(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置と、前記高圧水の比エンタルピを測定する水エンタルピ測定手段と、前記シリンダ内のガスの温度を求めるガス温度算出手段と、前記高圧水の比エンタルピを制御する比エンタルピ制御手段が設けられており、
前記比エンタルピ制御手段は、前期高圧水の噴射時における比エンタルピをｈＨ２Ｏとおくと、
【数１】
0003706589.tif 000016
となるように高圧水の比エンタルピを制御する制御部を備えていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の往復動内燃機関において、
前記比エンタルピ制御手段として、前記高圧水の流量を制御する高圧水ポンプが設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項３】
請求項１に記載の往復動内燃機関において、
前記比エンタルピ制御手段として、前記シリンダ内に対する前記高圧水の噴射量を調節可能な噴射装置が設けられていることを特徴とする往復動内燃機関
【請求項４】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置と、前記高圧水の比エンタルピを測定する水エンタルピ測定手段と、前記シリンダ内のガスの温度を求めるガス温度算出手段と、前記高圧水の比エンタルピを制御する比エンタルピ制御手段が設けられているとともに、
前記高圧水と前記シリンダから排出される排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を備え、
前記比エンタルピ制御手段として、前記熱交換器をバイパスして前記高圧水を流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを流動する前記高圧水量を制御する流量調整弁とが設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の往復動内燃機関において、
前記高圧水を前記シリンダ内に噴射する高圧水噴射口と、前記燃料を前記シリンダ内に噴射する複数の燃料噴射口とが設けられ、
前記高圧水噴射口は、前記シリンダの周方向位置において、二つの前記燃料噴射口の間に設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項６】
請求項５に記載の往復動内燃機関において、
前記複数の燃料噴射口は、前記燃料を前記シリンダの中央から放射状に噴射するように設けられ、これら燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の往復動内燃機関において、
前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記シリンダから排出される排気ガスの流動経路上に直列に２個設けられ、これら熱交換器においてそれぞれ熱交換された高圧水が、別々に前記シリンダ内に噴射されることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の往復動内燃機関において、
前記シリンダから排出された排気ガスを用いて前記シリンダに供給される燃焼前の空気を加圧する過給器と、
前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器とが設けられ、
前記過給器に供給される前の前記排気ガスが前記熱交換器によって前記高圧水と熱交換される構成とされ、
さらに、該熱交換器をバイパスして前記排気ガスを流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを開閉する開閉弁とが設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項９】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、
前記高圧水を前記シリンダ内に噴射する高圧水噴射口と、前記燃料を前記シリンダ内に噴射する複数の燃料噴射口とが設けられ、
前記高圧水噴射口は、前記シリンダの周方向位置において、二つの前記燃料噴射口の間に設けられているとともに、
前記複数の燃料噴射口は、前記シリンダの中央から放射状に噴射するように設けられ、これら燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項１０】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、
前記高圧水と前記シリンダから排出された排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記排気ガスの流動経路上に直列に２個設けられ、これら熱交換器においてそれぞれ熱交換された高圧水が、別々に前記シリンダ内に噴射されることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項１１】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、
前記シリンダから排出された排気ガスを用いて前記シリンダに供給される燃焼前の空気を加圧する過給器と、
前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器とが設けられ、
前記過給器に供給される前の前記排気ガスが前記熱交換器によって前記高圧水と熱交換される構成とされ、
さらに、該熱交換器をバイパスして前記排気ガスを流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを開閉する開閉弁とが設けられていることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項１２】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関の運転方法において、
前記高圧水の噴射時における比エンタルピをhＨ２Ｏとおくと、
【数２】
0003706589.tif 000017
とした状態で前記シリンダ内に高圧水を噴射することを特徴とする往復動内燃機関の運転方法。
【請求項１３】
シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関の運転方法において、
比較的低温の前記高圧水を前記シリンダ内に噴射し、次いで、比較的高温の前記高圧水を前記シリンダ内に噴射することを燃焼サイクルの上死点前に行うことを特徴とする往復動内燃機関の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の往復動内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば船舶用エンジン等として広く用いられているディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、これを往復動内燃機関と称する）は、シリンダと、該シリンダ内で往復運動するピストンと、該ピストンの往復動力を負荷に伝達するクランクとを備えた構造が一般的である。
この種の従来の往復動内燃機関の内、例えばディーゼルエンジンにおいては、吸気行程でシリンダ内に空気のみを吸入し、続く圧縮行程でこの空気をピストンによって高圧に圧縮し、上死点付近で燃料をシリンダ内に霧状に噴射して高温高圧となっている空気を燃焼・膨張させ、続く排気行程で燃焼後の排気ガスをシリンダ内から排気するという一連の動作を繰り返し行うことで、クランクを回転させて動力を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記説明の従来の往復動内燃機関は、以下に説明する問題を有していた。
すなわち、前記排気行程でシリンダから排出される排気ガスは、例えば、シリンダ内に空気を加圧供給する過給器のタービンを回転させる動力源等として再利用される場合があるが、排気ガス中に含まれている排熱を効率良く回収して往復動内燃機関の仕事に再生利用することが困難となっていた。
【０００４】
そこで、特開２０００−０１０６１２号に開示されるように、エンジンの排熱を用いて加熱した高圧水をシリンダに噴射することにより、排熱回収を行う技術が提案されている。この技術について、さらに経済性を向上させることが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、高圧水を噴射する往復動内燃機関において、経済性を向上させることができる往復動内燃機関の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の往復動内燃機関は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置と、前記高圧水の比エンタルピを測定する水エンタルピ測定手段と、前記シリンダ内のガスの温度を求めるガス温度算出手段と、前記高圧水の比エンタルピを制御する比エンタルピ制御手段が設けられており、前記比エンタルピ制御手段は、前記高圧水の噴射時における比エンタルピをhＨ２Ｏとおくと、
【０００７】
【数３】
0003706589.tif 000002
【０００８】
となるように高圧水の比エンタルピを制御する制御部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、高圧水の比エンタルピを制御することができるため、高圧水の噴射時に、高圧水をシリンダ内のガスの比エンタルピと同等となる比エンタルピで噴射することができる。これにより、高圧水噴射によるシリンダ内圧力の上昇を抑えることができる。
また、熱力学第１法則により、熱量dQ、外部からのエンタルピdH、内部エネルギの変化dU、外部へのガスの仕事ApdV（A;仕事当量、p;圧力、dV;容積変化）を用いると、
dU+ApdV=dQ+dH
となる。この式より、κ=cp/cv、Ｇ;ガス重量、g;単位ガス重量、u;内部エネルギ、gi;各成分ガスの質量分率、hi;エンタルピ、ui;内部エネルギ、および状態方程式等を用いて変形すると、
【００１０】
【数４】
0003706589.tif 000003
【００１１】
となる。さらに、高圧水に着目して変形すると、
【００１２】
【数５】
0003706589.tif 000004
【００１３】
となる。この式の右辺第２項は高圧水噴射による圧力変化項である。したがって、高圧水噴射による圧力上昇を生じない条件は、［］の中が負であることなので、
【００１４】
【数６】
0003706589.tif 000005
【００１５】
となる。したがって、高圧水の範囲が上記範囲であれば、高圧水を噴射する際の圧力上昇を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の往復動内燃機関において、前記比エンタルピ制御手段として、前記高圧水の流量を制御する高圧水ポンプが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、高圧水ポンプを制御して高圧水の流量を上げることにより高圧水の比エンタルピを下げ、また、高圧水の流量を下げることにより高圧水の比エンタルピを上げることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の往復動内燃機関において、前記比エンタルピ制御手段として、前記シリンダ内に対する前記高圧水の噴射量を調節可能な噴射装置が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、噴射装置によって高圧水の噴射量を上げることにより高圧水の比エンタルピを下げ、また、噴射量を下げることにより高圧水の比エンタルピを上げることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置と、前記高圧水の比エンタルピを測定する水エンタルピ測定手段と、前記シリンダ内のガスの温度を求めるガス温度算出手段と、前記高圧水の比エンタルピを制御する比エンタルピ制御手段が設けられているとともに、前記高圧水と前記シリンダから排出される排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を備え、前記比エンタルピ制御手段として、前記熱交換器をバイパスして前記高圧水を流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを流動する前記高圧水量を制御する流量調整弁とが設けられていることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、高圧水の比エンタルピを制御することができるため、高圧水の噴射時に、高圧水をシリンダ内のガスの比エンタルピと同等となる比エンタルピで噴射することができる。これにより、高圧水噴射によるシリンダ内圧力の上昇を抑えることができる。
また、この発明においては、流量調整弁によって高圧水の温度を上げることにより高圧水の比エンタルピを上げ、また、高圧水の温度を下げることにより高圧水の比エンタルピを下げることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の往復動内燃機関において、前記高圧水を前記シリンダ内に噴射する高圧水噴射口と、前記燃料を前記シリンダ内に噴射する複数の燃料噴射口とが設けられ、前記高圧水噴射口は、前記シリンダの周方向位置において、二つの前記燃料噴射口の間に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
この発明においては、高圧水が燃料噴射口を避けてシリンダ内に噴射される。したがって高圧水と燃料との衝突が抑制される。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の往復動内燃機関において、前記複数の燃料噴射口は、前記燃料を前記シリンダの中央から放射状に噴射するように設けられ、これら燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この発明においては、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の往復動内燃機関において、前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記シリンダから排出される排気ガスの流動経路上に直列に２個設けられ、これら熱交換器においてそれぞれ熱交換された高圧水が、別々に前記シリンダ内に噴射されることを特徴とする。
【００２７】
この発明においては、二つの熱交換器が直列に設けられているため、各熱交換器で熱交換された高圧水の温度は異なることとなる。これら高圧水のうち、低温の高圧水を噴射することによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することにより、出力を上げることができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の往復動内燃機関において、前記シリンダから排出された排気ガスを用いて前記シリンダに供給される燃焼前の空気を加圧する過給器と、前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器とが設けられ、前記過給器に供給される前の前記排気ガスが前記熱交換器によって前記高圧水と熱交換される構成とされ、さらに、該熱交換器をバイパスして前記排気ガスを流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを開閉する開閉弁とが設けられていることを特徴とする。
【００２９】
この発明においては、過給器に導入される前の排気ガスが高圧水と熱交換される構成となっていることにより、より高温の高圧水とすることができる。しかしながら、起動時や負荷が急激に変化した場合において、過給器への高温の排気ガス供給が足りないことにより過給器が回らない場合がある。その場合、バイパスラインに排気ガスを流動させて熱交換器をバイパスすることで、高温の排気ガスを過給器に与えることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、前記高圧水を前記シリンダ内に噴射する高圧水噴射口と、前記燃料を前記シリンダ内に噴射する複数の燃料噴射口とが設けられ、前記高圧水噴射口は、前記シリンダの周方向位置において、二つの前記燃料噴射口の間に設けられているとともに、前記複数の燃料噴射口は、前記シリンダの中央から放射状に噴射するように設けられ、これら燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることを特徴とする。
【００３１】
この発明においては、高圧水が燃料噴射口を避けてシリンダ内に噴射される。したがって高圧水と燃料との衝突が抑制される。
また、この発明においては、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、前記高圧水と前記シリンダから排出された排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記排気ガスの流動経路上に直列に２個設けられ、これら熱交換器においてそれぞれ熱交換された高圧水が、別々に前記シリンダ内に噴射されることを特徴とする。
【００３３】
この発明においては、二つの熱交換器が直列に設けられているため、各熱交換器で熱交換された高圧水の温度は異なることとなる。これら高圧水のうち、低温の高圧水を噴射することによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することにより、出力を上げることができる。
【００３４】
請求項１１に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関において、前記シリンダから排出された排気ガスを用いて前記シリンダに供給される燃焼前の空気を加圧する過給器と、前記高圧水と前記排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器とが設けられ、前記過給器に供給される前の前記排気ガスが前記熱交換器によって前記高圧水と熱交換される構成とされ、さらに、該熱交換器をバイパスして前記排気ガスを流動させるバイパスラインと、該バイパスラインを開閉する開閉弁とが設けられていることを特徴とする。
【００３５】
この発明においては、過給器に導入される前の排気ガスが高圧水と熱交換される構成となっていることにより、より高温の高圧水とすることができる。しかしながら、起動時や負荷が急激に変化した場合において、過給器への高温の排気ガス供給が足りないことにより過給器が回らない場合がある。その場合、バイパスラインに排気ガスを流動させて熱交換器をバイパスすることで、高温の排気ガスを過給器に与えることができる。
【００３６】
請求項１２に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関の運転方法において、前記高圧水の噴射時における比エンタルピをhＨ２Ｏとおくと、
【００３７】
【数７】
0003706589.tif 000006
【００３８】
とした状態で前記シリンダ内に高圧水を噴射することを特徴とする。
【００３９】
熱力学第１法則により、熱量dQ、外部からのエンタルピdH、内部エネルギの変化dU、外部へのガスの仕事ApdV（A;仕事当量、p;圧力、dV;容積変化）を用いると、
dU+ApdV=dQ+dH
となる。この式より、κ=cp/cv、Ｇ;ガス重量、g;単位ガス重量、u;内部エネルギ、gi;各成分ガスの質量分率、hi;エンタルピ、ui;内部エネルギ、および状態方程式を用いて変形すると、
【００４０】
【数８】
0003706589.tif 000007
【００４１】
となる。さらに、高圧水に着目して変形すると、
【００４２】
【数９】
0003706589.tif 000008
【００４３】
となる。この式の右辺第２項は、高圧水噴射による圧力変化項である。したがって、高圧水噴射による圧力上昇を生じない条件は［］の中が負であることなので、
【００４４】
【数１０】
0003706589.tif 000009
【００４５】
となる。したがって、高圧水の範囲が上記範囲であれば、高圧水を噴射する際の圧力上昇を防止することができる。
【００４６】
請求項１３に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に燃料を供給する燃料供給装置と、高圧水を前記燃料と予め混合することなく別経路から前記シリンダ内に噴射供給する高圧水供給装置とを備えた往復動内燃機関の運転方法において、比較的低温の前記高圧水を前記シリンダ内に噴射し、次いで、比較的高温の前記高圧水を前記シリンダ内に噴射することを燃焼サイクルの上死点前に行うことを特徴とする。
【００４７】
この発明においては、シリンダに対して低温の高圧水を噴射することによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することにより、出力を上げることができる。圧縮過程において低温から先にシリンダ内に噴射することにより、圧縮行程の際のシリンダ内ガス温度低下を防止することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の往復動内燃機関１（ディーゼル機関）は、ディーゼルエンジン２と、該ディーゼルエンジン２に燃料Ｆを供給する燃料供給装置３と、燃焼前の空気Ａ（新気）をディーゼルエンジン２に加圧供給する過給器４を有する空気供給装置５と、燃焼後の排気ガスＥを排気する排気装置６と、該排気装置６の排気配管７上でかつ過給器４よりも下流側に接続され、液体を含む高圧の流体からなる高圧水Ｗの供給を受けて、該高圧水Ｗと排気ガスＥとの間で熱交換を行う熱交換器８と、該熱交換器８で熱交換した高圧水Ｗを、燃料Ｆと予め混合することなく別経路からシリンダ１０（後述）内に噴射供給する高圧水供給装置９とを備えた概略構成となっている。
【００５３】
過給器４は、シリンダ１０から排出された排気ガスＥでタービン４ａを回転駆動させ、この回転駆動力によってコンプレッサ４ｂを回転駆動させてシリンダ１０への空気Ａの加圧供給を行う構造となっている。
熱交換器８は、高圧水Ｗの供給を受けて、該高圧水Ｗと排気ガスＥとの間で熱交換を行うものである。
高圧水供給装置９は、図１に示すように、例えば２５ＭＰａに昇圧された高圧水Ｗを送水する高圧水ポンプ２２と、該高圧水ポンプ２２から熱交換器８内を通ってシリンダ１０内に熱交換後の高圧水Ｗを供給可能に接続された高圧水供給配管２３とを備えた構成となっている。
【００５４】
そしてこの高圧水Ｗは、後述するように高圧水供給配管２３によってシリンダ１０内に筒内噴射される構造となっている。
すなわち、シリンダ１０から排出された排気ガスＥに含まれている排熱は、熱交換器８において高圧水Ｗへと伝熱され、そして高圧水Ｗと共にシリンダ１０内に投入されることで熱回収される。
【００５５】
さらに、ディーゼルエンジン２のシリンダ１０に供給される水のエンタルピを測定する水エンタルピ測定手段２４と、シリンダ１０内のガスの温度を求めるガス温度算出手段２５と、水のエンタルピを制御する比エンタルピ制御手段２７が設けられている。
水エンタルピ測定手段２４としては、高圧水Ｗの温度を測定する水温センサ３０と、同高圧水Ｗの圧力を検出する水圧センサ３２が設けられている。
また、ガス温度算出手段２５としては、シリンダ１０の吸気温度を検出する吸気温度センサ３５と、該吸気温度センサ３５とシリンダ１０の圧力履歴の変動からシリンダ１０内のガス温度を推定して算出する算出部２６とが設けられている。
比エンタルピ制御手段２７は、高圧水ポンプ２２と、高圧水ポンプ２２を制御する制御部４０とにより構成されている。制御部４０は、水エンタルピ測定手段２４およびガス温度算出手段２５の出力に基づき、ポンプ２２を制御して高圧水Ｗの流量を上げることにより、比エンタルピを下げ、高圧水Ｗの流量を下げることにより、比エンタルピを上げる制御を行う。
【００５６】
図２に示すように、ディーゼルエンジン２は、シリンダ１０と、該シリンダ１０内で往復運動するピストン１１と、該ピストン１１の往復動力を負荷に伝達する図示されないクランクと、シリンダ１０内に燃料Ｆを供給する前記燃料供給装置３の燃料噴射弁１２と、シリンダ１０内に前記空気供給装置５からの空気Ａを導く吸気管１３と、この吸気を許可または遮断する吸気バルブ１４と、シリンダ１０内から前記排気装置６に排気ガスＥを導く排気管１５と、この排気を許可または遮断する排気バルブ１６とを備えている。そして、これら燃料噴射弁１２，吸気管１３，吸気バルブ１４，排気管１５，排気バルブ１６は、シリンダ１０の上端部にそれぞれ配設されている。
【００５７】
また、前記高圧水供給装置９からシリンダ１０に向かう高圧水Ｗを流す高圧水供給配管２０が設けられている。該高圧水供給配管２０上には、シリンダ１０への高圧水Ｗの供給を許可または遮断する高圧水供給バルブ２１が配設されている。この高圧水供給バルブ２１は、適宜開くことにより高圧水Ｗをシリンダ１０内に噴射するように制御されている。
【００５８】
図１に示す前記燃料供給装置３は、予め設定されたタイミングで燃料噴射弁１２を開き、シリンダ１０内の燃焼空間に噴霧状の燃料Ｆを噴射可能な構造となっている。
【００５９】
ここで、図３に示すように、燃料噴射弁１２に設けられた燃料噴射口１２ａと、高圧水供給配管２０に設けられた高圧水噴射口２０ｉｎは、シリンダ１０内において対向しない構成となっている。
具体的には、燃料噴射口１２ａは複数設けられており、燃料が放射状に吹き出されるようになっている。各燃料噴射口１２ａは角度ｂの間隔で設けられているが、高圧水噴射口２０ｉｎと対向する位置では、燃料噴射口１２ａと燃料噴射口１２ａとの間に高圧水噴射口２０ｉｎが位置するようになっており、かつ、燃料噴射口１２ａと燃料噴射口１２ａとの間隔は角度ａ（ａ＞ｂ）となっている。
なお、少なくとも、高圧水噴射口２０ｉｎは、シリンダ１０の周方向位置において、二つの燃料噴射口１２ａ、１２ａの間に位置すればよい。この場合にはａ＝ｂとなるが、上記のようにａ＞ｂとすることで、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。
また、従来周方向に等間隔に吹き出されるように構成されていた燃料噴射口１２ａにおいて、高圧水噴射口２０ｉｎに対向する位置の噴射口を塞いでもよい。この場合にはａ＝２ｂとなる。
【００６０】
以上説明の構成を有する本実施の形態の往復動内燃機関１の運転方法についての説明を、以下に説明を続ける。
【００６１】
この往復動内燃機関１の運転方法は、シリンダ１０内に空気供給装置５からの空気Ａを供給する吸気行程と、該吸気行程後のシリンダ１０内の空気Ａを、ピストン１１を押し上げて高温高圧に圧縮する圧縮行程と、上死点近くのシリンダ１０内に、燃料供給装置３の燃料噴射弁１２から燃料Ｆを微細な霧状にして噴射し、高温高圧の空気Ａの熱で点火燃焼及び膨張させてピストン１１を押し下げる膨張行程と、該膨張行程後のピストン１１を押し上げてシリンダ１０内の燃焼後の排気ガスＥを排気管１５から排気装置６へと排出する排気行程とを有している。
【００６２】
本実施形態においては、下死点から上死点に至るまでの間に、高圧水Ｗをシリンダ１０内に噴射する。噴射の前に、これら高圧水Ｗの比エンタルピをhw(kJ/kg)とおくと、
【００６３】
【数１１】
0003706589.tif 000010
【００６４】
となるように、hwは比エンタルピ制御手段２７により調整される。
【００６５】
具体的には、シリンダ１０内のガスの温度Ｔは、算出部２６により推定される。検出されたシリンダ１０の吸気温度と、圧縮履歴の変動から、算出部２６がシリンダ１０内のガス温度を推定する。なお、Ｃｖは予め温度の関数として記憶されている。
また、高圧水Ｗの比エンタルピhwは、水温センサ３０により測定された高圧水Ｗの温度と、水圧センサ３２により測定された高圧水Ｗの圧力から比エンタルピ制御手段２７の制御部４０が算出する。
そして、制御部４０は、高圧水Ｗの比エンタルピhwが上記範囲となるように、高圧水Ｗの比エンタルピhwを制御する。すなわち、高圧水ポンプ２２を制御して高圧水Ｗの流量を上げることにより、高圧水Ｗの比エンタルピhwを下げ、高圧水Ｗの流量を下げることにより、高圧水Ｗの比エンタルピhwを上げる。
【００６６】
そして、上死点をクランク角度０度とするとき、クランク角度が−９０度〜＋６０度の範囲において高圧水Ｗを噴射する。
【００６７】
高圧水Ｗは、図３に示したように、燃料噴射口１２ａを避けてシリンダ１０内に噴射されるようになっている。
【００６８】
このように高圧水Ｗを噴射することで、以下の効果を得ることができる。
まず、高圧水Ｗの比エンタルピhwが制御されているため、高圧水Ｗがシリンダ１０内に噴射されてもシリンダ１０内の圧力を上げることがない。すなわち、シリンダ１０内の圧力変化は、
【００６９】
【数１２】
0003706589.tif 000011
【００７０】
という式で表すことができるが、上記のように、
【００７１】
【数１３】
0003706589.tif 000012
【００７２】
を満足する時にdp≦０とすることができる。
したがって、高圧水Ｗの噴射によってもシリンダ１０内の圧力を上げることがない。
すなわち、もし比エンタルピが制御されていない高圧水を噴霧する場合には、高圧水供給行程において、高圧水がシリンダ１０内に噴射されることにより圧力が増加してしまう場合が考えられる。このため、エンジンは高い強度が要求され、コストが上昇してしまう。また、燃料に高圧水が噴射されることにより、高圧水に熱が取られてしまい燃焼が悪化してしまうということも考えられる。
本実施形態においては、上記のように燃料燃焼時の圧力も全体的に下げることができるため、燃料燃焼時の最高圧力が下がり、シリンダ１０の強度上望ましい圧力範囲で運転することができる。
また、高圧水Ｗ噴射時に圧力を上げない分、燃料燃焼時に一気に水の体積が膨張することにより、高い等容度を得ることができ、圧縮効率を向上することができる。
【００７３】
また、図３のように、高圧水Ｗが燃料噴射口１２ａを避けてシリンダ１０内に噴射されるから、燃料火炎に直接水が衝突することによる燃焼悪化を防止することができる。
【００７４】
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。
図４に示すように、本実施の形態の往復動内燃機関１（ディーゼル機関）は、ディーゼルエンジン２と、該ディーゼルエンジン２に燃料Ｆを供給する燃料供給装置３と、燃焼前の空気Ａ（新気）をディーゼルエンジン２に加圧供給する過給器４を有する空気供給装置５と、燃焼後の排気ガスＥを排気する排気装置６と、該排気装置６の排気配管７上でかつ過給器４よりも下流側に接続され、液体を含む高圧の流体からなる高圧水ＷＡ、ＷＢの供給を受けて、該高圧水ＷＡ、ＷＢと排気ガスＥとの間で熱交換を行う二つの熱交換器８Ａ，８Ｂと、該熱交換器８Ａ，８Ｂで熱交換した高圧水ＷＡ，ＷＢを、燃料Ｆと予め混合することなく別経路からシリンダ１０（後述）内に噴射供給する高圧水供給装置９Ａ，９Ｂとを備えた概略構成となっている。
【００７５】
過給器４は、シリンダ１０から排出された排気ガスＥでタービン４ａを回転駆動させ、この回転駆動力によってコンプレッサ４ｂを回転駆動させてシリンダ１０への空気Ａの加圧供給を行う構造となっている。
熱交換器８Ａ、８Ｂは、それぞれ高圧水ＷＡ、ＷＢの供給を受けて、該高圧水ＷＡ、ＷＢと排気ガスＥとの間で熱交換を行うものであり、熱交換器８Ａが過給器４側となるように直列に排気ガスＥが流れるようになっている。
高圧水供給装置９Ａ、９Ｂは、図４に示すように、例えば２５ＭＰａに昇圧された高圧水ＷＡ、ＷＢを送水する高圧水ポンプ２２Ａ、２２Ｂと、該高圧水ポンプ２２Ａ、２２Ｂから熱交換器８Ａ、８Ｂ内を通ってシリンダ１０内に熱交換後の高圧水ＷＡ、ＷＢを供給可能に接続された高圧水供給配管２３Ａ、２３Ｂとを備えた構成となっている。
【００７６】
このため、熱交換した高圧水ＷＡ、ＷＢの温度は、ＷＡ＞ＷＢとなる。そしてこの高圧水ＷＡ、ＷＢは、後述するようにそれぞれ高圧水供給配管２３Ａ、２３Ｂによってシリンダ１０内に筒内噴射される構造となっている。
すなわち、シリンダ１０から排出された排気ガスＥに含まれている排熱は、熱交換器８Ａ、８Ｂにおいて高圧水ＷＡ、ＷＢへと伝熱され、そして高圧水ＷＡ，ＷＢと共にシリンダ１０内に投入されることで熱回収される。
【００７７】
さらに、ディーゼルエンジン２のシリンダ１０に供給される水のエンタルピを測定する水エンタルピ測定手段２４と、シリンダ１０内のガスの温度を求めるガス温度算出手段２５と、水のエンタルピを制御する比エンタルピ制御手段２７が設けられている。
水エンタルピ測定手段２４としては、高圧水ＷＡ、ＷＢの温度を測定する水温センサ３０，３１と、同高圧水ＷＡ、ＷＢの圧力を検出する水圧センサ３２，３３が設けられている。
また、ガス温度算出手段２５としては、シリンダ１０の吸気温度を検出する吸気温度センサ３５と、該吸気温度センサ３５とシリンダ１０の圧力履歴の変動からシリンダ１０内のガス温度を推定して算出する算出部２６とが設けられている。
比エンタルピ制御手段２７は、高圧水ポンプ２２Ａ、２２Ｂと、これら高圧水ポンプ２２Ａ、２２Ｂを制御する制御部４０とにより構成されている。制御部４０は、水エンタルピ測定手段２４およびガス温度算出手段２５の出力に基づき、ポンプ２２Ａ、２２Ｂを制御して高圧水ＷＡ、ＷＢの流量を上げることにより、比エンタルピを下げ、高圧水ＷＡ，ＷＢの流量を下げることにより、比エンタルピを上げる制御を行う。
【００７８】
図５に示すように、ディーゼルエンジン２は、シリンダ１０と、該シリンダ１０内で往復運動するピストン１１と、該ピストン１１の往復動力を負荷に伝達する図示されないクランクと、シリンダ１０内に燃料Ｆを供給する前記燃料供給装置３の燃料噴射弁１２と、シリンダ１０内に前記空気供給装置５からの空気Ａを導く吸気管１３と、この吸気を許可または遮断する吸気バルブ１４と、シリンダ１０内から前記排気装置６に排気ガスＥを導く排気管１５と、この排気を許可または遮断する排気バルブ１６とを備えている。そして、これら燃料噴射弁１２，吸気管１３，吸気バルブ１４，排気管１５，排気バルブ１６は、シリンダ１０の上端部にそれぞれ配設されている。
【００７９】
また、前記高圧水供給装置９Ａからシリンダ１０に向かう高圧水ＷＡを流す高圧水供給配管２０Ａが設けられている。該高圧水供給配管２０Ａ上には、シリンダ１０への高圧水ＷＡの供給を許可または遮断する高圧水供給バルブ２１Ａが配設されている。この高圧水供給バルブ２１Ａは、適宜開くことにより高圧水ＷＡをシリンダ１０内に噴射するように制御されている。
同様に、高圧水供給装置９Ｂからシリンダ１０に向かう高圧水ＷＢを流す高圧水供給配管２０Ｂが設けられている。該高圧水供給配管２０Ｂ上には、シリンダ１０への高圧水ＷＡの供給を許可または遮断する高圧水供給バルブ２１Ｂが配設されている。この高圧水供給バルブ２１Ｂは、適宜開くことにより高圧水ＷＢをシリンダ１０内に噴射するように制御されている。
【００８０】
図４に示す前記燃料供給装置３は、予め設定されたタイミングで燃料噴射弁１２を開き、シリンダ１０内の燃焼空間に噴霧状の燃料Ｆを噴射可能な構造となっている。
【００８１】
ここで、図６に示すように、燃料噴射弁１２に設けられた燃料噴射口１２ａと、高圧水供給配管２０Ａ、２０Ｂに設けられた高圧水噴射口２０ａ、２０ｂは、シリンダ１０内において対向しない構成となっている。
具体的には、燃料噴射口１２ａは複数設けられており、燃料が放射状に吹き出されるようになっている。各燃料噴射口１２ａは角度ｂの間隔で設けられているが、高圧水噴射口２０ａ、２０ｂと対向する位置では、燃料噴射口１２ａと燃料噴射口１２ａとの間に高圧水噴射口２０ａ、２０ｂが位置するようになっており、かつ、燃料噴射口１２ａと燃料噴射口１２ａとの間隔は角度ａ（ａ＞ｂ）となっている。
なお、少なくとも、高圧水噴射口２０ａ、２０ｂは、シリンダ１０の周方向位置において、二つの燃料噴射口１２ａ、１２ａの間に位置すればよい。この場合にはａ＝ｂとなるが、上記のようにａ＞ｂとすることで、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。
また、従来周方向に等間隔に吹き出されるように構成されていた燃料噴射口１２ａにおいて、高圧水噴射口２０ａ、２０ｂに対向する位置の噴射口を塞いでもよい。この場合にはａ＝２ｂとなる。
【００８２】
以上説明の構成を有する本実施の形態の往復動内燃機関１の運転方法についての説明を、以下に説明を続ける。
この往復動内燃機関１の運転方法は、シリンダ１０内に空気供給装置５からの空気Ａを供給する吸気行程と、該吸気行程後のシリンダ１０内の空気Ａを、ピストン１１を押し上げて高温高圧に圧縮する圧縮行程と、上死点近くのシリンダ１０内に、燃料供給装置３の燃料噴射弁１２から燃料Ｆを微細な霧状にして噴射し、高温高圧の空気Ａの熱で点火燃焼及び膨張させてピストン１１を押し下げる膨張行程と、該膨張行程後のピストン１１を押し上げてシリンダ１０内の燃焼後の排気ガスＥを排気管１５から排気装置６へと排出する排気行程とを有している。
【００８３】
本実施形態においては、下死点から上死点に至るまでの間に、高圧水ＷＡ、ＷＢをシリンダ１０内に噴射する。噴射の前に、これら高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピをhwa,hwb(kJ/kg)とおくと、
【００８４】
【数１４】
0003706589.tif 000013
【００８５】
となるように、hwa,hwbは比エンタルピ制御手段２７により調整される。
【００８６】
具体的には、シリンダ１０内のガスの温度Ｔは、算出部２６により推定される。検出されたシリンダ１０の吸気温度と、圧縮履歴の変動から、算出部２６がシリンダ１０内のガス温度を推定する。なお、Ｃｖは予め温度の関数として記憶されている。
また、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbは、水温センサ３０，３１により測定された高圧水ＷＡ、ＷＢの温度と、水圧センサ３２，３３により測定された高圧水ＷＡ、ＷＢの圧力から比エンタルピ制御手段２７の制御部４０が算出する。
そして、制御部４０は、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbが上記範囲となるように、高圧水ＷＡ、ＷＢの比エンタルピhwa,hwbを制御する。すなわち、高圧水ポンプ２２Ａ、２２Ｂを制御して高圧水ＷＡ、ＷＢの流量を上げることにより、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbを下げ、高圧水ＷＡ、ＷＢの流量を下げることにより、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbを上げる。
【００８７】
そして、上死点をクランク角度０度とするとき、クランク角度が−９０度〜−４５度の範囲において低温の高圧水ＷＢを噴射し、クランク角度が−３０度〜０度の範囲において高温の高圧水ＷＡを噴射する。
【００８８】
これら高圧水ＷＡ，ＷＢは、図６に示したように、燃料噴射口１２ａを避けてシリンダ１０内に噴射されるようになっている。
【００８９】
このように高圧水ＷＡ，ＷＢを噴射することで、以下の効果を得ることができる。
まず、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbが制御されているため、高圧水ＷＡ，ＷＢがシリンダ１０内に噴射されてもシリンダ１０内の圧力を上げることがない。すなわち、シリンダ１０内の圧力変化は、
【００９０】
【数１５】
0003706589.tif 000014
【００９１】
という式で表すことができるが、上記のように、
【００９２】
【数１６】
0003706589.tif 000015
【００９３】
を満足する時にdp≦０とすることができる。
したがって、高圧水ＷＡ，ＷＢの噴射によってもシリンダ１０内の圧力を上げることがない。
これによって、燃料燃焼時の圧力も全体的に下げることができるため、燃料燃焼時の最高圧力が下がり、シリンダ１０の強度上望ましい圧力範囲で運転することができる。
また、高圧水ＷＡ，ＷＢ噴射時に圧力を上げない分、燃料燃焼時に一気に水の体積が膨張することにより、高い等容度を得ることができ、圧縮効率を向上することができる。
【００９４】
また、図６のように、高圧水ＷＡ，ＷＢが燃料噴射口１２ａを避けてシリンダ１０内に噴射されるから、燃料火炎に直接水が衝突することによる燃焼悪化を防止することができる。
【００９５】
さらに、二つの温度の高圧水ＷＡ，ＷＢを分けてシリンダ１０内に噴射している。これにより、低温の高圧水ＷＢを噴射することによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水ＷＡを噴射することにより出力を上げることができる。
また、低温の高圧水ＷＢから先に噴射することで、シリンダ１０内の温度を下げることも防止することができる。
【００９６】
なお、上記実施形態の変形例として、以下の構成としてもよい。
図７に示したように、高温側の熱交換器８Ａを、過給器４よりもディーゼルエンジン２側に設ける。これにより、より高温の高圧水ＷＡを得ることができる。
さらに、図８に示したように、高温側の熱交換器８Ａを過給器４よりもディーゼルエンジン２側に設けた構成において、熱交換器８Ａをバイパスするバイパスライン４５を設け、このバイパスライン４５に開閉弁４６を介装する。
この構成においては、過給器４に導入される前の排気ガスが高圧水ＷＡと熱交換される構成となっていることにより、高圧水ＷＡをより高温とすることができる。しかしながら、起動時や負荷が急激に変化した場合において、過給器４への高温の排気ガス供給が足りないことにより過給器４が回らない場合がある。その場合、開閉弁４６を開としてバイパスライン４５に排気ガスを流動させて熱交換器８Ａをバイパスすることで、高温の排気ガス８Ａを過給器４に与えることができる。これによってエンジン２の運転を確保することができる。
【００９７】
なお、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbを調整する比エンタルピ制御手段２７として、以下の変形例としてもよい。
図９に示すように、熱交換器８Ａ、８Ｂをバイパスするバイパスライン５０，５１を高圧水供給配管２３Ａ、２３Ｂに設け、このバイパスライン５０，５１に流量調整弁５２，５３を設ける。そして、制御部４０は、流量調整弁５２，５３を制御して、高圧水ＷＡ、ＷＢの温度を調節することにより、比エンタルピを制御する。一部をバイパスライン５０，５１に通すことで、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピを下げることができる。
さらにまた、比エンタルピ制御手段２７として、高圧水供給バルブ（噴射装置）２１Ａ、２１Ｂを構成要素とし、シリンダ１０内に噴射される高圧水の噴射量を高圧水供給バルブ２１Ａ、２１Ｂによって調節することによって比エンタルピhwa,hwbを制御することとしてもよい。
【００９８】
また、上記においては、高圧水ＷＡ，ＷＢの比エンタルピhwa,hwbを共に調整することとしたが、少なくとも高温側の高圧水ＷＡのみの比エンタルピhwaを上記のように制御すればよい。
また、上記に挙げた各例において、熱交換器８Ｂが設けられていない変形例としてもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の発明によれば、高圧水の比エンタルピを制御することができるため、高圧水の噴射時に、高圧水をシリンダ内のガスの比エンタルピと同等となる比エンタルピで噴射することができる。これにより、高圧水噴射によるシリンダ内圧力の上昇を抑えることができるため、エンジン強度を上げる必要がないとともに、燃焼効率も上げることができる。したがって高い経済性を得ることができる。
また、高圧水を噴射する際の圧力上昇を防止することができる。
【０１００】
請求項２に記載の発明によれば、高圧水ポンプを制御して高圧水の流量を変えることで比エンタルピを制御することができる。
【０１０１】
請求項３に記載の発明によれば、噴射装置によって高圧水の噴射量を制御することで比エンタルピを制御することができる。
【０１０２】
請求項４に記載の発明によれば、高圧水の比エンタルピを制御することができるため、高圧水の噴射時に、高圧水をシリンダ内のガスの比エンタルピと同等となる比エンタルピで噴射することができる。これにより、高圧水噴射によるシリンダ内圧力の上昇を抑えることができるため、エンジン強度を上げる必要がないとともに、燃焼効率も上げることができる。したがって高い経済性を得ることができる。
また、流量調整弁によって熱交換器をバイパスさせる高圧水の流量を変えることで、高圧水の温度を制御して比エンタルピを制御することができる。
【０１０３】
請求項５に記載の発明によれば、高圧水が燃料噴射口を避けてシリンダ内に噴射される。したがって高圧水と燃料との衝突が抑制され、燃焼効率の低下を防ぐことができる。
【０１０４】
請求項６に記載の発明によれば、燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることにより、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。
【０１０５】
請求項７に記載の発明によれば、二つの熱交換器が直列に設けられているため、低温の高圧水を噴射することでＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することで出力を上げることができる。
【０１０６】
請求項８に記載の発明によれば、起動時や負荷が急激に変化した場合、バイパスラインに排気ガスを流動させて熱交換器をバイパスすることで、高温の排気ガスを過給器に与えることができる。したがって燃焼停止を防止することができる。
【０１０７】
請求項９に記載の発明によれば、高圧水が燃料噴射口を避けてシリンダ内に噴射される。したがって高圧水と燃料との衝突が抑制され、燃焼効率の低下を防ぐことができる。したがって高い経済性を得ることができる。
また、燃料噴射口の周方向の噴射角度間隔は、前記高圧水噴射口が設けられている角度近傍においては他より広い角度で設けられていることにより、高圧水と燃料との衝突をより効果的に防止することができる。したがって燃焼効率が向上し、高い経済性を得ることができる。
【０１０８】
請求項１０に記載の発明によれば、二つの熱交換器が直列に設けられているため、低温の高圧水を噴射することでＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することで出力を上げることができる。したがって高い経済性を得ることができる。
【０１０９】
請求項１１に記載の発明によれば、起動時や負荷が急激に変化した場合、バイパスラインに排気ガスを流動させて熱交換器をバイパスすることで、高温の排気ガスを過給器に与えることができる。したがって高い経済性を得ることができると共に燃焼停止を防止することができる。
【０１１０】
請求項１２に記載の発明によれば、高圧水の比エンタルピを制御することによって、高圧水噴射によるシリンダ内圧力の上昇を防止することができるため、エンジン強度を上げる必要がないとともに、燃焼効率も上げることができる。
【０１１１】
請求項１３に記載の発明によれば、シリンダに対して低温の高圧水を噴射することによりＮＯｘの発生を低減することができ、また、高温の高圧水を噴射することにより、出力を上げることができる。したがって高い経済性を得ることができる。また、圧縮過程において低温から先にシリンダ内に噴射することにより、圧縮行程の際のシリンダ内ガス温度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態として示した往復動内燃機関の概略構成図である。
【図２】  同往復動内燃機関のシリンダ縦断面図である。
【図３】  同往復動内燃機関のシリンダ横断面図である。
【図４】  本発明の第２実施形態として示した往復動内燃機関の概略構成図である。
【図５】  同往復動内燃機関のシリンダ縦断面図である。
【図６】  同往復動内燃機関のシリンダ横断面図である。
【図７】  同往復動内燃機関の変形例として示した概略構成図である。
【図８】  同往復動内燃機関の変形例として示した概略構成図である。
【図９】  同往復動内燃機関の変形例として示した概略構成図である。
【符号の説明】
１  往復動内燃機関
３  燃料供給装置
４  過給器
６  排気装置
７  排ガス配管
８，８Ａ、８Ｂ  熱交換器
９，９Ａ、９Ｂ  高圧水供給装置
１０  シリンダ
１１  ピストン
１２ａ  燃料噴射口
２０in，２０ａ、２０ｂ  高圧水噴射口
２１，２１Ａ，２１Ｂ  高圧水供給バルブ（噴射装置）
２２，２２Ａ，２２Ｂ  高圧水ポンプ
２４  水エンタルピ測定手段
２５  ガス温度算出手段
２６  算出部
２７  比エンタルピ制御手段
４０  制御部
４５  バイパスライン
４６  開閉弁
５０  バイパスライン
５１  バイパスライン
５２  流量調整弁
５３  流量調整弁
Ｅ  排気ガス
Ｆ  燃料
Ｗ，ＷＡ，ＷＢ  高圧水
【図１】
0003706589.tif 000018
【図２】
0003706589.tif 000019
【図３】
0003706589.tif 000020
【図４】
0003706589.tif 000021
【図５】
0003706589.tif 000022
【図６】
0003706589.tif 000023
【図７】
0003706589.tif 000024
【図８】
0003706589.tif 000025
【図９】
0003706589.tif 000026