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公開番号2024174477
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092326
出願日2023-06-05
発明の名称内燃機関
出願人ダイハツディーゼル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F02B 43/12 20060101AFI20241210BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】内燃機関の構造を複雑化することなく、少量の水素ガスに確実に着火してアンモニアを燃焼させる。
【解決手段】内燃機関は、燃焼室9と、アンモニアを燃焼室9に供給するアンモニア供給部と、燃焼室9に開口した供給口から水素ガスを燃焼室9の上部に供給する水素ガス供給部12と、燃焼室9の上部に着火して水素ガスを燃焼させる着火手段4とを備える。アンモニアを含む主燃焼ガスを燃焼室9に供給した後、燃焼室9内の主燃焼ガスを圧縮しながら、燃焼室9の上部に水素ガスを供給した後、燃焼室9の上部に着火して水素ガスを燃焼させる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼室と、
アンモニアを前記燃焼室に供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼室に開口した供給口から水素ガスを前記燃焼室の上部に供給する水素ガス供給部と、
前記燃焼室の上部に着火して前記水素ガスを燃焼させる着火手段とを備えた内燃機関。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記水素ガスは、前記アンモニアから生成されたものである請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記燃焼室の混合気を圧縮する圧縮工程中に、前記水素ガス供給部から前記燃焼室に水素ガスを供給する請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記燃焼室の混合気を圧縮する圧縮工程の前半に、前記水素ガス供給部から前記燃焼室に水素ガスを供給する請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
ピストンが下死点にあるときに、前記水素ガス供給部から前記燃焼室に前記水素ガスを供給する請求項１に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記着火手段による着火直前において、前記燃焼室の上部の前記水素ガスの濃度が、前記燃焼室の下部の前記水素ガスの濃度よりも高い請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
アンモニアを含む主燃焼ガスを燃焼室に供給する吸気工程と、
前記燃焼室内の主燃焼ガスを圧縮しながら、前記燃焼室の上部に水素ガスを供給する圧縮工程と、
前記燃焼室の上部に着火して前記水素ガスを燃焼させる燃焼工程とを有する内燃機関の運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを燃料とした内燃機関及びその運転方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスであるＣＯ
２
の排出を削減するために、アンモニア等の非炭化水素系のガス燃料を内燃機関に用いる研究が進められている。しかし、アンモニアは難燃性であるため、単体で着火させることが難しく、着火させることができても完全に燃焼させることは難しい。そのため、未燃アンモニアや、ＣＯ
２
よりも温室効果がはるかに高いＮ
２
Ｏ等の中間生成物が大量に生成されることが懸念される。
【０００３】
そこで、アンモニアを燃料として用いる場合は、重油燃料と混焼させる方法が考えられる。しかし、アンモニアを燃焼させるためには、相当量の重油燃料を供給する必要があるため、その重油燃料分のＣＯ
２
が発生する。
【０００４】
また、アンモニアの燃焼促進を狙って、水素を混焼させる方法も考えられる。しかし、水素は良好な着火性能を有するが、アンモニアの燃焼効率を高めて未燃アンモニアや中間生成物の発生を抑えるためには、水素の供給量を増やす必要があり、燃料コストが高くなる。
【０００５】
例えば、下記の特許文献１には、シリンダに主燃焼室と予燃焼室（副燃焼室）を設けたエンジンが示されている。水素を含むアンモニア分解ガスを予燃焼室に供給して燃焼させ、これにより生じた火炎を主燃焼室に噴出させて、主燃焼室に供給されたアンモニアと空気の予混合気体を燃焼させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１６１９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７に、主燃焼室１０４及び予燃焼室１０５を有する内燃機関（エンジン）の一例を示す。主燃焼室１０４は、シリンダライナ１０１の内周面と、シリンダカバー１０２の下面と、ピストン１０３の上面とで形成される。予燃焼室１０５は、シリンダカバー１０２に固定された予燃焼室ハウジング１０９の内部に形成される。予燃焼室１０５は、予燃焼室ハウジング１０９に形成された噴出孔１０８を介して主燃焼室１０４と連通している。予燃焼室ハウジング１０９には、水素供給部１０６及び点火プラグ１０７が設けられる。水素供給部１０６から予燃焼室１０５に水素ガスを供給し（矢印Ａ参照）、その後、点火プラグ１０７を点火して予燃焼室１０５内の水素ガスを燃焼させ、これにより生じた火炎を噴出孔１０８から主燃焼室１０４に噴出させることで（矢印Ｂ参照）、主燃焼室１０４に充満されたアンモニアと空気の混合気（主燃焼ガス）を燃焼させる。
【０００８】
図８は、主燃焼室１０４及び予燃焼室１０５を有する内燃機関（エンジン）の他の例を示す。この内燃機関では、予燃焼室ハウジング１０９が、点火プラグ１０７の先端に設けられている。点火プラグ１０７には、水素ガスを供給するための連通孔１０７ｂが設けられる。水素供給部１０６から供給された水素ガスが、点火プラグ１０７の連通孔１０７ｂを介して予燃焼室１０５に供給され（点線矢印Ａ参照）、その後、点火プラグ１０７を点火して予燃焼室１０５内の水素ガスを燃焼させ、これにより生じた火炎を噴出孔１０８から主燃焼室１０４に噴出させることで（矢印Ｂ参照）、主燃焼室１０４に充満されたアンモニアと空気の混合気（主燃焼ガス）を燃焼させる。
【０００９】
以上のように、主燃焼室１０４よりも容積の小さい予燃焼室１０５に水素ガスを供給することで、予燃焼室１０５内の水素ガスの濃度が高い状態となるため、この状態で予燃焼室１０５内の水素ガスに着火することで、少量の水素ガスでも着火しやすくなる。しかし、予燃焼室１０５を設けると、内燃機関の構造が複雑になる。また、予燃焼室１０５は高温になることから、着火エネルギーが極めて小さい水素を予燃焼室１０５に供給した場合、高温の部材（予燃焼室１０５の内壁）を起点とした意図しない水素の自着火(プレイグニッション)が懸念される。
【００１０】
そこで、本発明は、内燃機関の構造を複雑化することなく、少量の水素ガスに確実に着火してアンモニアを燃焼させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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