エンジンに水蒸気爆発



    エンジンに水蒸気爆発と気化熱冷却   ▲Top


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                 従来のエンジン プラス水蒸気爆発 
水蒸気爆発などというと大げさな爆発を想像するが、180℃のてんぷら油に水が入ると、パンとはぜます、これも水蒸気爆発です。

左図のように熱量の大半が捨てられている。
この捨てられているエネルギーから搾り取ることが大切です。
この、排気損失30%と冷却損失30%の熱エネルギーを蒸気圧にして燃焼圧+蒸気圧をシリンダー内でピストンを押す力に参加させるのです。

エンジン内で蒸気にすると気化熱を奪うのでエンジンが冷えてエンストしてまうので熱が必要です。
奪われる気化熱を補うために、この捨てられている冷却損失排気損失の熱を最大限利用する事です。
マイコンで霧の量(気化熱)を適正にすれば、ラジエーターは要らない。
気化熱でエンジンが冷えれば、高圧縮にする事が出来るので高出力が得られます。(6ストローク機関


その他の損失
2サイクルの混合燃料のように混合油を入れて燃費が良くなれば、その部分の摩擦による損失がある事なので、自動で注油する工夫が必要である。噴射ポンプの摩擦損失は結構あるように思える。


(注意)温度の上がった油に水を入れる事は危険です。
水の量が多いと、水は油より重いため鍋の底で爆発します。
鍋の油は吹き飛んで空になる程の爆発になり、やけど火災など危険ですので絶対にやらないで下さい。

ディーゼル車では、雨降りや湿気の多い時の方が車のパワーが有ると感じる人も多いと思います。
私がディーゼル車のエアークリーナーの後から霧を吸入させ、燃費を比較したら11%ほど燃費が良くなった。(燃料満タン霧なしでの走行距離と満タン霧有りの走行距離の比較)
なぜ、パワーが上がり燃費が良くなるのか。
シリンダー内に吸入された霧が燃焼行程で蒸気爆発を起こし、パワーがプラスされるためである。
シリンダー内で、ディーゼルエンジンに蒸気機関がプラスされたようなものです。
霧状の水が水蒸気爆発する事でこの圧力がピストンを押し下げます。
空気とガソリンは燃焼で約700倍の体積。
水が蒸気になると、
1699倍の体積に成るといわれます。


実験時期は平成二年。
当時は、超音波加湿器が珍しく食堂の看板の器から湯気に利用された時期である。
実験車、マツダ ボンゴブローニィー。
気化熱によりエンジン温度が下がるとエンストを起こすため、ラジエターの働き妨げるために、ラジエターに新聞紙をあてる。(水を蒸発させる(蒸発熱)は1グラム当たり539カロリーという熱量が必要)
超音波加湿器を直流電源用に改造、超音波振動子、タンク、電気回路を取り出しコンパクト化、吸入ホースから霧を吸わせるように改造。
加湿量を調整加減して、エンジンの調子の良いところに固定して燃料タンク満タンから満タンの燃料消費の比較をした。
改造といってもテープで巻いた一時的実験で、加湿量をマイコン制御など完璧に作れば20%ぐらい伸びると思う。

これを話すとエンジンに水なんか使ったらエンジンがダメになるとか、言われてしまう。
ガソリンも炭化水素で燃えれば水蒸気が出る、マフラーから出る蒸気は増えるがエンジンオイルに水が混じったり、錆び付く心配は要らない。
水の補給は、マフラーから放出される蒸気の再利用も考える。
水素ロータリーエンジンに、この水蒸気爆発を取り入れたい。
水素エネルギー開発研究所
これも私の「ディーゼル車に水蒸気爆発」と同じで、燃料が水素に変わっただけである。

ブラウンガス (水が燃料)を燃焼に参加させれば、さらに燃費が良くなる。

スクリュー エンジン
ガス タービンエンジンの気化熱冷却
水素 エネルギー  マグネシウムサイクル
6ストローク機関


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薪炭自動車でも水生ガス(水素と一酸化炭素)のエネルギーを発生させている。
石油不足で悩んだ我が国は、朽ちた松の根っ子(あかし)から航空機燃料を抽出するなど、涙ぐるしい努力をした。(松根油)
ただ燃焼だけではもったいない、薪からエネルギーをとことん絞り取るために、熱分解ガス化を行い可燃性ガスを発生させ、薪を使ってエンジンを動かす方法を実用化したのは1938年(昭和13年)です。
薪炭自動車は、「薪ガス発生装置」の中で、こぶし大の薪を燃焼させ、一酸化炭素と水素を発生させる。
そのガスでエンジンを動かし、車を走らせる仕組みだ。
木炭ではなく薪を用いる理由は、炭焼きの手間と、炭焼きの段階で3分の2のエネルギーを失い勿体無いからだ。
木炭より水分の多い薪の方が、水性ガスの発生も多くエネルギーに無駄がない。
さらに水を追加して水生ガスを多く発生させる「薪ガス発生装置」もある。


燃費競技世界大会で、何度も世界記録を更新した6ストローク エンジンは掃気行程で冷やす事により高い圧縮比を実現し高出力を取り出しているが、この気化熱で冷やす事で高い圧縮比にする事が出来る。

エンジンの熱で、温度差発電や熱伝対で発電もある。

                                         



    注水式 焼玉エンジン ▲Top

注水式焼玉エンジンは、吸気入口に水を滴下しその水蒸気がシリンダー内に入り燃焼時の燃焼温度を下げ、高負荷時の焼玉の加熱損傷を防ぎ、同時に水蒸気の熱分解で発生する酸素と水素により燃焼を助長させる役目も果たした。




     6ストローク エンジン ▲Top

燃費競技世界大会で、何度も世界記録を更新した6ストローク機関は、長い間ベールに包まれていた。
通常の4ストローク機関の4行程の後に掃気吸入行程と掃気排気行程を持ちクランクシャフトは3回転する。
この燃焼室内部を冷却する行程により高い圧縮比を実現し、高出力を取り出す事ができる。
(通常のガソリンエンジンでは圧縮比は9程度であるが圧縮比を14と高圧縮にしている)
掃気排気は排気弁を共用できるが、掃気吸入弁は必要。

この6ストローク エンジンの掃気吸入行程で冷却しなくても、私の提案する霧を吸入させその気化熱でさらに強力に冷却し圧縮比を高め、高出力を取り出す事ができる。



     燃料噴射で見直される2サイクルエンジン  ▲Top

2サイクルエンジンの欠点は、オイルの消費と生ガスの排出です。
2サイクルエンジンも燃料噴射型にすれば、排出は混合気では無く空気なので、生ガスの排出は無いに等しい。
2サイクルエンジンは高速に強い
小型2サイクルエンジンの回転数は、おおよそ10000〜16000回転で小型軽量で4サイクルの追従を許しません。(高回転エンジンで一番弱い所はバルブである)
自分でも、重さの違うハンマーを振り比べても分かるように、時定数より早く振る事は凄くエネルギーが必要で有ることが分かる。

2サイクルエンジンの冷却

この、冷却する行程を持つ6ストローク機関にみられるように、私の提案する、霧による気化熱冷却でも同じ効果を期待できる。
(100℃の水の気化熱は、水を1度上げるためのエネルギーの540倍必要です)
吸入時には霧(空気と液体の水の粒)を吸わせると、爆発行程では霧は蒸気に成る気化熱を奪い燃焼温度を下げ冷却します。これにより、エンジン温度をコントロールすればオーバーヒートは無くラジエータを省き、ラジエータで捨てていた熱エネルギーを有効利用する事ができます。(霧(液体の水の粒)は、爆発行程で蒸気になり膨張しピストンを押し下げパワーアップになります)




      HHO燃焼システム ▲Top

原子状の酸素や水素は化学反応力が強い。
通常空気中の酸素は酸素分子(O2)として存在するが、触媒のプラチナやイリジウムは原子一個が酸素原子一個と結びつくので、酸素分子(O2)の結合を解いて原子状の酸素(O)にする。 (水は「HO」、原子状の水は「HHO」)
原子状の酸素(O)は酸化力が強く、常温でも炭化水素を酸化させる力がある。白金カイロの触媒燃焼

HHO燃焼システム
この、原子状の水「HHO」=(ブラウンガス)を油の燃焼に参加させることにより、100%以上の燃焼効率が得られる。

HHO燃焼システムは、従来分解に不可欠とされた高熱エネルギーを必要とせず、水素と酸素に分解可能とする研究に1975年に着手し、1999年3月に、東出雲実験場において超音波と電磁パルス及び金属触媒・分解酵素を使用し、一部の水蒸気を水素と酸素に分解、再燃焼することに成功した。

ブラウンガス (水が燃料)




      クリーンなディーゼル車 ▲Top

ディーゼル車のエンジンに取り付けられた排ガス浄化装置(DPF)が、黒煙をたちまち吸着した。

DPFは炭化ケイ素の粉末を2千度以上の高温で焼き固めて作る。
イビデンが開発した量産技術は群を抜く。
DPFは、同社と日本ガイシの二社で欧州シェアの9割を占めるまでに成長した。




  水素エネルギー開発研究所               ▲Top



  国土交通大臣認定 国自審第534号


 水素エネルギー開発研究所

  • 2006年7月28日 国土交通省大臣認定を受け公道上での試験走行を開始。
  • 試験車両は日産の市販車を改造したもの。燃料は水素と水。
  • このエンジンの特徴は、水素を直接燃焼させ、燃焼熱で水を蒸気にし運動エネルギーにするという点である。
  • 走行距離は水素ボンベ満タンで約150km。最高時速は180km/h。
上の説明の、「このエンジンの特徴は、水素を直接燃焼させ、燃焼熱で水を蒸気にし運動エネルギーにするという点である」と言うのは正しくない。
水素の燃焼熱で水をすべて蒸気エネルギーにしているように聞こえるが、
水素の燃焼エネルギーが大半で有って、気化熱を奪い水が蒸気に成りプラスになっているエネルギーは半分以下である。
それ以上、水の量を増やすと気化熱で温度が下がり、燃焼できずエンストする。

燃焼には酸素分子の結合が解けた、原子状の酸素(活性酸素)が必要です。
火の高温の中では必ず原子状の酸素が出来るので連続燃焼が出来ます。
原子状の酸素(活性酸素)が出来ない程、低温にすると火は消えて燃焼出来ないのです。

ディゼル車の軽油燃料と水素燃料と違うだけで、私の提案を証明したような開発である。




  新型のMIVEC(可変バルブタイミング機構) メモ     ▲Top

昔は、キャブレターやスロットルバルブはエンジンの性能を左右する重要な部分で有ったが、キャブレターは燃料噴射に変わり、スロットルバルブも無くなった。

スロットルバルブの代わりを吸入弁でやる
2011年10月20日 三菱の新型MIVEC(マイベック)、4J10型。
バルブリフト量・開弁期間・開閉タイミングをシンプルな構造で負荷に応じて連続的に可変させる理想的なバルブ制御を採用したRVRを発売した。

通常のカムの上にスイングカムシャフトとスイングカム、センターロッカーアームを追加。
センターロッカーアームの作動角度をモーターで変化させることで吸気バルブの連続可変リフトを実現するとともに、吸排気バルブの開閉タイミングも同時に変化させて、吸気バルブのリフト量が小さくなるにつれて吸排気バルブの開き/閉じともに早められるのがポイントだ。
これにより、低負荷域では早閉じのミラーサイクルとして機能し、ポンピング損失を大幅に減らすようにしている。
一方で、中・高負荷時には吸気遅閉じ、排気遅開きとすることでポンピング損失の抑制、爆発エネルギーの回収率向上、オーバーラップの拡大による内部EGR効果の増大を行っている。




三菱 AC&G用スターター
オートストップ&ゴーと三菱が呼ぶ。
エンジンの再始動にかかる時間は0.4秒で、マツダのi-stopの0.35秒に比べても変わらない感じの、スターター飛び込み式アイドルストップ機構です。