内燃機関の排気ガスにおける有害物質の発生を防止するための、及び／又は有害物質の割合を低減するための方法

专利摘要:
本発明は、内燃機関の排気ガスにおける有害物質の発生を防止するための、及び／又は有害物質の割合を低減するための方法及び装置に関する。本発明によると、燃料には、燃焼室に流入する前に２つよりも多い所定の周波数の電磁信号が印加され、前記信号は、可聴スペクトル（０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）よりも高く、かつ前記信号は、伝送モジュールを介して付与され、前記伝送モジュールは燃料処理ユニット内に収納され、前記燃料処理ユニットは一方の側に燃料導入管を具備するとともに、他方の側に燃料導出管を具備する。
公开号:JP2011506834A
申请号:JP2010538484
申请日:2008-12-19
公开日:2011-03-03
发明作者:アロイス・ヴォベン
申请人:アロイス・ヴォベン；
IPC主号:F02M27-00

专利说明:

[0001] 本発明は、内燃機関の排気ガスにおける有害物質の発生を防止するための、及び／又は有害物質の割合を低減するための方法、ならびに内燃機関の排気ガスにおける有害物質の割合を低減するための、及び／又は有害物質の発生を防止するための装置に関する。]
背景技術

[0002] 先行技術において、排気ガスにおける環境汚染物質の割合を低減することができる装置が知られている。ディーゼル車両においては、いわゆる煤フィルタが使用されることが近年多くなっている。該煤フィルタによって、ディーゼル燃料の燃焼時に生じる煤の一部は排気ガスから濾過されるので、環境に達することはない。オットーエンジンを備えた車両の場合は、いわゆる触媒式排気ガス浄化装置が知られている。該装置においては、排気ガスにおける有害物質の割合が化学反応によって低減される。]
[0003] これらの解決策に共通しているのは、まず燃焼生成物が生じ、そして後から濾過又は化学変化によって環境から隔離されることである。]
[0004] 一般的な先行技術として、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６を参照されたい。特許文献１に記載の先行技術については特に参照されたい。この先行技術は、電気音響信号により液体を前処理（ａｕｆｂｅｒｅｉｔｅｎ）もしくは処理（ｂｅｈａｎｄｅｌｎ）する方法を教示する。この文献では、とりわけ、１．１ｋＨｚの大きさの第１信号と１．５ｋＨｚの大きさの第２信号とを生成する電気音響信号発生器を形成すること、及び、内燃機関に給送される前の燃料が周囲を流れる（ｕｍｓｐｕｅｌｅｎ）アンテナを介して、これらの電気音響信号を伝達することにも言及されている。特許文献１に記載のこの方法は、燃料のオクタン価を高めることに利用され、この文献の２４頁と２５頁に記載された例では５％の上昇である。]
先行技術

[0005] 国際公開第００／３３９５４号パンフレット
米国特許出願公開第２００２／０１５２６７４号明細書
独国特許出願公開第１９５１２３９４号明細書
国際公開第２００４／０２５１１０号パンフレット
国際公開第０２／１６０２４号パンフレット
国際公開第００／１５９５７号パンフレット]
発明が解決しようとする課題

[0006] これに対して、本発明の課題は、内燃機関における燃焼行程中の有害物質、特に煤粒子の発生を、少なくとも低減することである。]
課題を解決するための手段

[0007] 本発明によると、上記課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法により解決され、請求項３に記載の特徴を有する装置によっても解決される。]
[0008] 本発明は、例えば、燃焼行程で生じる煤を（例えば、濾過により）捕集することができるが、この煤の発生は避けられないので、環境に配慮していつか再び取り除かなければならないという知見に基づく。内燃機関の排気ガス中で化学変化を引き起こす触媒式排気ガス浄化装置も、すでに生じた有害物質に反応するにすぎない。]
[0009] これに対して、本発明は、このような有害物質をまずもって全く発生させないか、又は、発生するとしても、燃焼時に著しく少ない量しか発生させないことを提案する。]
発明の効果

[0010] すると意外にも、本発明に係る方法によって、もしくは本発明に係る装置によっても、内燃機関に実質的な変更を施さなくても、有害物質を部分的に非常に劇的に低減できることが判明した。]
[0011] まさに、内燃機関の運転に伴う微粒子負荷、及び、例えば窒素酸化物、二酸化炭素、硫化水素（排気ガスの一般的な気体組成物）などの他の有害物質の生成が、ますます人間の健康にとって直接的な脅威となっているだけではなく、内燃機関の燃焼生成物が、世界的に著しい程度で、気候変動の原因となっているということを背景として、本発明は、その実現が非常に迅速に図られ、かつ、この実現が少なくとも特定の燃焼生成物を極めて著しい程度において削減する、技術的に新規なアプローチを提示する。本発明の実現によって、内燃機関の消費も低減できる。]
[0012] 以下、図示された例に基づいて本発明を詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0013] 本発明に係る概略図である。
本発明に係る燃料処理器のブロック図である。
本発明に係る燃料処理器の電気ブロック回路図である。
本発明に係る燃料処理器の電気機械的構造を示す図である。
本発明に係る燃料処理器の伝送器の横断面図及び平面図である。
車両における本発明に係る燃料処理器の典型的な取付け位置である。]
実施例

[0014] 表１は、種々の測定プロトコルの評価に関する一覧である。]
[0015] 表２から表７は、具体的な試験報告書を示す（ＴＵＥＶＮｏｒｄ；Ｈａｎｎｏｖｅｒによる排気ガス試験）。]
[0016] 図１は、本発明に係る内燃機関の概略図を示す。この内燃機関は、燃料を収容するためのタンク１０を有し、該タンクから燃料管１２が本発明に係る容器２０に延びる。本発明に係るこの容器２０から、燃料管１２がさらに燃料ポンプ３０に、そしてそこから噴射ポンプ４０に延びる。噴射ポンプ４０は、詳細には図示されない噴射管を介して燃料をエンジン５０に供給し、ここで燃料が消費される。噴射ポンプを有するこのようなエンジンは、先行技術に多く知られている。] 図１
[0017] 当然、燃料ポンプ３０をタンク１０と本発明に係る容器２０との間に配置して燃料を搬送するようにしてもよい。]
[0018] さらに、周波数発生器６０が設けられ、この周波数発生器が、所定の周波数の、場合によってはアンプによって相応に増幅された十分な振幅の電磁信号を、管６２を介して容器２０に伝送し、そこで、容器２０内に配置された伝送要素（アンテナ）に送信する。周波数発生器６０は、好ましくは２よりも多い、特に好ましくは３よりも多い、又は４よりも多い、又は５よりも多い、又は６よりも多い、又は７よりも多い、又は８よりも多い、又は９よりも多い、又は１０よりも多い、又は１１よりも多い、又は１２よりも多い、又は１３よりも多い、又は１４よりも多い、又は１５よりも多い、又は１６よりも多い、又は１７よりも多い、又は１８よりも多い、又は１９よりも多い、又は２０よりも多い、又は２１よりも多い、又は２２よりも多い、又は２３よりも多い、又は２４よりも多い、又は２５よりも多い多数の異なった離散周波数を生成する。]
[0019] これらの周波数の具体例として、以下の周波数値の１８個の正弦波信号が挙げられる：２１．３３ｋＨｚ、２３．５５ｋＨｚ、２５．５５ｋＨｚ、２６．６６ｋＨｚ、２７．７３ｋＨｚ、３０．２３ｋＨｚ、３０．４４ｋＨｚ、３４．３３ｋＨｚ、４２．２２ｋＨｚ、４４．１１ｋＨｚ、４８．３５ｋＨｚ、４９．１１ｋＨｚ、５２．３３ｋＨｚ、５４．３３ｋＨｚ、５７．７８ｋＨｚ、６３．３３ｋＨｚ、６５．１１ｋＨｚ、６６．６６ｋＨｚ。]
[0020] 上述の周波数に対する代替例は、以下の周波数値の１９個の正弦波信号である：２１．３３ｋＨｚ、２３．５５ｋＨｚ、２５．５５ｋＨｚ、２６．３２ｋＨｚ、２６．６６ｋＨｚ、２７．７３ｋＨｚ、３０．２３ｋＨｚ、３０．４４ｋＨｚ、３４．３３ｋＨｚ、４２．２２ｋＨｚ、４４．１１ｋＨｚ、４８．３５ｋＨｚ、４９．１１ｋＨｚ、５２．３３ｋＨｚ、５４．３３ｋＨｚ、５７．７８ｋＨｚ、６３．３３ｋＨｚ、６５．１１ｋＨｚ、６６．６６ｋＨｚ。]
[0021] 上述の正弦波信号周波数で、好ましくは、横波及び縦波が伝送される。]
[0022] 上述の周波数値の１つ又は別の１つが省略されても、本発明は、全く実行可能ではあるが、その場合、得られる効果は、前述の周波数値の場合のようには完全でない。]
[0023] したがって、タンク１０から流れ来る燃料は、燃料管１２を介して容器２０に流入し、そこで、周波数発生器６０により上述の周波数を有する信号が印加され、次に、さらなる燃料管１２と燃料ポンプ３０とを介して噴射ポンプに輸送され、この噴射ポンプにより最終的にエンジン５０に輸送される。そこでは、燃料が、有害物質の発生が低減された状態で燃焼されるので、エンジン５０によって排出される排気ガスにおける有害物質の割合は、さらに後処理されなくても、従来の燃料供給による内燃機関の排気ガスよりもすでに少なくなっている。]
[0024] 上述の本発明の原理は、あらゆる任意の内燃機関に、すなわち、例えばディーゼルエンジンに、その一方でオットーエンジンなどにも適用できる。このような内燃機関は、車両にも船舶にも用いることができる。]
[0025] しかし、上述の本発明の原理は、例えばディーゼル発電機などの据え置き型内燃機関にも用いることができる。このために、容器２０を燃料管の周囲に配設するだけでよい。容器内のアンテナに異なった周波数の電磁信号が印加され、これにより、燃料管を通って流れる燃料に、アンテナによって生成された電磁信号による影響が及ぼされる。]
[0026] したがって、本発明の原理は、燃料が燃料管を介して供給されるあらゆる内燃機関、すなわち、噴射を行わない内燃機関においても用いることができる。]
[0027] 周波数発生器６０からの信号は、固定した時間間隔（例えば、５秒〜１０秒毎にそれぞれ２秒〜５秒間）で、又は、ランダムな時間間隔で伝送要素（アンテナ）に連続的に印加することができる。]
[0028] 図２は、本発明に係る燃料処理器のさらなるブロック図を示す。] 図２
[0029] 見て取れるように、燃料処理ユニット２０は、内燃機関５０と燃料タンク１０との間に配置されている。この場合、燃料タンク１０からの燃料は、燃料ポンプ１１を介して燃料処理ユニットにポンピングされることが好ましい。]
[0030] 正弦波信号発生器は、周波数発生器６０であり、その出力信号はアンプ６１により所望の振幅／出力に設定される。]
[0031] 図３は、周波数発生器もしくはこれと接続された伝送ユニットの電気回路図を示す。] 図３
[0032] 見て取れるように、周波数発生器１８は、種々の電気周波数、好ましくは、ブロックにそれぞれ記された周波数の正弦波信号を生成する。これらの周波数は、プリアンプ６１によって増幅され、次に、それぞれ２つのさらなるアンプ、図示された例では４つのチャネルアンプ６３及び６４に供給される。ユニット全体にエネルギーを供給するために、通常１２Ｖｏｌｔの自動車の電圧源が利用される。]
[0033] アンプ６３及び６４の下流側には伝送要素が、すなわち、アンプ６３の下流側に、巻回線を形成することにより１つのコイルをなす、好ましくは６つもの個々のコイルをなす電線の形態をとる伝送要素が設けられる。例えば、それぞれのコイルの巻回数は３０であってもよいし、自明のことながら、例えば５巻回〜１００巻回などの範囲において他の大きさを採用してもよい。個々のコイルの巻回数が互いに異なることも可能である。]
[0034] アンプ６４の下流側には、平坦な面に張設された線（以下、平線と呼ばれる）が設けられ、この線自体は、トランスもしくは伝送要素によりアンプと接続されている。この場合、トランスの入力側のコイル数は出力側よりも明らかに多く、好ましくは、巻数比は１３：１であるが、他の大きさの、例えば５：１や５５：１でもよく、あるいは、これらの値からのあらゆる逸脱も許容することができる。]
[0035] 図４は、燃料処理ユニットの電気機械的構造を示す。この燃料処理ユニットは、略中空円筒状のボディからなり、燃料タンクからのホースのための接続部を備えた蓋で片側が閉鎖されている。さらに、この蓋は、燃料処理ユニット内にある伝送器（アンテナ）を周波数発生器と電気的に接続するためのプラグを収容している。] 図４
[0036] 蓋は、耐燃料シールを備え、かつ中空円筒状ボディに螺着又は他の方法で固定されていることが好まししい。]
[0037] 中空円筒状ボディのハウジングは、好ましくは特殊鋼、例えば、フランジが溶着された２．５ｍｍ厚の特殊鋼からなり、その体積は、０．３ｌ〜５ｌ、好ましくは約１．５ｌの大きさであるとよい。]
[0038] 図示されたコイルはフェライトコアを備え、図示された平線は鋼板からなっているが、この材料仕様は例示にすぎないことに留意すべきである。本発明の目的を達成するために、他の金属又は導電性材料を用いることもできる。]
[0039] 導電性部材と中空円筒状体積内の燃料との直接接触を防ぐために、伝送ユニットは、ライナーキャビティを備えている。このライナーキャビティは、例えば、ＧＲＰ積層体からなり、これ自体は、導電性部材を燃料との接触から保護するだけでなく、伝送ユニット全体を安定させる。]
[0040] 最後に、伝送ユニットは、出力側に例えばホース接続部などの出力を備えており、流出する燃料を内燃機関に転送することができる。]
[0041] 図５は、伝送ユニットの横断面図及び平面図である。図のサイズは約１：２に縮小されて示されていることに留意すべきである。] 図５
[0042] まず、平面図において、平面上に描かれた線が雷文状に延びる線であるため、下側と上側とが形成され、これら下側と上側とにはそれぞれコイル体が形成され、かつこれらのコイル体は、例えば０．８ｍｍ２の銅からなる一続きのワイヤの、例えば３０巻回の巻線をそれぞれ収容しており、それによって、直列接続された６つのコイルが形成されていることが見て取れる。]
[0043] すでに述べたように、平線の上流側には、好ましくは巻数比が１３：１の伝送要素が接続されている。この場合、それぞれ１３巻回が０．８ｍｍ２の銅ワイヤからなり、１つの巻回が１．５ｍｍ２の銅ワイヤからなり、この１つの巻回が平線と電気的に接続されている。]
[0044] 横断面図に示されるように、伝送ユニット全体は、ＧＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック：ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）積層体によって包囲され、このＧＲＰ積層体自体が全ユニットを安定させる。]
[0045] さらに安定させるために、伝送ユニットは、燃料処理ユニットの内部でレール又は構造体に設けられ、これにより、中空体積内の伝送ユニットの機械的振動が防止され、その結果、伝送ユニットが燃料処理ユニットの内部で内壁に衝突することが確実に防止される。]
[0046] 図６は、車両における、図示された例では乗用車における本発明に係る装置の典型的な取付けを示す。] 図６
[0047] ここで見て取れるのは、本発明に係る燃料処理ユニットが、エンジンルームにおいて垂直方向に配置され、それによって燃料が上から蓋を通って燃料ユニットの内部に流入し、下側部分で再び燃料ユニットから流出してエンジンに供給される。]
[0048] 図３において挙げられた周波数を有する本発明に係る装置が運転された場合、排気ガス中に通常存在する、一般的に微粉塵又は煤とも呼ばれる粒子の極めて著しい削減が達成される。実際の車両において実施された測定は、未処理の燃料を使用する車両と比べて粒子が７６．８％低減されたことを裏付けている。また、同時に、消費が約２．３％、二酸化炭素の発生が２．３％、及び一酸化炭素の発生が１．４％削減された。また、塩素化炭化水素も３０．９％削減された。] 図３
[0049] 特に好ましい実施形態は、不変の電磁信号（波）を生成するだけではなく、一部分を横波及び他の部分を縦波として生成することにある。]
[0050] 図３は、ディーゼル（ディーゼル車の）を処理するためのそうした例を示す。図の左側には、２列に亘って様々な周波数が記載されている。すなわち、左列には、横波を生成する電磁波（信号）がその周波数とともに図示され、その横に位置する右列には、縦波を生成する波（信号）がその周波数とともに図示されている。] 図３
[0051] 明確化のために、横波（横方向波、推進波、又はせん断波とも呼ばれる）は、その伝播方向に対して振動が垂直方向に生じる物理的な波であることが指摘される。これに対して、縦波（縦方向波とも呼ばれる）は、伝播方向に振動する物理的な波であり、縦波は、前進するために常に媒体（例えば燃料も）を必要とする。縦波として知られている例は、他には、空気中又は水中の音であり、横波に関する例は、縦波と横波との混成形態である水波である。]
[0052] 続く表は、本発明に係る措置による有害物質防止の成果を裏付けるための試験プロトコルを示す。これらの測定は、具体的に何が車両に取り付けられたのかを知らされなかった中立的な機関によって行われ、測定は、一般的なガス測定の手順で行われた。]
[0053] ]
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[0059] ]
[0060] １０・・・タンク１０
１２・・・燃料管
２０・・・容器
１１、３０・・・燃料ポンプ
４０・・・噴射ポンプ
５０・・・エンジン
６０・・・周波数発生器
６１・・・アンプ
６３、６４・・・チャネルアンプ]

权利要求:

請求項1
内燃機関の排気ガスにおける有害物質の発生を防止するための、及び／又は有害物質の割合を低減するための方法であって、燃料には、前記内燃機関の燃焼室に流入する前に４つよりも多い所定の周波数の電磁信号が印加され、前記信号は可聴スペクトル（０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）よりも高く、かつ前記信号は伝送モジュールを介して送信され、前記伝送モジュールは燃料処理ユニット内に収納され、前記燃料処理ユニットは一方の側に燃料導入管を具備するとともに、他方の側に燃料導出管を具備することを特徴とする方法。
請求項2
５よりも多く、好ましくは１０よりも多く、好ましくは１８の異なる周波数の電磁信号が、伝送器を介して送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
請求項１又は２に記載の方法を実施するための装置であって、前記燃料処理ユニットは、内部に伝送要素が収容されたハウジングからなり、前記伝送要素がコイル装置及び／又は平線からなることを特徴とする装置。
請求項4
前記コイル装置は、相互に接続された多数（ｎ個）のコイルからなることを特徴とする請求項３に記載の装置。
請求項5
前記平線は、好ましくは雷文状に延びる、一平面に配置された線からなることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
請求項6
伝送ユニットは、前記燃料と前記伝送器の導電性部材との直接接触を防止するためにケーシングを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
請求項7
前記燃料処理ユニットは、略中空円筒状のボディを有し、前記ボディは閉鎖されており、かつ、燃料タンクと接続するための接続部と、前記燃料を吐出してこれを前記内燃機関に転送するための接続部とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
請求項8
前記伝送ユニットは、平面において解かれた線、好ましくは平線を有し、前記線の両側にはコイルが設けられ、前記コイルは互いに電気的に接続されており、前記電磁信号は、前記平面において解かれた線と巻回してコイルにされた線とに印加されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
請求項9
前記電磁信号は周波数発生器により生成され、前記周波数発生器と解かれて平面にされた線との間にｎ：１の変成比の伝送要素が配置され、ｎは、好ましくは２〜１００の間の数、特に好ましくは１３であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
請求項10
コイル体は、約ｍ個の巻回を有し、ｍは、約５〜１００、特に好ましくは３０の大きさの数であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。