JPH06101495A

JPH06101495A - ターボコンパウンド式多気筒ガスエンジン

Info

Publication number: JPH06101495A
Application number: JP4277718A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、熱効率を向上させたターボコンパ
ウンド式多気筒ガスエンジンを提供する。【構成】本発明は、少なくとも４気筒以上の各気筒を
着火順序が連続しない２つの気筒をグループにして各グ
ループにターボチャージャ３５を設けるものであり、第
１気筒と第４気筒に排気マニホルド３３Ａを、第２気筒
と第３気筒に排気マニホルド３３Ｂを連結する。排気マ
ニホルド３３Ａ，３３Ｂに対して水を噴射させる水噴射
ノズル３８を設ける。水噴射ノズル３８から噴射した水
は排気系で蒸発させて蒸気を生成し、ガス流量を増加さ
せ、ターボチャージャ３５を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼室からの排気ガ
スを排出する排気マニホルド及び該排気マニホルドの後
流に配置されたターボチャージャを有する多気筒ガスエ
ンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ナチュラルガスを主燃料とするエ
ンジンは、コジェネレーション型エンジンとして、政
府、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進められて
いる。このコジェネレーション型エンジンは、動力を発
電機で電気エネルギーとして取り出し、排気ガスエネル
ギーが有する熱を熱交換器で水を加熱して温水にして給
湯用として利用している。そして、このコジェネレーシ
ョン型エンジンは、都市内電気供給システムとして利用
されることが期待されている。

【０００３】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開平１−２３２１１９号公報、実公平３
−４１０６８号公報に開示されたものがある。

【０００４】特開平１−２３２１１９号公報に開示され
た水素・液化天然ガス用エンジンは、エンジンの低負荷
運転状態においては燃料たる水素と液化天然ガスとの何
れか一方を供給すると共に、エンジンの高負荷運転状態
においては燃料たる液化天然ガスを供給すべき制御手段
を設けたものである。

【０００５】更に、実公平３−４１０６８号公報に開示
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とするガスエンジンは、燃料がガス体で
あるので、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気ポート
から吸入し、圧縮、着火されるので、圧縮比を大きくす
ることができず、理論熱効率（η＝仕事の熱換算／燃料
の熱量）は必ずしも高くない。通常使用されているガス
エンジンは、圧縮比が９〜１３程度であり、理論熱効率
は４８％に過ぎないものであり、ガスエンジンの動力を
電気エネルギーにした場合には、正味熱効率は３４〜３
５％で、場合によっては３０％を割るような効率であ
る。従って、冷却水損失及び排気ガスエネルギーとして
は、燃料の６５〜７０％のものが放出され、この熱エネ
ルギーを熱交換器によって温水を作り、給湯用にしても
該温水が余りに多量となり、一般の利用設備では十分に
利用できないという現状である。従って、ガスエンジン
から得られる電気エネルギーとしては、コストの高いも
のになる。

【０００７】そこで、ガスエンジンから電気エネルギー
として取り出す場合に、熱効率を向上させることが望ま
れているのが現状である。そこで、ガスエンジンに遮熱
型ガスエンジンを取り入れ、熱効率を向上させることが
考えられるようになった。ガスエンジンは、ナチュラル
ガスを燃料とするものであり、燃料が気体である。そこ
で、吸入行程でガスを吸入し、次いで圧縮すると、高圧
縮となり温度が高くなり、自己着火の現象即ちノッキン
グが発生する。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は
圧縮比が１２以下でないと自己着火する。また、エンジ
ンの熱効率については、圧縮比が小さいと熱効率が小さ
くなるということが理論的、実験的に確認されている。

【０００８】また、遮熱エンジンでは、燃焼室の壁面温
度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火タ
イミング前に自己着火するという自己着火性の問題が増
加する。即ち、遮熱エンジンでは、燃焼室壁面温度が約
６００℃以上に高くなるため、ナチュラルガス、ガソリ
ン等を燃料とした場合には、圧縮比を高くなるように構
成した場合には、吸気弁から吸入空気と燃料通路からの
燃料ガスとが混合して高圧縮されると、自己着火が発生
し、上死点ＴＤＣのはるか手前で燃焼を始めることにな
り、ノッキングを起こしてエンジンとして成立しないも
のになる。

【０００９】また、ターボチャージャを備えたターボコ
ンパウンド式ガスエンジンでは、熱効率を如何に大きく
できるかが問題である。ターボコンパウンド式ガスエン
ジンは、レシプロケーティングエンジンとガスタービン
を組み合わせたものであり、２つのシステムが異なった
性質を持っているため、その最適な組み合わせが性能向
上のために必要である。エンジンの回転数が小さい場合
のターボコンパウンドでは、空気流量の小さいことが性
能の低下に繋がり、従来の多くのシステムで効率の向上
を果たしていない。

【００１０】更に、ガスエンジンから排出される排気ガ
スが有する熱エネルギーを有効に回収するため、排気ガ
ス通路に対して水噴射を行い、噴射された水を蒸発させ
て排気ガスのガス質量を増加させることが考えられる。
ガスエンジンでは燃料が気体であるので、ガス燃料と空
気との混合が容易であり、燃焼後の排気ガスに含まれる
排気すすの発生は液体燃料のものに比較して少ないもの
である。

【００１１】そこで、この発明の目的は、多気筒から排
出される排気ガスのガス質量を増加させて排気ガスエネ
ルギーを有効に回収して熱効率を向上させるため、多気
筒ガスエンジンにおける気筒を２つ宛グループ化し、各
グループの気筒に対してそれぞれターボチャージャを設
け、排気通路に水噴射を行って水を蒸発させて蒸気を生
成し、ガス質量を増加させて該蒸気エネルギーと排気ガ
スエネルギーによってターボチャージャ、エネルギー回
収装置を駆動して回収エネルギーの向上を図り、熱効率
をアップするターボコンパウンド式多気筒ガスエンジン
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ガス燃料を燃焼させる燃焼室、該燃焼室か
らの排気ガスを排出する排気ポートに連結した排気マニ
ホルド、該排気マニホルドに連結した排気管及び該排気
管に連結したターボチャージャを有するターボコンパウ
ンド式多気筒ガスエンジンにおいて、少なくとも４気筒
以上の各気筒を着火順序が連続しない２つの気筒をグル
ープにし、前記排気マニホルドを前記各グループの前記
排気ポートに連結した各排気マニホルドから構成し、前
記各排気マニホルドに連結した各排気管に水噴射ノズル
をそれぞれ配設し、更に前記ターボチャージャを前記各
排気管にそれぞれ連結した各ターボチャージャから構成
したことを特徴とするターボコンパウンド式多気筒ガス
エンジンに関する。

【００１３】また、このターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンにおいて、前記各ターボチャージャの各ター
ビンの出口側排気管を１つに集めた集合排気管、及び該
集合排気管に連結したエネルギー回収装置及び該エネル
ギー回収装置で発生した電力を集める集電器を有するも
のである。

【００１４】また、このターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンにおいて、一方の前記水噴射ノズルは第１気
筒の排気行程終了時と第４気筒の排気行程終了時とに前
記排気管内に水を噴射し、他方の前記水噴射ノズルは第
２気筒の排気行程終了時と第３気筒の排気行程終了時と
に前記排気管内に水を噴射するものである。

【００１５】

【作用】この発明によるターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンは、上記のように構成されており、次のよう
に作用する。即ち、このターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンは、２つの気筒をグループにし、各グループ
の前記気筒の排気管にターボチャージャを連結し、前記
排気管に水噴射ノズルをそれぞれ配設したので、排気ガ
スの通過によって前記排気管内は加熱され、加熱された
前記排気管に前記水噴射ノズルから水を噴射すると、該
噴射水は直ちに蒸発する。水が蒸発して蒸気が発生する
ことでガス質量が増加し、蒸発した蒸気エネルギーは後
流の各ターボチャージャを駆動して仕事をする。即ち、
１８ｇｒの水の質量は、蒸発して蒸気になれば、２２．
４リットルのガス質量に増加する。従って、前記排気管
に与えられた熱エネルギーは蒸気エネルギーに変換され
て有効に回収され、熱効率を向上できる。

【００１６】特に、各気筒を着火順序が連続しない２つ
の気筒をグループにしているので、排気管に排気ガスが
流れた後には休止状態が存在することになるので、その
排気ガスの流れが休止したタイミングに水噴射するよう
にコントロールすれば、水噴射ノズルから水噴射されて
排気管内の圧力が増加しても、排気弁が燃焼室を閉鎖し
ており、蒸気が逆流することもなく、また、エンジン仕
事に排圧増加を加えることなく、タービン仕事を増加さ
せることができる。しかも、ターボチャージャは全行程
において排気ガス又は蒸気の何れかから回転エネルギー
を与えられて常に駆動されることになり、ターボチャー
ジャのコンプレッサによって吸気ブースト圧を上昇させ
ることができ、エンジンの吸入行程時の仕事量が増加
し、熱効率を向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるター
ボコンパウンド式多気筒ガスエンジンの実施例を説明す
る。図１はこの発明によるターボコンパウンド式多気筒
ガスエンジンのシステムの一実施例を示す概略図、図２
は水噴射ノズルの一例を示す説明図、及び図３は図１の
システムの詳細を示す説明図である。

【００１８】図１には、このターボコンパウンド式多気
筒ガスエンジンを４気筒ガスエンジンに適用した実施例
が示されている。この多気筒ガスエンジンは、ガス燃料
を燃焼させる遮熱構造の壁体等で形成した燃焼室、該燃
焼室からの排気ガスを排出する排気ポート３１、該排気
ポート３１に連結した排気マニホルド３３Ａ，３３Ｂ、
該排気マニホルド３３Ａ，３３Ｂに連結した排気管３４
及び該排気管３４に連結したターボチャージャ３５を有
している。各ターボチャージャ３５のタービン４０の出
口側排気管４３に連結した集合排気管４４は、エネルギ
ー回収装置４５のタービン４６に連結されている。エネ
ルギー回収装置４５では、タービン４６の駆動によって
発電機４７が作動し、発電機４７で発生した電力は集電
器４９に蓄電され、電気出力として使用される。また、
多気筒ガスエンジンのクランクシャフト５０には、発電
機４８が設けられており、回転力は発電機４８によって
電気エネルギーとして集電器４９に蓄電され、電気出力
として使用される。

【００１９】この多気筒ガスエンジンは、特に、各気筒
を２つ宛にグループ化して、該各グループの排気ポート
３１に排気マニホルド３３Ａ，３３Ｂをそれぞれ設け、
該排気マニホルド３３Ａ，３３Ｂに水噴射ノズル３８を
設け、更に該水噴射ノズル３８から水を噴射させるため
作動する水噴射ポンプ３９を有していることを特徴とす
る。

【００２０】この多気筒ガスエンジンを４気筒ガスエン
ジンに構成した場合には、排気マニホルドを第１気筒♯
１と第４気筒♯４の各排気ポート３１に連結する排気マ
ニホルド３３Ａと第２気筒♯２と第３気筒♯３の各排気
ポート３１に連結する排気マニホルド３３Ｂから構成
し、排気マニホルド３３Ａ，３３Ｂに水噴射ノズル３
８，３８をそれぞれ設ける。この４気筒ガスエンジン
は、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の４つ
のサイクルを繰り返して駆動され、着火順序としてはク
ランクシャフト５０の回転バランスを考慮して第１気筒
♯１→第３気筒♯３→第４気筒♯４→第２気筒♯２に設
定されている。

【００２１】更に、この多気筒ガスエンジンにおいて、
排気管３４，３４にはターボチャージャ３５，３５が連
結されている。ターボチャージャ３５は、ガスエネルギ
ーによって駆動されるタービン４０と該タービン４０に
シャフトを通じて連結したコンプレッサ４１から構成さ
れている。コンプレッサ４１からの圧縮空気は吸気通路
４２を通じて吸気ポート２５から各気筒に吸入空気とし
て供給することができる。また、ターボチャージャ３５
には、図示していないが、発電・電動機を設けることも
できる。ターボチャージャ３５に発電・電動機を設ける
ことによって、該発電・電動機をタービン４０の作動に
よって駆動し、シャフトの回転エネルギーをコンプレッ
サの作動のみでなく、電気エネルギーとして回収するこ
とができる。更に、このターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンでは、ターボチャージャ３５の後流に排気ガ
スエネルギーを回収するエネルギー回収装置４５が設け
られている。

【００２２】この多気筒ガスエンジンにおいて、各水噴
射ノズル３８，３８は、各気筒の排気マニホルド３３
Ａ，３３Ｂに水を噴射するようにコントロールされてい
る。水噴射ノズル３８，３８からの水噴射を各気筒の圧
縮行程終了時に行なうことによって、排気管３４には４
つのサイクル全てにわたって排気ガス又は蒸気が流れ、
排気ガスエネルギー又は蒸気エネルギーによって４つの
サイクルにおいて常にターボチャージャ３５が駆動され
るようになる。

【００２３】図５を参照して、第１気筒♯１と第４気筒
♯４の排気ポート３１に連結された排気マニホルド３３
Ａ側の作動について説明する。このターボコンパウンド
式多気筒ガスエンジンにおいて、第１気筒♯１の排気行
程時に、第１気筒♯１からの排気ガスは排気マニホルド
３３Ａから集合管３６を通って排気管３４へと流れ、該
排気ガスは排気マニホルド３３Ａ、集合管３６及び排気
管３４内を加熱してターボチャージャ３５を駆動する。
次いで、第１気筒♯１は圧縮行程が終了して吸入行程に
移行するが、この時、水噴射ノズル３８から水を噴射す
る。噴射された水は排気ガスで加熱された排気系内に蓄
熱された熱エネルギーによって蒸発させられ蒸気を発生
させる。発生した蒸気は、ガス質量を増加して排気管３
４からターボチャージャ３５に送り込まれ、ターボチャ
ージャ３５を駆動する。

【００２４】次いで、第１気筒♯１は吸入行程終了後に
圧縮行程に移行するが、第１気筒♯１の圧縮行程時に
は、第４気筒♯４は排気行程になっている。従って、排
気マニホルド３３Ａには第４気筒♯４からの排気ガスが
流れることになる。排気マニホルド３３Ａを通った排気
ガスは集合管３６を通って排気管３４へと流れ、その排
気ガスはターボチャージャ３５を駆動する。次いで、第
４気筒♯４は圧縮行程が終了して吸入行程に移行する
が、この時、水噴射ノズル３８から水を噴射する。噴射
された水は排気ガスで加熱された排気系内に蓄熱された
熱エネルギーによって蒸発させられ蒸気を発生させる。
発生した蒸気は、ガス質量を増加して排気管３４からタ
ーボチャージャ３５に送り込まれ、ターボチャージャ３
５を駆動する。従って、この多気筒ガスエンジンでは、
ターボチャージャ３５は４つの行程中に常に排気ガス又
は蒸気の何れかで駆動されることになる。

【００２５】また、第２気筒♯２と第３気筒♯３の排気
ポート３１に連結された排気マニホルド３３Ｂ側の作動
についても、排気マニホルド３３Ａ側の作動と同様であ
るので、ここではその説明は省略する。

【００２６】次に、図４を参照して、この多気筒ガスエ
ンジンに適用できる遮熱型ガスエンジンの一実施例を説
明する。図４は多気筒ガスエンジンの１つの気筒を示す
断面図である。このガスエンジンは、シリンダブロック
１４、シリンダブロック１４に固定されたシリンダヘッ
ド７、シリンダヘッド７に形成された吸気ポート２５、
吸気ポート２５に配置された吸気弁２０、シリンダヘッ
ド７に形成された排気ポート３１（図３）、排気ポート
３１に配置された排気弁３２（図３）、シリンダヘッド
７に形成した穴部１９に配置した遮熱構造の壁体３で形
成した副室２、シリンダブロック１４に形成した孔部２
１に嵌合したシリンダライナ２２、該シリンダライナ２
２に形成したシリンダ１８内を往復運動するピストン１
５、シリンダ１８側に形成される遮熱構造の主室１、及
び主室１と副室２とを連通する壁体３に形成した連絡孔
３０を有している。

【００２７】この遮熱型ガスエンジンにおいて、主室１
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。ヘッドライナ
１０は、シリンダ１８の一部を構成するライナ上部２８
とヘッド下面部１１から構成されている。ヘッド下面部
１１の上面には、副室２を構成する壁体３が一体的に形
成されている。壁体３は、シリンダヘッド７の穴部１９
に嵌合した上部壁体１２と下部壁体１３から構成されて
いる。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。

【００２８】この遮熱型ガスエンジンにおいて、燃料と
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク２７、燃料
タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室６、
蓄圧室６のナチュラルガスを燃料入口２３から副室２に
供給するため副室２と蓄圧室６を連通する燃料通路８、
主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置した連絡
孔弁４、及び燃料入口２３に配置して吸入行程に開放し
て副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５を有して
いる。

【００２９】また、連絡孔３０の領域では、燃焼ガスで
高温になるため、連絡孔３０に配置した連絡孔弁４は高
温強度を有する耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素
等のセラミックスから製作されている。燃料弁５は、電
磁力で開閉される電磁弁駆動装置を有しており、エンジ
ン負荷に応じて開弁期間が決定されている。燃料弁５が
燃料入口２３を開放することによって、ナチュラルガス
であるガス燃料が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給
される。

【００３０】また、ピストン１５は、耐熱性に優れた窒
化ケイ素等のセラミックスから成るピストンヘッド１６
と、ピストンヘッド１６に結合リング２９でメタルフロ
ーによって固定したピストンスカート１７から構成され
ている。

【００３１】主室１を形成する壁体であるヘッドライナ
１０、副室２を形成する壁体３を構成する上部壁体１２
と下部壁体１３、シリンダライナ２２及びピストンヘッ
ド１６は、耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等の
セラミックスで作製されている。従って、燃焼後期のガ
ス温度が高くなっても十分な耐熱性、高温強度を有し、
未燃炭化水素ＨＣ等の排出が少なくなり、高効率のエン
ジンを構成できる。

【００３２】この遮熱型ガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作動される。この遮熱型ガ
スエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気
行程の４つの行程を順次繰り返すことによって作動され
るものであり、まず、吸入行程では、吸気弁２０が吸気
ポート２５を開放して主室１に吸入空気が供給され、連
絡孔弁４によって連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料弁５
を開放して燃料通路８を通じて蓄圧室６から副室２にナ
チュラルガスのガス燃料が供給される。この時、副室２
には、燃焼後の排気ガスが残留しているので、蓄圧室６
からのガス燃料が導入されると、ガス燃料は受熱して副
室２内で活性化する。

【００３３】次に、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
圧縮行程では、連絡孔弁４によって連絡孔３０を閉鎖し
ておき、主室１で吸入空気を高圧縮して圧縮比を大きく
する。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁４が連絡孔３０
を開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温（例えば、
６５０℃）化した圧縮空気を主室１から副室２へ流入さ
せ、該吸入空気は活性化したガス燃料と混合を促進して
着火燃焼し、燃焼が急速に進展して燃料リッチでＮＯ_X
を低減した状態で燃焼し、次いで、副室２の火炎が主室
１へ噴出し、膨張行程へ移行し、主室１に存在する新気
と混合を促進して短期間に二次燃焼を完結する。この膨
張行程では、連絡孔３０の開放状態を維持して副室２か
ら主室１へ火炎を噴出させて仕事をさせ、排気行程終了
付近で連絡孔３０を連絡孔弁４を作動して閉鎖する。

【００３４】この遮熱型ガスエンジンは、上記のよう
に、副室２に連絡孔３０と燃料入口２３を設け、ナチュ
ラルガスを溜めた燃料タンク２７からのナチュラルガス
を蓄圧室６に蓄圧し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料入口２３か
ら副室２内に供給し、また吸気ポート２５から主室１へ
吸入した吸入空気を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖して
副室２に吸入空気が供給されない状態で、ピストン１５
の上昇の圧縮行程で圧縮されるので、吸入空気が主室１
内で高圧縮されても、副室２内に供給されたガス燃料は
主室１とは連絡孔弁４で遮断されているので自己着火す
ることがなく、ノッキングが発生することがない。

【００３５】また、連絡孔弁４が連絡孔３０を開放する
ことで、主室１から高圧縮比の吸入空気が副室２に流入
して燃料ガスと吸入空気とが混合して着火し、当量比の
大きい燃料リッチな状態で高速燃焼してＮＯ_Xの発生が
抑制される。更に、燃焼後に排気ガスを含んだ副室２に
は、蓄圧室６からのガス燃料が導入され、該ガス燃料は
副室２内で受熱して活性化する。

【００３６】

【発明の効果】この発明によるターボコンパウンド式多
気筒ガスエンジンは、上記のように構成されており、次
のような効果を有する。即ち、このターボコンパウンド
式多気筒ガスエンジンは、排気マニホルドの集合管内に
配設した水噴射ノズルを配設したので、水噴射ノズルか
ら噴射された水は蒸気となってガス質量を増加させるこ
とになり、その蒸気エネルギーはターボチャージャを駆
動して有効に熱エネルギーが回収され、エンジンの熱効
率を向上させることができる。しかも、少なくとも４気
筒以上の各気筒を着火順序が連続しない２つの気筒をグ
ループにし、各グループの排気ポートに各排気マニホル
ドを連結し、グループに１つのターボチャージャを設
け、各排気マニホルドに水噴射ノズルをそれぞれ配設し
たので、噴射水が蒸気になったとしても、燃焼室は排気
弁で閉鎖されており、エンジン仕事に対して排気圧を増
加させることはなく、ターボチャージャのタービン仕事
を増加させることができる。

【００３７】また、この多気筒ガスエンジンを４気筒ガ
スエンジンに構成し、前記排気マニホルドを第１気筒と
第４気筒の各排気ポートに連結する排気マニホルドと第
２気筒と第３気筒の各排気ポートに連結する排気マニホ
ルドから構成し、前記各排気マニホルドに水噴射ノズル
をそれぞれ設けたので、排気系に残留する熱エネルギー
によって噴射水は加熱され、蒸発して蒸気を発生させ
る。その蒸気エネルギーでターボチャージャは駆動され
ることになる。

【００３８】また、この多気筒ガスエンジンは、連絡孔
を連絡孔弁で遮断した状態で副室にガス燃料を供給し、
主室に吸入空気を供給する。そして、副室内には空気が
存在しない状態であるので、副室にガス燃料のガス質量
を大きくした状態で供給することができる。また、吸入
空気が主室内で高圧縮圧力になっても前記副室は前記連
絡孔弁で閉鎖して前記主室とは遮断されており、前記副
室内の活性化したガス燃料が自己着火することなく、ノ
ッキングが発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジンのシステムの一実施例を示す概略図である。

【図２】水噴射ノズルの一例を示す説明図である。

【図３】図１のシステムの詳細を示す説明図である。

【図４】このターボコンパウンド式多気筒ガスエンジン
に組み込まれた遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断
面図である。

【図５】このターボコンパウンド式多気筒ガスエンジン
における第１気筒と第４気筒とからの排気ガスの排気時
期、及び水噴射ノズルからの水噴射時期の関係を示す説
明図である。

【符号の説明】

１主室（燃焼室）７シリンダヘッド３１排気ポート３３Ａ，３３Ｂ排気マニホルド３４排気管３５ターボチャージャ３８水噴射ノズル３９水噴射ポンプ４３出口側排気管４４集合排気管４５エネルギー回収装置４９集電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｂ 61/00 Ｅ 7541−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス燃料を燃焼させる燃焼室、該燃焼室
からの排気ガスを排出する排気ポートに連結した排気マ
ニホルド、該排気マニホルドに連結した排気管及び該排
気管に連結したターボチャージャを有するターボコンパ
ウンド式多気筒ガスエンジンにおいて、少なくとも４気
筒以上の各気筒を着火順序が連続しない２つの気筒をグ
ループにし、前記排気マニホルドを前記各グループの前
記排気ポートに連結した各排気マニホルドから構成し、
前記各排気マニホルドに連結した各排気管に水噴射ノズ
ルをそれぞれ配設し、更に前記ターボチャージャを前記
各排気管にそれぞれ連結した各ターボチャージャから構
成したことを特徴とするターボコンパウンド式多気筒ガ
スエンジン。
【請求項２】前記各ターボチャージャの各タービンの
出口側排気管を１つに集めた集合排気管、及び該集合排
気管に連結したエネルギー回収装置及び該エネルギー回
収装置で発生した電力を集める集電器、を有することを
特徴とする請求項１に記載のターボコンパウンド式多気
筒ガスエンジン。
【請求項３】一方の前記水噴射ノズルは第１気筒の排
気行程終了時と第４気筒の排気行程終了時とに前記排気
管内に水を噴射し、他方の前記水噴射ノズルは第２気筒
の排気行程終了時と第３気筒の排気行程終了時とに前記
排気管内に水を噴射することを特徴とする請求項１に記
載のターボコンパウンド式多気筒ガスエンジン。