(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの空燃比を向上させる方法とその装置を提供すること。【解決手段】主として、車の燃料噴射装置の前に、設置されるファンのコントローラーが設けられ、上記コントローラーのファンは車の発電装置によりエンジンの回転速度を制御し、こうすると、エンジンの回転速度により相対的に空燃比が必要とする空気量を提供でき、上記強制的に供給された空気がエンジンの空燃比の増加を図り、エンジンに燃料を節約させ効率的に動力を伝達させることが出来る。【選択図】図３
2007085178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料噴射装置の前にファンで吸入された空気を強制的に噴射装置内部に供給させ、上記ファンの回転は車に設置される発電装置から生じる電圧によりファンの回転速度を調整し、ファンにアクセル量に基づいた相対的な空気量を提供させることによりエンジンの空燃比を高め、エンジンに最適な効率を生じさせることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる方法。
【請求項２】
エンジンの燃料噴射装置前のコントローラーに接続され、上記コントローラーは中空のケース先端側に中空の収納筒が設けられ、ケース中空のチャンネルにファンが設けられ、上記ファンは制御装置を利用しエンジンの回転速度によりファンの回転速度を調整し、収納筒にフィルターが設置されることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる装置。
【請求項３】
コントローラー内のファンがシリンダーの大きさにより１個か1個以上設けられることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置。
【請求項４】
コントローラーがファンのみを有するケースでも可能であり、車に設置されている空気フィルター装置により空気中に含まれる塵や埃などの様々な異物を除去することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に発電機の電圧でコントローラーの風量を制御し、強制方式により燃料が必要とする空気量を適時に供給し、エンジンの空燃比の増加を図ることを特徴とするエンジンの空燃比を向上する方法とその装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の動力はエンジンであり、エンジンの動力はシリンダー内の燃料ガスの燃焼で生じる爆発の力によりピストンが押し出される。従って、よいエンジン性能を得ることが必要であり、まずエンジンの燃焼効率を向上させることから取り掛かる。シリンダー内の燃料の燃焼理論から、エンジンの燃焼効率と熱効率を向上させる方法を見つけ出すことにより、エンジン性能を高めることができる。エンジンの燃焼サイクルはシリンダー内で行われ、その上温度、圧力、熱伝導、残留排気ガスなどの要因があるので、一般的な燃焼に比べてかなり複雑である。エンジンの燃焼に有利な方法を見つけ出すために、空燃比と空気過剰率の主な要素について詳細に研究をする必要がある。空燃比A/Fはエンジンに燃焼反応を行わせる際の必要となる空気重量と燃料重量の割合であり、空燃比が小さい時燃料ガスが濃いということを示し、反対に空燃比が大きい時燃料ガスが薄いということを示す。ガソリン燃焼の化学反応式に基づいて、ガソリンの完全燃焼の理論空燃比は１５．１：１と計算される、しかし実際の燃焼状態の下で、もし完全燃焼を行いたいならば、必要な空気量は往々にして理論上必要とする量よりも多くなる。実際に必要となる空気量と理論上の空気量の比率を空気過剰率λといい、λが大きくなるにつれエンジンに供給する空気量も増すことを意味する。燃焼速度は混合ガスの組成、圧力、温度によって変化し、影響が最も顕著なのは空燃比である。理想空燃比（１５．１：１）よりもわずかに濃い場合、最大の燃焼速度を得ることができ、もしも空燃比が低かったり高かったりして、ある限界以上に達した場合、火炎はこれ以上発達することなく、この限界が燃焼限界となる。ガソリンの燃焼限界は空燃比２２：１〜８：１であり、安定に運転することができる極限は１８：１である。従って、「希薄燃焼方式」技術（Lean
Burn Combustion System）というのは、エンジンを出来る限り燃焼限界の下限に近づけ、且つノッキングが生じない状態で運転させるということである。
【０００３】
従来の噴射式エンジン、その空気と燃料の供給システムは、図１に示すように、シリンダー１の前に燃料噴射装置２が設置され、連接パイプ３により空気フィルター装置４に接続され、吸気パイプ５により空気フィルター装置４に接続され、この燃料供給システムにおいて、かいつまんでいうと、燃料噴射装置２に吸気バルブ２１が設置され、その前方の連接パイプ３に吸気センサー３１が設けられ、エンジンが発動された後、アクセルペダルが踏まれる際、吸気バルブ２１はペダルの圧力のかけられ方に従って、それに相対する形で開く。図２に示すように、つまり、アクセル量が多くなるにつれ、吸気バルブは大きく開き、多くの空気を吸入し、噴射の燃料と混合するために、圧縮された後シリンダー内で点火爆発され、エンジンの動力を生じさせる。吸気バルブが開かれ、吸入される空気が多い場合、吸気センサー３１が吸気量を検出測定することにより、燃料噴射制御装置に伝達され、相対する量の燃料を噴出させ、最適な空燃比となり、最適なエンジン効率を得ることができる。しかしながら、吸気センサー３１の設計上、電子式制御が採用される、従って、測定から検出までタイムラグがあり、並びに測定値も５％の公差が生じる。測定の公差比率は受け入れられる法定公差内であるけれども、検出時間のずれが、吸気バルブで吸入される空気量を、燃料に混合するための吸入されるべき空気量よりも少なくさせる。また時間軸でもずれがあるため、燃料ガスとの混合のための圧縮が前記の水準よりも低下し、不完全燃焼を引き起こす。このような状態は自動車が停止状態から動き出す時、及び低速からしだいに高速にシフトする時、特に明らかで、ドライバーがアクセルを踏むと、自動車はしだいに加速しその時、車が振動し速度が上がらなくなる状況が起き、その後順序を追って加速前進が可能となる。もしハイスピードを維持したままで運転を続けると、あまり車が振動し速度が上がらなくなる状況は起こらない。
【０００４】
また、車が海抜の高い地域を走る場合、高地の空気は希薄なため吸気バルブで吸入される空気量が不足し、空燃比を低下させる。従って、シリンダー内の燃料の燃焼が不完全になり、ノッキングが起こることで、エンジンの馬力は低下し、車の坂を上がる力を不足させる、これがすなわち車の高山病であり、このような状態は車の排気量によらず同じように発生する。このためにターボエンジンが出現した。その原理はエンジンが排出した排気ガスによりタービンの羽根を回転させ、タービンの回転軸の空気圧縮機はエンジンに取り込まれた新鮮な空気を圧縮し、その後エンジンでの燃焼に用いさせるために供給する。タービンは同じようにエンジンの動力を消耗するにちがいない、なぜなら熱力学の理論によれば、エンジンの排気ガスの気圧が非常に高い場合タービンの羽根を回転させることができ、これはエンジンの馬力出力を減少させる。さらに、ターボエンジンが使用する空気は、エンジンで排出された排気ガスが空気となる。しかし、排気ガスの温度が高温でシリンダーに吸入された後、高い圧縮比での利用は不可能で、また高温の排気ガスに含まれる酸素は少ないので、通常ターボエンジンの空燃比は９：１の状態に維持せざるを得ない、でないと、エンジンのシリンダーはノッキングに耐えられない、従って、いかに空燃比を効果的に向上させるかが、エンジン動力の向上及び車の高山病を克服するための主要なポイントである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第一の目的は、エンジンの空燃比を向上させる方法を提供することであり、主に車の発電機から生じる電圧値を駆動ファンの回転速度のよりどころとし、酸素濃度が高い空気を強制的に吸気バルブに送り込み、アクセル時に必要な空気量と一致させ、エンジンの空燃比を向上させる目的を達成させることである。
【０００６】
本発明の第二の目的は、エンジンの空燃比を向上させる方法を提供することであり、主に車の発電機から生じる電圧値を駆動ファンの回転速度のよりどころとし、車外から取り入れた低圧の空気により、シリンダーに吸入された後酸素濃度と圧縮比を高めることができ、エンジンから発生する動力を向上させることである。
【０００７】
本発明の第三の目的は、エンジンの空燃比を向上させる装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは車の発電機を用いてその空気の供給量を制御し、エンジンの回転速度に基づいて相対する空燃比に必要な空気量を提供することにより、空燃比とエンジン動力を向上させる目的を達成させることである。
【０００８】
本発明の第四の目的は、エンジンの空燃比を向上させる装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは空気フィルター装置を設置することで、吸気バルブに送入された空気が浄化されることで、エンジンの燃焼効率を高め、シリンダー内のカーボン・デポジットを減少できることである。
【０００９】
本発明の第四の目的は、エンジンの空燃比を向上する装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは適時アクセルを踏む際、適量の空気をシリンダー内に供給でき、得られた最大のエンジン動力を利用することで、燃費向上の目的を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した発明は、エンジンの燃料噴射装置の前にファンで吸入された空気を強制的に噴射装置内部に供給させ、上記ファンの回転は車に設置される発電装置から生じる電圧によりファンの回転速度を調整し、ファンにアクセル量に基づいた相対的な空気量を提供させることによりエンジンの空燃比を高め、エンジンに最適な効率を生じさせることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる方法であり、
【００１１】
請求項２に記載した発明は、エンジンの燃料噴射装置前のコントローラーに接続され、上記コントローラーは中空のケース先端側に中空の収納筒が設けられ、ケース中空のチャンネルにファンが設けられ、上記ファンは制御装置を利用しエンジンの回転速度によりファンの回転速度を調整し、収納筒にフィルターが設置されることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる装置であり、
【００１２】
請求項３に記載した発明は、コントローラー内のファンがシリンダーの大きさにより１個か1個以上設けられることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置であり、
【００１３】
請求項４に記載した発明は、コントローラーがファンのみを有するケースでも可能であり、車に設置されている空気フィルター装置により空気中に含まれる塵や埃などの様々な異物を除去することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず図３に示すように、本発明は燃料噴射装置２の前にコントローラー６が接続され、上記コントローラー６は主にケース６１、収納筒６２、ファン６３、フィルター６４によって構成され、ケース６１上に制御装置７が固定され、ケース６１の先端に燃料噴射装置の端部の連接パイプ３が連接され、もう一端は自動車の空気インレットパイプ８に連接される。そのうち、フィルター６４は取り外して洗浄することができ、何度も使用できる。ファン６３はシリンダーの容量に基づいて設置数が決まり、またファン６３の回転は制御装置７によりその回転速度を調整し、制御装置７のコントロールの原則は、自動車の発電機により車のエンジンがかかった後、発電機から発生するの電圧値に基づいて決定される。エンジンの回転速度が速くなるにつれ発電機から発生する電圧も大きくなり、つまり発電量が多くなり、ファン６３の回転速度を相対的に加速させることにより、さらに多くの風量を提供できる。
【００１５】
本発明の図３に示す実施例において、上記コントローラー６の主な構造は、ケース６１に連接された燃料噴射装置２の前方に収納筒６２が設置され、図４に示すように、ケースの後ろ端及び収納筒にそれぞれ継ぎ手台６５が接続される。そのうちケース６１は両端がともに口の開いた中空の筒で、その筒内の空間６１１に間隔をおいて３個のファン６３が固定され、上記ファン６３はシリンダーの大きさにより設置数が決められ、１個か1個以上設けられる。収納筒６２も  中空の筒でその筒内にはフィルター６４が嵌め込まれ、板６２２により筒の上側の穴６２１が塞がれ、フィルター６４は取り出せ、洗浄、交換することができ、その後方の孔６２３はケースの前端に設けられ、前方の孔６２４は継ぎ手台６５と接合され、２つの継ぎ手台はリング板６５１の中央に延出され中空の継ぎ手６５２を有し、また上記継ぎ手の空間にメッシュフィルター６６が設けられ、設計上、メッシュフィルターの孔６６１を外側が大きく内側が小さくなる構造にすることにより、空気の吸入時の風圧をあげることができ、また異物の侵入を防ぐことができる。制御装置７はケース６１の上方に設置され、ケース６１の後方は吸気パイプ５により車の空気吸入パイプ８に連接されている。
【００１６】
本発明を使用する際、図３に示すように、車のエンジンがかけられた後、自動オイル供給システムの制御により、通常一分以内にエンジンは停滞状態を維持し、さらに、車の発電機はエンジンが回転し始めて２０秒以内に発電の能力を持つことができ、エンジンの回転に車のバッテリーの電気エネルギーを使用させる必要はない。従って、発電機も最低限の低速回転をするのみで、発電機の電圧によりファン６３の制御をし、ファンも最低限の回転速度で回転することで、生じる風圧は小さくなり、燃料噴射装置２内の吸気バルブ２１に入ることは不可能であり、この時ファン６３の回転で吸入した空気は密閉された収納筒６２内の収納室６２５に貯蔵され、ドライバーがアクセルペダルを踏んだ時、図５に示すように、吸気バルブ２１の開き具合は、アクセルペダルの踏み込み程度により決まる。吸気バルブ２１が開かれると、収納室６２５に貯蔵されていた空気は、吸気バルブ２１によりシリンダーに送り込まれ、同時に発電機はエンジンの迅速な動きにより回転した後、生じる電圧が高くなっていき、制御装置７によりファン６３の回転速度を引き上げることができる。ファンの回転速度が上昇していく時、連接されている空気の吸入パイプ８により空気を吸入することができ、開かれている吸気バルブ２１に強制的に送り込まれ、燃料とシリンダー内に入る。空気吸入パイプ８から吸入された空気は外部の冷たい空気であるため、その酸素濃度は高く、収納筒内のフィルター６４を通過した後、酸素濃度が高くクリーンな酸素を供給し燃料と混合させることができ、得られた燃料ガスがシリンダー内で圧縮される際、測定して得られた空燃比は従来式の場合の空燃比よりも高い。つまり燃料ガスを点火爆発するとき、エンジンはさらに大きな動力を発生させることができる。また、燃料ガスの空燃比が高いので、点火爆発の際、燃焼が不完全状態になることはなく、シリンダーにカーボンが蓄積することを防止でき、シリンダーの故障やノッキングの発生を減少させられ、さらに噴射される燃料ガスが完全燃焼するため、燃料を有効的に動力に変換することができ、燃費の向上が可能である。
【００１７】
そのうえ、エンジンの回転速度に従って、発電機の電圧でファン６３の回転速度が制御されるので、アクセル量に基づいて、適時ファンにより適量の空気を供給することができ、従って十分な量の空気が供給されるとき、燃料噴射の時間とタイムラグがなく、車が動き出す時、燃料ガスがエンジン内で動力を生み出し、アクセル量に基づいてそれに相対する動力を提供することができ、車の加速動作をスムーズに行わせ、自動変速装置により楽にギアチェンジができ、車は安定して加速前進することが可能である。従って、車の変速機のギアは空回りすることがなく、変速機に障害が発生しないようにすることができる。また、車が海抜の高い地域を走る場合、高地の空気中の酸素量は希薄であるが、本発明におけるエンジンの回転速度が引き上げられているため、発電機の電圧が上昇する際、制御装置７でファン６３を制御することで強制的に適量の空気を供給し、車のエンジンに馬力を発生させることで、車は高山病を起こさなくなり、坂の上り下りに関わらず、車が走行する際アクセルの状態によって、十分な馬力を得ることができ、加速時ドライバーに失速する感覚を持たせず、車を安定して加速前進させることができる。
【００１８】
また、現在の車の空気フィルター装置を変えない場合、図６に示すように、固定されているファンのケース６１を空気フィルター装置４と燃料噴射装置２の間に取り付けるだけでよく、中空の連接パイプ３を収納室とし、アクセル時に、直ちに空気と料を供給し混合させ、エンジンに最適な動力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来に係るエンジンの吸気システム装置を示す略図。
【図２】従来に係るエンジンの吸気システム動作を示す略図。
【図３】本発明に係るエンジンの吸気装置を示す実施例図。
【図４】図３の実施例に係るコントローラーを示す分解図。
【図５】本発明に係る吸気システム動作を示す略図。
【図６】他の本発明に係る別の実施例図。
【符号の説明】
【００２０】
１      シリンダー
２      燃料噴射装置
３      連接パイプ
４      空気フィルター装置
５      吸気パイプ
６      コントローラー
７      制御装置
８      空気インレットパイプ
２１    吸気バルブ
３１    吸気センサー
６１    ケース
６２    収納筒
６３    ファン
６４    フィルター
６５    継ぎ手台
６６    メッシュフィルター
６１１  筒内の空間
６２１  穴
６２２  板
６２３  後方の孔
６２４  前方の孔
６２５  収納室
６５１  リング板
６５２  継ぎ手
６６１  メッシュフィルターの孔
【図１】
2007085178.tif 000003
【図２】
2007085178.tif 000004
【図３】
2007085178.tif 000005
【図４】
2007085178.tif 000006
【図５】
2007085178.tif 000007
【図６】
2007085178.tif 000008