(57)【要約】内燃機関用燃料気化装置は、ある容積を画成して加熱される閉鎖された圧力室と、液体燃料噴霧を噴射するように配置された液体燃料供給システムを有する。この閉鎖された圧力室は、少なくとも一つの出口と熱伝導面の間に混合領域を形成するように、熱伝導面に関して構成されると共に配置され、この混合領域では、燃料の噴霧が、前述の容積を通ってその出口から前進するにつれて、以前に熱伝導面上を移動することによって熱伝導面から熱を受領し、かつ、再循環されて加熱された、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る。この燃料気化装置は蒸気流出通路と連絡し、この蒸気流出通路を介して、加圧された蒸気は、少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、閉鎖された圧力室に流出する。この熱伝導面は、閉鎖された圧力室の外部の周りを循環する内燃機関の冷却剤によって加熱されるように配置することができる。
2013508600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の容積を画成する第一の閉鎖された室であって、前記閉鎖された室は熱伝導面を有し、前記閉鎖された室は円筒形の中央部と球形の端部とを有する圧力室である、前記第一の閉鎖された室と、
前記第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、
液体燃料噴射の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから前記第一の容積の内部に噴出させる、液体燃料供給ラインを有する、液体燃料供給システムと、
前記エンジンからの熱流体システムであって、加熱された流体を前記第二の容積を通して循環させ、前記第一の閉鎖された室を通して前記加熱された流体から熱を移動させ、そして、前記液体燃料を気化させるように構成された、前記熱流体システムと、
燃焼用燃料ラインを介して内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給するように、前記第一の閉鎖された室から気化された燃料を移動させるように構成された、気化された燃料の出口と、
前記第一の閉鎖された室の内部の圧力が予め決められたしきい値を超えると開放し、前記液体燃料供給システムに気化された燃料を移動させるように構成された、圧力逃がし弁と、
を有する、内燃機関用の燃料気化システム。
【請求項２】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、前記熱伝導面は壁で構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項３】
請求項２に記載された燃料気化システムにおいて、前記熱伝導面は、更に、前記第一の閉鎖された室と熱的に連絡した、増加された表面積を有する部材で構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項４】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、更に、液体燃料が、前記縁気体燃料供給ラインから前記燃焼用の燃料の供給ラインに流れるように構成された、液体燃料バイパスを有する、前記燃料気化システム。
【請求項５】
請求項４に記載された燃料気化システムにおいて、前記第一の閉鎖された容積が、気化された燃料を十分に供給することができないときにのみ、前記液体燃料バイパスが、前記内燃機関の要求を満足するように開放するように構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項６】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、更に、気化されなかった燃料を前記液体燃料供給ラインに戻すように構成された、液体燃料還流ドレイン出口を有する、前記燃料気化システム。
【請求項７】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、前記第一の閉鎖された室は上端とこれに対向する下端を含み、前記気化された燃料の出口は前記上端に近接するように配置されている、前記燃料気化システム。
【請求項８】
請求項７に記載された燃料蒸気システムにおいて、燃料噴射ノズルが前記上端に近接して位置する、前記燃料気化システム。
【請求項９】
内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法であって、
気化室を少なくとも部分的に囲繞する室を通して、加熱された流体を循環させ、
前記加熱された流体から前記気化室に熱を移動させ、
液体燃料供給ラインを介して、ほぼ液体の燃料を気化室に供給し、
前記ほぼ液体の燃料を前記気化室内で気化させ、超大気圧に加圧された燃料蒸気を生成し、
前記超大気圧に加圧された燃料蒸気を、前記気化室から燃焼室の燃料供給ラインに排出させ、
前記気化室内の圧力が予め決められたしきい値を超えるときには、圧力逃がし弁を開放して、気化された燃料を液体燃料供給システムに移動させ、
そして、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保するために、
前記気化室からの前記超大気圧に加圧された燃料蒸気が、前記内燃機関の燃料必要量を満足させるには十分でないときには、液体燃料バイパス弁で電気信号を受信し、
前記信号を受信すると前記液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放し、そして、
前記液体燃料供給ラインから前記燃焼室に燃料を供給するラインに前記液体燃料バイパス弁を介して、液体燃料を迂回させることによって、前記気化室を少なくとも部分的にバイパスさせ、
これにより、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保する、
内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載された内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法において、前記方法は、更に、液体燃料を前記気化室から前記液体燃料供給ラインに戻すことを含む、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【請求項１１】
内燃機関の燃料気化装置であって、前記燃料気化装置は、
ある容積を画成する閉鎖された圧力室と、
前記容積に連合し、加熱されるように配置された、熱伝導面と、
液体燃料噴霧の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから、前記容積内に、超大気圧下で噴射するように配置された、液体燃料供給システムであって、前記液体燃料供給システムは、蒸発用の容積に燃料を噴射し、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に供給する、前記液体燃料供給システムと、及び
少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置を有する流量制御であって、前記少なくとも一つの燃料蒸気噴出装置は、それぞれ、それぞれの少なくとも一つの燃焼領域に直接に、又は、間接に、連絡し、かつ、内燃機関の出力の要求に応じて動作するように構成され、これにより、前記閉鎖された圧力室内で実質的に超大気圧が維持される間に、加圧された燃料蒸気は前記内燃機関に流入することができる、前記流量制御とを有し、
前記閉鎖された圧力室と前記液体燃料供給システムは、前記少なくとも一つのオリフィスと前記熱伝達面の間に、混合領域を形成するように、前記熱伝導面に関して、構成されると共に配置され、前記混合領域において、前記燃料の噴霧は、前記オリフィスから前記容積を通って前進するにつれて、以前に前記熱伝達面上を移動して前記熱伝達面から熱を受領した、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、
前記燃料気化装置は、前記少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、前記閉鎖された圧力室に加圧された蒸気を流出させる、蒸気流出通路と連絡し、
前記熱伝達面は、前記閉鎖された圧力室の外部の周りを循環する内燃機関の冷却剤によって、少なくとも部分的に加熱されるように配置された、
内燃機関の燃料気化装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載された燃料気化装置において、第二の閉鎖された室が、前記閉鎖された圧力室を少なくとも部分的に囲繞し、そして、前記内燃機関の冷却剤が循環する容積を画成する、前記燃料気化装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された燃料気化装置において、前記第二の閉鎖された室は、更に、エンジンの冷却剤の入り口とエンジンの冷却剤の出口を有し、前記エンジンの冷却剤の入り口を通って流入する前記エンジンの冷却剤は、前記エンジンの冷却剤の出口を通って流出する前記エンジンの冷却剤よりも、高温である、前記燃料気化装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載された燃料気化装置において、前記閉鎖された圧力室は、更に、気化されなかった燃料を前記液体燃料供給システムに戻すように構成された、液体燃料還流出口を有する、前記燃料気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼を改善するために液体燃料を燃料蒸気に変えるシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料がエンジンに供給される方法は、燃料効率と排気物質の両方に重大な影響を及ぼす。気化器を備えたピストン・エンジンにおいては、液体ガソリンが燃焼用空気流の中央に導入され、その後、空気と燃料の混合気はエンジンのシリンダに分岐されて分配される。複数のシリンダに燃料噴射装置を備えたピストン・エンジンでは、加圧された液体燃料は、液体燃料粒子群の噴霧を噴射するように、燃料噴射装置のノズルを強制的に通過させられる。これらの噴霧は、シリンダの吸気ポートで混合気に噴射されるか、又は、直接、燃焼領域に噴射される。これらのエンジンやその他のエンジンにおける燃料の不完全燃焼は、燃料の節約に悪影響を及ぼすと共に、有害な排気物質を生成する。
【０００３】
過去数十年にわたり、内燃機関の燃料効率を向上させ、排気物質を減少させるための手段として、予め気化された燃料についての種々の提案がなされている。
【０００４】
クーク（米国特許第５７４６１８８号）及びシェトレイ（米国特許第６７５８１９４号）は、電気加熱要素を用いた燃料気化装置のいくつかの実施例を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５７４６１８８号
【特許文献２】米国特許第６７５８１９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の提案にも関わらず、燃料効率を向上させ、排気物質を減少させるための余地はかなり存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
内燃機関用の燃料蒸発装置は、少なくとも一部を壁で囲繞された第一の容積を画成する第一の閉鎖された室と、この第一の閉鎖された室の内部の熱伝達面と、この第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、液体燃料供給ラインと燃料噴射装置を有し、この燃料噴射装置は、加圧下で、熱伝達面から間隔をおいた少なくとも一つのオリフィスから、液体燃料の噴霧の拡大されたパターンを第一の容積内に噴射するように配置されている、液体燃料供給システムを含む。熱流体システムは、加熱された流体を第二の容積に導入し、この加熱された流体から第一の閉鎖された室の全てを介して熱を伝達するように構成され、そして、気化された燃料の出口は、気化された燃料を、第一の閉鎖された室から、エンジンの少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する燃焼燃料供給ラインに移動させるように構成されている。
【０００８】
いくつかの実施例においては、第一の閉鎖された室の熱伝達面は、第一の閉鎖された室の壁である。随意に、この熱伝達面は、供給ステムの壁と熱伝導する、表面積を増加された部材であることができる。
【０００９】
この気化システムは、また、最適な圧力逃し弁を含むことができる。この圧力逃し弁は、第一の閉鎖された室の内部の圧力が、予め定められたしきい値を超えると開放し、かつ、気化された燃料を液体燃料供給システムに移動させるように構成することができる。第一の閉鎖された室は、また、上端と下端を含み、この上端に、気化された燃料の出口を構成し、この下端に、液体燃料のリターンが構成することができる。
【００１０】
いくつかの実施例は、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法を提供することができる。この方法は、気化室を少なくとも部分的に囲繞する容積に、加熱された流体を導入し、この加熱された流体から気化室に熱を移動し、液体燃料供給ラインを介して燃料を気化室に供給し、超大気圧でほぼ液体の燃料を気化室に噴射し、このほぼ液体の燃料を気化室内で気化し、そして、気化された燃料を気化室から燃焼室燃料供給ラインに吐出させることを含む。
【００１１】
本発明の方法は、更に、液体燃料バイパス弁で、気化室から供給される気化された燃料が燃焼領域で必要とされる燃料に不十分であることを示す信号を受信し、液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放し、液体燃料を液体燃料供給ラインから燃焼室燃料供給ラインにそらせることによって、気化室を迂回させることを含むことができる。本発明の方法は、また、液体燃料を気化室から液体燃料供給ラインに戻すことを含むことができる。更に、本発明の方法は、気化室内の圧力が予め定められたしきい値を超えると、圧力逃し弁を開放させることを含むことができる。
【００１２】
本発明のいくつかの実施例は、内燃機関用の燃料気化装置乃至燃料蒸発器を含むことができる。この燃料気化装置は、ある容積を画成する閉鎖された圧力室と、この容積と関係し、かつ、加熱されるように配置された、熱伝導面と、この熱伝導面から間隔をおいた少なくとも一つのオリフィスからこの容積内に、液体燃料の噴霧の拡大されたパターンを超大気圧下で噴射するように配置された、燃料供給装置を含み、この液体燃料供給装置は、燃料を、気化のための容積内に噴射し、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に供給する。この閉鎖された圧力室と液体燃料供給ラインは、少なくとも一つの出口と熱伝導面との間に混合領域を形成するように、構成されると共に熱伝導面に関して配置され、この混合領域において、燃料の噴霧は、前述の容積を通って前述の出口から前進するときに、以前に熱伝導面上を移動して熱伝導面から熱を受け取っている、再計算された、加熱された燃料蒸気と混合することによって、実質的に加熱されかつ気化される。この燃料気化装置は、加圧された蒸気が、蒸気流出通路を介して、閉鎖された圧力室を出て、前述の少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、蒸気排出通路と連携させることができる。この熱伝導面は、閉鎖された圧力室の外側を循環する冷却剤によって少なくとも部分的に加熱されるように、配置することができる。
【００１３】
いくつかの実施例は、更に、第二の閉鎖された室を含むことができる。この第二の閉鎖された室は、前述の閉鎖された圧力室を少なくとも部分的に囲繞し、かつ、エンジンの冷却剤が循環する容積を画成する。更に、いくつかの実施例は、エンジン冷却剤の入り口と、エンジン冷却剤の出口を含むことができる。これらの実施例では、エンジン冷却剤の入り口を通って入るエンジン冷却剤は、エンジン冷却剤の出口を通って出るエンジン冷却剤よりも、高い温度である。
【００１４】
いくつかの実施例は、また、前述の気化装置の流出通路と関係する流れ制御装置を含むことができる。この流れ制御装置は、少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置を含み、この少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置は、それぞれの要求に応じて動作するように構成された、それぞれの少なくとも一つの燃焼領域に直接に又は間接に連通し、前述の燃料気化装置は、加圧された燃料蒸気がエンジンに流れることを可能にし、他方、前述の蒸気が生成される前述の容積内で実質的な超大気圧を維持するように、構成されると共に配置される。前述の燃料気化装置は、また、液体燃料リターン出口を含むことができる。
【００１５】
本発明の範囲内で選択された設計事項の詳細が、添付図面と下記の説明に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の典型的な実施例による内燃機関用燃料蒸発システムの断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の典型的な実施例による内燃機関用燃料蒸発システムの断面図である。
【図３】図３は、本発明の典型的な実施例による燃料気化装置を含む燃料システムの単純化された概略図である。
【図４】図４は、内燃機関と流体冷却剤システムに関する本発明の単純化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここに開示された複数の実施例は、単に、本発明を製造し、使用するための特徴的な方法で例示されているから、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００１８】
本発明は、ある程度詳細に記載されているが、この開示の精神及び範囲から離れることなく、本発明の構造の詳細とその構成要素の配置において、多くの変更態様が可能であることに留意するべきである。本発明は、例示することを目的としてここに記載された複数の実施例に限定されるべきではない。
【実施例１】
【００１９】
本発明の複数の好ましい実施例が図１乃至４に記載されており、ここで、エンジン冷却剤は気化室を加熱するために使用されている。図１に示された蒸発装置の実施例では、気化室９００は冷却剤室９０５によって少なくとも部分的に囲繞され、これにより冷却剤キャビティ９１０を形成している。
【００２０】
液体で冷却される既知の内燃機関においては、冷却剤のような液体は、エンジン及びシリンダーヘッドを通って延在する複数の導管路に分配されて運ばれる。この液体は水でよいが、一般には、水と、エチレングリコールやプロピレングリコールのような不凍剤との混合液である。この冷却剤は、その後、ラジエーターに分配されて運ばれて、この流体の内部からその周囲の外気に、熱が移動させられる。遠心ポンプのようなポンプが、このシステムに冷却剤を循環させる。この冷却剤は、閉じられたシステム内で機能し、再循環される。
【００２１】
図１の実施例では、相対的に高温の冷却剤が、冷却剤入り口９１５を通って、冷却剤キャビティ内に入り、気化室９００の外部の周りを流れて、冷却剤出口９２０で冷却剤キャビティ９１０を出る。この高温の冷却剤は、この冷却剤から相対的に低温の気化室に熱を移動させることによって、気化室９００を加熱する役割を果たす。種々の実施例では、冷却剤から気化室９００に移動する熱量を増加させるため、この気化室の外部は、複数のフィンやその他の表面改良要素を含むことができる。更に、気化室の壁を通って冷却剤から気化室内の燃料に熱が移動することを促進するため、気化室を熱伝導率の高い材料で作ることができる。冷却剤室９０５は、冷却剤室内の熱の保持力を促進し、更に、気化室９００への熱の移動を促進するため、断熱材や熱伝導率の低い材料で作ることができる。
【００２２】
図１の実施例では、好ましくは、冷却剤は、例えばサーモスタットで冷却剤が最高温度又はその付近にあるときに、従来技術で周知のように、自動車の標準的な冷却システムから引き出すことができる。最高温度の冷却剤を気化に用いることが、より効率的な作用を提供する。
【００２３】
図１に示された実施例に加えて、気化室用の燃料入り口９２５は、前述のように、燃料噴射装置であることができる。気化された燃料の出口９３０は、気化された燃料が、気化室９００を出て、少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように設けられる。気化された燃料の出口９３０は、気化室９００の燃料入り口９２５と同じ端部に位置するように、すなわち、気化された燃料の出口が、燃料が噴射される方向に沿って、全体として燃料噴射装置と一致しないように、示されている。この配置は、気化された燃料の出口９３０を通ってこの蒸気が外に出る前に、気化室内の燃料の再循環を促進する助けになる。邪魔板９３５は、新たに噴射された、ほぼ液体の燃料が、気化された燃料の出口９３０を通って放出されることを防止するために、設けることができる。この邪魔板９３５は、更に、燃料入り口９２５を通って流入する新たに噴射された燃料の蒸発を補助するための、ヒートシンクとしても機能する。
【００２４】
液体燃料出口９４０は、液体燃料が蒸発容積９０１を出ることを許容するように、気化室９００の内部に設けることができる。液体燃料は冷却剤から熱を吸収する可能性があり、かつ、液体燃料は気化のために気化室内に入る燃料が使用可能な容積を損なうから、気化室９００の内部に残る液体燃料は気化室内で蒸気の生成に有害である可能性がある。流出する液体燃料がシステムから更に熱を奪うことを防止するため、液体燃料出口は、遮蔽部材９４５によって冷却剤キャビティ９１０から断熱されることができる。気化室９００から取出された液体燃料は、燃料タンクに、又は、蒸発装置に供給する燃料ラインに、戻すことができる。
【００２５】
本発明の他の典型的な実施例は、図２の気化器に説明されている。図２の実施例は、図１の実施例に似ている。気化室９５０は、冷却剤キャビティ９６０を形成する冷却剤室９５５によって、ほぼ囲繞され、冷却剤の入り口９６５と冷却剤の出口９７０の両方を含む。この図示された実施例は、更に、燃料噴射装置として示された燃料入口９７５と、少なくとも一つの燃焼領域に供給するための気化された燃料の出口９８０と、燃料システムに戻すための液体燃料出口９８５とを含む。図２の実施例は、更に、気化室９５０と流入燃料の噴霧との間で効率的な熱伝達を行わせるための熱交換エレメント９９０を含む。この熱交換エレメントは網又はフィン付き部材であることができるが、熱交換エレメント９９０が存在しないときに使用することができる表面積よりも、全体として、大きな表面積からなる領域を含む。この増加した表面積は、液体燃料をより完全に、かつ、より効果的に気化させる、流入燃料表面に使用することができる、より大きな熱交換面を提供する。この熱交換エレメントは、いかなる材料で構成することもできるが、気化室９５０の壁とこの熱交換エレメントの間の熱交換を促進するため、熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。
【００２６】
本発明の燃料気化システムは、特に、電気的な加熱要素を含まない実施例は、更に、冷間状態でのエンジン始動状況や高荷重の状況などの種々の条件下で、燃料を燃焼領域に適切に供給することを確実にするための設備を含むことができる。
【実施例２】
【００２７】
図３は、冷間状態でのエンジン始動と高荷重を許容する設備を含む、本発明の一つの典型的な実施例の概略図である。導電路は点線で示されているのに対し、流体通路は実線で示されている。図式的に表された気化器１０００は、冷却剤の入口１００５と冷却剤の出口１０１０を含む。気化器１０００は、更に、液体燃料の入り口１０１５と燃料蒸気（気化された燃料）の出口１０２０を含む。液体燃料の出口を設けることができるが、説明を簡略にするため、液体燃料の出口は図示されていない。液体燃料は、燃料ライン１０２５を介して、燃料タンクから供給され、燃料ライン１０３０は、液体の形態及び／又は蒸気の形態の燃料を、エンジンの少なくとも一つの燃焼領域に供給する。説明を簡略にするため、高荷重用液体燃料バイパス弁１０４０と冷間状態でのエンジン始動用液体燃料バイパス弁１０４５は別々に描かれているが、これらの弁は、同一の機能を持つ単一の弁に結合することができる。この概略図には、一般的な構成要素が描かれているが、ここに、更なる動作状況が記載されることになる。
【００２８】
図３を再び参照すると、通常の動作状態（すなわち、エンジンの冷却剤が動作温度にあり、通常荷重の状態）では、加熱されたエンジン冷却剤は、冷却剤入口ライン１００５を通って気化器システムに入り、冷却剤出口ライン１０１０を通って気化器システムから出る。液体燃料は、燃料タンクから液体燃料ライン１０２５に沿って流れ、弁１０８５を通って、気化器の液体燃料入口１０１５に導入される。気化された燃料は、気化された燃料の出口１０２０で気化器から流出し、弁１０５５を通り、燃料ライン１０３０を通ってエンジンの少なくとも一つの燃焼領域に至る。
【００２９】
図示された実施例において、冷間状態におけるエンジン始動条件では、気化器１０００の内部を循環している冷却剤から情報を得ている温度センサー１０７０は、冷却剤が、一般的に１８０°Ｆと２２０°Ｆの間にある正常な動作温度でないことを示す。この温度センサーから冷間状態におけるエンジン始動用の液体燃料バイパス弁１０４５に電気信号が送られると、この弁を開放させ、適正な動作を行うために少なくとも一つの燃焼領域が必要な燃料を確実に受け取るように、液体燃料が液体の形態で燃料ライン１０２５からライン１０３０に通ることを許容する。更に、この冷却剤の温度が正常な動作温度よりも低いときには、温度センサー１０７０は弁１０８５と弁１０５５に信号を送り、弁１０８５と弁１０５５を閉鎖させ、又は、弁１０８５と弁１０５５の閉鎖状態を維持させる。これは、液体燃料が気化器に入って、ついには液体燃料が気化器を満たし、気化器が燃料を気化させるために必要な温度に達するのが遅れたり、気化器が燃料を気化させるために必要な温度に達するのを妨害したりすることを防止する。
【００３０】
上述のように正常な状態で機能している間は、エンジンは高出力の要求を経験することができる。この高出力の要求は、自動車エンジンでは、加速し、追い越し、又は、丘を上って行く間に発生し、また、発電用エンジンでは、必要なワット数が付加された電気負荷によって増加するときに発生する。これらの条件下では、この応用に最適な効率を生じるように寸法決めされた気化器によって、燃料需要を瞬時に増加させることに十分に対応することはできないから、追加の燃料が必要になる。この示された概略図において、高負荷用の液体燃料バイパス弁１０４０は、液体燃料が気化器１０００を通過することができるように設けられ、気化器１００は、高負荷用の液体燃料バイパス弁１０４０と燃料ライン１０４０を介して、燃料ライン１０２５から燃焼領域に液体燃料を送る。このような状況下において、液体燃料バイパス弁１０４０がこの気化器で生成された気化された燃料を補うことができるから、弁１０８５と弁１０５５は、閉鎖されるか、閉鎖されないかも知れない。高負荷用の液体燃料バイパス弁の制御信号１０８０は、例えば、自動車の出力制御モジュール（ＰＣＭ）や発電機のエンジン制御装置や増加した吸気圧を使用するバキュームスイッチなどの制御モジュールから、増加した出力要求の指標として発せられる電気信号によって、供給されることができる。
【００３１】
図３に示した概略図を再度参照すると、一時の間、気化器が定常状態の動作温度で動作した後には、この気化器はかなり大量の熱を保有する。エンジンが停止されると、特に以前に気化室内で燃料のパドリングが生じていたときには、気化室内での蒸気の生成は、暫くの間、連続するが、気化器に対する冷却剤の流れも停止する。図示の実施例において、気化室内の最大圧力を制限すると共に、気化器内で増大した過度の圧力を安全に燃料システムに戻すことができるように、大気放出弁１０５０を設けることができる。流体圧力調節装置１０７５が弁に信号を供給することができるが、また、予め決められた圧力のしきい値に達するとこの弁が開放するように構成することもできる。
【００３２】
本発明のシステムを試験した結果、政府の排出物に関する要求の次の範囲において、際立った改善が認められた。すなわち、少なくとも２５％の炭化水素（ＨＣ）含有量の低下、少なくとも７０％の亜酸化窒素（ＮＯｘ）含有量の低下、そして、少なくとも７５％の酸素（Ｏ２）含有量の増加である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、この明細書に添付した図面に関して記載されているが、ここに図示され又は示唆された事項から離れて、これら以外の、そして、更なる態様の変更を、本発明の精神と本発明の範囲の中で為すことができる。
【図１】
2013508600.tif 000003
【図２】
2013508600.tif 000004
【図３】
2013508600.tif 000005
【図４】
2013508600.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月18日(2012.6.18)
【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システムにおいて、前記燃料気化システムは、
第一の容積を画成する第一の閉鎖された室であって、前記閉鎖された室は熱伝導面を有し、前記閉鎖された室は円筒形の中央部と球形の端部とを有する圧力室である、前記第一の閉鎖された室と、
前記第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、
液体燃料噴射の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから前記第一の容積の内部に噴出させる、液体燃料供給ラインを有する、液体燃料供給システムと、
前記内燃機関からの熱流体システムであって、加熱された流体を前記第二の容積を通して循環させ、前記第一の閉鎖された室を通して前記加熱された流体から熱を移動させ、そして、前記液体燃料を気化させるように構成された、前記熱流体システムと、
燃焼用燃料供給ラインを介して内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給するように、前記第一の閉鎖された室から気化された燃料を移動させるように構成された、気化された燃料の出口と、
前記第一の閉鎖された室の内部の圧力が予め決められたしきい値を超えると開放し、前記液体燃料供給システムに気化された燃料を移動させるように構成された、圧力逃がし弁と、
を有する、内燃機関用の燃料気化システム。
【請求項２】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、前記熱伝導面は壁で構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項３】
請求項２に記載された燃料気化システムにおいて、前記熱伝導面は、更に、前記第一の閉鎖された室と熱的に連絡した、増加された表面積を有する部材で構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項４】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、更に、液体燃料が、前記縁気体燃料供給ラインから前記燃焼用の燃料の供給ラインに流れるように構成された、液体燃料バイパスを有する、前記燃料気化システム。
【請求項５】
請求項４に記載された燃料気化システムにおいて、前記第一の閉鎖された容積が、気化された燃料を十分に供給することができないときにのみ、前記液体燃料バイパスが、前記内燃機関の要求を満足するように開放するように構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項６】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、前記燃料気化システムは、更に、気化されなかった燃料を前記液体燃料供給ラインに戻すように構成された、液体燃料還流ドレイン出口を有する、前記燃料気化システム。
【請求項７】
請求項１に記載された燃料気化システムにおいて、前記第一の閉鎖された室は上端とこれに対向する下端を含み、前記気化された燃料の出口は前記上端に近接するように配置されている、前記燃料気化システム。
【請求項８】
請求項７に記載された燃料蒸気システムにおいて、燃料噴射ノズルが前記上端に近接して位置する、前記燃料気化システム。
【請求項９】
内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法であって、前記方法は、
気化室を少なくとも部分的に囲繞する室を通して、加熱された流体を循環させ、
前記加熱された流体から前記気化室に熱を移動させ、
液体燃料供給ラインを介して、ほぼ液体の燃料を前記気化室に供給し、
前記ほぼ液体の燃料を前記気化室内で気化させ、超大気圧に加圧された燃料蒸気を生成し、
前記超大気圧に加圧された燃料蒸気を、前記気化室から燃焼室に燃料を供給する
ラインに排出させ、
前記気化室内の圧力が予め決められたしきい値を超えるときには、圧力逃がし弁を開放して、気化された燃料を液体燃料供給システムに移動させ、
そして、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保するために、
前記気化室からの前記超大気圧に加圧された燃料蒸気が、前記内燃機関の燃料必要量を満足させるには十分でないときには、液体燃料バイパス弁で電気信号を受信し、
前記信号を受信すると前記液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放し、そして、
前記液体燃料供給ラインから前記燃焼室に燃料を供給するラインに、前記液体燃料バイパス弁を介して、液体燃料を迂回させることによって、前記気化室を少なくとも部分的にバイパスさせる、
ことを含む、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載された内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法において、前記方法は、更に、液体燃料を前記気化室から前記液体燃料供給ラインに戻すことを含む、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【請求項１１】
内燃機関用の燃料気化システムであって、前記燃料気化システムは、
ある容積を画成する閉鎖された圧力室と、
前記容積に連合し、加熱されるように配置された、熱伝導面と、
液体燃料噴霧の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから、前記容積内に、超大気圧下で噴射するように配置された、液体燃料供給システムであって、前記液体燃料供給システムは、蒸発用の容積に燃料を噴射し、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に供給する、前記液体燃料供給システムと、及び
少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置を有する流量制御であって、前記少なくとも一つの燃料蒸気噴出装置は、それぞれ、それぞれの少なくとも一つの燃焼領域に直接に、又は、間接に、連絡し、かつ、内燃機関の出力の要求に応じて動作するように構成され、これにより、前記閉鎖された圧力室内で実質的に超大気圧が維持される間に、加圧された燃料蒸気は前記内燃機関に流入することができる、前記流量制御とを有し、
前記閉鎖された圧力室と前記液体燃料供給システムは、前記少なくとも一つのオリフィスと前記熱伝達面の間に、混合領域を形成するように、前記熱伝導面に関して、構成されると共に配置され、前記混合領域において、前記燃料の噴霧は、前記オリフィスから前記容積を通って前進するにつれて、以前に前記熱伝達面上を移動して前記熱伝達面から熱を受領した、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、
前記燃料気化システムは、前記少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、前記閉鎖された圧力室に加圧された蒸気を流出させる、蒸気流出通路と連絡し、
前記熱伝達面は、前記閉鎖された圧力室の外部の周りを循環する内燃機関の冷却剤によって、少なくとも部分的に加熱されるように配置された、
内燃機関用の燃料気化システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載された燃料気化装置において、第二の閉鎖された室が、前記閉鎖された圧力室を少なくとも部分的に囲繞し、そして、前記内燃機関の冷却剤が循環する容積を画成する、前記燃料気化装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された燃料気化装置において、前記第二の閉鎖された室は、更に、内燃機関の冷却剤の入り口と内燃機関の冷却剤の出口を有し、前記内燃機関の冷却剤の入り口を通って流入する前記内燃機関の冷却剤は、前記内燃機関の冷却剤の出口を通って流出する前記内燃機関の冷却剤よりも、高温である、前記燃料気化装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載された燃料気化装置において、前記閉鎖された圧力室は、更に、気化されなかった燃料を前記液体燃料供給システムに戻すように構成された、液体燃料還流出口を有する、前記燃料気化装置。
【請求項１５】
内燃機関用の燃料気化システムにおいて、前記燃料気化システムは、
第一の容積を画成する第一の閉鎖された室であって、前記第一の閉鎖された室は熱伝導面を有し、前記第一の閉鎖された室は、円筒形の中央部と球形の端部を有する圧力室である、前記第一の閉鎖された室と、
前記第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、
少なくとも一つのオリフィスから前記第一の容積に液体燃料噴霧を噴射するための液体燃料供給ラインを有する、液体燃料供給システムと、
前記内燃機関からの熱流体システムであって、加熱された流体を前記第二の容積を通して循環させ、前記第一の閉鎖された室を通して前記加熱された流体から熱を移動させ、そして、前記液体燃料を気化させるように構成された、前記熱流体システムと、
燃焼用燃料供給ラインを介して内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給するように、前記第一の閉鎖された室から気化された燃料を移動させるように構成された、気化された燃料の出口と、及び
前記液体燃料供給ラインから前記燃焼用燃料供給ラインに液体燃料を通すことができるように構成された、液体燃料バイパスと、
を有する、内燃機関用の燃料気化システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載された燃料気化システムにおいて、前記熱伝導面は壁で構成されている、前記燃料気化システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載された燃料気化システムにおいて、前記第一の閉鎖された容積が、前記内燃機関の需要を満足させるために、気化された燃料を十分に供給することができないときにのみ、前記液体燃料バイパスが開放されるように構成された、前記燃料気化システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載された燃料気化システムにおいて、前記燃料気化システムは、更に、気化されなかった燃料を前記液体燃料供給ラインに戻すように構成された、液体燃料還流ドレイン出口を有する、前記燃料気化システム。
【請求項１９】
内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法であって、前記方法は、
気化室を少なくとも部分的に囲繞する室を通して、加熱された流体を循環させ、
前記加熱された流体から前記気化室に熱を移動させ、
液体燃料供給ラインを介して、ほぼ液体の燃料を前記気化室に供給し、
前記ほぼ液体の燃料を前記気化室内で気化させ、超大気圧に加圧された燃料蒸気を生成し、
前記超大気圧に加圧された燃料蒸気を、前記気化室から燃焼室に燃料を供給するラインに排出させ、
信号を受信すると、液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放することにより、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保し、
前記液体燃料供給ラインから前記燃焼室に燃料を供給するラインに、前記液体燃料バイパス弁を介して、液体燃料を迂回させることによって、前記気化室を少なくとも部分的にバイパスさせる、
ことを含む、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載された内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法において、前記方法は、更に、液体燃料を前記気化室から前記液体燃料供給ラインに戻すことを含む、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。
【国際調査報告】
2013508600.tif 000007
2013508600.tif 000008