JPH01500532A - 内燃機関の燃焼室内で液体または気体燃料を燃焼する方法および装置 - Google Patents

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】 本発明は、内燃機関、特に往復動またはロータリピストンエンジンの燃焼室内で 空気または他の酸化体の存在下で水を用いて液体または気体燃料を燃焼する方法 および装置に関する。

従来の内燃機関、特に自動車および工場に用いられるような火花点火形式のピス トンエンジンは約３０％の最大熱効率を示し、したがって燃焼室に供給される燃 料のエネルギー値と最終有効エネルギーとの比は約３０％に過ぎず、タービン、 ロータリビス１〜ンエンジン等も同様に低い効率を示す。

内燃機関に水または他の非燃料を導入することによって特殊な形式の内燃機関の 効率を増加することは一般に知られており、水を加える次の３つの異なった方法 が有利と考えられる。

１）燃焼室中への水の直接噴射（例えば、***特許第３．４３２．７８７号また は米国特許第４，４０８，５７３号）、２）燃焼室の上流の吸気路中への蒸気ま たは高温空気の導入（例えば、米国特許第４．４７９，９０７号または***特許 第２，６０２，２８７号）。

および ３）水中燃料エマルジョンを形成し、それを燃焼室中へ導入すること（例えば、 ***特許第３，２３６．２３３号または米国特許第４，４１２゜５１２号） これらの周知の装置のすべては１つまたは数個の作動パラメータに応答して、通 常は、エンジンスピード（例えば、米国特許第ｉ　４．］９９１．１３４号、吸 気路中の真空（例えば、米国特許第４．２４０．３８０号）、ノックセンサ（例 えば、米国特許第４，４０６，２５５号）、排気ガス圧力（例えば、米国特許第 ４，１９１，１３４号）および（または）吸気路中の温度（例えば、欧州特許第 ０．００９，７７９号）に応答して、作動する。これらの装置のすべては、生態 学上の有害な排気ガス、特にＣＯおよびＮＯＸの減少を同時に伴って効率を多少 改良する。

周知の装置の効率の改良は、はぼ約１０％ないし１５％であり、極めて顕著であ る。また、燃料消費はほぼ５０％も減少できる（米国特許第４，４７９，９０７ 号）。

効率をさらに増加させ燃料消費を減少するために、燃焼室の燃焼中の火炎最前部 前方の圧縮空気−燃料混合体の領域に、即ち空気−燃料混合体の点火後であって 最終ガスの自己点火前に水を直接噴射することが、他の多くの事柄の中で、提案 されている（***特許第３．１３３．９３９号）、このことは、１８．７・１ま での高圧縮比における”非制御状態”または臨界異常爆発または”ノック”温度 以下に間違いなく燃焼室中の温度を維持することを意図したものである。

前述の多様な先行技術から引き続いて、発明者は前述の特殊な形式の方法および 装置を提供するものであり、この方法および装置は、効率がさらに改良されて約 ６０％ないし６５％に至る燃料の節約および有害物質のかなりの減少が達成され る一方、特にレギュラーガソリンのような低オクタン価燃料またはアセチレン等 のようなオクタン価”０゛のような燃料を用いるときに、極めて低いエンジン速 度においてさえ極めて滑らかな燃焼を可能とするものである。

方法に関しては、特定した目的は請求項１の特徴部分およびさらに詳細にはそれ に続く方法の請求項によって解決され、装置に関しては、請求項１３の特徴部分 およびさらに詳細にはそれに続く装置の請求項によって解決される。

本発明の要旨は、空気−燃料混合体を生成し空気−燃料混合体を燃焼室に導入し て圧縮し点火する一方、水を燃焼室に直接導入することにあり、それによって、 空気−燃料混合体の初期燃焼、即ち一次燃焼が非制御状態または臨界（ノック） 温度Ｔｃ　くノック限界）の直ぐ下の温度で生じ、その燃焼が混合した水の対応 して進行する”二次燃焼”を生じさせるものである。”−次サイクル”および” 二次サイクル”が燃焼の任意の点、即ち火炎最前部の任意の点で起こり、このこ とは***特許第３，１３３，９３９号による解決とは対照的である。前記公報か ら知られる装置と対照的に本発明は燃焼室内で非制御状態の温度、即ち臨界温度 近くで”−次燃焼“を目的とするものであり、このことは水の対応する混合によ って制御される。今まで、当業者は、内燃機関のノッキングが間違いなく防止さ れるように、燃焼室内の臨界温度からできるだけ離れた温度において燃焼を行う 努力がなされてきた。ハイオクタン燃料が臨界荷重範囲においてのみ要求され、 そうでない場合にはエンジンはレギュラーガソリンで作動されるが、前述のよう な理由のために、ハイオクタン燃料が自動車用の高圧縮エンジンに用いられる。

しかしハイオクタン燃料（プレミアム　ガソリン）の使用はほとんど任意の作動 条件において充分なアンチノック効果を生じさせる。しかしながら、本発明によ ると、燃焼はノック限界の直ぐ下で生じ、燃焼室内のピーク温度は水の制御した 混合体によって任意の作動条件において非制御状態の温度、即ち臨界温度の直ぐ 下に維持される。したがって、燃焼室の温度は臨界温度より約１％ないし５％だ け下の温度であるように選ばれる。この温度は使用される燃料ばかりでなく臨界 圧縮比または臨界圧力によって決められる０本発明のシステム（方法および装置 ）を適用することによって、ノック限界以下の任意の作動状態において内燃機関 を運転でき、この作動状態の下で２５：１に至るまでの”実際の”圧縮比ρ（燃 料／空気）が達成できる。

驚くべきことに、本発明の方法および装置を適用することによって、１２００ｃ ｎｔオースチン自動車エンジンを用いて詳細に説明する実施例を参照して後述す るように、準閉鎖燃焼室を有する内燃機関においてアセチレンのような極度に爆 発性のガスを容易に燃焼することができる。

本発明の方法および装置を適用することによって、特定した従来の内燃機関と比 較して７０％まで効率を改良することが可能である。燃料消費は６５％まで減少 できる。また、ＣＯおよびＮＯｘの放出が最少にされる。結局、内燃機関は非鉛 添加ガソリンを燃焼するのに適している。しかし、特定した値が”−次燃焼”が 爆発温度の直ぐ下で生じるときのみ得られることに再び留意すべきである。燃焼 の任意の点で始められる”二次サイクル”が”−次サイクル″に続き、全体とし て進行する”滑らかな”燃焼が得られる。”二次サイクルパは、従来どうり、ノ ック限界の直ぐ下で起こった”初期、即ち一次燃焼”を減衰する。

本発明による所望の”２段階”燃焼を達成するために、燃料、空気または任意の 他の酸化体および水が燃焼室において最大限に均質化されねばならない、このよ うにして、燃焼が燃焼の任意の点において特定の方法で起こる。好ましくは、こ の目的のために水が対応する高圧力において微細に”ＲＷｊ＝され広範に分布し た形態で燃焼室に噴射され、噴射量が゛′−次燃焼”温度に応答して制御される 。

特に、水の供給は、燃焼が臨界温度Ｔｃより約１％ないし５％下の温度において 始まるように、燃焼室内に行き渡っている温度に応答して行われる。望ましくは 、”−次燃焼”は臨界温度の直ぐ下で、可能ならば、臨界温度の約１ないし２％ 下で任意の作動条件で生じる。水の噴射はそれにしたがって計量される。

吸気路中の負圧によって制御される水の付加的（間接）導入のための装置が設け られても良く、水のそのような導入は既に説明した水の導入に加算される。吸気 路中の負圧によって生じる水のそのような導入は、特に”−次燃焼″温度が急速 に臨界温度Ｔｃに近ずくとき、または水の直接噴射とは無関係に燃焼温度が臨界 温度より下で１％より少ないレベルに達するとき、起きる。水の間接導入は、非 臨界作動期間中”−次燃焼”が臨界温度に接近させられるように継続的に行われ ても良い。

驚くべきことに、本発明の方法によって何等の危険もなく極めて低い消費で高度 に爆発性のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を燃焼させることが可能である。１２００ｃ ｕｔオースチンエンジンでの試験運転で次の消費値が記録された６ 運転時間　１０分 回転速度　３０００ｒ、ｐ、ｍ Ｈ２Ｃ２の消費　０．３０ｋｇ Ｈ２Ｏの消費　３．０ｋｇ この試験運転におけるアセチレンに対する水の比はしたがって１０＝１であった 。また有害物質の放出はこの試験中最少であった。燃焼室において臨界温度の直 ぐ下の温度が燃料（アセチレン）および空気の一次燃焼に対して維持された。こ の試験中水噴射ポンプの吐出量は噴射段階中は一定であった。もぢろん、水噴射 ポンプの吐出量を燃焼室で検出される温度に応答して可変にすることもできる。

燃焼室の温度が臨界温度に近づけば近づくほど、水噴射ポンプの吐出量は高くな る。他の方法としては、水の他の間接導入が始められる。

さらに、燃焼室の外部冷却が重要である。この目的のために他の温度センサ（サ ーモカップル）が燃焼室を囲む水ジャケットに設けられて冷却水ポンプ用に制御 ユニットに接続されている。

”−次燃焼”温度の厳密な検出のために、温度センサは好ましくはピストン底部 に設けられ、そのセンサはセラミック層によって過度の熱および圧力から保護さ れる。水ポンプに接続するために吸気弁および（または）排気弁に対して温度セ ンサを設けることも考えられる。

本発明の方法によると、燃焼は２５：１までの“実際の”圧縮比で実施されるこ とができ、この”実際の”圧縮比は燃料および酸化体く空気）だけによって占め られる容積によって決められる。

このような高い”実際の”圧縮比は従来の内燃機関では不可能であった。

空気−燃料混合体と混合した水は部分的に周知の蒸発および凝縮方法（***特許 第３．１０２．０８８号または米国特許第４．２７９，２２３号を参照）によっ て排気ガスから回収できる。

もちろＸ７、本発明の装置が用いられるとき、他のエンジンパラメータが適用さ れねばならない。点火タイミングが上死点に接近するように移行され、上死点の 前および下死点の後で吸気弁の早い開放および遅い閉鎖がなされねばならないこ とが特に見い出されている。このようにして、°゛オーバーラツプ°°燃焼室の 良好な充填およびフラッシングを得るために増加される。

前述の温度センサとは別に、いわゆる爆発センサ、即ちノックセンサおよび（ま たは）燃焼室内の圧力を感知する圧力センサを設けて加圧水の噴射および（また は）外部冷却ポンプを制御することも可能である。ノックセンサの使用は周知で あり、実際の使用において、それは充分に正確なものでなく燃焼に特有のもので ないことが判明している。結局、初期燃焼をノック限界に接近させるように制御 することはノックセンサでは不可能である。その理由は、ノックセンサが応答す るときには、通常はノック限界に既に達しているかまたは越えてしまっているか らである。

方法に関する詳細および設計は従属項に記載されている。

以下に、添付図面を参照してアセチレンの燃焼およびレギュラーガソリンの燃焼 用内燃機関の実施例によって本発明を説明する。

図面は吸気連結を有する往復動ピストンエンジンの概略部分断面図である。アセ チレンが燃料として使用されている。３０は吸気管３１、吸気口３２および吸気 弁３３を有するシリンダヘッドを示す。吸気マニホルドから成る吸気路１１は吸 気管３１．に連結されており、吸気路の自由断面はスロットルバルブ２１によっ て可変である。２８はシリンダチャンバを示し、シリンダチャンバ内でビスｌ〜 ン２９が従来と同様に上下に往復動し、かつコネクチングロッド３５を介してク ランクシャツ）・（図示せず）に連結されているやシリンダチャンバ２８は冷却 水ジャケラｌ＝　３６で囲まれている。水は冷却水ポンプ１０’から冷却水ジャ ケット３６に供給される。シリンダヘッドに取付けられた排気弁は、吸気弁３３ の背後に配置されているので、図面」二には示されていない。点火プラグ３７が 吸気弁および排気弁の間でシリンダヘッドに取付けられている。この点まで、従 来設計の４ストロ一ク内燃機関に関するものである。

内燃機関の図示実施例の特徴は、一方において、燃料としてアセチレンを使用す ることにあり、他方として、燃焼室１２への導入前に吸気路１１中で空気−燃料 混合体に水を混合できることであり、また水噴射ノズル１４および水導管３を介 する水の直接噴射にある。燃焼室１２は、従来と同様に、一方のシリンダヘッド 壁およびピストンの底部で形成される。スロワ１〜ルバルブ２１の上流には一種 の混合室２２が吸気路１１中に形成されており、この混合室は絞りまたはベンチ ュリ２３によってエンジン側部に形成されている。燃料ジェット１５′および水 ジェツト］３が混合室２２に開口している。エンジンから離れた混合室２２の上 端においてエアクリーナ２が取付けられており、エアクリーナを通して燃焼空気 ３７がジェット１３および１５′を通過して混合室２２に入る１図示実施例にお いて、ジェット１３および１５′に導かれる水導管４および空気導管５は横方向 からエアクリーナ２を貫通している。ここで、このエアクリーナは内燃機関用の 市販のエアクリーナである。

他の燃料導管６が吸気マニホルド２７に開口しており、接線方向に延びる燃料入 口２６を形成している。これにより吸気管３１への他の直接燃料供給が可能とな り、それによって、燃焼室１２内のアセチレンの初期点火、即ち一次燃焼が推進 され、前述のように混合した水の滑らかな二次燃焼を始める。

２つの燃料導管５および６を通る燃料、即ちアセチレンの供給は圧力レギュレー タ１によって行われ、燃料は供給管７から供給される。供給管７は、燃焼予定の アセチレンが液体状態で含まれているアセチレンタンクに連通している。また、 圧力レギュレータ１は冷却剤回路に連通している熱交換器を含んでいる。高温水 供給管８を通して高温の冷却水が熱交換器に供給され、熱交換器において、熱が 燃焼予定のアセチレンに伝達される。それによって冷却された冷却水は放出管９ を通って冷却システムに戻される。

混合室内のアセチレンの膨張および蒸発の際起こる温度降下を補償してこの領域 の氷結を防止するために初期的に液状のアセチレンの加熱が必要である。同じこ とが燃料入口２６の領域にも適用できる。

水導管３および４の各々は水タンク（図示せず）に連通しており、水導管３は水 ポンプ１０“を含み、水ポンプによって加圧水が燃焼室１２に直接噴射される。

水導管４による水の供給およびそれに関連する水ジェツト１３は吸気路１１また は混合室２２内の負圧に応答して単独で生じる。前記負圧はスロットルバルブ２ ］によって制御される。ジェット１３を通る水の供給は図示実施例では負荷に依 存する。しかし、それは温度によっておよび（または）温度変化の応答して制御 されても良い。その場合には導管４は一次燃焼温度に応答して制御される（開放 、閉鎖、開放の程度）オン−オフバルブ（図示せず）を存する。導管３または水 ジェツト１４による燃焼室１２への水の供給はいずれの場合でも温度制御され、 燃焼室１２内の臨界温度Ｔｃ　（ノック温度）の直ぐ下の所定の温度を越えたと き、ポンプ１０が作動される。好ましくは、ポンプ１０は臨界（ノック）温度以 下のほぼ１ないし５％内の温度で作動される。温度を感知する２つのサーモカッ プル１７および１８が燃焼室１２に設けられており、導線３８．３つを介してポ ンプ１０の制御ユニットに接続されている。さらに、サーモカップル２０が冷却 水ジャケット３６用に設けられており、このサーモカップルからの信号は同様に ポンプ１０の制御ユニットに接続せれている。しかしながら、サーモカップル２ ０は外部冷却水ポンプ１０“を制御するために主に使用される。冷却水はサーモ カップル２０に応答して多少強調的に冷却水ポンプ１０’によって循環され、エ ンジンのオーバーヒートが防止される。このことは、ノック限界より直ぐ下の一 次燃焼が望まれかつ制御されているので、本発明の場合には重要である。ポンプ １０の吐出量がサーモカップル１７および１８によって検出される燃焼室１２内 の温度に応答して変化さでも良い。好ましくは、１つのサーモカップル１７が吸 気口３２に隣接して配置され、第２のサーモカップル１８が吸気口３２と点火プ ラグとの中間に配置される。このように配置したサーモカップルによって感知し た温度の比較によって、−次燃ｖｔ温度が高い精度で決定され燃料および水噴射 の適切な制御により臨界（ノック）温度に接近するようにもたらされる。

前述のように、燃焼室内での点火される燃料、水および吸気空気の均質な分布が 所望の複合サイクル燃焼に対して特に重要である。このため、水は点火プラグ３ ７に接近して配置した、即ち一次燃焼の源点に配置した一種のスプレィディフュ ーザを介して燃Ｍ、室】２に噴射される。エンジンの吸気領域における水の混合 は好ましくは燃料供給および吸気空気に向がいあって生じる。燃料出口は混合室 ２２内で下方に向いた水ジェツト１３の幾分下に配置されている。吸気＃８１１ の混合室２２におけるこの配列に起因して、燃料、空気および水の緊密な混合が 達成される。そのような混合を増加させるために、ａａ射水が出るとき噴霧化さ れる。この目的のために、水ジェフト】３は水が通って出る微開孔を有するノズ ルを含んでいる。好ましくは、孔は流れの方向に下方に傾斜している。さらに、 孔は、水ジェツト１３またはノズルの縦方向軸線を中心とする回転運動が存在す る水滴に与Ｚられるように、半径線に対し、て傾斜していてし良い、水滴に与え られる回転運動は同一方向または反対方向の何れでも良い。

また、燃料ジェット１５°から出る燃料が円錐状燃［１を形成するように広げら れる手段が設けられても良い、これはまた均質な分布および前述した成分の緊密 な混合に寄与する。

混合室２２内に、混合室２２に突出するノーズまたはバッフルプレートのような 形状のタービユレータが設けられても良い、このように、混合予定の成分が混合 室からベンチュリ２３を通って吸気管３１に向かって出る前に混合室内で休止す る。

本発明によって駆動されるエンジンは有害な物質を最少にしか放出しないで約２ ０　Ｏｒ、ｐ、ｍの速度で極めて滑らかに作動する。

排気ガス温度は比較的低い、燃料消費に対する水の比は約２：１またはそれ以上 である。とりわけ、これは用いられるエンジンの他の設計パラメータに依存する 。

アセチレンが供給される内燃機関は静止用途（非常用電カニニットおよび小電カ ニ場）に特に適したものである。アセチレンは容易に入手できる１例えば、それ は炭化カルシウムから生成される。また、燃料としてのアセチレンの使用は、例 えば、アセチレンが大気の酸素を燃焼し一酸化炭素または二酸化炭素を形成する カーバイドランプにおけるように長い間知られていた。今では、アセチレンはポ リ塩化ビニル（ＰＶＣ）が形成される重合に主に用いられている。しかしながら 、今まで、アセチレンの高エネルギ能力が内燃機関を作動するため、特に内燃機 関のノックのない作動のために利用されるような装置または方法は先行技術にお いて提案されていなかった。先行技術は、アセチレンの使用による内燃機間、特 に従来の自動車エンジンの作用的な安全運転に関する具体的なデータを含んでは いない、さらに、アセチレンは、製造のための出発物質が特に閉室した地理上ま たは政治上の領土に対して排他的な制限を与えることなしにほとんどとこでも充 分に入手できうるという利点を与える。

このように５多量の出発物質、即ち石灰、石炭、水および塩がある０例えば、石 灰は、地殻の主要成分としての石灰石採石場ｔたは石灰石の山にある石灰石から 、石灰岩から、海または内陸の水から、回収できる。同様に、前述の目的のため の充分な石炭およびコークがある。また実際に無制限の粟の水および塩がある。

アセチレンの生成は何ら特別の開発を要しない、その理由は、例えば溶接および 切断工程のために、前述のように、プラスチック物質または合成ゴム用の重要な 基本物質として、および化学肥料および殺虫剤の大規模な製造のために、等の他 の目的のために大規模に製造されているからである。空気の中でのアセチレンの 燃焼は、煤煙が形成されることなく、行われる利点がある。このように、本発明 の装置は環境に対して全く無害である。驚くべきことに、爆発の制限がアセチレ ンの高爆発性とは無関係になされることである。この点の関しては、本発明は遠 回りをしたが、試験によって極めて作用的に安全で何らの危険がないことが証明 された。

アセチレン消費に対する水消費の比は約２：１および７：ｌの間にあることを試 験が示した。エンジンの効率は７０％まで増加することが出来た。有害な物質の 放出が最少であった。排気ガスはほとんど無視できる量のＣＯＬか含まず、この ことは窒素酸化物ＮＯＸにも適用できる。

さらに１作動特性（性能、トルクおよび消費）が従来の内燃機関の作動特性に対 応したことが示された。

ガソリンでの試験は、平均して、水、ガソリン（レギュラガソリン）、空気の比 が０．５＋１　・２０　であることを示した。

燃焼室および（または）吸気？δに導入される水は室温である。

好ましくは、それは約６５℃の温度に予熱される。このことは、冷却水装置との 熱交換によってぢたは排気ガスから回収される水の混合体によってなされても良 い。

今までに租界的に実現されてきた原理とは対照的に、本発明は”吸熱エンジンの 燃焼室の内部で発生されるベーパサイクル”を実施する観念の保護を請求するも のである。

熱力学サイクルにおいて、二次流体と呼ばれる有効（発生した）蒸気の量がアク テ′イブ充填物の燃焼に要する燃焼空気（−次流体と呼ばれる）の質量に匹敵す る［１を有する。

熱力学サイクルにおいて、実際には、１つでがっ同一の反応時間において存在す る２つのアクティブ流体、即ち蒸気（余分な水の蒸発によって発生された）およ び燃焼ガス（−次流体の燃焼によって生成された）があり、これらは同一程度の 大きさのパーセンテージで有効である。

今まで周知の噴射装置および技術は、極めて少量の水の質量（空気の質量の数パ ーセント）の噴射を与え、従来技術よりわずかに上の効率を与えた。これらの効 率値は噴射した水量のパーセントに決して直接結びつがない。

今まで周知である熱力学サイクルと極めて対照的に、本発明で提案した熱力学サ イクルは、（吸気弁または気化器のスロットルバルブの上流で準備されて）噴射 され圧縮された充填物の温度、圧力および容積の特殊な熱拘哩条件が吸熱エンジ ンの燃焼室で形成されるときだけ、行われ、！Ｕが達成されて発生され、噴射し た水の分量が反応を平衡に維持し、固有のエンタルピーが（計画的な爆発作用で 開放される）エネルギーを利用することによって非常に上昇する。エネルギーは 、さしなければ、有効ではない（または充填物に噴射され均質化した水との熱交 換がなければ、回収できずに失われる）。

したがって、水の分Ｉが多くなればなるほど、空気−燃ｆ−１混合体の爆発が活 発となる。最終的な分析において、エンジンの作動サイクルからの生成物（エン ジンの一次流体）とは別に、極めて高いニオ・ルギーを有する有効な多量の過熱 蒸気がある。

噴射した水によって果たされる役割は、したがって、今まで知られている役割、 即ち異常燃焼に起因する温度のピークを防止することではない。このことはエン ジン設計に属する周知の今まで受け入れられていたルールのすべてと対照的であ る。それは、大量のエネルギーくさもないと、有効でない）を取り出し、そのエ ンタルピーを増加させ、膨張期間中それを連続的に開放することによって、（適 当な方法で点火される）爆発反応に参加する充填物に乳化した水の仕事による。

前述のことから、タービン設備において、バーナーの内部での燃焼工程によって 極めて高い効率の吸熱サイクルを発生させることが可能であり、かなりの量の過 熱蒸気が得られ、この過熱蒸気は酸素キャリアとして用いられる空気に匹敵しう るちのである。

次に、蒸気はタービン内で膨張する。前述の手順によって、従来のガスタービン ユニットより確実に高い効率の値が得られる。

このように、極めて高いエンタルピーを有する蒸気がガス燃焼を越えて発生され 、それと同時に、エネルギー発生装置用の種々の従来の装置（ヒータ、バーナ、 過熱器、熱交換器、凝縮器等〉で起こる損失の大幅な減少が得られる。

国際調査報告 ―、−−＾−エ、昧ＰＣＴ／ＥＰ　８７１００２９１ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ 　ＩｈＪＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲ ＮＡＴＩＯＮＡＬＡＰＰＬＩＣＡＴ？０ＮＮＯ，ＰＣＴ／ＥＰ８７１００２’） １（ＳＡ　１７６９３）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気または他の酸化体の存在下で内燃機関特に往復動またはロータリピスト ンエンジンの燃焼室内で水を利用することによって液体または気体状燃料を燃焼 する方法において、１つまたは数個の選ばれた段階中、特に全作動中、作動依存 量の水を燃焼室内に導入または直接噴射し、臨界（ノック）温度（Ｔｃ）即ちノ ック限界の直ぐ下で燃料および空気の進行的な一次燃焼を生じさせ、それによっ て混合した水の対応する進行的な二次燃焼を始めさせることを特徴とする燃焼方 法。 ２．請求項１記載の方法において、水が微細に噴霧した形状で導入されることを 特徴とする方法。 ３．請求項１または２に記載の方法において、燃焼がレギュラガソリン等の低オ クタン価燃料を用いて行われることを特徴とする方法。 ４．請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法において、燃焼が燃料として アセチレン（Ｃ２Ｈ２）を用いて行われることを特徴とする方法。 ５．請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法において、水が内燃機関の吸 気領域で作用する負荷依存負圧によって内燃機関の吸気領域内に付加的に吸引さ れ、および（または）燃焼室内の温度（燃焼温度）に応答して加圧下で噴射され ることを特徴とする方法。 ６．請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法において、燃焼室内への水の 噴射は燃焼温度が一次燃焼の臨界温度（Ｔｃ）に近づくときには常に生じ、水の 導入または噴射は臨界温度（Ｔｃ）より下の約１ないし５％である所定の低温度 限界以下に燃焼温度が降下したとき再び中断されることを特徴とする方法。 ７．請求項５または６記載の方法において、付加的な水は、燃焼温度が急速に燃 焼温度に接近するかまたは臨界温度（Ｔｃ）以下の約１％より小さい値に達する とき、内燃機関の吸気領域に導入されることを特徴とする方法。 ８．請求項１ないし７のいずれか１つ、特に５項の方法において気体状燃料、特 にアセチレンが用いられ、この燃料は燃焼室の導入される前に予め加熱されるこ とを特徴とする方法。 ９．請求項５ないし８のいずれか１つに記載の方法において、吸気領域内の水の 付加的混合の場合、３つの成分（燃料／空気／水）が準閉鎖混合スペースに導入 され、そこで緊密に混合されることを特徴とする方法。 １０．請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法において、燃焼が３５：１ までの“実際の”圧縮比で行われることを特徴とする方法。 １１．請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の方法において、燃料／空気混 合体に混合した水は排気ガスから少なくとも部分的に凝縮されることを特徴とす る方法。 １２．請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の方法において、スパーク点火 の場合、点火タイミングが上死点に接近するように移行され、上死点の前で吸気 弁が早く開かれ、下死点の後で吸気弁が遅く閉じられることを特徴とする方法。 １３．内燃機関、特に往復動またはロータリピストンエンジンの燃焼室（１２） 内の空気または他の酸化体の存在下で液体または気体状燃料を燃焼する装置にお いて、燃焼室（１２）に水を計量して導人する手段を有し、計量手段はポンプ（ １０）を有しポンプの吐出量は内燃機関の少なくとも１つの作動パラメータに応 答して制御され、特に請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の方法を実施す るために、ポンプ（１０）は燃焼室（１２）内の燃料および空気の“一次燃焼” の際の温度によって制御され、前記ポンプは、前記温度が臨界“ノック”温度（ Ｔｃ）、ノック限界の直ぐ下のレベル、特に臨界温度（Ｔｃ）以下約１ないし５ ％であるレベルに上昇するとき、作動されることを特徴とする装置。 １４．請求項１３記載の装置において、ポンプ（１０）による水の制御した導人 に加えて，吸気路に開口するジェット（１３）を通して水を導人することがなさ れ、この導入は吸気路（１１）内の負圧に依存することを特徴とする装置。 １５．請求項１３または１４記載の装置において、ポンプ（１０）に関連する制 御ユニットは少なくとも１つのサーモカップル（センサ１７および（または）１ ８）に接続されており（導線３８、３９）、サーモカップルは燃焼室（１２）に 突出するかまたは燃焼室（１２）を形成する壁（シリンダヘッド１６）内に配置 されかつ燃焼室（１２）に向いていることを特徴とする装置。 １６．請求項１３ないし１５のいずれか１つに記載の装置においてポンプ（１０ ）またはポンプ用制御ユニットが燃焼室（１２）の直ぐ近くの外部冷却水の温度 を検出するサーモカップル（温度センサ２０）に接続されており、もし適切なら ば、ピストン（２９）の底部に関連するさらに他のサーモカップル（温度センサ ）に接続されており、燃焼室（１２）に直接関連するサーモカップル（１７、１ ８）と共に前記サーモカップルを介してポンプ（１０）が実際の一次燃焼温度の 関数で制御されて、ポンプ（１０）は、一次燃焼温度が臨界一次ノック温度（Ｔ ｃ）の直ぐ下の低温度限界より上昇したとき作動されることを特徴とする装置。 １７．請求項１３ないし１６のいずれか１つに記載の装置において燃料、空気お よび水を緊密に混合する準閉鎖混合室（２２）が吸気路（１１）内でその内に通 常配置されたスロットルバルブ（２１）の上流に設けられ、空気および水、もし 適切ならば、燃料が混合室中に向流の流れで導人されることを特徴とする装置。 １８．請求項１７記載の装置において、混合室（２２）がエアクリーナ（２）お よびベンチュリ（２３）の間に配置され、前記ベンチュリがスロットルバルブ（ ２１）の上流に設けられていることを特徴とする装置。 １９．請求項１３ないし１８のいずれか１つに記載の装置において“準”混合室 （２２）に開口している水ジェット（１３）は多数の微細孔（２４）を含むノズ ル（２５）から成ることを特徴とする装置。 ２０．請求項１９記載の装置において、ノズル（２５）に形成した孔（２４）は 流れの方向に向けられ、および（または）ノズル（２５）の半径方向の線に傾斜 していることを特徴とする装置。 ２１．請求項１４ないし２０のいずれか１つに記載の装置において“準”混合室 （２２）に開口している水導管（４）は、燃焼室の温度変化の応答して制御され る、即ち開閉されるオン−オフバルブを設けていることを特徴とする装置。 ２２．請求項１３ないし２１のいずれか１つに記載の装置において燃焼性ガス、 特にアセチレンが燃料として用いられるとき、少なくとも他の燃料入口（２６） がスロットルバルブの下流で吸気路（吸気マニホルド２７）に開口していること を特徴とする装置。 ２３．請求項２２記載の装置において，熱交換器および（または）ガス圧力レギ ュレタ（１）が燃料入口（１５′、２６）の上流に設けられていること特徴とす る装置。 ２４．請求項１３ないし２３のいずれか１つに記載の装置においてポンプ（１０ ）および（または）水導管（４）に関連するオンーオフバルブがノックまたは爆 発センサによって付加的に制御されることを特徴とする装置。 ２５．請求項１３ないし２４のいずれか１つに記載の装置においてポンプ（１０ ）が排気ガス温度を感知するサーモカップル（温度センサ）によって付加的に制 御されることを特徴とする装置。 ２６．請求項１３ないし２５のいずれか１つに記載の装置において燃焼室（１２ ）がポンプ（１０）を作動する圧力センサと関連し、ポンプ（１０）は燃焼室（ １２）内の臨界“ノック”圧力（Ｐｃ）の直ぐ下の所定の圧力が越されるとき作 動されることを特徴とする装置。