JP2007278215A - ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等を燃料とするガスエンジンの燃料供給装置において、燃料と空気との混合を改善する。
【解決手段】インマニ集合部１３下流の各吸気通路１４の外側にそれぞれ燃料通路２０を形成し、各燃料通路２０をその内側の吸気通路１４に開口する燃料噴出口２１を吸気通路１４の軸方向へ異なる複数の部位に配設し、これら燃料通路２０に１個ずつそれぞれ燃料噴射部２２を設置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料を使用するガスエンジンに好適な燃料供給装置に関する。

気体燃料を使用するガスエンジンの燃料供給装置において、インテークマニホールド（インマニと略称する）の枝管部またはシリンダヘッド側の吸気ポートに１個ずつ燃料噴射部（インジェクタ）を配設したものが知られている（特許文献１，特許文献２、参照）。
実開平０６−０８０８２５号 特開平０８−２１０１９３号

例えば、ＣＮＧを燃料とする場合、燃料噴射部への燃料圧力は、レギュレータにより減圧される。このため、とくに大型エンジンにおいては、吸気行程中に必要な燃料を噴き切れず、吸気バルブの開弁前から吸気通路（インマニ枝管部または吸気ポート）に燃料を噴射しておく必要がある。しかしながら、気体燃料は、インジェクタの噴射口から噴射されると、吸気通路の空気を押しのけて層状に分離しやすく、空気と十分に混合しにくい。そのため、スワール等が採用されるが、吸気行程において、気筒へ最初は燃料が、次いで空気が入るようになり、スワールの効果が十分に得られない、という不具合が考えられる。

この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、気筒への燃料と空気との混合を改善するための有効な手段の提供を目的とする。

第１の発明は、圧縮天然ガス等の気体燃料を使用するガスエンジンの燃料供給装置において、インマニ集合部下流の各吸気通路の外側にそれぞれ燃料通路を形成し、各燃料通路をその内側の吸気通路に開口する燃料噴出口を吸気通路の軸方向へ異なる複数の部位に配設し、これら燃料通路に１個ずつそれぞれ燃料噴射部を設置したことを特徴とする。

第２の発明は、圧縮天然ガス等の気体燃料を使用するガスエンジンの燃料供給装置において、インマニ集合部下流の各吸気通路の軸方向へ異なる複数の部位に１個ずつそれぞれ燃料噴射部を配設したことを特徴とする。

第１の発明または第２の発明においては、気体燃料が吸気通路の軸方向へ異なる複数の部位から燃料噴射口を介して吸気通路の空気へ多層状に噴かれるので、気筒への燃料と空気との混合を改善することができる。

図は、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料とするガスエンジンの実施形態を表すものである。

図１において、１０は吸気ポートであり、１１は排気ポートであり、１２はインテークマニホールド（インマニと略称する）であり、インマニ１２は集合部１３と複数の枝管部１４とから、各枝管１４は吸気ポート１０に接続され、集合部１３に吸気管（図示せず）が接続される。空気は、エアクリーナから吸気管を通してインマニ１２の集合部１３へ導かれ、吸気行程において、インマニ１２の枝管部１４から後述の燃料と共に吸気ポート１０を通して気筒１５へ供給される。排気は、排気ポート１１からエキゾーストマニホールド１６および排気管（図示せず）を通して外部へ排出される。１７は吸気バルブであり、１８は排気バルブである。

インマニ１２において、各枝管部１４の外側に軸方向へ長く燃料通路２０が形成される。各燃料通路２０を枝管部１４の吸気通路に開口する燃料噴出口２１が枝管部１４の軸方向へ異なる複数の部位に配設され、各燃料通路２０に１個ずつそれぞれ燃料噴射部２２が組み付けられる。

図示の場合、複数の燃料噴出口２１は、枝管部１４の軸方向へ１列の等間隔に配置されるが、互いに枝管部１４の径方向へ位置がずれるように設定してもよい。燃料噴出口２１の容積を含む燃料通路２０の容積については、最上流の燃料噴出口２１ａの位置から吸気バルブ１７へ至る吸気通路の容積と合わせる容積（合計値）が気筒１５の吸入容積（吸気行程の最大容積）と等しくなるように設定される。

燃料噴射部２２に燃料供給通路（図示せず）が接続される。燃料供給通路は、ボンベからの高圧燃料（ＣＮＧ）を所定圧（約0.5〜1.0MPa）に減圧するレギュレータ、レギュレータから各燃料通路２０の燃料噴射部２２へ分配される低圧燃料の供給をカットするための低圧燃料遮断弁、ボンベからレギュレータへの高圧燃料の供給をカットするための高圧燃料遮断弁、各燃料通路２０への燃料噴射に制御する制御弁、等が備えられる。

制御弁、高圧燃料遮断弁および低圧燃料遮断弁、を制御するコントロールユニット（図示せず）が設けられる。コントロールユニットは、エンジンキースイッチ信号に基づいて、高圧燃料遮断弁および低圧燃料遮断弁を開閉（ON-OFF）する。また、運転状態の検出信号から燃料の噴射時期（噴射開始時期，噴射終了時期）および噴射時間（噴射量）を求め、これらに基づいて制御弁への駆動信号を制御するのである。制御弁は、燃料噴射を応答よく正確に行えるよう、燃料噴射部２２に組み付けると良い。

このような構成により、燃料噴射部２２から燃料通路２０に噴射される燃料（ＣＮＧ）は、枝管部１４の軸方向へ異なる複数の部位から燃料噴射口２１を介して吸気通路の空気へ多層状に噴かれ、空気と混合しやすくなる。このため、吸気行程において、１回あたりの噴射燃料量が空気と多層状に混じりつつ気筒１５に吸入され、スワール等の効果により、燃料と空気との混合が促進され、良好なエンジン性能が得られる。

燃料噴射部２２，燃料通路２０，燃料噴出口２１については、シリンダヘッド側の吸気ポート１０に対して設えることも考えられるが、図示の場合、インマニ１２の枝管部１４に備えるので、シリンダヘッドの改造が必要なく、インマニ１２の改造のみで済むため、適用しやすいのである。

図２は、別の実施形態を表すものであり、図１の燃料通路２０が省略される。インマニ１２において、各枝管部１４の内外に貫通する燃料噴出口２１が枝管部１４の軸方向へ異なる複数の部位に配設され、各燃料噴出口２１に１個ずつそれぞれ燃料噴射部２２が組み付けられる。同一の枝管部１４に配置される複数の燃料噴射部２２は、コントロールユニット（図示せず）により、燃料の噴射時期および噴射時間のほか、１回あたりの燃料噴射の分担量が求められ、分担量の燃料を同期的に噴射するように制御されるのである。その他の構成は、図と実質的に同一のため、重複説明を省略する。

これによると、燃料噴射部２２から直接的に枝管部１４（吸気通路）の空気へ燃料が多層状に勢いよく噴かれるため、空気との混合が良くなる。また、１回あたりの燃料噴射量を複数の燃料噴射部２２で分担するので、燃料噴射時間が短縮され、従前のように燃料の噴射開始時期を吸気バルブ１７の開弁前に進角させる必要もなくなる。

同一の枝管部１４に配置される複数の燃料噴射部２２については、１回あたりの燃料噴射の分担量を同期的に噴射するのでなく、空気との混合をさらに良くするべく、各分担量の噴射時期を個別に制御することも考えられる。

この発明の実施形態を表す概略構成図である。 別の実施形態を表す概略構成図である。

符号の説明

１０ 吸気ポート
１２ インマニ（インテークマニホールド）
１３ 集合部
１４ 枝管部
１５ 気筒
１７ 吸気バルブ
２０ 燃料通路
２１，２１ａ 燃料噴出口
２２ 燃料噴射部

Claims (2)

1. 圧縮天然ガス等の気体燃料を使用するガスエンジンの燃料供給装置において、インマニ集合部下流の各吸気通路の外側にそれぞれ燃料通路を形成し、各燃料通路をその内側の吸気通路に開口する燃料噴出口を吸気通路の軸方向へ異なる複数の部位に配設し、これら燃料通路に１個ずつそれぞれ燃料噴射部を設置したことを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。
2. 圧縮天然ガス等の気体燃料を使用するガスエンジンの燃料供給装置において、インマニ集合部下流の各吸気通路の軸方向へ異なる複数の部位に１個ずつそれぞれ燃料噴射部を配設したことを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。

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