JPH0486329A - 単原子ガス内燃機関 - Google Patents
単原子ガス内燃機関Info
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- JPH0486329A JPH0486329A JP20126890A JP20126890A JPH0486329A JP H0486329 A JPH0486329 A JP H0486329A JP 20126890 A JP20126890 A JP 20126890A JP 20126890 A JP20126890 A JP 20126890A JP H0486329 A JPH0486329 A JP H0486329A
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- gas
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- internal combustion
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract 2
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は単原子ガス内燃機関に関する。
第３図は従来形の断熱圧縮を利用した内燃機関で作動ガ
スとして空気を使用し、燃料に水素を使用する場合の例
を示す。クランク軸１０で駆動されるピストン１１が作
動ガスとしての空気３０を燃焼室４０内に吸入したのち
、断熱圧縮して高温高圧としたのち、燃料弁２１より燃
料の水素２０を噴射し、図示しない点火装置で点火燃焼
させる。
スとして空気を使用し、燃料に水素を使用する場合の例
を示す。クランク軸１０で駆動されるピストン１１が作
動ガスとしての空気３０を燃焼室４０内に吸入したのち
、断熱圧縮して高温高圧としたのち、燃料弁２１より燃
料の水素２０を噴射し、図示しない点火装置で点火燃焼
させる。
点火装置の一例としては小量の軽油を燃料噴射弁より噴
射するものが考えられる。
射するものが考えられる。
その結果、高温高圧の作動ガスに熱が供給され、燃焼室
４０の膨張行程を通じてピストン１１に仕事が与えられ
る。このときの燃焼室４０内の一作動ガスの圧力Ｐと容
積Ｖの変化を第３図のＰｖ線図に示す。即ち１→３が圧
縮行程で３→４が燃焼による作動ガスへの熱の供給過程
、４→５が膨張行程であり、膨張行程後燃焼室４０内の
作動ガスはピストン１１により排気３１とともに排出さ
れる。
４０の膨張行程を通じてピストン１１に仕事が与えられ
る。このときの燃焼室４０内の一作動ガスの圧力Ｐと容
積Ｖの変化を第３図のＰｖ線図に示す。即ち１→３が圧
縮行程で３→４が燃焼による作動ガスへの熱の供給過程
、４→５が膨張行程であり、膨張行程後燃焼室４０内の
作動ガスはピストン１１により排気３１とともに排出さ
れる。
請求項（１）では第３図に示したディーゼルサイクルの
熱効率ηいは次式で表される。
熱効率ηいは次式で表される。
ここでε−Ｖｌ ／Ｖ２ ：圧縮比
に−作動ガスの比熱比
ρ−Ｖ４／Ｖ３：等圧度
従って熱効率ηいを大きくするにはεを大きくする、ρ
を小さくする、には大きくすることが必要である。とこ
ろがεを太き（すると最大爆発圧力Ｐｍａχが大きくな
り、ピストン１１やクランク軸１０が損傷する。またρ
を小さくする即ち圧縮後の作動ガスに与える熱量を小さ
くすると出力が小さくなる。
を小さくする、には大きくすることが必要である。とこ
ろがεを太き（すると最大爆発圧力Ｐｍａχが大きくな
り、ピストン１１やクランク軸１０が損傷する。またρ
を小さくする即ち圧縮後の作動ガスに与える熱量を小さ
くすると出力が小さくなる。
従って比熱比にのみを増大させて熱効率の向上をはかる
。
。
又吸入行程でガスと０２ガスを混合させて吸入する請求
項（１）の方式では、回収単原子ガス中に０゜ガスが残
留し、比熱比にの値が小さくなり熱効率が低下する。さ
らに燃料弁２１から噴射されるＨ２ガス２０の一部がそ
のシリンダ摺動面の近くに存在する作動ガス中の０□ガ
スと反応して燃焼し、熱を発生するため摺動面が高温に
なり、摺動面の潤滑油が蒸発あるいは変質してピストン
焼付の原因となるので、請求項（２）はこの問題点の解
決をはかることをねらっている。
項（１）の方式では、回収単原子ガス中に０゜ガスが残
留し、比熱比にの値が小さくなり熱効率が低下する。さ
らに燃料弁２１から噴射されるＨ２ガス２０の一部がそ
のシリンダ摺動面の近くに存在する作動ガス中の０□ガ
スと反応して燃焼し、熱を発生するため摺動面が高温に
なり、摺動面の潤滑油が蒸発あるいは変質してピストン
焼付の原因となるので、請求項（２）はこの問題点の解
決をはかることをねらっている。
本発明の目的は前記従来装置の問題を解消し、単原子ガ
スを回収して繰返し使用するディーゼル型機関において
、比熱比にを大きくしてエンジンの熱効率の向上をはか
った単原子ガス内燃機関を提供するにある。
スを回収して繰返し使用するディーゼル型機関において
、比熱比にを大きくしてエンジンの熱効率の向上をはか
った単原子ガス内燃機関を提供するにある。
請求項（１）では現在の空気を使用した作動ガスを１（
ｅ、 Ａｒ等の単原子ガスに変更し、にを大きり一部て
熱効率ηいの向上を実現する。
ｅ、 Ａｒ等の単原子ガスに変更し、にを大きり一部て
熱効率ηいの向上を実現する。
又請求項（２）では、燃焼室をピストン摺動部を含む主
室と、該主室と連絡通路を介して連通している副室とに
分割し、さらに該副室に燃料と酸素を供給する手段を設
ける。
室と、該主室と連絡通路を介して連通している副室とに
分割し、さらに該副室に燃料と酸素を供給する手段を設
ける。
請求項（１）では、作動ガスである空気はＮ２，０□が
主体であり２原子ガスである。このためほぼに＝１．４
０となる。これをＨｅ、 Ａｒ等の単原子ガスに変更す
ればに−１，６６となり機関の熱効率を向上させるよう
にしたものである。
主体であり２原子ガスである。このためほぼに＝１．４
０となる。これをＨｅ、 Ａｒ等の単原子ガスに変更す
ればに−１，６６となり機関の熱効率を向上させるよう
にしたものである。
又請求項（２）では、副室に燃料のＨ２ガスと０□ガス
を供給し、副室で燃焼が行われるようにした。このため
燃料の燃焼に必要な分だけ０２ガスを供給すれば良く、
従来のように余分のＯｔガスを供給する必要がなくなり
、さらに燃焼が副室で行われるため主室のピストン摺動
部の温度が低下する。
を供給し、副室で燃焼が行われるようにした。このため
燃料の燃焼に必要な分だけ０２ガスを供給すれば良く、
従来のように余分のＯｔガスを供給する必要がなくなり
、さらに燃焼が副室で行われるため主室のピストン摺動
部の温度が低下する。
以上第１図を参照し本発明の第１実施例（請求項（１）
）について説明する。
）について説明する。
燃焼室４０にはＨｅ、 Ａｒ等の単原子ガスの作動ガス
６０と酸素６２を混合器６１で混合し、該混合ガスを吸
入行程で吸入し、断熱圧縮後、燃料弁２１からの水素燃
料２０が噴射され、図示しない点火装置で点火燃焼させ
る。膨張行程を通じてピストン１１に仕事が与えられた
後、ピストン１１により排気として排出される。燃焼室
４０からの高温、高圧の排気３２は排気タービン３３を
駆動し、発電機３４から電力を発生したのちコンデンサ
５１に導かれる。コンデンサ５１で排気が冷却されると
、水素と酸素の燃焼により生じた水分は、凝縮して水５
２となり系外に排出される。その結果作動ガス６０は再
び単原子ガスとなりサイクルを繰り返す。
６０と酸素６２を混合器６１で混合し、該混合ガスを吸
入行程で吸入し、断熱圧縮後、燃料弁２１からの水素燃
料２０が噴射され、図示しない点火装置で点火燃焼させ
る。膨張行程を通じてピストン１１に仕事が与えられた
後、ピストン１１により排気として排出される。燃焼室
４０からの高温、高圧の排気３２は排気タービン３３を
駆動し、発電機３４から電力を発生したのちコンデンサ
５１に導かれる。コンデンサ５１で排気が冷却されると
、水素と酸素の燃焼により生じた水分は、凝縮して水５
２となり系外に排出される。その結果作動ガス６０は再
び単原子ガスとなりサイクルを繰り返す。
以上のようにして単原子ガス内燃機関が実現できるので
機関の効率は向上する。
機関の効率は向上する。
又第２図は本発明の第２実施例（請求項（２））を示す
。燃焼室をピストン１１の摺動部を含む主室４１と該主
室４１との間に連絡通路４３を持った副室４２に分けす
る。
。燃焼室をピストン１１の摺動部を含む主室４１と該主
室４１との間に連絡通路４３を持った副室４２に分けす
る。
さらに副室４２には水素燃料２０と酸素６２をそれぞれ
逆止弁２２．６３を通じて供給する。
逆止弁２２．６３を通じて供給する。
即ち単原子ガスの作動ガス６０をピストン１１により吸
入し、断熱圧縮後進止弁２２．６３を介して水素燃料２
０と酸素６２を副室４２へ供給し、図示しない点火装置
で点火燃焼させる。その後燃焼ガスは連絡通路４３をへ
て主室４１に流出し、主室４１中に作動ガスへ熱を与え
てサイクルを作動する。膨張行程でピストン１１に仕事
を与えたのち排気３１が排出される。該排気３１は図示
しないコンデンサで冷却されると水分が凝縮して水とな
って系外に排出される。このとき第２実施例では余分な
酸素が供給されていないため、作動ガス６０は単原子ガ
スだけとなり、再び主室４１に吸入されることになり機
関の熱効率を向上させることができる。
入し、断熱圧縮後進止弁２２．６３を介して水素燃料２
０と酸素６２を副室４２へ供給し、図示しない点火装置
で点火燃焼させる。その後燃焼ガスは連絡通路４３をへ
て主室４１に流出し、主室４１中に作動ガスへ熱を与え
てサイクルを作動する。膨張行程でピストン１１に仕事
を与えたのち排気３１が排出される。該排気３１は図示
しないコンデンサで冷却されると水分が凝縮して水とな
って系外に排出される。このとき第２実施例では余分な
酸素が供給されていないため、作動ガス６０は単原子ガ
スだけとなり、再び主室４１に吸入されることになり機
関の熱効率を向上させることができる。
本発明は作動ガスを単原子ガスとすることにより作動ガ
スの比熱比がに＝１．４０からに−１，６６まで増加す
る。その結果、現状の内燃機関の一作動条件に近い状態
で熱効率はηｔ＋、−６４．６％から７５．４％まで、
相対比で１７％の向上を得ることができる。さらに本発
明の請求項（１）では水素を燃料としているので、ＣＯ
□、 ＮｏＸの発生がなく、排気無公害の内燃機関を実
現することができる。
スの比熱比がに＝１．４０からに−１，６６まで増加す
る。その結果、現状の内燃機関の一作動条件に近い状態
で熱効率はηｔ＋、−６４．６％から７５．４％まで、
相対比で１７％の向上を得ることができる。さらに本発
明の請求項（１）では水素を燃料としているので、ＣＯ
□、 ＮｏＸの発生がなく、排気無公害の内燃機関を実
現することができる。
又請求項（２）では前記請求項１のように余分な酸素を
供給する必要がないので、作動ガスが単原子ガスとなり
、比熱比にが大きくなって熱効率が向上する。さらに燃
焼が副室で行われるため、主室のピストン摺動部の温度
が低下し、ピストン焼付きの原因がなくなる。
供給する必要がないので、作動ガスが単原子ガスとなり
、比熱比にが大きくなって熱効率が向上する。さらに燃
焼が副室で行われるため、主室のピストン摺動部の温度
が低下し、ピストン焼付きの原因がなくなる。
第１〜２図は本発明に係わるもので、第１図は第１実施
例の内燃機関の全体システム図、第２図は第２実施例で
第１図応当図、第３〜４図は従来例で第３図は第１図応
当図、第４図はディーゼルサイクルのＰ−Ｖ線図である
。 １１・・・ピストン、２０・・・水素燃料、３１．３２
・・・排気、４１・・・主室、４２・・・副室、４３・
・・連絡通路、６０・・・作動ガス、６１・・・混合気
、６２・・・酸素。 第３ 図 第４図 ■
例の内燃機関の全体システム図、第２図は第２実施例で
第１図応当図、第３〜４図は従来例で第３図は第１図応
当図、第４図はディーゼルサイクルのＰ−Ｖ線図である
。 １１・・・ピストン、２０・・・水素燃料、３１．３２
・・・排気、４１・・・主室、４２・・・副室、４３・
・・連絡通路、６０・・・作動ガス、６１・・・混合気
、６２・・・酸素。 第３ 図 第４図 ■
Claims (2)
- （１）酸素と水素とを燃料として供給する内燃機関にお
いて、酸素に酸素、水素以外の単原子ガスを作動ガスと
して加える手段と、排気ガスを冷却し上記単原子ガスを
回収する手段とを有してなる単原子ガス内燃機関。 - （２）燃焼室をピストン摺動部を含む主室と、該主室と
の間に連絡通路を持った副室とに分けるとともに、該副
室に水素燃料と酸素を供給する手段を設けたことを特徴
とする単原子ガス内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20126890A JPH0486329A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 単原子ガス内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20126890A JPH0486329A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 単原子ガス内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486329A true JPH0486329A (ja) | 1992-03-18 |
Family
ID=16438138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20126890A Pending JPH0486329A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 単原子ガス内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0486329A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247524A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | ガス燃料エンジン |
| US7621260B2 (en) | 2005-09-12 | 2009-11-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
| WO2010103629A1 (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | トヨタ自動車株式会社 | 作動ガス循環型エンジン |
| US9850008B2 (en) | 2011-03-09 | 2017-12-26 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
| US10718294B1 (en) | 2017-10-27 | 2020-07-21 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
| US10717550B1 (en) | 2011-03-09 | 2020-07-21 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5118334A (ja) * | 1974-08-05 | 1976-02-13 | Nissan Motor | Suisonenshosochi |
| JPS6231737B2 (ja) * | 1982-01-20 | 1987-07-10 | Mitsubishi Kasei Vinyl | |
| JPH0211826A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Agency Of Ind Science & Technol | 不活性ガス循環水素燃料内燃機関 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP20126890A patent/JPH0486329A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5118334A (ja) * | 1974-08-05 | 1976-02-13 | Nissan Motor | Suisonenshosochi |
| JPS6231737B2 (ja) * | 1982-01-20 | 1987-07-10 | Mitsubishi Kasei Vinyl | |
| JPH0211826A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Agency Of Ind Science & Technol | 不活性ガス循環水素燃料内燃機関 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7621260B2 (en) | 2005-09-12 | 2009-11-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
| JP2007247524A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | ガス燃料エンジン |
| WO2010103629A1 (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | トヨタ自動車株式会社 | 作動ガス循環型エンジン |
| JP4793508B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2011-10-12 | トヨタ自動車株式会社 | 作動ガス循環型エンジン |
| US8065991B2 (en) | 2009-03-11 | 2011-11-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Working gas circulation engine |
| EP2410155A4 (en) * | 2009-03-11 | 2012-10-24 | Toyota Motor Co Ltd | ENGINE OF CIRCULATION OF WORKING GAS |
| US9850008B2 (en) | 2011-03-09 | 2017-12-26 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
| US10717550B1 (en) | 2011-03-09 | 2020-07-21 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
| US10718294B1 (en) | 2017-10-27 | 2020-07-21 | United Launch Alliance, L.L.C. | Integrated vehicle fluids |
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