特開 2024-16431 自動車用エンジン

(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】P2024016431

(43)【公開日】2024-02-07

(54)【発明の名称】自動車用エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/12 20060101AFI20240131BHJP

【ＦＩ】

F02D19/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022118546

(22)【出願日】2022-07-26

(71)【出願人】

【識別番号】522130117

【氏名又は名称】株式会社ＨＳＥ研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100108442

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義孝

(72)【発明者】

【氏名】種田 繁

(72)【発明者】

【氏名】奥山 正己

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA06

3G092AB02

3G092AB17

3G092FA24

3G092HC03X

3G092HC05Z

3G092HD05Z

3G092HE01Z

3G092HF08Z

3G092HF26Z

(57)【要約】

【課題】ガソリンの燃焼エネルギーとともに、蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを動力に変換することができ、燃焼エネルギーと蒸気エネルギーとから所定のエンジン出力を得ることができる自動車用エンジンを提供する。
【解決手段】自動車用エンジン１０では、フューエルインジェクター４０から噴射されたガソリンがシリンダー４６の燃焼室４６ａに供給され、略均一の平均粒子径を有するミスト状の霧状水がミスト給水機構２０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水され、ピストン４７によって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室４６ａのガソリンを含む混合気を点火プラグ４８によって点火し、燃焼室４６ａの燃焼ガスの燃焼熱でミスト状の霧状水を蒸気化させ、燃焼ガスの燃焼エネルギーと蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーとを動力に変換する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガソリンを噴射するインジェクターと、所定容積のシリンダーと、前記シリンダーの燃焼室を往復動するピストンと、前記シリンダーの燃焼室に空気又は前記ガソリンと前記空気との混合気を給気する吸気バルブと、前記シリンダーの燃焼室から燃焼ガスを排気する排気バルブと、前記シリンダーの燃焼室のガソリンを含む混合気に点火する点火プラグとを有する自動車用エンジンにおいて、
前記自動車用エンジンが、前記シリンダーの燃焼室にミスト状の霧状水を給水するミスト給水機構を備え、
前記自動車用エンジンでは、前記インジェクターから噴射されたガソリンが前記シリンダーの燃焼室に供給され、略均一の平均粒子径を有するミスト状の霧状水が前記ミスト給水機構から前記シリンダーの燃焼室に給水され、前記ピストンによって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室のガソリンを含む混合気を前記点火プラグによって点火し、前記燃焼室の燃焼ガスの燃焼熱で前記ミスト状の霧状水を蒸気化させ、前記燃焼ガスの燃焼エネルギーと前記蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーとを動力に変換することを特徴とする自動車用エンジン。

【請求項2】

前記自動車用エンジンでは、前記空気又は前記ガソリンと該空気との混合気が前記吸気バルブから前記シリンダーの燃焼室に給気されると同時に前記ミスト給水機構から霧状水が前記シリンダーの燃焼室に給水される請求項1に記載の自動車用エンジン。

【請求項3】

前記自動車用エンジンでは、そのエンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）以上になったときに前記ミスト給水機構から霧状水が前記シリンダーの燃焼室に給水される請求項１又は請求項２に記載の自動車用エンジン。

【請求項4】

前記自動車用エンジンが、前記自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例して前記ミスト給水機構から前記燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、前記自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいて前記エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例して前記ミスト給水機構から前記燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を減少させる請求項１ないし請求項３いずれかに記載の自動車用エンジン。

【請求項5】

前記自動車用エンジンでは、前記自動車の下り坂走行時において前記アクセルの開度を基準として前記燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定する請求項４に記載の自動車用エンジン。

【請求項6】

前記自動車用エンジンが、前記自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例して前記ミスト給水機構から前記燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させ、前記自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいて前記エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例して前記ミスト給水機構から前記燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させる請求項５に記載の自動車用エンジン。

【請求項7】

前記自動車用エンジンが、前記自動車の下り坂走行時とブレーキをかけた制動時とのいずれかにおいて前記ミスト給水機構から前記燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする請求項６に記載の自動車用エンジン。

【請求項8】

前記自動車用エンジンが、前記シリンダーに設置されて前記燃焼室の燃焼温度を計測する温度センサを含み、前記自動車用エンジンでは、前記温度センサが計測した前記燃焼室の燃焼温度が上限温度に達したときに前記シリンダーの燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、前記燃焼室の燃焼温度を上限温度以下に保持する請求項７に記載の自動車用エンジン。

【請求項9】

前記ミスト給水機構が、前記ミスト状の霧状水を生成する霧状水生成管と、前記霧状水生成管に流入するエアーに含まれる不純物を除去するエアーフィルターと、前記エアーフィルターの下流に設置されて前記エアーの流量を調節する電子制御スロットルと、前記霧状水生成管における前記電子制御スロットルの下流に設置されて該霧状水生成管の管内に前記ミスト状の霧状水を噴射する水噴射ノズルとから形成されている請求項１ないし請求項８いずれかに記載の自動車用エンジン。

【請求項10】

前記水噴射ノズルが、前記霧状水生成管の管内に向かって半円の円弧を画く噴射面を有し、前記ミスト状の霧状水を噴射する複数の噴射口が、前記噴射面に穿孔されている請求項９に記載の自動車用エンジン。

【請求項11】

前記ミスト給水機構が、前記シリンダーの燃焼室に前記ミスト状の霧状水を直接噴射する水噴射インジェクターである請求項１ないし請求項８いずれかに記載の自動車用エンジン。

【請求項12】

前記水噴射ノズルの噴射面のそれら噴射口又は前記水噴射インジェクターから噴射される霧状水の平均粒子径が、３０～７５μｍの範囲にある請求項１０又は請求項１１に記載の自動車用エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車に搭載される自動車用エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

水素エンジンと、水素エンジンの各気筒について設けられ、対応する気筒の燃焼室内又は燃焼室と連通する吸気ポート内に水を噴射する第１の水噴射手段と、水素エンジンの各吸気ポートにインテークマニホールドを介して接続された吸気通路と、吸気通路又はインテークマニホールドに配設された吸気通路内又はインテークマニホールド内に水を噴射する第２の水噴射手段と、水素エンジンの各気筒の吸気経路におけるバックファイアーの発生を検知する検知手段と、検知手段によってある気筒の吸気経路におけるバックファイアーの発生が検知された場合、バックファイアーの発生により変化する１種以上の物理量に基づき、気筒について設けられた第１の水噴射手段に噴射させる水の量と第２の水噴射手段に噴射させる水の量とを決定し、決定した量の水を噴射するように、気筒について設けられた第１の水噴射手段と第２の水噴射手段とを制御する制御手段とを備えた水素エンジンシステムが開示されている（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２０１６－１１８１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１に開示の水素エンジンシステムは、気筒の燃焼室内又は燃焼室と連通する吸気ポート内に水を噴射するとともに、吸気通路又はインテークマニホールドに配設された吸気通路内又はインテークマニホールド内に水を噴射することで、バックファイアーによってインテークマニホールドが過度に加熱されることを抑止することができる。しかし、この水素エンジンシステムは、気筒の燃焼室内や燃焼室と連通する吸気ポート、吸気通路、インテークマニホールドに配設された吸気通路内、インテークマニホールド内に水を噴射するが、その水を動力に変換することはない。

【0005】

本発明の目的は、ガソリンの燃焼エネルギーとともに、蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを動力に変換することができ、燃焼エネルギーと蒸気エネルギーとから所定のエンジン出力を得ることができるとともに、ガソリンの燃焼エネルギーと霧状水の蒸気エネルギーとによって自動車を走行させることができる自動車用エンジンを提供することにある。本発明の他の目的は、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加又はアクセルの開度の増加に比例して蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少又はアクセルの開度の減少に比例して蒸気エネルギーを減少させることできる自動車用エンジンを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するための本発明の前提は、ガソリンを噴射するインジェクターと、所定容積のシリンダーと、シリンダーの燃焼室を往復動するピストンと、シリンダーの燃焼室に空気又はガソリンと空気との混合気を給気する吸気バルブと、シリンダーの燃焼室から燃焼ガスを排気する排気バルブと、シリンダーの燃焼室のガソリンを含む混合気に点火する点火プラグとを有する自動車用エンジンである。

【0007】

前記前提における本発明の特徴は、自動車用エンジンが、シリンダーの燃焼室にミスト状の霧状水を給水するミスト給水機構を備え、自動車用エンジンでは、インジェクターから噴射されたガソリンがシリンダーの燃焼室に供給され、略均一の平均粒子径を有するミスト状の霧状水がミスト給水機構からシリンダーの燃焼室に給水され、ピストンによって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室のガソリンを含む混合気を点火プラグによって点火し、燃焼室の燃焼ガスの燃焼熱でミスト状の霧状水を蒸気化させ、燃焼ガスの燃焼エネルギーと蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーとを動力に変換することにある。

【0008】

本発明の一例として、自動車用エンジンでは、空気又はガソリンと空気との混合気が吸気バルブからシリンダーの燃焼室に給気されると同時にミスト給水機構から霧状水がシリンダーの燃焼室に給水される。

【0009】

本発明の他の一例として、自動車用エンジンでは、そのエンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）以上になったときにミスト給水機構から霧状水がシリンダーの燃焼室に給水される。

【0010】

本発明の他の一例としては、自動車用エンジンが、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を減少させる。

【0011】

本発明の他の一例として、自動車用エンジンでは、自動車の下り坂走行時においてアクセルの開度を基準として燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定する。

【0012】

本発明の他の一例としては、自動車用エンジンが、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させ、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させる。

【0013】

本発明の他の一例としては、自動車用エンジンが、自動車の下り坂走行時とブレーキをかけた制動時とのいずれかにおいてミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする。

【0014】

本発明の他の一例としては、自動車用エンジンが、シリンダーに設置されて燃焼室の燃焼温度を計測する温度センサを含み、自動車用エンジンでは、温度センサが計測した燃焼室の燃焼温度が上限温度に達したときにシリンダーの燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、燃焼室の燃焼温度を上限温度以下に保持する。

【0015】

本発明の他の一例としては、ミスト給水機構が、ミスト状の霧状水を生成する霧状水生成管と、霧状水生成管に流入するエアーに含まれる不純物を除去するエアーフィルターと、エアーフィルターの下流に設置されてエアーの流量を調節する電子制御スロットルと、霧状水生成管における電子制御スロットルの下流に設置されて霧状水生成管の管内にミスト状の霧状水を噴射する水噴射ノズルとから形成されている。

【0016】

本発明の他の一例としては、水噴射ノズルが、霧状水生成管の管内に向かって半円の円弧を画く噴射面を有し、ミスト状の霧状水を噴射する複数の噴射口が、噴射面に穿孔されている。

【0017】

本発明の他の一例としては、ミスト給水機構が、シリンダーの燃焼室にミスト状の霧状水を直接噴射する水噴射インジェクターである。

【0018】

本発明の他の一例としては、水噴射ノズルの噴射面のそれら噴射口又は水噴射インジェクターから噴射される霧状水の平均粒子径が、３０～７５μｍの範囲にある。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る自動車用エンジンによれば、インジェクターから噴射されたガソリンがシリンダーの燃焼室に供給され、略均一の平均粒子径を有するミスト状の霧状水がミスト給水機構からシリンダーの燃焼室に給水され、ピストンによって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室のガソリンを含む混合気を点火プラグによって点火し、燃焼室の燃焼ガスの燃焼熱でミスト状の霧状水を瞬時に蒸気化させ、燃焼ガスの燃焼エネルギーと蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーとを動力に変換するから、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに、蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジンの動力に変換することができ、燃焼エネルギーと蒸気エネルギーとから所定のエンジン出力を得ることができるとともに、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーと霧状水の蒸気エネルギーとによって自動車を走行させることができる。

【0020】

空気又はガソリンと空気との混合気が吸気バルブからシリンダーの燃焼室に給気されると同時にミスト給水機構から霧状水がシリンダーの燃焼室に給水される自動車用エンジンは、ガソリンを含む混合気の燃焼と略同時にミスト状の霧状水を瞬時に蒸気化させることができ、燃焼ガスの燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを動力に変換することができるとともに、燃焼エネルギーと蒸気エネルギーとから所定のエンジン出力を得ることができる。

【0021】

エンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）以上になったときにミスト給水機構から霧状水がシリンダーの燃焼室に給水される自動車用エンジンは、エンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）未満のアイドリング時や下り坂走行時、減速走行時に霧状水をシリンダーの燃焼室に給水したとしても、蒸気エネルギーを自動車の走行に利用することができないが、エンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）以上になる平坦路走行時や上り坂走行時、加速走行時にミスト給水機構から霧状水が燃焼室に給水されるから、蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを自動車の走行に有効に利用することができる。自動車用エンジンは、エンジン回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）未満の場合、霧状水をシリンダーの燃焼室に給水しないことで、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができる。

【0022】

自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を減少させる自動車用エンジンは、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例して燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ）を増加させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴って蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を増加させることができるとともに、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジンをスムースに低速回転から高速回転に移行させることができる。自動車用エンジンは、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例して燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ）を減少させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴って蒸気エネルギーを減少せることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を減少させることができる。

【0023】

自動車の下り坂走行時においてアクセルの開度を基準として燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定する自動車用エンジンは、下り坂走行時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が高いがアクセルを踏み込んで加速をする必要がないため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって蒸気エネルギーを増減させる必要がなく、アクセルの開度によって霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定することで、下り坂走行時においてアクセルの開度に応じて最適な量の霧状水を燃焼室に給水することができ、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができる。

【0024】

自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させ、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させる自動車用エンジンは、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例して燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴って蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を増加させることができるとともに、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいてエンジンをスムースに低速回転から高速回転に移行させることができる。自動車用エンジンは、自動車の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかにおいてエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例して燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴って蒸気エネルギーを減少せることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を減少させることができる。

【0025】

自動車の下り坂走行時とブレーキをかけた制動時とのいずれかにおいてミスト給水機構から燃焼室に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする自動車用エンジンは、下り坂走行時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が高いがアクセルを踏み込んで加速をする必要がないため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって蒸気エネルギーを増減させる必要がなく、下り坂走行時に霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にすることで、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができるとともに、自動車用エンジンにかかる負荷を減少させることができる。自動車用エンジンは、自動車のブレーキをかけた制動時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が低い状態となっているため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって霧状水の平均粒子径（μｍ）を増減させる必要がなく、ブレーキをかけた制動時に霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にすることで、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができ、自動車用エンジンにかかる負荷を減少させることができる。

【0026】

シリンダーに設置されて前記燃焼室の燃焼温度を計測する温度センサを含み、温度センサが計測した燃焼室の燃焼温度が上限温度に達したときにシリンダーの燃焼室に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ、燃焼室の燃焼温度を上限温度以下に保持する自動車用エンジンは、上限温度に達したときにシリンダーの燃焼室に給水する霧状水の給水量を増加させることで、増加させた霧状水によって燃焼室を冷却することができ、燃焼室の温度を上限温度以下に下げることができるとともに、エンジンの不用意なオーバーヒートを防ぐことができる。

【0027】

ミスト給水機構がミスト状の霧状水を生成する霧状水生成管と霧状水生成管に流入するエアーに含まれる不純物を除去するエアーフィルターとエアーフィルターの下流に設置されてエアーの流量を調節する電子制御スロットルと霧状水生成管における電子制御スロットルの下流に設置されて霧状水生成管の管内にミスト状の霧状水を噴射する水噴射ノズルとから形成されている自動車用エンジンは、ミストノズルから霧状水生成管にミスト状の霧状水が噴射され、霧状水が霧状水生成管からすべてのシリンダーの燃焼室に給水されるから、すべてのシリンダーの燃焼室に霧状水を満遍なく給水することができ、すべてのシリンダーの燃焼室において霧状水を蒸気化することで、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジンの動力に確実に変換することができる。

【0028】

ミストノズルが霧状水生成管の管内に向かって半円の円弧を画く噴射面を有し、ミスト状の霧状水を噴射する複数の噴射口が噴射面に穿孔されている自動車用エンジンは、半円の円弧を画く噴射面の複数の噴射口からミスト状の霧状水を霧状水生成管に噴射するから、霧状水生成管の管内に満遍なくミスト状の霧状水を噴射することができ、すべてのシリンダーの燃焼室に霧状水を満遍なく給水することができるとともに、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジンの動力に確実に変換することができる。

【0029】

ミスト給水機構がシリンダーの燃焼室にミスト状の霧状水を直接噴射する水噴射インジェクターである自動車用エンジンは、霧状水が水噴射インジェクターからすべてのシリンダーの燃焼室に直接噴射されるから、水噴射インジェクターからすべてのシリンダーの燃焼室に霧状水を満遍なく給水することができ、すべてのシリンダーの燃焼室において霧状水を蒸気化することで、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジンの動力に確実に変換することができる。

【0030】

水噴射ノズルの噴射面のそれら噴射口又は水噴射インジェクターから噴射される霧状水の平均粒子径が３０～７５μｍの範囲にある自動車用エンジンは、前記平均粒子径の霧状水を水噴射ノズルから霧状水生成管の管内に噴射し、又は、前記平均粒子径の霧状水を水噴射インジェクターからシリンダーの燃焼室に直接噴射することで、その平均粒子径の霧状水がすべてのシリンダーの燃焼室に給水されるから、それらシリンダーの燃焼室において霧状水を確実に蒸気化することができ、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジンの動力として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】自動車用エンジンを搭載した自動車の一例を示す上面図。

【図2】自動車用エンジンを搭載した自動車の側面図。

【図3】自動車用エンジンを搭載した自動車の背面図。

【図4】自動車用エンジンとミスト給水機構と電気系統との一例を示す配置図。

【図5】水噴射ノズルの一例を示す図。

【図6】一例として示す自動車用エンジンの構成図。

【図7】一例として示すアクセルユニットの側面図。

【図8】一例として示すアクセルユニットの正面図。

【図9】自動車用エンジンのエンジン回転数と霧状水の給水量との相関関係の一例を示す図。

【図10】自動車用エンジンのエンジン回転数と霧状水の給水量との相関関係の他の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明の自動車用エンジン１０を搭載した自動車１１の一例を示す上面図である図1等の添付の図面を参照し、本発明に係る自動車用エンジンの詳細を説明すると、以下のとおりである。尚、図２は、自動車用エンジン１０を搭載した自動車１１の側面図であり、図３は、自動車用エンジン１０を搭載した自動車１１の背面図である。

【0033】

自動車用エンジン１０は、自動車１１に搭載され、その燃料としてガソリンを使用する。尚、自動車用エンジン１０を搭載する自動車１１の車種に特に限定はない。一例として示す自動車１１は、フロントエリア１２（エンジンルーム）に自動車用エンジン１０が搭載され、リアエリア１４（タンクルーム）にガソリンタンク１５（高圧タンク）及び給水ポンプユニット１６（図４参照）が設置されているとともに、中間エリア１３に水タンク１７が配置されている。

【0034】

ガソリンタンク１５（燃料タンク）には、給油されたガソリンが収容されている。水タンク１７には、水道水又は純水が収容されている。水タンク１７には、注水口１８（水充填口）が設置されている。水タンク１７には、注水口１８から水（水道水又は純水）が補給される。自動車１１では、ガソリンタンク１５からガソリンが自動車用エンジン１０に供給され、水タンク１７から給水された水（水道水又は純水）から霧状水が生成され、その霧状水がエンジン１０に給水（噴射）される。

【0035】

自動車用エンジン１０の各制御は、ＥＣＵ２６（エレクトロニック・コントロール・ユニット）（図６参照）によって行われる。ＥＣＵ２６は、中央処理部（ＣＰＵ又はＭＰＵ）とメモリ（メインメモリ及びキャッシュメモリ）と大容量記憶領域とを備えた物理的なコンピュータである。

【0036】

ＥＣＵ２６は、エンジン１０のエンジン回転数（ｒｐｍ）を計測するエンジン回転数計測ユニットの回転数センサ１９（図４参照）からエンジン回転数（ｒｐｍ）を受信する。ＥＣＵ２６は、自動車１１の走行時の角度を計測する角度センサ（図示せず）から角度信号を受信し、受信した角度信号に基づいて自動車１１の平坦路走行を判断し、自動車１１の上り坂走行を判断するとともに、自動車１１の下り坂走行を判断する。

【0037】

ＥＣＵ２６は、自動車１１の走行中の加速度を計測する加速度センサ（図示せず）から加速度信号を受信するととともに、自動車１１の走行中の速度を計測する速度センサ（図示せず）から速度信号を受信し、受信した加速度信号及び速度信号に基づいて自動車１１の加速走行を判断し、自動車１１の減速走行を判断する。ＥＣＵ２６は、自動車１１のブレーキペダル（図示せず）に設置されたブレーキセンサ（図示せず）から自動車１１の走行中にブレーキがかけられたことを示すブレーキ信号を受信し、受信したブレーキ信号に基づいて自動車１１の制動動作の有無を判断する。

【0038】

ＥＣＵ２６は、自動車１１の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構２０（図４参照）からシリンダー４６（図６参照）の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させる給水量第１増加手段を実施する。ＥＣＵ２６は、自動車１１の平坦路走行時と減速速走行時とのいずれかの走行時にエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構２０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を減少させる給水量減少手段を実施する。ＥＣＵ２６のキャッシュメモリ又は大容量記憶領域には、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加と霧状水の給水量（ｃｃ/分）の増加との相関関係が記憶（格納）され、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少と霧状水の給水量（ｃｃ/分）の減少との相関関係が記憶（格納）されている。

【0039】

ＥＣＵ２６は、シリンダー４６の燃焼室４６ａの燃焼温度を計測する温度センサ５３から燃焼温度を受信し、受信した燃焼室４６ａの燃焼温度が上限温度に達したときに燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させる給水量第２増加手段を実施する。ＥＣＵ２６のキャッシュメモリ又は大容量記憶領域には、燃焼室４６ａの燃焼温度の上限温度と上限温度に達したときの霧状水の給水量（ｃｃ/分）とが記憶（格納）されている。

【0040】

ＥＣＵ２６は、自動車１１の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にエンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に比例してミスト給水機構２０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させる平均粒子径増加手段を実施する。ＥＣＵ２６は、自動車１１の平坦路走行時と減速走行時とのいずれかの走行時にエンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に比例してミスト給水機構２０から燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させる平均粒子径減少手段を実施する。ＥＣＵ２６のキャッシュメモリ又は大容量記憶領域には、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加と霧状水の平均粒子径（μｍ）の増加との相関関係が記憶（格納）され、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少と霧状水の平均粒子径（μｍ）の減少との相関関係が記憶（格納）されている。

【0041】

ＥＣＵ２６は、自動車１１の下り坂走行時にアクセルペダル３５（図７参照）の開度（°）（アクセルペダルの踏み込み量）を基準としてシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定する給水量決定手段を実施する。ＥＣＵ２６のキャッシュメモリ又は大容量記憶領域には、アクセルペダル３５の開度（°）と霧状水の給水量（ｃｃ/分）との相関関係が記憶（格納）されている。ＥＣＵ２６は、自動車１１の下り坂走行時にミスト給水機構２０から燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする平均粒子径最小手段を実施する。

【0042】

ＥＣＵ２６は、自動車１１のブレーキをかけた制動時（制動中）に、ミスト給水機構２０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小にする給水量最小手段を実施するとともに、ミスト給水機構２０から燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする平均粒子径最小手段を実施する。ＥＣＵ２６のキャッシュメモリ又は大容量記憶領域には、霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小値が記憶（格納）され、霧状水の平均粒子径（μｍ）の最小値が記憶（格納）されている。尚、霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小値は、３２．５（ｃｃ/分）以上３３．５以下の範囲であり、霧状水の平均粒子径（μｍ）の最小値は、３０～３２μｍの範囲である。

【0043】

図４は、自動車用エンジン１０とミスト給水機構２０と電気系統との一例を示す配置図であり、図５は、水噴射ノズル２３（２３ａ～２３ｃ）の一例を示す図である。図６は、一例として示す自動車用エンジン１０の構成図であり、図７は、一例として示すアクセルワークユニット２６の側面図である。図８は、アクセルワークユニット２６の正面図である。

【0044】

自動車１１には、自動車用エンジン１０の他に、ミスト給水機構２０とガソリン給油機構とが搭載されている。ミスト給水機構２０は、水タンク１７、水位センサ２１、給水ポンプユニット１６、給水量コントロールユニット２２、水噴射ノズル２３（ミストノズル）、エンジン回転数計測ユニット（図示せず）、アクセルワークユニット２４から形成されている。

【0045】

水位センサ２１は、水タンク１７の内部に設置され、信号線４５（インターフェイス）を介してＥＣＵ２６（エレクトロニック・コントロール・ユニット）に接続されている。水位センサ２１は、水タンク１７の内部の水の水位を計測し、計測した水位をＥＣＵ２６に送信する。水位センサ２１によって計測された水タンク１７の水の水位は、メーターパネル２７に設置された水位計（図示せず）に表示される。水位計を見ることで、水の残量を知ることができる。

【0046】

給水ポンプユニット１６は、給水ポンプ２８とプレッシャーレギュレータ２９（調圧器）とストレーナ３０とを備えている。水ポンプユニット１６は、給水ポンプ２８によって水タンク１７の水（水道水又は純水）を給水量コントロールユニット２２（給水用電磁弁３２）に給水する。給水ポンプ２８は、水タンク１７の下流側に配置され、給水管２５（給水ゴムホース又は銅パイプ）を介して水タンク１７に連結されている。給水ポンプ２８の制御部は、信号線４５（インターフェイス）を介してＥＣＵ２６に接続され、給水ポンプ２８の発停やポンプ出力がＥＣＵ２６によって制御される。給水ポンプ２８の制御部は、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６からの制御信号に従って給水ポンプ２８のポンプ出力を調節する。

【0047】

給水ポンプ２８の制御部は、ＥＣＵ２６からの給水指令（給水信号）に従って水タンク１７に収容された水（水道水又は純水）を給水量コントロールユニット２２（水噴射電磁弁３２）に給水する。給水ポンプ２８の制御部は、ＥＣＵ２６からのポンプ出力指令（ポンプ出力信号）に従ってポンプ出力を調節する。給水ポンプ２８の制御部は、ＥＣＵ２６からの給水停止指令（給水停止信号）に従って給水量コントロールユニット２２（給水用電磁弁３２）への給水を停止する。

【0048】

レギュレータ２９は、給水ポンプ２８の下流側に配置され、給水管２５（給水ゴムホース又は銅パイプ）を介して給水ポンプ２８に連結されているとともに、バイパス管を介して水タンク１７に連結されている。レギュレータ２９は、給水ポンプ２８によって給水される水の水圧を一定の圧力に下げ、水圧を一定に保持する。レギュレータ２９は、余剰の水をバイパス管３１によって水タンク１７に還流させる。

【0049】

ストレーナ３０は、レギュレータ２９の下流側に配置され、給水管２５（給水ゴムホース又は銅パイプ）を介してレギュレータ２９に接続されている。ストレーナ３０は、レギュレータ２９によって水圧が一定の保持された水に含まれる固形異物をスクリーン等によってろ過し、固形異物を除去する。

【0050】

給水量コントロールユニット２２は、自動車１１のフロントエリア１２（エンジンルーム）に設置されている。給水量コントロールユニット２２は、水ポンプユニット１６の下流側に配置され、給水管２５（給水ゴムホース又は銅パイプ）を介して水ポンプユニット１６に連結されているとともに、給水管２５（給水ゴムホース又は銅パイプ）を介してミスト給気機構２０に連結されている。給水量コントロールユニット２２には、複数の給水用電磁弁３２が設置されている。給水量コントロールユニット２２は、信号線４５（インターフェイス）を介してＥＣＵ２６に接続されている。

【0051】

給水量コントロールユニット２２では、給水用電磁弁３２の開閉や開度がＥＣＵ２６によって制御される。給水量コントロールユニット２２は、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６からの制御信号に従って給水用電磁弁３２の開度を調節し、水噴射ノズル２３（ミストノズル）又は水噴射インジェクター（図示せず）に給水する水の給水量を調節する。

【0052】

水噴射ノズル２３（ミストノズル）は、第１水噴射ノズル２３ａと第２水噴射ノズル２３ｂと第３水噴射ノズル２３ｃとから形成され、後記する電子制御スロットル６０の下流側に配置されている。第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃは、図５に示すように、半円の円弧を画く噴霧面３３を有する。噴霧面３３は、後記する霧状水生成管５７の管内に向かっている。噴霧面３３には、周り方向へ直状に並ぶ複数の噴霧口３４が穿孔（形成）されている。

【0053】

第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃは、噴霧面３３の噴霧口３４から霧状水生成管５７の管内にミスト状の霧状水を噴霧する。尚、水噴射ノズル２３（ミストノズル）が１つであってもよい。水噴射ノズル２３が１つの場合、その水噴射ノズル２３から噴霧される霧状水の平均粒子径は、３０～７５μｍの範囲にある。又、図示はしていないが、第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃに替わって水噴射インジェクターを使用することができる。水噴射インジェクターは、エンジン１０のシリンダー４６に設置され、ミスト状の霧状水をシリンダー４６の燃焼室４６ａに直接給水する。

【0054】

エンジン回転数計測ユニットは、フロントエリア１２（エンジンルーム）に設置されている。エンジン回転数計測ユニットは、信号線４５（インターフェイス）を介してＥＣＵ２６に接続されている。エンジン回転数計測ユニットは、駆動中のエンジン１０のエンジン回転数を計測する回転数センサ１９と、回転数センサ１９が計測したエンジン回転数を表示するタコメータ（図示せず）とを有する。

【0055】

エンジン回転数計測ユニットは、回転数センサ１９が計測したエンジン回転数をＥＣＵ２６に送信する。回転数センサ１９によって計測されたエンジン回転数は、メーターパネル２７に設置されたタコメータに表示される。タコメータを見ることで、エンジン回転数を知ることができる。

【0056】

アクセルワークユニット２４は、アクセルペダル３５と、アクセルペダルホルダ３６と、アクセルペダル３５に連結されたアクセル開度センサ３７とから形成されている。アクセル開度センサ３７は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。アクセルペダル開度センサ３７は、自動車用エンジン１０の駆動中にアクセルペダル３５の開度を連続的に測定し、測定したアクセル開度（°）をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、アクセル開度センサ３７から受信したアクセル開度に基づいてシリンダー４６の燃焼室４６ａに噴射するガソリンの給油量（噴射量）及び燃焼室４６ａに給水（噴霧）する霧状水の給水量を調節する。

【0057】

アクセルペダルホルダ３６を利用してアクセルペダル３５とアクセル開度センサ３７とを連結するには、アクセル開度センサステー（図示せず）の位置決めをし、位置決めした位置において他の装置との干渉がないかを確認し、干渉の無を確認後、アクセル開度センサステーの取り付け位置（床面）に孔を穿孔する。位置決めした位置にアクセル開度センサ３７を仮止めした後、アクセルペダルにアクセルペダルホルダ３６取り付ける。

【0058】

次に、アクセルペダル３５を床面に向かって床面まで押し下げ、アクセル開度センサ３７の回転軸が４５°以上回転することを確認するとともに、回転軸がスムースに動作することを確認する。それらを確認した後、アクセル開度センサステーを固定する。アクセル開度センサ３７を取り付けた後、電気配線を行う。電気配線を行った後、セッティングを行う。セッティングでは、アクセルペダル３５を踏み込み、エンジン回転数を１５００（ｒｐｍ）にする。エンジン回転数を１５００（ｒｐｍ）に保持しつつ、０点調整ボタン（図示せず）を押し、０点調整ボタンに隣接するＬＥＤ（図示せず）が点灯することでセッティング（校正）が終了する。セッティングを行った後、アクセル開度センサ３７の開度０～１００％の設定を行う。アクセルペダル３５を最高出力時の回転数の９５％まで踏み込み、ＬＥＤが点灯することで設定が終了する。

【0059】

ガソリン給油機構は、エキゾーストマニホールド３８及びマフラー３９、冷却系統（ウォーター・ジャケット、ラジエーター、ウォーター・ポンプ、サーモスタット、クーリング・ファン又は電動ファン、ラジエーター・ホース等）（図示せず）、アイドリング調整バルブ（図示せず）、圧力計（図示せず）、燃料ポンプモジュール（図示せず）、フューエルインジェクター４０、ミスト給水機構を形成する既述のエンジン回転数計測ユニット、ミスト給水機構２０を形成する既述のアクセルワークユニット２４を有する。尚、自動車１１は、自動車用エンジン１０、ミスト給水機構２０、ガソリン給油機構の他に、図示はしていないが、電気系統（バッテリー４１、発電機４２、ヒューズＢＯＸ４３、リレーコイル４４）、駆動系統、各種装備を備えている。電気系統（バッテリー４１、発電機４２、ヒューズＢＯＸ４３、リレーコイル４４）は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。

【0060】

冷却系統、アイドリング調整バルブ、圧力計は、フロントエリア１２（エンジンルーム）に設置されている。リアエリア１４（タンクルーム）には、ガソリンタンク１５が設置されている。ガソリンタンク１５には、図示はしていないが、逆止弁及び減圧弁、ガソリン充填口が設置されている。

【0061】

アイドリング調整バルブは、リアエリア１４（タンクルーム）のガソリンタンク１５とエンジン１０との間に延びる配管（銅パイプ）に設置されている。アイドリング調整バルブは、自動車用エンジン１０の駆動中に配管を通流するガソリンの流量を調整してアイドリング回転数を調節する。アイドリング調整バルブは、信号線（図示せず）を介してＥＣＵ２６に接続され、その開閉や開度がＥＣＵ２６によって制御される。

【0062】

ＥＣＵ２６がアイドリング調整バルブを利用してアイドリング回転数制御を行い、エンジン１０のアイドリング状態におけるアイドル回転数低下による燃費向上や安定したアイドル状態の維持、エンストの防止を図る。アイドリング回転数制御では、始動時における始動補正、エンジン水温補正、エアコン作動時の補正、ＡＴ車のＤレンジ補正等が行われる。

【0063】

圧力計は、アイドリング調整バルブの下流側に配置され、ガソリンタンク１５とエンジン１０との間に延びる配管に設置されている。圧力計は、配管を通流するガソリンの給油圧を計測する。圧力計は、信号線（図示せず）を介してＥＣＵ２６に接続され、自動車用エンジン１０の駆動中に計測したガソリンの給油圧をＥＣＵ２６に送信する。

【0064】

燃料ポンプモジュールは、ガソリンタンク１５（燃料タンク）の内部に設置されている。燃料ポンプモジュールは、燃料ポンプ、燃料フィルター、燃料計のセンダーゲージ、プレッシャーレギュレータ、チャコールキャニスター等を備えている。燃料ポンプモジュールは、信号線（図示せず）を介してＥＣＵ２６に接続され、その発停や出力がＥＣＵ２６によって制御される。燃料ポンプモジュールでは、燃料ポンプで吸い上げられたガソリン（燃料）がプレッシャーレギュレータ、燃料フィルターを経由してフューエルインジェクター４０へ圧送される。

【0065】

フューエルインジェクター４０は、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６からの制御信号に従ってシリンダー４６の燃焼室４６ａに噴射するガソリン（燃料）の噴射量（各シリンダー４６の燃焼室４６ａに供給するガソリンの供給量）調節する。燃料ポンプから高圧で給油されたガソリンがフィルターを通流してフューエルインジェクター４０の噴射部まで送られ、ガソリンがインジェクター４０の先端のバルブ部分で微粒子化され、微粒子化されたガソリンがシリンダー４６の燃焼室４６ａに噴射される。

【0066】

フューエルインジェクター４０の燃料噴射量は、ＥＣＵ２６によってコントロールされている。自動車１１に設置された各種のセンサから送信された計測情報をＥＣＵ２６が解析し、噴射信号をフューエルインジェクター４０に送り、その信号に応じてインジェクター４０がガソリン（燃料）を噴射する。バルブタイミングや点火時期、水温、スロットル開度、空気の温度・吸入量など各種情報から、走行状況に応じた最適な燃料噴射量が決められている。

【0067】

給水ポンプユニット１６が起動すると、水タンク１７に収容された水（水道水又は純水）が給水管２５を通って水タンク１７から給水ポンプ２８に流入し、給水ポンプ２８によって給水管２５を流動し、給水管２５を通って給水量コントロールユニット２２（給水用電磁弁３２）に流入し、給水量コントロールユニット２２から霧状水生成管５７に設置された水噴射ノズル２３（ミストノズル）に給水される。水は水噴射ノズル２３によって霧状水に変わり、霧状水が水噴射ノズル２３から霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）される。

【0068】

自動車用エンジン１０には、６気筒Ｖ型エンジンが使用されているが、４気筒Ｖ型エンジンや８気筒Ｖ型エンジン、１２気筒Ｖ型エンジン、４気筒直列エンジン、６気筒直列エンジン、４気筒水平対向エンジン、６気筒水平対向エンジンを使用することもできる。自動車用エンジン１０は、図６に示すように、所定容積のシリンダー４６（気筒）と、ピストン４７と、点火プラグ４８（スパークプラグ）とを備えている。

【0069】

自動車用エンジン１０には、吸気系を最適化するＣＶＴＣバルブ４９（Continuous Valve Timing Control）と、点火プラグ４８に高電圧（２００００～３００００ボルト）を加えるイグニッションコイル５０とが設置されている。ＣＶＴＣバルブ４９は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６から制御信号がＣＶＴＣバルブ４９に送信され、その制御信号に従ってＣＶＴＣバルブ４９が吸気系を最適化する。イグニッションコイル５０は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。イグニッションコイル５０には、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６から点火時期制御信号が送信され、その制御信号に従って点火時期に点火プラグ４８へ高電圧を加える。

【0070】

自動車用エンジン１０には、クランク角センサ５１と、ＰＯＳセンサ５２と、温度センサ５３と、ノックセンサ５４とが設置されている。自動車用エンジン１０の排気ポート５５には、フロントＯ２センサ５６及びリアＯ２センサ５６が設置されている。排気ポート５５は、エキゾーストマニホールド３８を介してマフラー３９に連結されている。

【0071】

クランク角センサ５１は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。クランク角センサ５１は、自動車用エンジン１０の駆動中にクランクシャフトの基準位置と回転角及びエンジン１０の回転数とを連続的に検出し、検出したクランクシャフトの基準位置と回転角及びエンジン１０の回転数とをＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、クランク角センサ５１から受信したクランクシャフトの基準位置と回転角及びエンジン１０の回転数とに基づいて回転角及びエンジン１０の回転数を最適に保持する。

【0072】

ＰＯＳセンサ５２は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。ＰＯＳセンサ５２は、自動車用エンジン１０の駆動中にクランク位置（角）（クランクシャフト位置）を連続的に検出し、検出したクランク位置（角）をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、ＰＯＳセンサ５２から受信したクランク位置（角）に基づいてクランク位置（角）を最適に保持する。

【0073】

温度センサ５３は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。温度センサ５３は、自動車用エンジン１０の駆動中にシリンダー４６の燃焼室４６ａの温度を連続的に検出し、検出した燃焼室４６ａの温度をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、温度センサ５３から受信した燃焼室４６ａの温度に基づいて燃焼室温度を最適に保持する。

【0074】

フロントＯ２センサ５６及びリアＯ２センサ５６は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。フロントＯ２センサ５６及びリアＯ２センサ５６は、自動車用エンジン１０の駆動中に排気ポート５５を通流する排ガスの酸素濃度を連続的に計測し、計測した排ガスの酸素濃度をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、フロントＯ２センサ５６及びリアＯ２センサ５６から受信した排ガスの酸素濃度に基づいて触媒ユニット（図示せず）に制御信号を送信し、触媒ユニットを利用して排ガスの酸素濃度を最適に保持する。

【0075】

ノックセンサ５４は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。ノックセンサ５４は、自動車用エンジン１０の駆動中にノッキングの発生を連続的に検出し、検出したノッキングの発生信号をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、ノックセンサ５４から受信したノッキングの発生信号に基づいてノッキングを停止させる（防止する）。

【0076】

シリンダー４６のシリンダーヘッドには、点火プラグ４８とフューエルインジェクター４０と排気バルブ（図示せず）とが取り付けられている。シリンダー４６のシリンダーヘッドには、燃焼室４６ａが形成されている。点火プラグ４８は、信号線４５を介してバッテリー４１に接続されているとともに、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続され、ＥＣＵ２６からの点火信号に従って火花を発生する。フューエルインジェクター４０は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。フューエルインジェクター４０には、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６から空熱比制御信号が送信される。

【0077】

ピストン４７には、ピストンピン（図示せず）を介してコンロッド（図示せず）が連結されている。ピストン４７は、シリンダー４６の燃焼室４６ａを往復動し、シリンダー４６の燃焼室４６ａを下死点から上死点に向かって上昇し、上死点に達した後、上死点から下死点に向かって下降し、下死点に達する。ピストン４７がシリンダー４６の燃焼室４６ａの上死点に達したタイミングにおいて点火プラグ４８が燃焼室４６ａの混合気（ガソリン）に点火する。

【0078】

尚、図６に示す自動車用エンジン１０は、ガソリンを直接シリンダー４６の燃焼室４６ａに噴射する直噴式燃料噴射を図示しているが、ガソリンをフューエルインジェクター４０からインテークマニホールドに噴射し、空気及びガソリンを混合した混合気をシリンダー４６の燃焼室４６ａに給気するインジェクション式燃料噴射であってもよい。この場合、フューエルインジェクター４０は、自動車用エンジン１０の駆動中にＥＣＵ２６からの制御信号に従ってインテークマニホールドに噴射するガソリン（燃料）の噴射量（各シリンダー４６の燃焼室４６ａに供給するガソリンの供給量）調節する。燃料ポンプから高圧で給油されたガソリンがフィルターを通流してインジェクター４０の噴射部まで送られ、ガソリンがインジェクター４０の先端のバルブ部分で微粒子化され、微粒子化されたガソリンがインテークマニホールド内に噴射される。

【0079】

霧状水生成管５７には、エアーフィルター５８と、エアーフローメーター５９と、電子制御スロットル６０と、水噴射ノズル２３（２３ａ～２３ｃ）とが設置されている。エアーフィルター５８は、霧状水生成管５７の最上流側に配置され、霧状水生成管５７に流入する（霧状水生成管５７を通流する）空気に含まれる不純物を除去する。エアーフローメーター５９は、エアーフィルター５８の下流側に配置され、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。エアーフローメーター５９は、自動車用エンジン１０の駆動中に霧状水生成管５７を通流する空気の空気流量を連続的に計測し、計測した空気流量をＥＣＵ２６に送信する。

【0080】

エアーフローメーター５９は、吸気温度センサ（図示せず）を内蔵している。吸気温度センサは、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。吸気温度センサは、自動車用エンジン１０の駆動中に霧状水生成管５７を通流するエアー（空気）の吸気温度を連続的に計測し、計測した吸気温度をＥＣＵ２６に送信する。ＥＣＵ２６は、エアーフローメーター５９から受信した空気流量及び吸気温度センサから受信した吸気温度に基づいて電子制御スロットル６０（スロットルモーター）を調節し、霧状水生成管５７を通流するエアーの空気流量を最適に保持する。

【0081】

電子制御スロットル６０は、エアーフローメーター５９の下流側に配置され、スロットル６１（絞り弁）とスロットルセンサー（図示せず）とスロットルモーター（図示せず）とを備えている。電子制御スロットル６０は、アクセルペダル３５の踏み込み量（アクセル開度）による出力要求を電気信号として受信してスロットル６１を制御する。スロットル６１は、霧状水生成管５７の管内に設置され、霧状水生成管５７の流路断面積を変化させ、霧状水生成管５７を通流する空気の給気流量を変化させる。

【0082】

スロットルセンサーは、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続され、自動車用エンジン１０の駆動中にスロットル６０の開度を計測し、計測したスロットル開度をＥＣＵ２６に送信する。スロットルモーターには、ＤＣモーター又はステッピングモーターが使用される。スロットルモーターは、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続され、ＥＣＵ２６からの制御信号に従ってスロットル６０の開度を調節し、霧状水生成管５７を通流するエアーの流量を調節する。

【0083】

尚、ＥＣＵ２６は、アクセルワークユニット２４のアクセル開度センサ３７の情報からスロットル６０の目標開度を演算し、それをスロットル６０の実開度と比較して開度偏差を求め、スロットルモーターへの制御量を決定する。又、ＥＣＵ２６は、アクセルペダル３５を離した状態で、一定走行で走行するようにエンジン出力を制御するクルーズコントロールを行う。クルーズコントロールでは、駆動輪のスリップを抑えるようにエンジン出力を下げる。更に、ＥＣＵ２６は、定車速に達するとスロットル弁を閉じてエンジン出力を下げて車速を抑える最高速度制限制御を行う。

【0084】

霧状水生成管５７に流入したエアー（空気）は、エアーフィルター５８を通流することで不純物が除去され、スロットル６０によってその給気量が調節された後、霧状水生成管５７の下流に向かって流動する。霧状水生成管５７の下流に設置された水噴射ノズル２３（第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃ）から霧状水が霧状水生成管５７の管内に噴霧され、霧状水と空気との混合気が各シリンダー４６の燃焼室４６ａに給水（供給）される。

【0085】

第１ミストノズル２３ａや第２ミストノズル２３ｂ、第３ミストノズル２３ｃには、図示はしていないが、電磁弁が設置され、電磁弁が開のときにミストノズル２３ａ～２３ｃから霧状水が噴霧され、電磁弁が閉のときには霧状水は噴霧されない。それら電磁弁は、信号線４５を介してＥＣＵ２６に接続されている。第１ミストノズル２３ａの電磁弁が開のときは、第２及び第３ミストノズル２３ｂ，２３ｃの電磁弁が閉になり、第２ミストノズル２３ｂの電磁弁が開のときは、第１及び第３ミストノズル２３ａ，２３ｃの電磁弁が閉になる。第３ミストノズル２３ｃの電磁弁が開のときは、第１及び第２ミストノズル２３ａ，２３ｂの電磁弁が閉になる。

【0086】

第１ミストノズル２３ａから噴霧される霧状水の平均粒子径は、３０～４５μｍの範囲にあり、第２ミストノズル２３ｂから噴霧される霧状水の平均粒子径は、４６～６０μｍの範囲にある。第３ミストノズル２３ｃから噴霧される霧状水の平均粒子径は、６１～７５μｍの範囲にある。自動車用エンジン１０では、そのエンジン回転数（ｒｐｍ）が増加するにつれて霧状水生成管５７の管内に噴霧する霧状水の平均粒子径（μｍ）を増加させ、エンジン回転数（ｒｐｍ）が減少するにつれて霧状水生成管５７の管内に噴霧する霧状水の平均粒子径（μｍ）を減少させる。

【0087】

自動車用エンジン１０の回転数１０００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満では、第１水噴射ノズル２３ａの電磁弁が開になるとともに、第２及び第３水噴射ノズル２３ｂ，２３ｃの電磁弁が閉になり、第１水噴射ノズル２３ａから平均粒子径３０～４５μｍの霧状水が噴霧される。自動車用エンジン１０の回転数２４００ｒｐｍ以上４４００ｒｐｍ未満では、第２水噴射ノズル２３ｂの電磁弁が開になるとともに、第１及び第３水噴射ノズル２３ａ，２３ｃの電磁弁が閉になり、第２水噴射ノズル２３ｂから平均粒子径は４６～６０μｍの霧状水が噴霧される。自動車用エンジン１０の回転数４４００ｒｐｍ以上６４００ｒｐｍ未満では、第３水噴射ノズル２３ｃの電磁弁が開になるとともに、第１及び第２水噴射ノズル２３ａ，２３ｂの電磁弁が閉になり、第３水噴射ノズル２３ｃから平均粒子径は６１～７５μｍの霧状水が噴霧される。

【0088】

自動車用エンジン１０では、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいて、エンジン回転数（ｒｐｍ）が増加するにつれて燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）（第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内に噴霧される噴霧量（ｃｃ/分））が増加し、エンジン回転数（ｒｐｍ）が減少するにつれて燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）（第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内に噴霧される噴霧量（ｃｃ/分））が減少する。

【0089】

自動車用エンジン１０では、自動車の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかにおいて、エンジン回転数（ｒｐｍ）が増加するにつれてミスト給水機構２０から燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）（第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内に噴霧される霧状水の平均粒子径（μｍ））が増加し、エンジン回転数（ｒｐｍ）が減少するにつれてミスト給水機構２０から燃焼室霧状水生成管５７に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）（第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内に噴霧される霧状水の平均粒子径（μｍ））が減少する。

【0090】

自動車用エンジン１０の回転数１０００ｒｐｍ以上１３００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、２２．４（ｃｃ/分）以上２８．０（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、３０～４５μｍの範囲である。自動車用エンジン１０の回転数１３００ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、２８．０（ｃｃ/分）以上３２．５（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、３０～４５μｍの範囲である。

【0091】

自動車用エンジン１０の回転数１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、３０～４５μｍの範囲である。自動車用エンジン１０の回転数２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、４６～６０μｍの範囲である。自動車用エンジン１０の回転数３２００ｒｐｍ以上４０００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、７２．８（ｃｃ/分）以上８９．６（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、４６～６０μｍの範囲である。

【0092】

自動車用エンジン１０の回転数４０００ｒｐｍ以上４４００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、８９．６（ｃｃ/分）以上９８．６（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、４６～６０μｍの範囲である。自動車用エンジン１０の回転数４４００ｒｐｍ以上４８００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、９８．６（ｃｃ/分）以上１０９．８（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、６１～７５μｍの範囲である。

【0093】

自動車用エンジン１０の回転数４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、６１～７５μｍの範囲である。自動車用エンジン１０の回転数５２００ｒｐｍ以上５６００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、１１３．１（ｃｃ/分）以上１１７．１（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、６１～７５μｍの範囲である。

【0094】

自動車用エンジン１０の回転数５６００ｒｐｍ以上６４００ｒｐｍ未満における１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（噴霧量）は、１１７．１（ｃｃ/分）以上１２０．０（ｃｃ/分）未満の範囲であり、その時の霧状水の平均粒子径（μｍ）は、６１～７５μｍの範囲である。尚、自動車用エンジン１０では、その回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）以上になったときにミスト給水機構２０から霧状水がシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水され、回転数（ｒｐｍ）が１０００（ｒｐｍ）未満では霧状水がシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水されない。

【0095】

自動車用エンジン１０が稼働してエンジン１０のアイドリング中において、ピストン４７がシリンダー４６の上死点から下死点に向かって下降を開始してピストン４７がシリンダー４６の上死点から下死点に達するまでの間の吸気工程では、ＥＣＵ２６から送信されたガソリンの給油量信号（アクセル開度に対応したガソリンの給油量信号）に従って燃料ポンプモジュールが給油量信号に対応した給油量のガソリンをフューエルインジェクター４０へ圧送する。

【0096】

自動車用エンジン１０が駆動してエンジン１０のアイドリング中において、エンジン１０の回転数が４００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ未満の場合、ＥＣＵ２６は、第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃの電磁弁を閉にし、それら水噴射ノズル２３ａ～２３ｃから霧状水の給水を停止する。自動車１１が走行を開始し、自動車用エンジン１０の回転数が１０００ｒｐｍ以上になると、ＥＣＵ２６は、第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのうちのいずれかの電磁弁を開にし、水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水の給水を開始する。

【0097】

ピストン４７がシリンダー４６の上死点から下死点に向かって下降を開始してピストン４７がシリンダー４６の上死点から下死点に達するまでの間の吸気工程では、ＥＣＵ２６から送信された水の給水量信号（エンジン１０の回転数に対応した水の給水量）に従って給水量コントロールユニット１６が水噴射用電磁弁３２の開度を調節し、給水量信号に対応した給水量の水が給水量コントロールユニット１６から第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかに給水され、設定給水量の水が水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかによってミスト状の霧状水になり、霧状水（エアーを含む混合物）が第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）され、霧状水（エアーを含む混合物）が各シリンダー４６の燃焼室４６ａに給水される。

【0098】

吸気工程では、ＥＣＵ２６から送信されたガソリンの給油量信号（アクセル開度に対応したガソリンの給油量信号）に従って燃料ポンプモジュールが給油量信号に対応した給油量のガソリンをフューエルインジェクター４０へ圧送し、給油量信号に対応した給油量のガソリンがフューエルインジェクター４０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに直接噴射される。吸気工程では、空気（又はガソリンと空気との混合気）が吸気バルブからシリンダー４６の燃焼室４６ａに給気されると同時（ガソリンがフューエルインジェクター１４からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給気されると同時）にミスト給水機構２０から霧状水が霧状水生成管５７（シリンダー４６の燃焼室４６ａ）に給水される。

【0099】

ミスト状の霧状水（エアーを含む混合物）は、半円の円弧を画く噴霧面３３のそれら噴霧口３４から霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）される。自動車用エンジン１０は、第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃが霧状水生成管５７の管内に向かって半円の円弧を画く噴霧面３３を有し、ミスト状の霧状水を噴霧する複数の噴霧口３４が噴霧面３３に穿孔され、半円の円弧を画く噴霧面３３の複数の噴霧口３４からミスト状の霧状水が噴霧されるから、霧状水生成管５７の管内に満遍なくミスト状の霧状水を噴霧することができ、すべてのシリンダー４６の燃焼室４６ａに霧状水を満遍なく給水することができる。

【0100】

所定の給油量のガソリンが各シリンダー４６の燃焼室４６ａに給油（供給）され、所定の給水量の霧状水が各シリンダー４６の燃焼室４６ａに給水（供給）された後、ピストン４７がシリンダー４６の下死点から上死点に向かって上昇する圧縮工程では、シリンダー４６の燃焼室４６ａに給油されたガソリン（空気を含む）及びシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水された霧状水（空気を含む混合物）が圧縮される。圧縮されたガソリンを含む混合気及び霧状水（空気を含む混合物）の圧力及び温度が増加する。

【0101】

ピストン４７がシリンダー４６の上死点に上昇して圧縮が完了した爆発膨張工程では、ＥＣＵ２６がイグニッションコイル５８を利用して点火プラグ４８に高電圧を加え、点火プラグ４８に火花を発生させる。爆発膨張工程では、ピストン４７によって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室４６ａのガソリンを含む混合気が点火プラグ４８の火花によって点火される。

【0102】

ガソリンを含む混合気が点火されると、混合気が高温に燃焼し、混合気の燃焼熱によってミスト状の霧状水が瞬時に蒸気化し、霧状水が蒸気爆発を起こし、混合気の燃焼と霧状水の蒸気化（蒸気爆発）とによってピストン４７が押し下げられてクランクシャフトが回転する。自動車用エンジンで１０は、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーと蒸気化（蒸気爆発）した霧状水の蒸気エネルギーとが動力（回転力）に変換される。

【0103】

ピストン４７がシリンダー４６の下死点から上死点に向かって再び上昇を開始し、ピストン４７がシリンダー４６の下死点から上死点に達するまでの間の排気工程では、排気バルブが開き、排気ポート５５へ燃焼ガス（排気ガス）が流入し、燃焼ガスがシリンダー４６の外へ排気される。燃焼ガス（排気ガス）は、排気ポート５５からマフラー３９を通って外部に排気される。排気工程が終了すると、再びピストン４７が上死点から下死点に下降して吸気工程（４サイクル）に戻る。

【0104】

自動車用エンジン１０は、フューエルインジェクター４０からガソリンがシリンダー４６の燃焼室４６ａに給油されるとともに、第１～第３水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかからミスト状の霧状水がシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水（噴霧）され、ピストン４７によって所定の圧縮比に圧縮された燃焼室４６ａのガソリンを含む混合気を点火プラグ４８によって点火し、混合気を燃焼させつつ混合気の燃焼熱でミスト状の霧状水を瞬時に蒸気化させ、混合気の燃焼エネルギーと蒸気化（蒸気爆発）した霧状水の蒸気エネルギーとを動力（回転力）に変換するから、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーとともに、蒸気化（蒸気爆発）した霧状水の蒸気エネルギーをエンジン１０の動力（回転力）に変換することができ、燃焼エネルギーと蒸気エネルギーとから所定のエンジン出力を得ることができるとともに、ガソリンを含む混合気の燃焼エネルギーと霧状水の蒸気エネルギーとによって自動車１１を走行させることができる。

【0105】

図９は、自動車用エンジン１０のエンジン回転数と霧状水の給水量との相関関係の一例を示す図である。図９は、自動車１１の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時におけるエンジン回転数と給水量との相関関係を示す。

【0106】

ＥＣＵ２６は、例えば、自動車１１の平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にアクセルペダル３５を踏み込むことによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満に増加（上昇）した場合、３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満の範囲の給水量（噴霧量）であって３０～４５μｍの範囲の平均粒子径の霧状水を第１水噴射ノズル２３ａから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満の範囲の給水量（噴霧量）であって３０～４５μｍの範囲の平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量第１増加手段）、（平均粒子径増加手段）。

【0107】

ＥＣＵ２６は、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にアクセルペダル３５を更に踏み込むことによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満から２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満に増加（上昇）した場合、５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満の範囲であって４６～６０μｍの平均粒子径の霧状水を第２水噴射ノズル２３ｂから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満の範囲であって４６～６０μｍの平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量第１増加手段）、（平均粒子径増加手段）。

【0108】

ＥＣＵ２６は、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にアクセルぺペダル３５を更に踏み込むことによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満から４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満に増加（上昇）した場合、１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満の範囲であって６１～７５μｍの平均粒子径の霧状水を第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満の範囲であって６１～７５μｍの平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量第１増加手段）、（平均粒子径増加手段）。

【0109】

自動車用エンジン１０では、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時に、エンジン回転数（ｒｐｍ）が増加するにつれて霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）が増加するとともに、エンジン回転数（ｒｐｍ）が増加するにつれて霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に噴霧する霧状水の平均粒子径（μｍ）が増加するから、自動車１１がその速度を維持し又はエンジン１０の出力が増加して自動車１１が加速する。

【0110】

自動車用エンジン１０は、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ）を増加させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を増加させることができるとともに、エンジン１０をスムースに低速回転域から中速回転域へ移行させ、中速回転域から高速回転域に移行させることができる。

【0111】

例えば、エンジン回転数が１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満に増加することに伴って霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量を３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満に増加させ、霧状水の平均粒子径を３０～４５μｍの範囲にすることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を増加させることができるとともに、エンジン１０をスムースに低速回転域から中速回転域（１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満）に移行させることができる。

【0112】

又、エンジン回転数が２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満から４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満に増加することに伴って霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量を１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満に増加させ、霧状水の平均粒子径を６１～７５μｍの範囲にすることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを増加させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増加に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を増加させることができるとともに、エンジン１０をスムースに中速回転域から高速回転域（４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満）に移行させることができる。

【0113】

ＥＣＵ２６は、平坦路走行時と上り坂走行時と減速走行時とのいずれかの走行時にアクセルペダル３５を緩める（クルーズコントロールや定車速に達してエンジン出力を下げた場合）ことによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が５６００ｒｐｍ以上６４００ｒｐｍ未満から４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満に減少（下降）した場合、１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満の範囲であって６１～７５μｍの平均粒子径の霧状水を第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、１０９．８（ｃｃ/分）以上１１３．１（ｃｃ/分）未満の範囲であって６１～７５μｍの平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量減少手段）、（平均粒子径減少手段）。

【0114】

ＥＣＵ２６は、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にアクセルペダル３５を更に緩めることによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満から２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満に減少（下降）した場合、５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満の範囲であって４６～６０μｍの平均粒子径の霧状水を第２水噴射ノズル２３ｂから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満の範囲であって４６～６０μｍの平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量減少増加手段）、（平均粒子径減少手段）。

【0115】

ＥＣＵ２６は、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時にアクセルペダル３５を更に緩めることによってエンジン回転数（ｒｐｍ）が２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満から１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満に減少（下降）した場合、３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満の範囲の給水量（噴霧量）であって３０～４５μｍの範囲の平均粒子径の霧状水を第１水噴射ノズル２３ａから霧状水生成管５７の管内に噴霧（給水）し、３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満の範囲であって３０～４５μｍの平均粒子径の霧状水を１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する（給水量減少増加手段）、（平均粒子径減少手段）。

【0116】

自動車用エンジン１０では、平坦路走行時と上り坂走行時と加速走行時とのいずれかの走行時に、エンジン回転数（ｒｐｍ）が減少するにつれて霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）が減少するとともに、エンジン回転数（ｒｐｍ）が減少するにつれて霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に噴霧する霧状水の平均粒子径（μｍ）が減少するから、エンジン１０の出力が減少して自動車１１の速度が次第に低下する。

【0117】

自動車用エンジン１０は、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ）を減少させることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを減少させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を減少させることができるとともに、エンジン１０をスムースに高速回転域から中速回転域へ移行させ、中速回転域から低速回転域に移行させることができる。

【0118】

例えば、エンジン回転数が４８００ｒｐｍ以上５２００ｒｐｍ未満から２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満に減少することに伴って霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量を５３．８（ｃｃ/分）以上７２．８（ｃｃ/分）未満に減少させ、霧状水の平均粒子径を４６～６０μｍの範囲にすることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを減少させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を減少させることができるとともに、エンジン１０をスムースに高速回転域から中速回転域（２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満）に移行させることができる。

【0119】

又、エンジン回転数が２４００ｒｐｍ以上３２００ｒｐｍ未満から１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満に減少することに伴って霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量を３２．５（ｃｃ/分）以上５３．８（ｃｃ/分）未満に減少させ、霧状水の平均粒子径を３０～４５μｍの範囲にすることで、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴うように蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーを減少させることでき、エンジン回転数（ｒｐｍ）の減少に伴ってエンジン出力（ｋＷ）を減少させることができるとともに、エンジン１０をスムースに中速回転域から低速回転域（１５００ｒｐｍ以上２４００ｒｐｍ未満）に移行させることができる。

【0120】

ＥＣＵ２６は、ブレーキをかけた自動車１１の制動時（制動中）に、ミスト給水機構２０からシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小にするとともに（給水量最小手段）、ミスト給水機構２０から燃焼室４６ａに給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にする（平均粒子径最小手段）。例えば、自動車１１が平坦路走行時にブレーキをかけた場合、ブレーキセンサから自動車１１の走行中にブレーキがかけられたことを示すブレーキ信号がＥＣＵ２６に送信され、ブレーキ信号を受信したＥＣＵ２６は、自動車１１の平坦路走行時にブレーキがかけられた制動中であると判断する。自動車１１が制動中であると判断したＥＣＵ２６は、ミスト給水機構２０（第１水噴射ノズル２３ａ）から霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小の３２．５（ｃｃ/分）以上３３．５以下の範囲にするとともに、ミスト給水機構２０（第１水噴射ノズル２３ａ）から霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小の３０～３２μｍの範囲にする。

【0121】

自動車用エンジン１０は、自動車１１のブレーキをかけた制動時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が低い状態となっているため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって霧状水の平均粒子径（μｍ）を増減させる必要がなく、ブレーキをかけた制動時に霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小するとともに、霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にすることで、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができ、自動車用エンジン１０にかかる負荷を減少させることができる。

【0122】

自動車用エンジン１０の駆動中に、温度センサ５３から送信された燃焼室温度が４００℃に達した場合、ＥＣＵ２６は、燃焼室４６ａの燃焼温度が上限温度に達したと判断し、１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を増加させ（給水量第２増加手段）、すべてのシリンダー４６の燃焼室４６ａの燃焼温度を上限温度（４００℃）以下に保持する。ＥＣＵ２６は、エンジン回転数に応じた給水量に１～４（ｃｃ/分）を加えた給水量の霧状水を水噴射ノズル２３ａ～２３ｃいずれかから霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する。

【0123】

例えば、自動車用エンジン１０のエンジン回転数が５２００ｒｐｍ以上５６００ｒｐｍ未満のときに温度センサ５３から送信された燃焼室温度が４００℃に達した場合、ＥＣＵ２６は、第３水噴射ノズル２３ｃの電磁弁を開に維持し、第１及び第２水噴射ノズ２３ａ，２３ｂの電磁弁を閉に維持するとともに、給水量コントロールユニット２２に水噴射用電磁弁３２の開度を増加させ、１１３．１（ｃｃ/分）以上１１７．１（ｃｃ/分）未満の給水量に１～４（ｃｃ/分）の給水量を加えた１１３．１（ｃｃ/分）以上１１７．１（ｃｃ/分）未満＋１～４（ｃｃ/分）の給水量の霧状水が１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水（噴霧）されるように、第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）の管内に霧状水を噴霧させる。尚、第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内に６１～７５μｍの範囲の平均粒子径の霧状水が噴霧される。

【0124】

又、自動車用エンジン１０のエンジン回転数が５６００ｒｐｍ以上６４００ｒｐｍ未満のときに温度センサ５３から送信された燃焼室温度が４００℃に達した場合、ＥＣＵ２６は、第３水噴射ノズル２３ｃの電磁弁を開に維持し、第１及び第２水噴射ノズル２３ａ，２３ｂの電磁弁を閉に維持するとともに、給水量コントロールユニット２２に水噴射用電磁弁３２の開度を増加させ、１１７．１（ｃｃ/分）以上１２０．０（ｃｃ/分）未満の給水量に１～４（ｃｃ/分）の給水量を加えた１１７．１（ｃｃ/分）以上１２０．０（ｃｃ/分）未満＋１～４（ｃｃ/分）の給水量の霧状水が１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水（噴霧）されるように、第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に霧状水を噴霧させる。尚、第３水噴射ノズル２３ｃから霧状水生成管５７の管内に６１～７５μｍの範囲の平均粒子径の霧状水が噴霧される。

【0125】

自動車用エンジン１０は、シリンダー４６の燃焼室４６ａの温度が４００℃（上限温度）に達したときに１つのシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水する霧状水の給水量を１～４（ｃｃ/分）増加させることで、増加させた霧状水によって燃焼室４６ａを冷却することができ、燃焼室４６ａの温度を上限温度以下に下げることができるとともに、エンジン１０の不用意なオーバーヒートを防ぐことができる。

【0126】

自動車用エンジン１０は、シリンダー４６の燃焼室４６ａの温度が４００℃（上限温度）を超過すると、燃焼室４６ａに給水された霧状水が給水された瞬間に蒸発し、ガソリン及び空気の混合気の燃焼と霧状水の蒸気化とのタイミングが合わず、蒸気エネルギーを動力に変換することができないが、燃焼室４６ａの上限燃焼温度が４００℃に保持されるから、混合気を燃焼させると同時にミスト状の霧状水を蒸気化させることができ、混合気（ガソリン）の燃焼エネルギーとともに蒸気化した霧状水の蒸気エネルギーをエンジン１０の動力（回転力）に確実に変換することができる。

【0127】

図１０は、自動車用エンジン１０のエンジン回転数と霧状水の給水量との相関関係の他の一例を示す図である。図１０は、自動車１１の下り坂走行時におけるエンジン回転数と給水量との相関関係を示す。

【0128】

自動車用エンジン１０の出力は、エンジン回転数に比例するとともに、燃料消費量に比例する。従って、燃料噴射量（エンジン回転数）に対して霧状水の給水量を設定することで、エンジン出力に対応した給水量をシリンダー４６の燃焼室４６ａに給水することができる。しかし、自動車１１の下り坂走行時（負荷がかかっていない状態）では、エンジン回転数は高いがアクセルペダル３５は踏み込まれておらず、燃料消費量が少ない状態になっている。従って、エンジン回転数の増減によって霧状水の給水量を増減させる必要はなく、アクセル開度センサ３７が計測したアクセルペダル３５の開度（°）（アクセルペダル３５の踏み込み量）を基準としてＥＣＵ２６が霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定する（給水量決定手段）。

【0129】

例えば、図１０に示すように、下り坂走行時においてアクセルペダル３５の開度（°）が図１０の（１）にあり、エンジン回転数が４０％の状態からアクセルペダル３５の開度（°）が図９の（２）になった場合、ＥＣＵ２６は、アクセル開度センサ３７から受信したアクセルペダル３５の開度（図９の（２））（エンジン回転数が２０％）に対応する給水量（ｃｃ/分）の霧状水を水噴射ノズル２３ａ～２３ｃのいずれかから霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に噴霧（給水）する。

【0130】

自動車用エンジン１０は、下り坂走行時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が高いがアクセルペダル３５を踏み込んで加速をする必要がないため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって蒸気エネルギーを増減させる必要がなく、アクセルペダル３５の開度によって霧状水の給水量（ｃｃ/分）を決定することで、下り坂走行時においてアクセルペダル３５の開度に応じて最適な量の霧状水を霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水することができ、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができる。

【0131】

ＥＣＵ２６は、自動車１１の下り坂走行時に、ミスト給水機構２０（第１水噴射ノズル２３ａ）から霧状水生成管５７の管内（燃焼室４６ａ）に給水する霧状水の給水量（ｃｃ/分）を最小の３０～３２μｍの範囲にする（給水量最小手段）。自動車用エンジン１０は、下り坂走行時ではエンジン回転数（ｒｐｍ）が高いがアクセルペダル３５を踏み込んで加速をする必要がないため、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増減によって蒸気エネルギーを増減させる必要がなく、下り坂走行時に霧状水の平均粒子径（μｍ）を最小にすることで、無駄な蒸気エネルギーの消費を防ぐことができるとともに、自動車用エンジン１０にかかる負荷を減少させることができる。

【符号の説明】

【0132】

１０ 自動車用エンジン
１１ 自動車
１２ フロントエリア（エンジンルーム）
１３ 中間エリア
１４ リアエリア（タンクルーム）
１５ ガソリンタンク
１６ 給水ポンプユニット
１７ 水タンク
１８ 注水口
１９ 回転数センサ
２０ ミスト給気機構
２１ 水位センサ
２２ 給水量コントロールユニット
２３ 水噴射ノズル
２３ａ 第１水噴射ノズル
２３ｂ 第２水噴射ノズル
２３ｃ 第３水噴射ノズル
２４ アクセルワークユニット
２５ 給水管
２６ ＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）
２７ メーターパネル
２８ 給水ポンプ
２９ プレッシャーレギュレータ（調圧器）
３０ ストレーナ
３１ バイパス管
３２ 給水用電磁弁
３３ 噴射面
３４ 噴射口
３５ アクセルペダル
３６ アクセルペダルホルダ
３７ アクセル開度センサ
３８ エキゾーストマニホールド
３９ マフラー
４０ フューエルインジェクター（インジェクター）
４１ バッテリー
４２ 発電機
４３ ヒューズＢＯＸ
４４ リレーコイル
４５ 信号線
４６ シリンダー（気筒
４７ ピストン
４８ 点火プラグ（スパークプラグ）
４９ ＣＶＴＣバルブ４９
５０ イグニッションコイル
５１ クランク角センサ
５２ ＰＯＳセンサ
５３ 温度センサ
５４ ノックセンサ
５５ 排気ポート
５６ フロントＯ２センサ、リアＯ２センサ
５７ 霧状水生成管
５８ エアーフィルター
５９ エアーフローメーター
６０ 電子制御スロットル
６１ スロットル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】