JP2923123B2 - 火花点火ガス内燃機関 - Google Patents
火花点火ガス内燃機関Info
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- gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1448—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は天然ガス等のガス燃料を
用いた副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関に関し、特
に機関の燃焼効率を改善したものである。
用いた副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関に関し、特
に機関の燃焼効率を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料としてガソリン等を主体とす
る火花点火内燃機関よりも、熱効率や排気公害等の点で
有利な液化天然ガス等のガス燃料を用いた火花点火ガス
内燃機関が見直されつつある。この火花点火ガス内燃機
関の基本的な構造は、ガソリン機関とほぼ同じである
が、ガス漏れや空気の混入による爆発防止のため、ガス
遮断弁等の安全装置を組み込む必要がある等の点で、ガ
ソリン機関における燃料供給方式等とは相違する。
る火花点火内燃機関よりも、熱効率や排気公害等の点で
有利な液化天然ガス等のガス燃料を用いた火花点火ガス
内燃機関が見直されつつある。この火花点火ガス内燃機
関の基本的な構造は、ガソリン機関とほぼ同じである
が、ガス漏れや空気の混入による爆発防止のため、ガス
遮断弁等の安全装置を組み込む必要がある等の点で、ガ
ソリン機関における燃料供給方式等とは相違する。
【０００３】図２に従来から知られている副室燃焼方式
の火花点火ガス内燃機関を示す。
の火花点火ガス内燃機関を示す。
【０００４】図２に示すように、機関１０１のクランク
軸１０２にはコンロッド１０３を介してピストン１０４
が連結され、このピストン１０４はシリンダブロック１
０５に摺動自在に支持されている。そして、シリンダブ
ロック１０５には吸気弁１０６及び排気弁１０７を摺動
自在に保持するシリンダヘッド１０８が取付けられてい
る。また、このシリンダヘッド１０８とシリンダブロッ
ク１０５とピストン１０４とで囲まれた主燃焼室１０９
にはこの主燃焼室１０９にそれぞれ臨む吸気弁１０６を
介して吸気管１１０（混合ガス管１１１）が連通すると
共に、排気弁１０７を介して排気管１１２（排気出口管
１１３）がそれぞれ連通している。
軸１０２にはコンロッド１０３を介してピストン１０４
が連結され、このピストン１０４はシリンダブロック１
０５に摺動自在に支持されている。そして、シリンダブ
ロック１０５には吸気弁１０６及び排気弁１０７を摺動
自在に保持するシリンダヘッド１０８が取付けられてい
る。また、このシリンダヘッド１０８とシリンダブロッ
ク１０５とピストン１０４とで囲まれた主燃焼室１０９
にはこの主燃焼室１０９にそれぞれ臨む吸気弁１０６を
介して吸気管１１０（混合ガス管１１１）が連通すると
共に、排気弁１０７を介して排気管１１２（排気出口管
１１３）がそれぞれ連通している。
【０００５】吸気管１１０の途中には運転者のアクセル
操作に連動する吸入空気流量調整弁１１４を組付けたガ
スミキサー１１５及び吸気ブロア１１６が設けられると
共に、排気管１１２には排気タービン１１７が設けられ
ている。この吸気ブロア１１６と排気タービン１１７と
はその駆動軸が直結されている。ガスミキサー１１５に
は図示しない燃料貯蔵ボンベからのガス燃料の通路とな
る燃料供給管１１８が連通しており、この燃料供給管１
１８にはレギュレータ１１９が設けられると共に、ガス
ミキサー１１５に臨むこの燃料供給管１１８の下流端に
はガス燃料の流量を調整する流量調整弁１２０が介装さ
れている。
操作に連動する吸入空気流量調整弁１１４を組付けたガ
スミキサー１１５及び吸気ブロア１１６が設けられると
共に、排気管１１２には排気タービン１１７が設けられ
ている。この吸気ブロア１１６と排気タービン１１７と
はその駆動軸が直結されている。ガスミキサー１１５に
は図示しない燃料貯蔵ボンベからのガス燃料の通路とな
る燃料供給管１１８が連通しており、この燃料供給管１
１８にはレギュレータ１１９が設けられると共に、ガス
ミキサー１１５に臨むこの燃料供給管１１８の下流端に
はガス燃料の流量を調整する流量調整弁１２０が介装さ
れている。
【０００６】一方、シリンダヘッド１０８の中央部には
主燃焼室１０９に臨む副室１２１が形成されている。点
火プラグ１２２の先端部が臨むこの副室１２２には燃料
供給管１１８から分岐する副室用燃料供給管１２３が連
通しており、この副室用燃料供給管１２３の途中には副
室１２１へのガス燃料の供給量、即ち、ガス燃料供給圧
力を調整するための安全装置として機能する開閉可能な
副室ガス圧調整弁１２４とピストン１０４が上昇する圧
縮行程の際のガス燃料の逆流を防止するための逆止弁１
２５がその上流側から順に介装されている。
主燃焼室１０９に臨む副室１２１が形成されている。点
火プラグ１２２の先端部が臨むこの副室１２２には燃料
供給管１１８から分岐する副室用燃料供給管１２３が連
通しており、この副室用燃料供給管１２３の途中には副
室１２１へのガス燃料の供給量、即ち、ガス燃料供給圧
力を調整するための安全装置として機能する開閉可能な
副室ガス圧調整弁１２４とピストン１０４が上昇する圧
縮行程の際のガス燃料の逆流を防止するための逆止弁１
２５がその上流側から順に介装されている。
【０００７】なお、吸入空気流量調整弁１１４及び流量
調整弁１２０には図示しない制御装置がそれぞれ接続さ
れており、クランク軸１０２の回転数（以下、これを機
関回転数と呼称する）と吸入空気流量調整弁１１４の開
度とに基づく燃料供給量を設定し、これに対応する開放
期間を流量調整弁１２０に与え、ガス燃料の圧力をそれ
ぞれ最適に制御している。
調整弁１２０には図示しない制御装置がそれぞれ接続さ
れており、クランク軸１０２の回転数（以下、これを機
関回転数と呼称する）と吸入空気流量調整弁１１４の開
度とに基づく燃料供給量を設定し、これに対応する開放
期間を流量調整弁１２０に与え、ガス燃料の圧力をそれ
ぞれ最適に制御している。
【０００８】而して、燃料供給管１１８内を流れるガス
燃料は理論空燃比とすべく機関回転数と吸入空気流量調
整弁１１４の開度とに基づく燃料供給量が制御装置にに
よって制御され、これに対応する開放期間が流量調整弁
１２０に与えられる。これにより、ガスミキサー１１５
内にて空気とガス燃料とが均一に混合され、混合ガス管
１１１を通って主燃焼室１０９内に送り込まれる。
燃料は理論空燃比とすべく機関回転数と吸入空気流量調
整弁１１４の開度とに基づく燃料供給量が制御装置にに
よって制御され、これに対応する開放期間が流量調整弁
１２０に与えられる。これにより、ガスミキサー１１５
内にて空気とガス燃料とが均一に混合され、混合ガス管
１１１を通って主燃焼室１０９内に送り込まれる。
【０００９】一方、副室用燃料供給管１２２内を流れる
ガス燃料は適切な圧力に調整され、ピストン１０４が上
昇する圧縮行程の途中で逆止弁１２５を介し、このガス
燃料が副室１２１内に圧送される。また、この圧縮行程
の途中にて、主燃焼室１０９内の理論空燃比に設定され
た混合気の一部が副室１２１側へ流込み、副室用燃料供
給管１２３側からこの副室１２１内に供給されたガス燃
料と混ざり合う。そして、圧縮行程の終了前に起こる点
火プラグ１２２の火花放電により、副室１２１内のガス
燃料が着火し、その火炎が主燃焼室１０９側へと伝搬し
て行く。
ガス燃料は適切な圧力に調整され、ピストン１０４が上
昇する圧縮行程の途中で逆止弁１２５を介し、このガス
燃料が副室１２１内に圧送される。また、この圧縮行程
の途中にて、主燃焼室１０９内の理論空燃比に設定され
た混合気の一部が副室１２１側へ流込み、副室用燃料供
給管１２３側からこの副室１２１内に供給されたガス燃
料と混ざり合う。そして、圧縮行程の終了前に起こる点
火プラグ１２２の火花放電により、副室１２１内のガス
燃料が着火し、その火炎が主燃焼室１０９側へと伝搬し
て行く。
【００１０】なお、このような副室燃焼方式の火花点火
ガス内燃機関にあっては、内燃機関の負荷調整は制御装
置によって流量調整弁１２０が調整され、また、負荷に
応じて予め求めた適性空気過剰率になるように吸入空気
流量調整弁１１４が調整されて内燃機関を運転してい
る。
ガス内燃機関にあっては、内燃機関の負荷調整は制御装
置によって流量調整弁１２０が調整され、また、負荷に
応じて予め求めた適性空気過剰率になるように吸入空気
流量調整弁１１４が調整されて内燃機関を運転してい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の副室燃
焼方式の火花点火ガス内燃機関にあっては、一般に、希
薄燃焼方式が多く、空気過剰率がガス理論混合比の２倍
程度の希薄ガス燃焼で低ＮＯｘ・高効率ガスエンジンで
あり、また、多量の空気量を確保するため過給機付エン
ジンが多い。この希薄燃焼ガスエンジンは空気過剰率に
よる燃焼への影響が大きく、希薄すぎると着火率が悪化
して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノッキン
グやＮＯｘ排出量の増大を招いてしまう。
焼方式の火花点火ガス内燃機関にあっては、一般に、希
薄燃焼方式が多く、空気過剰率がガス理論混合比の２倍
程度の希薄ガス燃焼で低ＮＯｘ・高効率ガスエンジンで
あり、また、多量の空気量を確保するため過給機付エン
ジンが多い。この希薄燃焼ガスエンジンは空気過剰率に
よる燃焼への影響が大きく、希薄すぎると着火率が悪化
して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノッキン
グやＮＯｘ排出量の増大を招いてしまう。
【００１２】近年、都市ガスを燃料とする上記希薄燃焼
ガスエンジンが多く設置されるようになってきている。
都市ガスの供給圧力は一般に１．５kg/cm2ｆ以上である
が、副室を有し過給機で燃料ガスを混合する方式では、
高負荷域になると吸気ブロアの吐出圧力が、一般に、
１．０kg/cm2ｆを越えて１．２〜１．５kg/cm2ｆに達し
てしまう。そのため、吸入行程時のシリンダ内圧力も同
程度の圧力となることから燃料ガスとの圧力差が極めて
小さく、あるいは逆転して燃料ガスをシリンダ内に供給
することができなくなってしまうことがある。従って、
このようなエンジンでは高い平均有効圧力を求めること
が難しく、高過給、高性能な内燃機関を設計する際の課
題となっている。
ガスエンジンが多く設置されるようになってきている。
都市ガスの供給圧力は一般に１．５kg/cm2ｆ以上である
が、副室を有し過給機で燃料ガスを混合する方式では、
高負荷域になると吸気ブロアの吐出圧力が、一般に、
１．０kg/cm2ｆを越えて１．２〜１．５kg/cm2ｆに達し
てしまう。そのため、吸入行程時のシリンダ内圧力も同
程度の圧力となることから燃料ガスとの圧力差が極めて
小さく、あるいは逆転して燃料ガスをシリンダ内に供給
することができなくなってしまうことがある。従って、
このようなエンジンでは高い平均有効圧力を求めること
が難しく、高過給、高性能な内燃機関を設計する際の課
題となっている。
【００１３】また、副室燃焼方式の火花点火ガスエンジ
ンにあっては、副室内の燃焼制御がエンジン性能や排気
ガスの発生に対して非常に重要であるものの、副室への
燃料ガスの供給量は、直接、副室内の空燃比に影響を与
えるために着火を左右して燃焼全体を支配すると共に、
燃焼初期に発生する窒素酸化物の発生量に大きな影響を
及ぼしてしまう。従って、副室への燃料ガスの供給量、
即ち、供給圧力はできるだけ高くし、流量調整弁を調整
して供給することが望ましいが、従来、この流量調整弁
による副室への燃料ガスの供給圧力の調整は困難であっ
た。
ンにあっては、副室内の燃焼制御がエンジン性能や排気
ガスの発生に対して非常に重要であるものの、副室への
燃料ガスの供給量は、直接、副室内の空燃比に影響を与
えるために着火を左右して燃焼全体を支配すると共に、
燃焼初期に発生する窒素酸化物の発生量に大きな影響を
及ぼしてしまう。従って、副室への燃料ガスの供給量、
即ち、供給圧力はできるだけ高くし、流量調整弁を調整
して供給することが望ましいが、従来、この流量調整弁
による副室への燃料ガスの供給圧力の調整は困難であっ
た。
【００１４】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、燃焼効率の向上を図った火花点火ガス内燃機
関を提供することを目的とする。
であって、燃焼効率の向上を図った火花点火ガス内燃機
関を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明による火花点火ガス内燃機関は、主燃焼室
と、該主燃焼室に連通して該主燃焼室への吸入空気量を
調整する吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管と、該
吸気管の途中に設けられた空気圧縮機と、前記吸気管を
介して前記主燃焼室内にガス燃料を供給するための燃料
供給管と、該燃料供給管の途中に設けられて前記主燃焼
室に対するガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量調整
弁と、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部が該副室
内に臨んで前記ガス燃料を点火させる点火プラグと、前
記燃料流量調整弁よりも上流側に前記燃料供給管から分
岐して設けられ前記副室内に前記ガス燃料を供給するた
めの副室用燃料供給管と、前記主燃焼室に連通して該主
燃焼室内に発生した排気ガスを外部に排出する排気管
と、該排気管の途中に設けられて前記空気圧縮機を駆動
する過給機とを有する火花点火ガス内燃機関において、
前記燃料供給管から分岐してその分岐点に切換弁が設け
られたバイパス管と、該バイパス管の途中に設けられた
燃料ガス圧縮機と、前記過給機よりも上流に前記排気管
から分岐してその分岐点に切換弁が設けられた分岐管
と、該分岐管に設けられて前記燃料ガス圧縮機を駆動す
る第２過給機と、前記分岐管の途中に設けられて排気ガ
スの排出量を変更可能な排気流量調整弁と、前記吸気管
に設けられて吸気圧力を測定する吸気圧センサと、前記
排気管に設けられて排気ガス圧力を測定する排気圧セン
サと、前記吸気圧センサ及び排気圧センサの測定結果か
ら前記燃料切換弁及び排気切換弁及び排気流量調整弁の
開閉を制御する制御装置とを具えたことを特徴とするも
のである。
めの本発明による火花点火ガス内燃機関は、主燃焼室
と、該主燃焼室に連通して該主燃焼室への吸入空気量を
調整する吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管と、該
吸気管の途中に設けられた空気圧縮機と、前記吸気管を
介して前記主燃焼室内にガス燃料を供給するための燃料
供給管と、該燃料供給管の途中に設けられて前記主燃焼
室に対するガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量調整
弁と、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部が該副室
内に臨んで前記ガス燃料を点火させる点火プラグと、前
記燃料流量調整弁よりも上流側に前記燃料供給管から分
岐して設けられ前記副室内に前記ガス燃料を供給するた
めの副室用燃料供給管と、前記主燃焼室に連通して該主
燃焼室内に発生した排気ガスを外部に排出する排気管
と、該排気管の途中に設けられて前記空気圧縮機を駆動
する過給機とを有する火花点火ガス内燃機関において、
前記燃料供給管から分岐してその分岐点に切換弁が設け
られたバイパス管と、該バイパス管の途中に設けられた
燃料ガス圧縮機と、前記過給機よりも上流に前記排気管
から分岐してその分岐点に切換弁が設けられた分岐管
と、該分岐管に設けられて前記燃料ガス圧縮機を駆動す
る第２過給機と、前記分岐管の途中に設けられて排気ガ
スの排出量を変更可能な排気流量調整弁と、前記吸気管
に設けられて吸気圧力を測定する吸気圧センサと、前記
排気管に設けられて排気ガス圧力を測定する排気圧セン
サと、前記吸気圧センサ及び排気圧センサの測定結果か
ら前記燃料切換弁及び排気切換弁及び排気流量調整弁の
開閉を制御する制御装置とを具えたことを特徴とするも
のである。
【００１６】
【作用】吸気圧センサが吸気圧力を測定すると共に排気
圧センサが排気ガス圧力を測定し、この吸気圧力及び排
気ガス圧力が予め設定された所定値より大きい場合、制
御装置は燃料切換弁を開いて燃料ガスをバイパス管に供
給する。このとき、制御装置は排気切換弁を開くと共に
排気流量調整弁を調整して排気ガスを必要量分岐管に供
給し、第２過給機を駆動することで燃料ガス圧縮機を駆
動する。すると、燃料ガスは圧縮加圧されて圧力が上昇
し、高圧のガス燃料が内燃機関の主燃焼室に送られる。
圧センサが排気ガス圧力を測定し、この吸気圧力及び排
気ガス圧力が予め設定された所定値より大きい場合、制
御装置は燃料切換弁を開いて燃料ガスをバイパス管に供
給する。このとき、制御装置は排気切換弁を開くと共に
排気流量調整弁を調整して排気ガスを必要量分岐管に供
給し、第２過給機を駆動することで燃料ガス圧縮機を駆
動する。すると、燃料ガスは圧縮加圧されて圧力が上昇
し、高圧のガス燃料が内燃機関の主燃焼室に送られる。
【００１７】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１８】図１に本発明に本発明の一実施例に係る副
室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関の概略を示す。
室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関の概略を示す。
【００１９】図１に示すように、機関１１のクランク軸
１２にはコンロッド１３を介してピストン１４が連結さ
れ、このピストン１４はシリンダブロック１５に摺動自
在に支持されている。そして、このシリンダブロック１
５には吸気弁１６及び排気弁１７を摺動自在に保持する
シリンダヘッド１８が取付けられている。また、このシ
リンダヘッド１８とシリンダブロック１５とピストン１
４とで囲まれた主燃焼室１９にはこの主燃焼室１９にそ
れぞれ臨む吸気弁１６を介して吸気管２０（混合ガス管
２１）が連通すると共に、排気弁１７を介して排気集合
管２２（排気出口管２３）がそれぞれ連通している。
１２にはコンロッド１３を介してピストン１４が連結さ
れ、このピストン１４はシリンダブロック１５に摺動自
在に支持されている。そして、このシリンダブロック１
５には吸気弁１６及び排気弁１７を摺動自在に保持する
シリンダヘッド１８が取付けられている。また、このシ
リンダヘッド１８とシリンダブロック１５とピストン１
４とで囲まれた主燃焼室１９にはこの主燃焼室１９にそ
れぞれ臨む吸気弁１６を介して吸気管２０（混合ガス管
２１）が連通すると共に、排気弁１７を介して排気集合
管２２（排気出口管２３）がそれぞれ連通している。
【００２０】吸気管２０の途中には運転者のアクセル操
作に連動する吸入空気流量調整弁２４を組付けたガスミ
キサー２５及び吸気ブロア２６（空気圧縮機）が設けら
れると共に、排気集合管２２には排気タービン２７（過
給機）が設けられている。この吸気ブロア２６と排気タ
ービン２７とはその駆動軸が直結されている。ガスミキ
サー２５には図示しない燃料貯蔵ボンベからのガス燃料
の通路となる燃料供給管２８が連通しており、この燃料
供給管２８にはレギュレータ２９が設けられると共に、
ガスミキサー２５に臨むこの燃料供給管２８の下流端に
はガス燃料の流量を調整する流量調整弁３０が介装さ
れ、これによりガス燃料供給量を調整して機関１１の負
荷調整を行っている。
作に連動する吸入空気流量調整弁２４を組付けたガスミ
キサー２５及び吸気ブロア２６（空気圧縮機）が設けら
れると共に、排気集合管２２には排気タービン２７（過
給機）が設けられている。この吸気ブロア２６と排気タ
ービン２７とはその駆動軸が直結されている。ガスミキ
サー２５には図示しない燃料貯蔵ボンベからのガス燃料
の通路となる燃料供給管２８が連通しており、この燃料
供給管２８にはレギュレータ２９が設けられると共に、
ガスミキサー２５に臨むこの燃料供給管２８の下流端に
はガス燃料の流量を調整する流量調整弁３０が介装さ
れ、これによりガス燃料供給量を調整して機関１１の負
荷調整を行っている。
【００２１】一方、シリンダヘッド１８の中央部には主
燃焼室１９に臨む副室３１が形成されている。点火プラ
グ３２の先端部が臨むこの副室３１には燃料供給管２８
から分岐する副室用燃料供給管３３が連通しており、こ
の副室用燃料供給管３３の途中には副室３１へのガス燃
料の供給量、即ち、ガス燃料供給圧力を調整するための
安全装置として機能する開閉可能な副室ガス圧調整弁３
４とピストン１４が上昇する圧縮行程の際のガス燃料の
逆流を防止するための逆止弁３５がその上流側から順に
介装されている。
燃焼室１９に臨む副室３１が形成されている。点火プラ
グ３２の先端部が臨むこの副室３１には燃料供給管２８
から分岐する副室用燃料供給管３３が連通しており、こ
の副室用燃料供給管３３の途中には副室３１へのガス燃
料の供給量、即ち、ガス燃料供給圧力を調整するための
安全装置として機能する開閉可能な副室ガス圧調整弁３
４とピストン１４が上昇する圧縮行程の際のガス燃料の
逆流を防止するための逆止弁３５がその上流側から順に
介装されている。
【００２２】また、燃料供給管２８にはその途中から分
岐して迂回した後に再びこの燃料供給管２８に合流する
バイパス管４１が設けられている。そして、燃料供給管
２８とバイパス管４１の分岐点に切換弁４２が設けられ
ると共に、バイパス管４１の途中に燃料ガス圧縮機４３
が設けられている。一方、排気出口管２３には排気ター
ビン２７よりも上流に位置する中途部から分岐した分岐
管４４が設けられている。そして、この分岐管４４には
上流側から燃料切換弁４５と排気ガスの排出量を変更可
能な排気流量調整弁４６、並びに第２過給機としての排
気タービン４７がそれぞれ設けられている。この排気タ
ービン４７は燃料ガス圧縮機４３とその駆動軸が直結さ
れており、燃料ガス圧縮機４３は排気タービン４７の駆
動によって駆動することができるようになっている。
岐して迂回した後に再びこの燃料供給管２８に合流する
バイパス管４１が設けられている。そして、燃料供給管
２８とバイパス管４１の分岐点に切換弁４２が設けられ
ると共に、バイパス管４１の途中に燃料ガス圧縮機４３
が設けられている。一方、排気出口管２３には排気ター
ビン２７よりも上流に位置する中途部から分岐した分岐
管４４が設けられている。そして、この分岐管４４には
上流側から燃料切換弁４５と排気ガスの排出量を変更可
能な排気流量調整弁４６、並びに第２過給機としての排
気タービン４７がそれぞれ設けられている。この排気タ
ービン４７は燃料ガス圧縮機４３とその駆動軸が直結さ
れており、燃料ガス圧縮機４３は排気タービン４７の駆
動によって駆動することができるようになっている。
【００２３】また、吸気管２０には吸気ブロア２６によ
る吐出圧力（吸気圧力）を測定する吸気圧センサ４８が
設けられている。一方、排気出口管２３のおける分岐管
４４との分岐部の上流側に主燃焼室１９からの排気ガス
圧力を測定する排気圧センサ４９が設けられている。そ
して、この吸気圧センサ４８及び排気圧センサ４９は制
御装置５０に接続されており、両者の測定結果をこの制
御装置５０に出力している。また、制御装置５０は燃料
切換弁４２及び排気切換弁４５、排気流量調整弁４６と
接続されており、各弁４２，４５，４６の開閉を制御す
ることができるようになっている。
る吐出圧力（吸気圧力）を測定する吸気圧センサ４８が
設けられている。一方、排気出口管２３のおける分岐管
４４との分岐部の上流側に主燃焼室１９からの排気ガス
圧力を測定する排気圧センサ４９が設けられている。そ
して、この吸気圧センサ４８及び排気圧センサ４９は制
御装置５０に接続されており、両者の測定結果をこの制
御装置５０に出力している。また、制御装置５０は燃料
切換弁４２及び排気切換弁４５、排気流量調整弁４６と
接続されており、各弁４２，４５，４６の開閉を制御す
ることができるようになっている。
【００２４】而して、吸入空気は吸気管２０を通って排
気タービン２７と直結された吸気ブロア２６によって加
圧され、吸入空気流量調整弁２４により空気流量が調整
されてガスミキサー２５に供給される一方、燃料供給管
２８内を流れるガス燃料はレギュレータ２９により一定
圧に調整されると共に流量調整弁３０によりガス燃料の
流量が調整されてガスミキサー２５に供給される。ここ
でガスミキサー２５によって空気とガス燃料とが均一に
混合され、混合管２１を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。
気タービン２７と直結された吸気ブロア２６によって加
圧され、吸入空気流量調整弁２４により空気流量が調整
されてガスミキサー２５に供給される一方、燃料供給管
２８内を流れるガス燃料はレギュレータ２９により一定
圧に調整されると共に流量調整弁３０によりガス燃料の
流量が調整されてガスミキサー２５に供給される。ここ
でガスミキサー２５によって空気とガス燃料とが均一に
混合され、混合管２１を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。
【００２５】一方、副室用燃料供給管３３内を流れるガ
ス燃料も副室ガス圧調整弁３４によってガス燃料の供給
量（ガス燃料供給圧力）が調整され、吸気行程時に副室
３１内に送込まれる。この燃料ガスの吸入時期は主に副
室３１内の圧力が低い吸入行程時に導入されるものであ
って、副室ガス供給圧力は吸入行程時に副室３１内の圧
力より十分高くしてあるために副室ガス圧調整弁３４に
より必要なガス燃料量に調整される。そして、ピストン
１４の圧縮行程の終了前に起こる点火プラグ３２の火花
放電によって副室３１内のガス燃料が着火し、その火炎
が主燃焼室１９側へと伝搬して行く。
ス燃料も副室ガス圧調整弁３４によってガス燃料の供給
量（ガス燃料供給圧力）が調整され、吸気行程時に副室
３１内に送込まれる。この燃料ガスの吸入時期は主に副
室３１内の圧力が低い吸入行程時に導入されるものであ
って、副室ガス供給圧力は吸入行程時に副室３１内の圧
力より十分高くしてあるために副室ガス圧調整弁３４に
より必要なガス燃料量に調整される。そして、ピストン
１４の圧縮行程の終了前に起こる点火プラグ３２の火花
放電によって副室３１内のガス燃料が着火し、その火炎
が主燃焼室１９側へと伝搬して行く。
【００２６】その後、この燃焼が終了し、排気行程時に
排気弁１７が開いて排気ガスは排気出口管２３を通って
排気タービン２７に送られ、ここで一部排気エネルギー
が回収され、排気タービン２７によって吸気ブロア２６
を駆動することができる。そして、排気ガスは排気集合
管２２を通って図示しない煙突等から大部分が大気に放
出される。
排気弁１７が開いて排気ガスは排気出口管２３を通って
排気タービン２７に送られ、ここで一部排気エネルギー
が回収され、排気タービン２７によって吸気ブロア２６
を駆動することができる。そして、排気ガスは排気集合
管２２を通って図示しない煙突等から大部分が大気に放
出される。
【００２７】ところで、火花点火ガス内燃機関にあって
は、燃料として都市ガスを使用しており、高負荷域にな
ると吸気ブロアの吐出圧力が上昇して吸入行程時のシリ
ンダ内圧と同程度となり、燃料ガスをシリンダ内に供給
することができなくなってしまうことがある。従って、
本実施例では、燃料ガスの加圧時期について予めエンジ
ン負荷と過給機性能、排気エネルギなどの関係を実験に
よって求めて調整し、制御装置５０に記憶させておく。
そして、機関１１の運転中に吸気圧力及び排気ガス圧力
を測定し、その測定値が一定値以上であったときに、燃
料ガスを加圧圧縮してエンジンに供給している。
は、燃料として都市ガスを使用しており、高負荷域にな
ると吸気ブロアの吐出圧力が上昇して吸入行程時のシリ
ンダ内圧と同程度となり、燃料ガスをシリンダ内に供給
することができなくなってしまうことがある。従って、
本実施例では、燃料ガスの加圧時期について予めエンジ
ン負荷と過給機性能、排気エネルギなどの関係を実験に
よって求めて調整し、制御装置５０に記憶させておく。
そして、機関１１の運転中に吸気圧力及び排気ガス圧力
を測定し、その測定値が一定値以上であったときに、燃
料ガスを加圧圧縮してエンジンに供給している。
【００２８】即ち、吸気圧センサ４８が吸気管２０の吸
気圧力を測定すると共に、排気圧センサ４９が排気出口
管２３の排気ガス圧力を測定し、この吸気圧力及び排気
ガス圧力の測定値が予め設定された所定値と比較してそ
の結果により制御装置５０が燃料切換弁４２及び排気切
換弁４５、排気流量調整弁４６の開閉を制御する。ここ
で、吸気圧力及び排気ガス圧力の測定値が予め設定され
た所定値よりも小さい場合、制御装置５０はエンジンが
低負荷域であることを検知する。従って、燃料切換弁４
２によってバイパス管４１へのガス燃料の流入を阻止し
て、前述したように、ガスミキサー２５に直接ガス燃料
を供給して燃焼を行い、また、排気切換弁４５によって
分岐管４４への排気ガスの流出を阻止して排気集合管２
２から直接排気ガスを排出する。
気圧力を測定すると共に、排気圧センサ４９が排気出口
管２３の排気ガス圧力を測定し、この吸気圧力及び排気
ガス圧力の測定値が予め設定された所定値と比較してそ
の結果により制御装置５０が燃料切換弁４２及び排気切
換弁４５、排気流量調整弁４６の開閉を制御する。ここ
で、吸気圧力及び排気ガス圧力の測定値が予め設定され
た所定値よりも小さい場合、制御装置５０はエンジンが
低負荷域であることを検知する。従って、燃料切換弁４
２によってバイパス管４１へのガス燃料の流入を阻止し
て、前述したように、ガスミキサー２５に直接ガス燃料
を供給して燃焼を行い、また、排気切換弁４５によって
分岐管４４への排気ガスの流出を阻止して排気集合管２
２から直接排気ガスを排出する。
【００２９】一方、吸気圧力及び排気ガス圧力の測定値
が予め設定された所定値よりも大きい場合、制御装置５
０はエンジンが高負荷域であることを検知する。従っ
て、燃料切換弁４２を開いて燃料ガスをバイパス管４１
に供給する。このとき、制御装置５０は排気切換弁４５
を開いて分岐管４４に排気ガスを排出する。そして、排
気流量調整弁４６を調整して排気ガスを必要量分岐管４
４に供給すると、排気タービン４７が駆動してこの排気
タービン４７と直結している燃料ガス圧縮機４３を駆動
する。すると、バイパス管４１に供給された燃料ガスは
この燃料ガス圧縮機４３によって圧縮加圧されて圧力が
上昇し、高圧のガス燃料がガスミキサー２５に供給さ
れ、ガス燃料の理論混合比（空気過剰率）の２倍程度の
希薄状態で混合管２１を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。
が予め設定された所定値よりも大きい場合、制御装置５
０はエンジンが高負荷域であることを検知する。従っ
て、燃料切換弁４２を開いて燃料ガスをバイパス管４１
に供給する。このとき、制御装置５０は排気切換弁４５
を開いて分岐管４４に排気ガスを排出する。そして、排
気流量調整弁４６を調整して排気ガスを必要量分岐管４
４に供給すると、排気タービン４７が駆動してこの排気
タービン４７と直結している燃料ガス圧縮機４３を駆動
する。すると、バイパス管４１に供給された燃料ガスは
この燃料ガス圧縮機４３によって圧縮加圧されて圧力が
上昇し、高圧のガス燃料がガスミキサー２５に供給さ
れ、ガス燃料の理論混合比（空気過剰率）の２倍程度の
希薄状態で混合管２１を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。
【００３０】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の火花点火ガス内燃機関によれば、主燃焼室
に吸入空気流量調整弁及び空気圧縮機が設けられた吸気
管を接続すると共にその吸気管を介して燃料流量調整弁
が設けられた燃料供給管を接続し、主燃焼室に連通する
副室内に臨んでガス燃料を点火させる点火プラグを設け
ると共に燃料供給管から分岐して副室内にガス燃料を供
給する副室用燃料供給管を接続し、且つ、主燃焼室に空
気圧縮機を駆動する過給機が設けられた排気管を接続し
た火花点火ガス内燃機関において、燃料供給管から分岐
して切換弁が設けられたバイパス管を形成してそのバイ
パス管の途中に燃料ガス圧縮機を設ける一方、過給機よ
りも上流に排気管から分岐して切換弁が設けられた分岐
管を形成してその分岐管に燃料ガス圧縮機を駆動する第
２過給機及び排気流量調整弁を設け、吸気管に吸気圧セ
ンサを排気管に排気圧センサをそれぞれ設け、制御装置
によって吸気圧センサ及び排気圧センサの測定結果から
燃料切換弁及び排気切換弁及び排気流量調整弁の開閉を
制御するようにしたので、吸気圧力及び排気ガス圧力の
測定値が予め設定された所定値より大きい場合には燃料
切換弁を開いて燃料ガスをバイパス管に供給すると共に
排気切換弁を開いて排気ガスを必要量分岐管に供給して
第２過給機を駆動し、燃料ガス圧縮機を駆動することで
燃料ガスを圧縮加圧して高圧のガス燃料を内燃機関の主
燃焼室に送ることができる。従って、高平均有効圧力を
求めて高過給で高性能な内燃機関を達成することができ
ると共に、副室への燃料ガスの供給量を十分確保するこ
とによりに空燃比制御が可能となって窒素酸化物の発生
量を大幅に抑制でき、その結果、燃焼効率の向上を図る
ことができる。
うに本発明の火花点火ガス内燃機関によれば、主燃焼室
に吸入空気流量調整弁及び空気圧縮機が設けられた吸気
管を接続すると共にその吸気管を介して燃料流量調整弁
が設けられた燃料供給管を接続し、主燃焼室に連通する
副室内に臨んでガス燃料を点火させる点火プラグを設け
ると共に燃料供給管から分岐して副室内にガス燃料を供
給する副室用燃料供給管を接続し、且つ、主燃焼室に空
気圧縮機を駆動する過給機が設けられた排気管を接続し
た火花点火ガス内燃機関において、燃料供給管から分岐
して切換弁が設けられたバイパス管を形成してそのバイ
パス管の途中に燃料ガス圧縮機を設ける一方、過給機よ
りも上流に排気管から分岐して切換弁が設けられた分岐
管を形成してその分岐管に燃料ガス圧縮機を駆動する第
２過給機及び排気流量調整弁を設け、吸気管に吸気圧セ
ンサを排気管に排気圧センサをそれぞれ設け、制御装置
によって吸気圧センサ及び排気圧センサの測定結果から
燃料切換弁及び排気切換弁及び排気流量調整弁の開閉を
制御するようにしたので、吸気圧力及び排気ガス圧力の
測定値が予め設定された所定値より大きい場合には燃料
切換弁を開いて燃料ガスをバイパス管に供給すると共に
排気切換弁を開いて排気ガスを必要量分岐管に供給して
第２過給機を駆動し、燃料ガス圧縮機を駆動することで
燃料ガスを圧縮加圧して高圧のガス燃料を内燃機関の主
燃焼室に送ることができる。従って、高平均有効圧力を
求めて高過給で高性能な内燃機関を達成することができ
ると共に、副室への燃料ガスの供給量を十分確保するこ
とによりに空燃比制御が可能となって窒素酸化物の発生
量を大幅に抑制でき、その結果、燃焼効率の向上を図る
ことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る副室燃焼方式の火花点
火ガス内燃機関を表すの概略図である。
火ガス内燃機関を表すの概略図である。
【図２】従来の副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関を
表すの概略図である。
表すの概略図である。
１１ 機関 １９ 主燃焼室 ２０ 吸気管 ２２ 排気集合管 ２４ 吸入空気流量調整弁 ２６ 吸気ブロア（圧縮機） ２７ 排気タービン（過給機） ２８ 燃料供給管 ３０ 燃料流量調整弁 ３１ 副室 ３２ 点火プラグ ３３ 副室用燃料供給管 ４１ バイパス管 ４２ 空気切換弁 ４３ 燃料ガス圧縮機 ４４ 分岐管 ４５ 排気切換弁 ４６ 排気流量調整弁 ４７ 排気タービン（第２過給機） ４８ 吸気圧センサ ４９ 排気圧センサ ５０ 制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 主燃焼室と、該主燃焼室に連通して該主
燃焼室への吸入空気量を調整する吸入空気流量調整弁が
設けられた吸気管と、該吸気管の途中に設けられた空気
圧縮機と、前記吸気管を介して前記主燃焼室内にガス燃
料を供給するための燃料供給管と、該燃料供給管の途中
に設けられて前記主燃焼室に対するガス燃料の供給量を
変更可能な燃料流量調整弁と、前記主燃焼室に連通する
副室と、先端部が該副室内に臨んで前記ガス燃料を点火
させる点火プラグと、前記燃料流量調整弁よりも上流側
に前記燃料供給管から分岐して設けられ前記副室内に前
記ガス燃料を供給するための副室用燃料供給管と、前記
主燃焼室に連通して該主燃焼室内に発生した排気ガスを
外部に排出する排気管と、該排気管の途中に設けられて
前記空気圧縮機を駆動する過給機とを有する火花点火ガ
ス内燃機関において、前記燃料供給管から分岐してその
分岐点に切換弁が設けられたバイパス管と、該バイパス
管の途中に設けられた燃料ガス圧縮機と、前記過給機よ
りも上流に前記排気管から分岐してその分岐点に切換弁
が設けられた分岐管と、該分岐管に設けられて前記燃料
ガス圧縮機を駆動する第２過給機と、前記分岐管の途中
に設けられて排気ガスの排出量を変更可能な排気流量調
整弁と、前記吸気管に設けられて吸気圧力を測定する吸
気圧センサと、前記排気管に設けられて排気ガス圧力を
測定する排気圧センサと、前記吸気圧センサ及び排気圧
センサの測定結果から前記燃料切換弁及び排気切換弁及
び排気流量調整弁の開閉を制御する制御装置とを具えた
ことを特徴とする火花点火ガス内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095074A JP2923123B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 火花点火ガス内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095074A JP2923123B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 火花点火ガス内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296058A JPH05296058A (ja) | 1993-11-09 |
| JP2923123B2 true JP2923123B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=14127835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095074A Expired - Fee Related JP2923123B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 火花点火ガス内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923123B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3081366B2 (ja) * | 1992-04-27 | 2000-08-28 | ヤンマーディーゼル株式会社 | 過給機付き副室式ガス機関 |
| WO1997029273A1 (en) * | 1996-02-12 | 1997-08-14 | Scfm Compression Systems, Company | Exhaust gas driven fuel gas pressure booster method and apparatus |
| JP5054051B2 (ja) * | 2009-03-04 | 2012-10-24 | 三井造船株式会社 | エンジンシステム |
| ES2652037T3 (es) * | 2015-07-29 | 2018-01-31 | Fuelsave Gmbh | Sistema de propulsión de vehículo y procedimiento para el funcionamiento de un sistema de propulsión de vehículo |
| JP6832173B2 (ja) * | 2017-01-26 | 2021-02-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料供給装置 |
| CN115095424A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种瞬态补偿超稀燃燃气发动机及方法 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095074A patent/JP2923123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296058A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990330 |
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