JP3291012B2 - Gas fuel engine - Google Patents

Gas fuel engine

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JP3291012B2
JP3291012B2 JP01877692A JP1877692A JP3291012B2 JP 3291012 B2 JP3291012 B2 JP 3291012B2 JP 01877692 A JP01877692 A JP 01877692A JP 1877692 A JP1877692 A JP 1877692A JP 3291012 B2 JP3291012 B2 JP 3291012B2
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intake
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B2053/005Wankel engines

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水素ガス等の気体燃料
を用いる気体燃料エンジンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gaseous fuel engine using a gaseous fuel such as hydrogen gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、水素ガス等の可燃性気体を燃料と
して使用する気体燃料エンジンが開発されつつあるが、
気体燃料を用いる場合、その容積率がガソリンと比べて
格段に大きく、また、水素ガス等はガソリンと比べて燃
焼速度が速い等、特有の事情があることから、空気吸入
量の確保、気体燃料供給量のコントロール、バックファ
イアや過早着火の防止等の面で、対策が必要となる。
2. Description of the Related Art In recent years, gas fuel engines using a combustible gas such as hydrogen gas as fuel have been developed.
When gaseous fuel is used, its volume ratio is much higher than that of gasoline, and hydrogen gas, etc. has a higher combustion speed than gasoline. Countermeasures are required in terms of controlling the supply amount and preventing backfire and premature ignition.

【0003】従来のこの種の気体燃料エンジンとして、
例えば特公昭58−36172号公報に示されているも
のでは、空気吸入用の通路と水素ガス供給用の通路とを
別個に形成してそれぞれに吸気弁および水素供給弁を設
けるとともに、吸気弁を下死点で閉じる一方、水素供給
弁を下死点で開いて、両者の開弁期間がラップしないよ
うにすることにより、容積率の大きい水素ガスが空気の
吸入を妨げることのないようにしつつ、水素供給弁が開
いている間に、シリンダ内圧より高い圧力で水素ガスを
燃焼室に送り込むようにしている。また、特公平1−2
3659号公報に示された発明では、燃焼室に空気を供
給する空気吸入弁と加圧した気体燃料を供給する燃料吸
入弁とを独立に設け、上記燃料吸入弁を空気吸入行程終
了間際の下死点近傍で開弁させることにより、やはり空
気吸入を確保しつつ気体燃料を燃焼室に加圧供給するよ
うにしている。
As a conventional gaseous fuel engine of this type,
For example, in Japanese Patent Publication No. 58-36172, a passage for air intake and a passage for hydrogen gas supply are separately formed, and an intake valve and a hydrogen supply valve are provided respectively. While closing at the bottom dead center, the hydrogen supply valve is opened at the bottom dead center so that the valve opening periods do not overlap, so that hydrogen gas with a large volume ratio does not prevent air intake. While the hydrogen supply valve is open, hydrogen gas is fed into the combustion chamber at a pressure higher than the cylinder internal pressure. In addition, Tokiko 1-2
In the invention disclosed in Japanese Patent No. 3659, an air intake valve for supplying air to the combustion chamber and a fuel intake valve for supplying pressurized gaseous fuel are provided independently, and the fuel intake valve is provided just below the end of the air intake stroke. By opening the valve near the dead center, the gaseous fuel is supplied to the combustion chamber under pressure while ensuring air intake.

【0004】また、特開平2−86921号公報に示さ
れた発明では、水素ガスを燃料通路からキャブレータへ
導きインテークマニホールドを通して燃焼室に供給する
エンジンにおいて、エンジン停止後にキャブレータやイ
ンテークマニホールドに水素ガスが滞留して再始動時に
バックファイアが生じるという事態を防止するため、エ
ンジンキーオフとなったときに、エンジンの点火動作を
維持した状態で、燃料通路中の電磁制御弁により燃料通
路を遮断するようにしている。
According to the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-86921, in an engine in which hydrogen gas is guided from a fuel passage to a carburetor and supplied to a combustion chamber through an intake manifold, hydrogen gas is supplied to the carburetor and the intake manifold after the engine is stopped. In order to prevent the situation where the backfire occurs at the time of restart due to stagnation, when the engine is turned off, the fuel passage is shut off by the electromagnetic control valve in the fuel passage while the ignition operation of the engine is maintained. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の特公昭58−3
6172号公報や特公平1−23659号公報に示され
たエンジンによると、通常のエンジン運転中はエンジン
の吸入空気量に見合うように気体燃料の供給量が調整さ
れるが、例えばエンジン始動時における始動不良等によ
り正常運転中に比べてエンジン回転数が極端に低く、空
気流通量が少ない状態のときに、適正に燃料供給量を制
御することが困難になり、エンジンが正常に作動しない
状態で不必要に気体燃料が供給される場合があり得る。
また、上記特開平2−86921号公報に示されている
エンジンによると、エンジンキーオフによるエンジン停
止時には水素ガスの供給が停止されるが、このエンジン
でも、例えばエンジン始動時にバッテリ電圧不足等のた
めスタータによるエンジン回転の立ち上がりが悪くてエ
ンジン回転数が極めて低い状態が続くような始動不良が
生じたときや、運転中にエンストが生じた場合のエンジ
ン停止直前の状態にあるときには、エンジンキーがオン
で、かつエンジンが正常時よりは著しく低い回転数で回
転している状態となることがあって、このような場合に
は気体燃料の供給が行われる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above mentioned Japanese Patent Publication No. Sho 58-3
According to the engines disclosed in Japanese Patent No. 6172 and Japanese Patent Publication No. Hei 1-23659, the supply amount of gaseous fuel is adjusted to match the intake air amount of the engine during normal engine operation. It is difficult to properly control the fuel supply when the engine speed is extremely low and the air flow rate is low compared to normal operation due to poor starting, etc. Unnecessary gas fuel may be supplied.
According to the engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-86921, supply of hydrogen gas is stopped when the engine is stopped due to engine key-off. The engine key is turned on when a poor start-up of the engine speed due to poor engine speed causes the engine to keep running at a very low speed, or when the engine is stopped just before the engine stops when the engine stalls. In some cases, the engine may be running at a significantly lower speed than normal, and in such a case, gaseous fuel is supplied.

【0006】そして、上記のように始動不良時、エンス
ト時等に不必要に気体燃料が供給されると、空燃比がず
れ、例えばオーバリッチとなることにより、混合気が燃
焼室内で正常に燃焼せず、排気系に流出してから燃焼す
るアフタバーンが生じたり、吸気系に漏れてバックファ
イアが生じたりする可能性がある。
If the gaseous fuel is supplied unnecessarily at the time of starting failure, engine stall, etc., the air-fuel ratio shifts, for example, becomes over-rich, so that the air-fuel mixture burns normally in the combustion chamber. Otherwise, there is a possibility that afterburn which burns after flowing into the exhaust system may occur, or backfire may occur due to leakage into the intake system.

【0007】本発明は、上記の事情に鑑み、エンジンの
始動不良時やエンスト時におけるエンジン停止直前のと
きなどに、不適正な気体燃料の供給によるアフタバーン
やバックファイアを防止することができる気体燃料エン
ジンを提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides a gaseous fuel which can prevent afterburn or backfire due to improper supply of gaseous fuel at the time of engine start failure or immediately before engine stop at engine stall. The purpose is to provide an engine.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明は、加圧された気体燃料をシリンダに供給す
る気体燃料供給手段を備えた気体燃料エンジンにおいて
気体燃料を導く燃料通路とシリンダ内に空気を供給する
吸気通路とを別個に形成し、上記燃料通路中において
料の流通を遮断可能とする遮断弁と、吸気通路中におい
て空気流通量に応じた負圧を発生するベンチュリ部とを
設けるとともに、上記吸気通路の空気流通量が所定量以
下のときに上記遮断弁を閉作動するように上記ベンチュ
リ部からの負圧の変化に応動して機械的に遮断弁を開閉
作動する圧力応動式アクチュエーターからなる遮断弁作
動手段を設けたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a gaseous fuel engine having gaseous fuel supply means for supplying pressurized gaseous fuel to a cylinder.
Supply air to fuel passages and cylinders that guide gaseous fuel
An intake passage formed separately, the shut-off valve that allows blocking the flow of Oite fuel <br/> charge to the fuel passage in the intake passage in odor
And a venturi section that generates a negative pressure in accordance with the airflow
And the air flow through the intake passage is not less than a predetermined amount.
Close the vent valve so that the vent valve closes when
Mechanically opens and closes the shut-off valve in response to changes in negative pressure from the rear section
A shut-off valve consisting of an actuated pressure-responsive actuator
Moving means .

【0009】[0009]

【作用】発明の構成によると、エンジンの始動不良や
エンスト等によってエンジン回転数が極端に低くなった
場合は、吸気通路中の空気流通量が正常運転中と比べて
低い値である所定値以下になり、それに応じて上記遮断
弁が閉弁されることにより、エンジンに対する不適正な
気体燃料の供給が確実に停止される。
According to the structure of the present invention, when the engine speed becomes extremely low due to engine start failure or engine stall, the air flow rate in the intake passage is a predetermined value which is lower than that during normal operation. As described below, the shutoff valve is closed accordingly, whereby the supply of inappropriate gaseous fuel to the engine is reliably stopped.

【0010】さらに、ベンチュリ負圧に応じた機械的コ
ントロールにより、上記遮断弁の開閉作動が確実に行わ
れる。
Further, the opening and closing operation of the shut-off valve is reliably performed by mechanical control according to the negative pressure of the venturi.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0012】図1および図2は本発明に係る気体燃料エ
ンジンの一実施例を示しており、当実施例のエンジンは
ロータリピストンエンジンである。また、実施例では、
気体燃料として水素ガスを例示している。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a gaseous fuel engine according to the present invention. The engine of this embodiment is a rotary piston engine. In the embodiment,
Hydrogen gas is exemplified as the gaseous fuel.

【0013】ロータリピストンエンジンおよび燃料供給
装置の全体構造は図1に示されている。ロータリピスト
ンエンジンは、ペリトロコイド状の内周面を有するロー
タハウジング1とその両側に位置するサイドハウジング
2,3とにより構成されたシリンダを有し、その内方
に、略三角形状のロータ4を配置している。2ロータの
ロータリピストンエンジンにあっては、インタミディエ
イトハウジング(中間部のサイドハウジング)3を挾ん
でその前後にフロント側およびリヤ側のシリンダが形成
され、それぞれの内方にロータ4が配置されている。上
記ロータ4は、偏心軸5に支承され、頂部がロータハウ
ジング1の内周面に摺接し、シリンダ内に3つの作動室
6を隔成している。このロータ4の偏心回転に伴い、各
作動室6が容積変化し、オットーサイクルを行う。そし
て、ロータ4の回転によって偏心軸5が回転駆動され
る。
The overall structure of the rotary piston engine and the fuel supply device is shown in FIG. The rotary piston engine has a cylinder constituted by a rotor housing 1 having a peritrochoid-shaped inner peripheral surface and side housings 2 and 3 located on both sides of the cylinder. A substantially triangular rotor 4 is provided inside the cylinder. Have been placed. In a two-rotor rotary piston engine, front and rear cylinders are formed before and after an intermediate housing (intermediate side housing) 3, and a rotor 4 is disposed inside each cylinder. ing. The rotor 4 is supported by an eccentric shaft 5, and its top is in sliding contact with the inner peripheral surface of the rotor housing 1, thereby defining three working chambers 6 in the cylinder. With the eccentric rotation of the rotor 4, each working chamber 6 changes in volume, and performs an Otto cycle. The rotation of the rotor 4 drives the eccentric shaft 5 to rotate.

【0014】上記インタミディエイトハウジング3に
は、空気を供給する吸気ポート7が、吸気行程の作動室
に臨む位置に設けられている。この吸気ポート7には吸
気通路11を介して空気が供給され、この吸気通路11
には、ステップモータ13によって作動されるスロット
ル弁12が設けられるとともに、図外のエアクリーナ、
吸入空気量検出のためのエアフローメータ等が配設され
ている。また、排気行程の作動室に臨むロータハウジン
グ1には排気ポート14が形成され、この排気ポート1
4に排気通路15が接続され、この排気通路15には図
外のO2 センサ、触媒等が配設されている。
An intake port 7 for supplying air is provided in the intermediate housing 3 at a position facing the working chamber in the intake stroke. Air is supplied to the intake port 7 through an intake passage 11.
Is provided with a throttle valve 12 operated by a step motor 13, and an air cleaner (not shown)
An air flow meter or the like for detecting an intake air amount is provided. An exhaust port 14 is formed in the rotor housing 1 facing the working chamber in the exhaust stroke.
An exhaust passage 15 is connected to the exhaust passage 4, and an O2 sensor, a catalyst and the like (not shown) are disposed in the exhaust passage 15.

【0015】また、加圧された気体燃料をシリンダ内に
供給する気体燃料供給手段が設けられている。当実施例
においてこの気体燃料供給手段は、上記吸気ポート7と
は別個に作動室6内に開口する水素ポート(気体燃料供
給ポート)8を有し、この水素ポート8は、上記インタ
ミディエイトハウジング3に、吸気ポート7とは干渉し
ないように配置されている。この水素ポート8に水素ガ
スを供給する手段は、メタルハイドライドタンク(以下
MHタンクという)20からの水素ガスをエンジン側に
導く燃料通路21を備えている。上記MHタンク20
は、その内部に水素を吸蔵、放出することのできる水素
吸蔵合金を備え、このMHタンク20に対し、水素充填
用の通路、冷却水通路および加熱水通路(図示省略)が
配設され、エンジンウォータジャケットから供給される
冷却水でMHタンク20の水素吸蔵合金が加熱されるこ
とにより、水素が燃料通路21に放出されるようになっ
ている。
Further, gas fuel supply means for supplying pressurized gas fuel into the cylinder is provided. In this embodiment, the gaseous fuel supply means has a hydrogen port (gaseous fuel supply port) 8 which opens into the working chamber 6 separately from the intake port 7, and the hydrogen port 8 is connected to the intermediate housing. 3 is arranged so as not to interfere with the intake port 7. The means for supplying hydrogen gas to the hydrogen port 8 includes a fuel passage 21 for guiding hydrogen gas from a metal hydride tank (hereinafter referred to as MH tank) 20 to the engine side. The above MH tank 20
Is provided with a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen therein, and a passage for filling hydrogen, a cooling water passage, and a heating water passage (not shown) are provided for the MH tank 20, and an engine is provided. By heating the hydrogen storage alloy in the MH tank 20 with the cooling water supplied from the water jacket, hydrogen is released to the fuel passage 21.

【0016】上記燃料通路21には、圧力調整器22、
流量調整弁23およびタイミングバルブ24が配設され
ており、タイミングバルブ24の下流側が、水素ポート
8に通じる通路構成部材25に接続されている。上記圧
力調整器22は、MHタンク20から供給される水素ガ
スを適度の圧力に調圧し、例えば略5気圧(3〜7気
圧)に調圧するようになっている。また、上記流量調整
弁23は、デューティソレノイドバルブまたは比例ソレ
ノイドバルブ等を用いて、燃料通路22,23中の水素
ガスの流量を無段階に制御することができるようになっ
ている。
In the fuel passage 21, a pressure regulator 22,
A flow regulating valve 23 and a timing valve 24 are provided, and a downstream side of the timing valve 24 is connected to a passage constituting member 25 communicating with the hydrogen port 8. The pressure regulator 22 regulates the pressure of the hydrogen gas supplied from the MH tank 20 to an appropriate pressure, for example, approximately 5 atm (3 to 7 atm). The flow control valve 23 can control the flow rate of the hydrogen gas in the fuel passages 22 and 23 in a stepless manner by using a duty solenoid valve or a proportional solenoid valve.

【0017】また、上記タイミングバルブ24は、エン
ジンの作動と同期して所定タイミングで燃料供給を行う
ようにするもので、当実施例では、図2に詳しく示すよ
うに、ポペット弁31を有し、タイミングバルブ駆動用
カムシャフト32に設けられたカム33により開閉作動
される。このカムシャフト32は、ハウジングに回転可
能に支承されるとともに、その一端側に具備されたプー
リ34がタイミングベルト35を介して偏心軸5に連繋
されることにより、偏心軸5と同期回転するようになっ
ている。タイミングバルブ24の下流の通路構成部材2
5は、インタミディエイトハウジング3に装着され、そ
の内部の通路36の上流端側がタイミングバルブ24に
続く通路に連通するとともに、下流端側が上記水素ポー
ト8に連通している。
The timing valve 24 supplies fuel at a predetermined timing in synchronization with the operation of the engine. In this embodiment, as shown in detail in FIG. It is opened and closed by a cam 33 provided on a camshaft 32 for driving a timing valve. The camshaft 32 is rotatably supported by the housing, and a pulley 34 provided at one end thereof is connected to the eccentric shaft 5 via a timing belt 35 so that the camshaft 32 rotates synchronously with the eccentric shaft 5. It has become. Passage component 2 downstream of timing valve 24
Numeral 5 is attached to the intermediate housing 3, and the upstream end of a passage 36 inside the intermediate housing 3 communicates with a passage following the timing valve 24, and the downstream end communicates with the hydrogen port 8.

【0018】さらに上記燃料通路21には、燃料の流通
を遮断可能とする遮断弁40が設けられている。また、
吸気通路11中には、空気流通状態を検知する検知手段
として、ベンチュリ部41が設けられている。このベン
チュリ部41により、吸気通路11の空気流通量に応じ
た負圧が取り出されるようになっている。
Further, the fuel passage 21 is provided with a shutoff valve 40 which can shut off the flow of fuel. Also,
In the intake passage 11, a venturi section 41 is provided as a detecting means for detecting an air flow state. The venturi section 41 extracts a negative pressure corresponding to the amount of air flowing through the intake passage 11.

【0019】上記ベンチュリ部41から取り出される負
圧に応じて上記遮断弁40を作動する作動手段として、
ダイヤフラム装置からなる圧力応動式のアクチュエータ
42が設けられている。このアクチュエータ42は、そ
のダイヤフラム43がロッドを介して上記遮断弁40に
連結されるとともに、ダイヤフラム43の片側の負圧室
44が上記ベンチュリ部41に通じる負圧導入通路45
に接続され、かつ、上記遮断弁40を閉弁方向に付勢す
るスプリング46を備えている。そして、ベンチュリ部
41の負圧が所定値よりも大きければ遮断弁40を開
き、ベンチュリ部41の負圧が所定値以下(吸気通路1
1の空気流通量が所定値以下)となったときに上記スプ
リング46の力で遮断弁40を閉じるようになってい
る。
The operating means for operating the shutoff valve 40 according to the negative pressure taken out from the venturi section 41 includes:
A pressure-responsive actuator 42 composed of a diaphragm device is provided. The actuator 42 has a diaphragm 43 connected to the shut-off valve 40 via a rod, and a negative pressure chamber 44 on one side of the diaphragm 43 is connected to a negative pressure introducing passage 45 communicating with the venturi section 41.
And a spring 46 for urging the shutoff valve 40 in the valve closing direction. If the negative pressure of the venturi section 41 is larger than a predetermined value, the shut-off valve 40 is opened, and the negative pressure of the venturi section 41 is equal to or lower than a predetermined value (the intake passage 1).
When the air flow rate becomes equal to or less than a predetermined value, the shut-off valve 40 is closed by the force of the spring 46.

【0020】なお、50はコントロールユニット(EC
U)であり、燃料通路21中の流量調整弁23の制御等
を行うようになっている。このECU50には、エンジ
ン回転数を検出する回転数センサ51からの検出信号、
アクセル開度(アクセルペダル踏み込み量)を検出する
アクセル開度センサ52からの検出信号、圧力調整器2
2より下流の燃料通路21の圧力を検出する圧力センサ
53からの信号等が入力されている。そしてECU50
は、エンジン負荷およびエンジン回転数等に応じて上記
流量調整弁23を制御することにより、作動室に対する
水素ガスの供給量を制御する。エンジンキーオフのとき
は上記流量調整弁23を全閉とする。
Note that 50 is a control unit (EC
U), and controls the flow control valve 23 in the fuel passage 21. This ECU 50 has a detection signal from a rotation speed sensor 51 for detecting the engine rotation speed,
A detection signal from an accelerator opening sensor 52 for detecting an accelerator opening (accelerator pedal depression amount);
A signal from a pressure sensor 53 that detects the pressure in the fuel passage 21 downstream of the second sensor 2 is input. And the ECU 50
Controls the amount of hydrogen gas supplied to the working chamber by controlling the flow rate control valve 23 according to the engine load and the engine speed. When the engine is turned off, the flow control valve 23 is fully closed.

【0021】なお、図例では、アクセル開度等に応じて
スロットル弁12の開度を電気的にコントロールするた
め、スロットル弁12のアクチュエータ13にも制御信
号が出力されている。
In the illustrated example, a control signal is also output to the actuator 13 of the throttle valve 12 in order to electrically control the opening of the throttle valve 12 according to the accelerator opening and the like.

【0022】図3は、吸気ポート7、水素ポート8およ
びタイミングバルブ24の各開閉タイミングの具体例を
示している。吸気ポート7は、ロータ4の回転により開
閉されて、上死点付近から下死点後の所定時期にまでに
わたる期間に開かれる(符号IPを付して示す)よう
に、その配置および形状が設定されている。また、水素
ポート8もロータ4の回転によって開閉されるが、吸気
ポート7の開時期よりもやや遅れて開かれた後、吸気ポ
ート7の閉時期よりもかなり遅い圧縮行程途中で閉じら
れる(符号HPを付して示す)ように、その配置および
形状が設定されている。また、タイミングバルブ24
は、水素ポート8の開期間中の一部の期間に開かれ、上
記吸気ポート7の閉時期とこのタイミングバルブ24
開時期が対応するように、タイミングが設定されている
(符号TVを付して示す)。このタイミングバルブ24
が開かれている期間が、水素ガスの供給期間となる。
FIG. 3 shows a specific example of the opening and closing timings of the intake port 7, the hydrogen port 8, and the timing valve 24. The arrangement and shape of the intake port 7 are such that the intake port 7 is opened and closed by the rotation of the rotor 4 and is opened (indicated by reference numeral IP) during a period from near top dead center to a predetermined time after bottom dead center. Is set. The hydrogen port 8 is also opened and closed by the rotation of the rotor 4, but is opened slightly later than the opening timing of the intake port 7, and then closed during the compression stroke considerably later than the closing timing of the intake port 7 (reference numeral). As shown in the figure, the arrangement and the shape are set. Also, the timing valve 24
Is opened during a part of the opening period of the hydrogen port 8, and the timing is set so that the closing timing of the intake port 7 and the opening timing of the timing valve 24 correspond to each other (the symbol TV is attached). Shown). This timing valve 24
The period during which is open is the hydrogen gas supply period.

【0023】この実施例の装置によると、エンジンの通
常運転中には、ベンチュリ部41の負圧が所定値以上に
大きく、その負圧が上記遮断弁40のアクチュエータ4
2に作用することにより、上記遮断弁40が開状態に保
たれる。そして、運転状態に応じて上記流量調整弁23
が制御されることにより、燃料通路21中の水素ガス流
量が制御されつつ、タイミングバルブ24を介して所定
時期に作動室6へ水素ガスが供給される。
According to the apparatus of this embodiment, during normal operation of the engine, the negative pressure of the venturi section 41 is higher than a predetermined value, and the negative pressure is reduced by the actuator 4 of the shut-off valve 40.
By acting on 2, the shutoff valve 40 is kept open. And, according to the operation state, the flow control valve 23
Is controlled, the hydrogen gas is supplied to the working chamber 6 at a predetermined time via the timing valve 24 while the flow rate of the hydrogen gas in the fuel passage 21 is controlled.

【0024】この場合、図3に示すように、吸気ポート
7が閉じて空気の吸入が終了した時点から、タイミング
バルブ24が開かれて水素ガスの供給が開始されるよう
にタイミングを設定しておけば、空気の吸入および水素
ガスの供給が適切に行われる。つまり、空気吸入行程中
に容積率の大きい水素ガスが吸入されると空気の流入が
阻害され易くなるとともに、吸気通路側への水素ガスの
流出によるバックファイアが生じる懸念があるが、上記
設定とすればこのような弊害が除去され、空気の体積効
率が高められるとともに、バックファイアが防止され
る。また、気体燃料エンジンとして当実施例のようにロ
ータリピストンエンジンを採用すると、レシプロエンジ
ンと比べて吸気行程および圧縮行程の期間が長いため
に、空気吸入期間を充分にとり、かつ吸入終了後に水素
ガス供給を行うようにしながら、水素ガス供給期間を充
分に確保することができる。さらにロータリピストンエ
ンジンによると、点火プラグから離れた位置に水素ポー
ト8を配置することができるので、この水素ポート8付
近の温度を低く保つことができて過早着火の防止にも有
利となる。
In this case, as shown in FIG. 3, the timing is set so that the timing valve 24 is opened and the supply of hydrogen gas is started from the time when the intake port 7 is closed and the intake of air is completed. If so, the intake of air and the supply of hydrogen gas are performed appropriately. That is, if hydrogen gas having a large volume ratio is sucked during the air suction stroke, the inflow of air is likely to be hindered, and there is a concern that backfire may occur due to outflow of hydrogen gas to the intake passage side. This will eliminate such adverse effects, increase the volumetric efficiency of air, and prevent backfire. Further, when a rotary piston engine is adopted as the gaseous fuel engine as in this embodiment, since the periods of the intake stroke and the compression stroke are longer than that of the reciprocating engine, a sufficient air intake period is required, and the supply of hydrogen gas is completed after the end of the intake. , A sufficient hydrogen gas supply period can be secured. Further, according to the rotary piston engine, the hydrogen port 8 can be arranged at a position distant from the spark plug, so that the temperature near the hydrogen port 8 can be kept low, which is advantageous for preventing premature ignition.

【0025】また、エンジン回転数が極端に低くなって
吸気通路11中の空気流通量が正常運転中と比べて低い
値である所定値以下になると、ベンチュリ部41の負圧
が小さくなることにより、上記遮断弁40が閉弁され
る。これにより、例えば、エンジン始動時に始動不良や
エンスト等によって不正常なエンジンの低回転状態が生
じているときにも、排気通路15でのアフタバーンや、
吸気通路11でのバックファイアを防止することができ
る。
When the engine speed becomes extremely low and the air flow rate in the intake passage 11 becomes lower than a predetermined value which is lower than that during normal operation, the negative pressure of the venturi section 41 becomes smaller. , The shut-off valve 40 is closed. Thus, for example, even when an abnormal low rotation state of the engine occurs due to poor starting or engine stall at the time of starting the engine, afterburning in the exhaust passage 15,
Backfire in the intake passage 11 can be prevented.

【0026】つまり、エンジンキーオフとされると上記
流量調整弁23が全閉となるが、始動時にスタータへの
供給電圧が不充分なためにエンジン回転数が立ち上がら
ない状態や、エンスト時のエンジン停止直前の状態のよ
うに、キーオンとなっていてエンジン回転数が著しく低
い状態にある場合には、上記流量調整弁23は閉じず、
かつ、空気吸入量が極端に少なくなる。このよう状況下
では、燃料供給を行っても作動室6内で正常に燃焼され
難く、特に圧縮行程初期に比較的高い圧力を持って燃料
供給を行うと、コントロール誤差等で混合気がオーバリ
ツチとなり易い。このように場合に、吸気通路11中の
空気流通量に応じて作動する上記遮断弁40が閉状態と
なることにより、確実に水素ガスの供給が停止され、作
動室6に水素ガスが流れ込んでオーバリッチ状態となる
という事態が防止されることにより、上記アフタバー
ン、バックファイアが防止される。
That is, when the engine key is turned off, the flow control valve 23 is fully closed. However, the engine speed does not rise due to insufficient supply voltage to the starter at the time of starting, or the engine stops when the engine stalls. When the key is on and the engine speed is extremely low, as in the state immediately before, the flow control valve 23 is not closed,
In addition, the amount of air suction becomes extremely small. Under these circumstances, even if the fuel is supplied, it is difficult to normally burn in the working chamber 6, and particularly when the fuel is supplied at a relatively high pressure in the early stage of the compression stroke, the air-fuel mixture becomes overlitch due to a control error or the like. easy. In this case, the shut-off valve 40 that operates according to the amount of air flowing through the intake passage 11 is closed, so that the supply of hydrogen gas is reliably stopped, and the hydrogen gas flows into the working chamber 6. By preventing the over-rich state from occurring, the above-described afterburn and backfire are prevented.

【0027】上記遮断弁40が燃料通路21における流
量調整弁23よりも下流に設けられていれば、流量調整
弁23より下流側の燃料通路21内に残存する水素ガス
が作動室6に流れ込むことも抑制される。
If the shut-off valve 40 is provided downstream of the flow control valve 23 in the fuel passage 21, hydrogen gas remaining in the fuel passage 21 downstream of the flow control valve 23 flows into the working chamber 6. Is also suppressed.

【0028】また、当実施例では、空気流通状態の検知
信号としてのベンチュリ負圧そのものを駆動源とするア
クチュエータ42を用い、上記遮断弁40の開閉作動を
機械的にコントロールしているので、電気系統の故障時
にもこの遮断弁40の駆動系統の作動に支障をきたすこ
とはない。
Further, in this embodiment, the opening / closing operation of the shut-off valve 40 is mechanically controlled by using the actuator 42 which uses the Venturi negative pressure itself as a detection signal of the air flow state as a driving source. Even in the event of a system failure, the operation of the drive system of the shut-off valve 40 is not hindered.

【0029】なお、気体燃料の供給系統の構成は上記実
施例に限定されず、例えば吸気行程中に水素ガスなどを
シリンダ内に加圧供給し、あるいは吸気通路に加圧供給
するようなものにも、本発明を適用することができる。
気体燃料は水素ガスに限らず、水素とメタンとを混合さ
せた都市ガス等であってもよい。
The configuration of the gaseous fuel supply system is not limited to the above-described embodiment. For example, the gaseous fuel supply system may be configured such that hydrogen gas or the like is pressurized into the cylinder during the intake stroke or pressurized into the intake passage. Also, the present invention can be applied.
The gaseous fuel is not limited to hydrogen gas, and may be city gas or the like in which hydrogen and methane are mixed.

【0030】また、本発明はロータリピストンエンジン
に限らず、レシプロエンジンにも適用することができ
る。
The present invention can be applied not only to a rotary piston engine but also to a reciprocating engine.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によると、加圧された気体燃料を
導く燃料通路中に遮断弁を設けるとともに、吸気通路の
空気流通量が所定値以下のときに上記遮断弁を閉作動す
る遮断弁作動手段を設けているため、エンジンの始動不
良時やエンスト時におけるエンジン直前等に空気流通量
が極端に少ない状態になった場合、シリンダに対する不
必要な気体燃料の供給が確実に停止される。このため、
不適正な気体燃料の供給に起因する排気系でのアフタバ
ーン、吸気系でのバックファイアを防止することができ
る。
According to the present invention, a shut-off valve is provided in a fuel passage for guiding pressurized gaseous fuel, and the shut-off valve is closed when the air flow rate in the intake passage is equal to or less than a predetermined value. Since the valve actuating means is provided, when the air flow becomes extremely small immediately before the engine at the time of engine start failure or engine stall, supply of unnecessary gaseous fuel to the cylinder is reliably stopped. . For this reason,
It is possible to prevent afterburn in the exhaust system and backfire in the intake system due to improper supply of gaseous fuel.

【0032】さらに、吸気通路の空気流量に応じた負圧
を発生するベンチュリ部とこのベンチュリ部からの圧力
を受ける圧力応動式アクチュエータにより、上記遮断弁
のコントロールを機械的に行うようにしておけば、電気
系統の故障時等にもこの遮断 弁の作動に支障をきたすこ
とがなく、信頼性を確保することができる。
Further, a negative pressure corresponding to the air flow rate in the intake passage
And the pressure from this venturi
The above-mentioned shut-off valve is
If mechanical control of the
In the event of a system failure, etc., this may interfere with the operation of the shut-off valve.
As a result, reliability can be ensured.

【0033】とくに、気体燃料供給手段が吸気ポートと
は別個の気体燃料供給ポートから空気吸入終了後に気体
燃料をシリンダ内に供給するようになっていると、通常
運転中は空気の吸入を妨げることなく気体燃料を供給す
ることができるようにしつつ、比較的高圧で気体燃料が
供給されることとの関係で、上記のような空気流通量が
極端に少ない場合に気体燃料が供給されると混合気がオ
ーバリッチとなって上記アフタバーン等が生じ易いとい
う問題を、解消することができる。
In particular, the gaseous fuel supply means is connected to the intake port.
Is gas after the end of air intake from separate gas fuel supply port
When fuel is supplied into the cylinder,
Supply gaseous fuel during operation without disturbing air intake
Gas fuel at relatively high pressures
In relation to being supplied, the amount of air circulation as above
If the gaseous fuel is supplied when the amount is extremely low, the mixture will turn off.
Said that after-burn etc. easily occur
Problem can be solved.

【0034】また、燃料通路中の流量調整弁より下流に
上記遮断弁を配置しとおくと、空気流通量が所定値以下
となったときに、流量調整弁より下流側の燃料通路内に
残存する水素ガスが作動室に流れ込むことも抑制し、よ
り確実にアフタバーン等を防止することができる。
Further, downstream from the flow control valve in the fuel passage.
If the above-mentioned shut-off valve is arranged, the air flow rate is less than a predetermined value.
Is reached, the fuel flows into the fuel passage downstream of the flow control valve.
It also suppresses the remaining hydrogen gas from flowing into the working chamber.
Afterburn etc. can be prevented more reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による気体燃料エンジンの全
体構造説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of the overall structure of a gaseous fuel engine according to one embodiment of the present invention.

【図2】要部の一部断面拡大図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a main part.

【図3】吸気ポート、水素ポートおよびタイミングバル
ブの各開閉タイミングの一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of each opening / closing timing of an intake port, a hydrogen port, and a timing valve.

【図4】本発明の別の実施例による気体燃料エンジンの
全体構造説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of the overall structure of a gaseous fuel engine according to another embodiment of the present invention.

【図5】図4の実施例におけるECUによる盛業のフロ
ーチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a successful operation by the ECU in the embodiment of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 吸気ポート 8 水素ポート 11 吸気通路 21 燃料通路 23 流量調整弁 40 遮断弁 41 ベンチュリ部 42 アクチュエータ 50 ECU 7 Intake port 8 Hydrogen port 11 Intake passage 21 Fuel passage 23 Flow control valve 40 Shutoff valve 41 Venturi part 42 Actuator 50 ECU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 栄二 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−124707(JP,A) 特開 平5−71421(JP,A) 特開 平4−171258(JP,A) 特開 平3−85359(JP,A) 特開 昭64−32058(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 19/02 F02M 21/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Eiji Takano 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (56) References JP-A-51-124707 (JP, A) JP-A-5 -71421 (JP, A) JP-A-4-171258 (JP, A) JP-A-3-85359 (JP, A) JP-A-64-32058 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) F02D 19/02 F02M 21/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 加圧された気体燃料をシリンダに供給す
る気体燃料供給手段を備えた気体燃料エンジンにおいて
気体燃料を導く燃料通路とシリンダ内に空気を供給する
吸気通路とを別個に形成し、 上記 燃料通路中において燃料の流通を遮断可能とする遮
断弁と、 吸気通路中において空気流通量に応じた負圧を発生する
ベンチュリ部とを設けるとともに、 上記吸気通路の空気流通量が所定量以下のときに上記遮
断弁を閉作動するように上記ベンチュリ部からの負圧の
変化に応動して機械的に遮断弁を開閉作動する圧力応動
式アクチュエーターからなる遮断弁作動手段を設けたこ
とを特徴とする気体燃料エンジン。
1. A gaseous fuel engine having gaseous fuel supply means for supplying pressurized gaseous fuel to a cylinder.
Supply air to fuel passages and cylinders that guide gaseous fuel
An intake passage formed separately generated and shut-off valve that allows blocking the flow of Oite fuel in the fuel passageway, a negative pressure corresponding to the air flow amount during the intake passage
A venturi section, and when the amount of air flowing through the intake passage is equal to or less than a predetermined amount,
The negative pressure from the venturi section is
Pressure response that mechanically opens and closes the shut-off valve in response to changes
Provided with shut-off valve actuation means
And a gaseous fuel engine.
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