JP2000179349A - Negative-pressure engine - Google Patents

Negative-pressure engine

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JP2000179349A
JP2000179349A JP10356567A JP35656798A JP2000179349A JP 2000179349 A JP2000179349 A JP 2000179349A JP 10356567 A JP10356567 A JP 10356567A JP 35656798 A JP35656798 A JP 35656798A JP 2000179349 A JP2000179349 A JP 2000179349A
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JP
Japan
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cylinder
hydrogen
oxygen
mixture
negative pressure
Prior art date
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Application number
JP10356567A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Tsujino
敬 辻野
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine which does not emit an air pollutant such as CO and NOx by using hydrogen as fuel. SOLUTION: Hydrogen and oxygen are respectively supplied into a cylinder 1 from a first intake valve 7h and a second intake valve 7c which are opened in an intake stroke. Thereafter, the mixture is ignited at the bottom dead center. As a result, the following reaction occurs: 2H2 (2 moles)+O2 (1 mole)→2H2O (2 moles). More specifically, the mixture of 2 moles of hydrogen and 1 mole of oxygen changes into 2 moles of water vapor. Since the resultant volume of water vapor is two-thirds of that of the original mixture, the atmospheric pressure within the cylinder 1 is also reduced to two-thirds, i.e., 2/3 atm. Therefore, in a compression stroke, a piston 2 is driven toward the top dead center by the negative pressure within the cylinder 1. An exhaust valve 8 is opened in the following exhaust stroke, whereby the water vapor within the cylinder 1 is emitted from the exhaust valve 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素および酸素の
混合気の燃焼により作動する負圧力エンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative pressure engine that operates by burning a mixture of hydrogen and oxygen.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動車等の動力源としてガソリン
エンジンやディーゼルエンジンが一般的に採用されてい
る。しかしながら、ガソリンエンジンやディーゼルエン
ジンは炭化水素を主成分とする石油を燃料としているた
め、大気汚染の原因となるCOやNOxを排出するとい
う問題があるだけでなく、地球温暖化や石油資源の枯渇
を引き起こすという問題がある。そこで近年において、
バッテリおよびモータを動力源とする電気自動車の開発
が進められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, gasoline engines and diesel engines are generally employed as power sources for automobiles and the like. However, since gasoline engines and diesel engines use petroleum containing hydrocarbons as a main fuel, they not only emit CO and NOx, which cause air pollution, but also cause global warming and depletion of petroleum resources. There is a problem that causes. So in recent years,
Development of an electric vehicle using a battery and a motor as power sources has been advanced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車の性能はバッテリの性能によって大きく左右される
もので、現時点では1回の充電当たりの走行可能距離を
十分に延ばすことが難しいだけでなく、バッテリの価格
が極めて高価であるために、バッテリを含むパワーユニ
ットの価格が大幅に上昇するという問題がある。
However, the performance of an electric vehicle is greatly influenced by the performance of a battery. At present, it is not only difficult to extend the mileage per charge at a time, but also to improve the battery. Is very expensive, so that there is a problem that the price of the power unit including the battery rises significantly.

【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、水素を燃料とすることによりCOやNOxのような
大気汚染物質を排出しない内燃エンジンを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an internal combustion engine that does not emit air pollutants such as CO and NOx by using hydrogen as a fuel.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、シリンダに摺
動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介
してクランクシャフトに連接し、水素および酸素の混合
気をシリンダの内部で燃焼させることにより発生した負
圧でピストンを駆動してクランクシャフトを回転させる
負圧力エンジンであって、クランクシャフトが1回転す
る間に、上死点から下死点に向けて移動するピストンに
より水素および酸素の混合気をシリンダの内部に吸入す
る吸気行程と、下死点の近傍で点火された混合気が燃焼
して水蒸気が生成する際の容積減少により発生した負圧
でピストンを上死点に向けて駆動し、上死点の手前から
前記水蒸気をシリンダの外部に排出する収縮・排気行程
と、を順次行うことを特徴とする負圧力エンジンが提案
される。
According to the first aspect of the present invention, a piston slidably fitted to a cylinder is connected to a crankshaft via a connecting rod. A negative pressure engine in which a piston is driven by a negative pressure generated by burning a mixture of hydrogen and oxygen inside a cylinder to rotate a crankshaft. The intake stroke in which a mixture of hydrogen and oxygen is sucked into the cylinder by a piston that moves from the bottom to the bottom dead center, and the volume when the mixture ignited near the bottom dead center burns to produce water vapor The piston is driven toward the top dead center by the negative pressure generated by the decrease, and the contraction / exhaust step of discharging the steam to the outside of the cylinder from just before the top dead center is sequentially performed. Negative pressure engine is proposed, wherein.

【0006】上記構成によれば、水素および酸素の混合
気が燃焼して水蒸気が生成する際の容積減少によりシリ
ンダ内に負圧を発生させ、この負圧でピストンを作動さ
せてクランクシャフトを駆動することができる。混合気
が燃焼して発生する生成物が水蒸気あるいは水だけであ
り、有害なCOやNOxが発生しないので環境を汚染す
る虞がない。
According to the above construction, a negative pressure is generated in the cylinder due to a reduction in volume when a mixture of hydrogen and oxygen is burned to generate steam, and the negative pressure drives the piston to drive the crankshaft. can do. The only product produced by combustion of the air-fuel mixture is water vapor or water, and there is no risk of polluting the environment because harmful CO and NOx are not generated.

【0007】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、前記混合気は水素2モルに対
して酸素1モルの混合比率を有することを特徴とする負
圧力エンジンが提案される。
According to the second aspect of the present invention,
In addition to the configuration of claim 1, a negative pressure engine is proposed, wherein the mixture has a mixing ratio of 1 mol of oxygen to 2 mol of hydrogen.

【0008】上記構成によれば、混合気が水素2モルに
対して酸素1モルの混合比率を有するので、その混合気
の燃焼時に水素あるいは酸素を残留させることなく化合
させ、燃焼後の負圧を最大限に発生させて駆動力を増加
させることができる。
According to the above configuration, since the mixture has a mixing ratio of 1 mol of oxygen to 2 mol of hydrogen, the mixture is combined without remaining hydrogen or oxygen during combustion of the mixture, and the negative pressure after combustion is reduced. And the driving force can be increased.

【0009】また請求項3に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、60°のクランク角毎に連続
的に作動する6個のシリンダを備えたことを特徴とする
負圧力エンジンが提案される。
According to the third aspect of the present invention,
In addition to the configuration of claim 1, a negative pressure engine is proposed, comprising six cylinders that operate continuously at every crank angle of 60 °.

【0010】上記構成によれば、6個のシリンダを60
°のクランク角毎に連続的に作動させるので、クランク
シャフトが1回転する間に何れかのシリンダが必ず駆動
力を発生するようになり、クランクシャフトのトルク変
動を防止して滑らかな回転を可能にすることができる。
According to the above configuration, the six cylinders are
Operates continuously at every crank angle of °, so any cylinder always generates driving force during one rotation of the crankshaft, preventing torque fluctuations of the crankshaft and enabling smooth rotation Can be

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.

【0012】図1〜図6は本発明の一実施例を示すもの
で、図1はエンジンの全体構成図、図2はエンジンのシ
リンダヘッド部分の拡大図、図3は図2の3−3線矢視
図、図4は図2の4−4線断面図、図5はエンジンの行
程説明図、図6は6個のシリンダの作動状態を説明する
図である。
1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall structural view of an engine, FIG. 2 is an enlarged view of a cylinder head portion of the engine, and FIG. 3 is 3-3 in FIG. 4 is a sectional view taken along the line 4-4 in FIG. 2, FIG. 5 is an explanatory diagram of the stroke of the engine, and FIG. 6 is a diagram illustrating the operating state of six cylinders.

【0013】図1〜図4に示すように、水素の燃焼によ
り発生する負圧力で作動するエンジンEは、シリンダ1
に摺動自在に嵌合するピストン2を備えており、このピ
ストン2はコネクティングロッド3を介してクランクシ
ャフト4に連接される。シリンダヘッド5にはピストン
2の上面に対向する燃焼室6が設けられており、この燃
焼室6に臨むように第1、第2吸気バルブ7h,7oと
1個の排気バルブ8とが設けられる。尚、前記燃焼室6
は通常の内燃エンジンの燃焼室と異なり、ピストン2が
上死点に達したときに容積が殆ど無くなる形状に形成さ
れている。
As shown in FIGS. 1 to 4, an engine E operating at a negative pressure generated by the combustion of hydrogen has a cylinder 1
The piston 2 is slidably fitted to the piston 2, and the piston 2 is connected to a crankshaft 4 via a connecting rod 3. The cylinder head 5 is provided with a combustion chamber 6 facing the upper surface of the piston 2, and first and second intake valves 7 h and 7 o and one exhaust valve 8 are provided so as to face the combustion chamber 6. . The combustion chamber 6
Unlike the combustion chamber of an ordinary internal combustion engine, is formed in such a shape that the volume almost disappears when the piston 2 reaches the top dead center.

【0014】第1、第2吸気バルブ7h,7oが着座す
る弁座9h,9oは、シリンダヘッド5に形成された一
対の吸気ポート10h,10oの内部にそれぞれ形成さ
れており、第1、第2吸気バルブ7h,7oが下動して
弁座9h,9oに着座することにより吸気バルブ孔11
h,11oが閉じられる。第1、第2吸気バルブ7h,
7oから一体に延びるバルブステム12h,12oはバ
ルブスプリング13h,13oで上方(開弁方向)に付
勢されており、図示せぬ動弁機構により作動する吸気ロ
ッカーアーム14h,14oに押圧されて第1、第2吸
気バルブ7h,7oを開弁駆動する。
Valve seats 9h and 9o on which the first and second intake valves 7h and 7o are seated are formed inside a pair of intake ports 10h and 10o formed in the cylinder head 5, respectively. (2) The intake valves 7h and 7o are moved downward and seated on the valve seats 9h and 9o, so that the intake valve holes 11
h, 11o is closed. The first and second intake valves 7h,
Valve stems 12h, 12o extending integrally from 7o are urged upward (in the valve opening direction) by valve springs 13h, 13o, and are pressed by intake rocker arms 14h, 14o operated by a valve operating mechanism (not shown). 1. Open the second intake valves 7h and 7o.

【0015】排気バルブ8が着座する弁座15は、シリ
ンダヘッド5に形成された排気ポート16の内部に形成
されており、排気バルブ8が下動して弁座15に着座す
ることにより排気バルブ孔17が閉じられる。排気バル
ブ8に摺動自在に嵌合するバルブステム18はバルブス
プリング19で上方(開弁方向)に付勢され、かつ排気
バルブ8はバルブスプリング20でバルブステム18に
対して下方(閉弁方向)に付勢される。そしてバルブス
テム18は、図示せぬ動弁機構により作動する排気ロッ
カーアーム21に押圧されて駆動される。尚、燃焼室6
の中央には点火プラグ22が設けられる。
A valve seat 15 on which the exhaust valve 8 is seated is formed inside an exhaust port 16 formed in the cylinder head 5, and when the exhaust valve 8 moves down and seats on the valve seat 15, the exhaust valve 15 is seated. The hole 17 is closed. A valve stem 18 slidably fitted to the exhaust valve 8 is urged upward (in a valve opening direction) by a valve spring 19, and the exhaust valve 8 is downwardly moved (in a valve closing direction) with respect to the valve stem 18 by a valve spring 20. ). Then, the valve stem 18 is driven by being pressed by an exhaust rocker arm 21 operated by a valve operating mechanism (not shown). The combustion chamber 6
A spark plug 22 is provided at the center of the.

【0016】液体水素タンク23hは元栓24h、水素
タンク25hおよび水素供給ポンプ26hを介して吸気
ポート10hに接続され、液体酸素タンク23oは元栓
24o、酸素タンク25oおよび酸素供給ポンプ26o
を介して吸気ポート10oに接続される。水素タンク2
5h内に貯留された水素および酸素タンク25o内に貯
留された酸素は適温に保温され、それぞれ水素供給ポン
プ26hおよび酸素供給ポンプ26oによって燃焼室6
に供給される。このとき、供給される水素および酸素の
量が、水素2モルに対して酸素1モルの比率となるよう
に、定量ポンプである水素供給ポンプ26hおよび酸素
供給ポンプ26oの駆動が制御される。また排気ポート
16には水タンク27が接続される。
The liquid hydrogen tank 23h is connected to the intake port 10h via a main stopper 24h, a hydrogen tank 25h and a hydrogen supply pump 26h, and the liquid oxygen tank 23o is connected to a main stopper 24o, an oxygen tank 25o and an oxygen supply pump 26o.
Is connected to the intake port 10o. Hydrogen tank 2
The hydrogen stored in 5h and the oxygen stored in the oxygen tank 25o are kept at an appropriate temperature, and the hydrogen is supplied to the combustion chamber 6 by a hydrogen supply pump 26h and an oxygen supply pump 26o, respectively.
Supplied to At this time, the driving of the hydrogen supply pump 26h and the oxygen supply pump 26o, which are metering pumps, is controlled such that the supplied amounts of hydrogen and oxygen are 1 mol of oxygen to 2 mol of hydrogen. A water tank 27 is connected to the exhaust port 16.

【0017】尚、模式図である図1では、水素タンク2
5hおよび酸素タンク25oがエンジン本体の外部に存
在するように示されているが、実際には、図2および図
4に示すように、水素タンク25hおよび酸素タンク2
5oはシリンダブロック28の内部に形成されている。
水素タンク25hおよび酸素タンク25oの内壁面に
は、熱伝導を抑制する断熱材29が張設される。
In FIG. 1, which is a schematic diagram, the hydrogen tank 2
5h and the oxygen tank 25o are shown as being outside the engine body, but actually, as shown in FIG. 2 and FIG.
5o is formed inside the cylinder block 28.
On the inner wall surfaces of the hydrogen tank 25h and the oxygen tank 25o, a heat insulating material 29 for suppressing heat conduction is stretched.

【0018】次に、上記構成を備えた本発明の実施例の
作用を、図5を参照しながら説明する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIG.

【0019】本実施例のエンジンEは、クランクシャフ
ト4の1回転につき吸気行程および収縮・排気行程を行
うものである。先ず、図5(A)に示すように、ピスト
ン2の上死点を0°としたクランク角が0°〜180°
の範囲に相当する吸気行程において、開弁した第1吸気
バルブ7hおよび第2吸気バルブ7oからそれぞれ水素
および酸素をシリンダ1内に供給する。このとき、前述
したように水素および酸素の比率は水素2モルに対して
酸素1モルとされ、また混合気の圧力は大気圧である。
The engine E of this embodiment performs an intake stroke and a contraction / exhaust stroke for one revolution of the crankshaft 4. First, as shown in FIG. 5 (A), the crank angle with the top dead center of the piston 2 being 0 ° is 0 ° to 180 °.
In the intake stroke corresponding to the range, hydrogen and oxygen are supplied into the cylinder 1 from the opened first intake valve 7h and the second intake valve 7o, respectively. At this time, as described above, the ratio of hydrogen and oxygen is 1 mol of oxygen to 2 mol of hydrogen, and the pressure of the mixture is atmospheric pressure.

【0020】続いて、図5(B)に示すように、クラン
ク角が180°の近傍で、点火プラグ22によりシリン
ダ1内の水素および酸素の混合気に点火する。このと
き、第1吸気バルブ7hおよび第2吸気バルブ7oは閉
弁しており、また排気バルブ8も、バルブステム18が
図2に実線で示す下降位置にあって閉弁している。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the mixture of hydrogen and oxygen in the cylinder 1 is ignited by the spark plug 22 near the crank angle of 180 °. At this time, the first intake valve 7h and the second intake valve 7o are closed, and the exhaust valve 8 is also closed with the valve stem 18 at the lowered position shown by the solid line in FIG.

【0021】シリンダ1内で水素および酸素の混合気が
燃焼すると、 2H2 (2モル)+O2 (1モル)→2H2 O(2モル) の反応が生じ、2モルの水素および1モルの酸素の混合
気が2モルの水蒸気に変化する。その結果、元の混合気
の容積に対して生成した水蒸気の容積は2/3に減少す
るため、シリンダ1内の気圧も2/3に減少して2/3
気圧となる。
When a mixture of hydrogen and oxygen is burned in the cylinder 1, a reaction of 2H 2 (2 mol) + O 2 (1 mol) → 2H 2 O (2 mol) occurs, and 2 mol of hydrogen and 1 mol of The mixture of oxygen changes to 2 moles of water vapor. As a result, the volume of water vapor generated with respect to the volume of the original air-fuel mixture is reduced to 2/3, so that the pressure in the cylinder 1 is also reduced to 2/3 and 2/3.
Atmospheric pressure.

【0022】このようにして、1気圧の混合気の燃焼に
より2/3気圧の水蒸気が生成したとき、第1吸気バル
ブ7h、第2吸気バルブ7oおよび排気バルブ8は閉弁
しており、かつピストン2の背面が臨むクランクケース
の内部は大気に連通して大気圧になっているため、図5
(C)に示すように、クランク角が180°〜240°
の範囲に相当する収縮行程において、シリンダ1の内部
の負圧(大気圧を基準とした負圧)によって、即ちピス
トン2の背面に作用する大気圧とピストン2の頂面に作
用する負圧との圧力差によって、該ピストン2が上死点
に向けて駆動される。
In this way, when steam of 1/3 atm is generated by combustion of the mixture of 1 atm, the first intake valve 7h, the second intake valve 7o, and the exhaust valve 8 are closed, and Since the inside of the crankcase facing the back of the piston 2 communicates with the atmosphere and is at atmospheric pressure, FIG.
(C) As shown in FIG.
In the contraction stroke corresponding to the range, the negative pressure (negative pressure based on the atmospheric pressure) inside the cylinder 1, that is, the atmospheric pressure acting on the back surface of the piston 2 and the negative pressure acting on the top surface of the piston 2 , The piston 2 is driven toward the top dead center.

【0023】シリンダブロック28にはシリンダ1を囲
むように水素タンク25hおよび酸素タンク25oが形
成されており、その内部には液体水素および液体酸素が
気化した低温の水素および酸素が存在するため、特別の
ウオータジャケットや冷却フィンを設けることなく、混
合気の燃焼により温度上昇したエンジンEや混合気の燃
焼により発生した水蒸気を、前記低温の水素および酸素
で効果的に冷却することができる。特に、混合気の燃焼
により発生した水蒸気を冷却して液化を促進することに
より、シリンダ1内に発生する負圧を高めてエンジンE
の出力向上に寄与することができる。
A hydrogen tank 25h and an oxygen tank 25o are formed in the cylinder block 28 so as to surround the cylinder 1, and low-temperature hydrogen and oxygen obtained by vaporizing liquid hydrogen and liquid oxygen are present in the inside thereof. Without providing a water jacket and cooling fins, the engine E whose temperature has increased due to the combustion of the air-fuel mixture and the steam generated by the combustion of the air-fuel mixture can be effectively cooled with the low-temperature hydrogen and oxygen. In particular, by cooling the steam generated by the combustion of the air-fuel mixture to promote liquefaction, the negative pressure generated in the cylinder 1 is increased to increase the engine E
Output can be improved.

【0024】尚、水素および酸素による冷却が過剰にな
ると、混合気が燃焼して発生した水蒸気がシリンダ1内
で凍ってピストン2の摺動を阻害する虞があるが、水素
タンク25hおよび酸素タンク25oの内面を断熱材2
9で覆うことにより、前記過剰冷却を防止して水蒸気の
凍結を回避することができる。
If the cooling by hydrogen and oxygen becomes excessive, the steam generated by combustion of the air-fuel mixture may freeze in the cylinder 1 and hinder the sliding of the piston 2, but the hydrogen tank 25h and the oxygen tank Heat insulation material 2 inside of 25o
By covering with 9, the excessive cooling can be prevented and freezing of water vapor can be avoided.

【0025】クランク角が240°に達するとシリンダ
1の内部の気圧は1気圧になり、クランクシャフト4が
慣性で更に回転してクランク角が240°を越えると、
シリンダ1の内部の気圧は1気圧以上になる。従って、
図5(D)に示すように、クランク角が240°〜36
0°の範囲に相当する排気行程において、排気弁8を開
弁することにより、シリンダ1内の水蒸気を排気ポート
16に排出することができる。水蒸気は排気ポート16
から大気中に放出されるが、水蒸気が凝縮して生成した
水は水タンク27に貯留される。
When the crank angle reaches 240 °, the pressure inside the cylinder 1 becomes 1 atm. When the crankshaft 4 further rotates due to inertia and the crank angle exceeds 240 °,
The pressure inside the cylinder 1 becomes 1 atmosphere or more. Therefore,
As shown in FIG. 5 (D), the crank angle is 240 ° to 36 °.
By opening the exhaust valve 8 in the exhaust stroke corresponding to the range of 0 °, the steam in the cylinder 1 can be exhausted to the exhaust port 16. Water vapor is exhaust port 16
Is released to the atmosphere, but water generated by condensation of water vapor is stored in a water tank 27.

【0026】尚、排気弁8が開弁するとき、排気ロッカ
ーアーム21が鎖線位置に上動してバルブステム18が
スプリング19の弾発力で鎖線位置に上動することによ
り、排気バルブ8はスプリング20に抗して弁座15か
ら離間可能になる。従って、シリンダ1の内部の気圧が
1気圧以上になると、排気バルブ8は大気圧との差圧で
弁座15から自動的に離間する。
When the exhaust valve 8 is opened, the exhaust rocker arm 21 moves up to the dashed line position and the valve stem 18 moves up to the dashed line position by the elastic force of the spring 19, so that the exhaust valve 8 is opened. It becomes possible to separate from the valve seat 15 against the spring 20. Therefore, when the internal pressure of the cylinder 1 becomes 1 atmospheric pressure or more, the exhaust valve 8 is automatically separated from the valve seat 15 by a pressure difference from the atmospheric pressure.

【0027】ところで、混合気の水素および酸素の混合
比率のばらつき等の要因でシリンダ1の内部の気圧が1
気圧以上になるタイミングが変動する可能性があるた
め、排気バルブ8の開弁タイミング(バルブステム18
を図2の鎖線位置に上動させるタイミング)は、クラン
ク角が240°の位置よりも若干早めに設定してシリン
ダ1の内圧が1気圧を越えるのを防止することが望まし
い。尚、バルブステム18を図2の鎖線位置に上動させ
て排気バルブ8を開弁可能にしても、シリンダ1の内圧
が1気圧未満であればスプリング20の作用で排気バル
ブ8は閉弁状態に保持されるため、シリンダ1内の負圧
を有効に利用することができる。
By the way, the pressure inside the cylinder 1 becomes 1 due to the variation of the mixture ratio of hydrogen and oxygen in the mixture.
Since the timing when the pressure becomes equal to or higher than the atmospheric pressure may fluctuate, the opening timing of the exhaust valve 8 (the valve stem 18
It is desirable that the crank pressure be set slightly earlier than the position where the crank angle is 240 ° to prevent the internal pressure of the cylinder 1 from exceeding 1 atm. Even if the exhaust valve 8 can be opened by moving the valve stem 18 upward to the chain line position in FIG. 2, if the internal pressure of the cylinder 1 is less than 1 atm, the exhaust valve 8 is closed by the action of the spring 20. Therefore, the negative pressure in the cylinder 1 can be effectively used.

【0028】またクランクシャフト4が1回転する間
に、上述したようにクランク角が180°〜240°の
範囲(収縮行程)だけでピストン2が駆動されるため、
その他の範囲(クランク角が0°〜180°の範囲およ
び240°〜360°の範囲)ではフライホイール等の
慣性でクランクシャフト4の回転を継続させる必要があ
るため、クランクシャフト4のスムーズな回転が妨げら
れる可能性がある。そこで本実施例では、エンジンEを
直列6気筒あるいはV型6気筒とし、6個のシリンダ1
…が作動する位相を60°ずつずらしている。
While the crankshaft 4 makes one rotation, the piston 2 is driven only in the range of the crank angle of 180 ° to 240 ° (contraction stroke) as described above.
In other ranges (the crank angle is in the range of 0 ° to 180 ° and the range of 240 ° to 360 °), it is necessary to continue the rotation of the crankshaft 4 due to inertia of a flywheel or the like. May be hindered. Therefore, in the present embodiment, the engine E is an in-line 6 cylinder or a V-type 6 cylinder, and the six cylinders 1
Are shifted by 60 °.

【0029】即ち、図6に示す状態では、#1シリンダ
1のクランク角は0°、#2シリンダ1のクランク角は
60°、#3シリンダ1のクランク角は120°、#4
シリンダ1のクランク角は180°、#5シリンダ1の
クランク角は240°、#6シリンダ1のクランク角は
300°であり、#4シリンダ1が収縮行程に入る直前
の状態にある。従って、図6の状態からクランクシャフ
ト4が60°回転するまでは#4シリンダ1が駆動力を
発生し、以降クランクシャフト4が60°回転する毎に
#5→#6→#1→#2→#3→#4の順番で各シリン
ダ1…が駆動力を発生することにより、クランクシャフ
ト4のトルク変動を最小限に抑えてスムーズな回転を可
能にすることができる。
That is, in the state shown in FIG. 6, the crank angle of the # 1 cylinder 1 is 0 °, the crank angle of the # 2 cylinder 1 is 60 °, the crank angle of the # 3 cylinder 1 is 120 °, # 4
The crank angle of the cylinder 1 is 180 °, the crank angle of the # 5 cylinder 1 is 240 °, and the crank angle of the # 6 cylinder 1 is 300 °, which is in a state immediately before the # 4 cylinder 1 enters the contraction stroke. Therefore, the # 4 cylinder 1 generates a driving force from the state of FIG. 6 until the crankshaft 4 rotates 60 °, and thereafter, every time the crankshaft 4 rotates 60 °, # 5 → # 6 → # 1 → # 2 The driving force is generated by each of the cylinders 1 in the order of # 3 → # 4, so that torque fluctuation of the crankshaft 4 can be minimized and smooth rotation can be achieved.

【0030】以上説明したように、水素および酸素の混
合気を燃料としているので、該混合気が燃焼して発生す
る生成物が水蒸気あるいは水だけになって有害なCOや
NOxが発生することがなく、従って排気ガスによる環
境汚染を回避することができる。また水素2モルに対し
て酸素1モルの混合比率を有する混合気を用いることに
より、混合気に含まれる水素あるいは酸素を残留させる
ことなく化合させ、燃焼前の混合気の容積に対する燃焼
後の水蒸気の容積の比を最も小さくすることができる。
これにより、燃焼後の負圧を最大限に発生させて駆動力
を増加させることができる。
As described above, since a mixture of hydrogen and oxygen is used as fuel, the products produced by combustion of the mixture may be steam or water alone, and harmful CO and NOx may be generated. Therefore, environmental pollution due to exhaust gas can be avoided. Further, by using a mixture having a mixture ratio of 1 mol of oxygen to 2 mol of hydrogen, hydrogen or oxygen contained in the mixture is combined without remaining, and steam after combustion with respect to the volume of the mixture before combustion is used. Can be minimized.
Thereby, the driving force can be increased by generating the negative pressure after combustion to the maximum.

【0031】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, various design changes can be made in the present invention without departing from the gist thereof.

【0032】例えば、実施例では水素および酸素の混合
気を用いているが、水素および空気の混合気を用いるこ
とも可能である。
For example, in the embodiment, a mixture of hydrogen and oxygen is used, but a mixture of hydrogen and air can be used.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、水素および酸素の混合気が燃焼して水蒸気が
生成する際の容積減少によりシリンダ内に負圧を発生さ
せ、この負圧でピストンを作動させてクランクシャフト
を駆動することができる。混合気が燃焼して発生する生
成物が水蒸気あるいは水だけであり、有害なCOやNO
xが発生しないので環境を汚染する虞がない。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a negative pressure is generated in the cylinder due to a reduction in volume when a mixture of hydrogen and oxygen is burned to generate steam. The crankshaft can be driven by operating the piston with negative pressure. The only product produced by combustion of the air-fuel mixture is water vapor or water.
Since x does not occur, there is no risk of polluting the environment.

【0034】また請求項2に記載された発明によれば、
混合気が水素2モルに対して酸素1モルの混合比率を有
するので、その混合気の燃焼時に水素あるいは酸素を残
留させることなく化合させ、燃焼後の負圧を最大限に発
生させて駆動力を増加させることができる。
According to the second aspect of the present invention,
Since the air-fuel mixture has a mixing ratio of 1 mole of oxygen to 2 moles of hydrogen, the air-fuel mixture is combined without remaining hydrogen or oxygen at the time of combustion, and the negative pressure after the combustion is generated to the maximum, thereby driving force Can be increased.

【0035】また請求項3に記載された発明によれば、
6個のシリンダを60°のクランク角毎に連続的に作動
させるので、クランクシャフトが1回転する間に何れか
のシリンダが必ず駆動力を発生するようになり、クラン
クシャフトのトルク変動を防止して滑らかな回転を可能
にすることができる。
According to the third aspect of the present invention,
Since six cylinders are operated continuously at every crank angle of 60 °, any one of the cylinders always generates a driving force during one rotation of the crankshaft, thereby preventing torque fluctuation of the crankshaft. And smooth rotation can be made possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エンジンの全体構成図FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine.

【図2】エンジンのシリンダヘッド部分の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a cylinder head portion of the engine.

【図3】図2の3−3線矢視図FIG. 3 is a view taken along line 3-3 in FIG. 2;

【図4】図2の4−4線断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2;

【図5】エンジンの行程説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of an engine stroke.

【図6】6個のシリンダの作動状態を説明する図FIG. 6 is a diagram for explaining the operating states of six cylinders.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 2 ピストン 3 コネクティングロッド 4 クランクシャフト 1 Cylinder 2 Piston 3 Connecting rod 4 Crankshaft

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ(1)に摺動自在に嵌合するピ
ストン(2)をコネクティングロッド(3)を介してク
ランクシャフト(4)に連接し、水素および酸素の混合
気をシリンダ(1)の内部で燃焼させることにより発生
した負圧でピストン(2)を駆動してクランクシャフト
(4)を回転させる負圧力エンジンであって、 クランクシャフト(4)が1回転する間に、 上死点から下死点に向けて移動するピストン(2)によ
り水素および酸素の混合気をシリンダ(1)の内部に吸
入する吸気行程と、 下死点の近傍で点火された混合気が燃焼して水蒸気が生
成する際の容積減少により発生した負圧でピストン
(2)を上死点に向けて駆動し、上死点の手前から前記
水蒸気をシリンダ(1)の外部に排出する収縮・排気行
程と、を順次行うことを特徴とする負圧力エンジン。
A piston (2) slidably fitted to a cylinder (1) is connected to a crankshaft (4) via a connecting rod (3), and a mixture of hydrogen and oxygen is supplied to the cylinder (1). A negative pressure engine that rotates a crankshaft (4) by driving a piston (2) with a negative pressure generated by burning inside a cylinder, wherein a top dead center is generated while the crankshaft (4) makes one revolution. And a piston (2) moving toward the bottom dead center to draw an air-fuel mixture of hydrogen and oxygen into the cylinder (1), and an air-fuel mixture ignited near the bottom dead center burns to produce steam. The piston (2) is driven toward the top dead center by the negative pressure generated by the volume decrease when the water is generated, and the shrinkage / exhaust stroke for discharging the water vapor to the outside of the cylinder (1) from before the top dead center. , Sequentially A negative pressure engine.
【請求項2】 前記混合気は水素2モルに対して酸素1
モルの混合比率を有することを特徴とする、請求項1に
記載の負圧力エンジン。
2. The mixture of oxygen and oxygen is mixed with 2 moles of hydrogen.
The negative pressure engine according to claim 1, wherein the engine has a molar mixing ratio.
【請求項3】 60°のクランク角毎に連続的に作動す
る6個のシリンダ(6)を備えたことを特徴とする、請
求項1に記載の負圧力エンジン。
3. Negative pressure engine according to claim 1, characterized in that it comprises six cylinders (6) operating continuously at every 60 ° crank angle.
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