JP2011226455A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のシリンダ内部に、水滴を気化させた酸素ガスと水素ガスを投入させるようにして、燃焼具合が完全燃焼し、有機物のガソリン等を不要にした内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関は、内部にピストンを往復動可能に収容することにより容積可変の燃焼室が区画形成されたシリンダと、該シリンダの前記燃焼室内に吸気管を通して燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃焼室に水滴を気化させた酸素及び水素からなるガスを供給する水滴供給手段と、を備え、前記水滴供給手段は、水滴管をシリンダ外周に取り付け、該取り付けた水滴管を覆うように絶縁ヒータを装着し、前記水滴管の後端側を吸気管に結合させ、前記水滴管内の水滴を前記絶縁ヒータ或いは前記シリンダからの熱を印加させることにより酸素と水素のガスに気化させ、該気化した酸素を前記燃焼室に供給して燃焼させることである。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に関し、詳しくは、燃料を燃焼させるシリンダ内に水滴を気化させた酸素（及び水素）を燃料の替わりに吸入させることで完全燃焼を達成させることができる内燃機関に関する。

従来における内燃機関としてのエンジンは、シリンダ内にガソリン、軽油等の化石燃料を噴射し、点火して燃料を爆発させるものが一般的に知られている内燃機関である。

このような内燃機関を使用するにあたり、温暖化対策として炭酸ガス排出を削減するため、及び燃費を改善する手法として燃料中に微小水滴を分散させて燃費の向上を図る技術が種々提案されている。

例えば、特開２００８−９５５０５号公報に開示されているものは、内燃機関において、燃料と空気の吸入時または爆発時の直前に、排気孔近くの測温計のデータに基づき、排気ガスの温度を２５０〜４００℃に保つようにシリンダー上部にインジェクターによって注水し、燃料ガスに注水による水蒸気ガスを加えたガス圧でピストンを押し下げ駆動力を生じせしめる内燃機関が開示されている。

他の例として、特開２００８−１１５７２３号公報に開示されているものとして、ディーゼルエンジンに関するもので、燃焼室と、その燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、燃焼室に空気を供給する吸気通路と、水蒸気を発生させる排気ボイラと、燃焼室に水蒸気を供給する水蒸気噴射ノズルや水蒸気供給路とを備え、ディーゼルエンジンの排ガスの熱を回収して水蒸気を発生させ、その水蒸気を燃焼室内に供給するとともに燃焼室内で超臨界状態に移行させ、燃料と空気と水との超臨界混合流体を燃焼させて、その燃焼ガスをディーゼルエンジンの作動流体とする。

特開２００１−１２３１０号公報

しかしながら、従来技術で説明した周知の内燃機関において、所謂、水蒸気爆発を利用するものは、燃料中に水が入るとノック現象が起こり内燃機関の回転が円滑にならないため、燃料中への水の混入は極力避けるようになっており、そのため、水滴の量、噴射のタイミングの調整等が困難であるという問題がある。

従って、水滴を印加するにあたり、水滴を気化させてから燃焼室に送り込むことで、不完全燃焼を完全燃焼させる手法に解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の内燃機関は、次に示す構成にすることである。

（１）内燃機関は、内部にピストンを往復動可能に収容することにより容積可変の燃焼室が区画形成されたシリンダと、該シリンダの前記燃焼室内に吸気管を通して燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃焼室に水滴を気化させた酸素及び水素からなるガスを供給する水滴供給手段と、を備え、前記水滴供給手段は、水滴管をシリンダ外周に取り付け、該取り付けた水滴管を覆うように絶縁ヒータを装着し、前記水滴管の後端側を吸気管に結合させ、前記水滴管内の水滴を前記絶縁ヒータ或いは前記シリンダからの熱を印加させることにより酸素と水素のガスに気化させ、該気化した酸素を前記燃焼室に供給して燃焼させることである。
（２）前記燃料を供給する燃料供給手段は、前記燃料の供給の替わりに前記水滴供給手段で得られた水滴を気化した酸素を供給することを特徴とする（１）に記載の内燃機関。
（３）前記水滴管は、螺旋状に巻回して形成したことを特徴とする（１）に記載の内燃機関。

本発明に係る内燃機関は、シリンダ内部に、水滴を気化させた酸素ガスと水素ガスを投入させるようにしたことで、燃焼具合が完全燃焼することになり燃費の改善及び炭酸ガスの排出を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の概略を示した説明図である。

本願発明に係る内燃機関の実施形態について、図面を参照して説明する。

本願発明においては、水滴を気化させるために、水滴をパイプ（水滴管）内に通過させ、その水滴を通過させたパイプを絶縁ヒータで外部から熱することでパイプ内に存在する水滴を気化させてパイプの出口から気化された酸素ガスと水素ガスが熱せられた状態で出力させ、その気化された酸素ガスと水素ガスを燃焼室に供給することで、燃焼する燃料の替わりに水滴を気化させた酸素ガスにより爆発させるというものである。

本願発明の構成は、図１に示すように、４サイクルのレシプロエンジンに搭載したものであり、シリンダ１２内部にピストン１３を摺動自在に配置され、そのピストン１３の上部空間が燃焼室１４を形成する。燃焼室１４には吸気弁１５を介在して吸気管１６に連通し、他方、排気弁１７を介在して排気管１８に連通し、燃焼室１４の上部に点火プラグ１９を設けた構成となっている。
このような構成の内燃機関に、本願発明の水滴供給手段を設けた構造となっている。水滴供給手段は、図に示すように、水滴を絶縁ヒータ２１で巻回した水滴管２２の温度を上昇させ、水滴管２２内部に存在する水滴を気化させ、水素ガスと酸素ガスにして出力するというもので、水滴管２２を外部から熱する絶縁ヒータ２１を備え、且つシリンダ１２の高温部分に近付け或いは密着させるようにして水滴管２２を熱する構造となっている。

この水滴管２２は、シリンダ１２の外周に密着して螺旋状に巻回し、その先端側がバルブ２３を介して水蓄積部２４に連通し、後端側が吸気管１６に結合されている。この螺旋状に巻回された水滴管２２の外周に絶縁ヒータ２１を巻回させた構造となっている。この絶縁ヒータ２１は図示しないバッテリーからの電源が供給されている。
この絶縁ヒータ２１の巻回は水滴管２２に巻回させ、絶縁ヒータ２１を巻回した水滴管２２を螺旋状に巻回させるようにしてもよい。

この水滴供給手段は、水素ガスと酸素ガスの爆発力を発生させるものであり、水素ガスと酸素ガスの爆発は燃焼のガス温度が４０００℃前後で爆発力があるため、エンジンの起動後はガソリン燃料による駆動作用は一時停止する。平行して水滴（水分）は高温度分解作用で、化学的に水素ガスと酸素ガスが得られるため、そのガスが爆発燃焼して圧力が連続駆動運転をし続行することになる。即ち、有機物のガソリンは一切不必要となる。

このような構造からなる内燃機関において、先ず、図１に示す、ピストン１３の摺動動作に伴って吸入行程のときに吸気弁１５が開き、吸気管１６の吸気通路に燃料を通過させ、燃焼室１４に燃料が吸入される。同時に、水滴供給手段により水滴管２２に供給された水滴を絶縁ヒータ２１の加熱作用により加熱することで、水滴が気化して水素ガスと酸素ガスに分解され、水滴管２２の後端側から吸気管１６に送る。このときに燃料を供給する吸気管１６は図示していないが閉じることで、気化された酸素ガスと水素ガスが燃焼室１４に供給されることになる。

内燃機関のシリンダ内部に、水滴を気化させた酸素ガスと水素ガスを投入させるようにして、燃焼具合が完全燃焼し、有機物のガソリン等を不要にした内燃機関を提供する。

１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ 燃焼室
１５ 吸気弁
１６ 吸気管
１７ 排気弁
１８ 排気管
２１ 絶縁ヒータ
２２ 水滴管

Claims (3)

1. 内部にピストンを往復動可能に収容することにより容積可変の燃焼室が区画形成されたシリンダと、
   該シリンダの前記燃焼室内に吸気管を通して燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記燃焼室に水滴を気化させた酸素及び水素からなるガスを供給する水滴供給手段と、を備え、
   前記水滴供給手段は、水滴管をシリンダ外周に取り付け、該取り付けた水滴管を覆うように絶縁ヒータを装着し、前記水滴管の後端側を吸気管に結合させ、前記水滴管内の水滴を前記絶縁ヒータ或いは前記シリンダからの熱を印加させることにより酸素と水素のガスに気化させ、該気化した酸素を前記燃焼室に供給して燃焼させることを特徴とする内燃機関。
2. 前記燃料を供給する燃料供給手段は、前記燃料の供給の替わりに前記水滴供給手段で得られた水滴を気化した酸素を供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記水滴管は、螺旋状に巻回して形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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