JPH0341649B2 - - Google Patents

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JPH0341649B2
JPH0341649B2 JP59153476A JP15347684A JPH0341649B2 JP H0341649 B2 JPH0341649 B2 JP H0341649B2 JP 59153476 A JP59153476 A JP 59153476A JP 15347684 A JP15347684 A JP 15347684A JP H0341649 B2 JPH0341649 B2 JP H0341649B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00Controlling engines characterised by their being supercharged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/36Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は省エネルギーで公害の少ない過給機付
の内燃機関に関する。
(従来の技術) 従来の内燃機関において過給機としてはスーパ
ーチヤージヤーとターボチヤージヤーを用いるこ
とが一般的に行なわれ、何れも吸入空気の増加を
計るのであるが、小型とするために速度型である
翼型のターボ圧縮機が使用されている。また排ガ
スによる膨脹機も熱効率を上げるために排熱温度
を上げる傾向にある。
第3図はエンジン1に過給機2と排気翼型の膨
脹タービン3とが複合に連動されている従来技術
であつて、フイルタ6を通つた空気は導管5から
過給機2に吸入され昇圧され吐出管8を経てエン
ジン1に流入しここで燃料導入管4から供給され
た燃料と混合し燃焼爆発した後、排気管12に流
出し次いで排気翼型の膨脹タービン3で膨脹仕事
を行なう。過給機2は伝動軸13により、また排
気翼型の膨脹タービン3は伝動軸16により、そ
れぞれエンジン1に直結されている。
過給機2は翼型ターボ圧縮機であり、膨脹ター
ビン3は翼型タービンである。翼型ターボ圧縮機
では圧縮比が大とならず、容積型と異なり、スタ
ート時は容量はすくなく、回転が出ないときは圧
力も上らない。一方翼型タービンは遠心型であ
り、起動時は回転は出ないし、排気温度が低いと
きは効率が出ない、また排気ガスの変動に対して
遠心型、速度型であるのでタービン効率は安定し
ない。
従つて動力回収の効率は悪い。
また、エンジンの給気通路にスクリユー式の空
気圧縮機を配設し、この吐出通路と前記吸気通路
を連結するとともに、気化器からの混合気を前記
スクリユー式の空気圧縮機に吸入し圧縮後に前記
吐出通路に吐出するようにした過給式エンジンも
知られているが(特開昭51−37316号公報)、空気
と燃料とを予め気化器で混合しているためその燃
料分だけ空気の量が減少する。
また、翼型の排気タービンによつて翼型の空気
圧縮機を回転させてエンジンに過給を行わせるよ
うにしたターボコンパウンドエンジンにおいて、
排気タービンから吐出された排気ガスの通路中に
燃焼器を設け、ここで排気ガス中の余分の空気を
用いて新たに燃料を燃焼させて排気温度を高くし
た上、翼型の出力タービンにおいてこの高温の排
気ガスのエネルギーを利用するようにしたものも
知られているが(特開昭58−200033号公報)、構
造が複雑である上、前記空気圧縮機、排気タービ
ン及び出力タービンは何れも翼型であるため、前
記第3図の従来技術が有している欠点を免れな
い。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来技術には種々の問題点がある。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決
し、省エネルギーとNOXな減少によつて公害の
少なく騒音の少ない静粛運転ができ、しかも構造
が簡潔な過給機付の内燃機関を得ることを目的と
する。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明の過給機付の内燃機関は前記目的を達成
するため次の手段からなる。
内燃機関と直結する過給機と排気膨脹機とをそ
れぞれスクリユー式の空気圧縮機とスクリユー式
の膨脹機とし、前記空気圧縮機のロータのガス閉
込み後の圧縮行程中に前記内燃機関に供給する燃
料の一部又は全部を噴射混入し、引火点以下の圧
縮比で圧縮し、前記内燃機関に吸入させて仕事を
遂行した後の排気ガスを前記のスクリユー式の膨
脹機に流入させるようにするとともに、前記排気
ガス中に水又は液体を噴霧して水蒸気又はガスを
発生させこの水蒸気又はガスを前記排気ガスと共
に前記のスクリユー式の膨脹機内に流入、膨脹さ
せるようにしたこと。
(作用) 本発明は、内燃機関に直結するスクリユー式の
空気圧縮機により圧縮させる圧縮空気中に供給燃
料の一部又は全部を噴射混入して引火点以下の圧
縮比で圧縮した後、内燃機関に吸入させて仕事を
させることにより広い速度範囲にわたり経済的で
能率のよい原動機が得られるとともに、仕事を遂
行した排気ガス中に水又は適宜の液体を噴射して
水蒸気又はガスを発生させて流体量を多くした
上、これらを排気ガスと共に内燃機関と直結する
スクリユー式の膨脹機に流入させここで膨脹させ
ることにより、広い速度範囲にわたり更に経済的
で能率のよい原動機が得られる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図により説明する。
この実施例が第3図の従来技術と相違する点は
次のとおりである。すなわち第1図において、ス
クリユー式の空気圧縮機2aのロータのガス閉じ
込み後の圧縮行程に燃料噴射口9が設けられ、燃
料導入管4に流量調整弁20を介して連結した送
油管10が燃料噴射口9に連通している。燃料導
入管4は流量調整弁20を介して分岐管11にも
連結されている。
燃料例えば燈油の発火点までの断熱圧縮温度を
約250℃とすれば、そのときの断熱圧縮圧力は略
8Kg/cm2であるから、この圧力より低い圧力少な
くとも2〜5Kg/cm2まで昇圧される。燃料はスク
リユー式の空気圧縮機2aのロータのガス閉込み
後の圧縮行程位置に設けた燃料噴射口9より圧縮
行程中に一部又は全部を混入され(流量調整弁2
0,20の制御による)、空気と混合してミスト
となり、吐出管8を経てエンジン1内に燃料混合
空気となつて吸引される。
スクリユー式の空気圧縮機2aは回転数を早く
すれば小型で大容量を圧縮することができ、しか
も高圧空気を作ることができる。
第2図は前記実施例(ただし燃料を全部、圧縮
機中に噴射した場合)のPV指圧線図であつて、
スクリユー式の圧縮機により引火点以下2〜3気
圧までの空気をエンジンに吸入することにより、
a位置をa′位置まで圧力上昇させることができ、
その侭だと最大圧力はc1−c1′になり、サイクル
はa′b′c1c1′c′d′となるが、圧力は従来と同じcc′

すると(トツプクリアランスの調整により)、
cc1c1′c′分はc′c″d′の面積と同じとすれば、もと

abcc′dはa′b′cc″d′となり、従来よりのピストンを
動かす有効仕事の面積abcc′dよりもa′b′cc″d′の方
が有効仕事が増加するものである。
なお、第2図において、面積fcc′dgはシリンダ
内に発生したガスの膨脹力がピストンを動かす仕
事量を示し、面積abfgは圧縮に要する仕事量で
あるから、その面積差がピストンを動かす有効な
仕事となり、面積abcc′daで示される。
次に第1図において、エンジン1と直結するス
クリユー式の膨脹機3aに対して排気管12が連
結され、この排気管12のエジエクタ部を通じて
水又は液体噴射管14から水又は液体が混入され
る。排気ガス温度はエンジンでは約500℃前後で
更にセラミツクエンジンでは約600℃前後にもな
る。この高温度をもつ排気ガス中に水等を噴射す
ることにより蒸気を発生させ、排気ガス温度は幾
分低下するが、その分だけ水蒸気となつて排出す
るガスの体積を増やすことになり、これをスクリ
ユー式の膨脹機3aに導入させることにより回転
力を増加させることができることになる。仕事を
した排気ガスは導管15から排出される。
スクリユー式の空気圧縮機2aは高速回転で吸
入ガスも大容量圧縮できるので高圧縮比に向いて
おり、エンジン指圧線図(第2図)のa位置を
a′位置まで圧力上昇させることができる。
また、燃料噴射口9からの燃料の一部又は全部
を霧状に混合し、高い圧力でエンジン1に吸引さ
れるので低圧縮比としエンジン1の爆発圧力を低
くすることができる。また閉じ込み後の圧縮行程
中に燃料を噴射するので、空気を吸入する量を減
少することがなく、また燃料噴射量も僅少で閉じ
込み後であるので軸動力を余計に必要としない。
〔発明の効果〕
本発明は内燃機関に直結する過給機にスクリユ
ー式の空気圧縮機を用いることにより内燃機関の
起動時にも高圧力の空気が吸気できるので燃焼も
良好でNOXの減少が計れると同時に燃料を空気
圧縮機のロータのガス閉込み後の圧縮行程中に燃
料の全量を噴射し高圧空気と混合できるため燃料
噴射機構が簡単になり、高圧力で空気がエンジン
に吸気されるので、エンジンの爆発圧力を低く抑
えることができ、最高爆発温度も低下させること
ができる。これによりNOXの発生が少なく公害
の少ないまた騒音、振動の少ないエンジンとする
ことができる。
また、燃料の一部を圧縮行程中な噴射混合する
ときは空気と燃料との混合割合が良好になる。
スクリユー式であるためスタート時から空気圧
縮温度が高くなり、また燃料が加熱されて吸引さ
れるため、起動が良好となる。
更にまた、排気膨脹機にスクリユー式の膨脹機
を用い、排気ガス中に水等を噴霧して排気ガス温
度を利用して蒸発させ、排気ガス容積を増やした
ために膨脹機の効率を上げることができる。また
水をフラツシユするために排気ガス中の黒煙も減
少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のフローシートダイ
ヤグラム、第2図は本発明の実施例のエンジン指
圧線図(PV線図)、第3図は従来公知のエンジン
のフローシートダイヤグラムである。 1……内燃機関としてのエンジン、2a……ス
クリユー式の空気圧縮機、3a……スクリユー式
の膨脹機、4……燃料導入管、9……燃料噴射
口、10……送油管、12……排気管、14……
水又は液体噴射管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内燃機関と直結する過給機と排気膨脹機とを
    それぞれスクリユー式の空気圧縮機とスクリユー
    式の膨脹機とし、前記空気圧縮機のロータのガス
    閉込み後の圧縮行程中に前記内燃機関に供給する
    燃料の一部又は全部を噴射混入し、引火点以下の
    圧縮比で圧縮し、前記内燃機関に吸入させて仕事
    を遂行した後の排気ガスを前記のスクリユー式の
    膨脹機に流入させるようにするとともに、前記排
    気ガス中に水又は液体を噴霧して水蒸気又はガス
    を発生させこの水蒸気又はガスを前記排気ガスと
    共に前記のスクリユー式の膨脹機内に流入、膨脹
    させるようにしたことを特徴とする過給機付の内
    燃機関。
JP15347684A 1984-07-24 1984-07-24 過給機付の内燃機関 Granted JPS6131619A (ja)

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JPS6131619A JPS6131619A (ja) 1986-02-14
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