(57)【要約】  エンジン用の加圧燃料気化器。燃料は、実質的に超大気圧下で気化される。表面（Ｓ）は、エンジンの電気系統によって加熱される。気化空間を画成する壁部（６０）によって加熱される蒸気は、流入してくる液体噴霧と乱流状態で混合し、新たな蒸気を生成するのを補助する。急速に加熱された衝突板（７０）に到達した、冷間始動に有用な液体噴霧が気化される。多数の熱伝達面、すなわち、１つには、噴霧を囲む回転表面、他には、噴霧を横切る横方向面が同一の蒸気容積に露出される。噴霧は脈動である。グロープラグ（Ｇ；Ｇ１；７０２）が、熱分配部材（６２、７０、７０４）に対して直角に配置される。容積周囲壁部は、環状媒体、例えば環状伝導板（６２）から、または低融点の金属、例えばナトリウムなどの位相変化材料からなるアニュラス（４０４）から熱を受ける。空気は、図示しているように、圧力室から排気される。単一の燃焼領域専用の燃料気化器（７００）は、液体噴霧に対向する中央ヒータ（７０２）によって加熱されるカップ状気化室を有する。カップの底面（７０４）および側面（７０６）は、混合循環を促進するように構成される。液体燃料噴射はエンジンのタイミングに同期される。エンジンのタイミングに同期される蒸気噴射弁（７３６Ｂ）も有するこのようなシステムでは、弁の作動の間の時間間隔は、熱伝達により、燃料の気化および圧力の上昇が可能になるように制御される。グロープラグの加熱コイルは、主に微細な粉末ガラス（８０４）によってグロープラグの外管から電気的に絶縁されるが、それとは熱伝導関係にあり、またグロープラグの露出されたシールは、耐熱シールガラス（８０８）によって圧力シールされる。
2007530847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の燃料気化器であって、
容積（１２；５２；１０４；５０４；６０４；Ｖ）を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面（Ｓ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（１２；１０４；Ｄ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面の上方を移動して前記熱伝達面（Ｓ）から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；５３８’；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路（２０；６２；１２５；５３２；７１４；７３２；７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項２】
前記内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統（ＥＳ）が備えられ、前記熱伝達面（Ｓ）が、前記電気系統からの電力によって加熱される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項３】
空気流が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項１または２に記載の燃料気化器。
【請求項４】
前記圧力室に入る加圧空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５】
前記液体燃料供給システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成された液体燃料噴射システム（１８；５８；ＦＩ；５０２；７１０；７２０）である請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項６】
加圧液体燃料流の脈動を生成するように構成され、各脈動期間（４５４）は約１秒以上である請求項５に記載の燃料気化器。
【請求項７】
燃料蒸気要求に応答して、種々の期間および／または頻度の加圧液体流の脈動を生成するための制御装置（２１０；５６１）をさらに備える請求項５または６に記載の燃料気化器。
【請求項８】
前記液体燃料噴射システムが、
前記内燃機関の燃料要求に従って一連の信号パルスを発生させるように構成された信号パルス発生器（２１０；５６０）と、
液体燃料噴射器（１８；５８；ＦＩ；５０２；７１０；７２０）と、
電気燃料ポンプ（５５４）からの加圧流を受け入れるようにまた前記加圧燃料を前記液体燃料噴射器に供給するように接続された液体燃料ライン（１２４；５０８）とを備え、前記液体燃料噴射器が、前記信号パルスに応答して、前記出口を通して液体燃料の発散噴霧の脈動を生成するように構成および配置される請求項５〜７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項９】
前記液体燃料噴射システムが、約６０〜１００ｐｓｉｇの範囲の液圧で前記室内に噴射するための液体燃料を供給するように構成された電気燃料ポンプ（５５４）を備え、また前記燃料気化器が、約３０〜８０ｐｓｉｇの範囲に室容積の圧力を維持するように構成され、前記液体燃料の前記圧力が前記室容積の前記圧力よりも実質的に大きい、ガソリンエンジンに使用するように構成される請求項５〜８のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１０】
燃料蒸気を燃焼空気の流れに供給するように構成されたキャブレタ式システムに使用するように構成され、約６５〜７５ｐｓｉに前記室の圧力を維持するように構成される請求項９に記載の燃料気化器。
【請求項１１】
エンジン用の燃料噴射システムに使用するように構成され、約４０〜５０ｐｓｉに前記室の圧力を維持するように構成される請求項９に記載の燃料気化器。
【請求項１２】
噴射するための液体の圧力を前記室容積の圧力よりも少なくとも５ｐｓｉ大きく維持するように構成される請求項９〜１１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１３】
内燃機関の単一の燃焼領域（Ｃ；Ｃ’）に設けられるように構成される請求項５〜１２のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１４】
前記液体燃料噴射システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記室内に噴射するように構成され、各脈動が、前記内燃機関とタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量である請求項１３に記載の燃料気化器。
【請求項１５】
前記気化器の前記容積内に液体噴霧として噴射するために、約１００ｐｓｉｇよりも高い圧力で液体燃料を供給するように構成される請求項１３または１４に記載の燃料気化器。
【請求項１６】
前記圧力が１５０ｐｓｉｇよりも高い請求項１５に記載の燃料気化器。
【請求項１７】
ディーゼルエンジンのシリンダで燃焼させるために、ディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１８】
前記液体燃料供給システムが、軸線（Ａ１；Ａ２）を有する噴霧を生成するように構成され、前記熱伝達面（Ｓ）が、前記噴霧と軸対称の回転表面である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１９】
前記熱伝達面（１４；７０６）が前記噴霧を囲む請求項１８に記載の燃料気化器。
【請求項２０】
前記噴霧が円錐形であり、また前記熱伝達面が略円筒状である請求項１９に記載の燃料気化器。
【請求項２１】
前記熱伝達面が、厚さ約１／１６〜１／８インチの熱伝導性金属によって画成される請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２２】
前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０；７０４）を含む請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２３】
前記横方向面が円形状である請求項２２に記載の燃料気化器。
【請求項２４】
前記熱伝達面を画成する部材が、前記噴霧に対向する表面を画成する横方向部（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状（７００）であることが有効である請求項２２または２３に記載の燃料気化器。
【請求項２５】
前記横方向面が、少なくとも１つの電気ヒータに関連付けられる請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２６】
前記ヒータが、グロープラグ（Ｇ１；１５６；５２６；７０２）であることが有効である請求項２５に記載の燃料気化器。
【請求項２７】
前記横方向面に対して中央に配置され、また前記噴霧に実質的に整合される単一のグロープラグ（７０２）を有することが有効である請求項２４に記載の燃料気化器。
【請求項２８】
前記横方向面が、前記噴霧を受けて混合パターンで偏向するように構成された形状を有する請求項２２〜２７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２９】
前記横方向面（７０４）が凹環状部である請求項２８に記載の燃料気化器。
【請求項３０】
ディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３１】
ガソリンを気化させてガソリン蒸気を噴射するように構成される請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３２】
ヒータ（７０２）が、前記熱伝達面に設けられ、また前記容積内の燃料と直接接触するように露出される請求項１、２２または２４に記載の燃料気化器。
【請求項３３】
ヒータ（Ｇ；１０８；５１０）が、前記容積内の燃料と接触するのを防止するように前記熱伝達面に設けられる請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３４】
作動状態下で位相変化を受けることができる伝導性物質（４０４）が、前記熱伝達面を画成する部材（１０６）と接触し、前記物質が、ヒータ（１０８Ａ、Ｂ）と前記熱伝達面との間の熱伝達経路を画成する請求項３３に記載の燃料気化器。
【請求項３５】
前記熱伝達面に設けられたヒータが、前記熱伝達面と伝導熱伝達関係にある１つ以上のグロープラグ（Ｇ；１０８５１０；；５２４；７０２）を備える請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３６】
伝導熱伝達媒体（６２；４０４）が、少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ；１０８）から、前記熱伝達面を画成する部材に延在する請求項３５に記載の燃料気化器。
【請求項３７】
前記熱伝達媒体が、壁部の内側が前記熱伝達面を画成する前記壁部の外側を囲んで前記壁部と熱接触する熱伝導性の環状リング部材（６２）である請求項３６に記載の燃料気化器。
【請求項３８】
前記電気ヒータが、熱伝達面を画成する部材または熱伝達部材に沿って離間された多数のグロープラグ（Ｇ；Ｇ１；１０８；５１０；５２４）を備える請求項１〜３７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３９】
前記液体燃料供給システムによって生成された噴霧が軸線に沿って向けられ、前記燃料気化器が、前記熱伝達面を画成する横方向部材（７０；７０４）を備え、前記熱伝達面が、エンジンの電気系統で作動される電気ヒータに関連付けられ、また前記熱伝達面が前記軸線を横切って延在する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４０】
加熱される固体熱伝達面（Ｓ）が、燃料蒸気を供給して前記エンジンを始動させるかまたは低温の前記エンジンを運転するために、冷間始動状態下で液体燃料噴霧を衝突させて前記液体を気化させるように配置される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４１】
噴霧を衝突させるように配置された前記加熱される熱伝達面が、前記熱伝達面を電気加熱するための少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ，Ｇ１，１５６；５２６；７０２）と伝導熱伝達関係にある請求項４０に記載の燃料気化器。
【請求項４２】
第１のヒータ（Ｇ；１０８；５１０）および第２のヒータ（Ｇ１；１５６；５２４）がそれぞれ設けられる第１および第２の熱伝達面（第１の熱伝達面１４、５６、７２、１０６、１１２、５１８、６１２、７０４、７０４Ａ、第２の熱伝達面７０、５４、１５４、５２６、６２０、７０６、７０６Ａ）を有する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４３】
第１の熱伝達面（７２、１０６または５１８）および第２の熱伝達面（７０、１５４または５２６）の両方が前記室内の所定の容積に設けられ、前記第１の熱伝達面が混合領域に設けられ、前記第２の熱伝達面が、少なくとも冷間状態下で、液体燃料噴霧を衝突させて、衝突した噴霧を気化させるように配置される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４４】
拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）が軸線（Ａ２）を中心に分配され、第１の熱伝達面（１４、１０６または５１８）が、前記軸線から離間された距離で前記噴霧を囲むように構成され、第２の熱伝達面（７０、１５４および５２６）が前記噴霧の前記軸線を横切って延在する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４５】
前記第２の熱伝達面が、熱伝導性材料からなる穿孔された部材（１５４；５２６）によって画成される請求項４３または４４の燃料気化器。
【請求項４６】
前記第２の熱伝達面の加熱が、電動グロープラグの加熱によるものである請求項４３または４４の燃料気化器。
【請求項４７】
前記蒸気流出通路が、エンジンに設けられた燃焼空気導管（１３０）の領域内に蒸気を放出するように配置され、また前記流量制御部が、エンジン出力要求に応答して作動し、前記空気導管に入る蒸気流を制御するように適合された蒸気制御弁（１３２）である請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４８】
前記燃焼空気導管の前記領域がベンチュリ領域である請求項４７に記載の燃料気化器。
【請求項４９】
多数の燃焼領域を有する内燃機関に設けられ、また前記蒸気流出通路が、前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域と直接的または間接的に各々が連通する１組の燃料蒸気噴射器（５３１；５３８；６３８）を設けるように配置され、該蒸気噴射器が、前記内燃機関の動力要求に応答して作動するように適合される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項５０】
前記燃料蒸気噴射器が、燃料蒸気を前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域の空気入口ポート領域に放出するように構成される請求項４９に記載の燃料気化器。
【請求項５１】
前記燃料蒸気噴射器が、燃料蒸気を前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域に直接放出するように構成される請求項４９に記載の燃料気化器。
【請求項５２】
多数の燃焼領域を有するエンジンの単一の燃焼領域に燃料蒸気を供給するように寸法決めおよび構成される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項５３】
前記気化器の前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状であることが有効である請求項５２に記載の燃料気化器。
【請求項５４】
グロープラグ（７０２）が、前記横方向面に対して中央に配置され、前記グロープラグが、前記噴霧の軸線と実質的に整合される軸線を有する請求項５３に記載の燃料気化器。
【請求項５５】
前記横方向面が、半径方向に湾曲または傾斜し、前記噴霧を受けて混合パターンで偏向するように構成される請求項５３または５４に記載の燃料気化器。
【請求項５６】
前記横方向面が環状部の凹面である請求項５５に記載の燃料気化器。
【請求項５７】
前記流量制御部が、前記気化器の前記圧力室の圧力によって開かれるように構成されたばね負荷弁（７３６Ａ）である請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５８】
前記流量制御部（７３６Ｂ）が、前記エンジンのタイミングシステムによって開閉されるように構成される請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５９】
前記液体燃料噴射システム（７１２）が、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成され、各脈動が、前記エンジンとタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量である請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項６０】
ディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジンの燃焼領域に噴射するように構成される請求項５９に記載の燃料気化器。
【請求項６１】
前記液体燃料噴射システム（７２６）が、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成され、各脈動が、前記エンジンとタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記流量制御部が、前記エンジンとのタイミング関係で作動するように構成された蒸気噴射弁（７３６Ｂ）であり、また制御システムが、前記容積内への液体噴霧の各脈動と前記蒸気弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合される請求項５２に記載の燃料気化器。
【請求項６２】
前記蒸気室内の圧力を保証するような態様で、前記燃焼室の出力段階の開始時における前記燃焼領域内へのディーゼル燃料蒸気の直接噴射を可能にするのに十分な時間間隔を維持するように構成された制御システムをディーゼルエンジンと共に使用するように適合される請求項６１に記載の燃料気化器。
【請求項６３】
燃焼領域を有する内燃機関用の燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（７００と７０１）と、
前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記液体燃料供給システムが、制御された脈動の噴霧を噴射するように構成された燃料噴射システム（７１０、７１２）を備え、各脈動が、前記内燃機関のタイミングに同期され、かつ前記内燃機関の燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状であることが有効であり、前記気化器が、前記横方向面に対して中央に配置されるグロープラグ（７０２）を有することが有効であり、前記グロープラグが、前記噴霧に実質的に整合される軸線を有し、また蒸気流制御部が、前記内燃機関の前記燃焼領域に燃料蒸気を供給するように開くべく構成された弁（７３６Ａ、７３６Ｂ）を備える燃料気化器。
【請求項６４】
燃料蒸気を供給する前記弁（７３６Ａ）が、ばね負荷され、また前記圧力室の圧力によって開かれるように構成される請求項６３に記載の燃料気化器。
【請求項６５】
燃料蒸気を供給する前記弁（７３６Ｂ）が、前記内燃機関のタイミングシステムによって開閉されるように構成される請求項６３に記載の燃料気化器。
【請求項６６】
前記気化器の前記容積内への液体噴霧の各脈動と、燃料蒸気を供給する前記弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合された制御システムに設けられる請求項６５に記載の燃料気化器。
【請求項６７】
ディーゼル燃料蒸気を発生させて、該蒸気を前記燃焼領域内に噴射するように構成される請求項６６に記載の燃料気化器。
【請求項６８】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた前記内燃機関用の燃料気化器であって、
密閉室（１０；５０；Ｃ）と、
前記室に設けられ、かつ加熱されるように配置された第１および第２の熱伝達面（６０、７２、１０６、５１８または７０６、および７０、１５４、５２６または７０４参照）であって、前記少なくとも第２の熱伝達面（７０、１５４、５２６または７０４）が、前記電気系統からの電力によって加熱される第１および第２の熱伝達面と、
圧力下で、拡大パターンの少なくとも１つの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から前記室内に噴出させるように配置された液体燃料供給システム（１８；１０２；５０２；７１０）と、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第１の熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記第１の熱伝達面との間に気化領域を確立するように構成および配置され、該気化領域において、運転状態中に、前記燃料噴霧が実質的に加熱されて気化され、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、急速に加熱されるように配置され、冷間状態下で衝突した噴霧を気化させて、前記内燃機関に燃料蒸気を供給するように構成される燃料気化器。
【請求項６９】
前記液体燃料供給システムが、軸線を中心に分配される噴霧パターンを少なくとも１つの出口から生成するように構成され、前記第１の熱伝達面が、前記噴霧を囲む回転表面の形状であり、前記第２の熱伝達面が、前記噴霧の全般的な前進方向に対向して前記軸線を横切って配置された表面を備える請求項６８に記載の燃料気化器。
【請求項７０】
前記第２の熱伝達面が、前記電気系統によって電圧が印加される少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ１、１５６、５２４、７０２）によって加熱される請求項６８または６９に記載の燃料気化器。
【請求項７１】
前記第２の熱伝達面が、熱伝導板によって画成され、前記グロープラグが前記板と熱接触する請求項７０に記載の燃料気化器。
【請求項７２】
冷間状態下でのみ前記第２の熱伝達面の前記グロープラグに電圧を印加するための制御装置を含む請求項７０または７１に記載の燃料気化器。
【請求項７３】
前記室が、気化作用のために前記熱伝達面の両方が露出される単一の容積を画成する請求項６８に記載の燃料気化器。
【請求項７４】
運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項６８〜７３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項７５】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、また運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される前記内燃機関用の燃料気化器であって、
容積（１２；５２；１０４；５０４；６０４；Ｖ）を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、前記電気系統からの電力によって各々が加熱される第１および第２の熱伝達面（６０、７２、１０６、５１８または７０６、および７０、１５４、５２６または７０４参照）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第１の熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（１２；１０４；Ｄ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面の上方を移動して前記熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記圧力室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、衝突した噴霧を気化させるように構成され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器が、前記容積内の正圧を維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項７６】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、また液体ディーゼル燃料を気化させるように構成される前記内燃機関用のディーゼル燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、また前記電気系統からの電力によって加熱される熱伝達面（Ｓ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体ディーゼル燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備えるディーゼル燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（１２；１０４；Ｄ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面（Ｓ）の上方を移動して前記熱伝達面（Ｓ）から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路（２０；６２；１２５；５３２；７１４；７３２；７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内の正圧を維持しつつ、前記内燃機関への加圧ディーゼル燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置されるディーゼル燃料気化器。
【請求項７７】
制限された加圧空気流を前記容積に導入するように構成および配置された空気入口を含む請求項７６に記載のディーゼル燃料気化器。
【請求項７８】
第２の熱伝達面（７０；１５４；５２６；７０４）を含み、前記圧力室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、衝突した噴霧を気化させて、前記内燃機関に燃料蒸気を供給するように構成される請求項７６または７７に記載のディーゼル燃料気化器。
【請求項７９】
内燃機関用の燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）であって、容積を画成する密閉圧力室と、前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、圧力下でまた空気が存在しない状態で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備える燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）であって、前記液体燃料供給システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記容積内に噴射するように構成された燃料噴射システム（７２６）を備え、各脈動が、前記内燃機関とタイミング関係にあり、かつ前記内燃機関の燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含み、前記熱伝達面が、前記噴霧を加熱して燃料蒸気を発生させるようにグロープラグ（７０２）に関連付けられ、流量制御部が、液体噴霧の各脈動に従う時間間隔で前記内燃機関とのタイミング関係において開くべく構成された弁（７３６Ｂ）を備える燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）。
【請求項８０】
前記熱伝達面（７００）が底部および側面を有するカップ形状であり、前記燃料噴射システムが、前記噴霧を前記カップ形状内に、前記底部に対して向けるように配置される請求項７９に記載の燃料気化器および噴射器。
【請求項８１】
グロープラグが、前記熱伝達面、または前記カップ状部材の前記底部を加熱する請求項７９または８０に記載の燃料気化器および噴射器。
【請求項８２】
ディーゼル燃料を気化させるように構成される請求項７９〜８１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項８３】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた内燃機関用の燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、また前記内燃機関の前記電気系統のみによって加熱されるように配置された少なくとも１つの熱伝達面（Ｓ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室、前記液体燃料供給システム、および前記熱伝達面の加熱が、実質的に圧力下で燃料を気化させて燃料蒸気を生成するように協働すべく構成および配置され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路（２０；６２；１２５；５３２；７１４；７３２；７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項８４】
空気流が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項８３に記載の燃料気化器。
【請求項８５】
前記圧力室内への空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される請求項８３に記載の燃料気化器。
【請求項８６】
前記空気が、前記液体噴霧の霧化を促進するような圧力下で噴射される請求項８５に記載の燃料気化器。
【請求項８７】
全般的な伸展方向を有し横方向に延在する熱伝導部材（６２；７０；１１０；１５４；５２６；７０４）によって画成された熱伝達部材と、前記伝導部材と緊密に熱接触する加熱部を有する電圧印加可能な少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ；Ｇ１；１０８；１５６；５２４；６２２；７０２）とを有する燃料気化器であって、前記グロープラグの軸線が、前記熱伝導部材の前記伸展方向に対して略直角である燃料気化器。
【請求項８８】
蒸気を発生させる熱伝達面が、回転表面の形状の壁部材（１４；１０６；５１８）の内面を備え、また前記横方向に延在する熱伝導部材が、前記壁部材を囲んで前記壁部材と熱接触する環状部材（６２；１１０；５１６）を備える請求項８７に記載の燃料気化器。
【請求項８９】
前記横方向に延在する熱伝導部材（７０；１５４；５２６；７０４）が、噴射器からの燃料噴霧の方向に対して横方向に延在する部材を備える熱伝達面を備える請求項８７に記載の燃料気化器。
【請求項９０】
前記部材が熱伝導板（７０；１５４；５２６；７０４）を備える請求項８９に記載の燃料気化器。
【請求項９１】
前記横方向に延在する部材が、カップ状燃料気化室の底部（７０４）を画成する請求項８９に記載の燃料気化器。
【請求項９２】
前記横方向に延在する部材が、混合するために流れを再循環パターンに導くのを補助するように形成される請求項８９〜９１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項９３】
プラチナ合金からなる細長い螺旋コイル（８０２）の形状の内部電気抵抗ヒータと、抵抗加熱コイルが位置する内部空洞を画成する耐熱金属からなる端部が閉じられた細長い外管（８１２）と、前記ヒータと前記管との間に熱伝導経路を形成しつつ前記ヒータを前記管から電気的に絶縁する微細なガラス粉末（８０４）から実質的になる前記管内の熱伝導性電気絶縁充填材とを備えるグロープラグ。
【請求項９４】
前記抵抗加熱コイルの外端が終端部材（８０６）に接続され、該終端部材が、耐熱圧力シールガラス（８０８）によってグロープラグの外部構造に対してシールされる請求項９３に記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
液体燃料を燃料蒸気に変換して、内燃機関の燃焼を改善するシステム。
【背景技術】
【０００２】
背景
燃料をエンジンに供給する方法は、燃料効率および排ガスに大きな影響を与える。キャブレタを有するピストンエンジンでは、液体ガソリンは燃焼空気流の中央に導入され、この次に、空気燃料混合物は分離されてエンジンシリンダに分配される。シリンダに燃料噴射器を有するピストンエンジンでは、加圧された液体燃料は、液体燃料粒子の噴霧を噴射するために、噴射器のノズルを通して強制的に移動させられる。噴霧は、シリンダの入口ポートで燃焼空気内に噴射されるか、または燃焼領域内に直接噴射される。これらのおよび他のエンジンにおける燃料の不完全燃焼は、燃料経済に悪影響を与えまた有害排出物を発生させる。燃料効率を向上させまた内燃機関の排出物を減少させるように燃料を予め気化させることが、何十年もの間、提案されてきたが、満足な解決方法が見出されてこなかった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
エンジンを運転するために、実質的に超大気圧下の気化室（または蒸気室）が、加熱された熱伝達面から離間された脈動化加圧燃料噴霧噴射器を有する。熱伝達面によって加熱された噴霧によって事前に発生されたある圧力下の蒸気は、噴射器に隣接して再循環する。蒸気は、噴射された液体噴霧を受け止めてそれと乱流状態で混合する。このことは、より多量の蒸気の発生を補助し、一方、混合物は、熱伝達面によってさらに加熱される。前記室からの蒸気通路は、室内を実質的に超大気圧に維持しつつ燃料蒸気をエンジンに導く。このようにして、前記室の圧力状態に関連する蒸気密度は、燃料蒸気の発生を補助する。気化室内への液体噴射とエンジンの燃焼領域内への燃料流入との間の時間遅延および流量状態により、蒸気と残りの霧化燃料粒子との混合を促進できる。ガソリンなどの燃料については、蒸気室で空気流を用いることなく、中央蒸気室からエンジンのシリンダまでの有効な気化および輸送を行うことができることが確認されている。他の実施例では、加圧空気の入力を制限することにより、作動を促進することが可能である。空気は、加熱蒸気の再循環、および噴射された液体噴霧との混合を促進できる。一方の装置では、導入される液体噴霧自体の原動力は、強力な乱流混合作用を生じさせることができる。空気が蒸気室に導入された場合、空気は、ノズルでクロスジェットを吸気することが可能であり、このノズルにおいて、液体噴霧は、その霧化を促進するように、より微細な粒子になる。
【０００４】
他方の装置では、加圧された気化室は、エンジンの各エンジンシリンダまたは他の燃焼領域専用のものである。蒸気噴射ノズルは、燃料蒸気を燃焼領域の空気入口ポート内に噴射するようにまたは前記領域に直接噴射するように配置することが可能である。蒸気室の超大気圧レベルは、流入してくる液体噴霧のエネルギー、加熱気化作用、および弁の作動による室からの蒸気放出の関数である。弁の作動は、エンジンのタイミングに合わせて電気的に作動させ得るか、または室内の圧力に応答してばね負荷し得る。用いられる超大気圧の値は、関連するエンジンの種類に依存する。いずれにしろ、燃料蒸気は、蒸気をエンジン内の蒸気利用箇所にまで推進させるのに十分な圧力状態にある。このような専用の気化器の実施形態は、蒸気発生室から排気された空気で作動する。
【０００５】
エンジンの燃焼領域毎に専用の蒸気発生室を使用するいくつかの実施形態では、各燃焼領域内への液体燃料噴霧の脈動は、単一の燃料充填を形成するように設定される。室からの蒸気放出に先行して、適切な加熱時間間隔を提供するように、前記液体噴霧のタイミングを設定できる。時間間隔の期間、噴射された液体脈動の量、および蒸気放出のタイミングのすべては、エンジン管理コンピュータの制御下にある。気化器が往復ディーゼルエンジンのシリンダに設けられている場合には、例えば、時間間隔の期間、および加熱量は、気化室内で実質的な増圧を行うように制御される。このことにより、非常に高い温度のディーゼル燃料蒸気を、爆発工程初期の適時に、ディーゼルエンジンのシリンダの燃焼領域内に直接噴射することを可能にできる。
【０００６】
この説明に関連して、気化室内の「実質的に超大気圧」という用語は、少なくとも１０ｐｓｉｇよりも高い圧力を指す。ガソリンエンジンに関しては十分に高い圧力、すなわち、２０ｐｓｉｇ〜約８０ｐｓｉｇまでの圧力を用いることが好ましい。エンジンシリンダ内に直接噴射する気化室では、はるかに大きな圧力が適切である。システムは、燃料供給の単体の手段として有用であるか、または例えば冷間始動用の空気システム内への、または例えばディーゼルエンジン用の燃焼空間内への液体燃料粒子の噴射のような他の燃料供給機構と組み合わせることが可能である。
【０００７】
冷間始動状態のための好ましい構造の蒸気発生装置は、急速に加熱される表面を蒸気室内に備え、この表面は液体燃料噴霧を受け入れて最初の気化を行う。
【０００８】
特に効率的な構造では、冷間始動状態および冷間運転状態の両方のための、ならびに暖機運転状態のための熱伝達面は、同一の蒸気発生容積に設けられる。１つの構造では、加熱される熱伝達面は、噴霧を囲み、例えば、加熱される円筒状熱伝達面は、噴射器からの円錐形の噴霧を囲む。この熱伝達面は、暖機運転状態中に多くの気化作用が自由空間に生じることを可能にするように、噴射器から十分な距離に配置される。噴射器の軸線を横切って横方向に延在する第２の熱伝達面は、最初の噴霧によって湿潤されるような位置に配置される。この第２の熱伝達面が急速に加熱されて、加熱蒸気を発生させ、低温状態における作動を可能にする。いくつかの構造では、この第２の熱伝達面は、エンジンの冷間始動、冷間運転および暖機運転のために使用できる。
【０００９】
熱伝達面の加熱は電気で行われることが好ましい。いくつかの構造では、熱伝達面用の電気ヒータは蒸気容積から隔離され、一方、他の例では、前記電気ヒータは燃料に直接露出される。
【００１０】
グロープラグ（すなわち、管のような突出部の抵抗加熱に基づく電気ヒータ）は、蒸気発生に有効であることが確認されている。長寿命のグロープラグは丈夫な構造を構成する。好ましい構成は、主にプラチナからなる中央抵抗器を含み、また抵抗素子と周囲熱伝導管との間の空間を満たすガラスを実質的に含む熱伝導性の微細な電気絶縁粉末を含む。耐熱圧力シールガラスの耐熱シール。
【００１１】
いくつかの有利な装置では、グロープラグは、そこから、作動する熱伝達面を画成する部材に延在する中間熱伝導媒体を加熱するために使用される。例えば、グロープラグの間に設けられた熱伝導性環状媒体と、気化熱伝達面を画成する円筒壁とにグロープラグの加熱を用いることができる。一実施例では、環状伝導媒体は、グロープラグによって係合されまた壁部材と伝導熱伝達関係にある環状アルミニウム板のような伝導性金属リングである。他の実施例では、この環状伝導媒体は、作動状態下では液体であり得る熱伝導性金属であり、また固体から液体へのおよび液体から固体へのこの金属の位相変化に関連する熱は、ヒートシンクとして作用し、前記環状体の周囲を安定した温度状態にすることができる。
【００１２】
急速始動による蒸気の発生は、液体噴霧によって湿潤される低質量の薄い伝導板によって画成された熱伝達面をグロープラグによって加熱することにより可能になることが好ましい。この特徴を有する実施形態では、燃料を加熱するために、グロープラグおよび板の両方が露出される。
【００１３】
いくつかの実施形態では、回転表面の形状の熱伝達面は、グロープラグの軸線にセンタリングされ、その軸線から外側に延在する。このことは、エンジンの個々のシリンダ専用の蒸気発生器に有利な構造である。有利な構造では、専用の蒸気発生器は、略カップ形状であり、整列された液体噴霧噴射ノズルに向かって中央に突出する中央グロープラグを有し、前記グロープラグは、蒸気を発生させるために露出され、カップ底部と加熱関係にあり、また上方に延在するカップの側壁ともカップ底部を介して加熱関係にある。カップ底部は、混合動作するように流れを案内するために、上方に反った面として形成することが可能である。蒸気室内の圧力が高くなると、蒸気室の寸法が低減され得る。
【００１４】
ここで、燃料蒸気システムの特定の特徴について説明する。
【００１５】
際立った１つの特徴は内燃機関用の燃料気化器であり、この燃料気化器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記室および前記液体燃料供給システムは、熱伝達面に対して、少なくとも１つの出口と熱伝達面との間に混合領域を確立するように構成および配置され、この混合領域において、燃料噴霧が出口から容積を通って前進するときに、その燃料噴霧は、事前に熱伝達面の上方を移動してその熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、前記燃料気化器は、流量制御部を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器は、気化が行われる容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される。
【００１６】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００１７】
燃料気化器には、内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、この場合、熱伝達面は、電気系統からの電力によって加熱される。
【００１８】
燃料気化器は、空気流が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される。
【００１９】
燃料気化器は、圧力室内への加圧空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される。
【００２０】
燃料気化器は、液体燃料噴霧の制御された脈動を容積内に噴射するように構成された液体燃料噴射システムを液体燃料供給システムとして含む。
【００２１】
液体燃料供給システムは、噴霧システムへの加圧液体燃料流の脈動を生成するように構成され、各脈動期間は約１秒以上である。
【００２２】
液体燃料供給システムは、燃料蒸気要求に応答して、種々の期間および／または頻度の加圧液体流の脈動を生成するための制御装置を含む。
【００２３】
好ましい形態では、気化器用の液体燃料噴射システムは、内燃機関の燃料要求に従って一連の信号パルスを発生させるように構成された信号パルス発生器と、液体燃料噴射器と、電気燃料ポンプからの加圧流を受け入れるようにまた加圧燃料を液体燃料噴射器に供給するように接続された液体燃料ラインとを備え、前記液体燃料噴射器は、信号パルスに応答して、出口を通して液体燃料の発散噴霧の脈動を生成するように構成および配置される。
【００２４】
ガソリンエンジンに使用するための液体燃料噴射システムは、約６０〜１００ｐｓｉｇの範囲の液圧で室内に噴射するための液体燃料を供給するように構成された電気燃料ポンプを備え、また燃料気化器は、約３０〜８０ｐｓｉｇの範囲に室容積の圧力を維持するように構成され、液体燃料の圧力は室容積の圧力よりも実質的に大きい。
【００２５】
燃料蒸気を燃焼空気の流れに供給するように構成されたキャブレタ式システムでは、気化器は、約６５〜７５ｐｓｉの室の圧力を維持するように構成される。
【００２６】
ガソリン燃料噴射システムでは、例えば、ガソリンエンジンの入口ポートにおける噴射のために、気化器は、約４０〜５０ｐｓｉの室の圧力を維持するように構成される。
【００２７】
これまで説明してきた実施形態では、気化器は液体燃料の圧力を室の圧力よりも好ましくは少なくとも５ｐｓｉ、いくつかの例では、１０ｐｓｉ、１５ｐｓｉあるいはそれよりもはるかに大きく維持するように構成される。
【００２８】
燃料気化器は、内燃機関の単一の燃焼領域に設けられるように構成される。
【００２９】
エンジンの単一の燃焼領域専用の気化器用の液体燃料噴射システムは、エンジンとタイミング（同期）関係にありまた燃焼領域を充填するのに適切な量である液体燃料噴霧の制御された脈動を気化器の室内に噴射するように構成される。
【００３０】
エンジンの単一の燃焼領域専用の燃料気化器は、気化器の容積内に液体噴霧を噴射するために、約１００ｐｓｉｇよりも高い圧力、多数の例では１５０ｐｓｉｇよりも高い圧力で、液体燃料を供給するように構成される。
【００３１】
燃料気化器は、ディーゼルエンジンのシリンダで燃焼させるためのディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される。
【００３２】
気化器の液体燃料供給システムは、軸線を有する噴霧を生成するように構成され、また熱伝達面は、噴霧と軸対称の回転表面である。
【００３３】
気化器の熱伝達面は噴霧を囲み、好ましい例では、噴霧は円錐形であり、また熱伝達面は略円筒状である。
【００３４】
回転表面としての熱伝達面は、厚さ約１／１６〜１／８インチの熱伝導性金属によって画成される。
【００３５】
熱伝達面は、噴霧に対向する横方向面を含む。この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有する。横方向面は円形状である。熱伝達面は、噴霧に対向する横方向面と、噴霧を囲む外壁部とを含むカップ形状であることが有効である。横方向面は、少なくとも１つの電気ヒータに有効に関連付けられる。横方向面は、少なくとも１つのグロープラグに有効に関連付けられる。
【００３６】
燃料気化器は、内燃機関の単一の燃焼領域に設けられるように構成され、有効に、単一のグロープラグを有し、グロープラグは、横方向面に対して中央に配置され、また噴霧に実質的に整合される。
【００３７】
噴霧に対向する横方向熱伝達面は、噴霧を受けて混合パターンで偏向するように構成された形状を有し、例えば、横方向面は凹環状部である。
【００３８】
燃料気化器は、ディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される。
【００３９】
燃料気化器は、ガソリンを気化させてガソリン蒸気を噴射するように構成される。
【００４０】
燃料気化器は、熱伝達面に設けられかつ容積内の燃料と直接接触するように露出されるヒータを有する。
【００４１】
燃料気化器は、容積内の燃料にヒータが接触するのを防止するように熱伝達面に設けられるヒータを有する。
【００４２】
燃料気化器は、作動状態下で位相変化を受けることが可能である伝導性物質を含み、この伝導性物質は、熱伝達面を画成する部材と接触し、前記物質は、ヒータと熱伝達面との間の熱伝達経路の部分を画成する。この物質は、溶融可能な伝導性金属、例えばナトリウムであり得る。
【００４３】
燃料気化器は、熱伝達面と伝導熱伝達関係にある１つ以上のグロープラグを備える熱伝達面に設けられたヒータを有する。
【００４４】
伝導熱伝達媒体は、少なくとも１つのグロープラグから、熱伝達面を画成する部材に延在する。
【００４５】
グロープラグから熱伝達面に延在する伝導熱伝達媒体は、壁部の内側が熱伝達面を画成する壁部の外側を囲んでそれと熱接触する熱伝導性の環状リングである。
【００４６】
燃料気化器は、熱伝達面を画成する部材に沿って離間された多数のグロープラグを備える電気ヒータを含む。
【００４７】
燃料気化器では、液体燃料供給システムによって生成された噴霧は軸線に沿って向けられ、燃料気化器は、熱伝達面を画成する横方向部材を備え、前記熱伝達面は、エンジンの電気系統で作動される電気ヒータに関連付けられ、軸線を横切って延在する。
【００４８】
燃料気化器は、燃料蒸気を供給してエンジンを始動させるかまたは低温のエンジンを運転するために、冷間始動状態下で液体燃料噴霧を衝突させて液体を気化させるように配置される加熱される熱伝達面を含む。好ましい実施形態では、噴霧を衝突させるように配置された加熱されるこの熱伝達面は、熱伝達面を電気加熱するための少なくとも１つのグロープラグと伝導熱伝達関係にある。
【００４９】
燃料気化器は、それぞれのヒータに関連付けられた第１および第２の熱伝達面の両方を有する。
【００５０】
第１および第２の熱伝達面は室内の所定の容積に設けられ、第１の熱伝達面は混合領域に設けられ、また第２の熱伝達面は、少なくとも冷間始動状態下で、液体燃料噴霧を衝突させて、衝突した噴霧を気化させるように配置される。
【００５１】
燃料気化器は、軸線を中心に分配される拡大パターンの液体燃料噴霧を生成し、第１の熱伝達面は、軸線から離間された距離で噴霧を囲むように構成され、また第２の熱伝達面は噴霧の軸線を横切って延在する。
【００５２】
燃料気化器は、熱伝導性材料からなる穿孔された部材によって画成される第２の熱伝達面を有する。
【００５３】
燃料気化器は、電動グロープラグの加熱に関連する第２の熱伝達面を有する。
【００５４】
燃料気化器は、エンジンに設けられた燃焼空気導管の領域内に蒸気を放出するように配置された蒸気流出通路を有し、また流量制御部は、エンジン出力要求に応答して作動し、空気導管に入る蒸気流を制御するように適合された蒸気制御弁である。好ましい実施形態では、燃焼空気導管の領域はベンチュリ領域である。
【００５５】
燃料気化器は、多数の燃焼領域を有する内燃機関に設けられ、また気化室の蒸気流出通路は、エンジンのそれぞれの燃焼領域と直接的または間接的に各々が連通する１組の燃料蒸気噴射器を設けるように配置され、蒸気噴射器は、エンジンの動力要求に応答して作動するように適合される。
【００５６】
燃料蒸気噴射器は、燃料蒸気をエンジンのそれぞれの燃焼領域の空気入口ポート領域に放出するように構成されるか、または燃料蒸気噴射器は、燃料蒸気をエンジンのそれぞれの燃焼領域に直接放出するように構成される。
【００５７】
燃料気化器は、多数の燃焼領域を有するエンジンの単一の燃焼領域に燃料蒸気を供給するように寸法決めおよび構成され、気化器の熱伝達面は、噴霧に対向する横方向面と、噴霧を囲む外壁部とを含むカップ状であることが有効である。この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。気化器は、横方向面に対して中央に配置されたグロープラグを有し、グロープラグは、噴霧の軸線に実質的に整合される軸線を有する。横方向面は、噴霧を受けて混合パターンで偏向するように半径方向に湾曲または傾斜する。横方向面は環状部の凹面である。蒸気流用の弁は、圧力室の圧力によって開かれるように構成されたばね負荷弁である。蒸気流用の弁は、エンジンのタイミングシステムによって開閉されるように構成される。
【００５８】
燃料気化器は、多数の燃焼領域を有するエンジンの１つの燃焼領域を機能させるための専用のものであり、液体燃料噴射システムは、液体燃料噴霧の制御された脈動を気化器の容積内に噴射するように構成され、各脈動は、エンジンとタイミング（同期）関係にあり、また燃焼領域への燃料充填に適切な量である。この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。流量制御部は、エンジンとのタイミング（同期）関係で作動するように構成された蒸気噴射弁であり、また制御システムは、気化器の容積内への液体噴霧の各脈動と蒸気弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合される。燃料気化器は、ディーゼル燃料蒸気を発生させるように構成される。制御システムは、燃焼室の出力段階の開始時における燃焼領域内へのディーゼル燃料蒸気の直接噴射を可能にするのに十分な蒸気室内の圧力を保証するように、室内への液体噴霧の噴射とディーゼル燃料蒸気の噴射との間の時間間隔を維持すべく構成される。
【００５９】
他の特定の特徴は、燃焼領域を有する内燃機関用の燃料気化器であり、この燃料気化器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記液体燃料供給システムは、制御された脈動の噴霧を噴射するように構成された燃料噴射システムを備え、各脈動は、内燃機関のタイミングに同期され、内燃機関の燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記熱伝達面は、噴霧に対向する横方向面と、噴霧を囲む外壁部とを含むカップ状であることが有効であり、前記気化器は、横方向面に対して中央に配置されるグロープラグを有することが有効であり、前記グロープラグは、噴霧に実質的に整合される軸線を有し、また蒸気流制御部は、内燃機関の燃焼領域への燃料蒸気を供給するように開くべく構成された弁を備える。
【００６０】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００６１】
燃料蒸気を供給する弁は、ばね負荷され、また圧力室の圧力によって開かれるように構成される。
【００６２】
燃料蒸気を供給する弁は、内燃機関のタイミングシステムによって開閉されるように構成される。好ましい形態では、気化器は、その容積内への液体噴霧の各脈動と、燃料蒸気を供給する弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合された制御システムに設けられる。燃料気化器は、ディーゼル燃料蒸気を発生させて、その蒸気を燃焼領域内に噴射するように構成される。
【００６３】
他の特定の特徴は、内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた内燃機関用の燃料気化器であり、この燃料気化器は、密閉室と、その室に設けられ、かつ加熱されるように配置された第１および第２の熱伝達面であって、少なくとも第２の熱伝達面が、電気系統からの電力によって加熱される第１および第２の熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの少なくとも１つの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から室内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記室および前記液体燃料供給システムは、第１の熱伝達面に対して、少なくとも１つの出口と第１の熱伝達面との間に気化領域を確立するように構成および配置され、この気化領域において、運転状態中に、燃料噴霧が実質的に加熱されて気化され、また前記室および前記液体燃料供給システムは、第２の熱伝達面に対して、冷間始動状態下で、液体噴霧を第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面は、急速に加熱されるように配置され、冷間始動状態下で、衝突した噴霧を気化させて、内燃機関への燃料蒸気を供給するように構成される。
【００６４】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００６５】
液体燃料供給システムは、軸線を中心に分配される噴霧パターンを少なくとも１つの出口から生成するように構成され、第１の熱伝達面は、噴霧を囲む回転表面の形状であり、また第２の熱伝達面は、噴霧の全般的な前進方向に対向して軸線を横切って配置された表面を備える。
【００６６】
燃料気化器は、電気系統によって電圧が印加される少なくとも１つのグロープラグによって加熱される第２の熱伝達面を有し、好ましい実施形態では、この熱伝達面は、熱伝導板によって画成され、またグロープラグは板と熱接触する。
【００６７】
燃料気化器は、冷間始動状態下でのみ第２の熱伝達面のグロープラグに電圧を印加するための制御装置を含む。
【００６８】
燃料気化室は、両方の熱伝達面が気化作用のために露出される単一の容積を画成する。
【００６９】
燃料気化器は、運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される。
【００７０】
他の特定の特徴は、内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、かつ運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される内燃機関用の燃料気化器であり、この燃料気化器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、電気系統からの電力によって各々が加熱される第１および第２の熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記室および前記液体燃料供給システムは、第１の熱伝達面に対して、少なくとも１つの出口と熱伝達面との間に混合領域を確立するように構成および配置され、この混合領域において、燃料噴霧が出口から容積を通って前進するときに、その燃料噴霧は、事前に熱伝達面の上方を移動してその熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、前記圧力室および前記液体燃料供給システムは、第２の熱伝達面に対して、冷間始動状態下で液体噴霧を第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面は、衝突した噴霧を気化させるように構成され、前記燃料気化器は、流量制御部を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器は、容積内の正圧を維持しつつ、内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される。
【００７１】
他の特定の特徴は、内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、かつ液体ディーゼル燃料を気化させるように構成される内燃機関用のディーゼル燃料気化器であり、この気化器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、かつ電気系統からの電力によって加熱される熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの液体ディーゼル燃料噴霧を、熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記室および前記液体燃料供給システムは、熱伝達面に対して、少なくとも１つの出口と熱伝達面との間に混合領域を確立するように構成および配置され、この混合領域において、燃料噴霧が出口から容積を通って前進するときに、その燃料噴霧は、事前に熱伝達面の上方を移動してその熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、前記燃料気化器は、流量制御部を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器は、気化が行われる容積内の正圧を維持しつつ、内燃機関への加圧ディーゼル燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される。
【００７２】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００７３】
ディーゼル燃料気化器は、制限された加圧空気流を容積に導入するように構成および配置された空気入口を含む。
【００７４】
ディーゼル燃料気化器は、第２の熱伝達面を含み、圧力室および液体燃料供給システムは、第２の熱伝達面に対して、冷間始動状態下で液体噴霧を第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、第２の熱伝達面は、衝突した噴霧を気化させて、内燃機関への燃料蒸気を供給するように構成される。
【００７５】
他の特定の特徴は、内燃機関用の燃料気化器および蒸気噴射器であり、これらの燃料気化器および蒸気噴射器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、圧力下でまた空気が存在しない状態で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記液体燃料供給システムは、液体燃料噴霧の制御された脈動を容積内に噴射するように構成された燃料噴射システムを備え、各脈動は、内燃機関とタイミング（同期）関係にあり、内燃機関の燃焼領域への充填として適切な量であり、前記熱伝達面は、噴霧に対向する横方向面と、噴霧を囲む外壁部とを含み、前記熱伝達面は、噴霧を加熱して燃料蒸気を発生させるようにグロープラグに設けられ、前記流量制御部は、燃料蒸気をエンジンに直接供給するために、液体噴霧の各脈動に従う時間間隔で内燃機関とのタイミング（同期）関係において開くべく構成された弁を備える。
【００７６】
この特徴を有する実施形態は、専用の燃料気化器に関連して上述した種々のカップ形状およびグロープラグの１つ以上の特徴を有することが可能であり、またディーゼル燃料を気化させるように構成することが可能である。
【００７７】
他の特定の特徴は、内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた内燃機関用の燃料気化器であり、この燃料気化器は、容積を画成する密閉圧力室と、容積に設けられ、かつ内燃機関の電気系統のみによって加熱されるように配置された少なくとも１つの熱伝達面と、圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備え、前記室、前記液体燃料供給システム、および前記熱伝達面の加熱が、実質的に圧力下で燃料を気化させて燃料蒸気を生成するように協働すべく構成および配置され、前記燃料気化器は、流量制御部を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器は、気化が行われる容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される。
【００７８】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００７９】
燃料気化器は、空気流が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される。
【００８０】
燃料気化器は、圧力室内への空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される。空気は、噴霧液体の霧化を促進するような圧力下で噴射することが可能である。
【００８１】
他の特定の特徴は、全般的な伸展方向を有し横方向に延在する熱伝導部材と、伝導部材と緊密に熱接触する加熱部を有する電圧印加可能な少なくとも１つのグロープラグとによって画成された熱伝達面を有する燃料気化器であり、前記グロープラグの軸線は、熱伝導部材の伸展方向に対して略直角である。
【００８２】
この特徴を有する実施形態は、１つ以上の以下の特徴を有し得る。
【００８３】
燃料気化器は、回転表面の形状の壁部材の内面を備える蒸気を発生させる熱伝達面を有し、また横方向に延在する熱伝導部材は、壁部材を囲んでそれと熱接触する環状部材を備える。
【００８４】
燃料気化器は、噴射器からの燃料噴霧の方向に対して横方向に延在する横方向延在熱伝導部材を有する。一実施形態では、部材は熱伝導板を備える。他の実施形態では、横方向に延在する部材は、カップ状燃料気化室の底部を画成する。他の実施形態では、熱伝導部材は、混合作用のために流れを再循環パターンに導くのを補助するように形成される。
【００８５】
他の特定の特徴は、プラチナ合金からなる細長い螺旋コイルの形状の内部電気抵抗ヒータと、抵抗加熱コイルが位置する内部空洞を画成する耐熱金属からなる端部が閉じられた細長い外管と、前記ヒータと前記管との間に熱伝導経路を形成しつつヒータを管から電気的に絶縁する微細なガラス粉末から実質的になる管内の熱伝導性電気絶縁充填材とを備えるグロープラグである。一実施形態では、抵抗加熱コイルの外端は終端部材に接続され、この終端部材は、耐熱圧力シールガラスによってグロープラグの外部構造に対してシールされる。
【００８６】
選択された形態の詳細は、添付図面および以下の発明の詳細な説明に記載されている。他の特徴、目的および利点は、発明の詳細な説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００８７】
種々の図面の同様の参照符号は同様の要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８８】
詳細な説明
図１を参照すると、気化室１０は、容積１２で液体燃料を気化させる。この気化は、液体燃料粒子がガス状態に変換される工程であり、この工程では、極めて微細に分離された残留粒子を懸濁することも可能である。例えば、液体燃料粒子のより軽い成分をガスに完全に変換することが可能であり、一方、より重い成分は、微細な霧のような極めて小さい残留粒子を有すると共に、エンジン内の急速加熱および急速燃焼を可能にする大きな集合表面積を有するガスに部分的に変換される。
【００８９】
円筒壁１４と端壁１５、１７とを含む密閉圧力室は、容積１２を画成する。円筒壁１４は、矢印で示したように外部熱源によって加熱される。液体燃料１６は、加圧源から室１０に到達し、脈動しながら噴射器１８を通って容積１２に入る。噴射器１８は、ある圧力で液体燃料を１つのまたは１組の小さい孔を通して容積１２内に噴霧する。噴射器１８は、液体燃料を霧状に分散させて、最初に、軸線Ａ１を中心とする円錐形のまたは他の所望の噴霧パターンを形成する。室１０の半径Ｒは、開放空間を画成するのに十分であり、この開放空間において、容積１２を通って移動する噴霧は、事前に壁部１４の上方を移動して加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と接触することによって、強力な混合作用および加熱作用を受ける。燃料蒸気は出口流路２０に入る。概略的に２２で示した出口システムは燃料蒸気の排出流量を制御する。噴射器１８の燃料流量、加熱作用および気化作用、ならびに出口システム２２の流量制限効果は、容積１２内部の蒸気圧を決定する。通常の作動状態下において、噴射器１８に入る液体燃料の噴射圧力Ｐは、容積１２内部の燃料蒸気の圧力Ｐ１よりも高く、一方、圧力Ｐ１は、大気圧よりも実質的に高く維持される。
【００９０】
図７と図７Ａを参照して以下に説明するように、燃料流は、燃料要求を満たすような脈動の脈動幅および脈動頻度で、有利には、１秒を超える脈動幅で形成される。
【００９１】
図示したシステムでは、通常の作動状態中に、容積１２内に空気は実質的に存在しない。
【００９２】
一実施例では、室の半径Ｒは１インチよりも大きくて３インチよりも小さく、例えば１と１／４インチであり、一方、室の高さＨは３インチよりも大きくて８インチよりも小さく、例えば５インチである。
【００９３】
図１の原理に従って作動するように構成された気化ユニットの例の詳細が、図１Ａに示されている。円筒壁部材６０は、液体噴霧Ｌが噴出される領域を端壁と共に画成する円筒状熱伝達内面Ｓを画成する。壁部材６０は、厚さ１／１６インチの連続するアルミニウム板から形成される。シリンダ６０は、例えば、２と１／２インチの直径を有し得る。壁部材６０の外部において、熱伝導性環状熱分配部材６２が壁部材６０と熱接触する。１列の電動グロープラグＧは環状熱分配部材６２に設けられる。熱分配部材は、半径方向および円周方向の両方に熱伝導経路Ｈを設けるように構成および配置され、グロープラグＧが壁部材の利用領域を効率的に加熱することが可能になる。次に、加熱された壁部材の表面Ｓは、その表面を通過する蒸気を加熱する。図示した実施形態では、環状熱分配部材６２は、厚さ１／８インチのアルミニウム板からなる平坦な円盤形状をしている。板６２の平面は、シリンダの軸線Ａ１に対して直角に位置する。板６２は、円筒壁部材６０の端部から離間した位置で部材６０の外部と熱接触する。この熱接触は、例えば圧入または溶接によって達成される。電動グロープラグＧは、環状熱分配部材６２における所定の選択位置において分配部材６２と熱接触するように配置される。各グロープラグＧの軸線は、板６２の平面に対して直角であり、また各グロープラグＧの最も加熱される部分は、板６２の大部分と熱接触するように、板６２に形成された凹部または孔に圧入されて配置される。図示した実施例では、壁部材６０の周辺の周りに等間隔で３つのグロープラグＧが存在する。
【００９４】
グロープラグＧは、図示したように自動車エンジンの電気系統に接続される。気化ユニットがエンジンの運転状態用に構成された場合、１２ボルトの電気系統から５アンペアを引き出すように、グロープラグの各々を選択し得る。グロープラグは、適切な制御システムに応答して、同時にまたは１つずつオンオフを繰り返すように意図される。制御システムは、熱センサを使用して熱状態を監視することが可能であり、また前記制御システムを圧力制御システムで補って気化器内の圧力を監視することが可能である。このような装置によって、蒸気要求を満たすように、グロープラグに電圧が印加される。冷間始動システムの作動と同時に、グロープラグＧに電圧を印加し得るか、または冷間始動システムの作動および停止後に、電圧印加を行い得る。壁部材６０を暖める第１の段階は、ユニットが作動状態に達するまで継続することが可能である。次に、第２の段階では、蒸気要求に従って時間毎に、グロープラグに電圧を印加することが可能である。いくつかの実施例では、１組のグロープラグＧに同時に電圧を印加し得るか、またはそれらのグロープラグに列毎に順次電圧を印加して、１つのグロープラグへの電気系統に対する１回の瞬時電力要求を低減し得る。
【００９５】
この構造の特徴は、薄い壁部材の熱質量により、運転状態中に、効率的な電力動作を可能にしつつ、比較的迅速な暖機が可能になることである。含まれ得る別の特徴は、図１Ａの底部に破線で示されており、その特徴については、図２と図２Ａを説明した後に説明する。
【００９６】
量産に適した図１Ａの構造と同様の構造は、例えばアルミニウムからなる一体鋳造品として形成することが可能であり、この一体鋳造品に、グロープラグに等しい加熱装置が組み込まれる。構造の細部は、加熱時間および加熱位置の変更に依存して生じ得る可能性がある熱膨張の差に対応するように適合させることが可能である。例えば、膨張継手として機能する可撓性領域を設け得る。より高い温度で作動させるために、より高い温度に適切な材料、例えば、インコネル６１７のような耐熱ステンレス鋼合金を使用することが可能である。
【００９７】
図２を参照すると、他の気化システムは、圧力室５０内に配置された急速に加熱された横方向板５４から熱を伝達する。円筒壁５６、端壁５７および端板５４は蒸気容積５２を囲む。１つのまたは１組の小さい孔を通して液体燃料を噴霧する噴射器５８は、加圧された液体燃料を噴射する。噴射器５８からの噴霧により、例えば、軸線Ａ２を中心として対称の円錐形が生じる。加熱された横方向板５４は、軸線Ａ２を横切って、図示した例では軸線Ａ２に対して直角に延在する。
【００９８】
図２に示した構造を使用した実施例では、板は、冷間始動状態中に衝突板として機能するように配置され、この板に液体燃料が衝突して、板５４が湿潤される。この場合、気化ユニットの構成要素は、冷間始動中に板５４で気化が直接行われるように選択される。冷間始動状態下では、噴射器５８に対する板５４の位置により、板が液体噴霧の中央部を受け止めることが可能になる。液体燃料は、急速に加熱された板５４と蒸気充満容積５２と出口流路６２とによって気化される。概略的に６４で示した出口システムは、容積５２内部の蒸気圧がＰ２になるように、燃料蒸気の排出流量を制御する。液体燃料は、噴射器への１つ以上の脈動で供給される。液体燃料源６０は、噴霧噴射時に、圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐを維持して、噴射器を通した流れを形成する。
【００９９】
燃料蒸気を自動車エンジンに供給する気化器では、運転状態用に、冷間始動用の室５２の容積を図１の室１０の気化空間１２として有利に使用することも可能である。他方の実施例では、気化システムは、別個の容積１２と５２を含み、これらの容積において、気化室５０は冷間始動状態中に使用され、一方、気化室１０は暖機運転状態用に使用され、この場合、冷間始動用の容積に発生した蒸気が運転状態用の容積に充満するように前記別個の容積が連通して、運転状態の開始を補助することができ、また冷間始動用の容積は、運転状態中における追加の蒸気を貯蔵するために使用され得る。
【０１００】
図２の原理に従って作動するように構成された気化ユニットの例の詳細が、図２Ａに示されている。略連続面Ｓを有する横方向伝導熱分配部材７０は、囲み壁部材７２の境界内に配置される。壁部材は、図１Ａの円筒壁６０であるかあるいは異なる構造または形状の壁部材であり得る。図示した実施形態では、熱分配部材７０は、厚さ１／１６インチの平坦なアルミニウム板を円形状にしたものであり、板の平面は円筒壁の軸線Ａ２に対して直角に位置する。板７０は、圧入、溶接、または他の方法によって壁部材の内側と熱接触する（すなわち熱伝導が連続する）周辺領域を有する。板７０は、それに設けられた孔５３のような流路を介して容積５２と連通する追加の蒸気容積５５を画成するために、壁部材の端部から離間している。
【０１０１】
横方向熱分配板７０の外周よりも内側における所定の選択位置において、電動グロープラグＧ１は、板７０に対して直角に配置されてそれと熱接触する。例えば、各グロープラグＧ１の加熱部は、板７０に形成された凹部または孔に圧入される。図示した実施例では、横方向部材７０の外周から互いに等間隔で２つのグロープラグＧ１が存在する。この実施例では、グロープラグ本体は底部から補助蒸気空間５５を通って上方に延在し、グロープラグの抵抗素子から熱を受け取るグロープラグ本体の側面は、空間５５の蒸気にさらされる。
【０１０２】
グロープラグＧ１は、自動車エンジンの電気系統ＥＡＳに接続され、また１２ボルトの電気系統から５アンペアを引き出すように、前記グロープラグの各々を選択し得る。このようなユニットがエンジンの冷間始動用に構成された場合、部材７０は、冷間始動状態中に、その部材の表面で液体噴霧Ｌを受けるために、液体噴霧噴射器１８に対して配置される。始動モードで使用するために、エンジンのイグニッションスイッチの作動時に、２つのグロープラグＧ１に電圧を印加し、次に、気化器が適切な蒸気充満状態になったときに、迅速に、例えば３〜５秒以内に前記グロープラグの電圧を遮断することが可能である。適切な制御システムによって、噴射および加熱の制御を実現し得る。気化器は、熱センサを使用して熱状態を監視し、また圧力センサを使用して気化器内の圧力を監視することが可能である。この気化装置により、図２の実施形態の気化器の冷間始動動作を開始することが可能になる。この構造の作動部分は、低い熱質量を有し、電力効率的な急速始動を可能にする。始動後に、横方向部材４０のグロープラグの電圧を遮断して、他のシステム、例えば図１Ａのシステムに気化作用を引き継がせることが可能である。このようにして、周囲部材の加熱は、最初は横方向壁部材のグロープラグＧ１によって、そして引継ぎ後は図１Ａの環状部材を加熱するグロープラグＧによって、実現し得る。電気系統が十分に強力である他のシステムでは、始動時に、両方の組のグロープラグＧとＧ１に電圧が印加され、円筒壁は、急速に加熱されて、表面蒸発のために、追加の液体衝突面として始動時に機能する。
【０１０３】
さらに図１Ａを参照すると、いくつかの例では、最初にグロープラグＧを冷間始動に使用した後に、例えば図１Ａの実施形態のグロープラグＧの次に、横方向部材４０のグロープラグＧ１を周期的に加熱してもよく、この結果、横方向部材７０の表面は、図１に関連して説明した気化作用に関連し得る。電圧が遮断された部材７０のグロープラグにおいても、部材７０の表面は、円筒壁部材との熱接触によって、蒸気を加熱するかまたは前記部材の表面の加熱状態を維持する役割を果たすように適合させることが可能である。
【０１０４】
生産に適した図２Ａの実施形態と同様の構造は、一体のように成形することが可能であり、例えば、金属製の、一例としてアルミニウム製の一体鋳造品であることが可能であり、この一体鋳造品に、グロープラグに等しい装置が組み込まれる。他の例では、図１Ａの環状熱分配部材の構成および図２Ａの横方向部材の構成の両方を組み合わせたユニットを、アルミニウム鋳造品上のような単一ユニットに結合することが可能である。
【０１０５】
別形態では、冷間始動に関する図２の原理、および運転動作に関する図１の原理の両方に従って、主な気化作用を行うように、図２Ａの横方向部材７０を適合させ得る。
【０１０６】
図３を参照すると、気化器１００は、図１の室１０および図２の室５０の両方の本質的な構成を含む。気化容積１０４に加えて、気化器１００は、供給通路１２５と連通する蒸気貯蔵容積１２０を含む。
【０１０７】
気化器１００は、ガソリン燃料蒸気をエンジン用の燃焼空気に供給することによってガソリンエンジンのキャブレタに取って代わる。エンジンは、発電機またはオルタネータに接続されたバッテリを含む電気系統を含み、この電気系統は、始動時および運転状態中に電力を供給できる。気化器１００は、スロットルボディ燃料システムまたはシングルポイントまたは中央燃料システムと呼ぶことができる。気化器１００は、ボルトの緩締でキャブレタに取って代わるように構成することができ、したがって、気化器１００を受け入れるために、キャブレタを通常使用する従来のエンジン構造を変更する必要がほとんどない。
【０１０８】
気化器１００は、ある圧力で液体を１つのまたは１組の小さい孔を通して容積１０４内に噴霧する液体燃料噴射器１０２を含む。一実施例では、液体燃料噴射器１０２は、直径約０．００１インチの単孔開口部を有する。噴射器１０２は、「オン」の電気信号が液体供給通路を開き、一方、「オフ」の電気信号が通路を閉じるように電子制御可能である。噴射器１０２からの噴霧は、軸線を中心として円錐形の噴霧を形成する。いくつかの実施例では、９０度の頂角を中心として円錐形の噴霧が生じる。暖機運転状態中、気化容積１０４は、再循環する燃料蒸気を含む。この再循環する燃料蒸気は、乱流状態で再循環するような流れで、円筒壁１０６の表面に到達してその表面を流れるときに加熱される。図１に示した工程と同様に、気化器１００は、高速の液体燃料噴霧と、事前に壁部１０６の上方を移動してそこから加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気とを強力に乱流混合することによって、噴射器１０２からの液体燃料噴霧を気化させる。暖機運転状態中に、容積１０４内の温度は、作動状態下の燃料の気化温度に一致する温度に維持される。かかる特定の温度は、選択された燃料と、気化容積の作動のために選択された特定の正圧範囲とを構成する揮発性留分の気化温度に依存する。一実施例では、容積１０４内の温度を１６８°Ｆに維持することが可能である。
【０１０９】
円筒壁１０６は、エンジンの電気系統で作動されるグロープラグ１０８Ａと１０８Ｂによって熱伝達されることにより加熱される。例えば、シリンダを中心に対称的に配置された３つのグロープラグが存在し得る。ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ）によって製造された本出願で作動可能なグロープラグは、ニュージャージー州モントベール（Ｍｏｎｔｖａｌｅ，Ｎ．Ｊ．）にあるメルセデス−ベンツＵＳＡ社（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ  ＵＳＡ，ＬＬＣ）から品番００１．１５９．２１０１として入手可能である。これらのグロープラグの先端は、約３００°Ｆの温度を容易に達成できる（図２０〜図２２参照）。他の実施例（図示せず）では、追加のグロープラグを使用して、円筒壁１０６を加熱してもよい。グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは、内側の壁部１０６によって、また離間した外側の円筒壁１１４によって画成された環状空間１１２に配置される。グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは、例えば圧入されることによって、優れた熱伝導を行う熱伝導性環状金属リング１１０を使用して熱エネルギを壁部５１８に伝達する。外部への熱損失を低減するために、断熱空間１１５が環状リング１１０の外周と周囲ハウジングとの間に形成される。
【０１１０】
円筒壁１０６、１１４は底板１１６に載置され、また頂板１１８は空間を密閉する。中央容積１０４は、円形孔を介して頂板１１８を通って貯蔵体積１２０と連通し、また横方向板１５４の下方の蒸気貯蔵空間１５５と連通する。部分１０６、１１４、１１６、１１８および１５４は、熱伝導性金属、例えばアルミニウムから製造される。プレート１１６、１１８は、円筒壁１０６、１１４をシールすることによって環状空間１１２を密閉する。例えば、シリコンゴム製のＯリングによってまたは適切なガスケットによってシールが行われる。一例として、円筒壁１０６の厚さは１／８インチであり、一方、中央容積１０４の直径は２と１／４インチである。貯蔵容積１２０は板１１８と追加の頂板１２１との間に画成される。頂板１２１は、例えば、シリコンゴム製のＯリングまたは適切なガスケットによって貯蔵容積１２０をシールする。
【０１１１】
燃料蒸気が容積１０４内に発生すると、その燃料蒸気が容積１２０に充満する。燃料供給部１２２からの液体燃料は、高圧下で電気燃料ポンプから燃料ライン１２４を介して噴射器１０２に供給される。暖機運転状態中に、液体燃料を噴射するために、容積１０４内の圧力は、燃料ライン１２４内の圧力よりも低くなるが、大気圧よりは高い。いくつかの実施例では、燃料ライン１２４の液体は、大気圧よりも高い１平方インチ当たり約６０〜１００ポンドの圧力、すなわちゲージ圧（ｐｓｉｇ）であり、一方、容積１０４内の蒸気圧は、噴射時に約３０〜８０ｐｓｉｇであり、これらは、噴射時における圧力間の実質的な圧力差である。例えば、燃料ライン１２４の液体は８８ｐｓｉｇであり、また容積１０４内の蒸気圧は７０ｐｓｉｇである。
【０１１２】
一般に、室内の圧力は、キャブレタシステムで使用するためには、約６５〜７５ｐｓｉｇに維持され、また燃料噴射システムにおいては、約４０〜５０ｐｓｉｇに維持されることが好ましく、液体燃料の圧力は、室内の圧力よりも大きく、好ましくは、少なくとも５ｐｓｉ、いくつかの例では、１０ｐｓｉ、１５ｐｓｉ、またはそれ以上大きい。
【０１１３】
燃料蒸気は容積１２０からフローレストリクタ１６０を通って蒸気流路１２５に移動する。フローレストリクタ１６０は、蒸気流を抑制して容積１２０内の圧力を維持するために、直径約１／１６インチの１つ以上の孔を有する。フローレストリクタ１６０は調整特性を有することが好ましい。フローレストリクタ１６０の目的は、気化器１００の適切な作動を維持するように、「フルスロットル」でも圧力室１０４、１２０内の圧力を維持すべく、蒸気流を制限することである。燃料蒸気は蒸気流路１２５から吸気通路１３０に移動し、この吸気通路は、通常の方法（図示せず）では、ベンチュリ通路の低圧領域に配置された空気通路への出口を有するベンチュリ通路として形成することが可能である。
【０１１４】
吸気通路１３０の空気／蒸気混合領域内への燃料蒸気の流量は、流れ溝１３３を有する回転中央部材によって形成された回転弁１３２（図３Ａ）によってさらに制御される。吸気通路１３０に入った空気はエアフィルタ１３４を通過し、一方、空気流はバタフライ弁１３６によって制御される。追加のバタフライ弁１３８は、吸気室１３０からの空気／蒸気混合物の流れを制御する。バタフライ弁および回転弁１３２の回転運動は、図３に概略的に示したアクセルロッド１４０および適切なリンク機構の軸方向運動によって発生する。このリンク機構に、調整特性が付与される。
【０１１５】
吸気通路１３０から出た空気／蒸気混合物は通路１５０を介してエンジン１５２の吸気マニホールドに入る。
【０１１６】
エンジン１５２の始動中、気化器１００は、典型的に、暖かい燃料蒸気が容積１０４内にまだ存在していないので低温である。始動中、板１５４は、衝突板として機能するために急速に加熱され、また噴射器１０２からの液体噴霧を気化させるために使用される。このことは、気化室５０に関連して説明した方法（図２）に従う。板１５４は、熱伝導性金属、好ましくはアルミニウムからなり、また低い熱質量を有する。一方の実施例では、板１５４は、厚さが１／１６インチであり、板１５４の層を通る１／３２インチの複数の孔を有する。他方の実施例では、板１５４の厚さは１／８インチであり得る。複数の孔により、蒸気または流体が板１５４を通過することが可能になる。板１５４の下方の容積１５５は、システムの蒸気貯蔵容量になる。エンジンの電気系統で作動されるグロープラグ１５６は、板１５４を加熱するために、室の底部から空間１５５を通って上方に延在する。プラグ先端に隣接するグロープラグ本体の加熱長さは、空間１５５の熱伝達面として機能し、グロープラグによって加熱されたグロープラグ本体の加熱長さは、当該領域に熱を加える。グロープラグ１５６は、冷間始動期間中にオンにされ、次に、制御回路によってオフにされる。他の実施例では、１つ以上の追加のグロープラグを使用して、衝突した液体を気化させるための板１５４を加熱するか、さもなければ、燃料を気化させるための表面を形成することができる。
【０１１７】
気化器内の温度を検知するために、この実施例では、熱電対１５８が板１５４の温度を測定する。運転状態中に、グロープラグ１５６がオフになると、制御装置（図示せず）は、熱電対１５８からのフィードバックを用いて、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂを制御し、容積１０４の設計範囲内の特定の温度を維持する。制御装置は、ＰＩＤ（比例、微分、積分）線形制御規則を用いて、容積１０４内の温度を維持することが可能である。他の公知の温度制御システムを使用してもよい。
【０１１８】
図４を参照すると、気化システム２００は図３の気化器１００を含む。液体燃料供給部１２２は、燃料タンク２０２と電気燃料ポンプ２０４と燃料フィルタ２０６と燃料圧力調整器２０８とを含む。燃料タンク２０２からの液体燃料は、圧力下で燃料ポンプ２０４により、燃料フィルタ２０６を通してまた燃料圧力調整器２０８を通して汲み上げられて、噴射器１０２に到達する。気化システム２００は、パルスを発生させて噴射器１０２を作動および停止させることができるパルス発生器２１０も含む。コンピュータ２１２は、パルス発生器２１０によって発生されたパルスの頻度および幅を制御する。パルスの頻度および幅は、エンジン１５２に対する所望の動力要求に関連している。また、コンピュータ２１２は、運転状態中に、熱電対１５８からフィードバックを受信して、適切に確立された制御規則に従ってグロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂの作動を制御する。エンジン１５２は、空気／燃料蒸気混合物をシリンダ２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃおよび２１６Ｄに供給する吸気マニホールド２１４を含む。当然、他の実施例では、エンジン１５２は、異なる数のシリンダおよび他の形状を有してもよい。
【０１１９】
図５を参照すると、気化器３００は、壁部１０６と熱接触すると共に壁部１０６の中心軸線を横切って延在する熱伝導板１５４を含む気化器１００の多数の特性を含む。気化器３００は蒸気貯蔵容積３０２も含む。蒸気貯蔵容積３０２は、開放通路（図示せず）によって容積１２０に接続される。冷間始動状態中に、気化器３００は、グロープラグ１５６を使用して板１５４を加熱するために、気化器１００と同様に作動する。暖機運転状態中に、気化器３００は、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂを使用して加熱するために、気化器１００と同様に作動し、この加熱中に、板１５４を加熱して、噴射された燃料噴霧を気化させるように再循環する燃料蒸気を加熱するのを補助することが可能である。気化された燃料は容積１２０から蒸気貯蔵容積３０２に流れる。蒸気貯蔵容積３０２は、エンジンの燃料要求を満たすために追加の燃料蒸気を供給する。また、気化器３００は、フローレストリクタ３０６と蒸気流路３０８と回転弁３１０とを含む。フローレストリクタは、１つ以上の１／１６インチの孔を有するレストリクタ１６０と同様であり、蒸気流を抑制して容積３０２内の蒸気圧を維持する。蒸気が蒸気貯蔵容積３０２に充満すると、その蒸気はレストリクタ３０６を通過して蒸気流路３０８に充満する。蒸気は、回転弁３１０が開くと吸気通路１３０内に放出される。回転弁１３２、３１０がアクセルロッド１４０に応答して同程度に開くように（図３に関連して前述したように）、回転弁３１０は回転弁１３２に機械的に結合される。
【０１２０】
図６を参照すると、気化器４００は、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂが、異なる熱伝達経路を介して容積１０４を加熱することを除いて、気化室１００（図３）と同様である。気化器４００では、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは円筒壁１１４の孔に圧入される。緊密かつ永続的にシールされた環状容積４０２は円筒壁１１２を囲む。容積４０２は、作動状態下では液体であり得るある量の熱伝導性金属４０４を含む。熱伝導性金属４０４は、容積４０２の下底の周囲に環状形態で連続的に分配される。熱伝導性金属４０４は、壁部１１２の対応する外部と熱接触する。いくつかの実施例では、金属４０４を約３００°Ｆに加熱できる。これらのいくつかの実施例では、熱伝導性金属４０４はナトリウムである。熱はグロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂから熱伝導性金属壁１１４に伝達され、そこから熱伝導性金属４０４にまた熱伝導壁１１２に伝達される。離間した位置で熱を導入するにもかかわらず、またエンジンの作動中にグロープラグのオンオフを繰り返すにもかかわらず、固体から液体にまた液体から固体に変化する際の金属の温度が一定であることにより、均一な温度を室の周囲で維持することを可能にするヒートシンク効果が導入されることに留意されたい。同様に、液状熱伝達媒体をヒートパイプ方式に従って設けてもよい。燃料蒸気を発生させる熱伝達面に関する所望の温度において、この熱伝達ユニットが設計される圧力範囲内では、この液体は、熱伝達容積に充満するガス燃料への位相変化を受け、また燃料蒸気を発生させる熱伝達面を画成する壁部を加熱する。
【０１２１】
図７を参照すると、図４に示したパルス発生器２１０の一実施例は、メイン州サウスポートランド（Ｓｏｕｔｈ  Ｐｏｒｔｌａｎｄ，Ｍａｉｎｅ）にあるフェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からＬＭ５５５として入手可能なタイマ集積回路４５０を使用している。一実施例では、パルス発生器２１０が２つの可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２を使用して、パルス制御装置２１０からのパルスの頻度および幅を決定する。図７Ａを参照すると、パルス列４５２は、パルス間のパルス幅４５４および時間４５６を有する。ＶＲ１の抵抗が変化すると、パルス幅４５４が変更され、一方、ＶＲ２の抵抗が変化すると、パルス間の時間４５６が変更される。パルス発生器２１０を適切に配置することによって、パルス幅４５４が０〜８秒の範囲を有すること、およびパルス間の時間４５６が０〜６０秒の範囲を有することを可能にすることができる。手で行うために、簡単な取っ手を使用して、可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２を制御できる。生成システムでは、選択された特定のエンジンの動力要求および運転状態に応答するコンピュータによって、パルス発生器２１０を制御し得る。
【０１２２】
図８を参照すると、気化器５００が、気化器１００の要素と同様の多数の要素を使用して、通常キャブレタを利用するエンジンではなく燃料噴射エンジン５４０に燃料蒸気を供給する。燃料噴射エンジンシステムは、始動時および運転状態中に電力を供給できる電気系統を含む。気化器５００は、ある圧力で液体燃料を１つのまたは１組の小さい孔を通して容積５０４内に噴霧する噴射器５０２を含む。一実施例では、液体燃料噴射器５０２は、直径約０．００１インチの単孔開口部を有する。噴射器５０２は、「オン」の電気信号が噴射器を開き、一方、「オフ」の電気信号が噴射器を閉じるように電子制御可能である。噴射器５０２からの噴霧は、軸線を中心として円錐形を形成する。暖機運転状態中に、気化容積５０４は、円筒壁５１８からの熱によって加熱される乱流状態で再循環する燃料蒸気を含む。図１に示した工程と同様に、気化器５００は、液体噴霧と、事前に壁部５１８の上方を移動してそこから加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気とを強力に乱流混合することによって、噴射器５０２からの液体燃料噴霧を気化させる。暖機運転状態中に、容積５０４内の温度は気化温度に維持される。
【０１２３】
噴射器５０２からの燃料蒸気噴霧と軸対称の円筒壁５１８は、グロープラグ５１０Ａと５１０Ｂによって熱伝達されることにより加熱される。グロープラグ５１０Ａと５１０Ｂはエンジンシステムの電気系統で作動される。ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ）製の本出願で作動可能なグロープラグは、ニュージャージー州モントベール（Ｍｏｎｔｖａｌｅ，Ｎ．Ｊ．）にあるメルセデス−ベンツＵＳＡ社（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ  ＵＳＡ，ＬＬＣ）から品番００１．１５９．２１０１として入手可能である（図２０〜図２２参照）。他の実施例（図示せず）では、追加のグロープラグを使用して、円筒壁５１８を加熱してもよい。グロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂは、容積５０４の周囲に延在する環状空間５１４内に配置され、また円筒部材５１８の周囲に圧入される熱伝導性環状金属リング５１６を介して、熱エネルギを壁部５１８に伝達する。円筒壁５１２は環状空間５１４を囲む。円筒壁５１８、５１２は底板５２０に載置され、また頂板５２２は構造を密閉する。プレート５２０、５２２と円筒部材５１２、５１８との間のシールリングにより、容積５０４内の圧力を維持することが可能になる。容積５０４の直径は２と１／４インチである。部分５１８、５１２、５２０および５２２は、熱伝導性金属、好ましくはアルミニウムから製造される。一実施例では、円筒壁５１８の厚さは１／８インチである。
【０１２４】
液体燃料供給部５０６は、圧力下で液体燃料を電気燃料ポンプから燃料ライン５０８を介して噴射器５０２に供給する。燃料ライン５０８の液体燃料の圧力Ｐは大気圧よりも高い。暖機運転状態中、容積５０４内の圧力Ｐは大気圧よりも高くなるが、燃料ライン５０８の圧力よりは低い。いくつかの実施例では、燃料ライン５０８の液体は、大気圧よりも高い１平方インチ当たり約６０〜１００ポンドの圧力（ｐｓｉｇ）であり、一方、容積５０４内の蒸気圧は約４０〜５０ｐｓｉｇである。
【０１２５】
エンジン５４０の始動中、気化器５００は、典型的に、暖かい燃料蒸気が容積５０４内にまだ存在していないので低温である。この始動時間中に、噴射器５０２からの液体噴霧を気化させるために、加熱された衝突板５２６が使用される。このことは、気化室５０に関連して説明した方法（図２）に従う。一実施例では、衝突板５２６は、厚さが１／１６インチの板であり、板５２６の層を通る１／３２インチの複数の孔を有し、板の下方の空間５２８は、運転動作および冷間始動動作の両方のための追加の蒸気貯蔵容積として機能し、前記複数の孔により、蒸気が板５２６を通って往復することが可能になる。板５２６は、熱伝導性金属、好ましくはアルミニウムである。グロープラグ５２４Ａ、５２４Ｂは衝突板５２６を加熱する。グロープラグ５２４Ａ、５２４Ｂはエンジンの電気系統で作動される。図示した装置では、グロープラグ５２４Ａ、５２４Ｂは冷間始動期間中にオンにされ、次に、制御装置（図示せず）によってオフにされる。熱電対５３０は、運転状態中にシステムの温度を制御するために衝突板５２６の温度を測定する。制御装置は、熱電対５３０からのフィードバックを用いて、グロープラグ５２４Ａ、５２４Ｂを制御し、容積５０４内の特定の温度を維持する。制御装置は、ＰＩＤ（比例、微分、積分）線形制御規則を用いて、容積５０４内の温度を維持することが可能である。上述したように、いくつかの実施例では、制御装置は容積５０４内の温度を気化温度に維持する。
【０１２６】
蒸気が気化容積５０４内に発生すると、その蒸気は流路５３２と蒸気マニホールド５３６とに充満する。蒸気は、図３のレストリクタ１６０のような図示していないフローレストリクタを通過し得る。蒸気噴射弁５３８Ａ、５３８Ｂ、５３８Ｃおよび５３８Ｄには、コンピュータ制御の下で、それぞれの１／１６インチの孔を通したエンジン５４０のそれぞれのシリンダ（図示せず）への蒸気燃料の噴射のタイミングが設定される。エンジン５４０は、空気マニホールド５４２から空気も受け取る。燃料蒸気噴射は、図９に示したように蒸気噴射弁を通してシリンダ内に直接なされるか、またはそれぞれのシリンダの吸気弁の直前にあるそれぞれの空気通路でなされ得る。
【０１２７】
図８Ａを参照すると、気化器５４４は、図６に関連して上述したような熱伝導特性を有することを除いて、気化器５００と同様である。グロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂは、円筒壁５１２に圧入され、またグロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂからの熱は、熱伝導性金属５４６を介して容積５０４に伝達される。容積５１４は、作動状態下では液体であり得るある量の熱伝導性金属５４６を含む。いくつかの実施例では、金属５４６を約３００°Ｆに加熱できる。これらのいくつかの実施例では、熱伝導性金属５４６はナトリウムである。熱は、グロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂから熱伝導性金属壁５１８に伝達され、その金属壁から熱伝導性金属５４６に伝達され、またその金属から熱伝導壁５１８に伝達される。
【０１２８】
図８Ｂを参照すると、気化器は、図８の気化器と同様であるが、さらなる別の特徴を有する。離間した２つの横方向板が圧力容積内に設けられる。衝突板５２６Ａは、噴射システムから下方に放出された液体噴霧が直接衝突するように配置される（図８Ｃ参照）。噴霧の液体粒子を受け止めて加熱するための領域を最大化するために、衝突板の中央領域には孔がない。板の層を通る一連の周辺の通路５２７Ａがあり、この通路を通って、蒸気は、下方領域の蒸気貯蔵部に下方に移動し、またエンジンを通過するために、貯蔵部から上方に移動することが可能である。板５２６Ａの下方の離れた部分には、副板５２６Ｂがある。副板５２６Ｂには、さらに多くの孔がある。副板５２６Ｂは、加熱板５２６Ａおよびグロープラグ５２４Ａ’と５２４Ｂ’の端部に対面するので、副板５２６Ｂは、放射によってまた対流によって加熱される。副板５２６Ｂは、板５２６Ａの下方の貯蔵容積内の蒸気を高温に保持するように機能する。気化器が、図示したように垂直に向けられている場合、板５２６Ａの外側領域に到達する余分な液体は、重力により、通路５２７Ａを通って、液体を気化させることが可能である板５２６Ｂに至るまで下方に進むことができる。液体が板５２６Ｂを通過して気化器の底部に到達した場合、図示していない圧力保持排出口を設けることによって、その液体を除去し得る。一実施例では、板５２６Ａは、グロープラグを受け入れるために、直径方向に反対側にある例えば直径０．２３５インチの２つの孔を有し、一方、周辺孔５２７Ａの直径は０．０７６インチであり得る。底板５２６Ｂの孔は０．０８５インチの直径を有し得る。
【０１２９】
また、図８Ｂには、板５２６Ａの温度、圧力室５４０Ａの圧力、および熱伝導性環状リング５１６の選択された箇所の温度を監視する制御システムが示されている。熱電対１５８と５３０のような図示していない追加の熱電対が使用可能である。監視値に基づき、コンピュータ５６２は、エンジンシステムのバッテリによって２組のグロープラグ５１０と５２４の電圧印加を制御する。コンピュータは、燃料気化システム専用のコンピュータであるか、または一般的なエンジン管理コンピュータであり得る。
【０１３０】
図９を参照すると、気化システム５５０は、図８の気化器５００と追加の構成要素とを含む。液体燃料供給部５０６は、燃料タンク５５２と電気燃料ポンプ５５４と燃料フィルタ５５６と燃料圧力調整器５５８とを含む。燃料タンク５５２からの液体燃料は、圧力下で燃料ポンプ５５４により、燃料フィルタ５５６を通してまた圧力調整器５５８を通して汲み上げられて、液体噴霧噴射器５０２に到達する。気化システム５５０は、パルスを発生させて液体噴射器５０２を作動および停止させることができるパルス発生器５６０も含む。コンピュータ５６２は、パルス発生器５６０によって発生されたパルスの頻度および幅を制御する。パルスの頻度および幅は、エンジン５４０に対する所望の動力要求に関連している。また、コンピュータ５６２は、熱電対５３０からフィードバックを受信して、適切に確立された制御規則に従ってグロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂの作動を制御し、容積５０４内の所望の温度を維持する。エンジン５４０は、シリンダ５６４Ａ、５６４Ｂ、５６４Ｃ、５６４Ｄに空気を供給する吸気マニホールド５４２と、図８に関連して説明したようなそれぞれのシリンダへの燃料蒸気に適切な噴射システムとを含む。当然、他の実施例では、エンジン５４０は、異なる数のシリンダおよび他の形状を有してもよい。
【０１３１】
図９Ａを参照すると、エンジンシステムは、図９の特徴を有し、それにさらなる特徴が組み合わせられている。冷間始動用液体燃料噴射システムは、燃料ライン５６２によって燃料ポンプ５５４から空気を送り込むエンジンの吸気マニホールドシステム５４２に設けられる。冷間始動用噴射器は、液体燃料噴霧を燃焼空気内に噴射して、低温状態における始動および運転を促進するように構成および配置される。冷間始動用噴射器は、蒸気発生システムに圧力が存在している間にのみ機能するように実装することが可能であるか、または特定の動力要求状況下で燃料蒸気システムを補助するように実装することも可能である。図示したシステムでは、冷間始動用液体燃料噴射器５６０は、霧化された液体燃料噴霧を中央空気流内に噴射するように配置され、結果として生じた空気燃料混合物は、空気マニホールドによって分離されて、すべてのシリンダを機能させる。他の実施形態では、シリンダのサブセットのためにまたはそれぞれの個々のシリンダのために、別個の液体燃料噴射器を使用することが可能である。
【０１３２】
エンジン管理コンピュータは、燃料気化器と冷間始動用液体燃料噴射器とが組み合わせられたシステムに対して、その時々によって最適な作動状態を選択できるデータを提供するために、重要な監視位置からの入力を有する。入力は、コンピュータ制御されるエンジンに典型的に利用可能な入力の他に、気化室５０４の、主蒸気供給ラインのおよび蒸気分配レールの温度および圧力と、気化器の外部加熱室内の衝突板５２６および熱分配システムの温度とを含む。例えば、圧力入力は、気化器および燃料蒸気レールのそれぞれのモニタ５６４と５６５から伝達され、また温度入力は、衝突板５２６の温度を監視する温度データライン５６７から、気化器の熱分配リング５１６の温度を監視するデータライン５６６と５６８から、また燃料蒸気レールの温度モニタ５７０から印加される。
【０１３３】
図９Ｂと図９Ｃには、今説明したシステムと同様のシステムが、Ｖ型８気筒エンジンに関連して概略的に示されている。２つの燃料レール５３６Ａと５３６Ｂには、それぞれの組の４つの燃料噴霧蒸気噴射器が設けられ、一方、冷間始動用噴射器５６０は、吸気口５４２に従って液体燃料噴霧を空気中に噴射するように中央に配置される。また、この図面には、蒸気供給ラインの圧力を制御するための圧力制御弁２２Ａと、エンジン管理コンピュータによって制御されるアイドル空気制御弁とが示されている。
【０１３４】
燃料蒸気噴射器５３１の機能は、コンピュータによって制御される電子信号パルスによってオンコマンドで燃料蒸気を前記燃料蒸気噴射器のそれぞれのシリンダに正確に配量することである。パルスは、エンジンの爆発行程のタイミングに合わせられ、また所望の量の蒸気を通過させるのに適切な期間である。電圧の遮断時には、弁が閉じられて、不要な蒸気流または還流が防止される。このために、本発明では、ピントル弁を使用することが好ましい。公知のように、ピントルは、適合するテーパ弁座に通常載置する典型的にステンレス鋼からなる精密に加工されたテーパ部であり、ピントルは、その座部から持ち上げられた場合にのみ流体を通過させる。座部およびピントルの、ならびに下流のノズルまたは出口の大きさは、噴射流の大きさおよびパターンを決定する。
【０１３５】
図９Ｄは、ソレノイド作動式のピントル燃料蒸気噴射器５３８’を概略的に示している。ピントル弁組立体７０２は、それに設けられるシリンダの爆発行程のために、作動する毎に、充填燃料蒸気を通過させるように構成される。ピントル弁組立体７０２の基本構造は、その通路が、同一の重量の充填蒸気に必要なより大きな体積流量を可能にするために、特徴として実質的により大きいことを除いては、液体燃料噴射器の基本構造と同様である。作動ロッド７０４は、ピントル部材から、ソレノイドコイル７０８と磁気的に相互作用するように選択された材料からなる平行移動可能なアーマチュア７０６に延在する。コンピュータ制御の下で、コイルに電圧が印加されると、アーマチュアは、磁力により、図示した位置に持ち上げられ、リターンスプリング７１０の抵抗に抗する。ソレノイドコイル７０８の電圧が遮断されると、ソレノイドコイルの磁界が崩壊して、スプリングにより、ピントル部材が、その座部に対して確実に閉じられる位置に戻される。燃料蒸気が、蒸気燃料レール５３６から噴射器組立体を通って蒸気噴射器の底部のピントル弁ポートに自由に移動することを可能にするように、蒸気通路が、移動する構造の全長に沿って延在する。この図の特定の装置では、流路は、リターンコイルスプリング７１０の中空中心部を通って、アーマチュアの中央通路７０６に入り、そこからアーマチュアの出口７０９を出て、作動ロッドの外側に沿って通り、次に、開口した中央弁通路７１１のガイドを通過して外側に出る。一実施例では、蒸気噴射器のピントル弁の出口通路は、０．０３２インチである（例えば、０．００４〜０．００８インチの液体噴射器と比較）。いくつかの実施例では、多数の蒸気出口開口部は、蒸気流を分散させるために、蒸気噴射器のピントル部材の排出側に設けられる。蒸気燃料噴射器の材料および構造は、高温蒸気の蒸気温度に耐えて、寿命が長くなるように選択される。
【０１３６】
図９Ｅには、冷間始動用液体噴霧噴射器が概略的に示されている。この冷間始動用液体噴霧噴射器は、蒸気噴射器のソレノイド弁装置およびピントル弁装置と同様のソレノイド弁装置およびピントル弁装置を有しているが、前記冷間始動用液体噴霧噴射器の液体出口通路の直径は０．００４インチであり、それに応じて、装置の他の通路も小さい。
【０１３７】
図９Ｆでは、燃料レール５３６は、図示したように、燃料蒸気を１組の燃料蒸気噴射器５３８’に供給するように寸法決めされる。
【０１３８】
図９Ｇ−１〜図９Ｇ−４は、燃料蒸気噴射器を供給動作させた場合の４ストロークガソリンエンジンのエンジンシリンダを概略的に示している。重要な吸気行程では、燃料蒸気は、空気入口弁が開くタイミングに合わせて当該シリンダへの別個の空気入口ポートに噴射される。燃料および燃焼空気がシリンダに入る当該行程に続き、従来の圧縮行程、爆発行程および排気行程が行われる。従来のエンジンと比較して、性能に大きな差が出る。圧縮行程の終了時、この段階で相当量の液滴が依然として存在している従来のガソリンエンジンとは対照的に、実質的にすべての燃料が蒸気形態になる。爆発行程では、行おうとしているより迅速かつ完全な燃焼のためにクランク角を最適化するように、点火のタイミングが設定され、このようにして、従来のガソリンエンジンで得られるよりも有用な動力を、所定の重量の燃料から引き出すことが可能になる。さらに、爆発行程中にエンジンのすき間に液体燃料が滞留することが回避される。排気行程では、排出物には、未燃焼の炭化水素および粒子状物質が実質的に存在せず、一方、他の排出物を許容可能なまたは改善されたレベルにすることができる。
【０１３９】
説明してきた原理は、種々の内燃機関の構造に有用である。別の実施例は、２ストロークガソリンエンジンの実施例である。２ストロークエンジンは、エンジン重量当たり、４ストロークエンジンよりも多くの動力を供給するので有利であるが、２ストロークエンジンの燃焼特性は劣化する。本発明の原理を用いて、２ストロークガソリンエンジンの燃焼を改善できることが実現される。燃料蒸気は、２ストロークエンジンの中央の燃焼空気に導入するか、または概して上述したように、蒸気噴射によって、個々のシリンダ毎の空気入口ポートに導入することが可能である。他の例では、例えば、２ストロークエンジンのシリンダの排気ポートが閉じられた後であるが、圧縮行程が完了する前に、各シリンダ内へのガソリン蒸気の直接噴射を行うことが可能である。燃料気化方式が有用である他の種類のエンジンは、燃焼領域の移動部が往復するのではなく、それが回転するロータリエンジン（例えばワンケル型エンジン）である。
【０１４０】
説明してきた原理はディーゼルエンジンにも有用である。図１０を参照すると、気化器６００はディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジン６４０に供給する。ディーゼルエンジン６４０は、電力を供給できる電気系統に関連付けられる。気化器６００は、ある圧力で液体ディーゼル燃料を１つのまたは１組の小さい孔を通して容積６０４内に噴霧する噴射器６０２を含む。一実施例では、液体燃料噴射器６０２は、直径約０．００１インチの単孔開口部を有する。噴射器６０２は、「オン」の電気信号が噴射器を開き、一方、「オフ」の電気信号が噴射器を閉じるように電子制御可能である。噴射器６０２からの噴霧は、軸線を中心として円錐形の噴霧を形成する。暖機運転状態中に、気化容積６０４は、周囲円筒壁６１８からの熱によって加熱される再循環する燃料蒸気を含む。図１に示した工程と同様に、気化器６００は、噴霧と、事前に壁部６１８の上方を移動してそこから加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気とを強力に混合することによって、噴射器６０２からの液体ディーゼル燃料噴霧を気化させる。暖機運転状態中に、容積６０４内の温度は気化温度に維持される。
【０１４１】
制限された量の加圧空気は、例えば、能動的な小型の変位空気ポンプであり得る空気ポンプから、圧力弁６２８を介して容積６１６に、したがって容積６０４に導入される。この空気は、容積６０４内で拡散してディーゼル燃料噴霧時に循環作用および混合作用を行い、また加圧流をエンジンに移動させる際にキャリアガス作用に役立てることも可能である。
【０１４２】
上述の実施例と同様に、円筒壁６１８は、グロープラグ６０６Ａと６０６Ｂによって熱伝達されることにより加熱される。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂはディーゼルエンジンの電気系統で作動される。ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ）製の本出願で作動可能なグロープラグは、ニュージャージー州モントベール（Ｍｏｎｔｖａｌｅ，Ｎ．Ｊ．）にあるメルセデス−ベンツＵＳＡ社（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ  ＵＳＡ，ＬＬＣ）から品番００１．１５９．２１０１として入手可能である（図２０〜図２２参照）。他の実施例（図示せず）では、追加のグロープラグを使用して、円筒壁６１２を加熱してもよい。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂは、容積６０４の周囲に延在する環状空間６０８に配置される。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂは、円筒部材６１２の周囲に圧入される熱伝導性環状金属リング６１０を介して、熱エネルギを壁部６１８に伝達する。円筒壁６１８は環状空間６０８を囲む。円筒壁６１２、６１８は底板６１４に載置され、また頂板６１７は構造を密閉する。プレート６１４、６１７と円筒壁６１２、６１８との間のシールリングにより、容積６０４内の圧力を維持することが可能になる。部分６１２、６１４、６１７および６１８は、熱伝導性金属、例えばアルミニウムまたは適切な耐熱合金から製造される。一実施例では、円筒壁６１２の厚さは１／８インチであり、一方、容積６０４の直径は２と１／４インチである。
【０１４３】
液体ディーゼル燃料供給部６０６は、圧力下で液体燃料を燃料ライン６０８を介して噴射器６０２に供給する。燃料ライン６０８の液体ディーゼル燃料の圧力は大気圧よりも高く、一方、容積６０４内の圧力は、暖機運転状態中に、大気圧よりも高くなるが、燃料ライン６０８の圧力よりは低い。いくつかの実施例では、燃料ライン６０８の液体ディーゼル燃料は、大気圧よりも高い１平方インチ当たり約６０〜１００ポンドの圧力（ｐｓｉｇ）であり、一方、容積６０４内のディーゼル燃料蒸気の圧力は約４０〜５０ｐｓｉｇであり、これらは、上述したように２つの圧力の差である。
【０１４４】
エンジン６４０の始動中、気化器６００は、典型的に、暖かいディーゼル燃料蒸気が容積６０４内にまだ存在していないので低温である。この始動時間中に、噴射器６０２からの液体ディーゼル燃料噴霧を気化させるために、加熱された衝突板６２０が使用される。このことは、気化室５０に関連して説明した方法（図２）に従う。一実施例では、衝突板６２０は、厚さが１／１６インチの板であり、板６２０の層を通る１／３２インチの複数の孔を有し、衝突板６２０の下方には貯蔵容積６１６がある。複数の孔により、ディーゼル燃料蒸気および空気が板６２０を通って往復することが可能になる。板６２０は、熱伝導性金属、例えばアルミニウムまたは適切な耐熱合金である。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂは衝突板６２０を加熱する。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂはディーゼルエンジンの電気系統で作動される。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂは冷間始動期間中にオンにされ、次に、オフにされる。熱電対６２４は衝突板６２０の温度を測定する。制御装置（図示せず）は、熱電対６２１からのフィードバックを用いて、グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂを制御し、容積６０４内の特定の温度を維持する。制御装置は、ＰＩＤ（比例、微分、積分）線形制御規則を用いて、容積６０４内の温度を維持することが可能である。
【０１４５】
ディーゼル燃料蒸気が気化容積６０４内に発生すると、そのディーゼル燃料蒸気は蒸気流路６３２を移動して蒸気マニホールド６３６内に充満する。蒸気燃料弁６３８Ａ、６３８Ｂ、６３８Ｃおよび６３８Ｄは、エンジン６４０のシリンダ（図示せず）内へのディーゼル燃料蒸気の流れを調整する。エンジン６４０は、空気マニホールド６４２から空気も受け取る。このようなシステムは、充填を完了させるために他の方法に依存するシリンダへの部分的な燃料充填のためにのみ使用することが可能である。このような方法について以下に説明する。  
【０１４６】
図１０Ａを参照すると、気化器６５０は、図６に関連して上述したような熱伝導特性を有することを除いて、気化器６００と同様である。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂは円筒壁６１８に圧入され、またグロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂからの熱は熱伝導性金属６５２を介して容積６０４に伝達される。容積６０８は、作動状態下では液体であり得るある量の熱伝導性金属６５２を含む。いくつかの実施例では、金属６５２を約３００°Ｆに加熱できる。これらのいくつかの実施例では、熱伝導性金属６５２はナトリウムである。熱はグロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂから熱伝導性金属壁６１８に伝達され、そこから熱伝導性金属６５２にまた熱伝導壁６１２に伝達される。
【０１４７】
説明してきた原理は、エンジン用の分散した気化燃料にも適用できる。ここで重要なものは、ピストンエンジンの単一のシリンダ専用の気化器である。このような気化器に蒸気噴射器を直接設けることが可能である。図１１と図１１Ａの実施形態では、中央ヒータによって発生する熱に基づき、衝突による接触加熱と、自由空間における混合とが組み合わせられることによって、気化が行われる。これらの図面の例では、グロープラグ７０２は、カップ状熱伝導部材７００の底部の中央に配置される。図示したように、グロープラグは、液体噴霧と接触するために露出されてグロープラグの上方に向けられた高温端を有する。カップ部材７００は、中央グロープラグと熱受容関係にある横方向に延在する熱伝導底壁７０４と、グロープラグ７０２から熱を同様に受け取るために底壁と熱継続関係にある直立した熱伝導外側側壁７０６とからなる。カップの頂部が、頂部部材７０１によって密閉されて、実質的に超大気圧Ｐ１で作動するように構成される圧力室が完成する。カップの内面は、流体のための熱伝達面を画成する。頂部部材には液体噴霧噴射器７１０が配置される。液体噴霧噴射器７１０は、グロープラグに向かって下方に向けられ、また前記液体噴霧噴射器の大部分の噴霧が、グロープラグと、それに近接する熱伝達面の領域とに接触するように構成および配置される。以前の実施形態と同様に、蒸気出口流路７１４が存在する。蒸気出口流路７１４、およびそれに関連する出口制御システム７１６が概略的に示されている。これらは、気化室内の超大気圧を維持するために有効である。図示したように、底壁部材７０４の露出面は、流入流を環状に移動させて混合するように案内するために、トロイドの一部として形成される。半径方向断面では、カップの底面は、円筒状グロープラグの露出面から外側に向かって下方に湾曲して、水平になった後、次に外側に向かって上方に湾曲するように形状が変化し、カップの外壁７０６に至る。この底面は、下向きの軸対称の噴霧と協働して、液体噴霧が加熱されるときに液体噴霧を、また蒸気が発生するときに蒸気を、混合によって熱交換を行うのに有用な循環流内に案内する。循環流の循環の頂部において、流れが内側向きになって、新たに到達した液体噴霧の霧化粒子に衝突して混合する。このことにより、噴霧された液体粒子の気化が促進される。室内の圧力が高くなると、発生した蒸気の密度もそれだけ大きくなり、混合による熱伝達もそれだけ高くなり、したがって気化器の寸法をそれだけ小さくすることが可能になる。この構成が、個々のエンジンシリンダまたは隣接する少数のシリンダで実用的であるように十分にコンパクトであり得ることが実現される。製品形態では、内面に継手なしで、グロープラグ、およびカップ状室の底部、実際には、室全体を一体的に製造できる。例えば、熱伝導性の耐熱金属からなる鋳造品は、その裏側に、連続する底面および中央凹部を有することが可能であり、前記裏側には、グロープラグに使用されるような抵抗ヒータ要素がシールされ、これにより、カップ部材の中央部が、有効なグロープラグになる。いくつかの実施形態では、作動圧力を数百ｐｓｉ以上の圧力に上昇させることを可能にするように、ユニットを高圧容器として構成することが可能であるので、対応する高温の気化に耐えることができる室の壁部用の材料を選択するように配慮する。いくつかの例では、室の少なくとも一部の材料はセラミックであり得る。セラミック部材自体の一部は、一般に、いくつかの種類のグロープラグで現在使用されているように、気化器の電気抵抗加熱要素をなすことができる。
【０１４８】
専用の気化構造と、気化させるための液体噴霧を受け入れるためのおよび発生した加圧燃料蒸気の流れを制御するためのピントル弁とを組み合わせることができる。
【０１４９】
図１２と図１２Ａの実施形態では、適切な制御装置７２４によって作動されかつ室の壁部の弁座に設けられた液体供給ピントル弁７２０は、平行移動するように移動して、
通路を交互に開き、液体噴霧を室に入れて室を閉じる。１組の側面蒸気出口７１４Ａは、燃料蒸気をエンジンの１つ以上のシリンダに導くために、室の壁部７０６Ａに設けられる。
【０１５０】
図１３と図１３Ａの実施形態では、周囲円筒壁７３０および底壁７３１は、流れを出口７１４Ａから下方に向かって案内し、次に、半径方向内側に案内して合流させて、この図では蒸気ピントル弁７３６として示した蒸気流制御弁によって制御される単一の流れにする。
【０１５１】
図１４の気化器Ａでは、ピントル弁７２０を作動させて、弁の出口ノズルから液体噴霧を生成するために、ソレノイド組立体７２６が設けられる。鉄製アーマチュア７３２は、ピントル部材と駆動関係にあるように配置される。このソレノイド組立体の部分は、上述の原理に従って、連続する液体流路を加圧液体燃料ラインからピントル弁７２０および噴霧ノズル７３９にまで設けるように構成される。
【０１５２】
周囲ソレノイドコイル７２８に流れる電流によって作動されると、コイルによって発生する磁界は、リターンスプリング７３４の抵抗に抗し、ピントル部材をその弁座から上方に引き上げる。このことにより、加圧液体供給ラインからピントル弁を通して燃料流が生成されて、液体噴霧がノズル７３９を通して気化室内に噴射されることになる。コイルの非作動時、リターンスプリング７３４は、ピントル部材をその弁座上の閉位置に戻す。
【０１５３】
また、蒸気出口において、図１４の気化器は、リターンスプリング７３８を含むばね負荷式蒸気制御ピントル弁７３６Ａを含む。ばね負荷式蒸気制御ピントル弁７３６Ａは、室内の燃料蒸気の圧力がばねの抵抗を超えたときに蒸気の流れを可能にし、また蒸気圧が当該レベル未満に低下したときに弁を閉じる。
【０１５４】
図１５の実施形態では、気化器は、燃料をエンジンの単一のシリンダに供給するように寸法決めおよび配置される。図示した例では、エンジンのタイミングシステムは、シリンダの爆発行程毎に先行してソレノイドコイル７２８を作動させて、燃料蒸気充填を行う。液体噴霧脈動のタイミング、流量および期間、ならびに加熱度は、エンジンの種類および要求に従って、コンピュータ制御の下で選択されて管理される。蒸気室内の加熱蒸気の到達圧力を用いて、蒸気を燃料噴射箇所に流して原動力を供給することが可能である。
【０１５５】
図１６の気化器Ｂは、コンピュータ制御の蒸気噴射器としてもそれ自体機能するように構成される。気化器Ｂでは、気化器Ａの例であったように、液体噴霧ピントル弁７２０を作動させて、液体の流れと、気化室内への液体噴霧の生成とを可能にするために、ソレノイド組立体７２６が設けられる。鉄製アーマチュア７３２は、ピントル部材と駆動関係にあるように配置される。周囲ソレノイドコイル７２８に流れる電流によって作動されると、アーマチュア上のコイルの磁力は、リターンスプリング７３４の抵抗に抗し、ピントル部材７２０をその弁座から上方に引き上げる。このことにより、加圧供給ラインから液体噴霧噴射器を通して液体燃料流Ｆが生成されて、霧化された液体粒子の噴霧が行われる。コイルの非作動時、リターンスプリング７３４は、ピントル部材をその弁座上の閉位置に戻す。さらに、図１６の気化器Ｂでは、蒸気放出ピントル弁を作動させて、蒸気がエンジンに流れることを可能にするために、出口ピントル弁７３６Ｂにソレノイド組立体７２６Ａも設けられる。この場合、リターンスプリング７３４Ａは、収容された加圧蒸気の力を超える閉鎖力を付与するように寸法決めされる。鉄製アーマチュア７３２Ａは、ピントル部材と駆動関係にあるように配置される。周囲ソレノイドコイル７２８Ａに流れる電流によって作動されると、周囲ソレノイドコイル７２８Ａは、リターンスプリング７３４Ａの抵抗に抗し、ピントル部材をその弁座から下方に引き下げる。このことにより、加圧された気化室から燃料蒸気流が生成される。コイル７２８Ａの非作動時、ピントル部材は、ばね７３４Ａによって弁座の閉位置に戻される。この噴射器組立体の部分は、上述の原理に従って、ピントル作動組立体の作動部材を通過するまたは貫通する適切な通路により、連続する蒸気流路をピントル弁からユニットの蒸気供給箇所にまで設けるように構成される。
【０１５６】
図１６の気化器Ｂは、燃料をエンジンの単一のシリンダに供給するように寸法決めおよび配置される。図１５に示した一般的な装置で使用された場合、エンジンのタイミングシステムは、エンジンと同期して両方のソレノイドコイルを作動させる。液体用ソレノイドコイルは、シリンダへの液体燃料噴霧充填を行うために作動される。液体噴霧脈動のタイミング、流量および期間、ならびに液体燃料噴射と蒸気をエンジンに放出するための蒸気用ソレノイドコイルの作動との間の加熱時間間隔は、エンジンの種類および要求に従って、コンピュータ制御の下で選択されて管理される。蒸気室内の加熱蒸気の到達圧力を用いて、蒸気を燃料噴射箇所に流して原動力を供給することが可能である。高温で作動するように、室を構成し得る。一例では、室はインコネル６１７または他の耐熱ステンレス鋼から形成される。
【０１５７】
図１７の実施形態は、燃料蒸気噴射器Ｂが、適切な時間にエンジンシリンダの燃焼領域内に蒸気を直接放出するように構成および配置されるという点で図１５の実施形態とは異なる。例えば、燃料蒸気噴射器Ｂは、上述の特別な２ストロークガソリンエンジンのシリンダ内に蒸気を放出し得る。高い圧力に適合するように設計された場合、燃料蒸気噴射器Ｂは、ディーゼルエンジンの構造に応じて、ディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジンの燃焼空間内に、すなわちディーゼルエンジンのシリンダ内にまたはシリンダの燃焼プレチャンバ内に直接噴射することが可能である。気化室内への液体燃料噴霧の噴射の完了とエンジンへの蒸気の放出との間の加熱時間間隔により、蒸気の流れを可能にするために重要な増圧を行うことができる。さらに、エンジンのタイミングに合わせて、例えばリニアモータによって駆動される蒸気吐出ピストンは、気化室をパージして、蒸気を蒸気噴射弁を通して燃焼領域の圧縮空気内に強制的に移動させるように配置することが可能である。
【０１５８】
一実施例では、液体噴霧は、エンジンの吸気行程中の初期にまたはそれよりも前に、気化室内に開始される。ディーゼルエンジンでは、蒸気噴射は、ディーゼルエンジンの爆発行程の開始直後に行われるようなタイミングに設定される。
【０１５９】
図１８には、図１６の種類の燃料蒸気噴射器に使用するための燃料分配システムが概略的に示されている。高圧液体ディーゼル燃料レールは、適切なポンプによって設けられる。このレールは、図１６の種類の１組の気化器／蒸気噴射器Ｂをシリンダ毎に１つ設ける。エンジン管理コンピュータは、液体ディーゼル燃料供給ソレノイド弁の作動のタイミングを設定し、引き続き、蒸気噴射器のソレノイド弁の作動のタイミングを設定して、爆発行程毎に蒸気充填を行う。
【０１６０】
ディーゼルエンジン環境における実用的用途のために、説明してきたディーゼルエンジンの構造の１つ以上を用いて、他の構造をなすことが可能である。例えば、液体ディーゼル燃料噴射器によって供給される爆発行程毎の残りの要求燃料を使用して、部分的な充填燃料のみをディーゼルエンジンのシリンダに噴射するように、記載した種類のディーゼル燃料蒸気噴射器を配置してもよい。このような場合、ディーゼル燃料蒸気噴射は、吸気行程のタイミングに合わせることが可能であり、またディーゼルエンジンのシリンダの燃焼領域内にまたはそのシリンダの空気入口ポート内に直接噴射することが可能である。この方法で行う場合には、燃料蒸気の部分充填を、圧縮行程中にプレイグニッションの危険が生じるであろう限界値に達しないような大きさに制限することが重要である。このシステムが提供し得る利点は、燃料の一部のみが、粒子排出物等を生成する従来のシステムによって供給されるときに、燃焼効率が向上するという利点である。図１９は、典型的なディーゼルエンジンの段階を示している。
【０１６１】
選択されたグロープラグは、使用状態下で長い定格寿命を有することが有利である。図２０〜図２２を参照すると、グロープラグ内の長寿命の抵抗コイル要素８０２は、プラチナ合金ワイヤから製造されることが有利である。ワイヤは、直径が０．０１２インチ、直線長さが４インチであり、長さｌ１が約１／２インチの螺旋コイルに巻回することが可能である。コイルが挿入される外側金属管８１２は、長さｌ１が約１／２インチのインコネル６１７からなり得る。外側金属管８１２は、約０．１７０インチの内径と０．０３５インチの壁厚とを有し得る。図示したように、外側金属管８１２は、コイルワイヤの下方延長部の周囲を閉じた下端を有する。ワイヤのこの下端は管に溶接される。管の急速加熱のために、コイルおよび管の側面の間には、優れた電気絶縁体としての微細なガラス粉末８０４を使用することが有利である。微細な耐熱ガラス粉末は、適切な電気絶縁を行いつつ熱をコイルから管に迅速に導くために、好ましい熱伝導特性を有すると理解される。充填材は、例えば、１００％の微細なガラス粉末を有するか、または９０％の微細なガラス粉末と１０％のセラミック粉末とを有し得る。コイルの上端は、収容開口部に挿入され、またステンレス鋼からなり得る中央ステム８０６の下端に溶接される。ステム８０６Ａの上端は、バッテリから電力を受けるために電気端子として機能する。例えば、加工鋼からなる本体８１１は管８１２の頂部に接合される。耐熱性繊維からなるシール部材８０７はステム８０６と外側本体８１０との間に延在する。耐熱圧力シールガラスの長寿命の電気絶縁圧力シール８０８は、導電性連結ステム８０６と外側本体との間の部材８０７の上に形成される。グロープラグユニットの全長ｌ２は約４インチであり得る。
【０１６２】
いくつかのシステムについて、図面と共に説明してきた。本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の変更をなし得ることが理解されるであろう。例えば、熱伝達面は他の形状であることが可能であり、これらの表面の加熱は、他の電気加熱技術のような他の加熱手段によって行うこともでき、また気化器の外面およびそれに関連する導管には、断熱体および／または補助ヒータを設けることが可能である。したがって、他の構造のシステムは、以下の請求項の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
図面の説明
【図１】燃料を気化させるための混合室の断面図である。
【図１Ａ】燃料気化器の作動部分の部分分解斜視図である。
【図２】冷間始動状態下で燃料を気化させるための衝突装置の断面図である。
【図２Ａ】燃料気化器の作動部分の概略斜視図である。
【図３】空気と燃料の蒸気混合物をエンジンに供給するための気化器の断面図である。
【図３Ａ】図３の気化器の回転弁の断面図である。
【図４】図３の気化器と追加の構成要素とを含むシステムの断面図である。
【図５】空気と燃料の蒸気混合物をエンジンに供給するための他の気化器の断面図である。
【図６】空気と燃料の蒸気混合物をエンジンに供給するための他の気化器の断面図である。
【図７】図４のシステムのパルス制御装置の回路図である。
【図７Ａ】図４のパルス制御装置によって発生されたパルス列のグラフである。
【図８】燃料蒸気を燃料蒸気噴射エンジンに供給するための気化器の断面図である。
【図８Ａ】図８の気化器の別形態の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの気化器の他の実施形態の断面図である。
【図８Ｃ】気化室の頂部プレートの平面図である。
【図８Ｄ】気化室の底部プレートの平面図である。
【図９】図８の気化器と追加の構成要素とを含むシステムの断面図である。
【図９Ａ】図９の気化器と追加の特徴とを含むシステムの断面図である。
【図９Ｂ】燃料気化器と燃料蒸気噴射器と冷間始動用液体燃料噴射器とを使用しているＶ型８気筒エンジンの概略端面図である。
【図９Ｃ】燃料気化器と燃料蒸気噴射器と冷間始動用液体燃料噴射器とを使用しているＶ型８気筒エンジンの概略平面図である。
【図９Ｄ】燃料蒸気噴射器の概略断面図である。
【図９Ｅ】冷間始動用液体燃料噴射器の概略断面図である。
【図９Ｆ】燃料蒸気噴射器とその供給レールとの関係を概略的に示した部分断面図である。
【図９Ｇ−１】４ストロークガソリンエンジンの空気入口ポートで燃料蒸気噴射器を使用した際の４ストロークガソリンエンジンのストロークを示した図面である。
【図９Ｇ−２】４ストロークガソリンエンジンの空気入口ポートで燃料蒸気噴射器を使用した際の４ストロークガソリンエンジンのストロークを示した図面である。
【図９Ｇ−３】４ストロークガソリンエンジンの空気入口ポートで燃料蒸気噴射器を使用した際の４ストロークガソリンエンジンのストロークを示した図面である。
【図９Ｇ−４】４ストロークガソリンエンジンの空気入口ポートで燃料蒸気噴射器を使用した際の４ストロークガソリンエンジンのストロークを示した図面である。
【図１０】ディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジンに供給するための気化器の断面図である。
【図１０Ａ】他のディーゼル燃料気化器の断面図である。
【図１１】燃料蒸気を発生させる際に衝突作用と混合作用とが組み合わせられている気化器の側面断面図である。
【図１１Ａ】燃料蒸気を発生させる際に衝突作用と混合作用とが組み合わせられている気化器の水平断面図である。
【図１２】図１１の気化器の他の実施形態の側面断面図である。
【図１２Ａ】図１１Ａの気化器の他の実施形態の水平断面図である。
【図１３】図１１の気化器の他の実施形態の側面断面図である。
【図１３Ａ】図１１Ａの気化器の他の実施形態の水平断面図である。
【図１４】図９Ｄの燃料蒸気噴射器に燃料気化器を組み込んだ燃料蒸気噴射器の概略断面図である。
【図１５】エンジンのシリンダの空気入口ポート内への燃料蒸気の噴射を示した図面である。
【図１６】燃料気化器と蒸気噴射器とが組み合わせられた図１４の燃料蒸気噴射器の他の実施形態の概略断面図である。
【図１７】エンジンのシリンダ内への燃料蒸気の直接噴射を示した図面である。
【図１８】図１６の装置を使用しているディーゼルエンジン用の燃料供給装置の概略図である。
【図１９Ａ】従来のディーゼルエンジンの４行程を示した図面である。
【図１９Ｂ】従来のディーゼルエンジンの４行程を示した図面である。
【図１９Ｃ】従来のディーゼルエンジンの４行程を示した図面である。
【図１９Ｄ】従来のディーゼルエンジンの４行程を示した図面である。
【図２０】図示した実施形態に有用なグロープラグの拡大側面図である。
【図２１】グロープラグの管、絶縁体および加熱要素のより大きな拡大断面図である。
【図２２】グロープラグのステムと取付本体との接続部の断面図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007530847.tif 000012
【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
2007530847.tif 000015
【図８Ｂ】
2007530847.tif 000016
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2007530847.tif 000018
【図９】
2007530847.tif 000019
【図９Ａ】
2007530847.tif 000020
【図９Ｂ】
2007530847.tif 000021
【図９Ｃ】
2007530847.tif 000022
【図９Ｄ】
2007530847.tif 000023
【図９Ｅ】
2007530847.tif 000024
【図９Ｆ】
2007530847.tif 000025
【図９Ｇ−１】
2007530847.tif 000026
【図９Ｇ−２】
2007530847.tif 000027
【図９Ｇ−３】
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【図９Ｇ−４】
2007530847.tif 000029
【図１０】
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【図１０Ａ】
2007530847.tif 000031
【図１１】
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【図１１Ａ】
2007530847.tif 000033
【図１２】
2007530847.tif 000034
【図１２Ａ】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
2007530847.tif 000039
【図１６】
2007530847.tif 000040
【図１７】
2007530847.tif 000041
【図１８】
2007530847.tif 000042
【図１９Ａ】
2007530847.tif 000043
【図１９Ｂ】
2007530847.tif 000044
【図１９Ｃ】
2007530847.tif 000045
【図１９Ｄ】
2007530847.tif 000046
【図２０】
2007530847.tif 000047
【図２１】
2007530847.tif 000048
【図２２】
2007530847.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月6日(2006.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の燃料気化器であって、
容積（１２；５２；１０４；５０４；６０４；Ｖ）を画成する密閉圧力室（１０；５０；１００；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面（図１の１４；図１ＡのＳまたは７０；図２の５４または５６；図２ＡのＳ、７０または７２；図３、図５の１０６または１５４；図６の１１２または１５４；図８、図８Ａの５１８または５２６；図８Ｂの５２６；図１０、図１０Ａの６１２または６２０；図１１の７０２、７０４または７０６；図１２の７０４Ａまたは７０６Ａ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（図１の１２；図２の６０；図２と図２Ａの５２；図３、図４、図５、図６の１０４；図８、図８Ａ、図９および図９Ａの５０４；図８Ｂの５４０Ａ；図１０と図１０Ａの６０４；図１１のＤ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面の上方を移動して前記熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記燃料気化器が、流量制御部（図１の２２；図２の６４；図３、図４、図５、図６の１３２と１４０；図８、図８Ａ、図９Ａの５３８（Ａ〜Ｄ）；図９Ｄの５３８’；図９の５６４（Ａ〜Ｄ）；図１０、図１０Ａの６３８（Ａ〜Ｄ）；図１１の７１６；図１３の７３６；図１４の７３６Ａ；図１６の７３６Ｂ）を含む蒸気流出通路（図１の２０；図２の６２；図３、図５および図６の１２５；図８、図８Ａ、図９、図９Ｂ、図９Ｃの５３２；図１０、図１０Ａの６３２；図１１の７１４；図１２の７１４Ａ；図１３の７３２と７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項２】
前記内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統（図１Ａ、図２Ａ、図７、図８ＢのＥＳ）が備えられ、前記熱伝達面（Ｓ；１４；５４；５６；７０；７２；１０６；１５４；１１２；５１８；５２６；５２６Ａ；６１２；６２０；７０２；７０４；７０６；７０４Ａまたは７０６Ａ）が、前記電気系統からの電力によって加熱される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項３】
空気流が実質的に存在しない（図１〜図９Ｇ；図１１〜図１７）状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項１または２に記載の燃料気化器。
【請求項４】
前記圧力室（図１０、図１０Ａ）に入る加圧空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５】
前記液体燃料供給システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成された液体燃料噴射システム（図１、図１Ａの１８；図２の５８；図３、図４、図５、図６の１０２；図７のＦＩ；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５０２；図１０、図１０Ａの６０２；図１１の７１０；図１２、図１３、図１４、図１６の７２０）である請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項６】
加圧液体燃料流の脈動を生成するように構成され、各脈動期間（図７、図７Ａの４５４）は約１秒以上である請求項５に記載の燃料気化器。
【請求項７】
燃料蒸気要求に応答して、種々の期間および／または頻度の加圧液体流の脈動を生成するための制御装置（図４、図７の２１０；図９の５６０；図９Ｃの５６０と５６１；図１１；図１１の７１２；図１２、図１３の７２４）をさらに備える請求項５または６に記載の燃料気化器。
【請求項８】
前記液体燃料噴射システムが、
前記内燃機関の燃料要求に従って一連の信号パルスを発生させるように構成された信号パルス発生器（図４、図７の２１０；図９、図９Ｃの５６０）と、
液体燃料噴射器（図１、図１Ａの１８；図２の５８；図３、図４、図５、図６の１０２；図７のＦＩ；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５０２；図１０、図１０Ａの６０２；図１１の７１０；図１２、図１３、図１４、図１６の７２０）と、
電気燃料ポンプ（図２、図５、図６の１２２；図４の２０４；図８、図８Ａ、図９Ａの５０６；図９Ｃの５５４；図１０の６０６）からの加圧流を受け入れるようにまた前記加圧燃料を前記液体燃料噴射器に供給するように接続された液体燃料ライン（図１の１６；図２の６０；図２Ａの１８；図３、図５、図６の１２４；図８、図８Ａ、図９、図９Ａ、図９Ｃの５０８；図１０、図１０Ａの６０８；図１４、図１６のＦ）とを備え、前記液体燃料噴射器が、前記信号パルスに応答して、前記出口を通して液体燃料の発散噴霧の脈動を生成するように構成および配置される請求項５〜７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項９】
前記液体燃料噴射システムが、約６０〜１００ｐｓｉｇの範囲の液圧で前記室内に噴射するための液体燃料を供給するように構成された電気燃料ポンプ（図２、図５、図６の１２２；図４の２０４；図８、図８Ａ、図９Ａの５０６；図９Ｃの５５４）を備え、また前記燃料気化器が、約３０〜８０ｐｓｉｇの範囲に室容積の圧力を維持するように構成され、前記液体燃料の前記圧力が前記室容積の前記圧力よりも実質的に大きい、ガソリンエンジンに使用するように構成される請求項５〜８のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１０】
燃料蒸気を燃焼空気の流れに供給するように構成されたキャブレタ式システムに使用するように構成され、約６５〜７５ｐｓｉに前記室の圧力を維持するように構成される請求項９に記載の燃料気化器。
【請求項１１】
エンジン用の燃料噴射システムに使用するように構成され、約４０〜５０ｐｓｉに前記室の圧力を維持するように構成される請求項９に記載の燃料気化器。
【請求項１２】
噴射するための液体の圧力を前記室容積の圧力よりも少なくとも５ｐｓｉ大きく維持するように構成される請求項９〜１１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１３】
内燃機関の単一の燃焼領域に設けられるように（図１１〜図１６のように）構成される請求項５〜１２のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１４】
前記液体燃料噴射システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記室内に噴射するように構成され、各脈動が、前記内燃機関とタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量である請求項１３に記載の燃料気化器。
【請求項１５】
前記気化器の前記容積内に液体噴霧として噴射するために、約１００ｐｓｉｇよりも高い圧力で液体燃料を供給するように構成される請求項１３または１４に記載の燃料気化器。
【請求項１６】
前記圧力が１５０ｐｓｉｇよりも高い請求項１５に記載の燃料気化器。
【請求項１７】
ディーゼルエンジンのシリンダで燃焼させるために、ディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１８】
前記液体燃料供給システムが、軸線（Ａ１；Ａ２）を有する噴霧を生成するように構成され、前記熱伝達面（図１の１４；図１ＡのＳ；図２の５６；図２Ａの７２；図３、図５の１０６；図６の１１２；図８、図８Ａ、図９Ａの５１８；図１０、図１０Ａの６１２；図１１の７０４、７０６；図１２の７０４Ａ、７０６Ａ）が、前記噴霧と軸対称の回転表面である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項１９】
前記熱伝達面が前記噴霧を囲む請求項１８に記載の燃料気化器。
【請求項２０】
前記噴霧が円錐形であり、また前記熱伝達面が略円筒状である請求項１９に記載の燃料気化器。
【請求項２１】
前記熱伝達面が、厚さ約１／１６〜１／８インチの熱伝導性金属によって画成される請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２２】
前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（図２の５４；図１Ａと図２Ａの７０；図３、図５、図６の１５４；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２６；図８Ｂの５２６Ａ；図１０、図１０Ａの６２０；図１１の７０４；図１２の７０４Ａ）を含む請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２３】
前記横方向面が円形状である請求項２２に記載の燃料気化器。
【請求項２４】
前記熱伝達面を画成する部材が、前記噴霧に対向する表面を画成する横方向部（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状（図１１の７００）であることが有効である請求項２２または２３に記載の燃料気化器。
【請求項２５】
前記横方向面が、少なくとも１つの電気ヒータに関連付けられる請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２６】
前記ヒータが、グロープラグ（図１Ａと図２ＡのＧ１；図３、図５、図６の１５６；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２４Ａ、Ｂ；図８Ｂの５２４Ａ’；Ｂ’；図１０、図１０Ａの６２２Ａ、Ｂ；図１１、図１２、図１３の７０２、および図１４と図１６参照）であることが有効である請求項２５に記載の燃料気化器。
【請求項２７】
前記横方向面に対して中央に配置され、また前記噴霧に実質的に整合される単一のグロープラグ（図１１、図１２、図１３の７０２）を有することが有効である請求項２４に記載の燃料気化器。
【請求項２８】
前記横方向面が、前記噴霧を受けて混合パターンで偏向するように構成された形状を有する請求項２２〜２７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項２９】
前記横方向面（図１１の７０４；図１２の７０４Ａ）が凹環状部である請求項２８に記載の燃料気化器。
【請求項３０】
ディーゼル燃料を気化させてディーゼル燃料蒸気を噴射するように構成される請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３１】
ガソリンを気化させてガソリン蒸気を噴射するように構成される請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３２】
ヒータ（図３、図４、図５、図６の１５６；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２４Ａ、Ｂ；図８Ｂの５２４Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６２２Ａ、Ｂ；図１１、図１２、図１３の７０２、および図１４と図１６参照）が、前記熱伝達面に設けられ、また前記容積内の燃料と直接接触するように露出される請求項１、２２または２４に記載の燃料気化器。
【請求項３３】
ヒータ（図１ＡのＧ；図１Ａ、図２ＡのＧ１；図３、図４、図５、図６の１０８Ａ、Ｂ；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５１０Ａ、Ｂ；図８Ｂの５１０Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ）が、前記容積内の燃料と接触するのを防止するように前記熱伝達面に設けられる請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３４】
作動状態下で位相変化を受けることができる伝導性物質（図６の４０４；図８Ａの５４６；図１０Ａの６５２）が、前記熱伝達面を画成する部材（図６の１１２；図８Ａの５１８；図１０Ａの６１２）と接触し、前記物質が、ヒータ（図６の１０８Ａ、Ｂ；図８Ａの５１０Ａ、Ｂ；図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ）と前記熱伝達面との間の熱伝達経路を画成する請求項３３に記載の燃料気化器。
【請求項３５】
前記熱伝達面に設けられたヒータが、前記熱伝達面と伝導熱伝達関係にある１つ以上のグロープラグ（図１ＡのＧ；図１Ａ、図２ＡのＧ１；図３、図４、図５、図６の１０８Ａ、Ｂまたは１５６；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５１０Ａ、Ｂ；図８Ｂの５１０Ａ’、Ｂ’；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２４Ａ、Ｂ；図８Ｂの５２４Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ；図１０、図１０Ａの６２２Ａ、Ｂ；図１１、図１２、図１３の７０２）を備える請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３６】
伝導熱伝達媒体（図１Ａの６２；図３、図５の１１０；図８、図８Ｂ、図９Ａの５１６；図６の１１４、４０４；図８Ａの５１２、５４６；図１０の６１０；図１０Ａの６１８、６５２；図１１の７０４）が、少なくとも１つのグロープラグ（図１ＡのＧ；図３、図４、図５、図６の１０８Ａ、Ｂ；図８Ａ、図９の５１０Ａ、Ｂ；図８Ｂの５１０Ａ’、Ｂ’；図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ；図１１の７０２）から、前記熱伝達面を画成する部材に延在する請求項３５に記載の燃料気化器。
【請求項３７】
前記熱伝達媒体が、壁部の内側が前記熱伝達面を画成する前記壁部の外側を囲んで前記壁部と熱接触する熱伝導性の環状リング部材（図１Ａの６２；図３、図４、図５の１１０；図８、図８Ｂ、図９Ａの５１６；図１０の６１０）である請求項３６に記載の燃料気化器。
【請求項３８】
前記電気ヒータが、熱伝達面を画成する部材または熱伝達部材に沿って離間された多数のグロープラグ（図１ＡのＧ；図１Ａ、図２ＡのＧ１；図３、図４、図５、図６の１０８Ａ、Ｂ；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５１０Ａ、Ｂ；図８Ｂの５１０Ａ’、Ｂ’；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２４Ａ、Ｂ；図８Ｂの５２４Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ；図１０、図１０Ａの６２２Ａ、Ｂ）を備える請求項１〜３７のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項３９】
前記液体燃料供給システムによって生成された噴霧が軸線に沿って向けられ、前記燃料気化器が、前記熱伝達面を画成する横方向部材（図１Ａ、図２Ａの７０；図３、図５、図６の１５４；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５２６；図８Ｂの５２６Ａ’；図１０、図１０Ａの６２０）を備え、前記熱伝達面が、エンジンの電気系統で作動される電気ヒータに関連付けられ、また前記熱伝達面が前記軸線を横切って延在する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４０】
加熱される固体熱伝達面が、燃料蒸気を供給して前記エンジンを始動させるかまたは低温の前記エンジンを運転するために、冷間始動状態下で液体燃料噴霧を衝突させて前記液体を気化させるように配置される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４１】
噴霧を衝突させるように配置された前記加熱される熱伝達面が、前記熱伝達面を電気加熱するための少なくとも１つのグロープラグと伝導熱伝達関係にある請求項４０に記載の燃料気化器。
【請求項４２】
第１のヒータ（図１ＡのＧ；図３、図４、図５、図６の１０８Ａ、Ｂ；図８、図８Ａ、図９、図９Ａの５１０Ａ、Ｂ；図８Ｂの５１０Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６０６Ａ、Ｂ）および第２のヒータ（図１Ａ、図２ＡのＧ１；図３、図５、図６の１５６；図８、図８ａ、図９、図９ａの５２４Ａ、Ｂ；図８Ｂの５２４Ａ’、Ｂ’；図１０、図１０Ａの６２２Ａ、Ｂ）がそれぞれ設けられる第１および第２の熱伝達面（第１の熱伝達面１４、５６、７２、１０６、１１２、５１８、６１２、７０４、７０４Ａ、第２の熱伝達面７０、５４、１５４、５２６、６２０、７０６、７０６Ａ）を有する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４３】
第１の熱伝達面（７２、１０６または５１８）および第２の熱伝達面（７０、１５４または５２６）の両方が前記室内の所定の容積に設けられ、前記第１の熱伝達面が混合領域に設けられ、前記第２の熱伝達面が、少なくとも冷間状態下で、液体燃料噴霧を衝突させて、衝突した噴霧を気化させるように配置される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４４】
拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）が軸線（Ａ２）を中心に分配され、第１の熱伝達面（１４、１０６または５１８）が、前記軸線から離間された距離で前記噴霧を囲むように構成され、第２の熱伝達面（７０、１５４および５２６）が前記噴霧の前記軸線を横切って延在する請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４５】
前記第２の熱伝達面が、熱伝導性材料からなる穿孔された部材（１５４；５２６）によって画成される請求項４３または４４の燃料気化器。
【請求項４６】
前記第２の熱伝達面の加熱が、電動グロープラグの加熱によるものである請求項４３または４４の燃料気化器。
【請求項４７】
前記蒸気流出通路が、エンジンに設けられた燃焼空気導管（１３０）の領域内に蒸気を放出するように配置され、また前記流量制御部が、エンジン出力要求に応答して作動し、前記空気導管に入る蒸気流を制御するように適合された蒸気制御弁（１３２）である請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項４８】
前記燃焼空気導管の前記領域がベンチュリ領域である請求項４７に記載の燃料気化器。
【請求項４９】
多数の燃焼領域を有する内燃機関に設けられ、また前記蒸気流出通路が、前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域と直接的または間接的に各々が連通する１組の燃料蒸気噴射器（５３１；５３８；６３８）を設けるように配置され、該蒸気噴射器が、前記内燃機関の動力要求に応答して作動するように適合される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項５０】
前記燃料蒸気噴射器が、燃料蒸気を前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域の空気入口ポート領域に放出するように構成される請求項４９に記載の燃料気化器。
【請求項５１】
前記燃料蒸気噴射器が、燃料蒸気を前記内燃機関のそれぞれの燃焼領域に直接放出するように構成される請求項４９に記載の燃料気化器。
【請求項５２】
多数の燃焼領域を有するエンジンの単一の燃焼領域に燃料蒸気を供給するように寸法決めおよび構成される請求項１に記載の燃料気化器。
【請求項５３】
前記気化器の前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状（図１１〜図１６）であることが有効である請求項５２に記載の燃料気化器。
【請求項５４】
グロープラグ（７０２）が、前記横方向面に対して中央に配置され、前記グロープラグが、前記噴霧の軸線と実質的に整合される軸線を有する請求項５３に記載の燃料気化器。
【請求項５５】
前記横方向面が、半径方向に湾曲または傾斜し、前記噴霧を受けて混合パターンで偏向するように構成される請求項５３または５４に記載の燃料気化器。
【請求項５６】
前記横方向面が環状部の凹面である請求項５５に記載の燃料気化器。
【請求項５７】
前記流量制御部が、前記気化器の前記圧力室の圧力によって開かれるように構成されたばね負荷弁（図１４の７３６Ａ）である請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５８】
前記流量制御部（図１６の７３６Ｂ）が、前記エンジンのタイミングシステムによって開閉されるように構成される請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項５９】
前記液体燃料噴射システム（図１１の７１２；図１２、図１３の７２４）が、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成され、各脈動が、前記エンジンとタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量である請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項６０】
ディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジンの燃焼領域に噴射するように構成される請求項５９に記載の燃料気化器。
【請求項６１】
前記液体燃料噴射システム（図１６の７２６）が、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記気化器の前記容積内に噴射するように構成され、各脈動が、前記エンジンとタイミング関係にあり、かつ前記燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記流量制御部が、前記エンジンとのタイミング関係で作動するように構成された蒸気噴射弁（７３６Ｂ）であり、また制御システムが、前記容積内への液体噴霧の各脈動と前記蒸気弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合される請求項５２に記載の燃料気化器。
【請求項６２】
前記蒸気室内の圧力を保証するような態様で、前記燃焼室の出力段階の開始時における前記燃焼領域内へのディーゼル燃料蒸気の直接噴射を可能にするのに十分な時間間隔を維持するように構成された制御システムをディーゼルエンジンと共に使用するように適合される請求項６１に記載の燃料気化器。
【請求項６３】
燃焼領域を有する内燃機関用の燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（図１１の７００と７０１）と、
前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面（７０４、７０６）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記液体燃料供給システムが、制御された脈動の噴霧を噴射するように構成された燃料噴射システム（７１０、７１２）を備え、各脈動が、前記内燃機関のタイミングに同期され、かつ前記内燃機関の燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含むカップ形状であることが有効であり、前記気化器が、前記横方向面に対して中央に配置されるグロープラグ（７０２）を有することが有効であり、前記グロープラグが、前記噴霧に実質的に整合される軸線を有し、また蒸気流制御部が、前記内燃機関の前記燃焼領域に燃料蒸気を供給するように開くべく構成された弁（７３６Ａ、７３６Ｂ）を備える燃料気化器。
【請求項６４】
燃料蒸気を供給する前記弁（図１４の７３６Ａ）が、ばね負荷され、また前記圧力室の圧力によって開かれるように構成される請求項６３に記載の燃料気化器。
【請求項６５】
燃料蒸気を供給する前記弁（図１６の７３６Ｂ）が、前記内燃機関のタイミングシステムによって開閉されるように構成される請求項６３に記載の燃料気化器。
【請求項６６】
前記気化器の前記容積内への液体噴霧の各脈動と、燃料蒸気を供給する前記弁の作動との間の時間間隔を制御するように適合された制御システムに設けられる請求項６５に記載の燃料気化器。
【請求項６７】
ディーゼル燃料蒸気を発生させて、該蒸気を前記燃焼領域内に噴射するように構成される請求項６６に記載の燃料気化器。
【請求項６８】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた前記内燃機関用の燃料気化器であって、
密閉室（１０；５０；Ｃ）と、
前記室に設けられ、かつ加熱されるように配置された第１および第２の熱伝達面（６０、７２、１０６、５１８または７０６、および７０、１５４、５２６または７０４参照）であって、前記少なくとも第２の熱伝達面（７０、１５４、５２６または７０４）が、前記電気系統からの電力によって加熱される第１および第２の熱伝達面と、
圧力下で、拡大パターンの少なくとも１つの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から前記室内に噴出させるように配置された液体燃料供給システム（１８；１０２；５０２；７１０）と、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第１の熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記第１の熱伝達面との間に気化領域を確立するように構成および配置され、該気化領域において、運転状態中に、前記燃料噴霧が実質的に加熱されて気化され、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、急速に加熱されるように配置され、冷間状態下で衝突した噴霧を気化させて、前記内燃機関に燃料蒸気を供給するように構成される燃料気化器。
【請求項６９】
前記液体燃料供給システムが、軸線を中心に分配される噴霧パターンを少なくとも１つの出口から生成するように構成され、前記第１の熱伝達面が、前記噴霧を囲む回転表面の形状であり、前記第２の熱伝達面が、前記噴霧の全般的な前進方向に対向して前記軸線を横切って配置された表面を備える請求項６８に記載の燃料気化器。
【請求項７０】
前記第２の熱伝達面が、前記電気系統によって電圧が印加される少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ１、１５６、５２４、７０２）によって加熱される請求項６８または６９に記載の燃料気化器。
【請求項７１】
前記第２の熱伝達面が、熱伝導板によって画成され、前記グロープラグが前記板と熱接触する請求項７０に記載の燃料気化器。
【請求項７２】
冷間状態下でのみ前記第２の熱伝達面の前記グロープラグに電圧を印加するための制御装置を含む請求項７０または７１に記載の燃料気化器。
【請求項７３】
前記室が、気化作用のために前記熱伝達面の両方が露出される単一の容積を画成する請求項６８に記載の燃料気化器。
【請求項７４】
運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項６８〜７３のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項７５】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、また運転状態中に、空気が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される前記内燃機関用の燃料気化器であって、
容積（１２；５２；１０４；５０４；６０４；Ｖ）を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、前記電気系統からの電力によって各々が加熱される第１および第２の熱伝達面（６０、７２、１０６、５１８または７０６、および７０、１５４、５２６または７０４参照）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧を少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記第１の熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（１２；１０４；Ｄ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面の上方を移動して前記熱伝達面から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記圧力室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、衝突した噴霧を気化させるように構成され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路に設けられ、前記燃料気化器が、前記容積内の正圧を維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項７６】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられ、また液体ディーゼル燃料を気化させるように構成される前記内燃機関用のディーゼル燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、また前記電気系統からの電力によって加熱される熱伝達面（Ｓ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体ディーゼル燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備えるディーゼル燃料気化器であって、
前記室および前記液体燃料供給システムが、前記熱伝達面に対して、前記少なくとも１つの出口と前記熱伝達面との間に混合領域（１２；１０４；Ｄ）を確立するように構成および配置され、該混合領域において、前記燃料噴霧が前記出口から前記容積を通って前進するときに、前記燃料噴霧が、事前に前記熱伝達面（Ｓ）の上方を移動して前記熱伝達面（Ｓ）から加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって実質的に加熱されて気化され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；５３８；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路（２０；６２；１２５；５３２；７１４；７３２；７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内の正圧を維持しつつ、前記内燃機関への加圧ディーゼル燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置されるディーゼル燃料気化器。
【請求項７７】
制限された加圧空気流を前記容積に導入するように構成および配置された空気入口を含む請求項７６に記載のディーゼル燃料気化器。
【請求項７８】
第２の熱伝達面（７０；１５４；５２６；７０４）を含み、前記圧力室および前記液体燃料供給システムが、前記第２の熱伝達面に対して、冷間状態下で液体噴霧を前記第２の熱伝達面に直接衝突させることを可能にするように構成および配置され、前記第２の熱伝達面が、衝突した噴霧を気化させて、前記内燃機関に燃料蒸気を供給するように構成される請求項７６または７７に記載のディーゼル燃料気化器。
【請求項７９】
内燃機関用の燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）であって、容積を画成する密閉圧力室と、前記容積に設けられ、かつ加熱されるように配置された熱伝達面と、圧力下でまた空気が存在しない状態で、拡大パターンの液体燃料噴霧を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムとを備える燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）であって、前記液体燃料供給システムが、液体燃料噴霧の制御された脈動を前記容積内に噴射するように構成された燃料噴射システム（７２６）を備え、各脈動が、前記内燃機関とタイミング関係にあり、かつ前記内燃機関の燃焼領域への燃料充填に適切な量であり、前記熱伝達面が、前記噴霧に対向する横方向面（７０４）と、前記噴霧を囲む外壁部（７０６）とを含み、前記熱伝達面が、前記噴霧を加熱して燃料蒸気を発生させるようにグロープラグ（７０２）に関連付けられ、流量制御部が、液体噴霧の各脈動に従う時間間隔で前記内燃機関とのタイミング関係において開くべく構成された弁（７３６Ｂ）を備える燃料気化器および蒸気噴射器（Ｂ）。
【請求項８０】
前記熱伝達面（７００）が底部および側面を有するカップ形状であり、前記燃料噴射システムが、前記噴霧を前記カップ形状内に、前記底部に対して向けるように配置される請求項７９に記載の燃料気化器および噴射器。
【請求項８１】
グロープラグが、前記熱伝達面、または前記カップ状部材の前記底部を加熱する請求項７９または８０に記載の燃料気化器および噴射器。
【請求項８２】
ディーゼル燃料を気化させるように構成される請求項７９〜８１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項８３】
内燃機関で作動されるバッテリおよび電源を備える電気系統が備えられた内燃機関用の燃料気化器であって、
容積を画成する密閉圧力室（１０；５０；Ｃ）と、
前記容積に設けられ、また前記内燃機関の前記電気系統のみによって加熱されるように配置された少なくとも１つの熱伝達面（Ｓ）と、
圧力下で、拡大パターンの液体燃料噴霧（Ｌ）を、前記熱伝達面から離間された少なくとも１つの出口から前記容積内に噴出させるように配置された液体燃料供給システムと、
を備える燃料気化器であって、
前記室、前記液体燃料供給システム、および前記熱伝達面の加熱が、実質的に圧力下で燃料を気化させて燃料蒸気を生成するように協働すべく構成および配置され、
前記燃料気化器が、流量制御部（２２；６４；１３２；６３８；７１６；７３６）を含む蒸気流出通路（２０；６２；１２５；５３２；７１４；７３２；７３４）に設けられ、前記燃料気化器が、気化が行われる前記容積内を実質的に超大気圧に維持しつつ、前記内燃機関への加圧燃料蒸気の流れを可能にするように構成および配置される燃料気化器。
【請求項８４】
空気流が実質的に存在しない状態で液体燃料を気化させるように構成される請求項８３に記載の燃料気化器。
【請求項８５】
前記圧力室内への空気の流れを制限して液体燃料を気化させるように構成される請求項８３に記載の燃料気化器。
【請求項８６】
前記空気が、前記液体噴霧の霧化を促進するような圧力下で噴射される請求項８５に記載の燃料気化器。
【請求項８７】
全般的な伸展方向を有し横方向に延在する熱伝導部材（６２；７０；１１０；１５４；５２６；７０４）によって画成された熱伝達部材と、前記伝導部材と緊密に熱接触する加熱部を有する電圧印加可能な少なくとも１つのグロープラグ（Ｇ；Ｇ１；１０８；１５６；５２４；６２２；７０２）とを有する燃料気化器であって、前記グロープラグの軸線が、前記熱伝導部材の前記伸展方向に対して略直角である燃料気化器。
【請求項８８】
蒸気を発生させる熱伝達面が、回転表面の形状の壁部材（１４；１０６；５１８）の内面を備え、また前記横方向に延在する熱伝導部材が、前記壁部材を囲んで前記壁部材と熱接触する環状部材（６２；１１０；５１６）を備える請求項８７に記載の燃料気化器。
【請求項８９】
前記横方向に延在する熱伝導部材（７０；１５４；５２６；７０４）が、噴射器からの燃料噴霧の方向に対して横方向に延在する部材を備える熱伝達面を備える請求項８７に記載の燃料気化器。
【請求項９０】
前記部材が熱伝導板（７０；１５４；５２６；７０４）を備える請求項８９に記載の燃料気化器。
【請求項９１】
前記横方向に延在する部材が、カップ状燃料気化室の底部（７０４）を画成する請求項８９に記載の燃料気化器。
【請求項９２】
前記横方向に延在する部材が、混合するために流れを再循環パターンに導くのを補助するように形成される請求項８９〜９１のいずれか１項に記載の燃料気化器。
【請求項９３】
プラチナ合金からなる細長い螺旋コイル（８０２）の形状の内部電気抵抗ヒータと、抵抗加熱コイルが位置する内部空洞を画成する耐熱金属からなる端部が閉じられた細長い外管（８１２）と、前記ヒータと前記管との間に熱伝導経路を形成しつつ前記ヒータを前記管から電気的に絶縁する微細なガラス粉末（８０４）から実質的になる前記管内の熱伝導性電気絶縁充填材とを備えるグロープラグ。
【請求項９４】
前記抵抗加熱コイルの外端が終端部材（８０６）に接続され、該終端部材が、耐熱圧力シールガラス（８０８）によってグロープラグの外部構造に対してシールされる請求項９３に記載のグロープラグ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
グロープラグ（すなわち、管のような突出部の抵抗加熱に基づく電気ヒータ）は、蒸気発生に有効であることが確認されている。長寿命のグロープラグは丈夫な構造を構成する。好ましい構成は、主にプラチナからなる中央抵抗器を含み、また抵抗素子と周囲熱伝導管との間の空間を満たすガラスを実質的に含む熱伝導性の微細な電気絶縁粉末を含む。耐熱シールは耐熱圧力シールガラスからなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
生産に適した図２Ａの実施形態と同様の構造は、一体成形することが可能であり、例えば、金属製の、一例としてアルミニウム製の一体鋳造品であることが可能であり、この一体鋳造品に、グロープラグに等しい装置が組み込まれる。他の例では、図１Ａの環状熱分配部材の構成および図２Ａの横方向部材の構成の両方を組み合わせたユニットを、アルミニウム鋳造品のような単一ユニットに結合することが可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
円筒壁１０６は、エンジンの電気系統で作動されるグロープラグ１０８Ａと１０８Ｂによって熱伝達されることにより加熱される。例えば、シリンダを中心に対称的に配置された３つのグロープラグが存在し得る。ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ）によって製造された本出願で作動可能なグロープラグは、ニュージャージー州モントベール（Ｍｏｎｔｖａｌｅ，Ｎ．Ｊ．）にあるメルセデス−ベンツＵＳＡ社（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ  ＵＳＡ，ＬＬＣ）から品番００１．１５９．２１０１として入手可能である。これらのグロープラグの先端は、約３００°Ｆの温度を容易に達成できる（図２０〜図２２参照）。他の実施例（図示せず）では、追加のグロープラグを使用して、円筒壁１０６を加熱してもよい。グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは、内側の壁部１０６によって、また離間した外側の円筒壁１１４によって画成された環状空間１１２に配置される。グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは、例えば圧入されることによって、優れた熱伝導を行う熱伝導性環状金属リング１１０を使用して熱エネルギを壁部１０６に伝達する。外部への熱損失を低減するために、断熱空間１１５が環状リング１１０の外周と周囲ハウジングとの間に形成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
図６を参照すると、気化器４００は、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂが、異なる熱伝達経路を介して容積１０４を加熱することを除いて、気化室１００（図３）と同様である。気化器４００では、グロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂは円筒壁１１４の孔に圧入される。緊密かつ永続的にシールされた環状容積４０２は円筒壁１１２を囲む。容積４０２は、作動状態下では液体であり得るある量の熱伝導性金属４０４を含む。熱伝導性金属４０４は、容積４０２の下底の周囲に環状形態で連続的に分配される。熱伝導性金属４０４は、壁部１１２の対応する外部と熱接触する。いくつかの実施例では、金属４０４を約３００°Ｆに加熱できる。これらのいくつかの実施例では、熱伝導性金属４０４はナトリウムである。熱はグロープラグ１０８Ａ、１０８Ｂから熱伝導性金属壁１１４に伝達され、そこから熱伝導性金属４０４にまた熱伝導壁１１２に伝達される。離間した位置で熱を導入するにもかかわらず、またエンジンの作動中にグロープラグのオンオフを繰り返すにもかかわらず、固体から液体にまた液体から固体に変化する際の金属の温度が一定であることにより、均一な温度を室の周囲で維持することを可能にするヒートシンク効果が導入されることに留意されたい。同様に、液状熱伝達媒体をヒートパイプ方式に従って設けてもよい。燃料蒸気を発生させる熱伝達面に関する所望の温度において、この熱伝達ユニットが設計される圧力範囲内では、この液体は、熱伝達容積に充満するガス燃料への位相変化を受け、また蒸気を発生させる熱伝達面を画成する壁部を加熱する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
図８Ａを参照すると、気化器５４４は、図６に関連して上述したような熱伝導特性を有することを除いて、気化器５００と同様である。グロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂは、円筒壁５１２に圧入され、またグロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂからの熱は、熱伝導性金属５４６を介して容積５０４に伝達される。容積５１４は、作動状態下では液体であり得るある量の熱伝導性金属５４６を含む。いくつかの実施例では、金属５４６を約３００°Ｆに加熱できる。これらのいくつかの実施例では、熱伝導性金属５４６はナトリウムである。熱は、グロープラグ５１０Ａ、５１０Ｂから熱伝導性金属壁５１２に伝達され、その金属壁から熱伝導性金属５４６に伝達され、またその金属から熱伝導壁５１２に伝達される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
図９Ｂと図９Ｃには、今説明したシステムと同様のシステムが、Ｖ型８気筒エンジンに関連して概略的に示されている。２つの燃料レール５３６Ａと５３６Ｂには、それぞれの組の４つの燃料蒸気噴射器が設けられ、一方、冷間始動用噴射器５６０は、吸気口５４２に従って液体燃料噴霧を空気中に噴射するように中央に配置される。また、この図面には、蒸気供給ラインの圧力を制御するための圧力制御弁２２Ａと、エンジン管理コンピュータによって制御されるアイドル空気制御弁とが示されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
図９Ｄは、ソレノイド作動式のピントル燃料蒸気噴射器５３８’を概略的に示している。ピントル弁組立体７０３は、それに設けられるシリンダの爆発行程のために、作動する毎に、充填燃料蒸気を通過させるように構成される。ピントル弁組立体７０２の基本構造は、その通路が、同一の重量の充填蒸気に必要なより大きな体積流量を可能にするために、特徴として実質的により大きいことを除いては、液体燃料噴射器の基本構造と同様である。作動ロッド７０４は、ピントル部材から、ソレノイドコイル７０８と磁気的に相互作用するように選択された材料からなる平行移動可能なアーマチュア７０６に延在する。コンピュータ制御の下で、コイルに電圧が印加されると、アーマチュアは、磁力により、図示した位置に持ち上げられ、リターンスプリング７１０の抵抗に抗する。ソレノイドコイル７０８の電圧が遮断されると、ソレノイドコイルの磁界が崩壊して、スプリングにより、ピントル部材が、その座部に対して確実に閉じられる位置に戻される。燃料蒸気が、蒸気燃料レール５３６から噴射器組立体を通って蒸気噴射器の底部のピントル弁ポートに自由に移動することを可能にするように、蒸気通路が、移動する構造の全長に沿って延在する。この図の特定の装置では、流路は、リターンコイルスプリング７１０の中空中心部を通って、アーマチュアの中央通路７０６に入り、そこからアーマチュアの出口７０９を出て、作動ロッドの外側に沿って通り、次に、開口した中央弁通路７１１のガイドを通過して外側に出る。一実施例では、蒸気噴射器のピントル弁の出口通路は、０．０３２インチである（例えば、０．００４〜０．００８インチの液体噴射器と比較）。いくつかの実施例では、多数の蒸気出口開口部は、蒸気流を分散させるために、蒸気噴射器のピントル部材の排出側に設けられる。蒸気燃料噴射器の材料および構造は、高温蒸気の蒸気温度に耐えて、寿命が長くなるように選択される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
説明してきた原理はディーゼルエンジンにも有用である。図１０を参照すると、気化器６００はディーゼル燃料蒸気をディーゼルエンジン６４０に供給する。ディーゼルエンジン６４０は、電力を供給できる電気系統に関連付けられる。気化器６００は、ある圧力で液体ディーゼル燃料を１つのまたは１組の小さい孔を通して容積６０４内に噴霧する噴射器６０２を含む。一実施例では、液体燃料噴射器６０２は、直径約０．００１インチの単孔開口部を有する。噴射器６０２は、「オン」の電気信号が噴射器を開き、一方、「オフ」の電気信号が噴射器を閉じるように電子制御可能である。噴射器６０２からの噴霧は、軸線を中心として円錐形の噴霧を形成する。暖機運転状態中に、気化容積６０４は、周囲円筒壁６１２からの熱によって加熱される再循環する燃料蒸気を含む。図１に示した工程と同様に、気化器６００は、噴霧と、事前に壁部６１２の上方を移動してそこから加熱を受けている再循環された加熱燃料蒸気とを強力に混合することによって、噴射器６０２からの液体ディーゼル燃料噴霧を気化させる。暖機運転状態中に、容積６０４内の温度は気化温度に維持される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
上述の実施例と同様に、円筒壁６１２は、グロープラグ６０６Ａと６０６Ｂによって熱伝達されることにより加熱される。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂはディーゼルエンジンの電気系統で作動される。ボッシュ社（Ｂｏｓｃｈ）製の本出願で作動可能なグロープラグは、ニュージャージー州モントベール（Ｍｏｎｔｖａｌｅ，Ｎ．Ｊ．）にあるメルセデス−ベンツＵＳＡ社（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ  ＵＳＡ，ＬＬＣ）から品番００１．１５９．２１０１として入手可能である（図２０〜図２２参照）。他の実施例（図示せず）では、追加のグロープラグを使用して、円筒壁６１２を加熱してもよい。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂは、容積６０４の周囲に延在する環状空間６０８に配置される。グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂは、円筒部材６１２の周囲に圧入される熱伝導性環状金属リング６１０を介して、熱エネルギを壁部６１８に伝達する。円筒壁６１８は環状空間６０８を囲む。円筒壁６１２、６１８は底板６１４に載置され、また頂板６１７は構造を密閉する。プレート６１４、６１７と円筒壁６１２、６１８との間のシールリングにより、容積６０４内の圧力を維持することが可能になる。部分６１２、６１４、６１７および６１８は、熱伝導性金属、例えばアルミニウムまたは適切な耐熱合金から製造される。一実施例では、円筒壁６１２の厚さは１／８インチであり、一方、容積６０４の直径は２と１／４インチである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
エンジン６４０の始動中、気化器６００は、典型的に、暖かいディーゼル燃料蒸気が容積６０４内にまだ存在していないので低温である。この始動時間中に、噴射器６０２からの液体ディーゼル燃料噴霧を気化させるために、加熱された衝突板６２０が使用される。このことは、気化室５０に関連して説明した方法（図２）に従う。一実施例では、衝突板６２０は、厚さが１／１６インチの板であり、板６２０の層を通る１／３２インチの複数の孔を有し、衝突板６２０の下方には貯蔵容積６１６がある。複数の孔により、ディーゼル燃料蒸気および空気が板６２０を通って往復することが可能になる。板６２０は、熱伝導性金属、例えばアルミニウムまたは適切な耐熱合金である。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂは衝突板６２０を加熱する。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂはディーゼルエンジンの電気系統で作動される。グロープラグ６２２Ａ、６２２Ｂは冷間始動期間中にオンにされ、次に、オフにされる。熱電対６２４は衝突板６２０の温度を測定する。制御装置（図示せず）は、熱電対６２４からのフィードバックを用いて、グロープラグ６０６Ａ、６０６Ｂを制御し、容積６０４内の特定の温度を維持する。制御装置は、ＰＩＤ（比例、微分、積分）線形制御規則を用いて、容積６０４内の温度を維持することが可能である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
説明してきた原理は、エンジン用の分散した気化燃料にも適用できる。ここで重要なものは、ピストンエンジンの単一のシリンダ専用の気化器である。このような気化器に蒸気噴射器を直接設けることが可能である。図１１と図１１Ａの実施形態では、中央ヒータによって発生する熱に基づき、衝突による接触加熱と、自由空間における混合とが組み合わせられることによって、気化が行われる。これらの図面の例では、グロープラグ７０２は、カップ状熱伝導部材７００の底部の中央に配置される。図示したように、グロープラグは、液体噴霧と接触するために露出されてグロープラグの上方に向けられた高温端を有する。カップ部材７００は、中央グロープラグと熱受容関係にある横方向に延在する熱伝導底壁７０４と、グロープラグ７０２から熱を同様に受け取るために底壁と熱継続関係にある直立した熱伝導外側側壁７０６とからなる。カップの頂部が、頂部部材７０１によって密閉されて、実質的に超大気圧Ｐ１で作動するように構成される圧力室Ｃが完成する。カップの内面は、流体のための熱伝達面を画成する。頂部部材には液体噴霧噴射器７１０が配置される。液体噴霧噴射器７１０は、グロープラグに向かって下方に向けられ、また前記液体噴霧噴射器の大部分の噴霧が、グロープラグと、それに近接する熱伝達面の領域とに接触するように構成および配置される。以前の実施形態と同様に、蒸気出口流路７１４が存在する。蒸気出口流路７１４、およびそれに関連する出口制御システム７１６が概略的に示されている。これらは、気化室内の超大気圧を維持するために有効である。図示したように、底壁部材７０４の露出面は、流入流を環状に移動させて混合するように案内するために、トロイドの一部として形成される。半径方向断面では、カップの底面は、円筒状グロープラグの露出面から外側に向かって下方に湾曲して、水平になった後、次に外側に向かって上方に湾曲するように形状が変化し、カップの外壁７０６に至る。この底面は、下向きの軸対称の噴霧と協働して、液体噴霧が加熱されるときに液体噴霧を、また蒸気が発生するときに蒸気を、混合Ｄによって熱交換を行うのに有用な循環流内に案内する。循環流の循環の頂部において、流れが内側向きになって、新たに到達した液体噴霧の霧化粒子に衝突して混合する。このことにより、噴霧された液体粒子の気化が促進される。室内の圧力が高くなると、発生した蒸気の密度もそれだけ大きくなり、混合による熱伝達もそれだけ高くなり、したがって気化器の寸法をそれだけ小さくすることが可能になる。この構成が、個々のエンジンシリンダまたは隣接する少数のシリンダで実用的であるように十分にコンパクトであり得ることが実現される。製品形態では、内面に継手なしで、グロープラグ、およびカップ状室の底部、実際には、室全体を一体的に製造できる。例えば、熱伝導性の耐熱金属からなる鋳造品は、その裏側に、連続する底面および中央凹部を有することが可能であり、前記裏側には、グロープラグに使用されるような抵抗ヒータ要素がシールされ、これにより、カップ部材の中央部が、有効なグロープラグになる。いくつかの実施形態では、作動圧力を数百ｐｓｉ以上の圧力に上昇させることを可能にするように、ユニットを高圧容器として構成することが可能であるので、対応する高温の気化に耐えることができる室の壁部用の材料を選択するように配慮する。いくつかの例では、室の少なくとも一部の材料はセラミックであり得る。セラミック部材自体の一部は、一般に、いくつかの種類のグロープラグで現在使用されているように、気化器の電気抵抗加熱要素をなすことができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007530847.tif 000050
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007530847.tif 000051
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９Ｄ】
2007530847.tif 000052
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2007530847.tif 000053