JPH04325723A - 3気筒6サイクル水素エンジン - Google Patents

3気筒6サイクル水素エンジン

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JPH04325723A
JPH04325723A JP9463891A JP9463891A JPH04325723A JP H04325723 A JPH04325723 A JP H04325723A JP 9463891 A JP9463891 A JP 9463891A JP 9463891 A JP9463891 A JP 9463891A JP H04325723 A JPH04325723 A JP H04325723A
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JP
Japan
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cylinder
stroke
air
crank chamber
hydrogen
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Pending
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JP9463891A
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English (en)
Inventor
Masahiko Imagawa
今川 昌彦
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
    • F02B2075/1812Number of cylinders three

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用水素エンジン
で、特に3気筒6サイクル水素エンジンの構造に関する
【0002】
【従来の技術】近年省エネルギー問題および公害発生問
題などから、天然ガスなどの燃料を使用するガスタービ
ンをベースとする水素利用によるターピンの開発がされ
つつあり、水素ガスタービンは現状では実用化されてい
ないものの、水素ガスタービンは、燃料としていろいろ
有利な特長を有している。例えば低負荷の熱効率の高ま
り、燃焼熱量の増大などの利点がある。特に水素燃料を
空気と混合して吸入する予混合方式では、低負荷で希薄
混合比の場合においての性能は優れており、またNOχ
も極めて低く自動車用として優れている。しかし上記利
点に対し高負荷で濃混合になるにつれて異常燃焼が発生
するという欠点も有している。即ち水素は高温中の自発
火温度が高く、ディーゼルエンジンに用いると問題があ
るが、高温固体面での点火は、ガソリンなどより、はる
かに起こりやすい。また点火に要する火花エネルギーも
わずかであるがため過早着火が起こりやすく、最もやっ
かいなバックファイヤも起こりやすい点である。この過
早着火やバックファイヤの欠点は、点火線電極が溶けた
ところから、過早着火が発生したと推定できる。即ち図
3に示すように時間軸を縮めて同様な過早着火の圧力を
連続してとり、着火点が次第に早くなって、遂に吸気弁
が閉じる前に着火し、それがバックファイヤを起こす原
因であることが解った。即ち、バックファイヤは過早着
火の極端な場合であることが解った。
【0003】上記欠点を解消するために。現在まで種々
なる方法が試みられてきた。例えば、吸気管内に水素を
残さず直接シリンダに入れればバックファイヤは妨げる
という考え方、また吸気弁近くの水素噴射弁で、吸気弁
が開いている間の前半に水素を吸気管噴射する方法。ま
た、希薄で異常燃焼は起こりにくい条件下で、水素の1
.5 倍の重さの水を入れればバックファイヤが止まり
、NOχ低減効果も大きいことが解った。しかしこれら
の多くの実験例においてもバックファイヤは防ぐことが
できなかった。
【0004】上記したように水素エンジンにおいての問
題点としては、過早着火と、バックファイヤである。こ
れらの問題点を改善し、更にエネルギー効率を良くした
のが3気筒6サイクル水素エンジンである。
【0005】上記3気筒6サイクル水素エンジンの構成
を説明する前に、3気筒6サイクル水素エンジンの基本
的動作工程となる単気筒6サイクル水素エンジンについ
て図2に基いて説明する。
【0006】図2は、従来の単気筒6サイクル水素エン
ジンの動作工程を示す説明図である。図に示す従来の6
サイクルエンジン機構は、混合気吸入1、圧縮2、膨張
(点火爆発)3、排気4よりなる動作工程に、2サイク
ル(2工程)を加えた構成と考えてよい。唯従来の4サ
イクルエンジンは、シリンダー内のみで動作を行なって
いたが、6サイクルエンジンにおいては、クランク室に
おいても動作を行なう。
【0007】図に示す符号7は円筒形状のシリンダーで
あり、このシリンダー7の上部に並列にて接続構成した
パイプ10と11は、混合気吸入パイプと外気吸入パイ
プを示している。またシリンダー7の下端部と接続構成
したボール形状は、クランク室9である。このクランク
室9の斜め下方位置には、クランク室9内の気体を排出
する排出パイプ13が配設されている。更にクランク室
9のボール形状の側面と上記シリンダー7の上端部側面
間に空気などを排気すると共に、その排気を冷却する冷
却手段とを設けた排気パイプ12が配設されている。ま
たシリンダー7内には爆発などにより上下動するよう構
成されたピストン8が装着されている。
【0008】4サイクルエンジンでは膨張3で燃焼した
ガスは、排気4より外部に排出されてしまうが6サイク
ルエンジンにおいては,この排気されたガス(主成分H
2O ,N2)を空気排気パイプ12に配設した冷却手
段14を介してクランク室9に送り込まれるよう構成さ
れている。 この構成は、気体の収縮に伴うエネルギーとしての作動
に用いるためである。即ち図に示す収縮5の動作工程で
ある。この収縮5の動作工程においては、外気吸入パイ
プ11によりシリンダ7内に外気を吸入されている。
【0009】図2空気排出工程6でシリンダー7の空気
をクランク室9に送り込み混合液吸入工程1で、クラン
ク室9のガスを排気パイプ13より外部に排出する。こ
のとき、シリンダー7内では、混合気吸入1の工程が行
なわれている。以下の工程は、上記の各工程の繰り返し
で行なわれる。なお圧縮2膨張3の作動工程におけるク
ランク室9は、6サイクルエンジンにおいては関係しな
い。
【0010】上記外部空気吸入動作工程5において、シ
リンダー7に外気吸入パイプ11より外気をシリンダー
7内に吸引されるが、このとき外気を予め冷却したもの
をシリンダー7内に吸引すれば、シリンダー7内の冷却
に役立ち、高温による過早着火を防ぐことができる。ま
た、燃料に高圧水素ボンベを用いた場合、気化するとき
Jovie−Thomson 効果により温度が下がる
、これを冷却に用いれば一層効率が良い。
【0011】上記した単気筒6サイクル水素エンジンに
は、問題点もある。それは、圧縮2膨張3におけるクラ
ンク室9の作動工程が6サイクルに関係しないことであ
り、他にも爆発エネルギーに比べエネルギーの方が小さ
い(爆発のエネルギーの約6分の1)のに爆発のエネル
ギーで膨張3排気4の2工程を、収縮のエネルギーで、
収縮5排気6混合吸入1圧縮2の4工程を作動するので
は、エネルギーのロスや出力のロスがある。また4サイ
クルエンジンの場合膨張工程3における爆発のエネルギ
ーで膨張3排気4混合吸入1圧縮2の4工程を作動して
いることを考えれば、6サイクルエンジンにおいても膨
張工程3の爆発のエネルギーで膨張3排気4収縮5排気
6の4工程を作動し、収縮4のエネルギーで混合吸入工
程1を作動し、混合吸入1圧縮2の2工程を作動した方
がエネルギーの効率が良い。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、エネルギーのロスや、出力の
ロスを無くした3気筒6サイクル水素エンジンを提供す
ることを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、3気筒6サイ
クル水素エンジンにおいて、3気筒が互いに連結構成し
て、それぞれに作動工程の作用をし合い、単気筒6サイ
クル水素エンジンに比し2作動工程分先行するように構
成したものである。
【0014】
【作用】上記構成することにより、燃焼ガスを自気筒ク
ランク室に送り込まないで、他の気筒のクランク室に送
り込むため、クランク室における収縮の工程1が行なわ
れる。即ちクランク室における工程が単気筒6サイクル
水素エンジンに比べて、2工程先にずれたことである。 また排出工程4空気吸入工程5のクランク室9の工程に
移り1気筒目に示すように吸気(水素を除いた燃焼ガス
)を冷却してシリンダー内に冷送気することにより過早
着火を防ぐと共にバックファイヤーをシリンダー内に水
素を噴射送気することで防ぐようにした。
【0015】
【実施例】図1は、本発明に係わる3気筒6サイクル水
素エンジンの作動工程を示す説明図である。表1は、図
1の作動工程の作用を表にしたものである。また図中に
おいて、上記した図2と同一構成および同一部材には、
同一符号を付し、更に説明中上記図2と同一作用は省略
する。
【0016】図に示すようにクランク室9の収縮エネル
ギーを混合吸入1の作動工程に用いるために、気筒を1
気筒、2気筒、3気筒と3個を設け、それぞれの気筒が
作用し合うように、また2工程ずつずれるように、A列
において1気筒目、混合気吸入工程1、2気筒目、点火
、爆発工程3、3気筒目、空気吸入工程5とする。
【0017】A列の1気筒目の混合気吸入工程1におい
ての構成を説明する。まず、シリンダー室7の上部の、
水素吸入パイプ11の接続端部には、吸入孔を同じくし
た隣設する3気筒目の空気吸入工程5のクランク室9に
、その一端部を接続構成された連結パイプ17の他端部
が接続されて、クランク室9の空気の排出を吸入するよ
うに構成されている。
【0018】また、1気筒目混合吸入工程1のクランク
室9の中間位には、隣設の3気筒目の空気吸入工程5の
上部の空気吸入パイプ10の側面にその一端部を接続構
成された連結パイプ15の他端部が接続構成されている
。また、クランク室9の底面にはクランク室9内の気体
を排出する排気パイプ13と冷却手段と接続して冷気な
どをクランク室9内に吸入する吸入パイプ24がそれぞ
れ接続構成されている。
【0019】図に示す1気筒目、3気筒目、2気筒目は
互いに上記のように連結パイプ15と17により接続構
成されている。また、各パイプとクランク室9およびシ
リンダー7との接続部位には、自動遮蔽部材18、19
、20、21、22が装着されている。この様に構成す
ることにより、上記した図2で述べた単気筒6サイクル
水素エンジンの場合のクランク室9における収縮工程5
になるのに対し、本発明の3気筒6サイクル水素エンジ
ンでは、燃焼ガスを自気筒クランク室9に送り込まない
で、他の気筒のクランク室9に送り込むため、クランク
室9における収縮の工程が■で行なわれる。即ち図1お
よび表1にて示す1気筒目である。
【0020】上記したように、クランク室9における工
程が単気筒6サイクル水素エンジンに比べて、2工程先
にずれたことである。また、上記した単気筒6サイクル
エンジンにおいては、圧縮、膨張のクランク室9の工程
の6サイクルには、関係しなかったが、本発明の3気筒
6サイクル水素エンジンでは、排出4、空気吸入5のク
ランク室9の工程に移り、図1および表1に示すD,E
(一気筒目)のように、吸気(水素を除いた燃焼ガス)
を冷却し、シリンダー7に送り込む工程として作用して
いる。この工程で吸気を冷却することにより、過早着火
を防ぐことができ、またバックファイヤは、シリンダー
内に水素噴射法を用いれば防ぐことができる。
【0021】次に、上記した単気筒6サイクル水素エン
ジンの排気6、混合気吸入1のクランク室9の工程も2
工程先にずれ、本発明の3気筒6サイクル水素エンジン
では、圧縮工程2、膨張工程3のクランク室9での工程
となり、圧縮工程2のクランク室9への空気吸入は、他
の気筒の排気6のシリンダー7の工程から供給される。 (図1B,Cの1気筒目と2気筒目)以下この作動工程
の繰り返しである。即ち上記単気筒6サイクル水素エン
ジンにおいては、それぞれの気筒が独立して、6工程を
繰り返していたが、本発明は各気筒が互いに作用し合い
ながら、6工程を繰り返すという水素エンジンである。
【0022】
【発明の効果】上記構成作用による本発明によれば、3
気筒が互いに作用し合いながら2工程先行にずれるよう
にしたので無駄な作動によるエネルギーのロスや出力の
ロスがなく、また外気吸入時に冷気をシリンダー内に吸
入する手段を設けたため過早着火と、これに伴うバック
ファイヤーとを防止できるという効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる3気筒6サイクルエンジンの一
実施例の作動工程を示す説明図
【図2】従来の単気筒6サイクル水素エンジンの作動工
程を示す説明図
【図3】実験の結果過早着火からバックファイヤーに移
る過程のグラフ図
【符号の説明】
1    混合気吸入工程 2    圧縮工程 3    点火、爆発工程 4    排出工程 5    空気吸入工程 6    空気排出工程 7    シリンダー 8    ピストン 9    クランク室 10    混合気吸入パイプ 11    外気吸入パイプ 12    空気排出パイプ 13    排出パイプ 14    冷却手段 15、17    連結パイプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  3気筒6サイクル水素エンジンにおい
    て、3気筒が互いに連結構成して、それぞれに作動工程
    の作用をし合い、単気筒に比し2作動工程分を先行する
    ようにずれ構成したことを特徴とする3気筒6サイクル
    水素エンジン。
JP9463891A 1991-04-25 1991-04-25 3気筒6サイクル水素エンジン Pending JPH04325723A (ja)

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JP9463891A JPH04325723A (ja) 1991-04-25 1991-04-25 3気筒6サイクル水素エンジン

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JP9463891A JPH04325723A (ja) 1991-04-25 1991-04-25 3気筒6サイクル水素エンジン

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ID=14115814

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008020498A1 (fr) * 2006-08-18 2008-02-21 Kazuo Ooyama Moteur à six cycles offrant une possibilité accrue d'ouverture de soupape
US11415083B1 (en) 2021-07-09 2022-08-16 Caterpillar Inc. Engine systems and methods

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008020498A1 (fr) * 2006-08-18 2008-02-21 Kazuo Ooyama Moteur à six cycles offrant une possibilité accrue d'ouverture de soupape
WO2008020519A1 (fr) * 2006-08-18 2008-02-21 Joho Corporation Commande de catalyseur d'échappement pour moteur à six cycles
US11415083B1 (en) 2021-07-09 2022-08-16 Caterpillar Inc. Engine systems and methods

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