加えて代替燃料の別タンクが備えられ、代替燃料だけが、ターボを通しインジェクタ（単数又は複数）を介して供給される。
【００５４】
本システムコンピュータは、車両中の従来式コンピュータとリンクはしていないが、従来式のコンピュータは、本システムコンピュータを補完するやり方で、従来式インジェクタに供給される燃料の量を増減し、反応装置インジェクタに送られる燃料の減少又は増加に起因するパワーの一切の不足又は過剰を補償することになる。
【００５５】
例えば、大きなエンジン・パワーが必要なとき、本反応装置システムだけでは不十分なパワーしか引き出せないことがあり、従来式コンピュータはパワー不足を検知し、従来式インジェクタへの燃料供給を増加して対処する。低パワー・モードにおいて、該反応装置システムから引き出されるパワーで十分な場合、主コンピュータは、従来式インジェクタへの燃料供給を低減又は停止する。
【００５６】
冷始動はディーゼル（電気予熱のないもの）にだけ使われる。本システムコンピュータがエンジンの温度が十分上昇したことを感知したとき、該コンピュータは反応装置インジェクタを起動する。
【００５７】
後に記載する後で開発された実施形態において、反応装置チャンバは、単一の加熱セクションだけを有し、これには噴射の前に別のクラックされた燃料部分を予熱する工程はない。該反応装置は、エンジン冷却剤、排気熱、又はターボチャージからの熱のいずれか一つだけによって加熱される。図２及び３に示された低温液体燃料予熱器１１、ラジエータ流体により加熱される低温熱交換器１３、及びメッシュ・ライニング６２は全て省略されている。
【００５８】
図１６に示された給気ガソリン・システムでは、参照を容易にするため、先に説明したのと類似のものには、先の参照番号を割当てている。
【００５９】
図１９ａ及び１９ｂにはクラッキング反応装置２５０が示されており、これは２つのステージを有せず、低温及び高温の双方に適した単一のステージを有し、循環エンジン冷却剤又は排気マニホルドとの係合によりそれぞれ加熱され、本実施形態においては、従来型（４シリンダ）のエンジンすなわちエンジン２の排気マニホルド６９’上に（冷却剤なしに）搭載されている。単一のタンク７９’は、事前選定された代替燃料（又は従来のガソリン）を、燃料ライン４を介してメインの従来式噴射ポンプ３に、分流部分を分岐ライン５を介して反応装置のインジェクタ５７’に供給する。アクセル・ペダルが踏まれスロットル・バルブ７が開かれたとき、ライン６を介して外気がインテーク・マニホルド８に供給され、分流部分が分岐ライン９を介して電気空気ポンプ１９に、そこから制御バルブ２６を介して反応装置チャンバに供給される。
【００６０】
反応装置チャンバからのクラックされた燃料／空気混合体アウトプットは、ライン１３０を経由してスロットル・バルブ７の下流の空気インテーク・マニホルドに送られ、外気のインテークと混合される。追加コンピュータ（制御システム）２０’は、空気ポンプ１９、ターボ出力バルブ２６、及びクラッキング・インジェクタ５７’に接続された制御（信号）配線を有し、さらに、電気スピードメータ１３１、エンジン冷却剤アウトプット温度計１３２、燃料種類センサ１３３、及びアクセル・ペダル位置センサ１３４から（又は、クルーズ制御の場合は、ライン１３５経由で、インジェクタ内の車両運動に対する真空度センサから）作動パラメータ信号を受信する信号配線を有する。該コンピュータは、車両運動が検知された場合であっても、バルブ２６を開きターボを始動する前に約２〜４秒間の待機状態を設け、過剰なトルク急負荷によりギアボックスが損傷されるリスクを回避する。
【００６１】
反応装置チャンバ中への高圧空気の噴射は、酸素レベルを増加し効率を向上してパワーを上昇させる。また、これによって、耐熱性コンポーネントの必要性と、個別のシリンダ中への空気注入に必要な４つの個別の組立品の必要性とが回避される。
【００６２】
該ターボガソリンの実施形態では、任意の一時点では単一種の燃料、例えばガソリン又はＭ８５、だけを使用しているが、図１７及び１８に示されたディーゼル及びターボディーゼルシステムは、ディーゼルに加え、代替種の燃料源を利用し、該燃料だけが反応装置でクラックされる。アイドル時には、ディーゼルだけがエンジンに動力供給し、パワー・モードにおいてもディーゼルの一部が依然としてエンジンに動力供給する。
【００６３】
図１７のディーゼル・システムにおいて、外気の一部は、エアフィルタから単に吸引圧力だけで、高圧（３〜４大気圧）で噴射するよう調整された２つの反応装置インジェクタを備える反応装置に分流される。ディーゼルは、常にメインタンク（図示せず）から、従来式噴射ポンプに供給され、代替燃料の供給は、システム・コンピュータ／制御システム１４６の命令に従い、ポンプ１４４によって、代替燃料の追加タンク１４５から反応装置にポンプ送流される。コンピュータ１４６は、燃料種類センサ１４７及び燃料レベル・センサ１４８それぞれの両方と、エンジン冷却剤温度計と、アクセル・ペダル位置１５０又はスロットル・バルブ位置１５１と、インジェクタ真空度センサ１５２とから情報を受信するため接続された入力パラメータ信号ライン群を有する。アイドル・モードでは、ディーゼルだけが供給され、パワー・モードでは両方の燃料が供給される。
【００６４】
95％ものパワー増力が記録されているが、コンピュータは、過剰なエンジンコンポーネントへの応力を避け安全運転をするため、パワー増力を35％までに抑える。
【００６５】
図１８に示されたターボディーゼル・システムの、反応装置チャンバの下流部分は、図１４に関連して前に説明したように、ターボチャージャ本体の内部によって形成されている。制御コンピュータによって入力される前述したとの同様な入力が感知される。クラッキングを持続するエネルギーは、ターボチャージャの熱から取得される。
【００６６】
図１９ａ及び１９ｂに示されたクラッキング反応装置の実施形態は、アルミニウム壁２５１と、空気取入れ開口管（図示せず）及び燃料クラッキング・インジェクタ２５５が設置された軸方向の一端に、空気取入れ開口２５２と燃料取入れ開口２５３とを有する単一のチャンバ２５０だけを含む。軸方向の反対端には、クラッキング済み燃料／空気混合体の放出開口２５６が形成されている。壁の肉厚内部にダクト２５７、２５８が形成され、チャンバを加熱するために高温になったエンジン冷却剤が循環される。熱交換装置２５９が、チャンバの内側に搭載され、該装置は軸方向の中心背骨状ストリップ２６０を含み、その両面に一組ずつ、３つの等間隔配置された熱交換反射フィン２６１の列が二組伸びており、該フィンは、そのそれぞれの自由端２６２のサイズが順次に大きくなっており、チャンバ壁に向かって外側に伸び、混合渦を生成する。後続するフィンは、先行のフィンよりも厚み及び長さが大きい。第二及び第三フィンは、それぞれ、第一フィンの外側端と軸方向に合わされた、60〜80ミクロン細孔サイズのメッシュ・スクリーン２６４を有し、十分クラックされた分子を有するより小さな霧化液滴又はガス化された燃料分子だけが、メッシュを直接パスし、放出口に通過するが、より少ない未クラックの分子を有する大きな液滴は、メッシュからそれて渦に戻り、チャンバ壁とフィンとによってさらに加熱され、これによりチャンバ内での燃料の滞在期間が延長され、暴露が増加されてクラッキング増進のためのさらなる曝露が可能になる。背骨状ストリップ及びフィンは、銅などの熱伝導性で反射性の材料で製作される。第一の最小のフィンは、２mm厚さの銅シートであり、第二の中間フィンは４mm厚で、第三の最後のフィンは６mm厚である。空気取り入れ開口は、取り入れた空気を背骨状ストリップの対面のそれぞれに均等に配分するため、細長、背骨状ストリップの長手方向の一端部を横切って延びている。
【００６７】
放出口２５６は、燃料／空気混合体が層流となって放出口を通り流出できるように、漏斗形状になっている。
【００６８】
熱交換フィンは、燃料／空気混合体のクラッキング温度が低下し過ぎるのを防止するため、放出管（図示せず）の上に搭載されている。
【００６９】
代替燃料としてアルコールが使われ、チャンバ内でクラックされる場合は、該チャンバ内を高温になったエンジン冷却剤を循環させることで、クラッキングが持続されるが、ガソリン及び高い蒸発温度を有する他の燃料に対しては、相当に高い温度に加熱するために、チャンバを排気マニホルドに単に固定するか、あるいは、他の方法で該マニホルドに設置した取付け台に搭載する。
【００７０】
概略的に図２０ａ及び２０ｂに示されるように、クラッキング反応装置が存在することにより、マニホルドに流入する燃料／空気混合体の温度は、該反応装置がない中での空気単独の温度に比べ、従来型のターボチャージャが設置されている場合で（数値的には）約80％、ターボチャージャが無い場合で（数値的には）約35％、それぞれ低減される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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