JPH0357825A - ピストン‐エンジンの駆動方法及び加圧下にある燃料蒸気と水蒸気の混合物を導入する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、加圧下にある燃料蒸気と水蒸気の混合物を
ピストン・エンジンのシリダン室に導入しているピスト
ン・エンジンを駆動する方法に関する。燃料蒸気と水蒸
気の混合物は、ピストンの上部デッドポイントに達する
前に、予備圧縮された燃焼空気中に噴射される。噴射す
るためには、燃料蒸気と水蒸気の混合物はシリンダ室の
予備圧縮された燃焼空気よりも高い圧力を有する。この
発明の対象は、燃料蒸気と水蒸気の混合物を導入する装
置と上記の方法を実行する電磁噴射弁とでもある。

〔従来の技術〕

ピストン・エンジンを駆動するため、加圧下にある燃料
蒸気と水蒸気の混合物をエンジンのシリンダ室に噴射す
ることは公知である。西独特許第３７　３４　３４６号
明細書には、これに対して排気ガスの熱を活用して、燃
料蒸気と水蒸気の混合物を発生させ、燃焼空気に予め混
合させることなく、直接蒸気混合発生器からシリンダ室
に導入する。この燃料蒸気と水蒸気の混合物は、ピスト
ン・エンジンの圧縮ストロークの期間中に予備圧縮され
た燃焼空気中で加圧され、次いでシリンダ室で点火され
る。

噴射に必要な燃料葎気と水蒸気の混合物の圧力を発生さ
せるため、水又は液体燃料を蒸気混合発生器に導入する
供給ポンプが使用される。

必要な燃料蒸気と水蒸気の混合物の案内を制御すること
は重要である。公知の方法では、燃料蒸気と水蒸気の混
合物の圧力をシリンダ室の最大圧縮圧力より高く調節し
ている。種々のエンジン出力及びエンジン回転数の場合
に混合調節を行うには、その都度噴射弁の開口時間を合
わせる必要があるので、制御に高い経費が必要である。

更に、燃料蒸気と水蒸気の混合物を高い圧力しておく必
要があるので、混合発生部が問題となる。何故なら、圧
力の上昇と共に、燃料の気化温度が上昇し、温度が上昇
した場合、気化器中で燃料からの燃え殻の粒子が付着す
ることを考慮する必要があり、気化しない燃料戊分が形
戒されるからである。

〔発明の課題〕

この発明の課題は、シリンダの圧縮工程期間中のピスト
ンの上部デッドポイントの前で燃料蒸気と水蒸気の混合
物がシリンダに達し、種々のエンジン出力とエンジン回
転数の場合に燃料蒸気と水蒸気の混合物を導入する制御
を簡単に行えるように、燃料蒸気と水蒸気の混合物をピ
ストン・シリンダに導入することにある。

〔課題を解決する手段〕 上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類に属
する方法の場合、燃料蒸気と水蒸気の混合物が予備圧縮
した燃焼空気に最大圧縮圧力より低い圧力で噴射され、
燃料蒸気と水蒸気の混合物の燃料含有量が予め与えられ
た場合、噴射の開始がシリンダ室で点火すべき燃料蒸気
と水蒸気と燃焼空気の混合物の所望の粘度と、燃料蒸気
と水蒸気の混合物の圧力とシリンダ室の圧縮圧力との間
に残っている圧力差に応じて調節されることによって解
決されている。

また、上記の課題は、冒頭に述べた種類に属する装置の
場合、噴射弁として制御可能な電磁弁が装備してあり、
燃料導入部と水導入部には、燃料と水を計量・添加する
ため、周期駆動する電磁弁が装備してあることによって
解決されている。

更に、上記の課題は、噴射弁に対して、Ｎ械的なバネは
磁石電機子と弁皿を固定する弁シャフトに噛み合い、機
械的なバネで弁座に加圧して遮断される弁皿を機械的バ
ネの力に逆らって開らく、電気的に動作する磁石コイル
を用いて移動可能な磁石電機子と、弁皿が移動する時、
出口が磁石電機子によってピストン・エンジンのシリン
ダ室に向けて開放と遮断される、燃料蒸気と水蒸気の混
合物用の流れスペースとを保有する、ピストン・エンジ
ンのシリンダ室に向けて、加圧下にある燃料蒸気と水蒸
気の混合物を導入し、磁石力は、弁バネのバネ力より小
さく設定してある噴射弁によって解決されている。

［作　用］ 燃料蒸気と水蒸気の混合物は、予備圧縮された燃焼空気
中に、最大圧縮圧力より低い圧力で噴射され。その場合
、燃料蒸気と水蒸気の混合物の所定の燃料含有量のとき
、噴射開始がシリンダ室内の点火すべき燃料蒸気と水蒸
気と燃焼空気の混合物に望まれる粘度、及び燃料蒸気と
水Ｉ気の混合物の圧力とシリンダ室の圧縮圧力の間に残
る圧力差に応して調節される。

〔実施態様の説明〕

この発明の構成では、特許請求の範囲第２項により、燃
料蒸気と水蒸気の混合物が圧縮工程期間中の噴射弁の開
口時間で定まる可変時間間隔の間にシリンダ室に噴射さ
れる。この時間間隔の値は、燃料蒸気と水蒸気の混合物
で所定の燃料含有量の場合、シリンダ室内で点火させる
べき燃料蒸気と水蒸気と燃焼空気の混合物に望まれる粘
度に応じて調節される。その場合、噴射弁の開口時点は
調節可能で、遮断時点は燃料蒸気と水蒸気の混合物の所
定の圧力と圧縮工程の期間中の圧力経過に応して決定さ
れる。それに応じたシリンダ室内で点火すべき燃料蒸気
と水蒸気と燃焼空気の混合物を混合する調節によるエン
ジン出力とエンジンの回転数に望まれる変更は、噴射弁
の開口時点を制御するだけで制御される。開口時点が進
んでいる場合には、多量の燃料をシリンダ室に導入する
ので、燃焼空気の量を一様に維持して吸引する場合、点
火すべきガス混合物中の燃料或分が増加する。これに反
して、噴射弁の遮断時点は、燃料消費に無関係に、もっ
ぱら燃料蒸気と水蒸気の混合物の所定の圧力によって定
まる。この噴射弁は、圧縮圧力が燃料蒸気と水蒸気の混
合物の圧力を上昇させる前に、閉しる。この場合、燃料
蒸気と水蒸気の混合物の圧力は、燃え殻又は気化しない
燃料戒分の形戒が、燃料蒸気と水蒸気の混合物を作ると
き防止されるように調節される。

この発明による方法の他の構戒では、特許請求の範囲第
３項により、燃料蒸気と水蒸気の混合物の圧力がシリン
ダ室の圧縮圧力に達したとき、噴射弁を閉じるように、
この噴射弁の遮断時点を設定している。噴射弁の開口時
点が、ピストン・エンジンのクランク位置、つまりクラ
ンク角度を介して制御されると効果的である（特許請求
の範囲第４項）。

点火すべき燃料蒸気と水蒸気と燃焼空気の混合物の導入
を確実にするため、噴射弁の最大開口時間をそれに応じ
て制限する（特許請求の範囲第５項）。

この発明による方法を実行するため、特許請求の範囲第
６項によれば、加圧下にある燃料蒸気と水蒸気の混合物
をピストン・エンジンのシリンダ室に導入するため、蒸
気混合発生器を有する装置から出発している。この発生
器中には、それぞれ一個の燃料導管と水導管が合流して
いる。これ等の導管は、それぞれ加圧側で液体燃料用の
燃料ポンプと、蒸気混合発生器中で気化すべき水を導入
する水ポンプに接続している。

蒸気混合発生器から、この蒸気混合発生器中で形戒され
た燃料蒸気と水蒸気の混合物用の蒸気混合導管が噴射弁
に通じている。この噴射弁はピストン・エンジンのとこ
ろでそれぞれシリンダに接続し、シリンダ室に合流して
いる。この種の装置は、上に述べた公知の方法と同しよ
うに、西独特許第３７　３４　３４６号明細書から公知
である。

噴射弁の開口時間に対する時間間隔を制御するためミ装
置には電磁的に制御可能な電磁弁が装備してあり、液体
燃料と水を蒸気混合発生器に導入するとき、燃料と水の
量を計量添加するため、エンジンの回転数に応じて周期
駆動される電磁弁が装備されている。電磁弁を電気的な
いしは電子的に制御できるので、燃料蒸気と水蒸気の混
合物をエンジンの出力とエンジンの回転数に関する急激
に変化する要求に合わせることができる。噴射弁として
は、開口時間が５〜１０　ｍｓの間にある電磁弁を使用
すると有利である（特許請求の範囲第７項）。

燃料蒸気と水蒸気の混合物をシリンダ室に導入するため
噴射弁に接続する蒸気混合導管の圧力は、最大出力時に
シリンダ室の最大圧力より低いある最大圧力と、牽引時
あるいはエンジンの始動時に与えるシリンダ室の最大圧
力の僅かに下回るある最低圧力の間の限界にあると合理
的である。燃料と水を運ぶ圧力は燃料ボンブと水ボンブ
によって発生する。これ等のボンブは液体燃料又は必要
な水量を蒸気混合発生器に運ぶ。二つのポンプは、特許
請求の範囲第８項により、燃料導入部と水導入部で５〜
２０　ｂａｒの圧力に調節できるように設計されている
。

蒸気混合発生器中で形威した蒸気混合物はシリンダ室ま
での流通路で冷却によって部分的にも再度凝縮しないこ
とが重要である。この現象を防止するため、特許請求の
範囲第９項により、噴射弁を特にピストン・エンジンの
排気ガスで加熱すると有利である。エンジンを始動する
期間には、更に高温のガスで加熱することができる。噴
射弁を加熱するためエンジンの排気ガスを使用する場合
、蒸気混合発生器を加熱するため、この弁に引き続き先
ず蒸気混合発生器に排気ガスを導くと効果的である（特
許請求の範囲第１０項）。

噴射弁を加熱して、蒸気混合発生器中で熱を排出した後
の排気ガスの予熱は、次いで復熱器で熱風又は温水を造
るため利用される（特許請求の範囲第１１項）。この復
熱器中では、排気ガスが排気ガス中に含まれている水蒸
気の露点以下に冷却される。その時凝縮した水は、燃料
蒸気と水蒸気の混合物を形成するため新たに利用すると
合理的である。

〔実施例］ この発明を如何に実施例に基づきより詳しく説明する。

これ等の実施例はこの発明の他の構成を示し、特にこの
発明による方法を実行するのに適した電磁制御可能な噴
射弁も示す。

第１図には、圧縮工程時にピストン・エンジンのシリン
ダ室で燃料蒸気と水蒸気の混合物を噴射するところが示
してある。第ｌ図では、クランク位置に対する圧縮圧力
ｐの特性曲線が定性的に示してある。クランク位置に対
して、各クランク角度φを与えてある。圧縮圧力ｐはピ
ストンが下部デッドポイントｕＴから上部デッドポイン
トｏＴまで移動すると、下限圧縮圧力ｐ０から最大圧縮
圧力Ｐ　ｔａｍｘまで指数関数的に上昇する。

この実施例では、発生した燃料蒸気と水蒸気の混合物に
対して蒸気混合物の圧力Ｐｏが与えられる。この蒸気混
合物の圧力ｐ０は、最大圧縮圧力ｐ　＋ａｍｘより低い
。蒸気混合物の圧力ＰＤの値は、噴射弁の遮断時間τ２
を定める。この遮断時間は、噴射弁を閉じたとき、蒸気
混合物の圧力ｐ０が圧縮圧力ｐ２より高いか、あるいは
同じであるように選択する必要がある。第１図では、噴
射弁が閉じた時、蒸気混合物の圧力ｐ，と圧縮圧力ｐ２
が同じ大きさである。

与えられた遮断時点τ２から出発して、噴射弁の開放時
点τ．を設定する必要がある。この場合、噴射弁の開放
時間Δτ（Δτ＝Ｉτ１−τ１）は、燃料蒸気と水蒸気
と燃焼空気の混合物に必要な粘度に依存する。燃料蒸気
と水蒸気の混合物の燃料成分が予め与えてあり、吸引工
程の場合ビストン・エンジンから吸引される燃料空気の
量が予め与えてある場合、開放時間を粘度の望む変化に
比例して合わせる必要がある。粘度を少なくする必要が
あるなら、上部デッドポイントも達した時点に比べて開
放時点を遅らせる必要がある。即ち、開放時間を短くす
る必要があり、これに反して、粘度を高めるためには、
開放時間を長くする必要がある。燃料蒸気と水蒸気と燃
焼空気の混合物の粘度が過剰にならないようにするため
、開放時間は最大値Δτ。８に制限されている。

粘度によって決まる開放時間Δτを用いて、既に設定し
た遮断時点τ２のため、開放時点τ１も与えられる。第
１図には、噴射弁の開放と遮断がクランクの角度に対し
て記入してある。圧縮圧力１’ｚ＝燃料蒸気と水葬気の
混合物の蒸気圧Ｐ，である条件から生じる遮断時点τ２
に対して設定されたクランク位置と、開放時間Δτに対
して設定された値とから出発して、噴射弁は、クランク
角度φ３の時に開く。

エンジンの出力により決まる開放時間Δτの値は、もち
ろんエンジンの回転数に応じて、別なクランク位置で噴
射弁の開放を決める。より大きいエンジン回転数の場合
に、前にあったクランク位置で噴射弁を開く必要があり
、エンジンの回転数が高いとき同し開放時間Δτになる
ので、同じ燃料の値が導入される。第１図には、開放時
間Δτの一定の値に対して、エンジンの回転数ｎ，の場
合、あるクランク角度範囲Δφ１になり、この角度範囲
内では噴射弁は開放時点τ１．でのクランク角度φ３，
１からクランク角度φ２での遮断時点τ２まで開く。エ
ンジンの回転数が１２　　（ｎ２はｎｌより大きい）で
、前と同し遮断時点τ２あるいはクランク角度φ８の時
、噴射弁は同じ開放時間Δτにわたって開放するため、
より前の開放時点τｉ＋　ｎｌあるいはクランクφｍ＋
　ｎ！で開く必要がある。Δτの一定値は、一定の燃料
導入量に相当し、一定のエンジン出力を与えるので、一
定の遮断峙点τ２でのΔτあるいはφ８を選択するだけ
でエンジンの出力を可変できる。

燃料蒸気と水草気の混合物の蒸気圧Ｐ，はシリンダ室で
３１１　ｆｌｌｊされた圧縮圧力に合わせてある。エン
ジンの出力が高い場合には、Ｐ．もそれに応じて高く、
エンジンの出力が低い場合にはＰ。もそれに応じて低く
調節されている。しかし、Ｐ，は常時シリンダ室に設定
した最大圧縮圧力Ｐ　ｍａＸより低く維持されている。

一定液圧で燃料と水を蒸気混合発生器への導入を動作さ
せると、エンジンの噴射時点を一定に維持した場合、例
えば負荷を′：＠．激に変える場合、勝手に回転させる
ことはできない。何故なら、負荷を急激に変える回転数
の場合有効な噴射時間が何時も短く、導入された燃料の
量も絞られている。従って、薫気混合部の圧力ＰＤも最
大シリンダ圧力以下にできない。

第２図には、この発明による方法を実行する装置が模式
的に示してある。燃料蒸気と水草気の混合物を作製する
ため、気化すべき水を水導管２を経由して、また液体燃
料を燃料導管３を経由して流入する蒸気混合発生器■が
使用される。この燃料は燃料ボンブ４によって第２図に
示してない燃料タンクから、また水は水ボンプ５によっ
て同じように図示していない水タンクから吸引される。

水と燃料の量を計量・添加するには、電磁的に周期駆動
する二つの電磁弁、つまり水導管用の電磁弁６と燃料導
管用の電磁弁７が使用される。駆動周期はエンジンを運
転する場合ある選択した値に調節すると効果的である。

例えば、弁６と７の前で水と燃料の圧力が一定の場合、
これ等の電磁弁を介して何らかの燃料蒸気と水蒸気の混
合物がエンジンに導入されると、一定周期で駆動するこ
れ等の電磁弁を経由して、これ等の弁の後ろで低下ない
しは上昇する圧力のために、上に応じた何らかの水又は
燃料が気化器に流入する。従って、この場合には、気化
器に水と液体燃料を供給するのに、特別な制御を必要と
しない。

蒸気混合発生器１中での水と燃料の気化は、排気ガスを
利用して行われる。排気ガスの流れ８は第２図で点線で
示してある。蒸気混合発生器ｌでは、気化が下向きの流
れの場合に行われ、水と燃料は蒸気発生器ｌ中で気化の
時、両者とも下に流れる。黄気混合発生器１中では、先
ず過加熱した水蒸気が発生する。次いで、液体燃料の添
加される。従って、燃料導管３は水導管２用の接続端子
１０の下にある燃料用の接続端子９を用いて草気混合発
生器１に合流する。

上に記載した種類の蒸気混合発生器は、例えば西独特許
第３６　２６　９３３号明細書ら公知である。この構成
では、付着する分解生成物及び燃料の比の変化が燃料を
気化した時、防止させることができる。

蒸気混合発生器１中で形威される燃料蒸気と水蒸気の混
合物は、蒸気混合導管１１中で噴射弁１２に導入される
。この噴射弁には、電磁駆動する電磁弁が採用されてい
る。噴射弁１２を開くと、燃料蒸気と水蒸気の混合物は
ピストン・エンジン１４のシリンダ室１３に流入する。

この混合物は、ピストン・エンジンの圧縮工程で、予め
圧縮した燃焼空気に導入される。この空気はピストン・
エンジンの吸引工程で吸引弁ｌ５が開いた時第２図に示
してない空気フィルターを経由してこのピストン・エン
ジンの周囲から吸引される。噴射弁１２が、圧縮工程の
期間中クランク角度範囲φ１にわたって燃料葎気と水蒸
気の混合物を通すために開放されるが、このクランク角
度範囲は第２図にピストン・エンジン１４のところに模
式的に示してある。矢印ｌ６はピストン・エンジンの区
ランク軸の回転方向を示す。この実施例では、噴射弁１
２をピストンの上部デッドポイントの前で約ｌ８０゜と
２０゜の間のクランク角度範囲内の種々のクランク角度
で開放させることができる。

シリンダ室１３中で形威される燃料蒸気と水蒸気と燃焼
空気の混合物は、このシリンダ室で点火する。これに必
要な点火装置は、第２図には図示してない。混合ガスを
燃焼させたとき生じる徘気ガスは排出弁１７を開いた後
、シリンダ室１３から排気ガス導管１８に排出される。

排出すべき排気ガスは、先ず噴射弁１２中で蒸気混合物
導管１１の接続端子１９を流れ、次いで排気ガス導管１
８の内部に設置された蒸気混合導管１１自体を還流した
後、蒸気混合発生器１中に配設された排気ガス通路２０
に出る。第２図には、排気ガス導管ｌ８が模式的に示し
てある。この導管１日は噴射弁を経由して排気ガスの一
部のみを通過させる，この場合、噴射弁には排気ガス導
管１８のバイパスのみが導入され、従って、この排気ガ
スは直接蒸気混合導管１ｌに、あるいはこの蒸気混合導
管１１の後で排気ガス通路２０に流れる。

蒸気混合発生器１に熱を与えた後、蒸気発生器を通過す
る排気ガスは、更にピストン・エンジンの排気ガスの残
りと一緒に高温の空気又は温水を発生させる復熱器２１
に導入される。この復熱器２ｌ中では、排気ガスがその
中に含まれている水蒸気の露点以下まで冷却される。そ
れ故、この復熱器は耐蝕性の材料、特にセラミックス製
である。

復熱器２１中で凝縮した水は、凝縮板２２に当たり、凝
縮排出路２３を経由して凝縮導管２４に排出する。前記
凝ｗｉ導管は、この実施例で水導入部２に戻され、接続
端子２５の吸引側で水ボンプ５に合流する。燃料蒸気と
水蒸気の混合物を発生させるため、必要な場合、系のカ
ルキ析出物を排除するため、脱塩した水が使用される。

乾燥した排気ガスが排気ガス排出部２６を経由し外部に
排出する。

この実施例では、蒸気混合発生器ｌの上部に燃料ノズル
２７が更に装備してある。このノズルは、燃料蒸気と水
蒸気の混合物を形威するため、ピス１・ン・エンジンか
ら排気ガスを利用できない場合、燃料となる混合ガスを
発生させる蒸気混合発生器１を始動させるために使用さ
れる。燃料導入部３に接続する燃料導管２８には、始動
弁２９が挿入されている。この弁は、スタートさせる場
合、燃料を燃料ノズル２７に導入するために開く。燃料
を燃焼させるのに必要な燃焼空気は、図示していない送
風機によってスタートフラップ３０を開いて導入される
。混合物を点火するには、電気点火装置３１が使用され
る。

蒸気混合発生器１が充分な昇温した後には、利用できる
燃料蒸気と水蒸気の混合物が発生すると、上記の蒸気混
合物をこの実施例では蒸気混合発生器の上部の空間で燃
し、燃料ノズル２７が遮断される。燃料蒸気と水蒸気の
混合物は、噴射弁１２に往く外に、分岐導管６２でもス
ロットル弁６３を経由してリングノズル６４に導入され
、そこで流入した燃焼空気と共に燃焼する。このように
して発生した高温のガスは、エンジンを始動させるまで
、噴射弁と藩気混合導管を更に予備加熱するために使用
される。この高温のガスは排気ガス導管１８中で第２図
に記入した排気ガスの流れとは逆の方向に流れ、噴射弁
を通過して戻り導管６５で排気ガス通路２０に戻される
。この排気ガス通路では、高温のガスが加熱ガスの流れ
方向に見て、復熱機２ｌの前で生じる。

装置を制御するには、制御装置３２が使用される。この
装置は、要求されるエンジン出力とエンジン回転数を表
す人力信号３３に基づき、全ての制御過程と対応する部
材を制御する。これ等の部材には、燃料導入部に通ずる
燃料ポンプ４と周期駆動される電磁弁７、及び水導入部
に通ずる水ボンブ５と周期駆動される電磁弁６、及びモ
ータ回転数ｎ又はスタート過程に依存する噴射弁１２の
開放時間等がある。

この実施例では、燃料ボンプ４と水ポンプ５を用いて圧
力を５〜２０バールの範囲にＡｌｌ　ｆｌｌ’ｉできる
。

制御装置３２によってこれ等のポンプと電磁弁を適当に
制御して、蒸気混合導管の蒸気圧Ｐ，を諸要求に合わせ
ることがでる。

必要なエンジン出力に合わせて燃料蒸気と水蒸気の混合
物を計量・添加するため、噴射弁１２の開放時間は５〜
１０　ｍｓである。

この発明による方法を実行するのに適した電磁噴射弁は
、第３図に模式的に示してある。この第３図では、既に
第２図で模式的に示した装置部品に対して同じ参照符号
を使用する。

この電磁噴射弁の構戒にとって大切な点は、先ずシリン
ダ室１３に流入する燃料蒸気と水蒸気の混合物が流入す
る種々のスペースを温めることであり、更に過度の加熱
が許されない電磁弁の電機子３４と電磁弁のコイル３５
を冷却することである。これには、噴射弁に先ず蒸気混
合導管１１用の接続端子Ｉ９を高温媒体導管３６の内部
に設置し、更に電磁弁の電機子３４と電磁弁のコイル３
５に熱伝導連結している冷媒スペース３７を装備する。

この実施例では、冷媒スペース３７を電磁コイル３５（
複数）の中心に配設し、その底が電磁弁のコイル３５を
駆動する時、電磁弁の電機子３４が動く電磁弁の電機子
用のスペース３９まで達すると効果的である。第３図に
は、噴射弁が開いている時の電磁弁の電機子３４の位置
が示してある。

電磁弁の電機子スペース３９は、電磁弁のコイル３５を
駈動するとき発生する磁界の作用範囲内に設置されてい
る。このスペースは、冷媒スペース３７を充分にする程
度に電磁弁のコイル３５の縁部に配設すると効果的であ
る。電磁弁の電機子スペース３９は、電磁弁のコイル３
５のシリダーカバー側の端部にある。

電磁弁の電機子３４は、弁のシャフト・スリーブ４２に
導入されている弁シャフト４１に嵌まっている。この電
磁弁の電機子３４は弁バネ４３と挟持ナット４４の間の
弁シャフト４１に固定してある。弁バネ４３のバネ力は
、この実施例では、磁石の力に逆の噴射弁の遮断方向４
５に作用している。この磁石の力はバネの力より弱く設
計されている。

弁シャフト４１の上記磁石電機子３４とは反対側には、
弁皿４６、この実施例では、弁の円錐が固定してある。

この円錐は噴射弁が閉しているとき、弁のバネ４３によ
って弁座４７に向けて加圧されている。弁皿４６を用い
て燃料蒸気と水蒸気の混合物用の内部導管４８が閉じ、
この導管には接続端子１９が合流している。この実施例
では、接続端子１９と噴射弁の導管４８とは、燃料蒸気
と水蒸気の混合物のための加熱すべき流路スペースを形
或する。

接続端子１９と同じ様に、この実施例では、燃料蒸気と
水蒸気の混合物用の内部導管４８も加熱媒体導管３６に
よって取り囲まれている。加熱媒体導管３６は、弁座４
９のところの導管４８の端部近くまで導管を取り巻いて
いる。加熱媒体導管３６中では、第３図に示してない流
れ案内部が使用されている。これ等の案内部は加熱媒体
導管中を流れる加熱媒体を流れの方向４９に弁座４７の
ところまで導く。この実施例では、加熱媒体としてはエ
ンジンの排気ガスが使用される。しかし、加熱媒体導管
３６は、第２図とは異なり、排気ガス導管Ｉ８に連結す
るのでなく、戻り導管６５に連結している。噴射弁を通
り抜けた後、排気ガスは導管６５を経由して排気ガス通
路２０に導入される（第２図参照）。

弁シャフト４１は、弁シャフトスリーブ４２で導管４日
の内部に軸方向に導入される。これには、羽根状に形威
された案内部５０が使用される。この案内部は弁シャフ
トスリーブ４２の内壁側を摺動ずる。

接続端子１９と導管４８の自由流れ断面積は、噴射弁が
最大に開いている時、弁皿４６と弁座４７間の流れ断面
積より大きい。弁シャフト４１用の案内部５０はそれに
応じた自由流れ断面積を保有する。

磁石電機子３４と磁石コイル３５を冷却するため、この
実施例では水が使用される。この冷媒は、導入通路５１
を経由して冷媒スペース３７に流入し、排出通路５２を
経由して排出される。この実施例では、冷媒すペーす３
７はカバー５３として形威した磁石コイル３５を収納す
る磁石コイルケースの内側部分に存在する。磁石コイル
３５を挿入する外側部分５４は、カバー５３によって閉
してある。カバー５３と外側部分５４の間には、非磁性
材料の気密封止部材５５が挿入してある。保持用ボルト
５６を用いてカバー５３がケース部分５４に固定される
。

磁石コイルケースの外側部分５４は、押さえ付け部材５
７を用いて弁シャフトスリーブ４２に固定してある。こ
れには、押さえ付け部材５７が外側ケース部分５４にネ
ジ止めされ、弁シャフトスリーブ４２に力に合わせて固
定してある。弁シャフトスリーブは、磁石コイルのケー
スの固定個所で、燃料蒸気と水蒸気の混合物を導入する
噴射弁の加熱領域と冷却すべき磁石コイルのケースとの
間の熱伝導を困難にするように構威されている。

上記の状態は、この実施例の場合、弁座シャフトスリー
ブ４２の材料断面積を出来るかぎり少なくして達戒され
ている。

６ヒ１石電機子スペース３９中で磁石電機子３４の移動
性を容易にし、燃料と水蒸気の凝縮液で満たされた磁石
電機子のスペースで磁石電機子３４の移動抵抗を低減さ
せるため、磁石電機子３４に凝縮液を通す貫通口５８が
ある。磁石コイル３５に通ずる流れ導入部５９は、外側
のケース部分５４、この実施例の場合、外側ケース部分
の底５０ａにある。

円筒状のカバー４０中には、噴射弁の合流個所以外に、
燃焼空気の吸引弁６０と燃料蒸気と水蒸気と燃焼空気の
混合物を点火した後形或される排気ガスの排出弁６１が
ある。

噴射弁を閉じるためには、弁ハネ４３のバネ力がそれに
合わせて設定されている。このバネ力は蕉気混合物の圧
力Ｐ，によって弁皿４６に作用する蒸気力より大きい。

更に、既に述べたように、このバネ力は逆方向に作用す
る磁石力よりも強く設定されている。こうして、圧縮圧
力のために弁皿にバネ力の方向に向けて作用する合威力
が逆方向に作用する蒸気混合物の圧力と、噴射弁を開い
ておく磁石力とから合威された力に達するか、あるいは
それを上回ると、噴射弁は独りでに閉じる。

こうして、この噴射弁は、圧縮圧力が蒸気混合物の圧力
に達する前に、磁石力の制御に応じて必ず遮断させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、ピストン・エンジンの圧縮工程の間、圧縮圧力
ｐの経過に応じて燃料蒸気と水蒸気の混合物の噴射量を
示すグラフ。 第２図、燃料蒸気と水蒸気の混合物を導入するこの発明
による装置の模式流れ図。 第３図、この発明による電磁噴射弁の断面図。 図中引用符号： １・・・薫気ｔ昆合発生器、 ２・・・水導入部、 ３・・・燃料導入部、 ４・・・燃料ポンプ、 ５・・・水ポンプ、 ６７ ｌ　２　・ １　４　・ ２　１　・ ２６　・ ２７　・ ２９　・ ３　Ｉ　・ ３２　・ ３　４　・ ３　５　・ ６２　・ ６　３　・ ・・電磁弁、 ・噴射弁、 ・ピストン・エンジン、 ・復熱機、 ・排気ガス排出部、 ・燃料ノズル、 ・スタート弁、 ・点火装置、 ・制御装置、 ・磁石電機子、 ・磁石コイル、 ・分岐導管、 ・スロットル弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ピストンの上部デッドポンイトに到達する前に、加
   圧下にある燃料蒸気と水蒸気の混合物を予備圧縮した燃
   焼空気のピストン・エンジンのシリンダ室に導入してピ
   ストン・エンジンを運転する方法において、燃料蒸気と
   水蒸気の混合物が予備圧縮した燃焼空気に最大圧縮圧力
   より低い圧力で噴射され、燃料蒸気と水蒸気の混合物の
   燃料含有量が予め与えられた場合、噴射の開始がシリン
   ダ室で点火すべき燃料蒸気と水蒸気と燃焼空気の混合物
   の所望の粘度と、燃料蒸気と水蒸気の混合物の圧力とシ
   リンダ室の圧縮圧力との間に残っている圧力差に応じて
   調節されることを特徴とする方法。 ２、燃料蒸気と水蒸気の混合物を噴射弁の開口時間を定
   める可変時間間隔の範囲内で噴射し、その値は、燃料蒸
   気と水蒸気の混合物の燃料含有量が予め定められた場合
   、シリンダ室で点火すべき燃料蒸気と水蒸気と燃焼空気
   の混合物の所望の粘度に応じて調節され、その場合、噴
   射弁の開口時間が制御でき、遮断時間が燃料蒸気と水蒸
   気の混合物の定められた圧力によって、及び圧縮工程の
   間圧力の珪化によって定まることを特徴とする請求項１
   記載の方法。 ３、シリンダ室の圧縮圧力が燃料蒸気と水蒸気の混合物
   の圧力に達した時、噴射弁が閉じることを特徴とする請
   求項２記載の方法。 ４、噴射弁の開口時点はピストン・エンジンのクランク
   位置（クランク角度）によって制御されることを特徴と
   する請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。 ５、噴射弁の最大開口時間は、燃料蒸気と水蒸気と燃焼
   空気の混合物の最大許容粘度によって制限されることを
   特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。 ６、シリンダ室に合流する弁であって、蒸気混合発生器
   に接続する蒸気混合導管中で噴射弁に導入される燃料蒸
   気と水蒸気の混合物用の噴射弁を備え、その場合蒸気混
   合発生器中で燃料ポンプの圧力側に連結する燃料導入部
   と水ポンプの圧力側に連結する水導入部が合流する、ピ
   ストンの上部デッドポイントに到達する前に、加圧かに
   ある燃料蒸気と水蒸気の混合物を予備圧縮された燃料空
   気のピストン・シリンダのシリンダ室に導入する装置に
   おいて、 噴射弁（１２）としては、制御可能な電磁弁が装備して
   あり、燃料導入部（３）と水導入部（２）には、燃料と
   水を計量・添加するため、周期駆動する電磁弁（６、７
   ）が装備してあることを特徴とする装置。 ７、噴射弁（１２）として使用される電磁弁は、５〜１
   ０ｍｓの範囲の開口時間を有することを特徴とする請求
   項６記載の装置。 ８、燃料導入部（３）の燃料ポンプ（４）と水導入部（
   ２）の水ポンプ（５）とを用いて、圧力が５〜２０バー
   ルに調節されることを特徴とする請求項６又は７記載の
   装置。 ９、噴射弁（１２）として採用される電磁弁は加熱可能
   、特にピストン・エンジンの排気ガスによって加熱可能
   であることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記
   載の装置。 １０、排気ガスは噴射弁（１２）を加熱した後、加熱媒
   体として蒸気混合発生器（１）に導入されることを特徴
   とする請求項９記載の装置。 １１、排気ガスは蒸気混合発生器（１）中で燃料蒸気と
   水蒸気の混合物を発生させる予熱後、加熱空気又は高温
   水を発生させる復熱機（２１）を通過し、その場合、排
   気ガスはこの排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させるた
   め、水蒸気の露点温度以下まで冷却されることを特徴と
   する請求項１０記載の装置。 １２、機械的なバネは磁石電機子と弁皿を固定する弁シ
   ャフトに噛み合い、機械的なバネで弁座に加圧して遮断
   される弁皿を機械的バネの力に逆らって開らく、電気的
   に動作する磁石コイルを用いて移動可能な磁石電機子と
   、弁皿が移動する時、出口が磁石電機子によってピスト
   ン・エンジンのシリンダ室に向けて開放と遮断される、
   燃料蒸気と水蒸気の混合物用の流れスペースとを保有す
   る、特許請求の範囲第６項の装置用のピストン・エンジ
   ンのシリンダ室に向けて、加圧下にある燃料蒸気と水蒸
   気の混合物を導入する電磁噴射弁において、 磁石力は、弁バネのバネ力より小さく設定してあること
   を特徴とする噴射弁。 １３、磁石電機子（３４）は冷却可能な磁石電機子スペ
   ース（３９）の内部で移動可能に設置してあり、燃料蒸
   気と水蒸気の混合物の流れスペース（１９、４８）は加
   熱可能であることを特徴とする請求項１２記載の噴射弁
   。 １４、流れスペース（１９、４８）は加熱媒体導管（３
   ６）の内部を通過することを特徴とする請求項１２又は
   １３記載の噴射弁。 １５、流れスペース（１９、４８）の流れ断面積は、噴
   射弁が最大に開いた時の弁皿（４６）と弁座（４７）の
   間の流れの断面積より大きく設定されていることを特徴
   とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載の噴射弁。 １６、弁シャフト（４１）は、弁シャフトスリーブ（４
   ２）中でその内壁を摺動する一つ又はそれ以上の羽根場
   の案内部（５０）を経由して導入されることを特徴とす
   る請求項１２〜１５の何れか１項に記載の噴射弁。 １７、加熱媒体導管（３６）は弁座（４７）の近くまで
   流れスペース（１９、４８）を取り巻くことを特徴とす
   る請求項１２〜１６の何れか１項に記載の噴射弁。 １８、加熱媒体としては、加熱ガス、特にエンジンの排
   気ガスが使用され、加熱媒体導管（３６）には加熱ガス
   用の流れ案内部が装備してあることを特徴とする請求項
   １２〜１７の何れか１項に記載の噴射弁。 １９、磁石電機子スペース（３９）は水又は油で冷却可
   能な冷媒スペース（３７）に隣接していることを特徴と
   する請求項１２〜１８の何れか１項に記載の噴射弁。 ２０、磁石電機子スペース（３９）は磁石コイル（３５
   ）に対して非磁性の封止部材（５５）によって封止され
   ていることを特徴とする請求項１２〜１９の何れか１項
   に記載の噴射弁。