JP3065827B2 - ガスエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料に可燃ガスを用いる
ガスエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料として、通常ガソリンや
軽油が使用されており、その燃焼時の理論熱効率を大に
するには圧縮比を高めることが知られている。そして、
ガソリンエンジンでは空気との予混合気の圧縮比を８〜
９程度として燃焼させ、軽油の圧縮着火を行うディーゼ
ルエンジンではその圧縮比を１６〜２３程度にして運転
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、常温にて気化状
態の可燃ガスを燃料とするエンジンでは、その燃焼に際
しガソリンエンジンのようにガスと空気とを予混合して
燃焼させるには低圧力のため実用にならず、また、ガス
を圧縮して高圧にすると空気との混合を均一にすること
が困難となる。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は燃料とするガスと空気を混合さ
せるエアポケットや副燃焼室を設け、効率よく燃焼させ
ようとするガスエンジンの制御装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、常温で気体のガスを燃焼させるガ
スエンジンにおいて、シリンダの主燃焼室の上方に設け
られた副燃焼室と、該副燃焼室と主燃焼室との間の連絡
孔に設けられて主燃焼室方向に移動して開弁する連絡流
路弁と、該連絡流路弁を下方に駆動する電磁機構と、前
記の副燃焼室内のエアーポケットとなる空間に火花放電
する点火栓と、該エアーポケットと主燃焼室との間の空
気通路に設けられた電磁駆動による空気導入弁と、エン
ジン負荷に応じ前記の連絡流路弁と空気導入弁の開閉制
御および点火栓の着火制御を行う運転制御手段とを有す
るガスエンジンの制御装置が提供される。

【０００６】

【作用】主室と副室との連絡流路に連絡孔の他にサブ流
路となる空気通路を設けてエアポケットの空間を経て副
室に通じさせ、エンジンの運転時には空気通路の空気導
入弁を開きエアポケット部の混合気に着火させ、副室内
の混合気を燃焼させて連絡孔の連絡流路弁の開放により
主室内に吹出させて燃焼させるので、通常では空気と混
合し難い気体のガスの燃焼が効率よく行われる。

【０００７】

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかるガスエンジンの
制御装置の一実施例を示す構成ブロック図であり、図面
における１はピストン、２はシリンダで、ピストン１の
上部には高強度で耐熱性を有するセラミックスのピスト
ンヘッド１１が遮熱ガスケット１３を介してピストン胴
部１２に取付けられている。

【０００８】高強度のセラミックスからなるシリンダヘ
ッド２１の上方には耐熱性のあるセラミックスの副燃焼
室（副室）３が取付けられ、該副室３と主燃焼室（主
室）２２との連絡孔２３には下方に移動して開弁する連
絡流路弁４が配置されており、そのステム４１は副室３
の上部の軸穴３１により上下に移動自在に保持されると
ともに、軸穴３１の上方の電磁機構４２の駆動によって
連絡孔２３の開閉が行われるように構成されている。な
お、図示していないがシリンダヘッド２１の上方には吸
気口、および排気口が設けられて、それぞれ吸気弁およ
び排気弁が取付けられ、クランク軸の回転に応じて所定
のタイミングにて開閉弁を実施する。

【０００９】５は空気導入弁で、副室３と主室２２との
間のサブ流路となる空気通路２４に取付けられ、圧縮行
程における主室２２からの空気を副室３に取入れて初期
の燃焼用空気とするもので、そのステム５１は副室３の
側壁上方の軸受３２に支持され、上部に設けられた電磁
石５２への通電により空気通路２４を開放するものであ
る。なお、空気導入弁５の軸受３２と前記の連絡流路弁
４の軸穴３１とにはＣａＰ2 Ｏ6 にグラファイトを加え
た素材のブッシュ３４とブッシュ３３とがそれぞれ埋め
込まれている。

【００１０】６は点火栓で、前記の空気通路２４の上方
の副室側壁に装着されて火花放電を行うもので、その放
電ギャップ部６１と副室３の室内との間にはエアーポケ
ット３５の空間が設けられ、空気通路２４からの空気
と、ガス燃料弁７を介する燃料タンク７１からのガスと
の混合気に着火するものである。

【００１１】つぎに、８１は電磁弁制御器で電磁機構４
２や電磁石５２への通電を制御して連絡流路弁４や空気
導入弁５を開閉制御するもの、８２は点火栓制御器で点
火栓６に対して高電圧の通電制御をするもので、これら
の制御器８１，８２に対してはコントローラ８から制御
指令が発せられる。

【００１２】コントローラ８はマイクロコンピュータか
らなり、演算処理を行う中央制御装置、制御手順や処理
手段などを格納する各種メモリ、入／出力回路などを備
えている。そしてエンジンの回転数センサ８３、負荷セ
ンサ８４やクランク軸位置センサ８５などからの検出信
号が入力されると、所定の演算や処理が行われて電磁弁
制御器８１や点火栓制御器８２にそれぞれ制御指令が発
せられるように構成されている。

【００１３】図２は本実施例の作動の一例を示す処理フ
ロー図であり、つぎに同図を用いて本実施例の作動を説
明する。図２におけるステップ１ではエンジンの回転数
センサ８３、負荷センサ８４、クランク軸センサ８５か
らの各信号を入力し、ステップ２ではこれらの信号によ
りエンジン負荷Ｌを所定負荷Ｌａと比較する。そして負
荷Ｌが小さい場合にはステップ３に進み、大きい場合に
はステップ１３に移行する。

【００１４】エンジンが軽負荷でステップ３に進んだ場
合にはクランク軸角度θが吸気始めの上死点近傍の所定
角θ1Tに達したときガスの燃料弁７を開弁し（ステップ
４）、圧縮行程の所定角θ1Oのとき空気通路２４の空気
導入弁５を電磁石５２への通電により開弁して、エアー
ポケット３５に空気を導入してガスを混合させる（ステ
ップ５〜６）。

【００１５】ついでステップ７にて点火時期のθigに達
したときは点火栓８に高電圧を通電し、その火花放電に
よりエアーポケット３５の混合気に点火し、副室３の内
の混合気に着火させる。このため、副室内の圧力が上昇
するので、圧力上昇に合せて電磁機構４２に通電して連
絡流路弁４を開放し、燃え残りの混合気を主室２２に送
って燃焼させる。なおこのときはステップ１０にて空気
通路２４の空気導入弁５は閉鎖する。

【００１６】つぎのステップ１１では排気行程における
下死点の検出を行い、下死点に達したときはステップ１
２にて連絡流路弁１２を閉弁し、連絡孔２３を閉鎖して
始めのフローに戻ることになる。

【００１７】さきのステップ２でエンジン負荷が大でス
テップ１３に移行した場合は、高負荷時に適切なクラン
ク角θ2Tにて燃料弁７を開いて副室内にガスを導き、ま
たクランク角が圧縮行程のθ2Oで空気導入弁５を開弁し
て、エアーポケット３５に主室２２からの空気を導入す
る（ステップ１４〜１６）。そして、ステップ１７では
点火栓６への通電により副室内の混合気に着火して燃焼
させ、燃焼による高圧力にての連絡流路弁４の下方への
開弁に合せて電磁機構４２に通電してその開弁を保持す
るとともに、空気導入弁５の閉鎖を行う（ステップ１７
〜２０）。なおこの場合、高負荷時にて副室内の温度が
高く、内部のガスの活性化が進んでいるときは、空気導
入弁の開放による空気の導入のみで着火するため、点火
栓着火のステップが省略できるものである。

【００１８】ついでステップ２１では排気行程における
下死点の検出を行い、ステップ２２にて電磁機構４２へ
の通電を断って連絡流路弁４を閉鎖してフローを繰返す
ことになる。

【００１９】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形を本発明の範囲から排除するも
のではない。

【００２０】

【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
常温で気体状態のガスの燃焼に際し、空気と混合させる
副室を設けて一部にエアーポケットとなる空間を形成さ
せるとともに、主室との間の連絡孔以外にサブ流路とな
る空気通路を設けて前記のエアーポケットに通じさせ、
さらに両流路に連絡流路弁と空気導入弁とを設け、エン
ジンの運転時にはまずエアーポケットの部分の混合気に
着火させて副室内を燃焼させ、この着火した混合気を連
絡孔から主室に吹出させて一気に燃焼させるので、従来
では空気と均一に混合し難いガスが効率よく燃焼する効
果が得られる。

【００２１】また、本発明によれば、連絡孔に設けた連
絡流路弁は主室側に移動して開弁するように構成したの
で、負荷が大きいときは副室内での燃焼圧力により開放
されるため開弁時の電磁駆動力は不用となり、電磁力は
開弁保持力のみにて済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】本発明の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ピストン ２・・・シリンダ ３・・・副室 ４・・・連絡流路弁 ５・・・空気導入弁 ６・・・点火栓 ８・・・コントローラ ２２・・主室 ３５・・エアーポケット ４２・・電磁機構

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 19/02 F02B 19/12 F02B 19/18 F02B 43/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常温で気体のガスを燃焼させるガスエンジ
   ンにおいて、シリンダの主燃焼室の上方に設けられた副
   燃焼室と、該副燃焼室と主燃焼室との間の連絡孔に設け
   られて主燃焼室方向に移動して開弁する連絡流路弁と、
   該連絡流路弁を下方に駆動する電磁機構と、前記の副燃
   焼室内のエアーポケットとなる空間に火花放電する点火
   栓と、該エアーポケットと主燃焼室との間の空気通路に
   設けられた電磁駆動による空気導入弁と、エンジン負荷
   に応じ前記の連絡流路弁と空気導入弁の開閉制御および
   点火栓の着火制御を行う運転制御手段とを有することを
   特徴とするガスエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】前記の運転制御手段のエンジン高負荷時に
   おける連絡流路弁の制御は、副燃焼室内の燃焼による高
   圧力による連絡流路弁の開放を開弁位置に保持制御する
   ことを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの制御装
   置。