JP2001248500A - ガスエンジンの燃料ガス供給構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ガスの供給圧を高くせずに、必要な燃料
供給流量を容易に確保して空気と良好に混合できるよう
にする。 【解決手段】 エンジンシリンダに吸気弁を介して連通
接続されて空気を吸入供給する吸気管５内に直管状の噴
射管１０を挿入し、その噴射管１０に、吸入空気の流れ
方向および周方向に分散する状態で、燃料ガスを供給す
る燃料噴射孔１１を設け、噴射管１０に燃料供給管を連
通接続し、吸入空気の流れ方向に分散して燃料ガスを供
給し、順次的に燃料ガスを吸入空気に混合できるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気を吸入供給す
る吸気管内に燃料ガスを供給するように構成したガスエ
ンジンの燃料ガス供給構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のものでは、従来一般に、図９の
要部の断面図に示すように、エンジンシリンダ１（図１
参照）に吸気弁６（図１参照）を介して連通接続され
た、空気を吸入供給する吸気管０１内に、燃料ガスを供
給する噴射管０２を設け、噴射管０２の先端に１個の噴
射孔０３を形成し、噴射孔０３から吸気管０１内の吸入
空気中に燃料ガスを噴射供給して混合し、エンジンシリ
ンダ１内に供給するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料ガ
スを吸気管内に噴射するには、ある程度の燃料供給圧が
必要となる。定置式のガスエンジンでは、燃料ガスの供
給圧（元圧）の制限により、燃料供給流量を確保する必
要のある場合には、燃料ガスを昇圧する必要があった。

【０００４】そこで、コンプレッサーを設けて燃料ガス
の供給圧を昇圧し、燃料供給流量を増やしているが、コ
ンプレッサーを駆動する動力が必要で、改善効果が小さ
いという問題があった。

【０００５】また、燃料ガスの供給圧を高圧にできて
も、１箇所の噴射孔０３から供給する構成であるため、
燃料ガスと空気とを均一に混合しづらく、エンジンシリ
ンダ１内での混合むらを生じ、空燃比のむらが大きくな
って燃焼が不安定になる問題があった。

【０００６】上記問題を解決するために、燃料ガスと空
気とを良好に混合させるものとして、特開平１１−１８
２３５３号公報に開示されるものがあった。この公報例
では、吸気ポートの近傍を流れる空気流に対して直交す
るように、かつ吸気ポート近傍の燃料噴射弁に対向する
壁面に衝突するように燃料ガスを供給し、吸気ポート近
傍で吸入空気の流入方向に対して渦流を発生させ、燃料
ガスの拡散を促進して吸入空気との混合を促進するよう
に構成されている。

【０００７】ところが、空気流に抗して燃料噴射弁に対
向する壁面に燃料ガスを衝突させるためには、燃料ガス
の供給圧を高くせざるを得ず、前述したように、昇圧の
ためにコンプレッサーならびにそれを駆動する動力が必
要で、改善効果が低い欠点があった。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、燃料ガスの供
給圧を高くせずに、必要な燃料供給流量を容易に確保し
て空気と良好に混合できるようにすることを目的とし、
また、請求項２に係る発明は、構成簡単にして、吸気管
内に燃料ガスを供給できるようにすることを目的とし、
そして、請求項３に係る発明は、簡単な構成で、吸気管
内への燃料ガスの供給圧のバラツキを抑制できるように
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のガ
スエンジンの燃料ガス供給構造は、上述のような目的を
達成するために、エンジンシリンダに吸気弁を介して連
通接続されて空気を吸入供給する吸気管と、前記エンジ
ンシリンダに排気弁を介して連通接続されて燃焼排ガス
を排出する排気管と、前記吸気管に連通接続されて燃料
ガスを前記吸気管内に供給する燃料噴射手段とを備えた
ガスエンジンにおいて、前記燃料噴射手段を、前記吸気
管内に燃料ガスを供給する燃料噴射孔を吸入空気の流れ
方向に複数個分散して設けて構成する。

【００１０】また、請求項２に係る発明ガスエンジンの
燃料ガス供給構造は、前述のような目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のガスエンジンの燃料ガス供給
構造における複数個の燃料噴射孔を１本の噴射管に形成
し、前記噴射管を、吸気管内に挿入して構成する。

【００１１】また、請求項３に係る発明のガスエンジン
の燃料ガス供給構造は、前述のような目的を達成するた
めに、請求項１または請求項２に係る発明のガスエンジ
ンの燃料ガス供給構造における複数個の燃料噴射孔を１
本の噴射管に形成し、１本の燃料供給管を、前記噴射管
の管軸心方向に間隔を隔てた複数箇所に分配管を介して
連通接続して構成する。

【００１２】

【作用】請求項１に係る発明のガスエンジンの燃料ガス
供給構造の構成によれば、吸気管内を流れる吸入空気に
対して、その流れ方向に分散した複数個の燃料噴射孔か
ら燃料ガスを供給し、全体として燃料供給流量を多くす
ることができる。また、吸入空気の流れ方向に分散して
燃料ガスを供給し、順次的に燃料ガスを吸入空気に混合
していくことができる。

【００１３】また、請求項２に係る発明のガスエンジン
の燃料ガス供給構造の構成によれば、１本の噴射管を吸
気管内に挿入することにより、燃料ガスを複数個の燃料
噴射孔から吸気管内に供給するように構成できる。

【００１４】また、請求項３に係る発明のガスエンジン
の燃料ガス供給構造の構成によれば、複数個の燃料噴射
孔を設けた１本の噴射管への燃料ガス供給箇所、すなわ
ち、１本の噴射管に対する分配管の連通接続箇所に最も
近い位置の燃料噴射孔から最も離れた位置の燃料噴射孔
に至る長さを短くし、噴射管内での流動抵抗に起因する
燃料ガスの供給圧力の低下を抑制することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るガスエン
ジンの燃料ガス供給構造の第１実施例を示す縦断面図で
あり、エンジンシリンダ１内に摺動自在にピストン２が
設けられ、ピストン２がクランク軸３にコンロッド４を
介して連動連結され、ピストン２を駆動往復摺動するよ
うに構成されている。

【００１６】エンジンシリンダ１には、空気を吸入供給
する吸気管５が吸気弁６を介して連通接続されるととも
に、燃焼排ガスを排出する排気管７が排気弁８を介して
連通接続されている。図中９は点火プラグを示してい
る。

【００１７】図２の要部の拡大図、および、図３の横断
面図それぞれに示すように、吸気管５内の管軸芯相当箇
所に位置するように挿入されて、燃料ガスを供給する１
本の直管状の噴射管１０が設けられている。

【００１８】噴射管１０には、吸入空気の流れ方向およ
び周方向それぞれに所定間隔を隔てて分散する状態で、
燃料ガスを供給する燃料噴射孔１１が設けられている。
一例を示せば、吸入空気の流れ方向に１０個、周方向に
６個で全体として６０個設けられている。

【００１９】噴射管１０には、電磁操作型の燃料制御弁
１２を介装した１本の燃料供給管１３が連通接続（一体
形成されたものも含む）され、燃料制御弁１２にコント
ローラ１４が接続されている。また、図１に示すよう
に、エンジンの回転数を計測する回転計１５と、ピスト
ン２の圧縮上死点を検知する位置センサ１６とが、コン
トローラ１４に接続され、燃料ガスを噴射供給する噴射
時期と噴射期間とを制御し、燃料ガスの通り抜けを防止
して熱効率を向上できるように構成されている。

【００２０】すなわち、図４の吸気弁と排気弁の開閉動
作のタイムチャートに示すように、ピストン２の往復工
程において、排気弁８の全閉状態への移行過程と吸気弁
６の全開状態への移行過程とが重複し、吸気弁６および
排気弁８の両方が開き状態の時期が存在する。この重複
時期に燃料ガスが噴射されると、燃料ガスの一部が吸気
弁６から排気弁８に短絡して流れる、いわゆる通り抜け
を生じる。そこで、排気弁８が閉じ状態のときにのみ燃
料ガスを噴射供給するように噴射時期と噴射期間とを制
御し、燃料ガスの通り抜けを防止しているのである。

【００２１】図５の（ａ）は、本発明に係るガスエンジ
ンの燃料ガス供給構造の第２実施例を示す要部の拡大断
面図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、直管状の噴射管２１の長手方向両端それ
ぞれと、１本の燃料供給管２２とが分配管２３を介して
連通接続されている。他の構成は第１実施例と同じであ
り、同一図番を付すことにより、その説明は省略する。

【００２２】この第２実施例の構成によれば、噴射管２
１と分配管２３との接続箇所に最も近い位置の燃料噴射
孔１１から、最も離れた燃料噴射孔１１に至る第２の長
さＬ２を、第１実施例における噴射管２１の長手方向一
端側の燃料噴射孔１１から、最も離れた長手方向他端側
の燃料噴射孔１１に至る第１の長さＬ１（図２参照）の
１／２にでき、噴射管２１内での燃料ガスの流動抵抗に
起因する供給圧力の低下を抑制できている。

【００２３】図５の（ｂ）は、本発明に係るガスエンジ
ンの燃料ガス供給構造の第３実施例を示す要部の拡大断
面図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、直管状の噴射管３１の長手方向途中の２
箇所（長手方向一端側から１／４および３／４に相当す
る箇所）それぞれと、１本の燃料供給管３２とが分配管
３３を介して連通接続されている。他の構成は第１実施
例と同じであり、同一図番を付すことにより、その説明
は省略する。

【００２４】この第３実施例の構成によれば、噴射管３
１と分配管３３との接続箇所に最も近い位置の燃料噴射
孔１１から、最も離れた燃料噴射孔１１に至る第３の長
さＬ３を、前述した第１の長さＬ１（図２参照）の１／
４程度にできるとともに、第２の長さＬ２の１／２程度
にでき、噴射管３１内での燃料ガスの流動抵抗に起因す
る供給圧力の低下を一層抑制できている。

【００２５】図６は、本発明に係るガスエンジンの燃料
ガス供給構造の第４実施例を示す要部の拡大断面図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、直管状の噴射管４１の長手方向中央の１箇所（長
手方向一端側から１／２の長さに相当する箇所）に１本
の燃料供給管４２が連通接続されている。他の構成は第
１実施例と同じであり、同一図番を付すことにより、そ
の説明は省略する。

【００２６】この第４実施例の構成によれば、噴射管４
１と燃料供給管４２との接続箇所に最も近い位置の燃料
噴射孔１１から、最も離れた燃料噴射孔１１に至る第４
の長さＬ４，Ｌ４それぞれを、第２実施例と同様に、前
述した第１の長さＬ１（図２参照）の１／２にでき、噴
射管４１内での燃料ガスの流動抵抗に起因する供給圧力
の低下を抑制できている。

【００２７】上記第１、第２、第３および第４実施例で
は、いずれも燃料噴射孔１１を噴射管１０，２１，３
１，４１の管軸芯に直交する方向の孔に形成している
が、本発明としては、燃料噴射孔１１を噴射管５１に管
軸芯に傾斜して交差する方向の孔に形成し、図７の
（ａ）の変形例の要部の断面図に示すように、吸入空気
の流れ方向の下流側に向かうように吸気管５２内に設け
るようにしても良い。

【００２８】また、図７の（ｂ）の別の変形例の要部の
断面図に示すように、吸入空気の流れ方向の上流側に向
かうように吸気管５２内に設けるようにしても良い。こ
の別の変形例の構成によれば、吸入空気に抗するように
燃料ガスを噴射し、燃料ガスを吸入空気に積極的に衝突
させる状態にして攪拌混合を促進できる利点を有してい
る。

【００２９】図８は、本発明に係るガスエンジンの燃料
ガス供給構造の第５実施例を示す要部の拡大断面図であ
り、吸気管６１に吸入空気の流れ方向および周方向に所
定間隔を隔てて燃料噴射孔６２が設けられている。

【００３０】燃料噴射孔６２を設けた箇所の全体が、そ
の内周面と吸気管６１の外周面との間に空間が形成され
る状態で、外筒６３によって外方から覆われ、その外筒
６３に燃料供給管６４が連通接続されている。

【００３１】この第５実施例の構成によれば、燃料噴射
のための構成部材（前述の噴射管１０，２１，３１，４
１，５１やそれに連通接続する燃料供給管１３，４２や
分配管２３，３３の一部）を吸気管６１内に設けないた
め、それら構成部材に起因しての吸入空気に対する圧力
損失を回避できる利点を有している。

【００３２】上述した燃料噴射孔１１を形成した噴射管
１０，２１，３１，４１，５１に、直接的にあるいは分
配管２３，３３を介して燃料供給管１３，２２，３２，
４２を連通接続する構成や、吸気管６１に燃料噴射孔６
２を形成し、それらを覆う外筒６３に燃料供給管６４を
連通接続する構成、すなわち、燃料ガスを吸気管５，５
２，６１内に供給するための構成をして燃料噴射手段と
総称する。

【００３３】上述燃料噴射孔１１，６２の開口面積とし
ては、例えば、噴射管１０，２１，３１，４１，５１に
燃料供給管１３，４２や分配管２３，３３を連通接続し
た箇所とか外筒６３に燃料供給管６４を連通接続した箇
所から離れる程、すなわち、燃料の供給方向下流側程大
きくなるように形成し、圧力低下にかかわらず燃料供給
流量のばらつきが少なくなるように構成するものでも良
い。

【００３４】また、燃料噴射孔１１，６２の開口面積を
積極的に異ならせ、燃料供給流量にばらつきを持たせる
ことで吸入空気との混合を促進できるように構成するも
のでも良い。

【００３５】本発明としては、燃料噴射孔１１，６２を
噴射管１０，２１，３１，４１，５１や吸気管６１に吸
入空気の流れ方向に分散して複数個設けるものであれば
良く、その個数は上述実施例に限定されるものでは無
い。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明のガスエンジンの燃料ガス供給構造によれ
ば、吸気管内を流れる吸入空気の流れ方向に分散した複
数個の燃料噴射孔から燃料ガスを供給し、全体として燃
料供給流量を多くすることができるとともに、順次的に
燃料ガスを吸入空気に混合していくことができるから、
燃料ガスの供給圧力が低くても、コンプレッサーなどの
駆動昇圧手段を設けずに簡単な構成で必要な燃料供給流
量を容易に確保でき、かつ、空気と燃料ガスとを良好に
混合して混合むらを無くし、エンジンシリンダ内での燃
料ガスの層状化あるいは濃度分布の均一化を図ることが
でき、空燃比の大きい希薄領域でも安定した燃焼を行え
る。たとえ、燃料供給流量が従来と同じであったとして
も、混合むらを無くすことができるために、安定した燃
焼を行える。

【００３７】また、請求項２に係る発明のガスエンジン
の燃料ガス供給構造によれば、１本の噴射管を吸気管内
に挿入するだけで、燃料ガスを複数個の燃料噴射孔から
吸気管内に供給できるから、吸気管の途中箇所に容易に
組み込むことができ、例えば、吸気管に複数個の燃料噴
射孔を形成し、その燃料噴射孔に燃料供給管を連通接続
するような場合に比べて、構成を簡単にできる。

【００３８】また、請求項３に係る発明のガスエンジン
の燃料ガス供給構造によれば、燃料供給管を、噴射管の
管軸心方向に間隔を隔てた複数箇所に分配管を介して連
通接続するだけでありながら、噴射管内で複数個の燃料
噴射孔それぞれに供給されるまでの燃料ガスの流動抵抗
を少なくして燃料ガスの供給圧力の低下を抑制するか
ら、簡単な構成で、吸気管内への燃料ガスの供給圧のバ
ラツキを抑制して各燃料噴射孔それぞれから良好に燃料
ガスを供給し、空気と燃料ガスとを一層良好に混合して
混合むらを無くすことができ、エンジンシリンダ内での
燃料ガスの層状化あるいは濃度分布の均一化を図ること
ができ、空燃比の大きい希薄領域でも安定した燃焼を行
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスエンジンの燃料ガス供給構造
の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】要部の拡大断面図である。

【図３】図２の横断面図である。

【図４】吸気弁と排気弁の開閉動作のタイムチャートで
ある。

【図５】（ａ）は第２実施例の要部の拡大断面図、
（ｂ）は第３実施例の要部の拡大断面図である。

【図６】第４実施例の要部の拡大断面図である。

【図７】（ａ）は変形例の要部の拡大断面図、（ｂ）は
別の変形例の要部の拡大断面図である。

【図８】第５実施例の要部の拡大断面図である。

【図９】従来例の要部の断面図である。

【符号の説明】

１…エンジンシリンダ ５，５２，６１…吸気管 ６…吸気弁 ７…排気管 ８…排気弁 １０，２１，３１，４１，５１…噴射管 １１，６２…燃料噴射孔 １３，２２，３２，４２，６４…燃料供給管 ２３，３３，…分配管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンシリンダに吸気弁を介して連通
   接続されて空気を吸入供給する吸気管と、 前記エンジンシリンダに排気弁を介して連通接続されて
   燃焼排ガスを排出する排気管と、 前記吸気管に連通接続されて燃料ガスを前記吸気管内に
   供給する燃料噴射手段とを備えたガスエンジンにおい
   て、 前記燃料噴射手段を、前記吸気管内に燃料ガスを供給す
   る燃料噴射孔を吸入空気の流れ方向に複数個分散して設
   けて構成してあることを特徴とするガスエンジンの燃料
   ガス供給構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の複数個の燃料噴射孔を
   １本の噴射管に形成し、前記噴射管を、吸気管内に挿入
   してあるガスエンジンの燃料ガス供給構造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の複数個
   の燃料噴射孔を１本の噴射管に形成し、１本の燃料供給
   管を、前記噴射管の管軸心方向に間隔を隔てた複数箇所
   に分配管を介して連通接続してあるガスエンジンの燃料
   ガス供給構造。