JPS5823210A - 内燃機関の熱効率を向上させる方法および内燃機関 - Google Patents
内燃機関の熱効率を向上させる方法および内燃機関Info
- Publication number
- JPS5823210A JPS5823210A JP56122608A JP12260881A JPS5823210A JP S5823210 A JPS5823210 A JP S5823210A JP 56122608 A JP56122608 A JP 56122608A JP 12260881 A JP12260881 A JP 12260881A JP S5823210 A JPS5823210 A JP S5823210A
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- JP
- Japan
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- internal combustion
- combustion engine
- turbine
- steam
- heat recovery
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関に関し、特に内燃機関から大気中に廃
棄されていた熱を有効に回収し、この回収熱でタービン
を駆動して、タービンの駆動力を内燃機関本来の軸出力
に還元付加させることによって、内燃機関の総合熱効率
を向上させる方法および内燃機関に関する。
棄されていた熱を有効に回収し、この回収熱でタービン
を駆動して、タービンの駆動力を内燃機関本来の軸出力
に還元付加させることによって、内燃機関の総合熱効率
を向上させる方法および内燃機関に関する。
従来の内燃機関では、燃料の燃焼エネルギの大部力を、
機関の冷却又は排気管等からの熱放散等によって大気中
に無駄に捨てていたため、実際ｔｃ駆動出力として木用
される熱エネルキ′の効率はきわめて低いものであった
。
機関の冷却又は排気管等からの熱放散等によって大気中
に無駄に捨てていたため、実際ｔｃ駆動出力として木用
される熱エネルキ′の効率はきわめて低いものであった
。
熱エネルギの効率向上のため、燃焼方法に種々の工夫を
こらした各種の内燃機関もｖ４発されて１憧いるが、い
ずれも燃焼室内での燃焼効率向上のための技術に関する
ものが多く、廃熱エネルギを有効１て回収して総合熱効
率を向上させる技術については有効々ものが開発されて
いなかった。
こらした各種の内燃機関もｖ４発されて１憧いるが、い
ずれも燃焼室内での燃焼効率向上のための技術に関する
ものが多く、廃熱エネルギを有効１て回収して総合熱効
率を向上させる技術については有効々ものが開発されて
いなかった。
そこで本発明の目的は、廃熱エネルギを効率よく回収し
、総合熱効率を向上させる方法を提供することである。
、総合熱効率を向上させる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、廃熱エネルギを効率よく回収し′
、総合熱エネルギを向上させた内燃機関を降供すること
である。
、総合熱エネルギを向上させた内燃機関を降供すること
である。
以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
図面Ｃて示す番号１０は従来の慣用内燃機関であり、１
２はエギゾーストｉニホルド、１４はマフラーである・ 本発明の第１の特徴は、エギゾーストマニホルド１２お
よび１フラー１４から、排熱エネルギを有効（Ｃ回収で
き名ように構成した点にある。すなわち、エギゾースト
マニ中ルド１２を包囲するように第１の水槽１４が設け
てあシ、該水槽１４とエギゾーストマニホルド１２との
間に蒸気３１１６が形成されるように２重構造としてあ
シ、更にエギゾーストマニホルド１２内の排気がス通路
１８内には排気ガスに直接接触する過熱Δイゾ２０が設
けである。蒸気室１６には、該室内の圧力を読みとるだ
めの圧力計２１が設けである。これが第１の排熱回収部
ＲＩである。また、マフラー１４の任意の箇所１こは第
２の排熱回収部Ｒ１が設けておる。第２の排熱回収部Ｒ
１１は、Ｙ７ラー１４の一部を拡大し、該拡大部２２を
包囲するように第２の水槽２４が設けてあや、拡大部２
２の中には排気がスと直接接触するように／？イブ２６
が設けである。この第２の排熱回収部ＲＩ［は、第１の
排熱回収部ＲＩで回収しきれなかった残余の排熱エネル
ギを回収するためのものであり、排熱回収効率を増大さ
せるための、ものである。
２はエギゾーストｉニホルド、１４はマフラーである・ 本発明の第１の特徴は、エギゾーストマニホルド１２お
よび１フラー１４から、排熱エネルギを有効（Ｃ回収で
き名ように構成した点にある。すなわち、エギゾースト
マニ中ルド１２を包囲するように第１の水槽１４が設け
てあシ、該水槽１４とエギゾーストマニホルド１２との
間に蒸気３１１６が形成されるように２重構造としてあ
シ、更にエギゾーストマニホルド１２内の排気がス通路
１８内には排気ガスに直接接触する過熱Δイゾ２０が設
けである。蒸気室１６には、該室内の圧力を読みとるだ
めの圧力計２１が設けである。これが第１の排熱回収部
ＲＩである。また、マフラー１４の任意の箇所１こは第
２の排熱回収部Ｒ１が設けておる。第２の排熱回収部Ｒ
１１は、Ｙ７ラー１４の一部を拡大し、該拡大部２２を
包囲するように第２の水槽２４が設けてあや、拡大部２
２の中には排気がスと直接接触するように／？イブ２６
が設けである。この第２の排熱回収部ＲＩ［は、第１の
排熱回収部ＲＩで回収しきれなかった残余の排熱エネル
ギを回収するためのものであり、排熱回収効率を増大さ
せるための、ものである。
第１の水［１４および第２の水槽２４内の水は、排気ガ
スによって加熱され、蒸気となったものは導管２８．３
０を通って矢印Ａ％Ｂに示すようＩＣ流れて蒸気溜め３
２に集められるＯ該蒸気溜め３２には更に、内燃機関１
０のウォータジャケット出口４０に連結した専管３４か
らの発生蒸気が矢印Ｃのように流れて蒸気溜め３２に集
められるようになっている。蒸気溜め３２に集められた
蒸気は導管３６を通って矢印りのように流れ、蒸気室１
６に送られる。蒸気溜め３２には、安全弁３８を設けて
おくのが望寸しい。
スによって加熱され、蒸気となったものは導管２８．３
０を通って矢印Ａ％Ｂに示すようＩＣ流れて蒸気溜め３
２に集められるＯ該蒸気溜め３２には更に、内燃機関１
０のウォータジャケット出口４０に連結した専管３４か
らの発生蒸気が矢印Ｃのように流れて蒸気溜め３２に集
められるようになっている。蒸気溜め３２に集められた
蒸気は導管３６を通って矢印りのように流れ、蒸気室１
６に送られる。蒸気溜め３２には、安全弁３８を設けて
おくのが望寸しい。
内燃機関１０のウォータジャケット出口４０には更に導
管４２が連結されていて、ウォータジャケット出口４０
を出た加熱水は第１の水槽１４および第２の水槽２４に
供給されるようになっている。
管４２が連結されていて、ウォータジャケット出口４０
を出た加熱水は第１の水槽１４および第２の水槽２４に
供給されるようになっている。
第１の排熱回収部Ｒ１の蒸気室１６内の蒸気は、過熱）
臂イブ２０を通る間（て過熱蒸気となシ、タービン４４
のノズル４６からタービンブレードに向って噴射され、
タービン４４を回転させるよう釦なっている０ノズル４
６の上流側には圧力・流量調節弁４８が設けてあシ、過
熱蒸気の圧力が所定の圧力（Ｐｌ）以上に昇圧した場合
に限シ弁４８が開き、所定の圧力（Ｐｌ）以下では弁４
８が閉じるようになっている◎この所定の圧力（Ｐｌ）
は、タービン４４の回転数が、内燃機関の最高回転数を
上回る回転数となるように設定しておく。
臂イブ２０を通る間（て過熱蒸気となシ、タービン４４
のノズル４６からタービンブレードに向って噴射され、
タービン４４を回転させるよう釦なっている０ノズル４
６の上流側には圧力・流量調節弁４８が設けてあシ、過
熱蒸気の圧力が所定の圧力（Ｐｌ）以上に昇圧した場合
に限シ弁４８が開き、所定の圧力（Ｐｌ）以下では弁４
８が閉じるようになっている◎この所定の圧力（Ｐｌ）
は、タービン４４の回転数が、内燃機関の最高回転数を
上回る回転数となるように設定しておく。
クーピン４４を回転させた後の蒸気は復水器５０によっ
て水に変えられる。該復水器５０には、給水タンク５２
からの導管５４が連結されておシ、該導管５４からは内
燃機関のウォータジャケット入口へ導く導管５６が分岐
連結されている。給水タンク５２からの導管５４には、
イン７”５８および逆止弁６０が設けてあシ、これらは
、復水器５０内に設けた浮子式水位調節器６２と連動し
、復水器５０内の水位が常トて一定の水位を保つよう罠
な □っている。オた、ウォータジャケット人口に導く
ＦＪ管５６には、内燃機関の水位調節器６４、逆止弁６
６およびぽン７’６８が設けてあり、ウオーメジャケッ
ト１（常に最適の冷却水が循環されるよう釦なっている
。
て水に変えられる。該復水器５０には、給水タンク５２
からの導管５４が連結されておシ、該導管５４からは内
燃機関のウォータジャケット入口へ導く導管５６が分岐
連結されている。給水タンク５２からの導管５４には、
イン７”５８および逆止弁６０が設けてあシ、これらは
、復水器５０内に設けた浮子式水位調節器６２と連動し
、復水器５０内の水位が常トて一定の水位を保つよう罠
な □っている。オた、ウォータジャケット人口に導く
ＦＪ管５６には、内燃機関の水位調節器６４、逆止弁６
６およびぽン７’６８が設けてあり、ウオーメジャケッ
ト１（常に最適の冷却水が循環されるよう釦なっている
。
タービンの出力軸７０と、内燃機ｒ３Ａ１０の出力軸７
２との間は、ベルト、チェーン、又は歯車等の動力伝達
装置１てよって連結されている。また、メービ／の出力
軸７０１（は、電磁クラッチ又はフリーホイール等の動
力断続装Ｒ７４が設けてあシ、タービン４４が未だ作動
していない状ａＫあるとき１τは内燃機関１０の出力軸
７２とタービン４４の出力軸７０との連結を連断じて、
タービン４４が内燃機関１０の負荷となることを避けて
いる。
２との間は、ベルト、チェーン、又は歯車等の動力伝達
装置１てよって連結されている。また、メービ／の出力
軸７０１（は、電磁クラッチ又はフリーホイール等の動
力断続装Ｒ７４が設けてあシ、タービン４４が未だ作動
していない状ａＫあるとき１τは内燃機関１０の出力軸
７２とタービン４４の出力軸７０との連結を連断じて、
タービン４４が内燃機関１０の負荷となることを避けて
いる。
以上、本発明の構成ＩＣついて説明したが、以下に本発
明の内燃機関の作動について説明する・内燃機関１０を
作動すると、排気がスの熱エネルギによって第１および
第２の排熱回収部ＲＩおよびＲｉの第１および紀２の水
槽１４および２４内の水が加熱され、発生した蒸気は蒸
気溜め３２に集められる。この状態では、蒸気圧が未だ
所定の圧力（Ｐｌ）よシ低いため圧力・流量調節弁４８
が閉じていると共に、動力断続装置が「断」の状態にあ
る。
明の内燃機関の作動について説明する・内燃機関１０を
作動すると、排気がスの熱エネルギによって第１および
第２の排熱回収部ＲＩおよびＲｉの第１および紀２の水
槽１４および２４内の水が加熱され、発生した蒸気は蒸
気溜め３２に集められる。この状態では、蒸気圧が未だ
所定の圧力（Ｐｌ）よシ低いため圧力・流量調節弁４８
が閉じていると共に、動力断続装置が「断」の状態にあ
る。
更に機関の運転を続けることＫよって、蒸気溜め３２お
よび第１の排熱回収部Ｒ１の蒸気室１６内の圧力が、所
定の設定圧力（Ｐｌ）以上１て上昇する０このため、圧
力・流を調節弁４８が開放されてタービン４４が回転さ
れる。このとき、蒸気室１６内の蒸気は過熱・ｆイｆ２
０を通ってタービンＩＣ供給されるが、過熱／ぐイブ２
０け排気がス１Ｃ直接接触するように配設されているた
め蒸気はきわめて高エネルギの過熱蒸気１て変光られる
。
よび第１の排熱回収部Ｒ１の蒸気室１６内の圧力が、所
定の設定圧力（Ｐｌ）以上１て上昇する０このため、圧
力・流を調節弁４８が開放されてタービン４４が回転さ
れる。このとき、蒸気室１６内の蒸気は過熱・ｆイｆ２
０を通ってタービンＩＣ供給されるが、過熱／ぐイブ２
０け排気がス１Ｃ直接接触するように配設されているた
め蒸気はきわめて高エネルギの過熱蒸気１て変光られる
。
この状態では、動力断続装置７４が「続」の状態にあり
、タービン４４の軸出力が内燃機関１０の軸出力に加え
られることになる。タービン４４０回転数は、内燃機関
の最高回転数を上回るように設定圧（Ｐｌ）が定められ
ているため、タービンの発生馬力およびトルクは、内燃
機関１０本来の発生馬力およびトルク（Ｃ加えられるこ
と１・こなシ、総合出力は増大されることになる。
、タービン４４の軸出力が内燃機関１０の軸出力に加え
られることになる。タービン４４０回転数は、内燃機関
の最高回転数を上回るように設定圧（Ｐｌ）が定められ
ているため、タービンの発生馬力およびトルクは、内燃
機関１０本来の発生馬力およびトルク（Ｃ加えられるこ
と１・こなシ、総合出力は増大されることになる。
このことは、従来と同じ出力およびトルクを得ようとす
る場合１で、内燃機関本体を小型に設計できることにま
シ、熱効率の向上にきわめて有効に寄与できるものであ
る。
る場合１で、内燃機関本体を小型に設計できることにま
シ、熱効率の向上にきわめて有効に寄与できるものであ
る。
本発明の内燃機関の蒸気回路１でおいて、自然蒸発によ
って逃散する水量は、給水タンク５２１ｃその分だけ水
を補給すればよい。
って逃散する水量は、給水タンク５２１ｃその分だけ水
を補給すればよい。
以上のごとく、本発明は、エギゾーストマニホルド１２
０部分に設けた第１の排熱回収部Ｒ１およびマフラーの
任童の箇所に設けた第２の排熱回収部Ｒ１１が設けであ
るので、排熱ｆスをきわめて有効に回収できるものでお
る。
０部分に設けた第１の排熱回収部Ｒ１およびマフラーの
任童の箇所に設けた第２の排熱回収部Ｒ１１が設けであ
るので、排熱ｆスをきわめて有効に回収できるものでお
る。
また、エギゾーストマニホルドおよびマフラーの周囲Ｃ
ｃ第１および第２の水槽が設けであることによシ、消音
効果を増大できること等の副次的効果も得られるもので
ある。
ｃ第１および第２の水槽が設けであることによシ、消音
効果を増大できること等の副次的効果も得られるもので
ある。
図面は、本発明の実施例を示す概略図である。
１０・・・内燃ａ関％１２川エギゾーストＶニホルド・
１４・・・マフラー・Ｒ［・・・第１の排熱回収部、Ｒ
Ｉ［・・・第２の排熱回収部。
１４・・・マフラー・Ｒ［・・・第１の排熱回収部、Ｒ
Ｉ［・・・第２の排熱回収部。
Claims (2)
- （１） 内燃機関の排熱エネルイを回収し、該排熱エ
ネルギによって蒸気を発生させ、発生蒸気１【よってタ
ービンを回転させ、タービンの軸出力を内燃機関の軸出
力に還元付加させることによって内燃機関の熱効率を向
上させる方法１でおいて、内燃機関のエギゾーストマニ
ホルドを包囲する部分に第１の排熱回収部Ｒ１を設け、
内燃機関のＹ７ラーの任意の箇所ＩＣ第２の排熱回収部
Ｒ１１を設け、 第２の排熱回収部ＲＩＩから発生した蒸気を第１の排熱
回収部Ｒ）に戻して過熱蒸気とすることを特徴とする方
法。 - （２） 内燃機関のエギゾーストマニホルドの周囲１
（設けた第１の排熱回収部Ｒ１と、−ｆ７ラーの任意の
箇所に設けた詑２の排熱回収部Ｒｎとを有し・ 前記第１および第２の排熱回収部ＲＩおよびＲｎには、
ウォータジャケット出口からの加熱水を収容する第１お
よび第２の水槽１４および２４が夫々設けてあシ、 第１の排熱回収部Ｒ１は、エギゾーストマニホルドと第
１の水槽１４との間ＩＣ形成された蒸気室１６と、該蒸
気室１６の一部を形成し且つエギゾーストマニホルドを
通過する排気ガスと直接接触する過熱パイプ２０とを有
し、第１の排熱回収部Ｒ１の第１の水槽１４および第２
の排熱回収部ＲＵの第２の水槽２４から発生した蒸気は
、第１の排熱回収部ＲＩの蒸気室１６および過熱）ぐイ
ブ２０を通ってタービン４４に導かれ、所定圧力以上（
昇圧した場合ｆＣタービンブレード（Ｃ向って噴出され
てタービン４４を回転し、 タービン４４の出力軸７０は、内燃機関の出力軸７２と
動力断続装置７４を介して連結されていることを特徴と
する内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56122608A JPS5823210A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 内燃機関の熱効率を向上させる方法および内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56122608A JPS5823210A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 内燃機関の熱効率を向上させる方法および内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5823210A true JPS5823210A (ja) | 1983-02-10 |
Family
ID=14840148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56122608A Pending JPS5823210A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 内燃機関の熱効率を向上させる方法および内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5823210A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188402A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関のランキンサイクル装置 |
| ITRM20080597A1 (it) * | 2008-11-05 | 2010-05-06 | Costantini Vittorio | Dispositivo per l incremento dell efficienza dei motori endotermici |
| WO2013007530A1 (de) | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Avl List Gmbh | Verfahren zur regelung einer wärmenutzungsvorrichtung bei einer brennkraftmaschine |
| US20150027118A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | Cummins, Inc. | System and method for determining the net output torque from a waste heat recovery system |
-
1981
- 1981-08-05 JP JP56122608A patent/JPS5823210A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188402A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関のランキンサイクル装置 |
| ITRM20080597A1 (it) * | 2008-11-05 | 2010-05-06 | Costantini Vittorio | Dispositivo per l incremento dell efficienza dei motori endotermici |
| WO2013007530A1 (de) | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Avl List Gmbh | Verfahren zur regelung einer wärmenutzungsvorrichtung bei einer brennkraftmaschine |
| US20150027118A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | Cummins, Inc. | System and method for determining the net output torque from a waste heat recovery system |
| US9518497B2 (en) * | 2013-07-24 | 2016-12-13 | Cummins, Inc. | System and method for determining the net output torque from a waste heat recovery system |
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