JP2004076655A

JP2004076655A - 二流体噴射内燃機関及びその運転方法

Info

Publication number: JP2004076655A
Application number: JP2002238718A
Authority: JP
Inventors: Suminosuke Ando; 安藤　純之介; Takayuki Yamamoto; 山本　高之; Akihiro Yunoki; 柚木　晃広
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP3930398B2

Abstract

【課題】吸入行程における負の機関仕事を無くして機関出力を増大するとともに、給気中の酸素濃度を低減することにより燃焼中におけるＮＯｘ生成を抑制し、さらには給気の排気側への吹き抜けを抑制して排熱回収効率を向上せしめ得る二流体噴射内燃機関及びその運転方法を提供する。
【解決手段】主燃料と他の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関において、前記噴射流体を前記燃焼室内に噴射する噴射弁と、給排気上死点を含む該上死点近傍から所定期間に亘り前記噴射流体を噴射せしめるように前記噴射弁を開閉操作する流体体噴射装置とを備えてなることを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主燃料と高温水等の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関においては、機関のシリンダ内での燃焼過程で発生するＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減する手段として、燃焼室内へ水を直接噴射する技術が多く提供されている。
水を燃焼室内へ直接に噴射する形式の場合、水噴射は、通常、圧縮行程終期から燃焼行程の初期つまり燃焼過程前および／または燃焼行程中に行われる。かかる水の噴射タイミングを採ることにより、多量の水を燃焼室内へ噴射することができ、それによって、５０〜６０％程度のＮＯｘ削減が可能となっている。
【０００３】
４サイクルディーゼル機関において、前記のように燃焼室内への水噴射を、圧縮行程終期から燃焼行程の初期に行うようにした技術の１つとして、特開２００１−２００７６１号の発明がある。
かかる発明においては、圧力５ＭＰａ以上でかつ温度２５０℃以上の高圧水を機関の上死点の前後好ましくはクランク角で上死点前９０°〜上死点後６０°の範囲に行い、上死点前の燃焼室内に該燃焼室内温度よりも低温の前記高圧水を噴射することにより燃焼に伴い発生するＮＯｘ濃度を低減し、上死点後の燃焼室内に高圧水を噴射することにより排熱回収効果を向上させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
４サイクルディーゼル機関においては、吸入行程においてピストンが下降する際の機関仕事は負の仕事となり、機関出力増大を制約する要因の１つとなっている。
前記特開２００１−２００７６１号の発明においても、吸入行程のピストン下降時には他の従来技術と同様に、フライホイールの慣性力によってピストンを下降させており、負の機関仕事となって機関出力増大の制約要因となっている。
【０００５】
また、前記特開２００１−２００７６１号の発明においては、高圧水を機関の上死点の前後（好ましくはクランク角で上死点前９０°〜上死点後６０°の範囲）に行うことにより燃焼室内におけるＮＯｘの生成量を低減しているが、吸入行程で燃焼室内に吸入した空気を圧縮し該圧縮空気中にて燃料及び水を噴射しているため、給気中の酸素がそのまま燃焼に供されることとなって、酸素濃度の高い状態での燃焼となりＮＯｘ濃度の低減を十分に成し得ない。
【０００６】
さらに、かかる発明を含む従来技術においては、排気弁と給気弁とがオーバーラップして開いている時期があることから、排気行程後半の前記オーバーラップ期間中に給気が行われて低温の給気が排気側に吹き抜けて排気系統の温度が低下し、高い排熱回収効率が得られない、
等の問題点を有している。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸入行程における負の機関仕事を無くして機関出力を増大するとともに、給気中の酸素濃度を低減することにより燃焼中におけるＮＯｘ生成を抑制し、さらには給気の排気側への吹き抜けを抑制して排熱回収効率を向上せしめ得る二流体噴射内燃機関及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、請求項１の発明として、主燃料と他の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関において、前記噴射流体を前記燃焼室内に噴射する噴射弁と、給排気上死点を含む該上死点近傍から所定期間に亘り前記噴射流体を噴射せしめるように前記噴射弁を開閉操作する流体噴射装置とを備えてなることを特徴とする二流体噴射内燃機関を提供する。
【０００９】
請求項２記載の発明は請求項１に加えて、前記流体噴射装置は前記噴射弁による噴射流体の噴射始め時期を給気弁の開弁時期よりも早期とし、かつ前記給気弁の開弁前に該噴射流体の噴射期間が終了あるいは噴射期間終期になるように構成されてなることを特徴とする。
【００１０】
そして請求項２において、好ましくは請求項３あるいは請求項４のように構成する。即ち請求項３においては、前記流体噴射装置は前記噴射流体の噴射始め時期を排気弁の閉弁時期よりも早期の排気行程後半になるように構成されてなるように構成するのがよい。
【００１１】
また請求項４においては、機関回転数を検出する回転数検出器と、機関の負荷（出力）を検出する負荷検出器とを備え、前記流体噴射装置は前記機関回転数及び負荷の検出値に基づき前記噴射弁の噴射タイミングを制御するように構成する。
【００１２】
次に、請求項５ないし９記載の発明は、請求項１ないし４の発明に係る二流体噴射内燃機関を運転する方法の発明に係り、請求項５の発明は、主燃料と他の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関の運転方法において、前記噴射流体を、給排気上死点を含む該上死点近傍から所定期間に亘り前記燃焼室内に噴射することを特徴とする。
請求項５において、請求項８のように前記噴射流体として高温水または水蒸気を用いるか、あるいは請求項９のように超臨界水を用いるのがよい。
【００１３】
また請求項６の発明は請求項５に加えて、前記噴射流体の噴射始め時期を給気弁の開弁時期よりも早期とし、該噴射流体の噴射期間終了後あるいは噴射期間終期に前記給気弁を開弁することを特徴とする。
請求項６において、好ましくは請求項７のように、前記噴射流体の噴射始め時期を排気弁の閉弁時期よりも早期の排気行程後半とする。
【００１４】
かかる発明によれば、流体噴射装置は、機関のクランク角にて排気行程から吸入行程に移行する給排気上死点近傍で、具体的には請求項２あるいは６のように給気弁の開弁時期よりも早期に（給排気上死点前３０°近傍で）噴射弁から燃焼室内への噴射流体つまり請求項８のような高温水または水蒸気あるいは請求項９のような超臨界水の噴射を開始せしめるとともに、前記給気弁の開弁前あるいは開弁初期に該噴射流体の噴射を終了せしめる。
【００１５】
従って、給排気上死点から給気弁が下降し始める直前に噴射弁から燃焼室内に噴射流体つまり高温水、水蒸気、超臨界水等の加圧された高温流体を噴射することによって、給気のポンピング仕事が付加されて機関出力が増大する。
また前記のように、給気弁の開弁時期よりも早期に燃焼室内に噴射流体を噴射し次いで給気弁を開いて給気を燃焼室内に供給するので、燃焼室内に投入される作動流体の総和は、噴射流体の噴射を行わない場合と同じであり、噴射流体の噴射による圧縮損失の増大はない。
【００１６】
また、吸入行程に入る段階で燃焼室内の作動流体に前記噴射流体が付加されることにより該作動流体の比熱が増大し、これにより燃焼温度が低下するため、燃焼室内におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量が低減される。
さらに、吸入行程に入る段階で燃焼室内に前記噴射流体が導入されることにより、圧縮行程に入る段階での燃焼室内における酸素濃度が前記噴射流体の混入相当分減少して燃焼が緩慢となり、燃焼室内におけるＮＯｘの生成量が低減される。
【００１７】
また前記噴射流体としては、請求項８のような高温水または水蒸気あるいは請求項９のような超臨界水が好適であるが、殊に請求項９のような超臨界水を用いれば、該超臨界水による拡散係数の増大によって水と燃料の均一相形成が容易となり局所的な高温燃焼部が少なくなり、燃焼室内における温度分布の均一化が促進され、ＮＯｘ発生の抑制効果がさらに増大する。
【００１８】
また請求項３あるいは７のように構成すれば、排気行程後半に噴射弁から燃焼室内に前記高温の噴射流体を噴射することにより、従来技術のように排気弁と給気弁とがオーバーラップして開き排気行程後半に給気が行われて低温の給気が排気側に吹き抜けて排気系統の温度が低下するのが回避され、従来技術における低温の給気に代えて高温の噴射流体が排気系統に供給されるため、排気ガスの熱回収が効率的になされるとともに、排気ガス温度よりも低温の前記噴射流体により排気ガスは適度に冷却されるので、過給機構成部材等の耐久性低下は回避できる。
【００１９】
また請求項４のように構成すれば、流体噴射装置において機関回転数及び機関負荷（出力）を含む機関運転状態の検出値に基づき、前記噴射流体の噴射タイミング及び噴射量を機関運転状態に適応して正確に設定することが可能となり、さらなる機関出力の増大効果、ＮＯｘ発生の抑制効果、及び排気ガスからの熱回収効率の増大効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
図１は本発明の実施例に係る発電用４サイクルディーゼル機関の二流体噴射システムの系統図、図２は前記実施例における燃焼室周りの概略断面図である。図３は前記実施例における弁の開閉タイミングを示すグラフ図、図４は弁開閉タイミングの従来技術と本発明との比較グラフ図である。図５は吸入行程におけるシリンダ内圧力線図である。
【００２２】
全体システムを示す図１において、１はディーゼル機関（以下機関と略称する）、７は該機関１の給気マニホールド、８は排気マニホールド、３は該機関１に直結駆動される発電機である。４は過給機で、前記機関１の排気マニホールド８から排気管１０を経て導入される排ガスによりタービン４ａを駆動し該タービン４ａに直結駆動されるコンプレッサ４ｂにより空気を圧縮し該加圧空気即ち給気を、給気管９を通して前記機関１の給気マニホールド７に供給する。２は主燃料を高圧に加圧して前記機関１の燃料噴射弁１６（図２参照）に圧送する燃料噴射ポンプである。
【００２３】
５は排熱ボイラで、前記過給機４のタービン４ａを駆動し排気管１０を経て導入された排ガスと、給水ポンプ６により給水管２４を介して送給された水とを熱交換して該水を加熱し、高温水（あるいは後述するような超臨界水）を生成するものである。該排熱ボイラ５は公知の排熱ボイラを用いるので、その構造説明は省略する。
２６は高温水噴射ポンプで、前記排熱ボイラ５で生成された高温水を加圧して高圧の高温水として、高温水噴射管２５を通して前記機関１側の水噴射弁２２（図２参照）に圧送する。
【００２４】
２８は前記発電機３を駆動するための機関１の負荷（出力）を検出する負荷検出器、２９は機関回転数及び機関のクランク角を検出する回転数検出器である。該回転数検出器２９には必要に応じて機関のクランク角を検出するクランク角検出器を併設する。
２７は高温水噴射制御装置で、前記負荷検出器２８から入力される機関負荷（出力）の検出値及び回転数検出器２９から入力される機関回転数の検出値（必要に応じてクランク角の検出値）に基づき前記高温水噴射ポンプ２５に水噴射弁２２（図２参照）の噴射タイミングの制御操作信号を出力する。
【００２５】
前記機関１の燃焼室周りの概略を示す図２において、前記機関１は、シリンダライナ１９と、シリンダヘッド１２と、ピストンリング１３が介装され前記シリンダライナ１９内で往復運動するピストン１４と、前記ピストン１４の往復動力をクランク軸（図示省略）を介して前記発電機３に伝達する連接棒１５等とからなる。
また前記機関１において、２０は給気ポート、２１は排気ポート、１１は前記シリンダヘッド１２及びピストン１４にて区画形成される燃焼室である。
【００２６】
該燃焼室１１に対面する中央部には燃料噴射弁１６、その左右両側には前記給気ポートを開閉して燃焼室１１内に空気を給気する給気弁１７と、前記排気ポート２１を開閉して燃焼室１１からの排ガスの排出を行う排気弁１８とを具え、図３の弁の開閉タイミンググラフ図に示すように、機関１の基本動作である吸入、圧縮、燃焼、排気を４サイクルつまりクランク軸の２回転で完了する。
２２は本発明の対象となる水噴射弁で、前記給気弁１７及び排気弁１８の外側の燃焼室１１上部に１個あるいは複数個（この例では２個）設けられている。
【００２７】
かかる構成からなる二流体噴射システムを備えた４サイクルディーゼル機関の運転時において、図３の弁開閉タイミンググラフ図に示されるように、燃焼室１１内での燃焼が行われた後、ピストン１４の下死点前で排気弁１８が開かれると、排ガス（燃焼ガス）は排気ポート２１から排気管１０を通って過給機４のタービン４ａを駆動し、排気管１０を通って排熱ボイラ５に導かれる。
【００２８】
該排熱ボイラ５においては、前記排ガスと前記給水ポンプ６により給水管２４を通して送給された水とを熱交換することにより該水を加熱して水蒸気を含む高温水（あるいは後述する超臨界水）を生成する。この高温水は高温水噴射ポンプ２６により所定圧力に加圧され、機関１の水噴射弁２２に送給され、該水噴射弁２２から後述する噴射タイミングで以って燃焼室１１内に噴射される。
【００２９】
一方、前記過給機４のタービン４ａに直結駆動されるコンプレッサ４ｂで加圧された空気は給気管９を通って給気ポート２０に導かれ、後述するタイミングでの給気弁１７の開弁により燃焼室１１内に導入される。
そして、図３に示すように、吸入行程では前記給気弁１７の開弁とともにピストン１４が下死点まで下降し、該ピストン１４が下死点より一定角度（＋２０°〜８０°程度）上昇した時点で給気弁１７が閉じて圧縮行程に移行する。
【００３０】
圧縮行程においては、ピストン１４の上昇により燃焼室１１内の空気に圧縮作用が始まり、主燃料の自己着火温度以上の高温にする。そして圧縮行程の終期近くで（上死点より−１０°〜−２０°前後）燃料噴射弁１６により燃焼室１１内の空気中に主燃料を噴射すると、主燃料は自己着火により燃焼して温度及び圧力が急上昇し、ピストン１４は上死点を経て下死点に押し下げられ、膨張仕事をなす。
【００３１】
本発明においては、前記排気行程の終期から吸入行程の初期にかけての給排気上死点近傍において、前記水噴射弁２２から燃焼室１１内に高温水を噴射するように構成されている。
即ち、図３及び図４（Ｂ）に示されるように、給排気上死点近傍で、給気弁１７の開弁時期よりも早期に（好ましくは給排気上死点前３０°程度で）前記水噴射弁２２から燃焼室１１内への高温水（水蒸気を含む、以下同様）の噴射を開始せしめる。
そして前記給気弁１７の開弁前あるいは開弁時を含む開弁初期に該高温水の噴射を終了せしめる。図３においてＺ_２が前記水噴射弁２２の閉弁及び給気弁１７の開弁時期である。尚、図３においてＺ_１は従来技術における給気弁１７の開弁時期である。
【００３２】
前記高温水噴射制御装置２７は、前記のように機関のクランク角にて排気行程から吸入行程に移行する給排気上死点近傍で、給気弁１７の開弁時期よりも早期に高温水噴射ポンプ２６により圧送された加圧高温水を水噴射弁２２から燃焼室１１内へ噴射せしめるとともに、前記給気弁１７の開弁前あるいは開弁初期に該加圧高温水の噴射を終了せしめている。
【００３３】
前記高温水噴射制御装置２７による高温水の噴射時期及び噴射期間の制御は、該高温水噴射制御装置２７に負荷検出器２８から入力される機関負荷（出力）の検出値及び回転数検出器２９から入力される機関回転数の検出値（必要に応じてクランク角の検出値）に基づき、前記高温水噴射ポンプ２５に図３及び図４（Ｂ）のような水噴射弁２２の噴射タイミングの制御操作信号を出力して該高温水噴射ポンプ２５を駆動操作することにより行う。
このように構成すれば、前記高温水の噴射タイミング及び噴射量を機関運転状態に適応して正確に設定することが可能となり、機関出力の増大効果、ＮＯｘ発生の抑制効果、及び排気ガスからの熱回収効率の増大効果が得られる。
【００３４】
また、前記高温水噴射ポンプ２５及び水噴射弁２２の噴射タイミング及び噴射量制御は、前記給気弁１７及び排気弁１８の開閉タイミングとともに、図示しないクランク軸の回転に連動されるタイミングギアにより行ってもよい。
【００３５】
従ってかかる実施例によれば、給排気上死点から給気弁１７が下降し始める直前に水噴射弁２２から燃焼室１１内に加圧された高温水を噴射することによって、給気のポンピング仕事が付加されて機関出力が増大する。
即ち、従来技術においては図５のＡに示されるように吸入行程においてピストン１４が下降する際のシリンダ内圧力は小さく機関仕事は負の仕事となっているのに対し、本発明においては図５のＢに示されるように高温水の噴射による給気のポンピング仕事によって面積Ｓに相当する機関仕事が付加されることとなる。
【００３６】
尚、前記のように、給気弁１７の開弁時期よりも早期に燃焼室１１内に高温水を噴射し、次いで給気弁１７を開いて給気を燃焼室１１内に供給するので、該燃焼室１１内に投入される空気、主燃料、及び高温水からなる作動流体の総和は、高温水の噴射を行わない従来技術と同じであり、高温水の噴射による圧縮損失の増大はない。
【００３７】
また、吸入行程に入る段階で燃焼室１１内の作動流体に前記高温水が付加されることにより該作動流体の比熱が増大し、これにより燃焼温度が低下するため、燃焼室内におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量が低減される。
さらに、吸入行程に入る段階で燃焼室１１内に前記高温水が導入されることにより、圧縮行程に入る段階での燃焼室１１内における酸素濃度が前記高温水の混入相当分減少して燃焼が緩慢となり、該燃焼室１１内におけるＮＯｘの生成量が低減される。
【００３８】
また前記水噴射弁２２による高温水の噴射開始時期は、図３及び図４（Ｂ）に示されるように、排気行程後半に設定して水噴射弁２２の開弁初期に排気弁１８とオーバーラップして開弁せしめる。尚、図４（Ａ）は従来技術を示し、この場合は排気弁１８開弁終期と給気弁１７の開弁初期とがオーバーラップしている。
【００３９】
このように構成すれば、排気行程後半に水噴射弁２２から燃焼室１１内に前記高温水を噴射することにより、図４（Ａ）に示される従来技術のように排気弁１８と給気弁１７とがオーバーラップして開き、排気行程後半に給気が行われて低温の給気が排気側に吹き抜けて排気系統の温度が低下するのが回避され、従来技術における低温の給気に代えて高温水が排気系統に供給される。
これにより、排ガスの熱回収が効率的になされるとともに、排ガス温度よりも低温の前記高温水により排ガスは適度に冷却されるので、過給機４の構成部材等の耐久性低下は回避できる。
【００４０】
また前記水噴射弁２２から噴射される噴射流体として、前記高温水に代えて３７４℃以上でかつ２２ＭＰａ以上の超臨界水（あるいは２５０℃〜３００℃以上で１０ＭＰａ以上の亜臨界水を含む）を用いることができる。
前記超臨界水は、ディーゼルやガスタービンの場合、排ガスの温度が５５０℃若しくはそれ以上であることから、前記排熱ボイラ５において機関１からの排ガスにより給水ポンプ６から送給される給水を加熱することにより容易に製造できる。
【００４１】
前記超臨界水や２５０℃〜３００℃以上で１０ＭＰａ以上の亜臨界水は、その誘電率が有機溶媒程度なみに低くなり炭化水素系燃料との相互溶解性が向上するため、また拡散係数の増大によって水と燃料の均一相形成が容易となり、局所的な高温燃焼部が少なくなる。よって燃焼中におけるＮＯｘの生成を抑制できる。
また前記超臨界水や亜臨界水は、前記のように液状水に比べて拡散係数が大きく粘度が低くなって燃焼時に拡散し易くなり、燃焼効率の向上につながる。
また前記超臨界水や亜臨界水は、超臨界点近傍では温度・圧力により物性が大きく変化するために、温度・圧力を制御することによりこれらの物性をコントロールすることができる。これにより多種多様な炭化水素系燃料への対応、また負荷・回転数による燃料噴射の形態に応じた超臨界水の噴射が可能である。
【００４２】
また前記のように超臨界水は拡散係数が大きいため、燃料との混合が良好に行われ、さらに水や水蒸気のように燃料粒子と夫々独立して混合されるのではなく、超臨界水が有機溶媒のような特性を持つため、燃料に溶け込み、より均一な燃焼場を形成することができる。
ディーゼル機関は燃料と空気の比が、１：３０前後であることから、さらにこの燃料及び空気に超臨界水を燃料質量比２〜４程度（燃料：空気：臨界水＝１：３０：２〜４）噴射することにより、前記のような均一な燃焼場を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、給排気上死点から給気弁が下降し始める直前に噴射弁から燃焼室内に噴射流体つまり高温水、水蒸気、超臨界水等の加圧された高温流体を噴射することによって、前記噴射流体の噴射による圧縮損失の増大を回避しつつ、給気のポンピング仕事が付加されて機関出力が増大する。
【００４４】
また、作動流体に前記噴射流体が付加されることにより該作動流体の比熱が増大して燃焼温度が低下するため、燃焼室内におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量が低減される。
また、前記燃焼室内への噴射流体の導入により、圧縮行程に入る段階での燃焼室内における酸素濃度が減少して燃焼が緩慢となり、燃焼室内におけるＮＯｘの生成量が低減される。
【００４５】
また前記噴射流体として請求項９のような超臨界水を用いれば、該超臨界水による拡散係数の増大によって水と燃料の均一相形成が容易となり局所的な高温燃焼部が少なくなるとともに凝縮冷却が抑制されるため、燃焼室内における温度分布の均一化が促進され、ＮＯｘ発生の抑制効果がさらに増大する。
【００４６】
また請求項３あるいは７のように構成すれば、排気行程後半に噴射弁から燃焼室内に前記高温の噴射流体を噴射することにより、従来技術のような低温給気の排気側への吹き抜けが回避されて高温の噴射流体が排気系統に供給されるため、排気ガスの熱回収が効率的になされるとともに、排気ガス温度よりも低温の噴射流体により排気ガスは適度に冷却されるので、過給機構成部材等の耐久性低下を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る発電用４サイクルディーゼル機関の二流体噴射システムの系統図である。
【図２】前記実施例における燃焼室周りの概略断面図である。
【図３】前記実施例における弁の開閉タイミングを示すグラフ図である。
【図４】弁開閉タイミングの従来技術と本発明との比較グラフ図である。
【図５】吸入行程におけるシリンダ内圧力線図である。
【符号の説明】
１　ディーゼル機関
２　燃料噴射ポンプ
３　発電機
４　過給機
５　排熱ボイラ
６　給水ポンプ
９　給気管
１０　排気管
１１　燃焼室
１２　シリンダヘッド
１４　ピストン
１６　燃料噴射弁
１７　給気弁
１８　排気弁
２２　水噴射弁
２６　高温水噴射ポンプ
２７　高温水噴射制御装置
２８　負荷検出器
２９　回転数検出器

Claims

主燃料と他の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関において、前記噴射流体を前記燃焼室内に噴射する噴射弁と、給排気上死点を含む該上死点近傍から所定期間に亘り前記噴射流体を噴射せしめるように前記噴射弁を開閉操作する流体噴射装置とを備えてなることを特徴とする二流体噴射内燃機関。
前記流体噴射装置は前記噴射弁による噴射流体の噴射始め時期を給気弁の開弁時期よりも早期とし、かつ前記給気弁の開弁前に該噴射流体の噴射期間が終了あるいは噴射期間終期になるように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の二流体噴射内燃機関。
前記流体噴射装置は前記噴射流体の噴射始め時期を排気弁の閉弁時期よりも早期の排気行程後半になるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の二流体噴射内燃機関。
機関回転数を検出する回転数検出器と、機関の負荷（出力）を検出する負荷検出器とを備え、前記流体噴射装置は前記機関回転数及び負荷の検出値に基づき前記噴射弁の噴射タイミングを制御するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の二流体噴射内燃機関。
主燃料と他の噴射流体とを燃焼室内に噴射して燃焼せしめる４サイクル二流体噴射内燃機関の運転方法において、前記噴射流体を、給排気上死点を含む該上死点近傍から所定期間に亘り前記燃焼室内に噴射することを特徴とする二流体噴射内燃機関の運転方法。
前記噴射流体の噴射始め時期を給気弁の開弁時期よりも早期とし、該噴射流体の噴射期間終了後あるいは噴射期間終期に前記給気弁を開弁することを特徴とする請求項５記載の二流体噴射内燃機関の運転方法。
前記噴射流体の噴射始め時期を排気弁の閉弁時期よりも早期の排気行程後半とすることを特徴とする請求項６記載の二流体噴射内燃機関の運転方法。
前記噴射流体として高温水または水蒸気を用いることを特徴とする請求項５記載の二流体噴射内燃機関の運転方法。
前記噴射流体として超臨界水を用いることを特徴とする請求項５記載の二流体噴射内燃機関の運転方法。