(57)【要約】【課題】希薄燃焼ディーゼル機関における発進など低速トルク不足から低中速域における、触媒で焼き切れない燃え残り燃料を、トルクを上げる事により成るアクセル開度の減少により燃焼室で力に換える事で焼き切り、解決しようとするものである。【解決手段】希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置は、従来に比べて、ＬＰＧ、ＬＮＧを有効に，熱による膨張や冷却からおこる液相化，気相化、圧力変化などで、気相化を特定できない車両におけるＬＰＧ、ＬＮＧボンベに、自然にのっとった方法にて対応できる、消費電力も最小限に抑えて効果的にエネルギー化して使い，従来のＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加、燃費向上、黒煙減少効果を更に倍増させて完全燃焼を促進させ、。希薄燃焼ディーゼルは低速域では、希薄化によりトルクが不足してしまうが、本発明では逆に低速トルクは黒煙を出さずに強化される。貴重な燃料を浪費させない、大幅に節約して使うことが出来ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関における、ＬＰＧ、ＬＮＧ等を混焼させて完全燃焼を図る装置において，レギュレータより減圧されたＬＰＧ、ＬＮＧをエンジンルーム内の熱で左右されにくい様に補足水を循環させ圧力を安定させる水槽付貯蔵室にて，ここで発生したＬＰＧ、ＬＮＧの余剰圧力を、圧力スイッチにて作動する電磁弁と、ガス逆流防止弁を備えた余剰圧吸収タンクにて受けられる様にして、エンジン低温時と通常運転温度時に合わせて切換えられるように液相除去筒を介した、低温用，常温用電磁弁をそれぞれ設けて、水温センサーとタイムスイッチに制御された低温常温切換リレーで切換えてのち，速度調整器にて速度範囲を設定した、低速及び高速用電磁弁にて、取出すガス量を切換えられる様にした上で，残圧生成タンクに導入してアクセルペタルにつけた停止スイッチで徐々に減圧され供給されるようにしたＬＰＧ、ＬＮＧを，複数本平行に、対抗に配列したニクロム線加熱ヒーターで、液相部分を取除ける気相室をもち、そのニクロム線の配列によりベンチュリー効果を高めた高速加熱触媒器にて、ディーゼル機関に供給できる様に構成した事を特徴とする、希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  黒煙を低減させ、燃費節約の為、世界的に希薄化されているディーゼル機関は，トルク増加及び燃費節約を図るには，高圧電子コントロール噴射、コモンレール方式などにより希薄コントロールして、その為による低中速のトルク低下を過給器などの圧力を高める装置にて補ってみたり，燃え残り排気ガスはＤＰＦなどの触媒により焼き捨てられている。【０００３】  そこで本出願人は，ディーゼル機関の走りの快適性向上と、燃費節約、黒煙の減少の為，完全燃焼していない燃料の成分を、燃焼室の中で焼き捨てエネルギー化する事を目的として，特許文献１、特許文献２を提案した。ディーゼルエンジンに，オクタン価の高いＬＰＧ，ＬＮＧを吸気に噴射して，燃焼室内に充満させ軽油が噴射された燃焼時に着火点プラグの役目として，混焼させ、黒煙となる燃料の部分もエネルギーに換えるディーゼルエンジンの高負荷時の燃え残り燃料を消滅させるものである。【０００４】  特許文献２は、ＬＰＧ、ＬＮＧをディーゼル機関温度が所定値以上に上昇しなければ供給弁が開かない噴射ノズルで、温度センサーがＯＮした時のみ加熱触媒器のニクロム線ヒーター  を加熱させ、ニクロム線ヒーターにこれらの液化ガスは熱せられて全体にムラなく気化促進され、均一化して吸気されることを主体としている装置を備えたものである。【０００５】
【特許文献１】特公平３−９３０２
【特許文献２】実用新案２５４０５３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかし、ＬＰＧ，ＬＮＧにおいて、所定温度に上昇しなければ開かない供給弁や、温度センサーがＯＮした時のみ加熱される加熱触媒器の消費電力も多く，出力増加、燃費向上、黒煙減少においてＬＰＧ、ＬＮＧをエンジンへ噴射するのが暖気後にしか行なわれず，加熱触媒器通過後も、液相化する部分あるから、ディーゼルノックを防止するには不充分である。また、ＬＰＧ、ＬＮＧの均一化を目的とした加熱触媒器では、ＬＰＧ、ＬＮＧがエンジン内に入る時間が遅く、軽油と完全混合させるのに不充分である。【０００７】  希薄燃焼，電子制御化された現在のディーゼルでは，出力増加の為、ターボチャージャーで加圧しているものもあるが，ターボチャージャーの加圧しない低速域では、希薄化によりトルクが不足してしまうから、，最大積載した場合、急登坂などの車速が乗らない発進においては、発進が出来にくくなるので不充分である。希薄燃焼，電子制御化された現在のディーゼルでは，同じく低速トルクが不足するから，低速中速を多用する市街地走行などで、アクセル踏み込み量が増える事で，ＤＰＦなどの触媒の処理機能が低下して，処理しきれなかった分を除去する為に、回転を上げ排気温度を上げなくてはならず，其の為に逆に多くの燃料を消費したり，白煙となって、燃えかすが出るから，不充分である。【０００８】  ＬＰＧ等の液化ガスの液相化，気相化対策技術においても，ＰＴＣヒーターなどの大電流を必要とする気相化などでは、流速が止まった時など，すぐに液相化して，エネルギーロスが多く不充分である。正確無比に噴射コントロールできたとしても，ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧの燃焼効率アップによる燃費性能節約技術的には不充分である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は，このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり，ディーゼル機関における、ＬＰＧ、ＬＮＧ等を混焼させて完全燃焼を図る装置において，市販の冷却水熱交換器を介して、レギュレータより減圧されたＬＰＧ、ＬＮＧを季節などの外気温度の変化によるエンジンルーム内の熱で左右されにくい様に、補足水タンクを、循環させ、エンジン冷却水のように急激な温度高低差のない補足水を循環させる水槽付貯蔵室を設け、キースイッチのＯＮ、ＯＦＦを感知したタイムスイッチで補足水を循環させ圧力を安定させる事が出来る、なお、ここで発生したＬＰＧ、ＬＮＧの余剰圧力を、圧力スイッチにて作動する電磁弁と、ガス逆流防止弁を備えた余剰圧吸収タンクにて自動的に受けられる様にして、ディーゼルノックを防止するようにしている。【００１０】  ＬＰＧ、ＬＮＧをエンジン低温時と通常運転温度時に合わせて切換えられるように液相除去筒を介した、低温用，常温用電磁弁をそれぞれ設けて、低温時とか，常温後でも一旦車両が停止して再スタートする時などに、水温センサーとタイムスイッチに制御された低温常温切換リレーで切換えて液相部分がエンジンに送られないようにしている。ここを通過後、速度調整器にて速度範囲を設定した、低速及び高速用電磁弁にて、取出すガス量を切換えられる様にした上で，残圧生成タンクに導入して、アクセルペタルにつけた停止スイッチで徐々に減圧され供給されるようにしている。残圧生成タンクの圧力差を利用して、低速時にはエンジンブレーキが利き安く，高速時には僅かなアクセル量でどこまでも走れるように残圧によるエンジンの性能変化をうまく利用するように調整している。【００１１】ＬＰＧ、ＬＮＧを，複数本平行に、対抗に配列したニクロム線加熱ヒーターで、液相部分を取除ける気相室をもち、そのニクロム線の配列によりベンチュリー効果を高めた高速加熱触媒器にて、ディーゼル機関に供給できる様に構成したことで、さらに液相部分は取除かれディーゼルノックを押さえることで、完全燃焼を促進させる事が出来、黒煙を出さずにトルク倍増により動力性能を上げ、燃費性能を飛躍的に上げる事が出来る。
【発明の効果】
【００１２】  上述したように本発明の希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置は、ＬＰＧ、ＬＮＧを有効に，熱による膨張や冷却からおこる液相化，気相化、圧力変化などで、気相化を特定できない車両におけるＬＰＧ、ＬＮＧボンベに、自然にのっとった方法にて対応できる、消費電力も最小限に抑えて効果的にエネルギー化して使い，従来のＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加、燃費向上、黒煙減少効果を更に倍増させて完全燃焼を促進させ、貴重な燃料を浪費させないことができる。
【発明を実施する為の最良の形態】
【００１３】  以下本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１４】  図においては，１はＬＰＧ，ＬＮＧボンベである。２は，車速センサーによる低速高速切換リレーに制御され，低速時に開く供給弁である。３は市販の冷却水による熱交換器で，４はレギュレータである。５は、水槽付貯蔵室で、６は、その作動用の電源タイムスイッチ、７は，５を循環させるモーターの付いた補足水タンクである。８は、圧力スイッチであり，９は、圧力スイッチ用の弁である。１０は、余剰圧吸収タンクで、タンクに入ったＬＰＧ，ＬＮＧを５に戻す為の１１逆流防止弁がついている。
【００１５】  １２は液相除去筒であり円筒状である。１３は低温用弁、１４は常温用弁で、１５は低温常温切換リレー、は１５を作動させる１７の水温センサーを介した１６のタイムスイッチである。１８低速用弁、１９高速用弁で、２０の残圧生成タンクに２１の低速用ノズル、２２の高速用ノズルが装着されている。２３は車速センサーによる低速高速切換リレーで、２４は、車両の車速センサーに配線される。２５は，アクセルペタルで，２６はアクセルスイッチで，２７は、車両用バッテリーである。ニクロム線加熱ヒーターにより液相を除去して高速でＬＰＧ、ＬＮＧを噴射させることができる２８の、高速加熱熱触媒器にて，ディーゼル機関に噴射される様に車両エアクリーナー空気取り入れ口、もしくは、ディーゼルターボの場合、ターボ加給後の吸気管に取り付けられる。
【００１６】  以下，上記構成の動作を説明する。ここでは，２０００ＣＣ級のディーゼル車についてＬＰＧを使用する場合を述べる。エンジン始動後、２３の車速センサーによる高速低速切換リレーを介して２５により作動した２の供給弁により、１のボンベから、市販の冷却水による３の熱交換器を通過したＬＰＧは、４のレギュレータにより，０．１２ＭＰＡに調圧され，５の水槽付き貯蔵室（約２００ｃｃ）及び、１２の液相除去筒（約３５０ｃｃ）に充填される。この時に，液相は，下部に溜まる様になっていて，キースイッチに連動した６のタイムスイッチＡが約１分作動して、７の補足水タンクよりエンジンの冷却水温度に左右されない５００ｃｃ／分の水が流れ，５の水槽付き貯蔵室と循環して，エンジン内部の熱や，冷却水温に膨張したり、体積が増える事などで上下する圧力を整える。もしも、８の圧力スイッチが０．１５ＭＰＡを感知したら９の圧力スイッチ用弁が働いて，１０の余剰圧吸収タンク（約５０００ｃｃ）に一時的に吸収され，圧力が上がり過ぎるのを防ぐようになっている。通常運転になれば，アクセルスイッチ２６０Ｎにより走行中、５の圧力は０．０４ＭＰＡまで下がるようになるので，１０の余剰圧吸収タンクの圧力は放出され、次の圧力の上がり過ぎに備えられる。
【００１７】  低温時にスタートさせれば，１２の液相除去筒を通過して、液相を下部に溜め込んだＬＰＧは、１７の５０度で作動する温度センサーが，１３の低温用弁を開ける。この弁には内径０．９４ｍｍのノズルが組み込まれているがこれは、低温時における噴射ポンプの低温増量や、エンジン温度低下による消炎作用に対応した車両の軽油噴射における必須の噴射増量に対応している。しかし、常温時でも，一旦エンジンが停止して、再始動した場合は，１６のタイムスイッチＢが働いて１３の低温用リレーに、３分間程度切り換える。これは、各部に残る流れを止められたＬＰＧが，液相化をしてノッキングを起こすことに対応して，ノッキングさせない為である。
【００１８】２６のアクセルスイッチ作動により、１８の低速用弁は、２３の車速センサーによる高速低速切換リレーに制御され、時速１０ｋｍ／ｈから５０ｋｍ／ｈまでの間開くようになっている。そのため２１の低速用ノズル（内径１．４０ｍｍ）から、２０の残圧生成タンク（６００ｃｃ）に流入したＬＰＧは、２１の低速用ノズル（内径１．４０ｍｍ）を付けている２８の高速加熱触媒器に入りディーゼル機関に噴射される。そのまま，時速５０ｋｍ／ｈになれば、２３の車速センサーによる低速高速切換リレーは、１８低速用弁から、１９の高速用弁に動作を切換えて、２２の高速用ノズル（内径４．５０ｍｍ）から、２０の残圧生成タンクにＬＰＧは流入して、２１を装着している２８の高速加熱触媒器に入りディーゼル機関に噴射される。
【００１９】  常温時になれば、１３の低温弁が１４の常温弁に切り換わることで、１８の低速弁が開いている時速１０ｋｍ／ｈから時速５０ｋｍ／ｈの間の時は，２１の低速用ノズルと、２８に設けてある２１の低速用ノズルは，同じ内径だから残圧は発生せずに，エンジン加速後の、２６のアクセルスイッチの閉じるエンジンブレーキ時の回転低下速度は，通常の通り早く下がっていく。時速５０ｋｍ／ｈ以上になり１９の高速用弁に切り換わった時には，２２の高速用ノズル（内径４．５０ｍｍ）に切り換わる訳になるから，２８へと進むＬＰＧは残圧生成タンクにて、アクセルスイッチ２６が閉じたエンジンブレーキ時にも残圧となってゆっくり出てくるから，エンジンブレーキ時の回転低下速度は，かなり緩やかとなって，非常に滑らかに低下していく事になる。
【００２０】  ２８の高速加熱触媒器は、図の様に直線的に噴射され，内部に設置されたニクロム線加熱ヒーターによりベンチュりー効果で，通常圧力に対して，流速が加速され噴射される。まだ、液相部分が残っていたりしても，その内部に、線径１．４ｍｍ，抵抗値３．４オーム、１２．８Ｖで加熱された時に、１本当たりのコイルのジュール熱が１７０度程度になるようにしたニクロム線を上下に２０本、各１０本コイルの上下に全体の合計が２００ｃｃの気相室もつ、高速加熱触媒器のニクロム線の熱で気相に変わり、気相化されたものと一緒に、にエンジンに噴射されるので、エンジン内部にまで到達する時間が、飛躍的に早くなり、燃焼室に充満されるから軽油との混焼具合も飛躍的に良くなり、ノッキングがなくなる。そして、気相の部分は，イオン化された状態で、ＬＰＧ、ＬＮＧの本流に加わりアクセルＯＦＦ時ゆっくり噴射されるから、ダンパーの役目でアクセル部分開度が増して，燃費性能を上げる効果になる。
【発明の効果】
【００２１】  上述したように、本発明の希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置は、従来に比べて、ＬＰＧ、ＬＮＧを有効に，熱による膨張や冷却からおこる液相化，気相化、圧力変化などで、気相化を特定できない車両におけるＬＰＧ、ＬＮＧボンベに、自然にのっとった方法にて対応できる、消費電力も最小限に抑えて効果的にエネルギー化して使い，従来のＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加、燃費向上、黒煙減少効果を更に倍増させて完全燃焼を促進させ、貴重な燃料を浪費させない、大幅に節約して使うことが出来ることができる。
【００２２】  ２８の高速加熱触媒器においても、ノッキングが解消されたことにより、エンジン始動直後からＬＰＧ、ＬＮＧを噴射できることと，アクセルペタルによる噴射タイミングを，かなり速めて使う事が出来るから燃費の向上効果は更に良くなった。しかも気相室を備えているから，今まで無駄になっていたＬＰＧ，ＬＮＧをエンジンブレーキ時にゆっくりとエンジンに導入できるから，これも，燃費が良くなる点になっている。噴射されるＬＰＧ，ＬＮＧはアクセルに連動した供給弁２に制御されているから，車両が停止しているアイドリング時には、浪費されない。ＬＰＧ、ＬＮＧの流速が速くなって燃焼効率が上がった事で，黒煙に対する車両の軽油噴射ポンプも大きく使用量を下げることができるから、エンジンの黒煙排出量も飛躍的に少なくなった上、これも燃費性能向上になった。このことと、アクセルをあまり踏まないという事実が直接エンジン音を飛躍的に小さくしている。
【実施例】
【００２３】  実車カローラディーゼル２０００ＣＣオートマチック車平成３年式１７８０００キロで、信号の無い起伏のあるコース２４．７ＫＭにおいて、下記効果確認テストを行なった。
燃費節約効果
取付前１９．２ＫＭ／Ｌ（Ｈ３年新車時）
取付後３７．４ＫＭ／Ｌ（Ｈ１６年１３万キロ走行時、実用新案２５４０５３４実施）
取付後４５．７ＫＭ／Ｌ（１７．８万キロ走行エンジン本体は新車時より全く手を加えていない。本発明実施）
黒煙汚染度
新車時３５％
取付後０％
【産業上の利用可能性】
【００２４】  以上の説明から明らかな通り、本発明の、希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置は、従来に比べて、ＬＰＧ、ＬＮＧを有効に，熱による膨張や冷却からおこる液相化，気相化、圧力変化などで、気相化を特定できない車両におけるＬＰＧ、ＬＮＧボンベに、自然にのっとった方法にて対応できる、消費電力も最小限に抑えて効果的にエネルギー化して使い，従来のＬＰＧ、ＬＮＧ噴射によるディーゼル機関の出力増加、燃費向上、黒煙減少効果を更に倍増させて完全燃焼を促進させ、貴重な燃料を浪費させない、大幅に節約して使うことが出来ることができる。
，噴射ノズル噴射口に高速過熱触媒器を装着して，液相化している部分を活性化してノッキングを抑えて、エンジン始動直後からＬＰＧ、ＬＮＧを噴射できることと，アクセルペタルによる噴射タイミングを，かなり速めて使う事が出来るから燃費の向上効果は更に良くなった。ＬＰＧ、ＬＮＧの流速が速くなって燃焼効率が上がった事で，黒煙に対する車両の軽油噴射ポンプも大きく使用量を下げることができるから、エンジンの黒煙排出量も飛躍的に少なくなった上、これも燃費性能向上になった。アクセルをあまり踏まないという事実が直接エンジン音を飛躍的に小さくしている。【００２５】  従って本発明は、従来の温度センサーにて作動させ，均一化してＬＰＧ、ＬＮＧを噴射させる加熱触媒比べて、ノッキングが無くなったことや、そのエネルギーのロスまでをソーラー発電で回収できる、、ＬＰＧ、ＬＮＧを噴射させるディーゼルエンジンの常識が覆され、驚異的な燃費向上に結びつける事が出きる。【００２６】  希薄燃焼，電子制御化された現在のディーゼルでは，出力増加の為、ターボチャージャーで加圧しているが，ターボチャージャーの加圧しない低速域では、希薄化によりトルクが不足してしまうから，最大積載した場合、急登坂などの車速が乗らない発進においては、発進が出来にくくなるのが、逆に低速トルクは黒煙を出さずに強化される。希薄燃焼，電子制御化された現在のディーゼルでは，同じく低速トルクが不足するから，低速中速を多用する市街地走行などで、アクセル踏み込み量が増える事で，ＤＰＦなどの触媒の処理機能が低下して，処理しきれなかった分を除去する為に、回転を上げ排気温度を上げなくてはならず，其の為に逆に多くの燃料を消費したり，白煙となって、燃えかすが出るが、本発明によりＤＰＦ処理される前に、燃焼室にてＬＰＧ、ＬＮＧ混焼により処理される部分が多くなるから処理しやすくなり，これからの世紀に向けたディーゼル機関の快適性能向上のため、優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】希薄燃焼ディーゼル機関におけるＬＰＧ、ＬＮＧ混焼によるトルク倍増完全燃焼促進装置の構成図
【符号の説明】
【００２８】  １  ＬＰＧ、ＬＮＧボンベ
２  供給弁
３  冷却水による熱交換器
４  レギュレータ
５  水槽付き貯蔵室
６  タイムスイッチＡ
７  補足水タンク
８  圧力スイッチ
９  圧力スイッチ用弁
１０  余剰圧吸収タンク
１１  逆流防止弁
１２  液相除去筒
１３  低温用弁
１４  常温用弁
１５  低温常温切換リレー
１６  タイムスイッチＢ
１７  水温センサー
１８  低速用弁
１９  高速用弁
２０  残圧生成タンク
２１  低速用ノズル
２２  高速用ノズル
２３  車速センサーによる高速低速切換リレー
２４  車両の車速センサーへの接続用線
２５  アクセルペタル
２６  アクセルスイッチ
２７  車両バッテリー
２８  高速加熱触媒器
【図１】
2008088969.tif 000003