(57)【要約】  本発明は、空気を燃焼機関に供給するための給気アセンブリを提供する。給気アセンブリは、空気入口開口部と、空気出口開口部と、空気入口開口部及び空気出口開口部間の気流通路内に設置された金属要素とを含み、金属要素内を流れる空気が燃焼機関内での燃焼に用いられる場合、燃焼機関の燃費を低下させ、そして／または燃焼機関により生じた大気汚染を減少させる。また、本発明は、燃焼機関の燃費を低下させる方法、および燃焼機関により生じた大気汚染を減少させる方法も提供する。その方法は、空気を金属要素内に通すステップと、空気を燃焼機関内での燃焼に用いるステップとを含む。
2010525213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を燃焼機関に提供する給気アセンブリであって、
空気入口開口部と、
空気出口開口部と、
前記空気入口開口部及び空気出口開口部間の気流通路内に設置された金属要素とを含み、
前記金属要素内を流れる空気が前記燃焼機関内での燃焼に用いられる場合、前記燃焼機関の燃費を低下させる給気アセンブリ。
【請求項２】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記燃焼機関により生じた大気汚染を減少させるアセンブリ。
【請求項３】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が銅を含むアセンブリ。
【請求項４】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属メッシュを含むアセンブリ。
【請求項５】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金積層体を含むアセンブリ。
【請求項６】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属ワイヤを含むアセンブリ。
【請求項７】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属層を含むことで、空気を前記層の少なくとも幾つかの上に流すアセンブリ。
【請求項８】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が穿孔板を含むアセンブリ。
【請求項９】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素内を流れる空気が前記金属要素の表面から酸素分子を吹き流すアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記燃費の低下が、燃料１リットルで走行するキロメートル数で約２５％〜約５０．６％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項１１】
請求項２記載のアセンブリにおいて、
前記燃焼機関により生じた前記大気汚染の減少がガソリン燃料エンジンの排気ガス中のＣＯで６５％以上であり、２５００RPMでのディーゼル燃料エンジンの気体濁り度で約４５％〜約６２．５％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１記載のアセンブリにおいて、
前記利用可能なエンジンの動力が上昇するアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２記載のアセンブリにおいて、
前記利用可能なエンジンの動力の上昇が約２８．９％〜約３４．８％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項１４】
空気を燃焼機関に提供する給気アセンブリであって、
空気入口開口部と、
空気出口開口部と、
前記空気入口開口部及び空気出口開口部間の気流通路内に設置された金属要素とを含み、
前記金属要素内を流れる空気が前記燃焼機関内での燃焼に用いられる場合、前記燃焼機関により生じた大気汚染を減少させる給気アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記燃焼機関の燃費を低下させるアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が銅を含むアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属メッシュを含むアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金積層体を含むアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属ワイヤを含むアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が金属層を含むことで、空気を前記層の少なくとも幾つかの上に流すアセンブリ。
【請求項２１】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素が穿孔板を含むアセンブリ。
【請求項２２】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記金属要素内を流れる空気が前記金属要素の表面から酸素分子を吹き流すアセンブリ。
【請求項２３】
請求項１５記載のアセンブリにおいて、
前記燃費の低下が燃料１リットルで走行するキロメートル数で約２５％〜約５０．６％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項２４】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記燃焼機関により生じた前記大気汚染の減少がガソリン燃料エンジンの排気ガス中のＣＯで６５％以上であり、２５００RPMでのディーゼル燃料エンジンの気体濁り度で約４５％〜約６２．５％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項２５】
請求項１４記載のアセンブリにおいて、
前記利用可能なエンジンの動力が上昇するアセンブリ。
【請求項２６】
請求項２５記載のアセンブリにおいて、
前記利用可能なエンジンの動力の上昇が約２８．９％〜約３４．８％の範囲内であるアセンブリ。
【請求項２７】
燃焼機関の燃費を低下させる方法であって、
空気を金属要素内に通すステップと、
前記空気を前記燃焼機関内での燃焼に用いるステップと
を含む方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、
前記燃焼機関により生じた大気汚染を減少させる方法。
【請求項２９】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が銅を含む方法。
【請求項３０】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が金属メッシュを含む方法。
【請求項３１】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が金積層体を含む方法。
【請求項３２】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が金属ワイヤを含む方法。
【請求項３３】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が金属層を含むことで、空気を前記層の少なくとも幾つかの上に流す方法。
【請求項３４】
請求項２７記載の方法において、
前記金属要素が穿孔板を含む方法。
【請求項３５】
請求項２７記載の方法は、更に、
前記空気を通すことにより、前記金属要素の表面から酸素分子を吹き流すステップを含む方法。
【請求項３６】
請求項２７記載の方法において、
前記燃費の低下が燃料１リットルで走行するキロメートル数で約２５％〜約５０．６％の範囲内である方法。
【請求項３７】
請求項２８記載の方法において、
前記燃焼機関により生じた前記大気汚染の減少がガソリン燃料エンジンの排気ガス中のＣＯで６５％以上であり、２５００RPMでのディーゼル燃料エンジンの気体濁り度で約４５％〜約６２．５％の範囲内である方法。
【請求項３８】
請求項２７記載の方法において、
前記利用可能なエンジンの動力が上昇する方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、
前記利用可能なエンジンの動力の上昇が約２８．９％〜約３４．８％の範囲内である方法。
【請求項４０】
燃焼機関により生じた大気汚染を低下させる方法であって、
空気を金属要素内に通すステップと、
前記空気を前記燃焼機関内での燃焼に用いるステップと
を含む方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、
前記燃焼機関の燃費を低下させる方法。
【請求項４２】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が銅を含む方法。
【請求項４３】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が金属メッシュを含む方法。
【請求項４４】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が金積層体を含む方法。
【請求項４５】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が金属ワイヤを含む方法。
【請求項４６】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が金属層を含むことで、空気を前記層の少なくとも幾つかの上に流す方法。
【請求項４７】
請求項４０記載の方法において、
前記金属要素が穿孔板を含む方法。
【請求項４８】
請求項４０記載の方法は、更に、
前記空気を通すことにより、前記金属要素の表面から酸素分子を吹き流すステップを含む方法。
【請求項４９】
請求項４１記載の方法において、
前記燃費の低下が燃料１リットルで走行するキロメートル数で約２５％〜約５０．６％の範囲内である方法。
【請求項５０】
請求項４０記載の方法において、
前記燃焼機関により生じた前記大気汚染の減少がガソリン燃料エンジンの排気ガス中のＣＯで６５％以上であり、２５００RPMでのディーゼル燃料エンジンの気体濁り度で約４５％〜約６２．５％の範囲内である方法。
【請求項５１】
請求項４０記載の方法において、
前記利用可能なエンジンの動力が上昇する方法。
【請求項５２】
請求項５１記載の方法において、
前記利用可能なエンジンの動力の上昇が約２８．９％〜約３４．８％の範囲内である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の操作のためのシステム、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関が知られるようになり、かなり長い時間が経過した。その間、燃料中のエネルギーから機械的エネルギーへ変換する効率を改善すること、および運転時に生じる汚染の量を減少させることに努力が払われてきた。年数を経て大きく進歩したにもかかわらず、変換効率および汚染の量は、依然として改善が求められている。内燃機関は、概略的には内燃機関システムの略図である図１に示すように、複数の主なユニットを含んでいてもよい。空気が給気ユニット１２を介して供給されてもよく、燃料が燃料供給ユニット１４を介して供給されてもよい。空気および燃料は混合ユニット１６で混合され、動力ユニット１８に供給されて、混合物を点火するか、さもなければ爆発させ、こうして本来のエネルギーを機械的エネルギーに転換して、それをエンジンから所望の動力消費者に出力してもよい。加えて、排気ガスがエンジンから排出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関が知られるようになり、かなり長い時間がたつ。その間、燃料中のエネルギーから機械的エネルギーへ変換する効率を改善すること、および運転時に生じる汚染の量を減少させることに努力が払われてきた。年数を経て大きく進歩したにもかかわらず、変換効率および汚染の量は、依然として改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の発明人は、内燃機関の改善された操作のための新規なシステムおよび方法を研究する際、空気の通路の金属要素を内燃機関に設置することにより、空気が金属要素の材料の上を流れ、エンジン効率および出力されるエンジンの動力が著しく増加し、同時にエンジンから排出される汚染が大幅に減少することを見出した。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】内燃機関システムの略図。
【図２】本発明の幾つかの実施形態による内燃機関システムのブロック略図。
【図３】本発明の幾つかの実施形態による燃焼機関内での燃焼用の空気を供給するための給気アセンブリの開放位置の略図。
【図４】本発明の幾つかの実施形態による給気アセンブリに含まれ得る金属要素の例示的略図。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による、内燃機関により生じた大気汚染を減少させるため、そして／または内燃機関の燃料消費を低下させるための内燃機関の操作方法を示す略系統線図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明に関する主題は、明細書の結論部分に詳細に示され、明白に請求されている。しかし本発明は、その目的、特徴、および利点と共に操作の構成および方法の両方に関しては、添付の図面と共に読みながら以下の詳細な説明を参照することにより最良に理解されよう。
【０００７】
図の簡便性および明瞭性のために、図に示す要素は、寸法通り示す必要はなかったことは理解されよう。例えば、要素の幾つかの寸法を、明瞭性のために他の要素に相対的に拡大してもよい。更に、適切と判断されたならば、参照番号を図の間で繰り返し使用して、対応する要素または類似の要素を示してもよい。
【０００８】
以下の詳細な説明において、本発明を完全に理解させるために、多数の具体的詳細を示す。しかし本発明がこれらの具体的詳細を用いずに実施し得ることは、当業者に理解されよう。他の例では、本発明を不明瞭にしないよう、周知の方法、手順、および構成成分は詳細には記載しなかった。
【０００９】
本発明の発明人は、内燃機関の改善された操作のための新規なシステムおよび方法を研究する際、空気の通路の金属要素を内燃機関に設置することにより、空気が金属要素の材料の上を流れ、エンジン効率および出力されるエンジンの動力が著しく増加し、同時にエンジンから排出される汚染が大幅に減少することを見出した。
【００１０】
金属要素２００（図３に示す）または同等の代替物を、様々な金属類、例えば銅以外の材料、例えば、銀、金などの薄いコーティングを含む、または含まない銅から製造してもよい。ここに、本発明の幾つかの実施形態による内燃機関システム１００のブロック略図に注目する。内燃機関システム１００は、給気アセンブリ２０と、燃料供給ユニット１４と、空気と燃料とを混合して空気−燃料混合物を動力ユニット１８に提供するためにそれらを受ける混合ユニット１６とを含んでいてもよい。給気アセンブリ２０は、空気入口部分２４、空気出口部分２６、および金属要素２２を含んでいてもよい。金属要素２２は、空気入口部分２４と空気出口部分２６の間の気流通路内に設置されてもよい。空気入口部分２４および／または空気出口部分２６は、エアダクト、エアフィルタを含むエアダクトなどを含んでいてもよい。金属要素２２は、例えば、金属メッシュおよび／または金属ワイヤおよび／または金属層を含んでいてもよく、それにより空気が金属要素２２内を流れても、そして／またはそれを通ってもよい。
【００１１】
燃料供給ユニット１４は、燃料ポンプを含むもしくは含まない、そして／または燃料流量調節装置を含むもしくは含まない燃料タンクであってもよい。混合ユニット１６は、例えば、燃焼装置、空気燃料噴霧装置などであってもよい。空気は、給気アセンブリ２０から混合ユニット１６内へ流れても、そして／または通ってもよい。混合ユニット１６は、空気および燃料を混合してもよく、それらは、例えば、それぞれ給気アセンブリ２０および燃料供給ユニット１４から受けてもよい。混合ユニット１６は、空気と燃料との混合物を動力ユニット１８に提供してもよく、それは幾つかの実施形態によれば、内燃機関であってもよい。動力ユニット１８は、エネルギーの生成のために、空気と燃料との混合物を、例えば、燃焼することにより使用してもよい。生成されたエネルギーは、例えば、乗用車の機械的動力であってもよい。エネルギー生成工程の結果、汚染気体、例えば、排気ガスを内燃機関システム１００から環境に排出してもよい。金属要素２２を流れ、そして／または通った空気が混合ユニット１６により燃料を混合されて、例えば、燃焼工程で、動力ユニット１８によりエネルギーの生成に使用された場合、排気ガスの汚染レベルを低下させてもよい。加えて、動力ユニット１８は、同量のエネルギーを生成させるためにより少量の燃料を必要としてもよく、例えば、燃費を低下させてもよい。
【００１２】
ここで、本発明の幾つかの実施形態による、金属要素２００を含む内燃機関のエアフィルタアセンブリ１５０の略図である図３に注目する。エアフィルタアセンブリ１５０は、図の明瞭性のために「開放された」位置で描かれている。一般には、エアフィルタアセンブリ１５０は閉鎖されていて、金属要素２００がアセンブリ内に封入されている。エアフィルタアセンブリ１５０は、空気入口開口部１５３を含む入口部分１５２と、空気出口１５５を含む空気出口部分１５４とを含んでいてもよい。本発明の実施形態により製造および設置された金属要素２００は、図３に示すように、エアフィルタアセンブリ１５０内に設置されていてもよく、それによりエアフィルタアセンブリ１５０内を流れる、そして／または通る空気が、金属要素２００を実質的に垂直に流れる。金属要素２００が、多くの異なる手法の一つ以上で、そして気流方向に対して多くの異なる角度の一つ以上で気流経路内に設置されていてもよいことを当業者は理解すべきである。金属要素２００は、いずれの適切な配列で金属メッシュおよび／または金属ワイヤおよび／または金属層を含んでいてもよく、それにより空気が金属要素２００内を流れても、そして／または通ってもよい。例えば、金属要素２００は、気流経路内に設けられ、かつ気流方向と略平行に適宜配置された薄板を１枚以上含んでいてもよく、それにより気流の乱れを最小限に抑えながら、その表面が気流にさらされる。本発明はこの点では限定されないが、本発明の幾つかの実施形態において、金属要素２００を製造し得る材料または材料組成物が、酸素分子が豊富な表面を含んでいてもよく、それがエンジンへ向かう気流により容易に吹き流されてもよい。その空気がシステム１００による燃焼に用いられるため、これが酸素を強化されていてもよく（図２に示す）、それが燃焼工程でシステム１００により生成された大気汚染の減少を助けてもよい。例えば、それが、システム１００の燃費の低下を助けてもよい。
【００１３】
ここに、金属要素２００の詳細な例示的略図である図４に注目する。本発明はこの例に限定されないが、金属要素２００は、図４に示すように、十文字模様の金属ワイヤで製造され、それらの間で第１の寸法「ｈ」および第２の寸法「ｗ」の一般的形態の長方形を形成するメッシュであってもよい。第１および第２の寸法「ｈ」および「ｗ」は、幾つかの例では等しく、ワイヤ間で正方形の空間を形成していてもよい。ワイヤ間の空間の形態が、所望の形態、例えば、六角形、七角形、八角形、円形などであってもよいことに留意すべきである。気流への妨害が無視できる程度に起こり、実質的に多量の気流が暴露されて金属メッシュと接触するのであれば、実質的にはこれらの空間を形成するメッシュの形態はいずれであってもよい。こうして図３及び図４の金属要素２００は、概略にすぎず、例示を目的とする。
【００１４】
金属要素２００は、様々な材料または材料混合物で製造されてもよく、メッシュの形態、または、例えば、穿孔板として製造されることで、金属要素の表面積を拡大させて気流への影響を増大させてもよい。金属要素２００は、例えば、固体銅、例えば、厚さ８０μmの金で積層された固体銅、金の固体バルクの存在下での固体銅またはメッシュと類似した他の物理的形態である上述の全種を含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の本発明人は、金属要素を内燃機関の気流通路に挿入して、エンジンにより消費された空気が金属要素の上を流れ、そして／またはその中を通る場合に、特定金属または特定金属の混合物を金属要素中で用いると、燃料中に貯蔵された化学的内部エネルギーを機械的エネルギーに変換する効率に関してエンジンの性能がより高くなり、排気ガス中の汚染された気体の量がかなり減少することを発見した。本発明の実施形態による内燃機関の性能を、エンジンの種類、例えば、ガソリンまたはディーゼル燃料、ギアボックスの種類、例えば、マニュアルまたはオートマチック、および様々なエンジン容量、例えば、１８９６ｃｃ、２４４６ｃｃ、２３００ｃｃ、３１３６ｃｃ、１８６８ｃｃおよび１５９７ｃｃに関して異なる条件で測定した。測定されたパラメータとしては、走行距離あたりの平均燃費、出力される利用可能なエンジンの動力の変化、アイドリング時および２５００回転／分（rpm）での排気ガス量が挙げられる。本発明の幾つかの実施形態による内燃機関システム１００の性能の測定結果を、以下の表１、２および３に示す。
【００１６】
表１は、本発明の発明人により実施された実験結果を表す。表１は、燃費、利用可能なエンジンの動力および汚染については、これら全てを金属要素２００を含む場合と含まない場合とで比較し、金属要素２００が乗用車に設置された場合のこれらのパラメータの改善を示している。
【００１７】
燃費は、走行距離５００kmでの平均として測定した。エンジンの動力は、エンジンダイナモメータにより測定した。汚染は、異なる２種の方法、つまりディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンで測定した。ディーゼルエンジンでは、排気ガスの濁り度を検査することにより、汚染を測定した。表１に表された結果は、気体濁り度を表す数値である。気体濁り度は、排気ガス中の煙量の密度または不透明度を０〜１００ハートリッジスモーク単位（ＨＳＵ）で測定する装置により検査した。イスラエルの「ハートリッジスモークメータ規準」は、重車両では３０ＨＳＵまで、軽車両では４０ＨＳＵまでを許容している。ガソリンエンジンでは、排気ガス中の汚染気体の％割合を検査することにより、汚染を測定した。表１に表した結果は、排気ガス中のＣＯ％である。欧州基準ユーロ４を基にしたイスラエルの基準によれば、２３００〜２８００RPMでは排気ガス中に０．３％のＣＯまでが許容される。表１に示された結果は、燃費、エンジンの動力および汚染の３つのパラメータにおける実質的な改善を示している。表１において、平均燃費の改善が、燃料１リッターで走行したキロメートル数で約２８％〜約５０．６％の範囲内であり、利用可能な動力の増加は、約２８．９％〜約３４．８％の範囲内であり、汚染の改善は、２５００RPMのガソリン燃料エンジンでは約６５％以上、ディーゼル燃料エンジンでは約４５％〜約６２．５％の範囲内である。
【００１８】
表１に表す性能が、図３に示すように、気流方向に対して実質的に垂直であるエアフィルタコンパートメントの実質的に断面である外部寸法を有するエアフィルタコンパートメントまたはそれに類似したものの中に設置された金属メッシュを用いて実現された結果を反映していることに留意すべきである。
【００１９】
【表１】
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2010525213.tif 000004
表２は、本発明の発明人により実施された実験の結果を表す。表２は、異なる自動車モデルで金属要素を含む場合と含まない場合とで燃費を比較し、金属要素２００が乗用車に設置されている場合の燃費の改善を示す。表２に示すように、本実験で本発明人は、金属要素２００として異なる銅要素、例えば、異なる種類のメッシュおよび穿孔板を用いた。表２に表す結果は、燃料１リットルで走行したキロメートル数で約３４％の改善を示している。
【００２０】
表３は、本発明の発明人により実施された結果を表す。表３は、異なるオートバイモデルで金属要素を含む場合と含まない場合とで燃費を比較し、金属要素２００がオートバイに設置されている場合の燃費の改善を示す。表３に示すように、本実験で本発明人は、金属要素２００として寸法約８cm×１０cm、重量約１１ｇの銅メッシュを用いた。表３に表す結果は、燃料１リットルで走行したキロメートル数で約３２％の改善を示している。
【００２１】
本発明によれば、燃料１リットルで走行したキロメートル数の減少量は、約２５％〜約５０．６％の範囲内となる可能性がある。
エンジンへの燃料／空気供給を制御するのにコンピュータを用いた場合、本発明の効果、例えば、空気消費の減少および／または汚染量の減少が、本発明による金属要素２００の設置直後に感じされ得るよう、コンピュータを、例えば、金属要素２００の設置時にリセットしてもよい。コンピュータがリセットされない場合、走行した数キロメートル、例えば走行した数百キロメートルにエンジンが必要とする燃料の量にコンピュータが適合するのに時間がかかる場合がある。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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ここに、本発明の幾つかの実施形態により、内燃機関により生じた大気汚染を減少させるため、そして／または内燃機関の燃費を低下させるための、内燃機関の操作方法を示す略系統線図である図５に注目する。内燃機関に提供される空気は、本発明の幾つかの実施形態により作動するシステムに提供される（区画５０２）。提供された空気は押し出されて、金属要素内を流れ、そして／または通り（区画５０４）、こうして金属要素の外表面と接触するようになる。その後、金属要素内を流れた空気は、内燃機関内で燃焼に用いられる（区画５０６）。
【００２４】
本発明の特定の特徴を本明細書に例示および説明したが、今後、多くの改良、代替物、変更、および均等物が当業者に生じるであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲が、本発明の趣旨に該当するそのような改良および変更の全てを含むことを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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