JPS59103950A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JPS59103950A JPS59103950A JP57214511A JP21451182A JPS59103950A JP S59103950 A JPS59103950 A JP S59103950A JP 57214511 A JP57214511 A JP 57214511A JP 21451182 A JP21451182 A JP 21451182A JP S59103950 A JPS59103950 A JP S59103950A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- combustion chamber
- engine
- heat
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/032—Producing and adding steam
- F02M25/038—Producing and adding steam into the cylinder or the pre-combustion chamber
-
- 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、排気ガス等の熱全利用して水を蒸気にし、そ
の蒸気を吸気通路とは独立の経路によって燃焼室に導入
することによって出力と熱効率の向上を計った内燃機関
に関する。
の蒸気を吸気通路とは独立の経路によって燃焼室に導入
することによって出力と熱効率の向上を計った内燃機関
に関する。
内燃機関では、原理的に、燃料が燃焼して発生する熱エ
ネルギーの数十パーセントが排気ガスの熱として捨てら
れてしまう。この排気カスの熱を何らかの方法で回収し
、機関の出力に加えることができれば、機関の熱効率は
向上する。
ネルギーの数十パーセントが排気ガスの熱として捨てら
れてしまう。この排気カスの熱を何らかの方法で回収し
、機関の出力に加えることができれば、機関の熱効率は
向上する。
従来から、排気カスの熱の回収方法の１つとして、排気
ガスの熱によって蒸気機関を駆動する、いわゆるボトミ
ング・サイクル エンジンがある。ところがこの方法で
は、内燃機関とは全く別個に蒸気機関が必要となるため
に製造費用が高くな乞とともりこ設置面積も大きくなっ
てしまう。さらに内燃機関と蒸気機関との出力および回
転速度の整合を得るのに困難が伴う。
ガスの熱によって蒸気機関を駆動する、いわゆるボトミ
ング・サイクル エンジンがある。ところがこの方法で
は、内燃機関とは全く別個に蒸気機関が必要となるため
に製造費用が高くな乞とともりこ設置面積も大きくなっ
てしまう。さらに内燃機関と蒸気機関との出力および回
転速度の整合を得るのに困難が伴う。
本発明はそのような不都合を解決するためになされたも
のでろって、通常の内燃機関１（わずかの改造と装置の
追加を施すことによって、機関の出力および熱効率を向
上させることを目的とし７ている。
のでろって、通常の内燃機関１（わずかの改造と装置の
追加を施すことによって、機関の出力および熱効率を向
上させることを目的とし７ている。
本発明の具体的な実施方法および本発明による機関の出
力と熱効率向上の原ＦＩ！全図面を参照しながら説明す
る。
力と熱効率向上の原ＦＩ！全図面を参照しながら説明す
る。
第１図は本発明の実施方法の一例であって、４ザモ
るボイラーを付設した場合を示している。その構成は以
下のようになる。
下のようになる。
１ 機関の排気ガスの通路（６）の途中Ｖこ排気ガスの
熱によって水を気化させて蒸気にするボイラー（７）を
設ける。
熱によって水を気化させて蒸気にするボイラー（７）を
設ける。
２ 機関（１）の燃焼室壁の一部に蒸気孔（６）を設け
る。
る。
３ ポンプ（８）によってボイラー（７） ＶＣ水を圧
送し、同ボイラーで発生した蒸気ｆｔ蒸気管（５）によ
って蒸気孔（５）Ｋ導く。
送し、同ボイラーで発生した蒸気ｆｔ蒸気管（５）によ
って蒸気孔（５）Ｋ導く。
４ 蒸気弁（４）を開くことによって蒸気を燃焼室（２
）内に導入する。
）内に導入する。
開弁時期 時間は機関の回転速度と負荷、および蒸気の
圧力に適合するように選ばれる。
圧力に適合するように選ばれる。
またその駆動方法はクランク軸に連動するカム、油圧、
電磁力等例でもよい。
電磁力等例でもよい。
本発明による機関の性能向上効果は蒸気弁を開いて蒸気
全燃焼室内に導入する時期によって異なるので、特許請
求の範囲第２項に述へたようにその時期が圧縮行程の後
半でるる場合とそうでない場合とに分けて説明する。
全燃焼室内に導入する時期によって異なるので、特許請
求の範囲第２項に述へたようにその時期が圧縮行程の後
半でるる場合とそうでない場合とに分けて説明する。
燃焼室への蒸気導入の時期が圧縮行程の後半でめる場合
にはそのサイクルは第２図のよ・）になる。
にはそのサイクルは第２図のよ・）になる。
同図において、横軸は機関の燃焼室内容積を、縦軸は燃
焼室内の空気捷たは空気と蒸気の混合気体または燃焼ガ
スの圧力を示す。実線の閉曲線Ｅ Ｆ Ｇ ｌ−Ｉ Ｅ
は通常のサイクルであシ、ＥＦＭ−を圧縮行程、ＦＧは
燃焼による圧力上昇、ＧＨは膨張行程、ＨＥはブローダ
ウンによる圧力降下を示す。
焼室内の空気捷たは空気と蒸気の混合気体または燃焼ガ
スの圧力を示す。実線の閉曲線Ｅ Ｆ Ｇ ｌ−Ｉ Ｅ
は通常のサイクルであシ、ＥＦＭ−を圧縮行程、ＦＧは
燃焼による圧力上昇、ＧＨは膨張行程、ＨＥはブローダ
ウンによる圧力降下を示す。
破線の閉曲線ＥＪＫＬＭＮＥは本発明によるサイクルで
ある。本発明によるサイクルでは、圧縮行程の途中て蒸
気を燃焼室内の空気または混合気より高い圧力で燃焼室
内に直接導入する。そうすると燃焼室内の気体の量が増
加するために、その圧力は上昇する（ Ｊ−＞Ｉ（）。
ある。本発明によるサイクルでは、圧縮行程の途中て蒸
気を燃焼室内の空気または混合気より高い圧力で燃焼室
内に直接導入する。そうすると燃焼室内の気体の量が増
加するために、その圧力は上昇する（ Ｊ−＞Ｉ（）。
さらにその混合気体金上死点捷で圧縮（Ｋ−＞Ｌ）した
のちに燃焼させる。燃焼前の圧力（Ｌ）が通常のサイク
ルの燃焼前の圧力（Ｆ）より高いので、燃焼後の圧力（
Ｍ） Ｉ′ｉ通常のサイクルの燃焼後の圧力（Ｇ）より
高くなる。
のちに燃焼させる。燃焼前の圧力（Ｌ）が通常のサイク
ルの燃焼前の圧力（Ｆ）より高いので、燃焼後の圧力（
Ｍ） Ｉ′ｉ通常のサイクルの燃焼後の圧力（Ｇ）より
高くなる。
サイクル仕事は、通常のサイクルでは閉曲線Ｅ Ｆ Ｇ
ＨＥの面積に相当し、本発明のサイクルでは閉曲線Ｅ
ＪＫＬＭＮＥの面積に相当する。本発明のサイクルでは
通常のサイクルに比較して、膨張仕事の増加（閉曲線Ｈ
ＧＭＮＨの面積に相当）から圧縮仕事の増加（閉曲線Ｊ
ＦＬＫＪの面積に相当）を差し引いた量だけサイクル仕
事が増加し、したがって機関の出力は増加する。また、
圧縮仕事の増加量を小さくするためには、蒸気を燃焼室
内に導入する時期（第２図のＪ）はできるだけ圧縮行程
の最後（同図のＦ）Ｋ近くするのが望ましい。これが特
許請求の範囲第２項を特別に取り挙げた趣旨である。
ＨＥの面積に相当し、本発明のサイクルでは閉曲線Ｅ
ＪＫＬＭＮＥの面積に相当する。本発明のサイクルでは
通常のサイクルに比較して、膨張仕事の増加（閉曲線Ｈ
ＧＭＮＨの面積に相当）から圧縮仕事の増加（閉曲線Ｊ
ＦＬＫＪの面積に相当）を差し引いた量だけサイクル仕
事が増加し、したがって機関の出力は増加する。また、
圧縮仕事の増加量を小さくするためには、蒸気を燃焼室
内に導入する時期（第２図のＪ）はできるだけ圧縮行程
の最後（同図のＦ）Ｋ近くするのが望ましい。これが特
許請求の範囲第２項を特別に取り挙げた趣旨である。
燃料を水とともに気化させて蒸気孔から直接に燃焼室に
供給すると、燃料を空気とともに吸気管から吸入した場
合よりも燃料蒸気がない分たけ多く空気を吸入できるの
で、燃焼させられる燃料量が多くなり、したがって機関
の出力は増大する。これが特許請求の範囲第６項の趣旨
である。
供給すると、燃料を空気とともに吸気管から吸入した場
合よりも燃料蒸気がない分たけ多く空気を吸入できるの
で、燃焼させられる燃料量が多くなり、したがって機関
の出力は増大する。これが特許請求の範囲第６項の趣旨
である。
なお第２図は模式的なサイクル線図であるので、蒸気導
入に要する時間を無視している（ Ｊ −） Ｋが垂直
）が、実際の機関においては蒸気の導入に有限の時間を
要するので、蒸気導入の開始時期は圧縮行程の前半もし
くは圧縮行程の始まる前でもよく、蒸気導入の完了時期
は膨張行程が始まってからになってもよい０ 蒸気導入が圧縮行程の初期の場合のサイクルを第６図に
示す。第２図と同様に横軸に燃焼室内容積を、縦軸に圧
力をとってあり、実線ＥＦＧＨＥは通常のサイクルを示
す。破線ＥＰＱＲ８ＴＥは本発明のサイクルである。
入に要する時間を無視している（ Ｊ −） Ｋが垂直
）が、実際の機関においては蒸気の導入に有限の時間を
要するので、蒸気導入の開始時期は圧縮行程の前半もし
くは圧縮行程の始まる前でもよく、蒸気導入の完了時期
は膨張行程が始まってからになってもよい０ 蒸気導入が圧縮行程の初期の場合のサイクルを第６図に
示す。第２図と同様に横軸に燃焼室内容積を、縦軸に圧
力をとってあり、実線ＥＦＧＨＥは通常のサイクルを示
す。破線ＥＰＱＲ８ＴＥは本発明のサイクルである。
圧縮行程初期のＰ点において蒸気弁を開いて蒸気を導入
するとノリンダ内の気体の総量が増加するので圧力はＱ
″１で上昇する。したがって圧縮終りの圧力Ｒ１燃焼後
の圧力Ｓはそれぞれ通常のサイクルの場合のＦ、Ｇより
高くなり、膨張仕事は閉曲線ＨＯ８ＴＨの面積だけ大き
くなる。しかしこの場合には圧縮仕事の増加量（閉曲線
ＰＦＲＱＰの面積）も大きいので純粋なサイクル仕事は
増加しない。
するとノリンダ内の気体の総量が増加するので圧力はＱ
″１で上昇する。したがって圧縮終りの圧力Ｒ１燃焼後
の圧力Ｓはそれぞれ通常のサイクルの場合のＦ、Ｇより
高くなり、膨張仕事は閉曲線ＨＯ８ＴＨの面積だけ大き
くなる。しかしこの場合には圧縮仕事の増加量（閉曲線
ＰＦＲＱＰの面積）も大きいので純粋なサイクル仕事は
増加しない。
しかしながら実際の機関においては、燃焼ガスから燃焼
室壁に伝達される熱損失があってこれが撚効率低下の大
きな原因となっており、蒸気を導入することによって燃
焼ガスの温度が低くなるため伝熱損失が減少し、したが
って実際の熱効率は向上する。
室壁に伝達される熱損失があってこれが撚効率低下の大
きな原因となっており、蒸気を導入することによって燃
焼ガスの温度が低くなるため伝熱損失が減少し、したが
って実際の熱効率は向上する。
蒸気導入の時期が膨張行程中の場合のサイクルを第４図
の破線ＥＦＧＵＶＷＥで示す。
の破線ＥＦＧＵＶＷＥで示す。
膨張行程の途中Ｕで蒸気弁を開いて蒸気を導入すると圧
力はＶのように」二昇し、したがって膨張仕事は閉曲線
ＨＵＶＷＨだけ増加する。
力はＶのように」二昇し、したがって膨張仕事は閉曲線
ＨＵＶＷＨだけ増加する。
この場合には圧縮仕事の増加はないので膨張仕事の増加
がサイクル仕事の増加となり、出力と熱効率の向上とな
って現れる。
がサイクル仕事の増加となり、出力と熱効率の向上とな
って現れる。
本発明では以上のように機関の出力と熱効率が向上する
ほかに、蒸気導入による燃焼ガス温度低下によって窒素
酸化物生成が抑制されて排気清浄化の効果も得られる。
ほかに、蒸気導入による燃焼ガス温度低下によって窒素
酸化物生成が抑制されて排気清浄化の効果も得られる。
蒸気を燃焼室内に導入するには、それより先に燃焼室内
Ｖこ存在する空気より高い圧力で蒸気を押し込む必要が
あり、蒸気を高圧にしておく必要がある。水を気化して
から高圧に圧縮しようとすると多量のエネルギーを必要
とする。ところが本発明では、実軸例の説明で述へたよ
うに、水が液体のつちにポンプまたは圧さく空気等で圧
力を加えておき、圧力の加わった状態で排気ガスの熱Ｖ
こよって水を気化させ、高圧の蒸気を得るためのエネル
ギーの大部分は排気ガスの熱から供給されるので、ポン
プ等から与えなければならないエネルギーは、水音圧送
するに要するニオ・ルギーだけでろって、本発明による
サイクル仕事の増加量に比較すれば、無視しつる程度に
わずかである。
Ｖこ存在する空気より高い圧力で蒸気を押し込む必要が
あり、蒸気を高圧にしておく必要がある。水を気化して
から高圧に圧縮しようとすると多量のエネルギーを必要
とする。ところが本発明では、実軸例の説明で述へたよ
うに、水が液体のつちにポンプまたは圧さく空気等で圧
力を加えておき、圧力の加わった状態で排気ガスの熱Ｖ
こよって水を気化させ、高圧の蒸気を得るためのエネル
ギーの大部分は排気ガスの熱から供給されるので、ポン
プ等から与えなければならないエネルギーは、水音圧送
するに要するニオ・ルギーだけでろって、本発明による
サイクル仕事の増加量に比較すれば、無視しつる程度に
わずかである。
圧力の加わった状態で水を気化させるには、その圧力よ
りも水の蒸気圧が高くなる温度ＶＣまで加熱しなければ
ならない。
りも水の蒸気圧が高くなる温度ＶＣまで加熱しなければ
ならない。
水の温度と蒸気圧との関係を示すのが第５図である。た
とえば圧力１Ｍｐａのもとて水を気化させて蒸気にする
には、点Ｘで示されるように約１８０℃まで加熱すれば
よく、この温度は排気ガスの熱によって容易に加熱でき
る温度である。
とえば圧力１Ｍｐａのもとて水を気化させて蒸気にする
には、点Ｘで示されるように約１８０℃まで加熱すれば
よく、この温度は排気ガスの熱によって容易に加熱でき
る温度である。
第１図の実施例では、機関（１）が往復動４サイクル機
関の場合について示したが、２サイクル機関にも、ロー
タリー機関にも、本発明は全く同様に実施できる。
関の場合について示したが、２サイクル機関にも、ロー
タリー機関にも、本発明は全く同様に実施できる。
蒸気弁（４）は、第１図ではきのこ弁の場合を示したが
、ロータリー弁、スリーブ弁等、他の形式の弁でも全く
同様の作用を果たす。
、ロータリー弁、スリーブ弁等、他の形式の弁でも全く
同様の作用を果たす。
副室式燃焼室を持つ機関の場合には、蒸気（３）の燃焼
室（２）への開口部は、主室としても副室としてもよい
。
室（２）への開口部は、主室としても副室としてもよい
。
特許請求の範囲
の開口部を点火プラグに近接して設けることによって、
気化燃料を点火プラグの近傍に供Ｋ〕シ、成層燃焼を具
現することも可能である。
気化燃料を点火プラグの近傍に供Ｋ〕シ、成層燃焼を具
現することも可能である。
第１図は本発明の往復動４サイクル機関における実施例
。 第２〜４図は本発明による出力と熱効率向上の原理を示
す模式的なサイクル紳図でめって、第２図は蒸気導入時
期が圧縮行程後半の場合、第３図は圧縮行程初期の場゛
合、第４図は膨張行程中の場合でりる。 第５図は水の蒸気圧線図。 １：機関 ２：燃焼室 ３＝蒸気孔 ４：蒸気弁 ５：蒸気管 ６：排気ガス通路 ７：ボイラー ８：ポンプ 閉曲線ＥＦＧＨＥ ：通常のサイクル 閉曲線ＥＪＫＬＭＮＥ：本発明によるサイクル閉曲線Ｅ
ＰＱＲ８ＴＥ ：本発明によるサイクル閉曲線ＥＦＧＵ
ＶＷＥ：本発明によるザイクル特許出願人 鶴 賀 孝
廣
。 第２〜４図は本発明による出力と熱効率向上の原理を示
す模式的なサイクル紳図でめって、第２図は蒸気導入時
期が圧縮行程後半の場合、第３図は圧縮行程初期の場゛
合、第４図は膨張行程中の場合でりる。 第５図は水の蒸気圧線図。 １：機関 ２：燃焼室 ３＝蒸気孔 ４：蒸気弁 ５：蒸気管 ６：排気ガス通路 ７：ボイラー ８：ポンプ 閉曲線ＥＦＧＨＥ ：通常のサイクル 閉曲線ＥＪＫＬＭＮＥ：本発明によるサイクル閉曲線Ｅ
ＰＱＲ８ＴＥ ：本発明によるサイクル閉曲線ＥＦＧＵ
ＶＷＥ：本発明によるザイクル特許出願人 鶴 賀 孝
廣
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 排気ガスの熱、または燃焼ガヌがら機関の燃焼室壁
に伝達される勢、もしくはそれらの両方の熱によって水
を気化させて蒸気Ｕこするボイラー（７）を備え、燃焼
室壁の一部に前記蒸気を燃焼室（２）内Ｖｃ導入するだ
めの蒸気孔（３）を設けたことを特徴とする内燃機関。 ２ 蒸気孔（３） Ｋ蒸気弁（４）を設け、同蒸気弁の
開く時期を主として圧縮行程の後半としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関。 ５ 燃料を水とともにボイラー（７）に供給して気化し
、水蒸気とともに蒸気孔（６）から燃焼室（２）内に供
給することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214511A JPS59103950A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214511A JPS59103950A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59103950A true JPS59103950A (ja) | 1984-06-15 |
Family
ID=16656926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57214511A Pending JPS59103950A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59103950A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020078243A (ko) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | 유재철 | 열기관의 에너지 증가장치 |
| WO2010131280A3 (en) * | 2009-05-15 | 2011-12-29 | Brum S.R.L. | Method for operating a internal combustion engine and a internal combustion engine |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP57214511A patent/JPS59103950A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020078243A (ko) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | 유재철 | 열기관의 에너지 증가장치 |
| WO2010131280A3 (en) * | 2009-05-15 | 2011-12-29 | Brum S.R.L. | Method for operating a internal combustion engine and a internal combustion engine |
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