特開 2023-158613 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023158613

(43)【公開日】2023-10-30

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/12 20060101AFI20231023BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20231023BHJP

   F02B 75/02 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

F02D19/12 A

F02M37/00 341H

F02B75/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110847

(22)【出願日】2022-07-08

(31)【優先権主張番号】P 2022068555

(32)【優先日】2022-04-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(72)【発明者】

【氏名】任介 幸司

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA03

3G092AA04

3G092AB19

3G092BB06

3G092FA24

(57)【要約】

【課題】二酸化炭素の排出を抑制できる内燃機関を提供する。
【解決手段】
内燃機関１は、吸気ポート２１と排気ポート２２とを有するシリンダ２と、シリンダ２内を往復するピストン３と、クランクシャフト６と、ピストン３とクランクシャフト６とを接続するコネクティングロッド７と、シリンダ２内に液体燃料を噴射するインジェクタ８と、点火プラグ９とを備える。液体燃料は、炭素原子を含有する燃料成分を含有せず、炭素原子を含有しない燃料成分としてのアザンと水とを含有する混合物である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気ポートと排気ポートとを有するシリンダと、
前記シリンダ内を往復するピストンと、
クランクシャフトと、
前記ピストンと前記クランクシャフトとを接続するコネクティングロッドと、
前記シリンダ内に液体燃料を噴射するインジェクタと、
点火プラグと
を備え、
前記液体燃料は、炭素原子を含有する燃料成分を含有せず、炭素原子を含有しない燃料成分としてのアザンと水とを含有する混合物である、内燃機関。

【請求項2】

前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、
前記排気ポートを開閉する排気バルブと
をさらに備え、
１つの燃焼サイクルが、
前記吸気バルブが開き、前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが下死点に向かって移動する吸気工程と、
前記吸気工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する第１圧縮工程と、
前記第１圧縮工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に位置するタイミングで前記インジェクタが前記シリンダ内に前記液体燃料を噴射し、その後、前記ピストンが下死点に向かって移動する噴射工程と、
前記噴射工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する第２圧縮工程と、
前記第２圧縮工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に位置するタイミングで前記点火プラグが前記シリンダ内の前記燃料成分に点火し、その後、前記ピストンが下死点に向かって移動する燃焼工程と、
前記燃焼工程に続き、前記吸気バルブが閉じ、前記排気バルブが開いた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する排気工程と
からなる、請求項１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、内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料としてガソリンやアルコールを燃焼させる内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１３９４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されるような内燃機関では、二酸化炭素の排出を抑制することが困難である。

【0005】

本発明の目的は、二酸化炭素の排出を抑制できる内燃機関を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明［１］は、吸気ポートと排気ポートとを有するシリンダと、前記シリンダ内を往復するピストンと、クランクシャフトと、前記ピストンと前記クランクシャフトとを接続するコネクティングロッドと、前記シリンダ内に液体燃料を噴射するインジェクタと、点火プラグとを備え、前記液体燃料が、炭素原子を含有する燃料成分を含有せず、炭素原子を含有しない燃料成分としてのアザンと水とを含有する混合物である、内燃機関を含む。

【0007】

このような構成によれば、液体燃料が炭素原子を含有する燃料成分を含有しないので、液体燃料中の燃料成分が燃焼しても、二酸化炭素が発生しない。

【0008】

その結果、二酸化炭素の排出を抑制できる。

【0009】

さらに、燃料成分がアザンであるため、燃料成分が燃焼したときに、窒素と水（水蒸気）とが発生する。

【0010】

そのため、環境負荷の増大を抑制できる。

【0011】

本発明［２］は、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記排気ポートを開閉する排気バルブとをさらに備え、１つの燃焼サイクルが、前記吸気バルブが開き、前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが下死点に向かって移動する吸気工程と、前記吸気工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する第１圧縮工程と、前記第１圧縮工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に位置するタイミングで前記インジェクタが前記シリンダ内に前記液体燃料を噴射し、その後、前記ピストンが下死点に向かって移動する噴射工程と、前記噴射工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する第２圧縮工程と、前記第２圧縮工程に続き、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが閉じた状態で、前記ピストンが上死点に位置するタイミングで前記点火プラグが前記シリンダ内の前記燃料成分に点火し、その後、前記ピストンが下死点に向かって移動する燃焼工程と、前記燃焼行程に続き、前記吸気バルブが閉じ、前記排気バルブが開いた状態で、前記ピストンが上死点に向かって移動する排気工程とからなる、上記［１］の内燃機関を含む。

【0012】

このような構成によれば、吸気工程に続く第１圧縮工程により、シリンダ内に吸気された空気を圧縮して、シリンダ内の空気の温度を上昇させ、続く噴射工程において、シリンダ内の高温の空気を利用して、液体燃料からアザンを気化させることができる。

【0013】

そのため、燃焼行程の前に、確実に、燃料成分と水とに分離できる。そして、分離された燃料成分および水を、空気と混合して、燃料成分、水および空気の混合物を得ることができる。

【0014】

続いて、第２圧縮工程で、得られた混合物を圧縮し、燃焼行程で、燃料成分を燃焼させることにより、燃料成分の燃焼熱により、水を気化させて、生じた水蒸気を膨張させることができる。

【0015】

その結果、水蒸気の膨張により、高い筒内圧を得ることができる。

【0016】

また、水の気化によってシリンダ内の熱エネルギーが奪われることで、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の内燃機関によれば、二酸化炭素の排出を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、車両の概略構成図である。

【図2】図２は、本発明の内燃機関の第１実施形態の概略構成図である。

【図3】図３Ａから図３Ｃは、図２に示す内燃機関の燃焼サイクルを説明するための説明図であって、図３Ａは、吸気工程を示し、図３Ｂは、第１圧縮工程を示し、図３Ｃは、噴射工程を示す。

【図4】図４Ａから図４Ｃは、図３Ｃに続き、内燃機関の燃焼サイクルを説明するための説明図であって、図４Ａは、第２圧縮工程を示し、図４Ｂは、燃焼工程を示し、図４Ｃは、排気工程を示す。

【図5】図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の内燃機関の第２実施形態の燃焼サイクルを説明するための説明図であって、図５Ａは、吸気・排気工程を示し、図５Ｂは、圧縮・噴射・燃焼行程を示す。

【図6】図６Ａから図６Ｄは、本発明の内燃機関の第３実施形態の燃焼サイクルを説明するための説明図であって、図６Ａは、吸気・噴射工程を示し、図６Ｂは、圧縮行程を示し、図６Ｃは、燃焼工程を示し、図６Ｄは、排気工程を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

１．内燃機関の構成
図１に示すように、内燃機関１は、例えば、車両１００に搭載される。

【0020】

車両１００は、内燃機関１と、バッテリー１０１および制御装置１０２を含む電気システムと、内燃機関１に吸気するための吸気システム１０３と、内燃機関１に液体燃料を供給するための燃料供給システム１０４と、内燃機関１から排気するための排気システム１０５とを備える。

【0021】

制御装置１０２は、車両１００における電気的な制御を実行するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。制御装置１０２は、バッテリー１０１と電気的に接続される。制御装置１０２は、車両１００のイグニッションスイッチがオンされたときに、バッテリー１０１から電力が供給されることにより、起動する。

【0022】

本実施形態では、内燃機関１は、直列２気筒の直噴６ストロークエンジンである。内燃機関１は、２つのシリンダ２を有する。なお、以下の説明では、内燃機関１の２つのシリンダ２のうちの一方のシリンダ２について説明し、他方のシリンダ２についての説明を省略する。

【0023】

図２に示すように、内燃機関１は、シリンダ２と、ピストン３と、吸気バルブ４と、排気バルブ５と、クランクシャフト６と、コネクティングロッド７と、インジェクタ８と、点火プラグ９とを備える。

【0024】

（１）シリンダ
シリンダ２は、吸気ポート２１と、排気ポート２２とを有する。吸気ポート２１は、吸気システム１０３と接続される。排気ポート２２は、排気システム１０５と接続される。

【0025】

（２）ピストン
ピストン３は、シリンダ２内を往復する。ピストン３の頭部とシリンダ２の内面とで区画される空間が、燃焼室Ｃである。燃焼室Ｃは、吸気ポート２１および排気ポート２２と通じる。

【0026】

（３）吸気バルブ
吸気バルブ４は、吸気ポート２１を開閉する。吸気バルブ４が開き、排気バルブ５が閉じた状態（図３Ａ参照）で、吸気システム１０３からの空気は、吸気ポート２１を通って、シリンダ２内の燃焼室Ｃに吸気される。吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態（図３Ｂ参照）で、燃焼室Ｃは、密閉される。

【0027】

なお、吸気バルブ４が開くタイミングは、図示しないカムシャフト、および、図示しないタイミングベルトを介して、クランクシャフト６の回転と同期されている。

【0028】

（４）排気バルブ
排気バルブ５は、排気ポート２２を開閉する。吸気バルブ４が閉じ、排気バルブ５が開いた状態（図４Ｃ参照）で、燃焼室Ｃ内の排気ガスは、排気ポート２２を通って、排気システム１０５に排気される。

【0029】

なお、排気バルブ５が開くタイミングは、図示しないカムシャフト、および、図示しないタイミングベルトを介して、クランクシャフト６の回転と同期されている。

【0030】

（５）クランクシャフト
クランクシャフト６は、２つのシリンダ２が並ぶ方向に延びる。クランクシャフト６は、軸線Ａについて回転可能である。軸線Ａは、２つのシリンダ２が並ぶ方向に延びる。クランクシャフト６は、ピストン３の往復運動を回転運動に変換する。クランクシャフト６の位相角は、好ましくは、１８０°である。

【0031】

詳しくは、クランクシャフト６は、メインジャーナル６１と、クランクピン６２と、クランクアーム６３と、カウンターウェイト６４とを有する。

【0032】

メインジャーナル６１は、軸線Ａに沿って延びる。メインジャーナル６１は、円柱形状を有する。クランクピン６２は、軸線Ａが延びる方向と直交する方向において、メインジャーナル６１から離れて配置される。クランクピン６２は、軸線Ａが延びる方向に延びる。クランクピン６２は、円柱形状を有する。クランクアーム６３は、メインジャーナル６１とクランクピン６２とを接続する。カウンターウェイト６４は、メインジャーナル６１に対して、クランクピン６２の反対側に配置される。

【0033】

（６）コネクティングロッド
コネクティングロッド７は、ピストン３と、クランクシャフト６のクランクピン６２とを接続する。

【0034】

（７）インジェクタ
インジェクタ８は、シリンダ２内の燃焼室Ｃに液体燃料を噴射する。インジェクタ８は、燃料供給システム１０４と接続される。インジェクタ８は、制御装置１０２と電気的に接続される。インジェクタ８による液体燃料の噴射のタイミングは、制御装置１０２によって制御される。

【0035】

液体燃料は、炭素原子を含有する燃料成分を含有しない。そのため、燃料成分が燃焼しても、二酸化炭素が発生しない。その結果、二酸化炭素の排出を抑制できる。液体燃料は、炭素原子を含有しない燃料成分としてのアザンと水とを含有する混合物である。液体燃料がアザンと水とを含有する混合物であると、液体燃料中の燃料成分（アザン）が燃焼したときに、窒素と水（水蒸気）とが発生する。そのため、環境負荷の増大を抑制できる。

【0036】

好ましくは、液体燃料は、アザンおよび水に加えて、過酸化水素を含有する。より好ましくは、液体燃料は、アザンと水と過酸化水素のみからなる混合物である。

【0037】

アザンとして、例えば、アンモニア、ヒドラジン、トリアザンが挙げられる。好ましくは、アザンとして、アンモニアが挙げられる。

【0038】

燃料成分がアンモニアであり、液体燃料がアンモニアと水のみからなる場合、アンモニア水として液体燃料を取り扱うことができる。詳しくは、アンモニアを気体のまま燃料として取り扱う場合、高圧タンクなどが必要になったり、可搬性が悪かったりと、取り扱いが難しい。一方、アンモニア水は、常温付近で液体であるため、炭素原子を含有する一般的な液体燃料（ガソリン、アルコール）と同様に取り扱うことができる。そのため、液体燃料の取り扱いが容易である。

【0039】

また、燃料成分がアンモニアであり、液体燃料がアンモニアと過酸化水素と水のみからなる場合、アンモニア過酸化水素水として液体燃料を取り扱うことができる。そのため、液体燃料がアンモニアと水のみからなる場合と同様に、取り扱いが容易である。

【0040】

また、液体燃料がアンモニア水であると、燃焼室Ｃ内で、加熱により、容易にアンモニアと水とに分離できる。そのため、アンモニアの燃焼熱を利用して水を気化させて、生じた水蒸気を膨張させることができ、高い筒内圧を得ることができる。

【0041】

さらに、液体燃料がアンモニア過酸化水素水であると、燃焼室Ｃ内で、過酸化水素の分解によって生じた酸素を利用して、アンモニアを燃焼させることができる。そのため、吸気システム１０３からの空気に含まれる酸素と、過酸化水素の分解によって生じた酸素とによって、より多くのアンモニアを燃焼させることができる。その結果、液体燃料がアンモニア水である場合と比べて、より高い筒内圧を得ることができる。

【0042】

液体燃料の成分割合は、車両１００の使用が想定される環境温度範囲において、１つの燃焼サイクルで、アンモニアの燃焼熱によってシリンダ２内の全ての水を気化できるように、設定される。

【0043】

なお、液体燃料がアンモニア水の場合、「シリンダ２内の全ての水」とは、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に供給された液体燃料中の水である。液体燃料がアンモニア過酸化水素水の場合、「シリンダ２内の全ての水」とは、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に供給された液体燃料中の水、および、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内の供給された液体燃料中の過酸化水素が分解することにより発生する水である。

【0044】

まず、下記式（１）または下記式（２）で計算される酸素過剰率によって、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に供給された液体燃料中のアンモニアが完全燃焼するか否か、判定できる。液体燃料がアンモニア水の場合、酸素過剰率は、式（１）で計算され、液体燃料がアンモニア過酸化水素水の場合、酸素過剰率は、式（２）で計算される。

【0045】

式（１）：酸素過剰率＝吸入酸素量／必要酸素量
必要酸素量は、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に供給された液体燃料中の全てのアンモニアを燃焼させるために必要な酸素の質量である。必要酸素量は、液体燃料中のアンモニアの濃度と、インジェクタ８の噴射量とによって定まる。

【0046】

吸入酸素量は１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に吸入される空気に含まれる酸素の質量である。吸入酸素量は、シリンダ２の容積に応じて定まる。

【0047】

式（２）：酸素過剰率＝（吸入酸素量＋発生酸素量）／必要酸素量
発生酸素量は、１つの燃焼サイクルにおいてシリンダ２内に供給された液体燃料中の全ての過酸化水素が分解することにより発生する酸素の質量である。発生酸素量は、液体燃料中の過酸化水素の濃度と、インジェクタ８の噴射量とによって定まる。

【0048】

酸素過剰率が１以上である場合、アンモニアは、完全燃焼する。一方、酸素過剰率が１未満である場合、アンモニアが燃え残る。アンモニアが燃え残り、排気ガスとして排出されると、環境負荷が増大する可能性があるため、酸素過剰率は、車両１００の使用が想定される環境温度範囲の全部において１以上であることが好ましい。

【0049】

そのため、液体燃料の成分割合は、車両１００の使用が想定される環境温度範囲の全部において酸素過剰量が１以上であり、かつ、シリンダ２内の全ての水を気化できるように、設定される。

【0050】

具体的には、液体燃料がアンモニア水であり、車両１００の使用が想定される環境温度範囲の最低温度が－３０℃である場合、液体燃料中のアンモニアの濃度は、例えば、５質量％以上、好ましくは、１０質量％以上であり、例えば、２０質量％以下、好ましくは、１５質量％以下であり、より好ましくは、１１．１７質量％である。

【0051】

また、液体燃料がアンモニア過酸化水素水であり、車両１００の使用が想定される環境温度範囲の最低温度が－３０℃である場合、液体燃料中のアンモニアと過酸化水素と水との比率（アンモニア：過酸化水素：水）は、例えば、１：１．２０～１．３５：６．９０～７．６５であり、好ましくは、１：１．２８：７．２８である。

【0052】

（８）点火プラグ
点火プラグ９は、燃焼室Ｃ内に燃料成分が存在する状態で、燃料成分に点火する。点火プラグ９は、具体的には、スパークプラグである。点火プラグ９は、制御装置１０２と電気的に接続される。点火プラグ９による点火のタイミングは、制御装置１０２によって制御される。

【0053】

２．内燃機関の動作
次に、内燃機関１の動作について説明する。

【0054】

まず、内燃機関１の１つの燃焼サイクルは、吸気工程（図３Ａ参照）と、第１圧縮工程（図３Ｂ参照）と、噴射工程（図３Ｃ参照）と、第２圧縮工程（図４Ａ参照）と、燃焼工程（図４Ｂ参照）と、排気工程（図４Ｃ参照）とからなる。

【0055】

（１）吸気工程
図３Ａに示すように、吸気工程では、吸気バルブ４が開き、排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が、前回の燃焼サイクルによる慣性によって、下死点に向かって移動する。これにより、吸気システム１０３からの空気は、吸気ポート２１を通って、シリンダ２内の燃焼室Ｃに吸気される。ピストン３が下死点に位置するタイミングで、吸気バルブ４は、閉じる。なお、「ピストン３が下死点に位置するタイミング」とは、ピストン３が下死点に位置した時点だけではなく、ピストン３が下死点に位置した時点の直前および直後を含む。

【0056】

（２）第１圧縮工程
次に、図３Ｂに示すように、第１圧縮工程では、吸気工程に続き、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が、引き続き前回の燃焼サイクルによる慣性によって、上死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内の空気が圧縮されて、燃焼室Ｃ内の空気の温度が上昇する。

【0057】

ピストン３が上死点に位置するタイミングで、燃焼室Ｃ内の空気の温度は、例えば、１００℃以上、好ましくは、２００℃以上であり、例えば、５００℃以下、好ましくは、４８０℃以下である。

【0058】

ピストン３が上死点に位置するタイミングでの燃焼室Ｃ内の空気の温度は、圧縮比によって調節可能である。

【0059】

圧縮比は、例えば、５以上、好ましくは、１０以上、より好ましくは、１３以上であり、例えば、２０以下、好ましくは、１７以下である。

【0060】

（３）噴射工程
次に、図３Ｃに示すように、噴射工程では、第１圧縮工程に続き、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、インジェクタ８が、燃焼室Ｃ内に液体燃料を噴射する。なお、「ピストン３が上死点に位置するタイミング」とは、ピストン３が上死点に位置した時点だけではなく、ピストン３が上死点に位置した時点の直前および直後を含む。

【0061】

すると、噴射された液体燃料は、燃焼室Ｃ内の空気によって加熱される。液体燃料が加熱されることにより、液体燃料中の燃料成分の少なくとも一部が気化し、水から分離される。

【0062】

インジェクタ８が燃焼室Ｃに液体燃料を噴射した後、ピストン３は、引き続き前回の燃焼サイクルによる慣性によって、下死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内において、空気と燃料成分と水とが混合される。

【0063】

（４）第２圧縮工程
次に、図４Ａに示すように、第２圧縮工程では、噴射工程に続き、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が、引き続き前回の燃焼サイクルによる慣性によって、上死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内において、空気と燃料成分と水との混合物が圧縮される。

【0064】

（５）燃焼工程
次に、図４Ｂに示すように、燃焼工程では、第２圧縮工程に続き、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、点火プラグ９が、燃焼室Ｃ内の混合物中の燃料成分に点火する。なお、燃焼工程では、「ピストン３が上死点に位置するタイミング」とは、好ましくは、ピストン３が上死点に位置した時点の直後である。

【0065】

すると、燃料成分が燃焼し、発生した燃焼熱によって、混合物中の水が気化して、生じた水蒸気が膨張する。水蒸気の膨張により、筒内圧が上昇し、上昇した筒内圧によって、ピストン３が下死点に向かって移動する。つまり、点火プラグ９が燃焼室Ｃ内の燃料成分に点火した後、ピストン３は、下死点に向かって移動する。ピストン３が下死点に位置するタイミングで、排気バルブ５が、開く。

【0066】

（６）排気工程
次に、図４Ｃに示すように、排気工程では、燃焼行程に続き、吸気バルブ４が閉じ、排気バルブ５が開いた状態で、ピストン３が、燃焼行程による慣性により、上死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内の排気ガスは、ピストン３によって排気ポート２２から押し出され、排気システム１０５に排気される。

【0067】

そして、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、排気バルブ５が閉じ、吸気バルブ４が開く。排気バルブ５が閉じ、吸気バルブ４が開くことにより、次の燃焼サイクルの吸気工程が開始される。

【0068】

３．作用効果
（１）内燃機関１によれば、液体燃料が炭素原子を含有する燃料成分を含有しないので、燃料成分が燃焼しても、二酸化炭素が発生しない。

【0069】

その結果、二酸化炭素の排出を抑制できる。

【0070】

さらに、燃料成分がアザンであるため、燃料成分が燃焼したときに、窒素と水（水蒸気）とが発生する。

【0071】

そのため、環境負荷の増大を抑制できる。

【0072】

（２）内燃機関１によれば、図３Ｂに示すように、吸気工程（図３Ａ参照）に続く第１圧縮工程により、燃焼室Ｃ内に吸気された空気を圧縮して、燃焼室Ｃ内の空気の温度を上昇させ、図３Ｃに示すように、続く噴射工程において、シリンダ２内の高温の空気を利用して液体燃料を加熱し、液体燃料中の燃料成分を気化させて、燃料成分を水から分離することができる。

【0073】

そのため、燃焼行程（図４Ｂ参照）の前に、液体燃料を、確実に、燃料成分と水とに分離できる。そして、分離された燃料成分および水を、空気と混合して、燃料成分、水および空気の混合物を得ることができる。

【0074】

続いて、図４Ａに示すように、第２圧縮工程で、得られた混合物を圧縮し、図４Ｃに示すように、燃焼行程で、燃料成分を燃焼させることにより、燃料成分の燃焼熱により、水を気化させて、生じた水蒸気を膨張させることができる。

【0075】

その結果、水蒸気の膨張により、高い筒内圧を得ることができる。

【0076】

また、水の気化によってシリンダ２内の熱エネルギーが奪われることで、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制できる。

【0077】

４．第２実施形態
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の部材には、同じ符号を付し、説明を省略する。

【0078】

第２実施形態の内燃機関２００は、２ストロークエンジンである。

【0079】

内燃機関２００の１つの燃焼サイクルは、吸気・排気工程（図５Ａ参照）と、圧縮・噴射・燃焼行程（図５Ｂ参照）とからなる。

【0080】

図５Ａに示すように、吸気・排気工程では、ピストン３が下死点に向かって移動するときに、燃焼室Ｃ内の排気ガスが排気ポート２２から排気され、続いて、吸気システム１０３からの空気が、吸気ポート２１から吸気される。

【0081】

続いて、図５Ｂに示すように、圧縮・噴射・燃焼行程では、ピストン３が上死点に向かって移動するときに、燃焼室Ｃ内の空気が圧縮されて、燃焼室Ｃ内の空気の温度が上昇する。

【0082】

そして、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、インジェクタ８が、燃焼室Ｃ内に液体燃料を噴射する。

【0083】

すると、噴射された液体燃料は、燃焼室Ｃ内の温度上昇した空気によって加熱される。液体燃料が加熱されることにより、液体燃料中の燃料成分が気化し、水から分離する。

【0084】

直後に、点火プラグ９が、水から分離した燃料成分に点火する。

【0085】

すると、燃料成分が燃焼し、発生した燃焼熱によって、水が気化し、生じた水蒸気が膨張する。水蒸気の膨張により、筒内圧が上昇し、上昇した筒内圧によって、ピストン３が下死点に向かって移動する。

【0086】

なお、ピストン３が下死点に向かって移動するときに、次の燃焼サイクルの吸気・排気工程が開始される。

【0087】

第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、二酸化炭素の排出を抑制できる。

【0088】

５．第３実施形態
次に、図６Ａから図６Ｄを参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態において、第１実施形態と同様の部材には、同じ符号を付し、説明を省略する。

【0089】

第３実施形態の内燃機関３００は、４ストロークエンジンである。

【0090】

内燃機関２００の１つの燃焼サイクルは、吸気・噴射工程（図６Ａ参照）と、圧縮工程（図６Ｂ参照）と、燃焼行程（図６Ｃ参照）と、排気工程（図６Ｄ参照）とからなる。

【0091】

図６Ａに示すように、吸気・噴射工程では、吸気バルブ４が開き、排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が下死点に向かって移動する。これにより、吸気システム１０３からの空気は、吸気ポート２１を通って、燃焼室Ｃ内に吸気される。

【0092】

このとき、インジェクタ８が、燃焼室Ｃ内に液体燃料を噴射する。

【0093】

ピストン３が下死点に位置するタイミングで、吸気バルブ４は、閉じる。

【0094】

続いて、図６Ｂに示すように、圧縮工程では、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が上死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内の空気が圧縮されて、燃焼室Ｃ内の空気の温度が上昇する。

【0095】

すると、吸気・噴射工程で燃焼室Ｃ内に噴射された液体燃料は、燃焼室Ｃ内の空気によって加熱される。液体燃料が加熱されることにより、液体燃料中の燃料成分が気化し、水から分離する。

【0096】

続いて、図６Ｃに示すように、燃焼行程では、吸気バルブ４および排気バルブ５が閉じた状態で、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、点火プラグ９が、液体燃料の燃料成分に点火する。

【0097】

すると、燃料成分が燃焼し、発生した燃焼熱によって、水が気化し、生じた水蒸気が膨張する。水蒸気の膨張により、筒内圧が上昇し、上昇した筒内圧によって、ピストン３が下死点に向かって移動する。そして、ピストン３が下死点に位置するタイミングで、排気バルブ５が、開く。

【0098】

続いて、図６Ｄに示すように、排気工程では、吸気バルブ４が閉じ、排気バルブ５が開いた状態で、ピストン３が上死点に向かって移動する。これにより、燃焼室Ｃ内の排気ガスは、ピストン３によって排気ポート２２から押し出され、排気システム１０５に排気される。

【0099】

そして、ピストン３が上死点に位置するタイミングで、排気バルブ５が閉じ、吸気バルブ４が開く。排気バルブ５が閉じ、吸気バルブ４が開くことにより、次の燃焼サイクルの吸気・噴射工程が開始される。

【0100】

第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、二酸化炭素の排出を抑制できる。

【符号の説明】

【0101】

１ 内燃機関
２ シリンダ
３ ピストン
４ 吸気バルブ
５ 排気バルブ
６ クランクシャフト
７ コネクティングロッド
８ インジェクタ
９ 点火プラグ
２１ 吸気ポート
２２ 排気ポート
２００ 内燃機関
３００ 内燃機関

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】