JP2023082746A - engine - Google Patents

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hydrogen
fuel injection
injection valve
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正弘 前田
Masahiro Maeda
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

To provide a hydrogen engine for promoting practical use by improving safety property.SOLUTION: The engine has a cylinder block 1, a cylinder head 2, and a head cover 16, the cylinder head 2 being provided with an intake port 7, an exhaust port 8, an intake valve 9, an exhaust valve 10, and camshafts 14, 15. When the engine is of a direct injection type, a nozzle 22 of a fuel injection valve 20 is exposed into a recess 6 and an ignition plug 25 is arranged at the lateral part of the cylinder head 2. The head cover 16 is formed with an encircling frame part 16a encircling the upper part of the fuel injection valve 20, while the encircling frame part 16a is blocked by an upper cover 16b and a hydrogen detection sensor 26 is arranged on the upper cover 16b. The leakage of hydrogen fuel from the fuel injection valve 20, when happening, can be detected at a real time. The leaked hydrogen fuel is not diffused to the outside, and therefore high safety is actualized.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、水素を燃料したエンジン(内燃機関)に関するものである。 The present invention relates to an engine (internal combustion engine) fueled by hydrogen.

水素は石油代替のクリーン燃料として古くから着目されており、エンジンについても水素を燃料として使用することが研究されているが、まだ実用化に至っていない。実用化されていない理由の1つに、水素が空気の15分の1の質量しかなく揮発性及び引火性が非常に高いことが挙げられる。すなわち、水素エンジンの実用化を阻む問題として、安全性の問題が横たわっている。 Hydrogen has long attracted attention as a clean fuel to replace petroleum, and the use of hydrogen as fuel for engines has been studied, but has not yet been put to practical use. One of the reasons why it has not been put to practical use is that hydrogen is only 1/15th the mass of air and is highly volatile and flammable. That is, the problem of safety lies as a problem that hinders the practical use of hydrogen engines.

水素エンジンの安全性は幾つかの視点で検討できるが、特に重要なのが、水素の漏洩の問題である。この点について特許文献1には、燃料タンクからの水素の漏洩対策として、水素が空気よりも軽くて上に立ち昇る性質があることから、乗員室やトランクルームの上部に水素検知センサを配置して、水素検知センサが水素を検知したら警報を発するシステムが開示されている。 The safety of hydrogen engines can be examined from several viewpoints, but the most important is the problem of hydrogen leakage. Regarding this point, in Patent Document 1, as a measure against leakage of hydrogen from the fuel tank, hydrogen is lighter than air and has the property of rising upward, so hydrogen detection sensors are arranged above the passenger compartment and trunk room. , discloses a system that issues an alarm when a hydrogen detection sensor detects hydrogen.

特開平2-290758号公報JP-A-2-290758

特許文献1は、燃料タンクが車体の下部やトランクルームに配置されていることを前提にして、乗員室やトランクルームが閉じた空間であることに着目し、車両の要素として存在している乗員室やトランクルームに水素検知センサを配置したものと云える。 Patent Document 1 focuses on the fact that the passenger compartment and the trunk room are closed spaces on the premise that the fuel tank is arranged in the lower part of the vehicle body and the trunk room, and the passenger compartment and the trunk existing as elements of the vehicle. It can be said that the hydrogen detection sensor is placed in the trunk room.

しかるに、乗員室にしてもトランクルームにしても広い容積があるため、これらの空間の上端まで水素ガスが到達するのに時間がかかって、漏洩した水素の検知をタイムリーに行えないおそれがある。すなわち、かなりの量の水素が漏洩した後でないと検知できない可能性が高い問題や、漏洩した水素ガスの放散を防止できない問題がある。 However, since both the passenger compartment and the trunk room have large volumes, it takes time for the hydrogen gas to reach the upper end of these spaces, and there is a risk that leaked hydrogen cannot be detected in a timely manner. That is, there is a problem that it is highly possible that detection is not possible until after a considerable amount of hydrogen has leaked, and a problem that the diffusion of leaked hydrogen gas cannot be prevented.

さて、水素はエンジン周りでも漏洩する可能性があるが、エンジンは高温になる部分があると共に電気部品やハーネス類も多数存在しているため、水素が漏洩したときの危険性は高い。従って、エンジン周りで水素が漏洩した場合の検出技術の必要性は高い。 Hydrogen can also leak around the engine, but since the engine has parts that get hot and there are many electric parts and harnesses, the danger of hydrogen leakage is high. Therefore, there is a high need for detection technology when hydrogen leaks around the engine.

そこで、エンジン周りでの水素の漏洩の検知手段として、特許文献1の考え方を適用して、例えば車両のフード(ボンネット)の下面に水素検知センサを配置することが考えられるが、これでは、水素ガスが走行風によって飛ばされて検出できない可能性が高い問題や、漏洩した水素ガスがエンジンの高温部に接触することは防止できない等の問題があり、安全対策としては不十分であると云える。 Therefore, as a means for detecting hydrogen leakage around the engine, applying the idea of Patent Document 1, for example, it is conceivable to arrange a hydrogen detection sensor on the underside of the hood (bonnet) of the vehicle. There is a high possibility that the gas is blown away by the running wind and cannot be detected, and there is a problem that it is not possible to prevent the leaked hydrogen gas from contacting the high temperature parts of the engine. .

本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、水素を燃料としたエンジンにおいて、エンジン周りで水素が漏洩した場合、その拡散を防止しつつ検知を迅速に行える技術を開示せんとするものである。 The invention of the present application was made against the background of such a situation, and is intended to disclose a technology that can quickly detect hydrogen leaks around the engine while preventing the diffusion of the hydrogen in the engine using hydrogen as fuel. It is something to do.

本願発明のエンジンは、
「燃焼室又は吸気ポートに水素燃料を噴出させる燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を覆うカバーと、前記カバーの内部に配置された水素検知センサとを備えている」
という構成になっている。
The engine of the present invention is
``It is equipped with a fuel injection valve that injects hydrogen fuel into a combustion chamber or an intake port, a cover that covers the fuel injection valve, and a hydrogen detection sensor that is arranged inside the cover.''
It is configured.

この場合、カバーは専用のものを使用することも可能であるし、ヘッドカバーのようなエンジンの構成部材の一部又は全部を兼用することも可能である。いずれにしても、カバーとシリンダヘッド等との当接面にはシール材(シール剤)を介在させるのが好ましい。 In this case, a dedicated cover can be used, or a part or all of an engine component such as a head cover can also be used. In any case, it is preferable to interpose a sealing material (sealing agent) between the contact surface between the cover and the cylinder head or the like.

なお、水素の漏洩を水素検知センサで検出した後の対処方法としては、運転席のパネルに緊急事態として例えばランプを点滅させると共に、速やかな運転停止やサービス店への移動を音声又は文字で案内できる。文字の表示としては、運転席のパネルにモニターを設けてこれに表示してもよいし、カーナビの画面を利用して割り込みの形で表示してもよい。 In addition, as a countermeasure after detecting a hydrogen leak with the hydrogen detection sensor, as an emergency situation, for example, a lamp flashes on the driver's seat panel, and voice or text guidance is given to immediately stop operation or move to a service shop. can. The characters may be displayed on a monitor provided on the panel of the driver's seat, or may be displayed in the form of interruption using the screen of the car navigation system.

水素エンジンにおいて、水素は燃料噴射弁によって燃焼室又は吸気ポートに噴射されるため、経年的な磨耗等により燃料噴射弁の周辺からの漏洩が最も懸念される。然るに、本願発明では、燃料噴射弁はカバーで覆われているため、燃料噴射弁の周辺に水素が漏洩しても広く拡散することはない。従って、漏洩した燃料がエンジンの高温部に接触して発火するといった事故を防止できると共に、カバーで囲われた空間は狭いため、水素が漏洩するとこれをリアルタイムで検知できる。 In a hydrogen engine, since hydrogen is injected into a combustion chamber or an intake port by a fuel injection valve, leakage from the vicinity of the fuel injection valve due to aging and the like is the greatest concern. However, in the present invention, since the fuel injection valve is covered with a cover, even if hydrogen leaks around the fuel injection valve, it will not diffuse widely. Therefore, it is possible to prevent an accident in which the leaked fuel contacts a high-temperature part of the engine and ignite, and since the space enclosed by the cover is small, hydrogen leakage can be detected in real time.

このように、本願発明では、水素が漏洩した場合、拡散を防止した状態で迅速に検知できるため、安全性を格段に向上させて水素エンジンの実用化に大きく貢献できる。 As described above, in the present invention, when hydrogen leaks, it can be detected quickly in a state in which diffusion is prevented, so safety can be greatly improved and it can greatly contribute to the practical use of hydrogen engines.

カバーで覆われた空間に溜まった水素ガスを真空ポンプで吸引して吸気系に戻すことも可能であり、この場合は、水素ガスが溜まり続けることを防止できるため、安全性を更に向上できる利点がある。 It is also possible to suck the hydrogen gas accumulated in the space covered by the cover with a vacuum pump and return it to the intake system. There is

第1実施形態の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment; FIG. 第2実施形態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of 2nd Embodiment. 第3実施形態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of 3rd Embodiment.

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、左右方向はクランク軸線及び気筒軸線と直交した方向である。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. In the following description, terms such as front-rear and left-right are used to specify directions. The front-rear direction is the direction of the crank axis, and the left-right direction is the direction orthogonal to the crank axis and the cylinder axis.

(1).第1実施形態の構造
まず、図1に示す第1実施形態を説明する。エンジンは車両用の多気筒タイプであり、エンジン本体として、シリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2とを有している。シリンダブロック1には、複数のシリンダボア3が前後方向に並んで形成されており、各シリンダボア3にピストン4が摺動自在に嵌まっている。ピストン4は、コンロッド5を介してクランク軸(図示せず)と連結されている。なお、シリンダヘッド2とシリンダブロック1との間にはガスケットが介在しているが、図示は省略している。
(1). Structure of the First Embodiment First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. The engine is of a multi-cylinder type for vehicles, and has a cylinder block 1 and a cylinder head 2 fixed to the upper surface thereof as an engine body. A plurality of cylinder bores 3 are formed in the cylinder block 1 side by side in the front-rear direction, and a piston 4 is slidably fitted in each cylinder bore 3 . The piston 4 is connected via a connecting rod 5 to a crankshaft (not shown). A gasket is interposed between the cylinder head 2 and the cylinder block 1, but its illustration is omitted.

シリンダヘッド2の下面には、各シリンダボア3に向けて開口した山形(ペントルーフ形)の凹所6が形成されており、凹所6に、クランク軸線方向から見て左右に分かれた状態で、前後一対ずつの吸気ポート7と排気ポート8とが開口している。シリンダヘッド2には、吸気ポート7の出口を開閉する前後一対の吸気バルブ9と、排気ポート8の入口を開閉する前後一対の排気バルブ10とが、それぞれバルブガイド(ブッシュ)11を介して摺動自在に装着されている。 A mountain-shaped (pent roof-shaped) recess 6 that opens toward each cylinder bore 3 is formed in the lower surface of the cylinder head 2 . A pair of intake ports 7 and exhaust ports 8 are opened. In the cylinder head 2, a pair of front and rear intake valves 9 for opening and closing the outlet of the intake port 7 and a pair of front and rear exhaust valves 10 for opening and closing the inlet of the exhaust port 8 slide through valve guides (bushes) 11, respectively. mounted movably.

吸気バルブ9及び排気バルブ10はばね12によって閉じ方向に付勢されており、上端は、バルブキャップ13を介してカム軸14,15のカムロブに当接している。従って、本実施形態のバルブ9,10は直押しタイプであるが、ロッカーアームを介して駆動する方式も採用可能である。吸気バルブ9と排気バルブ10とは、クランク軸線方向から見て上に行くに従って互いの間隔が広がるように気筒軸心に対して傾斜しているが、気筒軸心と平行なタイプも採用できる。 The intake valve 9 and the exhaust valve 10 are biased in the closing direction by a spring 12, and their upper ends are in contact with cam lobes of camshafts 14 and 15 via valve caps 13, respectively. Therefore, although the valves 9 and 10 of this embodiment are of the direct push type, it is also possible to employ a method of driving them via rocker arms. The intake valve 9 and the exhaust valve 10 are inclined with respect to the cylinder axis so that the distance between them increases as they go upward when viewed from the crank axis direction, but a type parallel to the cylinder axis can also be adopted.

図示は省略しているが、カム軸はカムキャップで回転自在に保持されており、動弁装置はヘッドカバー16で覆われている。ヘッドカバー16は、その外周部がシリンダヘッド2の外周面にボルトで固定されている。また、ヘッドカバー16はシリンダヘッド2との合わせ面には、シール材を介在している。 Although not shown, the camshaft is rotatably held by a cam cap, and the valve train is covered by a head cover 16. As shown in FIG. The outer peripheral portion of the head cover 16 is fixed to the outer peripheral surface of the cylinder head 2 with bolts. Moreover, the head cover 16 has a sealing material interposed on the mating surface with the cylinder head 2 .

各吸気ポート7はシリンダヘッド2の吸気側面2aに開口しており、各吸気ポート7には、シリンダヘッド2の吸気側面2aに固定された吸気マニホールド17の枝管が連通している。なお、前後一対の吸気ポート7を1つの集合ポートから分岐して、集合ポートに吸気マニホールド17の1つの枝管を連通させたタイプも採用可能である。 Each intake port 7 opens to the intake side surface 2 a of the cylinder head 2 , and each intake port 7 communicates with a branch pipe of an intake manifold 17 fixed to the intake side surface 2 a of the cylinder head 2 . It is also possible to employ a type in which a pair of front and rear intake ports 7 are branched from one collective port, and one branch pipe of the intake manifold 17 is communicated with the collective port.

排気ポート8はシリンダヘッド2の排気側面に開口しており、シリンダヘッド2の排気側面には、各排気ポート8と連通した枝管を有する排気マニホールド18が固定されているが、シリンダヘッド2の内部に排気集合部を形成して、1つの排気出口穴に1本の排気管又は排気ターボ過給機を接続した方式も採用可能である。なお、水素エンジンでは排気ガスは水蒸気であるので、排気ガス浄化用の触媒は必要ない。 The exhaust port 8 opens to the exhaust side of the cylinder head 2, and an exhaust manifold 18 having branch pipes communicating with each exhaust port 8 is fixed to the exhaust side of the cylinder head 2. It is also possible to adopt a system in which an exhaust collecting portion is formed inside and one exhaust pipe or exhaust turbocharger is connected to one exhaust outlet hole. In the hydrogen engine, since the exhaust gas is water vapor, a catalyst for purifying the exhaust gas is not required.

シリンダヘッド2のうち各凹所6の略中央部の上方部に、上下に開口したセンターホール19が形成されており、このセンターホール19に、水素燃料(液体水素)を霧化して燃焼室に噴出させる燃料噴射弁(インジェクタ)20が配置されている。従って、本実施形態のエンジンは直噴タイプである。燃料噴射弁20は気筒軸心と同心に配置しているが、左右方向又は前後方向に芯ずれさせて配置したり、気筒軸心に対して傾斜させたりしてもよい。 A center hole 19 that opens vertically is formed in the upper part of the approximately central part of each recess 6 in the cylinder head 2. Hydrogen fuel (liquid hydrogen) is atomized in this center hole 19 and is injected into the combustion chamber. A fuel injection valve (injector) 20 for ejecting fuel is arranged. Therefore, the engine of this embodiment is of the direct injection type. Although the fuel injection valve 20 is arranged concentrically with the cylinder axis, it may be arranged with a misalignment in the left-right direction or the front-rear direction, or may be inclined with respect to the cylinder axis.

燃料噴射弁20の上部は、電磁ソレノイド等が内蔵された制御ユニット21に構成されており、液体水素は、下端のノズル22から燃焼室に霧化(ガス化)した状態で噴出する。水素燃料は、制御ユニット21の近傍に配置したデリバリ管31から供給される。 Above the fuel injection valve 20 is a control unit 21 containing an electromagnetic solenoid or the like. Liquid hydrogen is sprayed from a nozzle 22 at the lower end into the combustion chamber in an atomized (gasified) state. Hydrogen fuel is supplied from a delivery pipe 31 located near the control unit 21 .

制御ユニット21にはケーブル23が接続されており、ケーブル23は、ヘッドカバー16に固定された上カバー16bに設けたコネクタ24を介して外側に引き出されている。コネクタ24は、完全にシールされた状態で上カバー16bに取り付けられている。 A cable 23 is connected to the control unit 21 , and the cable 23 is drawn out through a connector 24 provided on an upper cover 16 b fixed to the head cover 16 . The connector 24 is attached to the top cover 16b in a completely sealed state.

シリンダヘッド2のうち吸気ポート7の下方の部位に、電極を凹所6に露出させた状態で点火プラグ25が装着されている。従って、点火プラグ25は、その軸心を大きく寝かせた傾斜姿勢に配置されている。 A spark plug 25 is attached to a portion of the cylinder head 2 below the intake port 7 with the electrode exposed in the recess 6 . Accordingly, the spark plug 25 is arranged in an inclined posture with its axial center lying flat.

図面について補足説明すると、図1(及び図2)では燃料噴射弁20と吸・排気ポート7,8との両方を実線で表示しているが、吸・排気ポート7,8は前後一対あるので、1つの平面で切断すると、燃料噴射弁20と吸・排気ポート7,8とは一緒には現れない。従って、図1では、燃料噴射弁20を設けた部位と吸・排気ポート7,8を設けた部位とを前後方向にずれた平面で切断している。 1 (and FIG. 2) both the fuel injection valve 20 and the intake/exhaust ports 7, 8 are indicated by solid lines. , the fuel injection valve 20 and the intake/exhaust ports 7 and 8 do not appear together when cut along one plane. Therefore, in FIG. 1, the portion where the fuel injection valve 20 is provided and the portion where the intake/exhaust ports 7 and 8 are provided are cut along a plane that is displaced in the front-rear direction.

そして、図1では、点火プラグ25は1つの吸気ポート7の下方に配置した状態に表示しているが、実際には、点火プラグ25は前後の吸気ポート7の間の部位の下方に位置している。従って、実際には、点火プラグ25は、図1の状態よりも高い位置に配置される。符号は付していないが、シリンダヘッド2には冷却水ジャケットが形成されている。 In FIG. 1, the spark plug 25 is shown positioned below one intake port 7, but the spark plug 25 is actually positioned below a portion between the front and rear intake ports 7. ing. Therefore, in practice, the spark plug 25 is arranged at a higher position than in the state shown in FIG. Although not labeled, the cylinder head 2 is provided with a cooling water jacket.

なお、燃料噴射弁20と点火プラグ25とを縦長の姿勢にして前後に並べ、両者の下端が共に凹所6に露出するように配置することも可能である。この場合、燃料噴射弁20及び点火プラグ25を気筒軸心に対して多少傾斜させることは可能である。 It is also possible to arrange the fuel injection valve 20 and the spark plug 25 so that they are vertically long and arranged in the front-rear direction so that the lower ends of both are exposed in the recess 6 . In this case, it is possible to slightly incline the fuel injection valve 20 and the spark plug 25 with respect to the cylinder axis.

ヘッドカバー16のうち各燃料噴射弁20と対応した部位には、燃料噴射弁20のうちシリンダヘッド2の上に露出した部分(主として制御ユニット21)を外周方向から囲う下向きの囲い枠部16aが一体に形成されて、囲い枠部16aが既述の上カバー16bで上から塞がれている。 A portion of the head cover 16 corresponding to each fuel injection valve 20 is integrally formed with a downward surrounding frame portion 16a that surrounds the portion of the fuel injection valve 20 exposed above the cylinder head 2 (mainly the control unit 21) from the outer peripheral direction. , and the surrounding frame portion 16a is covered from above with the above-described upper cover 16b.

ヘッドカバー16における囲い枠部16aの下端部16cは、シリンダヘッド2に形成された筒状ボスにシール手段を介して密嵌している一方、上カバー16bの下端縁に全周に亙って形成されたフランジ16dが、ヘッドカバー16の上面にシール手段を介してビスで固定されており、囲い枠部16aと上カバー16bとにより、燃料噴射弁20の上向き露出部を囲う閉じた空間が形成されている。そして、上カバー16bの天井面に水素検知センサ26を配置している。 A lower end portion 16c of the surrounding frame portion 16a of the head cover 16 is tightly fitted to a cylindrical boss formed on the cylinder head 2 via a sealing means, and is formed around the entire circumference of the lower edge of the upper cover 16b. The flange 16d is fixed to the upper surface of the head cover 16 with screws via sealing means. ing. A hydrogen detection sensor 26 is arranged on the ceiling surface of the upper cover 16b.

従って、この実施形態では、ヘッドカバー16に形成した囲い枠部16aと、ヘッドカバー16とは別体の上カバー16bとにより、請求項に記載したカバーが構成されており、ヘッドカバー16の一部をセンサ包囲用カバーに兼用している。敢えて述べるまでもないが、水素検知センサ26にはケーブル27が接続されており、ケーブル27はECU(エンジン・コントロール・ユニット)に接続されている。既述のデリバリ管31は前後に長い形態で各囲い枠部16aに貫通しているが、デリバリ管31を使用せずに、各燃料噴射弁20に燃料供給管を個別に接続してもよい。 Accordingly, in this embodiment, the cover described in the claims is constituted by the surrounding frame portion 16a formed on the head cover 16 and the upper cover 16b which is separate from the head cover 16, and a part of the head cover 16 is used as a sensor. It is also used as a surrounding cover. Needless to say, a cable 27 is connected to the hydrogen detection sensor 26, and the cable 27 is connected to an ECU (engine control unit). Although the delivery pipe 31 described above is elongated in the front-rear direction and penetrates each of the surrounding frame portions 16a, the fuel supply pipe may be individually connected to each fuel injection valve 20 without using the delivery pipe 31. .

図示の例では、各囲い枠部16aがそれぞれ上カバー16bで個別に塞がれているが、上カバー16cを前後に長い形状に形成して、1つの上カバー16bで全ての囲い枠部16aを覆うことも可能である。この場合は、水素検知センサ26は、上カバー16bの前後中間部の1か所(又は燃料噴射弁20の数よりも少ない数の複数箇所)に配置したらよい。 In the illustrated example, each of the enclosing frame portions 16a is individually covered with the upper cover 16b. can also be covered. In this case, the hydrogen detection sensor 26 may be arranged at one location (or a plurality of locations less than the number of fuel injection valves 20) in the front and rear intermediate portions of the upper cover 16b.

(2).まとめ
さて、エンジンの運転中は燃料噴射弁20が常に使用されているため、経年的な磨耗等により、シール性が徐々に低下して水素燃料が燃料噴射弁20の外側に漏洩する可能性が有り得る。或いは、事故等の他の要因によって、燃料噴射弁20から水素燃料が漏洩する可能性が無いとも云えない。
(2).Summary Since the fuel injection valve 20 is constantly in use while the engine is running, the sealing performance gradually deteriorates due to wear and tear over time, and hydrogen fuel leaks out of the fuel injection valve 20. there is a possibility to do so. Alternatively, it cannot be said that there is no possibility that the hydrogen fuel leaks from the fuel injection valve 20 due to other factors such as an accident.

そして、水素は引火性が高いため漏洩すると危険であり、エンジン周りでは燃料噴射弁20からの漏洩の可能性が最も高いと云えるが、本実施形態では、燃料噴射弁20の上方に水素検知センサ26を配置しているため、燃料噴射弁20から水素が漏洩するとその事実を即座に検知して、警報等によって運転手に知らせて、必要な対応を採らせることができる。 Since hydrogen is highly flammable, it is dangerous if it leaks, and it can be said that the possibility of leakage from the fuel injection valve 20 is the highest around the engine. Since the sensor 26 is arranged, the fact that hydrogen leaks from the fuel injection valve 20 can be detected immediately, and the driver can be notified by an alarm or the like so that necessary measures can be taken.

具体的には、運転席のパネルに設けた警報ランプを点滅させたり、漏洩の事実を音声で知らせたり、各種表示用のモニター又はカーナビのモニターに漏洩の事実と対処方法とを表示したりすることができる。対処方法としては、例えば、安全な場所に停止してサービス業者に連絡することが挙げられる。漏洩の程度が軽微である場合は、そのままサービス工場に走行させる方法も有り得る。漏洩があった場合の対処方法として、バキュームポンプで吸引して、吸気ポート7に戻すことも可能である。 Specifically, the alarm lamp on the driver's seat panel flashes, the fact of leakage is announced by voice, and the fact of leakage and countermeasures are displayed on various display monitors or car navigation monitors. be able to. As a coping method, for example, stop at a safe place and contact a service provider. If the degree of leakage is minor, it is possible to have the vehicle run directly at a service factory. As a countermeasure against leakage, it is also possible to suck with a vacuum pump and return it to the intake port 7 .

本実施形態では、燃料噴射弁20から水素燃料が漏洩しても外部には拡散しないため、安全性は高い。また、水素は空気よりも比重が小さくて上に立ち昇る性質があるため、実施形態のように、上カバー16bをヘッドカバー16から上向きに膨出した状態に形成すると、漏洩した水素は上カバー16bに溜まる傾向を呈するため、検出精度を高くすることができると共に、例えばVVTのような電気部品との接触機会を無くして安全性を更に向上できる利点がある。 In this embodiment, even if the hydrogen fuel leaks from the fuel injection valve 20, it does not diffuse to the outside, so safety is high. In addition, since hydrogen has a lower specific gravity than air and tends to rise upwards, if the upper cover 16b is formed to protrude upward from the head cover 16 as in the embodiment, the leaked hydrogen will flow into the upper cover 16b. Since there is a tendency for the dust to accumulate in the air, there is an advantage that the detection accuracy can be improved and the safety can be further improved by eliminating the chance of contact with an electrical component such as a VVT.

さて、微量の水素燃料がブローバイガスとしてクランクケースに吹き抜けることがある。ブローバイガスの一部は、気液分離室(セパレータ室)を経由して吸気系に戻すことができるが、一部は、タイミングチェーンの配置空間を通って動弁室に流入する可能性がある。従って、ブローバイガスに含まれた水素も水素検知センサ26で検知可能であるが、通常の運転に伴う水素の存在と、燃料噴射弁20から漏洩した水素の存在とを区別する必要がある。 Now, a small amount of hydrogen fuel may blow through to the crankcase as blow-by gas. Some of the blow-by gas can be returned to the intake system via the gas-liquid separation chamber (separator chamber), but some may flow into the valve gear chamber through the timing chain arrangement space. . Therefore, hydrogen contained in the blow-by gas can also be detected by the hydrogen detection sensor 26, but it is necessary to distinguish between the presence of hydrogen accompanying normal operation and the presence of hydrogen leaked from the fuel injection valve 20.

この点については、安全に運転できる水素濃度の数値と危険と判断される水素濃度とを予め設定しておいて、検出した水素濃度が危険濃度を越えている場合は警報等の対応を採ったらよい。或いは、水素検知センサ26の感度を、危険な量になると検知できる程度の感度に設定して、ブローバイガスに含まれた水素については反応しないように設定することも可能である。 Regarding this point, it is necessary to set in advance the numerical value of the hydrogen concentration that can be safely operated and the hydrogen concentration that is judged to be dangerous, and if the detected hydrogen concentration exceeds the dangerous concentration, take measures such as an alarm. good. Alternatively, it is also possible to set the sensitivity of the hydrogen detection sensor 26 to such a level that it can detect a dangerous amount, and set it so that hydrogen contained in the blow-by gas does not react.

(3).他の実施形態
図2,3では他の実施形態を示している。これらは燃料噴射弁20と点火プラグ25との配置位置の別例である。
(3).Other Embodiments FIGS. 2 and 3 show other embodiments. These are other examples of the arrangement position of the fuel injection valve 20 and the spark plug 25 .

このうち図2に示す第2実施形態では、シリンダヘッド2のうち各凹所6の上方部にプラグホール28を設けて、プラグホール28に点火プラグ25を螺着しており、プラグホール28には、ヘッドカバー16に設けた筒状のイグニッションボス部16eが密嵌している。他方、燃料噴射弁20は傾斜姿勢にして吸気ポート7の上に配置されて、ノズル22が吸気ポート7に向いている。従って、第2実施形態は、ポート噴射タイプである。 Among them, in the second embodiment shown in FIG. 2, a plug hole 28 is provided in the upper part of each recess 6 in the cylinder head 2, and an ignition plug 25 is screwed into the plug hole 28. , a cylindrical ignition boss portion 16e provided on the head cover 16 is tightly fitted. On the other hand, the fuel injection valve 20 is placed above the intake port 7 in an inclined position, and the nozzle 22 faces the intake port 7 . Therefore, the second embodiment is of the port injection type.

燃料噴射弁20は、ボデーに設けたフランジ29がシリンダヘッド2に形成した座面30にビス(図示せず)で固定されている。また、燃料噴射弁20の基端(上端)には前後長手のデリバリ管31が接続されている。制御ユニット21はボデーから外向きに突出した状態に設けている。 A flange 29 provided on the body of the fuel injection valve 20 is fixed to a seat surface 30 formed on the cylinder head 2 with screws (not shown). A delivery pipe 31 extending in the front-rear direction is connected to the base end (upper end) of the fuel injection valve 20 . The control unit 21 is provided so as to protrude outward from the body.

この実施形態では、燃料噴射弁20の一部はシリンダヘッド2の吸気側面の側に部分的にはみ出ているので、シリンダヘッド2の吸気側部位に、燃料噴射弁20を下方及び側方から囲う張り出し本体部32を形成すると共に、ヘッドカバー16には、シリンダヘッド2の張り出し本体部32を上から塞ぐ張り出し蓋部33を形成し、張り出し蓋部33を張り出し本体部32にボルト(図示せず)で固定している。水素検知センサ26は、張り出し蓋部33の下面に配置している。従って、本実施形態では、張り出し本体部32と張り出し蓋部33とが請求項に記載したカバーに相当している。 In this embodiment, since a part of the fuel injection valve 20 partially protrudes from the intake side of the cylinder head 2, the fuel injection valve 20 is surrounded from below and from the side at the intake side of the cylinder head 2. A projecting main body portion 32 is formed, and a projecting lid portion 33 is formed on the head cover 16 to close the projecting main body portion 32 of the cylinder head 2 from above. is fixed with The hydrogen detection sensor 26 is arranged on the lower surface of the projecting lid portion 33 . Therefore, in this embodiment, the overhanging main body portion 32 and the overhanging lid portion 33 correspond to the cover described in the claims.

敢えて述べるまでもないが、張り出し本体部32と張り出し蓋部33との合わせ面には、液体状又は固体状のシール材が介在している。本実施形態はデリバリ管31を設けているので、張り出し本体部32と張り出し蓋部33は前後に長い姿勢になっている。水素検知センサ26は、各燃料噴射弁20に対応して配置してもよいし、各燃料噴射弁20に対応させずに1箇所又は複数箇所に配置してもよい。 Needless to say, a liquid or solid sealing material is interposed between the mating surfaces of the overhanging main body portion 32 and the overhanging lid portion 33 . Since the delivery pipe 31 is provided in this embodiment, the overhanging main body portion 32 and the overhanging lid portion 33 are elongated in the front-rear direction. The hydrogen detection sensor 26 may be arranged corresponding to each fuel injection valve 20 , or may be arranged at one or a plurality of locations without corresponding to each fuel injection valve 20 .

デリバリ管31を使用せずに各燃料噴射弁20に燃料供給管が個別に配管される場合は、各気筒の箇所ごとに張り出し本体部32と張り出し蓋部33とを形成可能である。また、張り出し本体部32と張り出し蓋部33とに相当する部分が一体化したカバーを別部材として作成して、これをシリンダヘッド2にビスで締結することも可能である。 When a fuel supply pipe is individually laid to each fuel injection valve 20 without using the delivery pipe 31, it is possible to form the overhang main body portion 32 and the overhang cover portion 33 for each location of each cylinder. It is also possible to prepare a separate cover in which portions corresponding to the overhanging main body portion 32 and the overhanging lid portion 33 are integrated, and fasten this to the cylinder head 2 with screws.

1つの気筒に対応した2つの吸気ポート7が全長に亙って分離している場合は、燃料噴射弁20は1つの気筒に対応して2本必要になる。他方、2つの吸気ポート7を1つの集合部から分離させているタイプの場合は、集合部に対して1本の燃料噴射弁20から燃料を噴出させたらよい。 If two intake ports 7 corresponding to one cylinder are separated over the entire length, two fuel injection valves 20 are required corresponding to one cylinder. On the other hand, in the case of a type in which two intake ports 7 are separated from one collecting portion, it is sufficient to inject fuel from one fuel injection valve 20 to the collecting portion.

図3に示す第3実施形態は、凹所6の中心に点火プラグ25を露出させつつ燃料噴射弁20を凹所6に露出させた直噴タイプである。従って、燃料噴射弁20は気筒軸心に対して傾斜した姿勢になっており、ノズル22は、前後の吸気ポート7の間において凹所6に露出している。 The third embodiment shown in FIG. 3 is of a direct injection type in which the spark plug 25 is exposed at the center of the recess 6 and the fuel injection valve 20 is exposed to the recess 6 . Therefore, the fuel injection valve 20 is inclined with respect to the cylinder axis, and the nozzle 22 is exposed in the recess 6 between the front and rear intake ports 7 .

そして、この実施形態では、各燃料噴射弁20の上部はシリンダヘッド2の外側に露出しているため、燃料噴射弁20の上部を囲う前後長手のカバー34を作成して、このカバー34をシリンダヘッド2の側面に固定している。水素検知センサ26はカバー34の上内面に配置している。燃料噴射弁20にはデリバリ管31から燃料が供給されるため、カバー34は前後に長い形態になっている。なお、ピストン4の頂面には、燃料噴射弁20から噴出した燃料を拡散させる凹所が形成されている。 In this embodiment, since the upper portion of each fuel injection valve 20 is exposed to the outside of the cylinder head 2, a front-to-rear longitudinal cover 34 surrounding the upper portion of the fuel injection valve 20 is formed, and this cover 34 is attached to the cylinder. It is fixed to the side surface of the head 2. The hydrogen detection sensor 26 is arranged on the upper inner surface of the cover 34 . Since fuel is supplied to the fuel injection valve 20 from the delivery pipe 31, the cover 34 is long in the front-rear direction. The top surface of the piston 4 is formed with a recess for diffusing the fuel ejected from the fuel injection valve 20 .

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、図示した実施形態ではカバーをヘッドカバーやシリンダヘッドに設けたが、燃料噴射弁自体にカバーを一体的に設けて、カバーをシリンダヘッドに固定するといったことも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various other ways. For example, in the illustrated embodiment, the cover is provided on the head cover or the cylinder head, but it is also possible to provide the cover integrally with the fuel injection valve itself and fix the cover to the cylinder head.

本願発明は水素エンジンに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a hydrogen engine. Therefore, it can be used industrially.

1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 シリンダボア
4 ピストン
6 燃焼室を構成する凹所
7 吸気ポート
8 排気ポート
9 吸気バルブ
10 排気バルブ
16 ヘッドカバー
16a 請求項のカバーを構成する囲い枠部
16b 請求項のカバーを構成する上カバー
20 燃料噴射弁
21 制御ユニット
22 ノズル
25 点火プラグ
26 水素検知センサ
31 デリバリ管
32 請求項のカバーを構成する張り出し本体部
33 請求項のカバーを構成する張り出し蓋部
34 請求項のカバー
1 Cylinder Block 2 Cylinder Head 3 Cylinder Bore 4 Piston 6 Recess Constituting Combustion Chamber 7 Intake Port 8 Exhaust Port 9 Intake Valve 10 Exhaust Valve 16 Head Cover 16a Surrounding Frame Part Constituting Cover 16b Constituting Cover Upper cover 20 Fuel injection valve 21 Control unit 22 Nozzle 25 Ignition plug 26 Hydrogen detection sensor 31 Delivery pipe 32 Protruding main body portion constituting cover 33 Protruding lid portion constituting cover 34 Cover

Claims (1)

燃焼室又は吸気ポートに水素燃料を噴出させる燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を覆うカバーと、前記カバーの内部に配置された水素検知センサとを備えている、
エンジン。
A fuel injection valve that injects hydrogen fuel into a combustion chamber or an intake port, a cover that covers the fuel injection valve, and a hydrogen detection sensor that is arranged inside the cover.
engine.
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