JP2518295B2 - LNG / hydrogen fuel engine - Google Patents
LNG / hydrogen fuel engineInfo
- Publication number
- JP2518295B2 JP2518295B2 JP62191833A JP19183387A JP2518295B2 JP 2518295 B2 JP2518295 B2 JP 2518295B2 JP 62191833 A JP62191833 A JP 62191833A JP 19183387 A JP19183387 A JP 19183387A JP 2518295 B2 JP2518295 B2 JP 2518295B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- fuel
- hydrogen
- supply system
- lng
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はLNG・水素燃料機関に係り、特に簡単な構
成により燃料としてLNGと水素との両燃料を内燃機関に
適切に供給し得て良好に燃焼させ得るLNG・水素燃料機
関に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an LNG / hydrogen fuel engine, and is particularly advantageous in that both LNG and hydrogen fuels can be appropriately supplied to an internal combustion engine as fuels with a simple structure. LNG / hydrogen fuel engine that can be burned into
内燃機関の燃料としては、主にガソリンや軽油等が利
用されているが、有害排気物質による汚染や資源の枯渇
等の諸問題に鑑み、近時、代替燃料としてLNG（液化天
然ガス）や水素が注目されている。これら燃料としての
LNGや水素は、気体燃料であることから空気との混合が
良好で均質な混合気を生成することができ、これにより
良好な燃焼を得て有害排気物質の低減を果すことができ
る等の種々の利点を有するものであり、例えば、特公昭
58−36172号公報に開示の如き水素エンジンが提案され
ている。Gasoline, light oil, etc. are mainly used as fuel for internal combustion engines, but in view of various problems such as pollution by harmful exhaust substances and depletion of resources, LNG (liquefied natural gas) and hydrogen have recently been used as alternative fuels. Is attracting attention. As these fuels
Since LNG and hydrogen are gaseous fuels, they can be mixed well with air and generate a homogeneous mixture, which allows good combustion and reduces harmful exhaust emissions. Which has the advantage of, for example,
A hydrogen engine as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-36172 has been proposed.
ところが、LNGと水素とは、同じく気体燃料でありな
がら燃焼性や熱化学的性質等が相違する。したがって、
例えば、前記公報に記載の如き燃料として水素を供給す
る水素エンジンでは、燃料としてLNGを適切に供給し得
ないためLNGの燃焼が損われ、またLNGと水素との両燃料
を適切に供給すべく両燃料の燃料供給系を設けることは
構造の複雑化を招く不都合を生じた。However, although LNG and hydrogen are also gaseous fuels, they have different combustibility and thermochemical properties. Therefore,
For example, in a hydrogen engine that supplies hydrogen as a fuel as described in the above publication, since LNG cannot be supplied appropriately as fuel, combustion of LNG is impaired, and both LNG and hydrogen should be supplied appropriately. Providing a fuel supply system for both fuels has the disadvantage of complicating the structure.
このため、LNGと水素との両燃料を内燃機関に供給す
べく両燃料のいずれか一方を適切に供給すると他方の燃
料の燃焼が損なわれて犠牲になり、両燃料を適切に供給
せんとすると構造の複雑化によるコスト上昇を招くこと
により、LNGと水素との両燃料を併用し得る内燃機関の
実現が困難であった。Therefore, if one of the two fuels is properly supplied to supply both the LNG and hydrogen fuels to the internal combustion engine, the combustion of the other fuel is impaired and sacrificed. It has been difficult to realize an internal combustion engine that can use both LNG and hydrogen fuels because the cost increases due to the complicated structure.
そこで、この発明の目的は、簡単な構成で燃料として
LNGと水素との両燃料を内燃機関に適切に供給し得て良
好に燃焼させ得てLNGと水素とを併用し得るLNG・水素燃
料機関を実現することにある。Therefore, the object of the present invention is to provide a fuel with a simple structure.
The purpose is to realize an LNG / hydrogen fuel engine that can appropriately supply both fuels of LNG and hydrogen to an internal combustion engine and can satisfactorily combust and use LNG and hydrogen together.
この目的を達成するためにこの発明は、内燃機関の燃
焼室に第１吸気弁と第２吸気弁とを設け、前記第１吸気
弁を介して前記燃焼室に連通する第１燃料供給通路に主
に高速域において作動し燃料を噴射供給する筒内噴射供
給系を設けるとともに前記第２吸気弁を介して前記燃焼
室に連通する第２燃料供給通路に主に低・中速域におい
て作動し燃料を予め空気と混合して供給する予混合供給
系を設け、前記筒内噴射供給系方向と前記予混合供給系
方向とに夫々燃料を送給すべく方向を制御する方向制御
弁を設け、この方向制御弁に燃料を切換え供給する切換
弁を設け、この切換弁により切換え供給される燃料たる
LNGと水素とを夫々貯留するLNGタンクと水素タンクとを
設け、前記筒内噴射供給系よりも下流側の前記第１燃料
供給通路に第１開閉弁を設け、この第１開閉弁よりも下
流側の前記第１燃料供給通路と前記予混合供給系よりも
下流側の前記第２燃料供給通路とを連絡する連絡通路に
第２開閉弁を設け、前記燃焼室に供給される燃料に応じ
前記方向制御弁と前記切換弁と前記第１開閉弁と前記第
２開閉弁とを開閉動作する制御部を設け、この制御部は
高速域における水素の供給時に前記筒内噴射供給系と前
記予混合供給系とにより夫々水素と空気とを独立して前
記燃焼室に供給するよう前記第１開閉弁を開放動作する
一方、前記第２開閉弁を閉鎖動作するとともに、低・中
速域におけるLNGの供給時に前記予混合供給系によりLNG
を予め空気と混合して前記燃焼室に供給するよう前記第
１開閉弁を閉鎖動作する一方、前記第２開閉弁を開放動
作する構成としたことを特徴とする。To achieve this object, the present invention provides a first intake valve and a second intake valve in a combustion chamber of an internal combustion engine, and a first fuel supply passage communicating with the combustion chamber via the first intake valve. An in-cylinder injection supply system that operates mainly in the high speed range and supplies fuel is provided, and a second fuel supply passage that communicates with the combustion chamber through the second intake valve operates mainly in the low / medium speed range. A premixing supply system is provided to supply the fuel by mixing it with air in advance, and a directional control valve is provided to control the direction to supply the fuel to the in-cylinder injection supply system direction and the premixing supply system direction, respectively. The direction control valve is provided with a switching valve for switching and supplying fuel, and the fuel which is switched and supplied by this switching valve is used.
An LNG tank and a hydrogen tank for respectively storing LNG and hydrogen are provided, and a first opening / closing valve is provided in the first fuel supply passage on a downstream side of the in-cylinder injection supply system, and a first opening / closing valve is provided downstream of the first opening / closing valve. A second opening / closing valve is provided in a communication passage that connects the first fuel supply passage on the side of the second fuel supply passage and the second fuel supply passage on the downstream side of the premixing supply system. A control unit for opening and closing the directional control valve, the switching valve, the first opening / closing valve, and the second opening / closing valve is provided, and the control unit is provided with the in-cylinder injection supply system and the premixer when hydrogen is supplied in a high speed range. The first opening / closing valve is opened while the second opening / closing valve is closed so that hydrogen and air are independently supplied to the combustion chamber by the supply system, respectively. At the time of supply, LNG is supplied by the premix supply system.
Is previously mixed with air to be supplied to the combustion chamber, the first on-off valve is closed, and the second on-off valve is opened.
この発明の構成によれば、燃焼室に供給される燃料に
応じて、制御部によって方向制御弁と切換弁と第１開閉
弁と第２開閉弁とを開閉動作することにより、燃料を内
燃機関に供給する。即ち、制御部は、高速域における水
素の供給時に、筒内噴射供給弁と予混合供給系とにより
夫々水素と空気とを独立して燃焼室に供給するよう第１
開閉弁を開放動作する一方、第２開閉弁を閉鎖動作す
る。また、制御部は、低・中速域におけるLNGの供給時
に、予混合供給系によりLNGを予め空気と混合して燃焼
室に供給するよう第１開閉弁を閉鎖動作する一方、第２
開閉弁を開放動作する。According to the configuration of the present invention, the control unit opens and closes the directional control valve, the switching valve, the first opening / closing valve, and the second opening / closing valve in accordance with the fuel supplied to the combustion chamber, thereby supplying the fuel to the internal combustion engine. Supply to. That is, the first control unit supplies the hydrogen and the air to the combustion chamber independently by the in-cylinder injection supply valve and the premixing supply system when the hydrogen is supplied in the high speed range.
The opening / closing valve is opened, while the second opening / closing valve is closed. Further, the control unit closes the first opening / closing valve so as to mix LNG with air in advance by the premixing supply system and supply the LNG to the combustion chamber when the LNG is supplied in the low / medium speed range.
Open and close the on-off valve.
これにより、LNGと水素との両燃料を筒内噴射供給系
あるいは予混合供給系により内燃機関に適切に供給する
ことができる。As a result, both LNG and hydrogen fuel can be appropriately supplied to the internal combustion engine by the in-cylinder injection supply system or the premix supply system.
次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図はこの発明の実施例を示すものである。図におい
て、２は内燃機関、４は燃焼室である。The figure shows an embodiment of the present invention. In the figure, 2 is an internal combustion engine, and 4 is a combustion chamber.
前記内燃機関２の燃焼室４には、それぞれ第１吸気弁
６と第２吸気弁８、および第１排気弁10と第２排気弁12
を設けている。前記第１吸気弁６は第１閉弁時期を有
し、前記第２吸気弁８は第２閉弁時期を有している。ま
た、第１排気弁10と第２排気弁12とは、同一の閉弁時期
を有している。The combustion chamber 4 of the internal combustion engine 2 has a first intake valve 6 and a second intake valve 8, and a first exhaust valve 10 and a second exhaust valve 12 respectively.
Is provided. The first intake valve 6 has a first valve closing timing, and the second intake valve 8 has a second valve closing timing. Further, the first exhaust valve 10 and the second exhaust valve 12 have the same valve closing timing.
前記燃焼室４には、前記第１吸気弁６を介し第１燃料
供給通路14を連通して設けるとともに、前記第２吸気弁
８を介し第２燃料供給通路16を連通して設ける。前記第
１燃料供給通路14には、筒内噴射供給系18を設ける。ま
た、前記第２燃料供給通路16には、予混合供給系20を設
ける。これら筒内噴射供給系18と予混合供給系20及び後
述の方向制御弁48により、燃料制御系22を構成する。The combustion chamber 4 is provided with a first fuel supply passage 14 communicating with the first intake valve 6 and a second fuel supply passage 16 communicating with the second intake valve 8. An in-cylinder injection supply system 18 is provided in the first fuel supply passage 14. A premix supply system 20 is provided in the second fuel supply passage 16. A fuel control system 22 is constituted by the in-cylinder injection supply system 18, the premixing supply system 20, and the direction control valve 48 described later.
前記筒内噴射供給系18は、主に高速域において作動し
燃焼室４内に燃料を噴射供給するものであり、燃焼室４
側から順次に、機械回転数および吸入負圧により制御さ
れる機械弁24と、負圧により作動し機関回転数に対する
最大流量を設定する比例電磁弁26とを設けている。The in-cylinder injection supply system 18 mainly operates in a high speed range and injects and supplies fuel into the combustion chamber 4.
A mechanical valve 24 which is controlled by the machine speed and suction negative pressure and a proportional solenoid valve 26 which operates by the negative pressure and sets a maximum flow rate with respect to the engine speed are provided sequentially from the side.
前記予混合供給系20は、主に低・中速域において作動
し燃料を予め空気と混合して供給するものであり、前記
燃焼室４側から順次に、燃料を空気と混合するミキサ28
と、燃料流量を調整する機械弁30と、この機械弁30の上
流側の合流点32で合流する増量通路34・メイン通路36・
始動通路38に夫々設けらた増量系機構40・メイン系機構
42・始動系機構44と、これら各系機構40〜44に供給する
燃料の圧力を調整するレギュレータ46とを設けている。The premixing supply system 20 is mainly operated in a low / medium speed range to supply fuel by mixing it with air in advance, and the mixer 28 for sequentially mixing the fuel with air from the combustion chamber 4 side.
And a mechanical valve 30 that adjusts the fuel flow rate, and an increase passage 34, a main passage 36, and a main passage 36 that meet at a merging point 32 on the upstream side of the mechanical valve 30.
Increasing system mechanism 40 and main system mechanism respectively provided in the starting passage 38
42. A starting system mechanism 44 and a regulator 46 for adjusting the pressure of the fuel supplied to each of the system mechanisms 40 to 44 are provided.
前記筒内噴射供給系18よりも上流側の第１燃料供給通
路14と前記予混合供給系20よりも上流側の第２燃料供給
通路16とは、方向制御弁48に連通している。方向制御弁
48は、筒内噴射供給系18方向と予混合供給系20方向とに
燃料を送給すべく方向を制御する。The first fuel supply passage 14 upstream of the in-cylinder injection supply system 18 and the second fuel supply passage 16 upstream of the premixing supply system 20 communicate with a directional control valve 48. Directional control valve
Reference numeral 48 controls the directions to deliver fuel to the in-cylinder injection supply system 18 direction and the premix supply system 20 direction.
この方向制御弁48は、燃料通路50により切換弁52に連
絡している。切換弁52は、前記方向制御弁48に燃料を切
換えて供給する。The directional control valve 48 communicates with the switching valve 52 via the fuel passage 50. The switching valve 52 switches and supplies the fuel to the direction control valve 48.
この切換弁52により切換え供給される燃料たるLNGと
水素とは、夫々LNGタンク54と水素タンク56とに貯留さ
れている。The fuel LNG and hydrogen switched and supplied by the switching valve 52 are stored in the LNG tank 54 and the hydrogen tank 56, respectively.
前記LNGタンク54は、圧縮により液化されたLNGを貯留
するものであり、蒸発器58を介してLNG供給通路60によ
り前記切換弁52に連絡している。The LNG tank 54 stores LNG liquefied by compression, and communicates with the switching valve 52 through an evaporator 58 and an LNG supply passage 60.
また、前記水素タンク56は、例えば、水素化金属（M
H）を利用して水素を貯留するものであり、減圧機構62
を介して水素供給通路64により前記切換弁52に連絡して
いる。The hydrogen tank 56 is, for example, a metal hydride (M
H) is used to store hydrogen, and the decompression mechanism 62
The hydrogen supply passage 64 communicates with the switching valve 52 via the.
これらLNGタンク54と水素タンク56とに貯留された燃
料たるLNGと水素とを供給すべく前記第１・第２吸気弁
６・８を介して燃焼室４に連通する第１・第２燃料供給
通路14・16は、以下の如く構成している。First and second fuel supplies that communicate with the combustion chamber 4 via the first and second intake valves 6.8 to supply LNG and hydrogen, which are fuels stored in the LNG tank 54 and the hydrogen tank 56, respectively. The passages 14 and 16 are configured as follows.
前記筒内噴射供給系18よりも下流側の前記第１燃料供
給通路14には、通路を開閉する第１開閉弁66を設けてい
る。この第１開閉弁66よりも下流側の前記第１燃料供給
通路14と前記予混合供給系24よりも下流側の前記第２燃
料供給通路16とを連絡する連絡通路68を設け、この連絡
通路68に通路を開閉する第２開閉弁70を設けている。前
記方向制御弁48・切換弁52とともにこれら第１・第２開
閉弁68・62は、供給される燃料に応じ後述の如く開閉動
作される。A first opening / closing valve 66 that opens and closes the passage is provided in the first fuel supply passage 14 on the downstream side of the in-cylinder injection supply system 18. A communication passage 68 that connects the first fuel supply passage 14 downstream of the first on-off valve 66 and the second fuel supply passage 16 downstream of the premixing supply system 24 is provided. A second opening / closing valve 70 for opening / closing the passage is provided at 68. The first and second opening / closing valves 68 and 62 together with the direction control valve 48 and the switching valve 52 are opened / closed as described later according to the supplied fuel.
また、前記燃焼室４は、第１・第２排気弁10・12を介
して排気通路72に連通している。排気通路72に排出され
た排気は、方向制御弁74により第１排気通路76と第２排
気通路78とに切換て排出される。第１排気通路76には、
排気熱交換器80を設けてある。Further, the combustion chamber 4 communicates with the exhaust passage 72 via the first and second exhaust valves 10 and 12. The exhaust gas discharged to the exhaust passage 72 is switched to the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 78 by the direction control valve 74 and then discharged. In the first exhaust passage 76,
An exhaust heat exchanger 80 is provided.
排気熱交換器80は、冷却水往路82と冷却水復路84とに
より前記水素タンク56に連絡している。冷却水往路82に
は、排気熱交換器80で昇温された冷却水を水素タンク56
に送給するポンプ86を設け、また、方向制御弁88により
バイパスたる側路90を分岐して設けるとともにこの側路
90に冷却水の過昇温を防止する冷却機構92を設け、さら
に冷却水温度センサ94を設けている。The exhaust heat exchanger 80 communicates with the hydrogen tank 56 via a cooling water outward path 82 and a cooling water return path 84. In the cooling water outward path 82, the cooling water heated in the exhaust heat exchanger 80 is stored in the hydrogen tank 56.
Is provided with a pump 86, and a directional control valve 88 is provided to branch a bypass 90 and the bypass 90 is provided.
A cooling mechanism 92 for preventing excessive temperature rise of the cooling water is provided at 90, and a cooling water temperature sensor 94 is further provided.
これにより、冷却水温度センサ94の検出する冷却水温
度により冷却機構92等によって所要温度に管理した冷却
水を冷却水往路82により水素タンク56に送給し、水素金
属を加熱して燃料たる水素を発生させる。水素化金属を
加熱して冷却した冷却水は、冷却水復路84により排気熱
交換器80に送られ、加熱された後に再び水素タンク56に
供給される。As a result, the cooling water whose temperature is controlled by the cooling mechanism 92 or the like by the cooling water temperature detected by the cooling water temperature sensor 94 is fed to the hydrogen tank 56 through the cooling water outward passage 82 to heat the hydrogen metal and use it as hydrogen as fuel. Generate. The cooling water obtained by heating and cooling the metal hydride is sent to the exhaust heat exchanger 80 by the cooling water return path 84, heated, and then supplied to the hydrogen tank 56 again.
尚、符号96は点火機構、98は排気センサたるO2セン
サ、100はバキュームポンプ、102は負圧タンク、104は
レギュレータ46よりも上流側の第２燃料供給通路16に設
けた遮断弁、106は水素供給通路64に設けた遮断弁であ
る。Reference numeral 96 is an ignition mechanism, 98 is an exhaust gas sensor O 2 sensor, 100 is a vacuum pump, 102 is a negative pressure tank, 104 is a shutoff valve provided in the second fuel supply passage 16 upstream of the regulator 46, and 106 Is a shutoff valve provided in the hydrogen supply passage 64.
また、符号108は、マイクロコンピュータからなる制
御部であり、この制御部108は前記各種センサから信号
を入力して前記各種弁等のアクチュエータの動作を制御
する。Further, reference numeral 108 is a control unit composed of a microcomputer, and the control unit 108 inputs signals from the various sensors to control the operation of actuators such as the various valves.
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
燃料たるLNGは、LNGタンク54に液体として貯蔵され、
蒸発器58により気化され、内燃機関２に供給される。The fuel LNG is stored as a liquid in the LNG tank 54,
It is vaporized by the evaporator 58 and supplied to the internal combustion engine 2.
燃料たる水素は、排気熱交換器80により昇温された冷
却水によって水素タンク８の水素化金属を加熱すること
により発生される。発生された水素は、減圧機構62によ
り減圧され、内燃機関２に供給される。Hydrogen as fuel is generated by heating the metal hydride in the hydrogen tank 8 with the cooling water whose temperature has been raised by the exhaust heat exchanger 80. The generated hydrogen is decompressed by the decompression mechanism 62 and supplied to the internal combustion engine 2.
これら燃料たるLNGと水素とは、切換弁52により切換
えられ、燃料制御系22の方向制御弁48により送給すべき
方向を制御されて筒内噴射供給系18方向と予混合供給系
20方向とにより適切に内燃機関２に供給される。The fuel LNG and hydrogen are switched by the switching valve 52, and the direction to be fed is controlled by the directional control valve 48 of the fuel control system 22 to control the in-cylinder injection supply system 18 direction and the premix supply system.
The internal combustion engine 2 is appropriately supplied depending on the 20 directions.
この燃料の供給は、前記制御部108により制御する。
制御部108は、O2センサ98等の各種センサから入力する
信号により切換弁52等の各種アクチュエータを動作制御
し、筒内噴射供給系18と予混合供給系20とにより燃料を
内燃機関２に適切に供給する。The supply of this fuel is controlled by the control unit 108.
The control unit 108 controls the operation of various actuators such as the switching valve 52 according to signals input from various sensors such as the O 2 sensor 98, and causes the in-cylinder injection supply system 18 and the premixing supply system 20 to deliver fuel to the internal combustion engine 2. Supply appropriately.
これにより、内燃機関２の構造的な変更を要すること
なく、制御プログラムのみの変更によって制御部108に
よりLNGと水素との両燃料を適切に供給することが可能
になる。このため、構成の複雑化を招くことなく簡単な
構成によりLNGと水素との両燃料を併用し得て、両燃料
を供給する場合にLNGを犠牲にすることなく各燃料供給
系18・20により適切に燃料を供給し得て、良好な燃焼を
得ることができる。As a result, the control unit 108 can appropriately supply both the LNG fuel and the hydrogen fuel by changing only the control program without requiring a structural change of the internal combustion engine 2. For this reason, both LNG and hydrogen fuels can be used together with a simple structure without incurring a complicated structure, and when supplying both fuels, each fuel supply system 18, 20 can be used without sacrificing LNG. The fuel can be supplied appropriately and good combustion can be obtained.
また、空燃比は、水素の供給時には筒内噴射供給系18
の機械弁24により、また、LNGの供給時には予混合供給
系20の機械弁30によりそれぞれ制御する。さらに、始動
時、加速時等においては、O2センサ98からの信号により
制御部108によって機械弁等のアクチュエータを作動さ
せて制御する。In addition, the air-fuel ratio is determined by the in-cylinder injection supply system 18 when hydrogen is supplied.
And the mechanical valve 30 of the premixing supply system 20 for controlling the supply of LNG. Further, at the time of starting, accelerating, etc., the control unit 108 operates and controls an actuator such as a mechanical valve in response to a signal from the O 2 sensor 98.
前記制御部108により燃料たるLNGと水素との供給は、
以下の如く制御する。The control unit 108 supplies LNG and hydrogen as fuel,
Control as follows.
前記の如く、燃料制御系22は、主に高速域において作
動し燃料を噴射供給する筒内噴射供給系18と、主に低・
中速域において作動し燃料を予め空気と混合して供給す
る予混合供給系20とを有している。As described above, the fuel control system 22 mainly operates in the high-speed range and injects fuel to the in-cylinder injection supply system 18, and mainly
It has a premixing supply system 20 which operates in the medium speed range and supplies a fuel mixed with air in advance.
燃料たるLNGの供給時には、制御部108により第１開閉
弁66を閉鎖動作して第２開閉弁70を開放動作する。この
とき、予混合供給系20によるLNGの供給は、第１吸気弁
６の第１閉弁時期と第２吸気弁８の第２閉弁時期とを同
期させ、第１吸気弁６と第２吸気弁８とから予め空気と
混合したLNGを燃焼室４に供給すべく、第１吸気弁６と
第２吸気弁８と同じ形状のカムプロフィールを有するLN
G供給用の吸気カム（図示せず）により開閉する。When LNG, which is fuel, is supplied, the control unit 108 closes the first opening / closing valve 66 and opens the second opening / closing valve 70. At this time, the supply of LNG by the premix supply system 20 synchronizes the first valve closing timing of the first intake valve 6 and the second valve closing timing of the second intake valve 8 with each other, and An LN having a cam profile of the same shape as the first intake valve 6 and the second intake valve 8 in order to supply LNG premixed with air from the intake valve 8 to the combustion chamber 4.
It is opened and closed by an intake cam (not shown) for G supply.
燃料たるLNGは、LNGタンク54から蒸発器58を介してLN
G供給通路60により切換弁52に供給され、切換弁52によ
り燃料通路50に供給されたLNGは方向制御弁48により予
混合供給系20方向に方向を制御されて供給され、予混合
供給系20から予め空気と混合して第１吸気弁６と第２吸
気弁８とを介して燃焼室４内に供給される。LNG, which is fuel, is transferred from the LNG tank 54 to the LN via the evaporator 58.
The LNG supplied to the switching valve 52 by the G supply passage 60 and supplied to the fuel passage 50 by the switching valve 52 is direction-controlled by the direction control valve 48 to be supplied in the direction of the premixing supply system 20. Is mixed with air in advance and supplied into the combustion chamber 4 via the first intake valve 6 and the second intake valve 8.
これにより、高速域での吸入空気量の不足を補って良
好な燃焼を得ることができる。This makes it possible to compensate for the shortage of the intake air amount in the high speed range and obtain good combustion.
また、燃料たる水素の供給時には、制御部108により
第１開閉弁66を開放動作して第２開閉弁68を閉鎖動作
し、筒内噴射供給系18と予混合供給系20とにより夫々水
素と空気とを独立して供給する。このとき、筒内噴射供
給系18による水素の供給は、第１吸気弁６の第１閉弁時
期と第２吸気弁８の第２閉弁時期とを非同期させ、予混
合供給系20からの空気を燃焼室４に供給する第２吸気弁
８を閉鎖後の圧縮行程前半において、第１吸気弁６から
水素を燃焼室４に供給すべく、第１吸気弁６と第２吸気
弁８とを異なる形状のカムプロフイールを有する水素供
給用の吸気カム（図示せず）により開閉する。Further, at the time of supplying hydrogen as fuel, the control unit 108 opens the first opening / closing valve 66 and closes the second opening / closing valve 68, and the in-cylinder injection supply system 18 and the premixing supply system 20 respectively supply hydrogen. Supply independently of air. At this time, the supply of hydrogen by the in-cylinder injection supply system 18 makes the first valve closing timing of the first intake valve 6 and the second valve closing timing of the second intake valve 8 asynchronous and allows the premixing supply system 20 to supply the hydrogen. In the first half of the compression stroke after closing the second intake valve 8 that supplies air to the combustion chamber 4, the first intake valve 6 and the second intake valve 8 are connected in order to supply hydrogen to the combustion chamber 4 from the first intake valve 6. Are opened and closed by an intake cam (not shown) for supplying hydrogen, which has a different cam profile.
燃料たる水素は、水素タンク56から減圧機構62を介し
て水素供給通路64により切換弁52に供給され、切換弁52
により燃料通路50に供給され、方向制御弁48により筒内
噴射供給系18方向に方向を制御されて供給される。これ
により、内燃機関２は、筒内噴射供給系18から水素を第
１吸気弁６を介して燃焼室４内に供給されるとともに、
予混合供給系20から空気を第２吸気弁８を介して燃焼室
４内に供給される。Hydrogen as fuel is supplied from the hydrogen tank 56 through the pressure reducing mechanism 62 to the switching valve 52 through the hydrogen supply passage 64, and the switching valve 52
Is supplied to the fuel passage 50 by the direction control valve 48, and the direction of the fuel is supplied to the in-cylinder injection supply system 18 in the direction. As a result, the internal combustion engine 2 is supplied with hydrogen from the in-cylinder injection supply system 18 into the combustion chamber 4 via the first intake valve 6, and
Air is supplied from the premix supply system 20 into the combustion chamber 4 via the second intake valve 8.
これにより、水素供給時の逆火の可能性の全くない良
好な燃焼を得ることができる。This makes it possible to obtain good combustion without any possibility of flashback during hydrogen supply.
このように、LNGの供給時には予混合供給系20によりL
NGを予め空気と混合して供給し、水素の供給時には筒内
噴射供給系18と予混合供給系20とにより夫々水素と空気
とを独立して供給することにより、構成の複雑化を招く
ことなく簡単に構成によりLNGと水素とを併用し得て、
両燃料を供給する場合にLNGを犠牲にすることなく各燃
料供給系18・20により適切に供給し得て、良好な燃焼を
得ることができ、高速域での要求空気量を確保し得る。
また、水素からLNGに切換える場合には、吸気カムと切
換弁52の切換えにより供給が可能となる。なお、水素は
予混合供給系18のみによっても供給可能であり、この水
素供給時に高速域での吸入空気不足を生じる場合には、
酸素富化空気や過給等によって要求空気量を確保するこ
とにより良好な燃焼を得ることができる。Thus, when supplying LNG, L
NG is mixed with air in advance and supplied, and when hydrogen is supplied, the in-cylinder injection supply system 18 and the premixing supply system 20 supply hydrogen and air independently, respectively, which leads to a complicated structure. LNG and hydrogen can be used together with a simple configuration without
When supplying both fuels, LNG can be appropriately supplied to each fuel supply system 18/20 without sacrificing, good combustion can be obtained, and the required air amount in the high speed range can be secured.
Further, when switching from hydrogen to LNG, it becomes possible to supply by switching the intake cam and the switching valve 52. It should be noted that hydrogen can be supplied only by the premixing supply system 18, and if a shortage of intake air occurs in the high speed region during this hydrogen supply,
Good combustion can be obtained by securing the required air amount by oxygen-enriched air or supercharging.
このように、この発明によれば、燃焼室に供給される
燃料に応じて、制御部によって方向制御弁と切換弁と第
１開閉弁と第２開閉弁と開閉動作することにより、燃料
を内燃機関に供給する。即ち、制御部は、高速域におけ
る水素の供給時に、筒内噴射供給弁と予混合供給系とに
より夫々水素と空気とを独立して燃焼室に供給するよう
第１開閉弁を開放動作する一方、第２開閉弁を閉鎖動作
する。また、制御部は、低・中速域におけるLNGの供給
時に、予混合供給系によりLNGを予め空気を混合して燃
焼室に供給するよう第１開閉弁を閉鎖動作する一方、第
２開閉弁を開放動作する。As described above, according to the present invention, the control unit opens and closes the directional control valve, the switching valve, the first opening / closing valve, and the second opening / closing valve in accordance with the fuel supplied to the combustion chamber, so that the fuel is supplied to the internal combustion engine. Supply to the institution. That is, the controller opens the first opening / closing valve so as to independently supply hydrogen and air to the combustion chamber by the in-cylinder injection supply valve and the premixing supply system while supplying hydrogen in the high speed range. The second on-off valve is closed. In addition, the control unit closes the first opening / closing valve so that the LNG is premixed with the air by the premixing supply system and supplied to the combustion chamber when the LNG is supplied in the low / medium speed range, while the second opening / closing valve is operated. To open.
これにより、構造の複雑化を招くことなく、簡単な構
成によりLNGと水素との両燃料を内燃機関に適切に供給
し得て、良好な燃焼を得ることができ、LNGと水素とを
併用し得るLNG・水素機関を実現することができる。As a result, both LNG and hydrogen fuels can be appropriately supplied to the internal combustion engine with a simple configuration without complicating the structure, and good combustion can be obtained, and LNG and hydrogen are used together. LNG / hydrogen engine can be realized.
図は、この発明の実施例を示すLNG・水素燃料機関の概
略構成図である。 図において、２は内燃機関、４は燃焼室、６は第１吸気
弁、８は第２吸気弁、10は第１排気弁、12は第２排気
弁、14は第１燃料供給通路、16は第２燃料供給通路、18
は筒内噴射供給系、20は予混合供給系、22は燃料制御
系、48は方向制御弁、52は切換弁、54はLNGタンク、56
は水素タンク、66は第１開閉弁、68は連絡通路、70は第
２開閉弁、72は排気通路、80は排気熱交換器、84は冷却
水往路、86は冷却水複路、108は制御部である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an LNG / hydrogen fuel engine showing an embodiment of the present invention. In the figure, 2 is an internal combustion engine, 4 is a combustion chamber, 6 is a first intake valve, 8 is a second intake valve, 10 is a first exhaust valve, 12 is a second exhaust valve, 14 is a first fuel supply passage, 16 Is the second fuel supply passage, 18
Is an in-cylinder injection supply system, 20 is a premixing supply system, 22 is a fuel control system, 48 is a directional control valve, 52 is a switching valve, 54 is an LNG tank, 56
Is a hydrogen tank, 66 is a first opening / closing valve, 68 is a communication passage, 70 is a second opening / closing valve, 72 is an exhaust passage, 80 is an exhaust heat exchanger, 84 is a cooling water outward passage, 86 is a cooling water double passage, and 108 is It is a control unit.
Claims (1)
弁とを設け、前記第１吸気弁を介して前記燃焼室に連通
する第１燃料供給通路に主に高速域において作動し燃料
を噴射供給する筒内噴射供給系を設けるとともに前記第
２吸気弁を介して前記燃焼室に連通する第２燃料供給通
路に主に低・中速域において作動し燃料を予め空気と混
合して供給する予混合供給系を設け、前記筒内噴射供給
系方向と前記予混合供給系方向とに夫々燃料を送給すべ
く方向を制御する方向制御弁を設け、この方向制御弁に
燃料を切換え供給する切換弁を設け、この切換弁により
切換え供給される燃料たるLNGと水素とを夫々貯留するL
NGタンクと水素タンクとを設け、前記筒内噴射供給系よ
りも下流側の前記第１燃料供給通路に第１開閉弁を設
け、この第１開閉弁よりも下流側の前記第１燃料供給通
路と前記予混合供給系よりも下流側の前記第２燃料供給
通路とを連絡する連絡通路に第２開閉弁を設け、前記燃
焼室に供給される燃料に応じ前記方向制御弁と前記切換
弁と前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とを開閉動作する
制御部を設け、この制御部は高速域における水素の供給
時に前記筒内噴射供給系と前記予混合供給系とにより夫
々水素と空気とを独立して前記燃焼室に供給するよう前
記第１開閉弁を開放動作する一方、前記第２開閉弁を閉
鎖動作するとともに、低・中速域におけるLNGの供給時
に前記予混合供給系によりLNGを予め空気と混合して前
記燃焼室に供給するよう前記第１開閉弁を閉鎖動作する
一方、前記第２開閉弁を開放動作する構成としたことを
特徴とするLNG・水素燃料機関。1. A first intake valve and a second intake valve are provided in a combustion chamber of an internal combustion engine, and a first fuel supply passage communicating with the combustion chamber via the first intake valve operates mainly in a high speed range. An in-cylinder injection supply system for injecting and supplying the fuel is provided, and the second fuel supply passage communicating with the combustion chamber via the second intake valve is operated mainly in the low / medium speed range to mix the fuel with air in advance. Is provided with a premixing supply system, and a directional control valve is provided to control the direction for feeding fuel to each of the in-cylinder injection supply system direction and the premixing supply system direction. A switching valve for switching and supplying L is provided to store LNG and hydrogen, which are fuel to be switched and supplied by this switching valve, respectively.
An NG tank and a hydrogen tank are provided, a first opening / closing valve is provided in the first fuel supply passage downstream of the in-cylinder injection supply system, and the first fuel supply passage downstream of the first opening / closing valve is provided. And a second opening / closing valve in a communication passage that communicates with the second fuel supply passage on the downstream side of the premixing supply system, and the directional control valve and the switching valve according to the fuel supplied to the combustion chamber. A control unit for opening and closing the first on-off valve and the second on-off valve is provided, and this control unit uses the cylinder injection supply system and the premix supply system to supply hydrogen and air, respectively, when hydrogen is supplied in a high speed range. And the second opening / closing valve are opened while the second opening / closing valve is closed so as to independently supply and to the combustion chamber. LNG is mixed with air in advance and supplied to the combustion chamber While closing operation of the serial first on-off valve, LNG · hydrogen fuel engine, characterized in that a configuration in which opening operation of the second on-off valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62191833A JP2518295B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | LNG / hydrogen fuel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62191833A JP2518295B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | LNG / hydrogen fuel engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6436956A JPS6436956A (en) | 1989-02-07 |
| JP2518295B2 true JP2518295B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=16281275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62191833A Expired - Fee Related JP2518295B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | LNG / hydrogen fuel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518295B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101302010B1 (en) * | 2011-11-08 | 2013-08-30 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus and Method for Supplying Fuel Gas of Ship Engine |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62191833A patent/JP2518295B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101302010B1 (en) * | 2011-11-08 | 2013-08-30 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus and Method for Supplying Fuel Gas of Ship Engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6436956A (en) | 1989-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4411243A (en) | Externally operated internal combustion engine | |
| US3174470A (en) | Excess air cycle engine and fuel supply means | |
| US3646924A (en) | Fuel system for gaseous fueled engines | |
| US6651616B1 (en) | Method for operating a four-stroke reciprocating internal combustion engine with alternating compression ignition and externally supplied ignition | |
| US5027783A (en) | Carburetor for an internal combustion engine | |
| JP2002357139A (en) | Compression ignition type engine | |
| US5052360A (en) | Process and apparatus for timed port injection of fuel to form a stratified charge | |
| US3650254A (en) | Method and apparatus for rapidly changing the air-fuel ratio of an internal combustion engine from a lean condition to a rich condition | |
| JP2518295B2 (en) | LNG / hydrogen fuel engine | |
| JP3278225B2 (en) | Gas fuel engine | |
| JPH02119642A (en) | Liquefied gas internal combustion engine | |
| JP2570658B2 (en) | Hydrogen / liquefied natural gas engine | |
| JP2001003774A (en) | Auxiliary chamber type gas engine and its operation control method | |
| US4125098A (en) | Multicylinder engine | |
| JPH06280628A (en) | Air-fuel ratio control device for automobile | |
| JPH1182082A (en) | Fuel supply system for engine | |
| JP2008215125A (en) | Fuel supply system for internal combustion engine | |
| JPS6030416A (en) | Stratiform charging engine | |
| JPH02277956A (en) | Bifuel diesel engine | |
| JPS6380055A (en) | Fuel supply device for engine | |
| JPH0137582B2 (en) | ||
| KR800000461B1 (en) | Assisting device to start for internal combustion engine | |
| JP2000130264A (en) | Compound mixer for gas fuel | |
| JPH0727019A (en) | Fuel feeder for gas fuel engine | |
| JPH0634582Y2 (en) | Double intake valve engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |