(57)【要約】      （修正有）【課題】水素を燃料とするレシプロエンジンで高回転、高出力を出せるエンジンシステムを作ること。【解決手段】水素と空気の混合ガスを高い気圧に圧縮して、ボアー比０．６以下のショート・ストロークの６サイクルエンジンに供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と空気の１対２．５程度の混合気体を１〜５気圧に圧縮した状態で６サイクルエンジンに供給することを特徴とする水素専用６サイクルエンジン。
【請求項２】
エンジンの軸トルクを決定する燃料ガス供給アクセルは、水素と空気の燃焼当量である１対２．５の混合気体の圧力の調整をもってする水素専用６サイクルエンジン。
【請求項３】
シリンダーの口径対ストロークの比率が１対０．６０以下のショート・ストロークのピストンをもち、圧力水素下での早い燃焼速度に対応した高速回転によって高い軸出力を出す水素専用６サイクルエンジン
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水素を燃料とするエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本発明は、従来技術においてバックファイアーやノッキングなどのために積極的に利用できなかったレシプロエンジンでの水素の利用を可能にするものである。
【発明の開示】
【０００３】文献１．特許第４２５６６０２号  平成２１年登録
文献２．特許第３８８５０７１号  平成１８年登録
文献３．特許第３６３１８９１号  平成１６年登録
文献４．特許第３３３２２７４号  平成１４年登録
文献５．特許第２９５５２７４号  平成１１年登録
文献６．特許第２８８６２０４号  平成１１年登録
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  水素の発熱量は、メタンの３分の１、プロパンの９分の１程度で極端に低い。したがって水素エンジンは、低出力で、実用にならないとされているが、これを自動車エンジンに利用できるように、出力を増強させることが、この発明の課題である。
【０００５】  水素と空気との混合ガスは、極めて発火し易く、４行程エンジンのバルブ・オーバー・ラップ時における早期発火は、エンジンを停止させ、バック・ファイアーによってエンジンを破壊させる。レシプロエンジンで水素を燃料として安全にスムーズに高回転、高出力のエンジンをつくることが、この発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】この発明は、水素エンジンの出力の増強のために、水素と空気の圧力を１〜５気圧に圧縮し、これを１対２．５に混合して、供給することによって出力の増強を計ることができることを見出した。
【０００７】高圧の水素と空気の混合ガスをシリンダーに圧入した際におこるバックファイアー対策として、この発明では６サイクルエンジンを採用し、６行程のうち２行程を掃気吸入、掃気排気にあて、１〜５気圧の水素・空気混合ガスの吸入前にシリンダーを冷却する行程を設けることで、バックファイアーやノッキングなしに円滑な出力が確保できることを発見した。
【０００８】  水素エンジンのもう一つの問題点は、シリンダーのボアーとストロークの関係にあることが発見された。水素エンジンで使用される高圧の水素と空気の混合気体の燃焼速度は、ガソリンのそれと比べて高速である。そのため爆圧がピストンを動かす作用時間はガソリンの場合より極端に短かい。よって水素エンジンの場合はガソリン使用の場合と比べてショート・ストロークにするのが必須であることが見出された。よってこの発明者は、クランクシャフトを改造し、シリンダー、コンロッドアームを調整して、ボアー比を０．６以下に設定し、高速回転を得ることで、水素エンジンの小出力を大出力に解決しようとしている。
【発明の効果】
【０００９】  水素を１〜５気圧の高圧にして、それと同圧にした空気を１：２．５の比率で混合し、これをボアー比０．６０の６サイクルエンジンに投入したところ、実施例の４００ｃ，ｃ，単気筒エンジンは２，５００ｒｐｍの高速を実現することができ、東京メーター（株）製内燃機関性能試験装置では軸出力１２ｋｗを記録することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  この発明は、図１に示すように矢印１５より高圧水素を矢印１４より高圧空気を圧力調整器１２と１３において圧力１〜５気圧に変圧できるようにし、同時に流量調整器１１で水素１に対して空気２．５の割合になるように流量を調節しながら、水素と空気を混合し、アクセル１０で圧力を調整しながら混合ガスをインテークマニホールド８に圧入する。【００１１】  上記において圧入された混合ガスは、インテークバルブ６とバルブシート２０の間から、シリンダー１に入る。ピストン２は下降し、混合ガスは充分にシリンダーのなかに圧入される。符号５は点火プラグ、符号３はコンロッド、符号４はクランクである。【００１２】  図２は、エンジン上蓋部１６を示しており、中心部にある符号５は点火プラグ、符号２０はインテークバルブシート、符号１８と１９はエクゾーストバルブシートであり、符号１７は掃気インテークバルブシートである。【００１３】  図３は、クランク４が回転し、ピストン２が上昇して、シリンダー１に封じ込められた混合ガスを圧縮する。インテークバルブ６とエクゾーストバルブ７は閉じている。【００１４】図４は、圧縮された混合ガスが点火プラグ５の点火によって爆発する図で符号２１は水素と空気の混合ガスが爆発する火焔である。ピストンは下方に向かいクランクに動力が伝達される。【００１５】図５は、このエンジンの排気行程を示している。クランク４が回転し、コンロッド３により、ピストン２が押し上げられ、シリンダー１に滞留している熱排気ガスをエクゾーストバルブ７とエクゾーストバルブシート１８の間から矢印２２のようにエンジン外に排出する。この時、インテークバルブは閉じている。【００１６】  図６に示すようにエクゾーストバルブ２７と７を閉じ、掃気インテークバルブ２６が開き、エンジン外より掃気が矢印２４のように、シリンダー１内に引き込まれ、エンジンシリンダー１内を掃気、冷却する。符号２５は潤滑油インジェクターで、符号１７は掃気用インテークバルブシートである。【００１７】  図７に示すように、クランク４の回転と共にピストン２は上昇する。エクゾーストバルブ２７が開き、インテークバルブ２６は閉じて、掃気は矢印２８のようにエンジン外に排出される。
【実施例】
【００１８】  ホンダＣＢ４００（２００１年製）の単気筒４サイクルＯＨＣ４バルブをボアストロークを９２×５８ｍｍ、ボアストローク比１：０．６とし、コンロッドを１２ｍｍ長くし、クランクを切りそろえた。カムシャフトの回転をクランクシャフトの３分の１とし、４バルブのタイミングを上述のようにして６サイクルエンジンに改造し、キャブレーターを外し、そこから上記図１に示すように水素と空気の１対２．５の混合ガスを圧入し、運転状況を（株）東京メーター製の試験装置ＧＷＥー８８／１５０Ｒでテストしたところ図８のような結果を得、最高回転２５００ｒ．ｐ．ｍ．１２ｋｗの軸出力を記録した。クランクのバランサーを軽くし、コンロッドを短く、ピストンの重さを軽減すれば、更なる成果も期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】  環境上、理想的燃料とされながら使い難い水素をトラブルなしに円滑に運転できるエンジンとして、自動車用のみならず、種々の産業的原動機として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明になる水素専用６サイクルエンジンの混合ガス吸入行程時の断面図と水素燃料供給の調圧式アクセル、水素・空気の混合器の全体的システム図
【図２】エンジン上蓋部の４バルブシートの配置図
【図３】混合ガスの圧縮行程の断面図
【図４】高圧混合ガスの爆発行程の断面図
【図５】排気行程の断面図
【図６】掃気吸入行程の断面図
【図７】掃気排気行程の断面図
【図８】実施例によるエンジン性能曲線図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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