JP2008057424A - 水素ガス専用の２行程エンジン - Google Patents

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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

【課題】 水素ガスエンジンでは、水素ガスが高温で燃焼するが、できるだけ低温で燃焼させられるようにすることを目的とする。
【解決手段】 水素ガスを４００〜５００℃位の低温で燃焼させるために、排気ガスの温度と連動させて吸入空気にのみ加湿を行い、発生ガスの増大とエンジンの過熱を防止した水素ガス専用の２行程エンジンとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ボンベに貯えられた高圧水素ガスを燃料とする、水素ガス専用２行程エンジンに関するものである。
水素ガスエンジンでは、水素ガスが高温で燃焼するため、できるだけ低温で燃焼させられることが求められ、また、水素ガス専用の２行程エンジンではシリンダー内の燃料や空気の取り込みが困難である。
特開２００６−１７７２００号公報
水素ガスエンジンでは、水素ガスが高温で燃焼するため、できるだけ低温で燃焼させられることが求められ、また、水素ガス専用の２行程エンジンではシリンダー内の燃料や空気の取り込みが困難である。
水素ガスエンジンでは、水素ガスが高温で燃焼するが、できるだけ低温で燃焼させられるようにすべく、水素ガスを４００〜５００℃位の低温で燃焼させるために、排気ガスの温度と連動させて吸入空気にのみ加湿を行い、発生ガスの増大とエンジンの過熱を防止した水素ガス専用の２行程エンジンとした。
また、本発明は、水素ガス専用の２行程エンジンのシリンダー内の燃料や空気の取り込みが困難である点を改良すべく、２行程エンジンの掃気・吸入の段階で、シリンダー内に空気のみを取り込み、燃料は排気孔の閉じた圧縮行程時に、シリンダー側壁に設けた水素ガスインジェクターより圧入する水素ガス専用の２行程エンジンとした。
図１は、本発明の水素ガス専用２行程エンジンの吸入・圧縮並びに吸入空気に加湿する状態の縦断面図、図２は、本発明の水素ガス専用２行程エンジンの混合ガスに点火する状態の縦断面図、図３は、本発明の水素ガス専用２行程エンジンの爆発ガスの膨張状態を示す縦断面図、図４は、本発明の水素ガス専用２行程エンジンの爆発ガスの排気の状態を示す縦断面図、図５は、本発明の水素ガス専用２行程エンジンの掃気と加湿空気吸入行程を示す縦断面図である。
本発明の構造を、図示に従って詳細に説明する。
本発明は、エンジン上蓋部３４には混合ガスに着火するための点火プラグ２が設けられており、シリンダー１の側壁部には高圧水素ガス圧入用の水素ガスインジェクター４が設けられている。
シリンダー１の下部には排気孔６と、その反対側には掃気孔兼吸気孔２５が設けられていて、排気孔６の出口付近には測温計が備わっており、点火プラグ２と水素ガスインジェクター４と共にE.C.U.３２と繋がっている。掃気孔兼吸気孔２５はクランク室３３に連通しており、ここから加湿空気がシリンダー１内に送り込まれるようになっている。加湿空気はエアフィルター１２から送られてくる空気に注水用インジェクター１５より水が噴霧され、スロットルバルブ１７を経てリードバルブ１１よりクランク室３３に送られる。
注水用インジェクター１５は矢印３６より注水され、注水量はE.C.U.３２よって排気ガスの温度と連動して決められる。エンジン内部にはピストン５がロッドを介してクランクシャフト９に駆動力を伝える構造となっていることは通常の２行程エンジンと同様である。
次に、本発明エンジンの動作について説明する。
水素ガスの燃焼の際には、高熱の発生を伴うので、この高熱を利用して膨張ガスの増大とエンジンの過熱を抑制するために、シリンダー１内に注水をするが、その方法として、 (a) 空気に予め注水を行い、この加湿空気を圧縮してこれに水素ガスを吹き込む方法
(b) 燃料の水素ガスに注水して圧縮された空気に直接噴霧する方法
(c) 水素ガスの燃焼後にシリンダー内に注水を行う方法
があるが、本発明では最も安定した方法として、(a) の方法をとっている。
図１のシリンダー１内には、既に注水インジェクター１５において加湿された空気が導入されており、ピストン５の上昇と共に圧縮される。それと共にこの圧縮空気中に燃料の水素ガス３５が水素ガスインジェクター４より圧入される。この水素ガスインジェクター４はシリンダー１側壁に設けられ、ピストン５上昇と共に水素ガスの爆発時にはピストン５の下にあって、圧入口が爆圧を免れることができる。ピストン５が上死点近くに来たとき、図２に示すように点火プラグ２によって点火される。
図３に示すように、膨張したガス２２はピストン５を下方に押し下げ、ロッド、クランクを経てクランクシャフト９に駆動力を伝達する。
図４に示すように、膨張したガスは排気ガス２３となって排気孔６より排気される。このとき、測温計３で温度がチェックされ、E.C.U.３２に送られる。
図５に示すように、ピストン５の下降と共にリードバルブ１１は閉じられ、クランク室３３に貯められていた注水された加湿空気は、掃気孔兼吸気孔２５より一気にシリンダー１内に噴き出し、シリンダー１内に残留した排気ガス２８を掃気し、新たな加湿空気２７と入れ替えられる。
やがてピストン５が上昇し始めると、図１に示すように、シリンダー１内の新たな加湿空気の圧縮を始めると共に、ピストン５の背圧によってクランク室３３にエアーフィルター１２を通して矢印１３のように新しい空気が吸引される。この空気は矢印３６の注水によって注水用インジェクター１５により吸気パイプ１８に噴霧、加湿される。
注水噴霧された空気はスロットルバルブ１７で調圧され、クランク室３３に貯められる。注水インジェクター１５で注水される水の量は、E.C.U.３２で排気ガスの測温計３のデータと連動して決められる。
本発明は、水素ガス専用の２行程エンジンに関した例について述べたが、通常の２行程エンジンにも用いることができる。
本発明の水素ガス専用２行程エンジンの吸入・圧縮並びに吸入空気に加湿する状態の縦断面図である。 本発明の水素ガス専用２行程エンジンの混合ガスに点火する状態の縦断面図である。 本発明の水素ガス専用２行程エンジンの爆発ガスの膨張状態を示す縦断面図である。 本発明の水素ガス専用２行程エンジンの爆発ガスの排気の状態を示す縦断面図である。 本発明の水素ガス専用２行程エンジンの掃気と加湿空気吸入行程を示す縦断面図である。
符号の説明
１…シリンダー
６…排気孔
４…水素ガスインジェクター

Claims (2)

  1. 水素ガスを４００〜５００℃位の低温で燃焼させるために、排気ガスの温度と連動させて吸入空気にのみ加湿を行い、発生ガスの増大とエンジンの過熱を防止した水素ガス専用の２行程エンジン。
  2. ２行程エンジンの掃気・吸入の段階で、シリンダー内に空気のみを取り込み、燃料は排気孔の閉じた圧縮行程時に、シリンダー側壁に設けた水素ガスインジェクターより圧入する水素ガス専用の２行程エンジン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023120588A1 (ja) * 2021-12-23 2023-06-29 株式会社Ｈｓｅ研究所 自動車用エンジン

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