説明

内燃機関の燃焼改善装置

【課題】自動車の燃費向上は常に要求されている。
【解決手段】内燃機関の吸気系部品(例えば、吸気ダクトD)の外側または内側に、燃焼反応を起こす酸素と窒素のクラスターイオンに陽イオンを増加させるためのイオンを放射するイオン放射体3を備え、さらにその外側に磁場を形成する磁場形成体5を備える。また、吸気経路に通風可能な不織布や金属、プラスチックなどで構成された弁体9を有する開閉弁7を装着する。酸素は強磁を帯び、燃焼能力を向上させる。また、イオン放射体3から放射された陽イオンが磁場の助けを得て吸気ダクトD内に効率良く入り込み、そこで、酸素や窒素のクラスター陽イオンを増加させて窒素を誘爆に導く。これらの相乗的結果として、燃費が向上する。また、排出ガス中の窒素酸化物や一酸化窒素なども低減する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車のエンジンなどの内燃機関の吸気系統部材に備えて使用する燃焼改善装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、エンジンなどの内燃機関における燃焼反応を促進することにより燃費を向上するために、種々の提案がなされている。
例えば、内燃機関に吸入される空気は、酸素、窒素といった正または負の電荷を帯びた原子又は分子の凝集体であるクラスターイオンがイオン結合により連なって連続した凝集層を成していることが分かっている。
従って、特許文献1では、酸素のクラスターイオンを分散又は細分化することで酸素の活性度を高めて燃焼反応を促進することが提案されている。
【0003】
【特許文献1】特開2001−227417号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、依然として燃費の向上に対する要求が強く、更なる工夫が求められている。
また、昨今の排ガス規制の強化に伴い、排ガス量の更なる低減も求められている。
それ故、本発明は、上記課題を解決するために、内燃機関の吸気系統部材に備えて使用することにより燃費を著しく向上できる燃焼改善装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、内燃機関の吸気系統部材に備えて使用することにより排ガス量も低減できる燃焼改善装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、鋭意研究の結果、電荷を帯びた酸素の凝集体であるクラスター陽イオンに磁力を付与して強磁性とすると燃焼能力が増し、また、磁力の作用を利用して吸気系統部材の吸気経路を流れる空気中に非鉄金属イオン等の陽イオンを確実に送り出して酸素や窒素のクラスターの陽イオンを増やすと窒素が誘爆され易く、結果として大気中78%を占める窒素がそれらの相乗効果により、完全燃焼に近い燃焼が可能となるものと考えられる。
さらに、大気中78%を占める窒素は条件が整った低圧下では活性化されるが、この活性化された窒素、即ち活性窒素が点火プラグとガソリンの燃焼に反応してその燃焼室内で爆発すると、爆発力は著しく大きくなってガソリンが燃焼する力に勝るため、燃料の供給に何らかの影響を与え、省エネに貢献するものと考えられる。
上記知見に基づいて実際の装置を設計し、その装置の性能を実際の走行試験により検証したところ、燃費の著しい向上と排ガスの低減を図れることを確認し、本発明を完成するに至った。
【0006】
請求項1の発明は、内燃機関の吸気系統部材に備えて使用する燃焼改善装置であって、前記吸気系統部材の内面又は外面側に備えられる、電荷を帯びた原子または分子の凝集体であるクラスターの陽イオンを増加させるためのイオンを放射するイオン放射体と、前記イオン放射体の外側に取り付けられる磁場を形成する磁場形成体とを含むことを特徴とする燃焼改善装置である。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載した燃焼改善装置において、イオン放射体は酸化チタン、珪素、珪藻土及び銅から選択される1種以上の非鉄金属材を含むもので構成されていることを特徴とする燃焼改善装置である。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載した燃焼改善装置において、イオン放射体は粉状の非鉄金属材が樹脂系接着剤と混合され、成形されたものであることを特徴とする燃焼改善装置である。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載した燃焼改善装置において、空気管を開閉する開閉弁と、エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、前記エンジンの回転数に応じて前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御手段とを備えることを特徴とする燃焼改善装置である。
【0010】
請求項5の発明は、請求項4に記載した燃焼改善装置において、開閉弁の弁体は不織布等の通風可能な部材または金属、プラスチック等の遮蔽部材によって構成されていることを特徴とする燃焼改善装置である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の燃焼改善装置を使用すると、燃費を著しく向上でき、さらに排ガス量も低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の実施の形態に係る燃焼改善装置1を、図1、図2に従って説明する。
この燃焼改善装置1は、自動車のエンジンに吸入される空気が流れる吸気ダクトやエアクリーナー等に備えて使用されるが、図1、図2では吸気ダクトDに備えた例が示されている。
燃焼改善装置1は、陽イオンの送出・磁化部と、活性窒素生成促進部とに大別される。従って、部毎に説明する。
(陽イオンの送出・磁化部)
符号3は陽イオンを放射するイオン放射体を示し、このイオン放射体3は湾曲した板状をなしている。符号5は磁場を形成する磁場形成体としてのマグネットを示し、このマグネット5も湾曲した板状をなしている。
イオン放射体3とマグネット5は重ねられて二層構造をなして湾曲している。イオン放射体3とマグネット5は、イオン放射体3側を吸気ダクトDの外周に向けた状態で、吸気ダクトDの外周に図示しない巻き付け手段により巻きつけられて固定されている。
【0013】
吸気ダクトDを流れる空気には、酸素、窒素といった正または負の電荷を帯びた原子又は分子の凝集体であるクラスターイオンがイオン結合により連なって連続した凝集相を成していることが分かっている。従って、クラスターイオンの一部を構成している酸素や窒素は、そのままでは活性度合いが低い。
しかしながら、この実施の形態では、イオン放射体3を吸気ダクトDの外周に取り付けると、そこから放射された磁気と陽イオンが吸気ダクトD内を流れる空気中に入り込み、酸素のクラスター陽イオンに磁力を付与して強磁性とすることによって燃焼能力を増し、また、磁力の作用を利用して吸気系統部材の吸気経路を流れる空気中に非鉄金属イオン等の陽イオンを確実に送り出して陽イオンを増やすことによって窒素を誘爆に導き、大気中78%を占める窒素がそれらの相乗効果により、完全燃焼に近い燃焼が可能となり、燃焼反応が改善されたものと推測される。特に、酸素はいかなる物理的状態においても磁性を示すことが知られていることから、酸素のクラスター陽イオンは強磁気の影響を受けて陽イオン化した窒素を爆発し易くしているものと推測される。
【0014】
イオン放射体3を構成する材料は、特に限定されず上記のようなイオンを放出できるものであれば、どのようなものでもよいが、現時点では酸化チタン、珪素、珪藻土、銅が好ましい材料であることが分かっている。これらの材料から陽イオンが放射されるものと推測される。
例えば、非金属材として酸化チタンなどの粉末を使用してイオン放射体3を製造する場合には、酸化チタンなどの粉末をポリビニルアルコール樹脂(PVAL)などの樹脂系接着剤と混合し、乾燥(硬化)させて板状に成形すればよい。その場合、混合割合は、容量比で粉末1に対して接着剤2前後が好ましい。
また、材料として銅を使用してイオン放射体3を製造する場合には、銅の薄板を定法により製造すればよい。
さらに、株式会社セラモから商品名「セラモパワー」として販売されている製品は、銅片が巻き込まれたガラスクロスにセラミックス及び酸化チタンが付着されており、吸気ダクトDの外周に取り付けることを想定して開発された商品であり、この商品であればそのまま使用できる。
陽イオン放射体の数量決定は、実施例に使用した車の走行燃費状態が最良になるまで数量を調整して取り付けた。
【0015】
また、マグネット5の存在により磁場が形成され、イオン放射体3から放射されたイオンが吸気ダクトD内を流れる空気中に磁力線に乗って効率良く送り込まれるものと推測される。
マグネット5を構成する材料は、特に限定されないが、構成を単純化できることから、永久磁石で構成するのが好ましい。また、フェライト、ネオジューム等熱に強い磁性体が好ましい。発生させる磁力の大きさは、イオン放射体3を構成する材料と車の排気量にもよるが、1,000cc当たり25,000ガウス以上に設定するのが好ましい。
マグネット5としては、専用品を使用してもよいが、市販の板状のマグネット(磁力:500ガウス程度)でも、複数重ねた状態で取り付ければ所望の磁力を発生させることができるので、これら市販品を使用してもよい。例えば、1個500ガウスのマグネットを200個使用すれば、100,000ガウスとなる。
【0016】
(活性窒素生成促進部)
符号7は円板状の開閉弁を示し、この開閉弁7は吸気ダクトDに取り付けられている。開閉弁7の弁体9は、ポリプロピレンなどの通風可能な不織布によって構成されているが、金属、プラスチックなどの塑性品で構成してもよい。
弁体9は直径部分に設けられた駆動軸11により回転して開閉する。駆動軸11にはモーター(駆動手段)13が接続されている。
符号15はモーター13の駆動を制御する制御手段を示し、符号17はエンジンの回転数を計測する回転数計測手段としてのタコメーターを示す。
【0017】
吸気ダクトD内の吸気経路が、この実施の形態では不織布の弁体9によって遮断されているので、全閉状態でも空気はエンジンの燃焼室に送り込まれるが、流量が少ないのでエンジンの燃焼室内は低圧状態となる。(なお、弁体9を金属やプラスチックで構成した場合でも弁体9の開き度を小さくすることで空気の流量は少なくできる。)
しかも、タコメーター17で計測されたエンジンの回転数に応じて制御手段15がモーター13を駆動させて開閉弁7の開閉を制御するので、走行中に回転数が低くなってもエンストの発生は防止される。
【0018】
エンジンの燃焼室での燃焼は、燃焼室でプラグ(点火装置)が電気放電を起こして燃料であるガソリンの燃焼を開始させている。
この実施の形態では、電気放電が低圧状態で行われるので、空気中に含まれる窒素が活性窒素に効率良く転化する。
活性窒素の作用については不明であるが、活性窒素の存在により、荷重重量が増しても燃費が向上する。活性窒素が燃料の爆発力、即ち馬力を大きくするのに寄与しているものと推測される。
【0019】
以上、本発明を実施するための最良の形態である実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成は上述した構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、イオン放射体やマグネットの形状や配置などは取り付ける部品(例:吸気ダクト、エアクリーナ)の形状に応じて適宜設定すればよい。
また、上記の実施の形態では、陽イオンの送出・磁化部と、活性窒素生成促進部とは既存の部品である吸気ダクトに後から取り付けているが、上記した部が最初から組み込まれた吸気系統部材を製造してもよい。
【実施例】
【0020】
自動車の吸気ダクトDとエアクリーナーに実際に以下の構成の燃焼改善装置を取り付けて走行試験を行い、燃費を算出した。
取り付けた自動車は、ボルボ(1988年型、型式E−7B280S、原動機の型式B−280、V6エンジン、燃料噴射式、2800cc)である。燃料はレギュラーガソリンを使用した。
走行試験は、平成18年1月7日〜6月10日に行った。
【0021】
(実施例1)
(準備)
陽イオンの送出・磁化部に関して:
イオン放射体3として、酸化チタン粉末30ccに対してPVAL60ccを加えて混合し乾燥させて成形した酸化チタン板を準備した。また、マグネット5として、100,000ガウス程度に調整したマグネット5を準備した。
そして、吸気ダクトDの外周に沿って、イオン放射体3とマグネット5を装着した。
活性窒素生成促進部に関して:
この実施例では、開閉弁などを構成せず、不織布(ポリプロピレン)を吸気ダクトDに取り付けて吸気経路を通風可能に遮蔽した。
なお、全ての実施例において比較データの条件を出来るだけ同じにするため、毎回週末土曜の早朝3時〜4時の時間帯に浜松を出発して走行試験を行った。
【0022】
(走行試験)
【表1】

【0023】
【表2】

【0024】
(実施例2)
(準備)
陽イオンの送出・磁化部に関して:
イオン放射体3として、銅板(厚さ:0.15mm、巾:25mm、長さ:240mm×4枚)を準備した。また、マグネット5として、100,000ガウス程度に調整したマグネット5を準備した。
そして、吸気ダクトDの外周に沿って、イオン放射体3とマグネット5を取り付けた。
活性窒素生成促進部は、実施例1と同様に構成した。
【0025】
(走行試験)
【表3】

【0026】
【表4】

【0027】
(実施例3)
(準備)
陽イオンの送出・磁化部に関しては、イオン放射体3の材料として珪素粉末40ccに対してPVAL80ccを加えて混合し乾燥させて成形した成形したものを使用したことを除いては、実施例1と同様に準備した。
活性窒素生成促進部は、実施例1と同様に構成した。
(走行試験)
燃焼改善装置を装着した場合と、装着しなかった場合とで燃費を比較した。
【0028】
【表5】

【0029】
【表6】

【0030】
【表7】

【0031】
【表8】

【0032】
(実施例4)
(準備)
陽イオンの送出・磁化部に関しては、イオン放射体3の材料として珪素粉末20ccに対してPVAL40ccを加えて混合し乾燥させて成形した成形したものを使用したことを除いては、実施例1と同様に準備して、吸気ダクトDに装着した。さらに、同じようなイオン放射体とマグネットを準備し、エアクリーナーの外面にも装着した。
活性窒素生成促進部は、実施例1と同様に構成した。
(走行試験)
燃焼改善装置を装着した場合と、装着しなかった場合とで燃費と排ガス量を比較した。
【0033】
【表9】

【0034】
上記の走行試験の結果から、自動車に燃焼改善装置を取り付けると、燃費が明らかに向上することが実証された。
また、排出ガス中の一酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素の低減が見られた。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明の燃焼改善装置を自動車に取り付けて使用すると、燃費を著しく向上できるので経済的である。また、排出ガス中の窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素等の濃度を低減でき、環境にも優しい。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の実施の形態に係る燃焼改善装置の断面の斜視図である。
【図2】図1の燃焼改善装置の陽イオンの送出・磁化部の構成の説明図である。
【符号の説明】
【0037】
1‥‥燃焼改善装置
3‥‥イオン放射体 5‥‥マグネット
7‥‥開閉弁 9‥‥弁体
11‥‥駆動軸 13‥‥モーター
15‥‥制御手段 17‥‥タコメーター
D‥‥吸気ダクト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の吸気系統部材に備えて使用する燃焼改善装置であって、
前記吸気系統部材の内面又は外面側に備えられる、電荷を帯びた原子または分子の凝集体であるクラスターの陽イオンを増加させるためのイオンを放射するイオン放射体と、前記イオン放射体の外側に取り付けられる磁場を形成する磁場形成体とを含むことを特徴とする燃焼改善装置。
【請求項2】
請求項1に記載した燃焼改善装置において、イオン放射体は酸化チタン、珪素、珪藻土及び銅から選択される1種以上の非鉄金属材を含むもので構成されていることを特徴とする燃焼改善装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載した燃焼改善装置において、イオン放射体は粉状の非鉄金属材が樹脂系接着剤と混合され、成形されたものであることを特徴とする燃焼改善装置。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載した燃焼改善装置において、空気管を開閉する開閉弁と、エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、前記エンジンの回転数に応じて前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御手段とを備えることを特徴とする燃焼改善装置。
【請求項5】
請求項4に記載した燃焼改善装置において、開閉弁の弁体は不織布等の通風可能な部材または金属、プラスチック等の遮蔽部材によって構成されていることを特徴とする燃焼改善装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−25414(P2008−25414A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−197220(P2006−197220)
【出願日】平成18年7月19日(2006.7.19)
【出願人】(000219060)嶋崎種苗株式会社 (4)