特許 6209802 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6209802

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/02 20060101AFI20171002BHJP

   F02D 19/08 20060101ALI20171002BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20171002BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20171002BHJP

   F02B 31/06 20060101ALI20171002BHJP

【ＦＩ】

   F02D19/02 B

   F02D19/08 B

   F02D13/02 L

   F02D41/02 301G

   F02B31/06 524H

【請求項の数】4

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2017-130769(P2017-130769)

(22)【出願日】2017年7月4日

【審査請求日】2017年7月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】715000027

【氏名又は名称】井尻 正裕

(72)【発明者】

【氏名】井尻 正裕

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９１１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４１０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２３８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０９６４０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２１６３９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １９／０２

Ｆ０２Ｂ ３１／０６

Ｆ０２Ｄ １３／０２

Ｆ０２Ｄ １９／０８

Ｆ０２Ｄ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関にて駆動する容積型油圧供給手段を備え、前記容積型油圧供給手段が発生する油圧によりガス交換弁を開閉作動する往復動機関において、
燃焼室を略球面状または略円錐状とし、燃焼室に放射状に前記ガス交換弁を配置し、点火プラグを前記燃焼室のシリンダ軸との交点近傍に設け、
更に、シリンダ内に回転方向が同じスワールを発生する複数のタンゼンシャルポートを設け、
吸気系統および／または燃焼室に水素、メタンのように空気より密度が小さい燃料を供給し、前記内燃機関の運転状況に応じて前記燃料の供給を制御することを特徴とする４サイクル内燃機関。

【請求項2】

空気より密度が小さい前記燃料が供給される前記内燃機関において、
更に、前記燃焼室に前記燃料より分子量が大きい主燃料を適時に供給し、
前記主燃料が、重油や軽油のように前記燃料より発火点の低い燃料の場合は、前記点火プラグの替わりに前記主燃料を供給するインジェクタを設けたディーゼル機関とし、
前記内燃機関の運転状況に応じて前記燃料および前記主燃料の供給を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記内燃機関の吸気系統に、駆動流で過給を行う空気流量増幅器を備えた過給手段と、
前記過給手段と燃焼室との間に過給センサと、を設け、
前記空気より密度が小さい燃料を前記駆動流とし、
前記駆動流の燃料濃度を低くする場合は、前記駆動流に、更に、圧縮空気および／またはＥＧＲガスを供給し、
前記内燃機関の運転状況に応じて、過給圧を前記駆動流の流量および／または圧力の調整にて、駆動流の燃料濃度を前記圧縮空気および／またはＥＧＲガスの供給量の調整にて制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記内燃機関に電気的手段により運転する酸水素発生装置を設け、前記酸水素発生装置で発生する水素または酸水素を、前記空気より密度が小さい燃料として供給することを特徴とする請求項１〜３に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧によりガス交換弁を作動する４サイクル内燃機関の燃焼手段に関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関において、燃焼速度（火炎伝播速度）の向上を目的に、吸気流動である吸気スワール（以下「スワール）という。）を減衰させずに燃焼行程に移行するためには、球面状の燃焼室形状が望ましいが、従来の内燃機関ではエンジンに駆動されるカム機構の動作を機械式の伝達機構により弁に伝達して弁の開閉を行うので、燃焼室形状がペントルーフ形状に制約されるので、スワールには好ましくない形状に設計上制約される問題点がある。
この問題点の解決策として、前記機械式の伝動機構を流体圧式の伝動機構にすることにより、球面状の燃焼室と、前記燃焼室に放射状に配設される液体圧駆動式の弁と、エンジンにて駆動されるカム機構と、前記カム機構の動作を、流体圧を介して前記弁に伝達して前記弁を開閉させる流体機構とから成る内燃エンジン（特許文献１）がある。
燃焼室が球面状であるのでスワールの減衰を抑制できる効果と、燃焼室表面積が小さく冷却損失の抑制効果がある。
また、流体圧式の伝動機構として、４サイクル内燃機関で駆動する容積型ポンプを、ロータと、管状のカムと、ロータの回転軸に設けたベーンまたはプランジャとで構成し、カムを共用して多数の油圧回路を配置でき、簡素な構造により油圧供給手段の信頼性が高く、小型で安価に製作できる内燃機関の弁駆動機構（特許文献２）がある。

【0003】

内燃機関の燃焼として、燃焼範囲（Ｖｏｌ％）が水素（４．１〜７５）はガソリン（１〜７．８）より広く、最小着火エネルギ（ｍｊ）が水素（０．０２）はガソリン（０．２４）より小さく、最大燃焼速度（ｃｍ／ｓ）が水素（３４６）はガソリン（４２）より大きいので、水素は点火しやすく、爆風圧が大きい利点があるが、燃料としては発熱量が小さく、エネルギ密度が小さい問題点がある。
水素等の気体燃料を有効に利用して燃料混合気のリーンリミットを拡大し、熱効率の向上と排気の改善とを実現させる目的で、燃料混合気を形成するための主燃料とは別の気体燃料を筒内に添加する内燃機関の気体燃料添加方法であって、前記気体燃料を吸気行程中に添加する第１ の添加行程と、前記気体燃料を圧縮行程中に添加する第２ の添加行程とを備える内燃機関の気体燃料添加方法（特許文献３）がある。
ノッキングの発生を効果的に抑制する目的で、ガソリン燃料を前記シリンダ内に噴射する筒内噴射ノズルと、水素燃料を吸気ポートにて噴射するポート噴射ノズルとを備える内燃機関で、一つの前記シリンダに対して一対の前記吸気ポートおよび一対の前記吸気バルブが設けられ、前記吸気バルブの開閉を制御する制御手段を備え、且つ、ノッキングが発生し易い運転領域にて、前記ポート噴射ノズルが前記吸気ポートにて水素燃料を噴射し、一つの前記シリンダに設けられた一対の前記吸気バルブのうち一方の前記吸気バルブが開弁すると共に他方の前記吸気バルブが閉弁して前記シリンダ内に吸気のスワールを発生させる内燃機関（特許文献４）がある。

【0004】

ディーゼル機関の燃焼として、発火点（℃）が水素（５００℃）はディーゼル燃料油（２２５℃）より高いので、断熱圧縮の着火時の温度を制御して水素を予混合できるディーゼル機関とすることにより燃焼性を改善できる。
広範囲の運転領域にわたり安定して運転できる予混合圧縮着火燃焼方式の内燃機関の制御装置として、軽油又は軽油を含む混合燃料をエンジンに供給する燃料供給系と、水素をエンジンに供給するガス供給系と、水素添加濃度によって変化する複数の燃焼波形を予めデータとして有し利用する要求予混合ガス演算部とを備え、エンジンの状態に応じて熱効率が高くなる様に、複数の燃焼波形の中から適切な一つを選択し、燃焼波形に一致する様にエンジンに供給する水素添加濃度を決定することにより、ＰＭ及びＮＯｘの生成量を低減することができるとともに、エンジンの熱効率を向上できる内燃機関の制御装置（特許文献５）がある。
僅かな含水素ガス添加量で熱効率の向上やスート排出量の低減などを目的に、気筒に連通する複数の吸気ポートと、吸気に含水素ガスを添加する水素インジェクタと、気筒内に含軽油燃料を噴射する燃料インジェクタと、を備え、複数の吸気ポートは、ヘリカルポートであるセカンダリ吸気ポートとタンゼンシャルポートであるプライマリ吸気ポートを含み、上記水素インジェクタは、これら吸気ポートのうち、セカンダリ吸気ポートを介して気筒に導入される吸気にのみ含水素ガスを添加するディーゼル内燃機関（特許文献６）がある。

【0005】

燃料の水素は燃料改質にて発生することもできるが、燃料を消費する問題点がある。
水素は水（電解液）を電気分解して水素と酸素を発生することもでき、電解液に超音波振動を伝搬し、電極から効率よく水素と酸素または酸水素を発生できる酸水素発生装置（特許文献７）があり、前記酸水素発生装置は水素、または酸水素を燃料とするハイブリッド車両等に搭載できる。
内燃機関の吸気系統に過給手段である駆動流で過給を行う空気流量増幅器を設け、前記駆動流は燃料である水素、ＣＮＧ等の加圧貯蔵流体の圧力エネルギを利用し、過給と同時に均一な予混合ができる内燃機関の過給装置（特許文献８）がある。

【0006】

少量の燃料を燃焼室の中心に分布させて点火性を向上し、周囲の吸気と十分に混合して燃焼効率を向上する、あるいは、水素は着火性がよく爆風圧が大きいので、先に水素雰囲気に点火して燃焼速度を向上して他の燃料の燃焼を促進する等の前記従来において、火花点火式、圧縮着火式に係らず、燃焼が始まる燃焼室の中央から燃焼性がよい燃料を層状に配置し、且つ、吸気の酸素を有効に活用するために燃料と均一に混合することが望まれる。
この望ましい状況を実現するために、本願発明の請求項１は、燃焼室を球面状または略円錐状の軸対称形状とし、二つの吸気ポートから発生する強いスワールにて吸気と燃料を混合し、圧縮行程中に水素等の空気より密度が小さい燃料を遠心分離作用により燃焼室のシリンダ軸側に集め、残余を燃料の濃度により層状に分離して成層燃焼により燃焼性を向上する内燃機関である。
本願発明の請求項２は、前記空気より密度が小さい前記燃料が供給される内燃機関において、更に、前記空気より密度が小さい燃料より分子量が大きい主燃料を燃焼室に供給し、前記スワールによる遠心分離作用により燃焼性がよい水素を燃焼室のシリンダ軸側に集め、残余の予混合吸気を層状に分離し、成層燃焼により燃焼性を向上する内燃機関である。
本願発明の請求項３は、内燃機関の吸気系統に空気流量増幅器を備えた過給手段と、前記過給手段と燃焼室との間に過給圧力等を測定する過給センサと、を設け、前記駆動流を前記空気より密度が小さい燃料とし、燃料濃度を低くする場合は、更に、圧縮空気および／またはＥＧＲガスを駆動流に供給し、過給と同時に燃料の予混合を行い、均一な予混合と前記スワールによる成層燃焼により燃焼性を向上する内燃機関である。
本願発明の請求項４は、電気的手段により運転する酸水素発生装置を設け、前記酸水素発生装置で発生する酸水素、または水素と酸素を前記内燃機関に供給し、水素を自給して燃焼性を向上する内燃機関である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開平０２−０９６４０３号公報

【特許文献2】特願２０１７−７６６１５号

【特許文献3】特開２００４−０７６６７９号公報

【特許文献4】特開２０１０−２１６３９５号公報

【特許文献5】特開２０１０−２５５４４２号公報

【特許文献6】特開２０１３−８３１９３号公報

【特許文献7】特許第６０９７９８７号公報

【特許文献8】特開２０１７−６１８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来の燃焼室に燃料を噴射する成層燃焼は、燃焼室の点火プラグ附近に燃料を効率よく確実に集めることができず、火炎伝播を周方向に均一にできるシリンダ軸に軸対称の可燃層を形成できないので燃焼効率の向上が困難である問題点がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１は、内燃機関にて駆動する容積型油圧供給手段を備え、前記容積型油圧供給手段が発生する油圧によりガス交換弁を開閉作動する往復動機関において、燃焼室を略球面状または略円錐状とし、燃焼室に放射状に前記ガス交換弁を配置し、点火プラグを前記燃焼室のシリンダ軸との交点近傍に設け、更に、シリンダ内に回転方向が同じスワールを発生する複数のタンゼンシャルポートを設け、吸気系統および／または燃焼室に水素、メタンのように空気より密度が小さい燃料を供給し、前記内燃機関の運転状況に応じて前記燃料の供給を制御する４サイクル内燃機関である。

【0010】

請求項２は、空気より密度が小さい前記燃料が供給される前記内燃機関において、更に、前記燃焼室に前記燃料より分子量が大きい主燃料を適時に供給し、前記主燃料が、重油や軽油のように前記燃料より発火点の低い燃料の場合は、前記点火プラグの替わりに前記主燃料を供給するインジェクタを設けたディーゼル機関とし、前記内燃機関の運転状況に応じて前記燃料および前記主燃料の供給を制御する請求項１に記載の内燃機関である。

【0011】

請求項３は、前記内燃機関の吸気系統に、駆動流で過給を行う空気流量増幅器を備えた過給手段と、
前記過給手段と燃焼室との間に過給センサと、を設け、前記空気より密度が小さい燃料を前記駆動流とし、前記駆動流の燃料濃度を低くする場合は、前記駆動流に、更に、圧縮空気および／またはＥＧＲガスを供給し、前記内燃機関の運転状況に応じて、過給圧を前記駆動流の流量および／または圧力の調整にて、駆動流の燃料濃度を前記圧縮空気および／またはＥＧＲガスの供給量の調整にて制御する請求項１または２に記載の内燃機関である。

【0012】

請求項４は、前記内燃機関に電気的手段により運転する酸水素発生装置を設け、前記酸水素発生装置で発生する水素または酸水素を、前記空気より密度が小さい燃料として供給する請求項１〜３に記載の内燃機関である。

【発明の効果】

【0013】

本願発明の請求項１は、燃焼室を略球面状または略円錐状とし、燃焼室に放射状にガス交換弁を配置し、点火プラグを前記燃焼室のシリンダ軸との交点近傍に設け、更に、吸気ポートをシリンダ内に同一回転方向のスワールを発生する複数のタンゼンシャルポートを設け、吸入行程にて流入する吸気流で強力なスワールを発生し、壁面摩擦等により減衰はするが、前記燃焼室形状により圧縮行程終了時まで旋回を阻害されることなくスワールを継続できる。
圧縮行程により最終的には燃焼室形状が球面ドーム状に変形するので、吸気の径方向の燃料分散は周辺部から中心部に移動し、スワールの旋回径が運動エネルギを保持した状態で縮径するので角速度が大きくなり高速回転するので、サイクロン効果のように遠心力の 増大により強い遠心分離作用が発生し、点火時には高速の乱流火炎伝播が発生する。
水素またはメタンのように空気より軽く、空気との密度差が大きい前記燃料は、強い遠心分離作用によりシリンダ軸側に集まり、気体の密度勾配に応じて燃料は層状に分離し、中心部に高濃度可燃層を形成し、燃焼室のシリンダ軸との交点近傍に設けた点火プラグの点火部に集まる。
前記高濃度可燃層にて確実に点火でき、火炎伝播は周方向に均等に順次高濃度層側から低濃度層に伝播し、最外層の超低濃度層では燃焼温度が低いので火炎伝播による燃焼室壁面の温度上昇が抑制されて冷却損失を抑制し、前記成層燃焼により燃焼性が向上する効果との相乗効果により内燃機関の熱効率が増大する効果がある。
遠心分離効果は、内燃機関が高速になると遠心分離の作用時間が短くなるが、吸気流速が増大してスワール回転が速くなるので、内燃機関の回転数による作用の影響は小さい。
火炎伝播の到達する以前に急激に残りの未燃混合気が燃焼するノッキング現象は、密度勾配に応じた前記成層燃焼（最外層の超低濃度層）により抑制できる効果がある。

【0014】

本願発明の請求項２は、前記遠心分離作用によりシリンダ軸側に水素の高濃度層を形成し、その周辺に水素より分子量が大きい主燃料の可燃層を形成し、水素の確実で速い火炎伝播により前記主燃料の燃焼速度を速める効果があり、火花点火機関のほかディーゼル機関にも対応でき、ディーゼル機関では回転数の増大が可能となり出力増大効果がある。

【0015】

本願発明の請求項３は、内燃機関の吸気系統に駆動流で過給を行う空気流量増幅器を設け、空気より密度が小さい前記燃料を前記駆動流とし、過給と同時に駆動流である前記燃料を吸気に均一に予混合し、吸気中の酸素を効率よく燃焼に利用できる。
過給運転と自然吸気運転を行う場合は、圧縮比が一定であるので両方の運転の燃焼条件を最適に設定することはできないが、前記請求項２のように水素等を利用して燃焼効率を向上できる効果がある。

【0016】

本願発明の請求項４は、前記内燃機関に電気的手段により運転する酸水素発生装置を設け、前記酸水素発生装置で発生する水素または酸水素を、前記空気より密度が小さい燃料として供給することにより、水素の補充量を減少でき、前記酸水素発生装置を運転する電気的手段に回生エネルギを利用し、２次電池の電気容量を抑制できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施例1（請求項1対応）の燃焼手段を設けた内燃機関の構成概念の説明図である。

【図2】前記実施例1（図１）の弁と吸排気通路の配置を示す内燃機関の平面図である。

【図3】実施例２（請求項1対応）の内燃機関の燃焼行程点火時の層状の燃料濃度分布の説明図である。

【図4】実施例３（請求項1対応）のピストン頂面に球面状キャビティを設けた内燃機関の燃焼行程点火時の層状の燃料濃度分布の説明図である。

【図5】実施例４（請求項１対応）の、上図は吸気通路に設けた案内板によるスワールの説明図、下図はリング状のバルブリセスを設けたピストンの立体図である。

【図6】前記実施例４（図５）の２本の二重スパイラル状の二重スワールの説明図で、上図（Ｐ１）は吸入行程末期、下図（Ｐ２）は圧縮行程中の説明図である。

【図7】前記実施例４（図６）の、（Ｕ１）は吸入完了時、（Ｕ２）は圧縮完了時の径方向の容積図、（Ｕ３（Ｖ））は圧縮行程の試算による体積占有率の変化の説明図である。

【図8】実施例５（請求項１対応）の弁と吸排気通路の配置を示す３気筒内燃機関の平面図である。

【図9】前記実施例５（図８）の吸気と排気のガス交換弁の冷却手段を設けた内燃機関の断面図である。

【図10】実施例６（請求項１対応）の弁と吸排気通路の配置を示す４気筒内燃機関の平面図である。

【図11】実施例７（請求項２対応）の燃料の水素と、水素より分子量が大きい主燃料を供給する火花点火機関の構成概念の説明図である。

【図12】前記実施例７（図１１）の内燃機関の燃料と空気の特性図で、燃料は燃焼範囲と密度、空気は組成割合と密度を示す。

【図13】前記実施例７（図１１）の水素より分子量が大きい主燃料がガソリンの、吸入（Ｇ１、Ｇ２）、圧縮中の燃料噴射（Ｇ３）と点火時（Ｇ４）の各層とスワールの挙動説明図である。

【図14】前記実施例７（図１１）の水素より分子量が大きい主燃料がプロパン（又はメタン）の、吸入（Ｓ１、Ｓ２）、圧縮（Ｓ３）と点火時（Ｓ４）の各層とスワールの挙動説明図である。

【図15】実施例８（請求項２対応）のディーゼル機関の燃料噴射時の着火と各層とスワールの説明図である。

【図16】実施例９（請求項３対応）の水素を駆動流とする過給手段と、水素より分子量が大きい主燃料の供給手段と、を設けた火花点火機関の構成概念の説明図である。

【図17】前記実施例９（図１６）の前記過給手段を構成する空気流量増幅器の一例である、従来技術のトランスベクの過給運転中の断面図である。

【図18】実施例１０（請求項４対応）の、酸水素発生装置で発生する酸水素と、水素より分子量が大きい主燃料を燃焼室に供給する火花点火機関の構成概念の説明図である。

【図19】前記実施例１０（図１８）の前記酸水素発生装置の一例である、従来技術の電解液に超音波を付加する酸水素発生装置の構成概念の説明図である。

【図20】実施例１１（請求項４対応）の水素とＥＧＲガスを駆動流とする過給手段５ｔ、酸水素発生装置６ｔ、と回生手段を設けたハイブリッド車両の内燃機関１ｔの構成概念の説明図である。

【図21】前記実施例１１（図２０）の前記ハイブリッド車両の火花点火機関の制御システムの構成概念の説明図である。

【図22】前記実施例１１（図２０）の前記ハイブリッド車両のモータ制御（駆動アシスト等）を除く火花点火機関の制御フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

前記図面（図１〜２２）に従って、本願発明の各実施例（実施例１〜１２）を、以下に説明する。
以下の説明において、容積型油圧供給手段の油圧ポンプは構造が簡素なベーンポンプで説明しているが、各実施例はベーンポンプを高圧の油圧に対応できるプランジャーポンプでもよい。

【実施例1】

【0019】

図１は、実施例1（請求項1対応）の燃焼手段を設けた内燃機関１の構成概念の説明図である。
図１は、内燃機関１にて駆動する容積型油圧供給手段７を備え、前記容積型油圧供給手段７が発生する油圧により弁シリンダ４１を周期的に作動させ、前記弁シリンダ４１にて吸気と排気のガス交換弁４５を開閉作動する往復動機関１において、燃焼室を半径ＳＲの略球面状とし、燃焼室に図２に示すように放射状に前記ガス交換弁４５であるガス交換弁（吸気）４５１とガス交換弁（排気）４５２を配置し、点火プラグ１１を前記燃焼室のシリンダ４６の中心軸との交点近傍に設け、更に、シリンダ４６内に回転方向が同じスワールを発生する複数のタンゼンシャルポート２１０を設け、吸気系統である吸気通路２１に水素、メタンのように空気より密度が小さい燃料をインジェクタ１２より供給し、前記内燃機関１の運転状況に応じて前記燃料の供給を制御する４サイクル内燃機関１の構成概念の説明図である。
図１に示すように、内燃機関１は、点火プラグ１１、インジェクタ１２、クランク軸４９に連動するピストン４７、とシリンダ４６を備えた出力手段４と、従動車７５２等から成る伝動手段７５により出力手段４の二分の一回転数で駆動されるベーンポンプを備えた容積型油圧供給手段７と、インジェクタ１２から噴射する加圧貯蔵燃料を貯蔵する燃料タンク９５を備えた流体供給手段９と、流体供給手段９から供給される燃料を制御する減圧弁８４と制御弁８３を備えた流体制御手段８とで構成される。

【0020】

図1の内燃機関１の作用は、吸入行程にて出力手段４のインジェクタ１２から噴射した燃料が予混合されて二つのタンゼンシャルポート２１０を通ってシリンダ４６に流入してスワールが発生する。
圧縮行程にて、流入した吸気は略球面状の燃焼室にスワールの回転を妨げられることなく圧縮されるので、図７で後述するように、燃焼室容積の形状変化によりスワールはシリンダ周辺部からシリンダ軸側にシフトし、運動エネルギを持ったスワール径が縮径することにより角速度が増大する。
スワールはシリンダ４６の壁面との数回転の摩擦等により多少は減衰するが、前記角速度の増大によりシリンダ４６の軸付近では増大した角速度により大きな遠心力が発生し、空気より軽い予混合燃料は遠心分離作用により中央に移動し、シリンダ４６内での回転は長時間ではないので密度差による前記遠心分離の途中の段階で、燃料は異なる濃度で混合拡散しているので、シリンダ４６内に高濃度可燃層を中心にした気体の密度勾配に応じた環状層が形成される。
図１２で後述するように、密度差と組成割合に応じて、図３、図４に示すように燃焼室のシリンダ４６の軸付近のバルジ状高濃度可燃層の外側に複数の環状層を形成し、少量の燃料でも点火プラグ１１の点火部に前記高濃度可燃層が形成されるので確実に着火し、シリンダ４６の軸付近のバルジ状の高濃度可燃層に短時間に火炎伝搬して火炎核を形成し、燃焼による前記可燃層の膨張とスワールの撹拌作用により、順次外側の環状層に均一に火炎伝播する。
燃料が水素の場合は、最小着火エネルギが小さい（ガソリン、メタンの十分の一以下）ので確実な着火と、大きな最大燃焼速度（ガソリン、メタンの８倍以上）により内燃機関の高速回転と、広い燃焼範囲により安定した燃焼と、燃料濃度に制約されることなくアイドリング回転数を低下できる。
従って、内燃機関１は少量の燃料でも確実な点火ができる成層燃焼によるリーンバーンエンジンで、予混合により吸気と燃料が均一に拡散混合して燃焼効率が向上する効果がある。

【0021】

実施例１に示すように、燃焼室を略球面状とするための流体圧式の伝動機構は、簡素な構造で多気筒にも対応できる容積型油圧供給手段７を利用する従来技術（文献２）である。
容積型油圧供給手段７は、容積型油圧供給手段７のカム７１、ロータ７２、およびベーン７３から成る容積型ポンプを備え、前記カムプロフィール７１１により発生する油圧が、油圧中継路７２１、７２２、回転継手７６、油圧通路７８１、７８２を通って、各々の弁シリンダ４１に供給され、周期的にガス交換弁４５が開弁し、油圧の漏れ等による負圧が発生する場合は、油圧補助手段７７の油タンク７７１から前記負圧により油を補給する。
前記ロータ７２は、回転伝動手段７５にて出力手段４のクランク軸４９の回転数の二分の一に回転が減速されたているので、４サイクルの内燃機関１の吸入行程または排気行程に対応して開弁する。
弁駆動に寄与しない油圧は、油圧中継路７２６、回転継手７６を通って油圧補助手７７の油タンク８０に連通し、油圧は常に大気圧に解放される。
図１の実施例１では、容積型ポンプとして構造が簡素なベーンポンプにて説明したが、高圧油圧に対応できるプランジャーポンプに置き換えることもできる。

【0022】

図２は、前記実施例1（図１）の弁と吸排気通路の配置を示す内燃機関１の平面図である。
図２は、出力手段４のシリンダ軸近傍に点火プラグを設け、前記シリンダ軸を中心に放射状にガス交換弁（吸気）４５１とガス交換弁（排気）４５２を各二個対向配置し、各々のガス交換弁には周期的に作動する弁シリンダ（４１１、４１２）を設ける。
各ガス交換弁（吸気）４５１には、シリンダ４６の接線方向に設けたタンゼンシャルポート２１０を設け、各ガス交換弁（排気）４５２には、シリンダ軸を中心に略放射状に排気通路３１を設ける。
吸気通路２１に連通する各タンゼンシャルポート２１０にはインジェクタ１２を設ける。

【0023】

図２の出力手段４の弁配置の作用は、吸気通路２１を通る吸気にインジェクタ１２にて燃料である水素またはメタンを噴射し、予混合気として吸入行程の負圧により対向配置したタンゼンシャルポート２１０よりシリンダ４６に流入する。
図２に示すように、前記タンゼンシャルポート２１０はシリンダ４６の接線方向に対向配置しているので、前記予混合気は反時計方向回転の強いスワールを発生しながらシリンダ４６に充填する。
スワールの挙動については図５〜図７にて、その結果であるスワールの遠心分離作用による層状の燃料濃度分布の説明は図３、図４にて後述する。
本図は弁配置の説明図であるので、電気、油圧関連（配線、配管）は図示を省略する。

【実施例2】

【0024】

図３は、実施例２（請求項1対応）の内燃機関の燃焼行程点火時の層状の燃料濃度分布の説明図である。
図３の実施例２は、前記実施例１の図２の出力手段の平面図のＸ―Ｘ断面であり、吸入行程でタンゼンシャルポート２１０ｆにより発生するスワールにて予混合気に遠心分離作用が働き、燃料より密度が大きい空気（酸素、窒素等）は遠心力により径方向の外側に移動し、空気より密度が小さい水素（空気の約７％）、メタン（空気の約５７％）等の燃料は、空気と逆方向であるシリンダの軸心方向に移動し、点火プラグ１１ｆを設けたシリンダ軸付近に集まる。
図１で説明したように、角速度が大きくなるシリンダ軸近傍では、大きな遠心力が働くので空気より密度が小さい燃料が密度勾配により遠心分離して高濃度域（Ｆ１）を形成し、遠心分離途中の拡散燃料により、内側から順次燃料濃度の低い環状層（Ｆ２〜Ｆ４）を形成する。
図６に示すように、圧縮行程で上図（Ｐ１）から下図（Ｐ２）に混合気を圧縮することにより、略球面状の燃焼室にスワール径が部分的に縮小するように圧縮されるので、図３の燃焼室頂点の点火プラグ１１ｆ付近に前記各層の境界面は収束する。

【0025】

図３の内燃機関の燃焼行程点火時の層状分布の燃焼作用は、シリンダ軸付近の高濃度層（Ｆ１）に点火プラグ１１により点火して高濃度層（Ｆ１）内に火炎核を形成し、火炎伝播と燃焼による熱膨張と略同心円スワールにより高濃度燃料を拡散しながら、前記各層の燃料濃度の高い内側から濃度の低い外側の層に均一に火炎伝播する。
前記高濃度層（Ｆ１）は、燃料が水素の場合は空気との密度差が大きいのでメタンより分離速度が大きく、高い濃度の高濃度層を形成し、図１２に示すように燃焼範囲（約４〜７５％）が大きいので、確実な点火ができる。
吸気行程、圧縮行程でのスワールにより、遠心分離の初期分離状態であるので、予混合による燃料と空気（酸素）との混合拡散は、高濃度層Ｆ１、中濃度層Ｆ２、低濃度層Ｆ３、超低濃度層Ｆ４の燃料混合層であり、燃焼の火炎伝播は超低濃度層Ｆ４の外周では低温燃焼または壁面附近で消炎するのでノッキング現象が抑制され、前記超低濃度層Ｆ４での消炎により未燃焼燃料が減少するので、内燃機関の冷却損失の抑制による燃焼効率の向上の効果がある。
従って、成層燃焼により従来技術より少量の燃料による燃焼効率のよいリーンバーンエンジンとなる。
尚、以降の実施例の遠心分離により形成される各層の符号は、理解が容易なように実施例２（図３）と同じ層符号（Ｆ１〜Ｆ４）を用いて説明する。

【実施例3】

【0026】

図４は、実施例３（請求項1対応）のピストン頂面に略球面状のキャビティを設けた内燃機関の燃焼行程点火時の層状の燃料濃度分布の説明図である。
図４の実施例３は、前記実施例２（図３）のピストン４７ｆを、図４のピストン頂面の中央に半径ＳＲｐの球面状キャビティ４７０を設けたピストン４７ｇに置き換えた内燃機関で、その他の構成、およびスワール作用等の説明は重複するので省略する。
図４の前記球面状キャビティ４７０の作用は、前記実施例２（図３）の略球面状の燃焼室の作用と同様に圧縮行程での容積形状の変化による局部的なスワールの旋回径が縮径し、シリンダ軸附近にバルジ状の高濃度可燃層（Ｆ１ｇ）、以下順次濃度が低下する複数の環状層（Ｆ２ｇ〜Ｆ４ｇ）を形成し、各層の境界面は球面状キャビティ４７０のシリンダ軸付近に収束する。
図４に示すように、上記作用によりピストン頂面の球面状キャビティ４７０には燃料濃度の低い複数の環状層が主に接触するので、ピストン４７ｇにより高濃度可燃層（Ｆ１ｇ）等の燃焼が妨げられないので燃焼性が向上し、ピストン４７ｇの頂面の大半の面積が低い濃度層（Ｆ３ｇ、Ｆ４ｇ）に接するので熱損失が抑制されて出力が向上し、ピストン４７ｇの過熱を抑制する効果がある。

【実施例4】

【0027】

図５は、実施例４（請求項１対応）の、上図は吸気通路に設けた案内板による二重スワールの説明図、下図はリング状のバルブリセスを設けたピストンの立体図である。
上図（Ｈ１）は、吸気の両方のガス交換弁（４５１ｈ、４５１ｈ２）を断面とする内燃機関の断面図で、吸気通路２１ｈに、ねじれ角が小さい右ネジの案内板２１５Ｒ、その下流側には、ねじれ角が大きい右ネジの案内板２１６Ｒを設け、吸気通路２１ｈ２には、上流に、ねじれ角が小さい左ネジの案内板２１５Ｌ、下流に、ねじれ角が大きい左ネジの案内板２１６Ｌを設け、各々のタンゼンシャルポート（２１０ｈ、２１０ｈ２）から吸気をシリンダ４６ｈの接線方向に流入し、同一方向に回転する二重スワールを発生する。
前記二重スワールは、各々のスパイラル状の気流により二重スパイラル状となり、図に示すように気流断面の左側は手前方向に流れるスワールが上下で交互に回転方向が異なる二重旋回流断面となり、気流断面の右側は奥側方向に流れるスワールが上下で交互に回転方向が異なる二重旋回流断面となるので、各々の旋回流の旋回流れが衝突しないので、旋回流が急速に減衰することなく二重スワールは旋回を継続する。
下図（Ｈ２）は、上図（Ｈ１）のＶ矢視図であるピストン４７ｈの立体図で、頂面にスワールの流れを円滑にするリング状のバルブリセス４７１を設けている。

【0028】

吸気通路に設けた案内板とリング状のバルブリセスの作用は、同じ方向に流れる二重スワールが交互に逆回転に旋回するので、旋回流の回転同士は衝突することなく二重スワールは旋回し、空気より密度の低い燃料は二重スワールの気流の内側に寄せられて二重スパイラル状に分布し、圧縮行程で吸気と混合しながら前記遠心分離作用によりシリンダ軸附近に集まるので、シリンダ内壁への燃料分散が少なく、均一な予混合ができるので燃焼性を向上する効果がある。
ピストン４７ｈの頂面にリング状のバルブリセス４７１を設け、スワールの流れ方向には干渉しないので、スワールの減衰を抑制でき、燃焼時の周方向の火炎伝播を均一にできるので、燃焼性を向上する効果がある。
ねじれ角が連続的に下流側に増大する形状の場合は、前記案内板は各一個でよい。

【0029】

図６は、前記実施例４（図５）の２本の二重スパイラル状の二重スワールの説明図で、上図（Ｐ１）は吸入行程末期、下図（Ｐ２）は圧縮行程中の説明図である。
上図に示すように、吸気行程で発生する負圧によりタンゼンシャルポート２１０ｈからシリンダ４６ｈに流入する吸気流は、シリンダ内でスワールを発生し、前記スワールは前記案内板により旋回流となり、図示しない他方の二重スワールは、軸方向に二分の一位相ずれて同様のスパイラル状のスワールを形成するが、前記２本の二重スワールは逆回転のねじれ旋回流となり、図６では、２本のうちの一本の二重スワールを図示している。
下図（Ｐ２）に示すように、二重スパイラル状の一方の前記スワールは、圧縮行程でピストン４７ｈにより軸方向に圧縮されて二重スワールは軸方向に圧縮変形し、略球面状の燃焼室ではスワール径の縮径が発生する。

【0030】

図７は、前記実施例４（図６）の、（Ｕ１）は吸入完了時、（Ｕ２）は圧縮完了時の径方向の容積図、（Ｕ３（Ｖ））は圧縮行程の試算による体積占有率の変化の説明図である。
図７の目的より、旋回流の図示および説明は省略する。
上図左（Ｕ１）は、吸入完了時の径方向寸法を８等分した燃焼室の断面図であり、スワールにより左半分は手前方向に、右半分は奥方向にスワールが流れ上部の断面形状は略球面状の燃焼室で、周辺部と中央のシリンダ軸周辺との容積占有率の差はなだらかである。
上図右（Ｕ２）は、圧縮完了時の径方向に４等分（８分割）した燃焼室の断面図であり、スワールが減衰し、中央のシリンダ軸周辺と周辺部との容積占有率の差は拡大する。
下図（Ｕ３、Ｕ３Ｖ）は、縦軸が占有率、横軸がシリンダ径であり、縦軸の補助線は、シリンダ底面積を４等分する、シリンダ軸を中心とする同心円の各直径である。
下図左（Ｕ３）は、吸入完了時と圧縮完了時の燃焼室の断面図から換算したそれぞれの占有率であり、吸入完了時（破線）から圧縮完了時（実線）までの変化であり、圧縮行程で燃焼室形状の変化により径方向の前記等容積空間の占有率では、前記破線と実線で囲まれたハッチング部の高さに相当する変化量が発生し、シリンダ軸附近は前記破線の上部のハッチング分の占有率が増加し、周辺部は前記破線の下部のハッチング分の占有率が減少する。
尚、前記圧縮完了時（実線）は、二点鎖線で示す前記圧縮完了時の燃焼室の断面図（Ｕ２）を占有率に換算したものである。
下図右（Ｕ３Ｖ）は、シリンダ軸を中心として低面積が２５％毎増加する同心円により４等分割しているので、各領域の占有率の増減の試算値で、最外周の（７５〜１００％）領域では、圧縮行程により占有率が半減し、一方シリンダ軸側の（０〜２５％）領域の占有率は増加するので、各領域はシリンダ軸側にシフトし、スワールの旋回径が縮径するのでスワールの角速度が大きくなり高速回転するので、サイクロン効果のように遠心力の増大により強い遠心分離作用が発生し、点火時には高速の乱流火炎伝播が発生する。
下図右（Ｕ３Ｖ）の横軸から分かるように、シリンダの底面積は直径の二乗に比例するので、本願発明にて少量の燃料でもシリンダ軸側に燃料は集まり、点火プラグを設けたシリンダ軸付近に可燃層を確実に形成できる効果がある。
シリンダが垂直に設けられている場合は、空気より密度の小さい前記燃料は上方向に移動するので、更に点火プラグ附近に燃料が集まる。

【実施例5】

【0031】

図８は、実施例５（請求項１対応）の弁と吸排気通路の配置を示す３気筒内燃機関の平面図である。
図８は、各気筒のシリンダ軸近傍に点火プラグ１１ｊを設け、吸気と排気の弁シリンダ（４１１ｊ、４１２ｊ）を放射状に配置し、シリンダに接線方向に吸気通路２１ｊに連通する２個のタンゼンシャルポート２１０ｊを設け、一方の前記タンゼンシャルポート２１０ｊにインジェクタ１２ｊを設け、前記弁シリンダ（４１１ｊ、４１２ｊ）、インジェクタ１２ｊが干渉しないように各気筒に同じ角度で回転シフトしている。
本図は各弁シリンダと吸排気通路の配置の説明図であるので、油圧配管等の配線配管等は図示省略している。
本実施例５（図８）の３気筒内燃機関１ｊは任意に気筒数を増減でき、更に、２組の３気筒内燃機関１ｊを、バンク角を挟んでクランク軸を共通化することによりＶ型６気筒内燃機関にもできる。

【0032】

図９は、前記実施例５（図８）の吸気と排気のガス交換弁と冷却手段の断面図である。
図９は、前記図８のＪ−Ｊ断面のガス交換弁（４５１ｊ、４５２ｊ）の断面図で、前記ガス交換弁（４５１ｊ、４５２ｊ）の弁駆動機構である弁シリンダ（４１１ｊ、４１２ｊ）に送風ブレード（４４６、４４７）を設け、吸気の一部を前記ガス交換弁と弁シリンダの当接部空間に送り冷却を行う。
弁シリンダ４４１ｊのピストンに設けた送風ブレード４４６の往復動と各逆止弁（４４１、４４２、４４３）の作用により、前記送風ブレード４４６の上部と下部の空間をポンプ室とするポンプ作用により、冷却用の吸気を送り込み、逆止弁４４１から大気に解放する。
排気の弁シリンダは、冷却連通管４４４を通った吸気の一部が吸気導管４４５を通って同様の冷却を行う。

【実施例6】

【0033】

図１０は、実施例６（請求項１対応）の弁と吸排気通路の配置を示す４気筒内燃機関の平面図である。
図１０は、各気筒のシリンダ軸近傍に点火プラグ１１ｋを設け、吸気と排気の弁シリンダ（４１１ｋ、４１２ｋ）を放射状に配置し、シリンダに接線方向に吸気通路２１ｋに連通する２個のタンゼンシャルポート２１０ｋを設け、燃焼室に燃料噴射をするインジェクタ１２ｋを設け、前記弁シリンダ（４１１ｋ、４１２ｋ）、インジェクタ１２ｋが干渉しないように各気筒は交互に同じ角度に回転シフトしている。
本実施例６（図１０）の４気筒内燃機関１ｋは任意に気筒数を増減でき、更に、２組の４気筒内燃機関１ｋを、バンク角を挟んでクランク軸を共通化することによりＶ型８気筒内燃機関にもできる。

【実施例7】

【0034】

図１１は、実施例７（請求項２対応）の燃料の水素と、水素より分子量が大きい主燃料を供給する火花点火機関１ｍの構成概念の説明図である。
図１１は、空気より密度が小さい燃料である水素がインジェクタ１２ｍにて吸気通路２１ｍに供給される前記内燃機関１ｍにおいて、更に、燃焼室にインジェクタ１２ｍ２にて前記燃料である水素より分子量が大きい主燃料を適時に供給し、前記主燃料が、重油や軽油のように前記燃料より発火点の低い燃料の場合は、後述する実施例８（図１５）に示すように、前記点火プラグの替わりに前記主燃料を供給するインジェクタ１２ｎを設けたディーゼル機関１ｎとし、前記内燃機関１ｍの運転状況に応じて前記燃料および前記主燃料の供給を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関１ｍの構成概念の説明図である。
流体供給手段９ｍ２の燃料タンク９５ｍ２に貯蔵する水素より分子量が大きい主燃料は、高圧燃料ポンプ１３ｍで加圧し、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）にて制御されるインジェクタ１２ｍ２にて燃焼室に適時噴射する。
インジェクタ１２ｍから供給する、水素の流体供給手段９ｍ、流体制御手段８ｍの構成と作用は、実施例１（図１）と同じであるので説明を省略する。
空気より密度が小さい燃料を水素とし、水素（分子量２）より分子量が大きい主燃料であるメタン（分子量１６）、プロパン、ガソリンの火花点火機関の燃料の燃焼範囲と密度の関係を図１２に、ガソリンの成層燃焼プロセスを図１３に、メタン、プロパンの成層燃焼プロセスを図１４にて後述し、水素より分子量が大きい主燃料が重油または軽油のディーゼル機関の説明は図１５にて後述する。

【0035】

図１２は、前記実施例７（図１１）の内燃機関の燃料と空気の特性図で、燃料は燃焼範囲と密度、空気は組成割合と密度を示す。
図の縦軸は気体の密度（Ｋｇ／ｍ３）、横軸は、燃料は燃焼範囲、空気は組成割合（Ｖｏｌ％）である。
空気の主な組成割合は約２１％の酸素と約７８％の窒素であり、酸素の密度は空気の約１．０７倍、窒素の密度は空気の約０．９３倍で、空気との密度差が小さく空気中に拡散した酸素と窒素は、本発明の短時間の遠心分離では分離困難である。
燃料である水素の密度は空気の約０．０７倍であり短時間の遠心分離で分離を開始し、メタンの密度は空気の約０．５３倍であり水素ほど容易に遠心分離しないが、これらの燃料は遠心分離で密度勾配により形成される各層の最内側に分離される。
プロパンの密度は空気の約１．４７倍であり、ガソリンの密度は空気の約２．７１倍であるので、これらの燃料は遠心分離で密度勾配により形成される前記最内層より外側の濃度層に分離される。
燃料の横軸の燃焼範囲は、ＥＧＲガスに少量含まれる一酸化炭素を除けば、水素以外の燃料は小さい燃料範囲で燃焼するが、水素は４．１〜７５（Ｖｏｌ％）と大きい範囲で燃焼する。
背景技術で述べたように、最小着火エネルギ（ｍｊ）が水素（０．０２）はガソリン（０．２４）より小さく、最大燃焼速度（ｃｍ／ｓ）が水素（３４６）はガソリン（４２）より大きいので、水素は着火性がよく、爆風圧が大きい利点があるので燃焼の起爆剤に適しているが、燃料としては発熱量が小さいのでエネルギ密度が小さい問題点がある。
前記図７（Ｕ３Ｖ）に示すように、燃焼室の中心（シリンダ軸附近）にシリンダ径の５０％の燃焼能域を形成するには水素は２５％（Ｖｏｌ％）必要となる。
点火プラグによる点火に必要な可燃層を仮にシリンダ径の２０％の直径と仮定すると、必要な可燃層はシリンダ容積の４％となり、前記可燃層の水素濃度を水素の燃焼範囲の下限の４．１％とすると、必要な水素は、前記可燃層のシリンダ容積の４％と、前記水素の燃焼範囲の下限の４．１％の積である約０．１６％となり、見かけの濃度は極めて低い濃度であっても、試算上は局部的に水素の可燃層が形成できる。
前記試算は周辺に拡散する水素を無視した試算であり、実際には遠心分離作用の初期段階であるので水素は各層に拡散して存在するので、実際には前記試算値より大きくなる。
以上より、水素より分子量が大きい主燃料を少量の水素で局部的に可燃層を形成し、確実に点火して高速燃焼できる成層燃焼内燃機関（実施例７、実施例８）ができる。

【0036】

図１３は、前記実施例７（図１１）の水素より分子量が大きい主燃料がガソリンの、吸入（Ｇ１、Ｇ２）、圧縮中の燃料噴射（Ｇ３）と点火時（Ｇ４）の各層とスワールの挙動説明図である。
上図左（Ｇ１）は、吸入行程の初期で、前記図１１で説明したように吸気通路に２１ｍに設けたインジェクタ１２ｍにより燃料である水素を予混合した吸気が、ピストン４７ｍの下降によりタンゼンシャルポート２１０ｍから燃焼室に流入し、スワールの初期段階であるので遠心分離による分離層は部分的に形成される。
上図中（Ｇ２）は、吸入行程の後半で、スワールによる遠心分離により密度勾配による燃料の各層（Ｆ１ｇ〜Ｆ４ｇ）に分離する。
上図右（Ｇ３）では、圧縮行程の途中にインジェクタ１２ｍ２からガソリンを燃焼室中央付近に噴射し、中央の水素の高濃度層Ｆ１ｍにて拡散気化し、高速回転する高濃度層Ｆ１ｍの遠心分離作用により高濃度層Ｆ１ｍから遠心分離を開始するが燃料噴射から点火までの時間が短いので高濃度層Ｆ１ｍまたは中濃度層Ｆ２ｍに拡散する。
下図（Ｇ４）では、前記拡散したガソリン層Ｇ２は中濃度層Ｆ２ｍに拡散し、圧縮が終了して点火プラグ１１ｍの電気的火花放電により最小着火エネルギが小さい水素の回転する高濃度層Ｆ１ｍに確実に点火できる。
点火後に球状の火炎核が形成され、燃焼速度が大きい高濃度層Ｆ１ｍの全体に速く火炎伝播するのでシリンダ軸方向に長いバルジ状の火炎が隣接するガソリン層Ｇ２に伝播し、順次外側の可燃層に火炎伝播するので、高速でシリンダ軸の中心から周方向に均一な燃焼となり、冷却損失が小さく、内燃機関の熱効率が向上する効果がある。

【0037】

図１４は、前記実施例７（図１１）の水素より分子量が大きい主燃料がプロパン（又はメタン）の、吸入（Ｓ１、Ｓ２）、圧縮（Ｓ３）と点火時（Ｓ４）の各層とスワールの挙動説明図である。
上図左（Ｓ１）は、吸入行程の初期で、前記実施例７（図１１）で説明したように吸気通路に２１ｍに設けたインジェクタ１２ｍにより燃料である水素を予混合した吸気が、ピストン４７ｍの下降によりタンゼンシャルポート２１０ｍから燃焼室に流入し、スワールによる遠心分離の初期段階であるので分離層の一部が形成される。
上図中（Ｓ２）は、吸入行程の途中で、スワールによる遠心分離により密度勾配による多濃度層（Ｆ１ｓ〜Ｆ４ｓ）に分離する前に、インジェクタ１２ｍ２からプロパン（又はメタン）を燃焼室中央付近に噴射し、高速回転するシリンダ軸付近の水素の高濃度可燃層周辺に旋回しながら拡散する。
上図右（Ｓ３）の圧縮行程開始時は、吸入行程で発生したスワールによる遠心分離作用により密度勾配に従って各層が形成され、前記噴射されたプロパン（又はメタン）は前記各層の中心層の外周周辺に拡散する。
前記噴射のタイミングを、燃料噴射量、運転状況により調整して、点火時のプロパン（又はメタン）の拡散層の位置を制御することができる。
下図（Ｓ４）では、前記噴射されたプロパン（又はメタン）は、密度勾配により高濃度層Ｆ１ｓまたは中濃度層Ｆ２ｓの外周付近に分離され、拡散したプロパンＰ２（又はメタンＭ２）の層を形成し、圧縮が終了して点火プラグ１１ｍの電気的火花放電により最小着火エネルギが小さい水素の回転する高濃度層Ｆ１ｓに確実に点火できる。
点火後に球状の火炎核が形成され、燃焼速度が大きい高濃度層Ｆ１ｓの全体に速く火炎伝播するのでシリンダ軸方向に長いバルジ状の火炎が、前記拡散したプロパンＰ２（又はメタンＭ２）に伝播し、順次外側の可燃層に火炎伝播するので、高速でシリンダ軸の中心から周方向に均一な燃焼により、冷却損失が小さくなり内燃機関の熱効率が向上する効果がある。
尚、燃料がメタンの場合は、空気より軽い燃料同士であるので、前記インジェクタ１２ｍ２を吸気通路２１ｍに移動する事もでき、実施例７では、空気より密度が小さい燃料の水素で説明をしたが、効果が水素ほど望めないが、メタンでもよい。

【実施例8】

【0038】

図１５は、実施例８（請求項２対応）のディーゼル機関１ｎの燃料噴射時の着火と各層とスワールの説明図である。
図１５は、前記実施例７（図１１）の燃料タンク９５ｍ２の燃料を水素より分子量が大きく、発火点が低い燃料である重油または軽油を主燃料とし、前記点火プラグ１１ｍの替わりに前記主燃料を供給する図示しないインジェクタを設けたディーゼル機関１ｎとし、前記内燃機関１ｎの運転状況に応じて前記燃料である水素および前記主燃料の供給を制御する内燃機関１ｎの燃料噴射時の着火と各層とスワールの説明図である。
水素の発火点（５８５℃）は、ディーゼル機関の燃料である軽油の発火点（２５０℃）や重油の発火点（２５０〜３８０℃）より高いので、圧縮行程での断熱圧縮による温度上昇を管理することにより前記ディーゼル機関１ｎの水素燃料の予混合ができる。
前記ディーゼル機関１ｎは、前記実施例７と同様にスワールの遠心分離作用により、図１５に示すように圧縮行程の終了時に水素濃度が異なる各層（Ｆ１ｎ〜Ｆ４ｎ）を形成し、インジェクタ１２ｎから重油または軽油を高濃度層Ｆ１ｎに噴射することにより、拡散、気化して着火するので複数の火炎核を形成し、燃焼速度が大きい高濃度層Ｆ１ｎ全体に高速火炎伝播する。
高濃度層Ｆ１ｎのシリンダ軸方向に長いバルジ状の火炎と、高濃度層Ｆ１ｎ内の重油または軽油の燃焼による熱膨張により、バルジ状の高濃度層Ｆ１ｎから火炎伝播と重油または軽油の燃焼拡散が促進され、前記水素の予混合により従来のディーゼル機関より高速燃焼となるので高速運転ができるので出力の向上と、シリンダ軸の中心から周方向に均一な火炎伝播により内燃機関の熱効率が向上する効果がある。

【実施例9】

【0039】

図１６は、実施例９（請求項３対応）の水素を駆動流とする過給手段と、水素より分子量が大きい主燃料の供給手段と、を設けた火花点火機関の構成概念の説明図である。
図１６は、前記内燃機関１ｐの吸気系統である吸気流入通路２１１と吸気流出通路２１２の間に、駆動流で過給を行う空気流量増幅器５０を備えた過給手段５と、前記過給手段５と燃焼室との間に過給圧力等を測定する過給センサ５４と、を設け、前記空気より密度が小さい燃料である流体供給手段９ｐから供給される水素を前記駆動流とし、前記内燃機関１ｐの運転状況に応じて、前記過給センサ５４で検知する過給圧を流体制御手段８ｐによる前記駆動流の流量および圧力の調整にて制御する内燃機関１ｐの構成概念の説明図である。
実施例９（図１６）の内燃機関１ｐの構成は、前記実施例７（図１１）の吸気通路２１ｍに上流から前記過給手段５と過給センサ５４を備え、流体供給手段９ｍと流体制御手段８ｍを前記過給手段の駆動流とし、インジェクタ１２ｍを不要とする内燃機関１ｐで、前記実施例７（図１１）の内燃機関１ｍを過給機付きとした内燃機関１ｐである。
過給手段５の空気流量増幅器５０は、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ（図１７）、フロートランスベクタ、エジェクタ等があり、流量増幅比により燃料濃度の上限は制限される。
過給手段５である空気流量増幅器５０は、駆動流（水素）が流体（吸気）を直接加速して流量増幅する構造で、吸気への燃料（水素）の予混合が均一にできる効果がある。
内燃機関１ｐの各サイクルの作用は、前記実施例７と同じであるので説明を省略する。
内燃機関１ｐは、空気流量増幅器５０を備えた過給手段５により簡素な構成で応答性の高い過給運転ができ、均一な予混合により燃焼効率が向上する効果がある。
過給手段５に設けた逆止弁５３は、水素の大気放出と逆流量増幅現象を防止する。
また、内燃機関１ｐの水素より分子量が大きい主燃料供給手段であるインジェクタ１２ｐ２、フュエルレール１４ｐ、高圧燃料ポンプ１３ｐ、および流体供給手段９ｐ２を省略して、水素のみを燃料とする二酸化炭素を排出しない内燃機関にできるが、エネルギ密度が小さい問題点がある。

【0040】

図１７は、前記実施例９（図１６）の前記過給手段５を構成する空気流量増幅器５０の一例である、従来技術（特許文献８）のトランスベク５１の過給運転中の断面図である。
図１７のトランスベクタ５１の作用は、前記流体制御手段８ｐで制御された駆動流（水素）が駆動流通路５５を通って環状チャンバ５１４に供給されて周方向圧力が均一となり、前記環状チャンバ５１４に連通するリング状のノズル５１１から吸気流に大きな接触面積で流出することにより、高速の駆動流が発生するベルヌーイの定理による負圧により吸気を吸引し、この吸引した吸気と駆動流が衝突することにより吸気を加速すると同時に駆動流と吸気流が混合して空気流量増幅が行われる。
内燃機関１ｐが高速機関の場合は、吸気の流速が駆動流の流出速度より大きくなると過給ができないので、ノズル５１１の駆動流流出部の吸気通路断面積を、過給手段５の上流と下流である吸気流入通路２１１と吸気流出通路２１２より大きくして、吸気流速を小さくすることにより過給を行うことができる。
このように空気流量増幅器５０は、構造が簡素で安価であり、吸気系統に容易に設置できるので設計裕度が大きく、通路抵抗が小さいので過給停止時のバイパス通路を設けることなく自然吸気運転を行うことができ、駆動流によりターボ過給機や機械式過給機（スーパーチャージャ）より高い応答性で過給が行え、前述のように吸引した吸気と駆動流が衝突することにより吸気を加速するので吸気と駆動流である水素との均一な予混合ができる効果がある。
空気流量増幅器５０の逆流流量増幅現象の防止と、燃料の大気放出の防止のために、リードバルブ、リフトチェック弁等の逆止弁５３を吸気流入通路２１１に設ける。

【実施例10】

【0041】

図１８は、実施例１０（請求項４対応）の、酸水素発生装置６で発生する酸水素と、水素より分子量が大きい主燃料を燃焼室に供給する火花点火機関４ｒの構成概念の説明図である。
図１８は、前記内燃機関に電気的手段である二次電池６６により運転する酸水素発生装置６を設け、前記酸水素発生装置６で発生する酸水素を、前記空気より密度が小さい燃料である（酸素を含んだ）水素燃料としてインジェクタ１２ｒから供給し、更に、燃焼室に前記燃料である水素より分子量が大きい主燃料をインジェクタ１２ｒから適時に供給し、前記内燃機関１ｒの運転状況に応じて前記燃料および前記主燃料の供給を制御する請求項２に記載の内燃機関１ｒの構成概念の説明図である。
実施例１０（図１８）の内燃機関１ｒの構成は、前記実施例７（図１１）の流体供給手段９ｍを二次電池６６により運転する酸水素発生装置６から成る流体供給手段９ｒに置き換え、流体制御手段８ｍの減圧弁８４ｍを流体制御手段８ｒの逆止弁８８ｒと制御弁８３ｒ２を備えたアキュムレータ８７ｒに置き換えている。
前記酸水素発生装置６は、電解液タンク６５から供給される水（電解液）を二次電池６６から供給される電力で電気分解し、発生する酸水素をアキュムレータ８７ｒに蓄積し、インジェクタ１２ｒにより吸入行程の初期に燃焼室に噴射する。
前記酸水素発生装置６により、大量の水素を貯蔵する替わりに水（電解液）の供給を行うので、小型で管理が容易な装置となる効果がある。
内燃機関１ｒの各サイクルの作用は、前記実施例７と同じであるので説明を省略する。

【0042】

図１９は、前記実施例１０（図１８）の前記酸水素発生装置の一例である、従来技術（特許文献７）の電解液に超音波を付加する酸水素発生装置６ｒの構成概念の説明図である。
図1９は、電解槽６１４内に層状配置する陰極６１１と陽極６１２と、前記陰極６１１と前記陽極６１２との間に直流電圧を印加する直流電源６１３と、電解液６１５の供給を制御する電解液制御手段であるポンプ６１７と、電気分解にて発生する気体を捕集する気体捕集手段である制御弁６１８と、で構成する電気分解手段６１と、超音波発振子６２１と、前記超音波発振子６２１を電気的手段により超音波振動させる高周波発生器６２２と、で構成する超音波発振手段６２と、を備えた酸水素発生装置６において、前記超音波振動子と前記電解液を伝搬する超音波振動の反射面との距離を超音波波長の４分の１の整数倍とし、前記電気分解手段６１は、前記陰極６１１と前記陽極６１２を、前記超音波発振子６２１から発振する超音波振動の伝搬方向に対し垂直な平面上に配置し、超音波振動が前記陰極６１１と前記陽極６１２を通過して伝搬できるように前記陰極６１１と前記陽極６１２をスラット状またはグリッド状とし、更に、前記超音波発振子６２１の振動面から、超音波波長（λ）の4分の１の奇数倍の距離に前記陰極６１１を、超音波波長（λ）の4分の１の偶数倍の距離に前記陽極６１２を、配置する酸水素発生装置６ｒである。
上記酸水素発生装置１ｒは、電極の配置密度を大きくできるので酸水素発生装置を小型化できる。
更に、電解効率を低下させる陰極に発生する析出物を超音波の剥離除去作用により除去し、陽極に発生する気泡状のガスを超音波の電解液往復運動による気泡脱離作用により陽極から離脱するので、電解効率の低下を防止できる効果があり、移動手段への組み込みが容易となる。

【実施例11】

【0043】

図２０は、実施例１１（請求項４対応）の水素とＥＧＲガスを駆動流とする過給手段５ｔ、酸水素発生装置６ｔ、と回生手段を設けたハイブリッド車両の内燃機関１ｔの構成概念の説明図である。
図２０は、前記実施例９（図１６）の過給手段５の駆動流通路５５と排気通路３１ｐを排気還流通路３６で連通してＥＧＲを行い、ＥＧＲの制御はＥＧＲセンサ５７と制御弁５８で行い、水素とＥＧＲガスの逆流を防止する逆止弁（５９、５９ｔ）を各々の通路に設け、駆動流の水素を実施例１０（図１８）の流体制御手段８ｒと流体供給手段９ｒ同じ構成とし、更にアシスト／回生手段として二次電池６６ｔと酸水素発生装置６ｔの電源に接続し、出力手段４ｔに連動するモータ／発電機６８を制御するインバータ６７を設けたハイブリッド車両の内燃機関１ｔの構成概念の説明図である。
図２０は内燃機関の構成概念の説明図なので、ハイブリッド車両の変速機等の駆動部は図示省略する。
スワールの遠心分離作用による可燃層の形成は前記実施例７と同様で、前記実施例９と同様に空気流量増幅器５０ｔの駆動流である水素とＥＧＲガスは、吸気を過給すると同時に予混合されて燃焼室でスワールの遠心分離作用により、水素はシリンダ軸側に集まり確実な点火が行え、ＥＧＲガスの二酸化炭素は空気より密度が大きい（約１．５倍）ので最外層に集まり燃焼阻害要因とならない。
構成、作用は前記実施例と重複するので省略し、ハイブリッド車両の内燃機関１ｔの制御システムは図２１にて、制御フローチャートは図２２にて説明する。

【0044】

図２１は、前記実施例１１（図２０）の前記ハイブリッド車両の火花点火機関１ｔの制御システムの構成概念の説明図である。
内燃機関１ｔの電子制御装置であるＥＣＵ１９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭとＲＯＭからなる記憶素子、入力ポート、出力ポート、およびＤＣ電源で構成され、本図では前記入出力ポートの接続は、中継機器（コントローラ、アンプ、コンバータ等）は図示省略している。
前記ハイブリッド車両の火花点火機関１ｔの、点火プラグ１１ｔ、インジェクタ１２ｔ、クランク角センサ１６、図示しないノックセンサ、等の入出力情報と、前記ハイブリッド車両の制御補助装置であるアクセル開度センサ１７、ブレーキ開度センサ１８、図示しない車速センサ等の入出力情報と、前記水素とＥＧＲガスによる過給手段５ｔの駆動流の流体制御手段８ｔと、酸水素発生装置６ｔと、アシスト／回生手段であるインバータ６７からの入出力情報と、が入出力ポートを経由してＥＣＵ１９により制御される。
ＥＣＵ１６は、入力情報により内燃機関１ｔの運転状況を分析、判断、及び予想することにより、前記出力手段４ｔ、過給手段５ｔの駆動流を制御する流体制御手段８ｔ、酸水素発生装置６ｔ、およびアシスト／回生手段であるインバータ６７等を制御する。

【0045】

前記ハイブリッド車両の火花点火機関１ｔの作用は、流体供給手段９ｔ２から供給される水素より分子量が大きい主燃料を適時にインジェクタ１２ｔから燃焼室に噴射する４サイクル火花点火機関１ｔにおいて、燃焼性を向上する酸水素発生装置６ｔで発生する水素、および／または燃焼温度を抑制するＥＧＲガスを駆動流として過給手段５ｔにより過給を行い、駆動流が水素の場合は均一な予混合と、実施例７と同様にスワールの遠心分離作用により水素を点火プラグ１１ｔ付近に集まり、最小着火エネルギが小さい水素に着火し、燃焼速度が大きい水素の火炎伝播により、シリンダ軸の中心から周方向に均一な燃焼となり、冷却損失が小さく内燃機関１ｔの熱効率が向上する効果がある。
酸水素発生装置６ｔにより発生する酸水素の酸素は、水素の燃焼に必要な酸素と等価となるので、吸気（空気）の酸素分圧は水素より分子量が大きい主燃料の燃焼に充当でき、過給との相乗効果により、大量の燃料を燃焼して大きな出力が得られるので、ダウンサイジング効果が得られる。
ＥＧＲを駆動流に利用することにより、排気残圧を過給に回生利用し、燃料である水素濃度の調整と、吸気の酸素分圧を低下することにより燃焼温度を低下することができる。
吸気の前記燃料である水素濃度は、空気流量増幅器５０ｔの流量増幅比と、駆動流の燃料濃度で見かけの燃料濃度が制御できるが、点火部は更に高い濃度を形成するので、運転状況による学習機能が有効である。
インバータ６７の制御により、モータ／発電機６８を加速時等に駆動アシストするモータとし、減速時に二次電池６６ｔ、または酸水素発生器６ｔに電力を送る発電機としてエネルギ回生を行う。
更に、駆動流のＥＧＲをタンクに貯蔵した圧縮空気、または内燃機関で駆動する圧縮機で発生する圧縮空気に置き換えることができる。

【0046】

図２２は、前記実施例１１（図２０）の前記ハイブリッド車両のモータ制御（駆動アシスト等）を除く火花点火機関１ｔの制御フローチャートである。
内燃機関１ｔの制御は、前記図２１に示すＥＣＵ１９の入出力情報等により制御され、加速あるいは減速等の判断は、主にアクセルあるいはブレーキのペダル操作によるアクセル開度センサ１７、ブレーキ開度センサ１８や図示しない車速センサ等からの入力情報により、運転者の意思や内燃機関１ｔの運転状況を分析、判断、予測し、各運転サブルーチンを本制御フローチャートに従い実行する。
前記制御フローチャートは、内燃機関１ｔの制御説明であるので、駆動アシスト等のモータ制御関連は省略する。
まず、ＥＣＵ１９は、アクセル開度センサ１７、ブレーキ開度センサ１８、前記車速センサ等により、加速のための燃焼が必要であるかを判断する（ステップＳ１０）。
ここで、燃焼運転が必要であると判断した場合は、予測される要求出力により主燃料の供給が必要かを判断する（ステップＳ１１）。
一方、燃焼運転が必要でないと判断した場合は、ブレーキ開度センサ１７がＯＮであるかを判断する（ステップＳ１２）。
ここで、ブレーキ開度センサ１７がＯＮであると判断した場合は、エネルギ回生が可能かを判断する（ステップＳ１３）。
具体的には、前記車速センサ等により回生できる運動エネルと予測される減速量によりエネルギ回生の可否判断を行う。
一方、ブレーキ開度センサ１７がＯＮでないと判断した場合は、積極的に加速も減速しない慣性運転（フリーラン）サブルーチン（ステップＳ１４）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
前記エネルギ回生が可能かの判断（ステップＳ１３）で、エネルギ回生が可能であると判断した場合は、エネルギ回生サブルーチン（Ｓ１５）を実行し、インバータ６７にてモータ／発電機６８で発電される電力を酸水素発生装置６ｔと二次電池６６ｔに供給し、モータ／発電機６８の逆起電力によるトルクを制動に利用する。
一方、エネルギ回生が可能でないと判断した場合は、エンジンブレーキサブルーチン（ステップＳ１６）を実行する。
具体的には、燃料供給を停止し、圧縮仕事やポンピングロス等が発生するようにガス交換弁の開度やタイミングを制御する。

【0047】

前記主燃料の供給が必要かを判断する（ステップＳ１１）では、予想される要求出力が小さい場合は酸水素発生装置６ｔで対応可能な水素燃料運転とし、水素濃度が過剰であるかを判断する（ステップＳ２２）。
一方、予想される要求出力が水素燃料では対応できないと判断した場合は、主燃料（水素より分子量が大きい燃料）を供給すると判断し、次に過給運転が可能かを判断する（ステップＳ１７）。
ここで、過給運転が可能であると判断した場合は、過給の駆動流にＥＧＲが必要かを判断する（ステップＳ１９）。
具体的には、過給圧を発生するのに必要な駆動流に水素燃料のみで対応できるのか、水素燃料の濃度は問題ないかを判断する。
一方、過給運転が可能でないと判断した場合は、主燃料による自然吸気運転サブルーチン（ステップＳ１８）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
前記過給の駆動流にＥＧＲが必要かを判断する（ステップＳ１９）で、過給の駆動流にＥＧＲが必要であると判断した場合は、ＥＧＲと過給を行う二燃料運転サブルーチン（ステップＳ２１）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
具体的には、前記ＥＧＲと過給を行う二燃料運転サブルーチン（ステップＳ２１）では、水素濃度をＥＧＲガスにて調整し、過給圧と吸気の酸素分圧を考慮して主燃料を要求出力に応じて供給する。
一方、過給の駆動流にＥＧＲが必要でないと判断した場合は、水素燃料で過給を行う二燃料運転サブルーチン（ステップＳ２０）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
前記水素濃度が過剰かを判断する（ステップＳ２２）で、水素濃度が過剰であると判断した場合は、ＥＧＲと過給を行う水素運転サブルーチン（ステップＳ２３）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
具体的には、水素濃度を低下するために、制御弁５８にてＥＧＲガスを適量供給し、駆動流の水素濃度を低下し、過給センサ５４ｔにて過給圧をフィードバックして駆動流である水素とＥＧＲガスの総供給量を調整する。
前記駆動流の水素濃度を圧力にて正確に調整する方法の一つとして、特許第６００７４５９号がある。
一方、水素濃度が過剰でないと判断した場合は、過給を行う水素運転サブルーチン（ステップＳ２４）を実行した後、ＲＥＴＵＲＮにて本処理ルーチンを一旦終了する。
以上の制御フローに従って、ハイブリッド車両の火花点火機関１ｔの運転状況に応じて、前記内燃機関１ｔの燃料供給、過給、ＥＧＲ、エネルギ回生等を各サブルーチンに従って実行する。
以上のようにＥＣＵ１９の入出力情報により、前記ハイブリッド車両の内燃機関１ｔの制御システム（図２１）を制御し、本制御フローチャートは、前記内燃機関１ｔの運転中は繰り返し実行される。

【0048】

前記実施例１〜１１は、本願発明の一例を説明したもので、各実施例の容積型油圧供給手段の油圧ポンプは、ベーンポンプをプランジャーポンプに置き換えてもよい。
各実施例の内燃機関は、制約のない限りディーゼル機関でも火花点火機関でもよく、制約のない限り燃料供給は吸気系統でも燃焼室でもよく、過給手段の空気流量増幅器は、エジェクタ、フロートランスベクタ、トランスベクタ等のいずれであってもよく、ハイブリッド車両はパラレルでもシリーズでもよい。
前記実施例１〜１１は、本願発明の一例を示すもので本願発明を制約するものではなく、当業者により変更および改良ができる。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本願発明の内燃機関は内燃機関にて駆動する容積型油圧供給手段により、カムを共用して構成部品が少ない簡素な構造にできる。
水素の燃焼性を有効に活用して内燃機関の燃焼効率の向上、過給による出力の増大、酸水素発生装置により水素貯蔵量の削減、等の効果があるので、内燃機関をダウンサイジングして小型、軽量化して自動車、船舶等の移動体に搭載する内燃機関に利用できる。

【符号の説明】

【0050】

１ 内燃機関
２（吸気系統）
３（排気系統）
４ 出力手段
５ 過給手段
６ 酸水素発生装置
７ 容積型油圧供給手段
８ 流体制御手段
９ 流体供給手段
１１ 点火プラグ
１２ インジェクタ
１３ 高圧燃料ポンプ
１４ フュエルレール
１５ コモンレール
１６ クランク角センサ
１７ アクセル開度センサ
１８ ブレーキ開度センサ
１９ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
２０ 吸気
２１ 吸気通路
２２ エアクリーナ
３０ 排気
３１ 排気通路
３２ 排気浄化装置
３３ 消音器
３４ 排気センサ
３６ 排気還流通路
３７ 冷却器
３８ フィルタ
４１ 弁シリンダ
４２ 弁ピストン
４３ スプリング
４４（冷却手段）
４５ ガス交換弁
４６ シリンダ
４７ ピストン
４８ コンロッド
４９ クランク軸
５０ 空気流量増幅器
５１ トランスベクタ
５３ 逆止弁
５４ 過給センサ
５５ 駆動流通路
５６ 駆動流センサ
５７ ＥＧＲセンサ
５８ 制御弁
５９ 逆止弁
６１ 電気分解手段
６２ 超音波発振手段
６５ 電解液タンク
６６ 二次電池
６７ インバータ
６８ モータ／発電機
７１ カム
７２ ロータ
７３ ベーン
７５ 回転伝動手段
７６ 回転継手
７７ 油圧補助手段
７８ 油圧通路（弁駆動）
７９ 油圧通路
８１ 燃料通路
８２ 燃料センサ
８３ 制御弁
８４ 減圧弁
８７ アキュムレータ
８８ 逆止弁
９１ 燃料通路
９２ 緊急遮断弁
９５ 燃料タンク
９６ 逆止弁付継手
９７ 充填口
２１０ タンゼンシャルポート
２１１ 吸気流入通路
２１２ 吸気流出通路
２１５ 案内板（弱）
２１６ 案内板（強）
４１１ 弁シリンダ（吸気）
４１２ 弁シリンダ（排気）
４４１ 逆止弁
４４２ 逆止弁
４４３ 逆止弁
４４４ 連通管
４４５ 吸気導管
４４６ 送風ブレード（吸気）
４４７ 送風ブレード（排気）
４５１ ガス交換弁（吸気）
４５２ ガス交換弁（排気）
４７０ 球面状キャビティ
４７１ バルブリセス
５１１ ノズル
５１２ フランジ
５１３ ハウジング
５１４ 環状チャンバ
６１１ 陰極
６１２ 陽極
６１３ 直流電源
６１４ 電解槽
６１５ 電解液
６１６ センサ（液面、圧力）
６１７ ポンプ
６１８ 制御弁（酸水素）
６２１ 超音波発振子
６２２ 高周波発生器
７１０ 基準プロフィール
７１１ カムプロフィール
７２１ 油圧中継路（第１油圧）
７２２ 油圧中継路（第２油圧）
７２６ 油圧中継路
７５１ 駆動車
７５２ 従動車
７５３ 伝動媒体
７７１ 油タンク
７８１ 油圧通路（吸気弁）
７８２ 油圧通路（排気弁）

【要約】

【課題】従来の燃焼室に燃料を噴射する成層燃焼は、燃焼室の点火部附近に燃料を効率よく確実に集めることができず、火炎伝播を周方向に均一にできるシリンダ軸に軸対称の可燃層を形成できないので燃焼効率の向上が困難である問題点がある。
【解決手段】内燃機関にて駆動する容積型油圧供給手段を備え、前記容積型油圧供給手段が発生する油圧によりガス交換弁を開閉作動する往復動機関において、燃焼室を略球面状または略円錐状とし、燃焼室に放射状に前記ガス交換弁を配置し、点火プラグを前記燃焼室のシリンダ軸との交点近傍に設け、更に、シリンダ内に回転方向が同じスワールを発生する複数のタンゼンシャルポートを設け、吸気系統および／または燃焼室に水素、メタンのように空気より密度が小さい燃料を供給し、前記内燃機関の運転状況に応じて前記燃料の供給を制御する４サイクル内燃機関とする。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】