JP2009115024A - 等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃焼シリンダ(2)を有する往復動内燃機関と、この内燃機関によって回転駆動されて燃焼シリンダへ供給するための給気を圧縮シリンダ(22)により圧縮すると共に、給気の圧縮時に圧縮シリンダ内に水が噴射されて給気を等温圧縮する等温圧縮シリンダ(21)と、圧縮シリンダ内に水を噴射する水噴射手段(30,31)と、内燃機関の燃焼ガスにより回転駆動されて給気を予備圧縮して等温圧縮シリンダへ供給する過給手段(35)と、過給手段と等温圧縮シリンダとの間に介在して過給手段により予備圧縮された給気を冷却する給気冷却手段(38)とを備え、上記内燃機関は、ガス燃料を主燃料とするガスエンジン(1)からなり、ガスエンジンは、圧縮行程において吸気弁(3)を遅く閉じる遅閉じを行なう。
【選択図】 図1
Description
に備えることが望ましい。圧縮シリンダと燃焼シリンダとの間にこのような蓄圧手段を設けることにより、燃焼シリンダへ供給される超高過給の給気圧の平滑化を図ることができる。
スの供給を受ける。過給機35の圧縮機36はインタークーラ(給気冷却手段)38を介して、各圧縮シリンダ22の吸入弁23に接続される。
(ガスエンジン諸元)
エンジン回転数: 720rpm
燃焼シリンダ: シリンダ数 6
シリンダ径 300mm
ストローク 480mm
トップボリューム 可変
等温圧縮シリンダ:シリンダ数 2
シリンダ径 可変
ストローク 400mm
燃料ガス: CH4
(サイクルシミュレーション条件)
大気条件: 圧力 0.101MPa
温度 25°C
過給機: 圧縮機圧力比 3.15
タービン圧力比 2.88
過給機効率:67.5%
インタークーラ: 出口空気温度 40°C
冷却水入口温度 25°C
等温圧縮シリンダ:入口空気圧力 0.31MPa
入口空気温度 40°C
出口空気圧力 可変
出口空気温度 100°C
清水入口温度 25°C
気水分離器: 水分捕捉効率 100%
シミュレーション結果は次の通りである。なお、比較例とは従来のガスエンジンの場合を示す。
(シミュレーション結果)
(実施例1)(実施例2)(実施例3)(比較例)
燃焼シリンダ最高圧力(MPa) 14.71 19.61 24.52 14.71
燃焼シリンダ出力(kW) 2,803 3,777 4,569 2,437
(MPa) (2.29)(3.09)(3.74)(2.00)
等温圧縮シリンダ動力(kW) 853 1,065 1,241 −
(MPa)(0.70)(0.87)(1.02) −
正味出力(kW) 1,950 2,712 3,328 2,437
(MPa) (1.59)(2.22)(2.72)(2,00)
正味熱効率(%) 48.3 52.7 55.8 46.5
(結論)
燃焼シリンダの最高圧力を比較例(従来例)と同一値に設定した実施例1においては、等温圧縮シリンダ21に使用される動力のため、正味出力については比較例よりも不利な結果が出たが、実施例2及び3については、大幅な出力向上が見られた。また、正味熱効率については、実施例1ないし3とも、比較例に比べて大幅な改善が見られた。
2 燃焼シリンダ
3 吸気弁
4 排気弁
5 ピストン
6 連接棒
7 クランク軸
8 発電機
10 給気管(蓄圧手段)
11 給気枝管
12 排気管
13 排気枝管
15 燃料供給装置
16 燃料噴射ノズル
21 等温圧縮シリンダ
22 圧縮シリンダ
23 吸入弁
24 排出弁
25 ピストン
26 連接棒
27 クランク軸
30 水供給装置(水噴射手段)
31 水噴射ノズル(水噴射手段)
32 気水分離器
35 過給機(過給手段)
36 圧縮機
37 タービン
38 インタークーラ(給気冷却手段)
A 仕事量増加分
Claims (2)
- 燃焼シリンダ(2)を有する往復動内燃機関と、前記内燃機関によって回転駆動されて前記燃焼シリンダへ供給するための給気を圧縮シリンダ(22)により圧縮すると共に前記給気の圧縮時に前記圧縮シリンダ内に水が噴射されて前記給気を等温圧縮する等温圧縮機(21)と、前記圧縮シリンダ内に前記水を噴射する水噴射手段(30,31)と、前記内燃機関の燃焼ガスにより回転駆動されて前記給気を予備圧縮して前記等温圧縮シリンダへ供給する過給手段(35)と、前記過給手段と前記等温圧縮シリンダとの間に介在して前記過給手段により予備圧縮された前記給気を冷却する給気冷却手段(38)とを備えた等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関において、前記内燃機関は、ガス燃料を主燃料とするガスエンジン(1)からなり、前記ガスエンジンは、圧縮行程において吸気弁(3)を遅く閉じる遅閉じを行なうことを特徴とする等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関。
- 前記圧縮シリンダ(21)により圧縮された給気を蓄圧するための蓄圧手段(10)を前記圧縮シリンダと前記ガスエンジン(1)の前記燃焼シリンダ(2)との間に備えたことを特徴とする請求項1に記載の等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関。
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