JPH04298674A - 内燃機関 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に関するもの
で、詳しくは、内燃機関の異常燃焼対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関においては、圧縮比を
高めたり、あるいは高温燃焼し易いように空燃比を設定
すれば、その出力の向上を図ることができる。

【０００３】しかしながら、圧縮比や空燃比を上記のよ
うに設定した場合には、過早着火が発生し易くなり、さ
らにはこの過早着火が誘引となってバックファイヤーを
招来する虞れがある。

【０００４】このような不都合は、昨今開発の進められ
ている水素や液化天然ガスを燃料とする内燃機関におい
ても、出力を向上させるべく酸素富化した場合等に同様
に発生する。

【０００５】このため従来より、吸気中に水を供給し、
燃焼ガス温度および過熱面の温度を降下させることによ
って上記不都合を解消するよう構成された種々の内燃機
関が提供されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
種の内燃機関では、専用のタンク内に水を貯留し、この
タンク内の水を順次吸気中に供給させるようにしている
。

【０００７】この種の内燃機関においては、吸気への水
の供給が絶えないように常にタンク内の水量を監視して
おかなければならず、またタンク内の水量が減った場合
には補給しなければならず、そのメンテナンスは極めて
煩雑である。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、水量の保守等の煩雑な作業を要することなく、吸気
中に水を安定供給することのできる内燃機関を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関で
は、水素やガソリン等の化石燃料を燃焼させた際に生成
される水に着目し、この水を吸気系へ供給させるように
構成している。すなわち、本発明は、機関から排出され
た排気ガスを冷却し、該排気ガスに含まれた水を抽出す
る凝縮器と、該凝縮器が抽出した水を上記機関の吸気系
に供給する供給手段とを備えている。

【００１０】

【作用】本発明に係る内燃機関では、排気ガスから抽出
された水が機関の吸気系に供給される。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関を概念
的に示したもので、車両に搭載される予混合方式の水素
エンジン１を例示している。

【００１２】図からも明らかなように、この水素エンジ
ン１は、凝縮器２を備えている。

【００１３】凝縮器２は、図２に拡大して示すように、
ケーシング３の内部に隔壁４を備えており、該隔壁４の
一方側に冷却室５を有するとともに、上記隔壁４の他方
側に貯水室（供給手段）６を有している。

【００１４】隔壁４は、パンチングメタル７および２枚
のフィルタ８，９から構成されており、上記ケーシング
３の内部にパンチングメタル７を上方に配置する態様で
水平に保持されている。

【００１５】冷却室５は、上記隔壁４の上方部に構成さ
れており、その外壁面に複数の冷却フィン１０，１０…
を有するとともに、その内部にガイドプレート１１を有
している。ガイドプレート１１は、下方に向けて突出す
る中空の半球状を成しており、上記ケーシング３と一体
に成形されている。

【００１６】この冷却室５には、その下方部に排気ガス
供給通路１２が接続され、かつその上方部に排気ガス排
出通路１３が接続されている。排気ガス供給通路１２は
、その一端１２ａが上記ガイドプレート１１の下面に対
向する態様で上記冷却室５に開口し、かつその他端１２
ｂが、図１に示すように、マフラー１４内に開口してい
る。なお、図２に示すように、この排気ガス供給通路１
２の一端部は、上記ケーシング３、貯水室６および隔壁
４をそれぞれ貫通する態様で配設されている。

【００１７】排気ガス排出通路１３は、その一端１３ａ
が上記ケーシング３に形成された複数の小孔１５，１５
…を介して上記冷却室５に開口し、その他端１３ｂが、
図１に示すように、上記マフラー１４のバッフルパイプ
１４ａに開口している。

【００１８】一方、上記凝縮器２の下方部に構成された
貯水室６は、図２に示すように、内部が中空に構成され
ており、その下方部に水供給通路（供給手段）１６の一
端１６ａが接続され、かつその上方部に水返却通路１７
の一端１７ａが接続されている。

【００１９】水供給通路１６は、図１に示すように、中
途にポンプ（供給手段）１８を備えており、その他端１
６ｂは吸気通路（吸気系）１９に接続された気化器（供
給手段）２０におけるチャンバ室２１の下方部に開口し
ている。また、水返却通路１７は、その他端１７ｂが上
記気化器２０におけるチャンバ室２１の下方部に開口し
ている。

【００２０】上記のように構成された凝縮器２を備える
水素エンジン１では、該エンジン１が運転されると、シ
リンダ２２から排出された排気ガスの一部が順次排気ガ
ス供給通路１２を介してマフラー１４から冷却室５へ供
給される。冷却室５へ供給された排気ガスは、ガイドプ
レート１１およびケーシング３に接触しながら順次上方
へ導かれ、さらに小孔１５，１５…および排気ガス排出
通路１３を介して再びマフラー１４へ返却された後、大
気中に放出される。この間排気ガスは、上記凝縮器２の
冷却室５内において急速に冷却されるため、そこに含ま
れる水分が凝縮される。冷却室５内で凝縮された水分は
、隔壁４を介して滴下され、上記凝縮器２の貯水室６に
順次貯留される。貯水室６に貯留された水は、上記ポン
プ１８の作動により、水供給通路１６を介して給送され
、上記気化器２０のチャンバ室２１内に貯留されること
になる。なお、チャンバ室２１に供給された水が過多と
なった場合には、水返却通路１７を介して凝縮器２の貯
水室６に返却されるため、該チャンバ室２１には常時一
定量の水が貯留される。

【００２１】気化器２０のチャンバ室２１内に供給貯留
された水は、吸気通路１９内に生じる負圧の作用によっ
て該吸気通路１９内に吸い出され、吸気に混合された後
、さらにインジェクタ２３から噴射供給される水素とと
もにシリンダ２２内へ供給され、燃焼に供されることと
なる。

【００２２】ここで、エンジン１が高負荷運転されれば
されるほど、換言すれば、異常燃焼が発生し易いときほ
ど吸気通路１９内の負圧が大きくなるため、該吸気通路
１９へ多量の水が供給され、これによって異常燃焼の発
生が可及的に防止される。しかも、エンジン１が高負荷
運転されている場合には、排気ガスの排出量も増加する
ため、吸気通路１９へ供給される水が不足することもな
い。

【００２３】図３は、本発明に係る内燃機関の変形例の
要部を概念的に示したものである。ここで例示する内燃
機関は、図１および図２に示した実施例と同様に、車両
に搭載される予混合方式の水素エンジン１′であり、該
実施例の水素エンジン１とは凝縮器の構成のみが異なっ
ている。なお、上記図１および図２に示した実施例の水
素エンジン１と同一の構成については、同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００２４】この変形例の水素エンジン１′に適用され
る凝縮器３０は、マフラー３１に付設されており、該マ
フラー３１に排気通路３２を備えている。

【００２５】排気通路３２は、上記マフラー３１の延在
方向に沿って配設されており、複数の連絡口３２ａ，３
２ｂ，３２ｃを介して該マフラー３１の各膨張室３１ａ
，３１ｂ，３１ｃを互いに連絡している。

【００２６】この排気通路３２には、その上流側の外側
壁に複数の冷却フィン３３，３３…が配設され、またそ
の下流側の外側壁にはフィルタ３４を介して貯水室（供
給手段）３５が接続配置されている。

【００２７】貯水室３５は、図１および図２に示す実施
例と同様に、内部が中空に構成されており、その下方部
に水供給通路１６の一端１６ａが接続され、かつその上
方部に水返却通路１７の一端１７ａが接続されている。

【００２８】上記のように構成された凝縮器３０を備え
る水素エンジン１′においては、該エンジン１′が運転
されると、シリンダ２２から排出された排気ガスの一部
が順次連絡口３２ａ，３２ｂを介してマフラー３１から
排気通路３２へ供給される。排気通路３２へ供給された
排気ガスは、そのケーシング３６に接触しながら順次下
流へ導かれ、さらに連絡口３２ｃを介して再びマフラー
３１へ返却された後、大気中に放出される。この間排気
ガスは、上記排気通路３２内において急速に冷却される
ため、そこに含まれる水分が凝縮される。排気通路３２
内で凝縮された水分は、フィルタ３４を介して滴下され
、上記凝縮器３０の貯水室３５に順次貯留される。貯水
室３５に貯留された水は、上記図１および図２に示した
実施例と同様に、水供給通路１６およびポンプ１８を介
して気化器２０のチャンバ室２１内に一旦貯留され、吸
気通路１９内に生じる負圧の作用によって該吸気通路１
９内に吸い出された後、さらにインジェクタ２３から噴
射供給される水素とともにシリンダ２２内へ供給され、
燃焼に供されることとなる。

【００２９】この変形例に示したエンジン１′において
は、凝縮器３０がマフラー３１に付設されているため、
該エンジン１′の大型化が可及的に防止される。

【００３０】なお、上記実施例および変形例では、いず
れも車両に搭載される予混合方式の水素エンジン１，１
′を例示しているが、本発明は、ガソリンや液化天然ガ
ス等、燃焼時に水を生成し得る燃料を用いるその他の方
式の内燃機関にももちろん適用することができる。

【００３１】また、上記実施例および変形例では、いず
れも凝縮した水を貯水室６，３５に貯留した後、水供給
通路１６およびポンプ１８を介して気化器２０のチャン
バ室２１内に貯留させ、さらに吸気通路１９内に生じる
負圧の作用によって該吸気通路１９内に供給させるよう
にしているが、本発明はこれらに限定されない。たとえ
ば、貯水室に貯留した水をインジェクタによって強制的
に吸気系に供給してもよい。

【００３２】さらに、上記実施例および変形例では、い
ずれも水を除去した後の排気ガスをマフラー１４，３１
に返却させるようにしているが、必ずしもマフラーに返
却させる必要はない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る内燃
機関によれば、排気ガスから抽出された水が機関の吸気
系に供給されるため、水量の保守等の煩雑な作業を要す
ることなく、吸気中に水を安定供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る内燃機関の吸排気系を示
した概念図である。

【図２】図２は、本発明に係る内燃機関に適用される凝
縮器を概念的に示した拡大断面図である。

【図３】図３は、本発明に係る内燃機関に適用される凝
縮器の変形例を概念的に示した拡大断面図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　機関から排出された排気ガスを冷却し
   、該排気ガスに含まれた水を抽出する凝縮器と、該凝縮
   器が抽出した水を上記機関の吸気系に供給する供給手段
   とを備えたことを特徴とする内燃機関。