JP2604441B2 - Hydrogen engine intake cooling mechanism - Google Patents
Hydrogen engine intake cooling mechanismInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は水素エンジンの吸気冷却機構に関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an intake air cooling mechanism for a hydrogen engine.
[従来の技術] 一般に、予混合方式の水素エンジンにおいてはその構
造的特質のため、混合気中の燃料効率が問題となる。こ
のため、ガソリンエンジン等にならって、大量な空気を
エンジン内に送るべく、第4図に示すように、吸気側管
路2及び排気側管路3にそれぞれ設けた圧縮機4及びタ
ービン5により過給機6を構成し、この過給機6によっ
てエンジン1内に吸入される空気量を増加させ、エンジ
ン1の出力を向上させることが考えられる。[Prior Art] In general, in a premixed hydrogen engine, fuel efficiency in an air-fuel mixture becomes a problem due to its structural characteristics. Therefore, as shown in FIG. 4, the compressor 4 and the turbine 5 provided in the intake-side pipe 2 and the exhaust-side pipe 3, respectively, in order to send a large amount of air into the engine following a gasoline engine or the like. It is conceivable that the supercharger 6 is configured to increase the amount of air taken into the engine 1 by the supercharger 6 to improve the output of the engine 1.
ところが、上記の構成ではエンジン1の高負荷時、即
ち排気量の増加に伴うタービン5の回転量増加に従い圧
縮機4の回転速度が上昇すると、圧縮機4から送られる
空気の温度は100℃に達することがある。However, in the above configuration, when the engine 1 is under a high load, that is, when the rotation speed of the compressor 4 increases as the rotation amount of the turbine 5 increases with an increase in the displacement, the temperature of the air sent from the compressor 4 becomes 100 ° C. May reach.
その結果、キャブレタ8内において高温の混合気はエ
ンジン1に達する前に爆発し、いわゆる逆火が発生する
ことが多く、エンジン1の停止や出力低下を招来するこ
ととなる。このため、圧縮機4とキャブレタ8との間に
インタークーラ9を介在させ、同キャブレタ8に圧送さ
れる空気を約40℃にまで低下させる必要がある。As a result, the high-temperature air-fuel mixture explodes in the carburetor 8 before reaching the engine 1, often causing a so-called flashback, which causes the engine 1 to stop or the output to decrease. For this reason, it is necessary to interpose an intercooler 9 between the compressor 4 and the carburetor 8 to reduce the pressure of the air fed to the carburetor 8 to about 40 ° C.
[発明が解決しようとする課題] ところが、水素エンジンシステムにおいては金属水素
化物を収容する合金タンクを別個に設けて、この内部の
金属水素化物を加熱することにより水素ガスを得る構成
となっており、合金タンク及びこれに接続された水素供
給経路8aを設けることはスペースを必要とし装置全体が
大掛かりなものとなり、さらにこれら合金タンク、経路
8aに加えてインタークーラ9を採用することによりコス
トの高騰を招来する。[Problems to be Solved by the Invention] However, in a hydrogen engine system, an alloy tank for storing a metal hydride is separately provided, and hydrogen gas is obtained by heating the metal hydride inside the alloy tank. The provision of the alloy tank and the hydrogen supply path 8a connected thereto requires space and makes the entire apparatus large, and furthermore, the alloy tank and the path
The use of the intercooler 9 in addition to 8a causes a rise in cost.
この発明は上記した問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は水素エンジンの燃料効率を上昇
させるとともに、その駆動装置による水素ガス発生時に
おける熱交換作用を利用することにより、コストの低減
化、並びに装置の小型化を実現することができ、さらに
はエンジン駆動時における逆火防止に効果的な水素エン
ジンの吸気冷却機構を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to increase the fuel efficiency of a hydrogen engine and to reduce the cost by utilizing the heat exchange action at the time of generating hydrogen gas by the driving device. Another object of the present invention is to provide a hydrogen engine intake cooling mechanism which can reduce the size and size of the device, and is effective for preventing flashback when the engine is driven.
[課題を解決するための手段] この発明は上記した目的を達成するために、エンジン
と、前記エンジンに連通するキャブレタと、前記エンジ
ンの吸気側管路においてタービンの回転に伴い回転し、
空気を圧縮してエンジン側に圧送する圧縮機と、前記吸
気側管路において圧縮機より下流に配設され、かつ圧縮
機による圧縮時に加熱された空気との熱交換によりこの
空気を冷却するとともに、キャブレタ内において空気と
混合される水素ガスを放出する金属水素化物を収容する
冷却機とを設けたことをその要旨とする。Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an engine, a carburetor communicating with the engine, and a rotation in accordance with rotation of a turbine in an intake-side pipe of the engine,
This compressor cools the air by heat exchange between a compressor that compresses air and sends it to the engine side and air that is disposed downstream of the compressor in the intake-side pipe line and that is heated during compression by the compressor. The gist of the present invention is to provide a cooler for containing a metal hydride that releases hydrogen gas mixed with air in the carburetor.
[作用] この発明は上記手段を採用したことにより、圧縮機に
より大量に圧送されて加熱された空気は冷却機内で金属
水素化物との熱交換により冷却される。さらに、この熱
交換時に金属水素化物が水素ガスを放出し、この水素ガ
スと冷却された空気とが混合されてエンジンに送られ
る。[Operation] By adopting the above means, the air heated in a large amount by the compressor and heated by the compressor is cooled by heat exchange with metal hydride in the cooler. Further, during this heat exchange, the metal hydride releases hydrogen gas, and the hydrogen gas and the cooled air are mixed and sent to the engine.
[実施例] 以下、この発明の第1の実施例を第1,2図に従って説
明する。Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1図において、エンジン1の吸気側管路2及び排気
側管路3にはそれぞれ圧縮機4及びこれと同一回転軸7
にて作動連結されたタービン5が設けられ、両者4,5に
より過給機6が構成されている。そして、吸気側管路2
には圧縮機4の下流側に冷却機10が設けられている。
又、第2図に示すように、前記冷却機10内において吸気
側管路2の外周面上に複数枚の放熱用フィン12が設けら
れ、これが冷却機10内に突出されている。また、冷却機
10には水素を含有する金属水素化物13が収容され、加熱
されると水素ガスを放出するようになっている。即ち、
前記圧縮機4内において圧縮時に加熱されて吸気側管路
2内を流れる空気が冷却機10内を通過すると、放熱用フ
ィン12を介して金属水素化物13は加熱されて水素ガスを
放出し、この水素ガスがガス管路11を経てキャブレタ8
内に送られる。また、吸気側管路2内を流れる空気は圧
縮機4内で圧縮されたとき約100℃にまで加熱される
が、金属水素化物13の水素ガス放出時における熱交換作
用によりほぼ40℃にまで温度が下げられて、キャブレタ
8内に流入する。In FIG. 1, a compressor 4 and the same rotating shaft 7 as a compressor 4 are respectively provided on an intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 of the engine 1.
The turbine 5 is operatively connected to the supercharger 6, and the supercharger 6 is constituted by the two 4,5. And the intake side pipeline 2
Is provided with a cooler 10 downstream of the compressor 4.
As shown in FIG. 2, a plurality of radiating fins 12 are provided on the outer peripheral surface of the intake-side pipe 2 in the cooler 10 and protrude into the cooler 10. Also the cooling machine
A metal hydride 13 containing hydrogen is accommodated in 10 and, when heated, emits hydrogen gas. That is,
When the air that is heated at the time of compression in the compressor 4 and flows through the intake-side pipe 2 passes through the cooler 10, the metal hydride 13 is heated through the radiating fins 12 to release hydrogen gas, This hydrogen gas is passed through the gas line 11 to the carburetor 8
Sent inside. The air flowing in the intake pipe 2 is heated up to about 100 ° C. when compressed in the compressor 4, but is heated up to about 40 ° C. due to the heat exchange effect when the metal hydride 13 releases hydrogen gas. The temperature is lowered and flows into the carburetor 8.
前記キャブレタ8内において、吸気側管路2から送ら
れてくる圧縮空気と、ガス管路11から送られてくる水素
ガスとが混合され、この混合気がエンジン1内のインテ
ークマニホールドを介して燃焼室に送られて燃焼された
後、排気側管路3内に排出されてタービン5を回す。そ
して、この動力が圧縮機4に伝達され、圧縮機4が回転
して空気を圧縮しキャブレタ8内には圧縮空気が送り込
まれる。In the carburetor 8, compressed air sent from the intake pipe 2 and hydrogen gas sent from the gas pipe 11 are mixed, and this air-fuel mixture is burned through an intake manifold in the engine 1. After being sent to the chamber and burned, it is discharged into the exhaust side pipe 3 and turns the turbine 5. Then, this power is transmitted to the compressor 4, and the compressor 4 rotates to compress air, and compressed air is sent into the carburetor 8.
上記したように、本実施例においては、過給機6を使
用してキャブレタ8内へ空気を大量に圧送することによ
り、燃料効率を上昇させると燃料体積(水素ガス体積)
が大きくなるという予混合方式の水素エンジンの課題に
対処している。また、圧縮機4内で空気が圧縮されると
き、空気の温度が上昇するものの、圧縮機4の下段に設
けた冷却機10内の金属水素化物13との熱交換により空気
は冷却される。従って、冷却機10の構造は極めて簡単な
ものとなるばかりか、高温の空気がキャブレタ8内に進
入して、逆火の発生を招くことが回避される。As described above, in the present embodiment, when the fuel efficiency is increased by pumping a large amount of air into the carburetor 8 using the supercharger 6, the fuel volume (hydrogen gas volume) is increased.
Addressing the problem of a premixed hydrogen engine, which would be larger. When the air is compressed in the compressor 4, the temperature of the air rises, but the air is cooled by heat exchange with the metal hydride 13 in the cooler 10 provided in the lower stage of the compressor 4. Therefore, not only is the structure of the cooler 10 extremely simple, but also it is possible to prevent hot air from entering the carburetor 8 and causing flashback.
加えて、前記した圧縮空気と金属水素化物13との熱交
換により、冷却機10内に発生する水素ガスをキャブレタ
8に送り込む構成としたため、一般の水素エンジン駆動
装置において金属水素化物を収容する合金タンクを省略
することが可能となり、装置全体の小型化及びコストの
低減化が実現される。In addition, since the hydrogen gas generated in the cooler 10 is sent to the carburetor 8 by heat exchange between the compressed air and the metal hydride 13, the alloy containing metal hydride in a general hydrogen engine driving device is used. Since the tank can be omitted, the size of the entire apparatus can be reduced and the cost can be reduced.
続いて、この発明の第2の実施例を第3図に従って述
べる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この実施例では、前記第1実施例を構成に加えて、排
気側管路3のエンジン1とタービン5との間に冷却機14
を配置したものである。この冷却機14は吸気側管路2の
冷却機10と同一構成をなし、ガス管路15を介してキャブ
レタ8に連通されている。In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a cooler 14 is provided between the engine 1 and the turbine 5 in the exhaust line 3.
Is arranged. The cooler 14 has the same configuration as the cooler 10 in the intake-side pipe 2, and is connected to the carburetor 8 via the gas pipe 15.
そして、エンジン1内で燃焼された混合気が排気側管
路3内を流れて冷却機14内を通過するとき、冷却機14内
の金属水素化物が加熱されて水素ガスを放出してキャブ
レタ8に供給するとともに、冷却された排気がタービン
5を経て外部に排出される。これにより、高温の排気の
放出が回避されるとともに、多量の水素ガスの供給が行
われ、一方の冷却機10内の金属水素化物13の含有水素量
が少なくなったとき、これを補うことができる。When the air-fuel mixture burned in the engine 1 flows through the exhaust-side pipe 3 and passes through the cooler 14, the metal hydride in the cooler 14 is heated to release hydrogen gas, and the carburetor 8 And the cooled exhaust gas is discharged to the outside via the turbine 5. Thereby, the emission of high-temperature exhaust gas is avoided, and a large amount of hydrogen gas is supplied.When the hydrogen content of the metal hydride 13 in the one cooler 10 decreases, this can be compensated for. it can.
なお、この発明は上記した実施例に拘束されるもので
はなく、合金タンクを設け、常にはこれより水素ガスを
供給し、冷却機10を予備の水素ガス発生装置とする、 等、発明の趣旨から逸脱しない限りにおいて任意の変更
は無論可能である。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and an alloy tank is provided, hydrogen gas is always supplied from the alloy tank, and the cooler 10 is used as a spare hydrogen gas generator. Any changes are of course possible without departing from the scope of the invention.
[効果] 以上詳述したように、この発明によれば、燃料効率を
上昇させ、さらに水素ガス発生時における熱交換作用を
利用することにより、コストの低減化、並びに装置の小
型化を実現することができ、さらには逆火の発生を防止
し得るという優れた効果を発揮する。[Effects] As described in detail above, according to the present invention, the fuel efficiency is increased, and further, by utilizing the heat exchange action at the time of generating hydrogen gas, the cost is reduced and the size of the apparatus is reduced. And an excellent effect of preventing back flash from occurring.
第1図はこの発明における第1の実施例を示す説明図、
第2図は冷却機の内部を示す一部破断斜視図、第3図は
第2の実施例を示す説明図、第4図は従来例を示す説明
図である。 エンジン……1、吸気側管路……2、圧縮機……4、キ
ャブレタ……8、金属水素化物……13。FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the inside of the cooler, FIG. 3 is an explanatory view showing the second embodiment, and FIG. 4 is an explanatory view showing a conventional example. Engine ... 1, intake side pipeline ... 2, compressor ... 4, carburetor ... 8, metal hydride ... 13.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井脇 貴 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 鈴木 啓之 福岡県北九州市八幡東区枝光1丁目1番 1号 新日本製鐵株式會社第3技術研究 所内 (72)発明者 柴田 充蔵 福岡県北九州市八幡東区枝光1丁目1番 1号 新日本製鐵株式會社第3技術研究 所内 (72)発明者 渡辺 国俊 福岡県北九州市八幡東区枝光1丁目1番 1号 新日本製鐵株式會社設備技術本部 内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Takashi Iwaki 2-1-1 Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Toyota Industries Corporation (72) Inventor Hiroyuki Suzuki 1-1-1 Edamitsu, Yawata-Higashi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Prefecture No. 1 Nippon Steel Corporation 3rd Technology Research Institute (72) Inventor Mitsuru Shibata 1-1 1-1 Edamitsu, Yawatahigashi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka 1st Nippon Steel Corporation 3rd Technology Research Institute (72) Invention Person Kunitoshi Watanabe 1-1-1, Emitsu, Yawatahigashi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Prefecture Nippon Steel Corporation
Claims (1)
い回転し、空気を圧縮してエンジン側に圧送する圧縮機
と、 前記吸気側管路において圧縮機より下流に配設され、か
つ圧縮機による圧縮時に加熱された空気との熱交換によ
りこの空気を冷却するとともに、キャブレタ内において
空気と混合される水素ガスを放出する金属水素化物を収
容する冷却機と からなる水素エンジンの吸気冷却機構。An engine, a carburetor communicating with the engine, a compressor that rotates with a rotation of a turbine in an intake-side pipe of the engine, compresses air, and sends the compressed air to the engine, and the intake-side pipe. A metal hydride that is disposed downstream of the compressor in the passage and cools this air by heat exchange with air heated during compression by the compressor, and that releases hydrogen gas mixed with air in the carburetor. An intake air cooling mechanism for the hydrogen engine consisting of a cooling machine to house.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63254482A JP2604441B2 (en) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | Hydrogen engine intake cooling mechanism |
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JP63254482A JP2604441B2 (en) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | Hydrogen engine intake cooling mechanism |
Publications (2)
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JPH02102327A JPH02102327A (en) | 1990-04-13 |
JP2604441B2 true JP2604441B2 (en) | 1997-04-30 |
Family
ID=17265666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63254482A Expired - Lifetime JP2604441B2 (en) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | Hydrogen engine intake cooling mechanism |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2604441B2 (en) |
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US7093567B1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-08-22 | Wulff Joseph W | Internal combustion system and method of operation |
US7607409B2 (en) | 2006-06-22 | 2009-10-27 | Wulff Joseph W | Carbide supercell for dry acetylene generation and an internal combustion engine using the same |
US9027342B2 (en) * | 2011-04-21 | 2015-05-12 | Nicholas Frederick Foy | Supplementary intercooler for internal combustion engines |
-
1988
- 1988-10-08 JP JP63254482A patent/JP2604441B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH02102327A (en) | 1990-04-13 |
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