JP4675191B2 - Gas engine - Google Patents
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Description
本発明は、天然ガス等のガス燃料を使用して駆動するガスエンジンに関するものである。 The present invention relates to a gas engine that is driven using a gas fuel such as natural gas.
近年、天然ガス(CNG:Compressed Natural Gas)は、自動車用低公害燃料として、また、石油代替燃料として注目されており、天然ガス自動車の開発が世界的に進められている状況にあるが、より性能の高い安全な天然ガス自動車の開発に向け様々な研究が続けられているところである。 In recent years, natural gas (CNG) has been attracting attention as a low-pollution fuel for automobiles and as an alternative fuel for petroleum, and the development of natural gas automobiles is in progress worldwide. Various researches are underway for the development of high-performance and safe natural gas vehicles.
図4は前述したガスエンジン(CNGエンジン)の一例を示すもので、図中1はエンジン本体、2は該エンジン本体1の各気筒へ吸気3を分配する吸気マニホールドを示し、該吸気マニホールド2の吸気入口部4に対しスロットルバルブ5を介して吸気パイプ6(吸気流路)が接続されており、この吸気パイプ6におけるスロットルバルブ5の直前位置には、図示しないガスボンベからレギュレータ等を介し減圧されて導かれた天然ガス7を噴射するガス供給ノズル8が吸気パイプ6の半径方向から貫通設置されるようになっている。
FIG. 4 shows an example of the above-described gas engine (CNG engine). In the figure,
即ち、斯かるガスエンジンにあっては、ガス供給ノズル8の先端から噴射された天然ガス7が吸気パイプ6内の吸気3に混合されて吸気マニホールド2の吸気入口部4に導入され、該吸気マニホールド2によりエンジン本体1の各気筒に分配されて該各気筒内の燃焼室で点火プラグによる着火により燃焼されるようにしてある。
That is, in such a gas engine, the
尚、この種のガスエンジンに関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
しかしながら、斯かる従来のガスエンジンにおいては、吸気3の流れが吸気マニホールド2の長手方向に対し略直角な向きから比較的緩やかなカーブを描いて吸気入口部4に流れ込むようになっており、吸気3が吸気入口部4内の壁面に衝突したりすることもなく円滑に流れ込むため、ガス供給ノズル8から噴射された天然ガス7と吸気3との混合が良好に進まないうちに吸気マニホールド2から各気筒に分配されてしまうという不具合が起こり易く、例えば、ガス供給ノズル8による天然ガス7の噴射位置より下流側の吸気パイプ6や吸気マニホールド2の吸気入口部4を幾つかの屈曲部を介在させながら長尺化して天然ガス7の混合を促進させる等といった措置を採らざるを得なくなり、周辺構造物との干渉を招かない吸気流路のコンパクトなレイアウトが難しくなるという問題があった。
However, in such a conventional gas engine, the flow of the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、極力短い吸気流路内でガス燃料と吸気を良好に混合し得るようにしたガスエンジンを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas engine capable of satisfactorily mixing gas fuel and intake air in an intake passage as short as possible.
本発明は、吸気マニホールドの吸気入口部に吸気の導入方向に対し該吸気の流れを折り返すような屈曲形状を付し、この吸気入口部より上流側にガス燃料を吸気の流れに対向して噴射するガス供給ノズルを設けると共に、該ガス供給ノズルの上流側にガス燃料の噴射方向に沿う所要長さの直進部を確保したことを特徴とするガスエンジン、に係るものである。 In the present invention, the intake inlet portion of the intake manifold is provided with a bent shape so that the flow of intake air is folded back with respect to the intake introduction direction, and gas fuel is injected upstream of the intake inlet portion so as to oppose the intake air flow. gas supply nozzle provided Rutotomoni to, those of the gas engine, characterized in that to ensure a straight portion of predetermined length along the direction of injection of fuel gas on the upstream side of the gas supply nozzles.
而して、このようにすれば、ガス供給ノズルから吸気の流れに対向してガス燃料が噴射されることで互いの流れがぶつかり合い、双方が乱流化してガス燃料と吸気との混合が促進されると共に、そのガス燃料を含む吸気の流れが吸気マニホールドの吸気入口部で急激に折り返されることで吸気が吸気入口部内の壁面に衝突してガス燃料と吸気との更なる混合が促進されることになる。しかも、ガス供給ノズルの上流側にガス燃料の噴射方向に沿う所要長さの直進部を確保しているため、該直進部により流れが安定して偏りが少なくなった吸気に対しガス燃料を噴射して混合せしめることが可能となる。 Thus, in this way, the gas fuel is injected from the gas supply nozzle in opposition to the flow of the intake air so that the flows collide with each other, both of which become turbulent and the mixing of the gas fuel and the intake air is prevented. In addition, the flow of the intake air containing the gas fuel is suddenly turned back at the intake inlet portion of the intake manifold, so that the intake air collides with the wall surface in the intake inlet portion and further mixing of the gas fuel and the intake air is promoted. Will be. In addition, since a straight part having a required length along the injection direction of the gas fuel is secured on the upstream side of the gas supply nozzle, the gas fuel is injected into the intake air whose flow is stable and less biased by the straight part. And can be mixed.
この結果、吸気流路を幾つかの屈曲部を介在させながら長尺化してガス燃料の混合を促進させる等といった措置を採らなくても、極力短い吸気流路内でガス燃料と吸気を良好に混合させることが可能となる。 As a result, it is possible to improve the gas fuel and intake air in the shortest intake flow path without taking measures such as elongating the intake flow path while interposing several bent portions to promote mixing of gas fuel. It can be mixed.
また、本発明においては、吸気入口部が吸気マニホールドの長手方向一端部に配置され且つ前記吸気入口部に吸気を導く吸気流路が前記吸気マニホールドに沿い長手方向他端部側から延在していることが好ましい。 Further, in the present invention, the intake inlet portion is disposed at one end portion in the longitudinal direction of the intake manifold, and an intake passage that guides intake air to the intake inlet portion extends from the other end portion in the longitudinal direction along the intake manifold. Preferably it is.
このようにすれば、吸気マニホールドに沿い長手方向他端部側から一端部側へ導かれた吸気が、吸気マニホールドの他端部側へ向けて折り返されることになるので、もともと吸気が偏って導かれ易かった吸気入口部に近い気筒への吸気の分配が抑制されると共に、吸気入口部から遠い気筒への積極的な分配が促進され、全体として各気筒への吸気の分配の均等化を図ることが可能となる。 In this way, the intake air guided from the other end side in the longitudinal direction along the intake manifold to the other end side of the intake manifold is folded back toward the other end side of the intake manifold. The distribution of the intake air to the cylinders close to the intake inlet, which was easy to be controlled, is suppressed, and the active distribution to the cylinders far from the intake inlet is promoted, so that the distribution of the intake air to the cylinders as a whole is equalized. It becomes possible.
また、ガス供給ノズルの先端は、吸気流路の軸心部付近に配置されていることが好ましく、このような吸気流路の軸心部付近では吸気の流れが比較的安定しているので、ここにガス供給ノズルの先端からガス燃料を噴射することで偏りの少ないガス燃料の分散を図ることが可能となる。 The tip of the gas supply nozzle is preferably disposed near the axial center of the intake flow path, and the flow of intake air is relatively stable near the axial center of the intake flow path. Here, by injecting the gas fuel from the tip of the gas supply nozzle, it is possible to achieve a dispersion of the gas fuel with little bias.
上記した本発明のガスエンジンによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the gas engine of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、吸気流路を幾つかの屈曲部を介在させながら長尺化してガス燃料の混合を促進させる等といった措置を採らなくても、極力短い吸気流路内でガス燃料と吸気を良好に混合させることができるので、周辺構造物との干渉を招かない吸気流路のコンパクトなレイアウトを実現することができ、車両への搭載性を従来より大幅に向上することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、もともと吸気が偏って導かれ易かった吸気入口部に近い気筒への吸気の分配を抑制し且つ吸気入口部から遠い気筒への積極的な分配を促進することができるので、各気筒への吸気の分配を均等化することができてエンジン性能の大幅な向上を図ることができる。
(II) According to the invention described in
(III)本発明の請求項3に記載の発明によれば、吸気の流れが比較的安定している吸気流路の軸心部付近にガス供給ノズルの先端からガス燃料を噴射して偏りの少ないガス燃料の分散を図ることができるので、ガス燃料と吸気との更に良好な混合を実現することができる。
( III ) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図4と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。 FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same components.
図1に示す如く、本形態例においては、前述した図4のものと略同様に構成したガスエンジン(CNGエンジン)に関し、吸気マニホールド2の吸気入口部4に吸気3の導入方向に対し該吸気3の流れを折り返すような屈曲形状が付されており、この吸気入口部4より上流側の吸気パイプ6(吸気流路)には、天然ガス7(ガス燃料)を吸気3の流れに対向して噴射するよう先端をL字状に曲げたガス供給ノズル8が設けられている。
As shown in FIG. 1, the present embodiment relates to a gas engine (CNG engine) configured substantially the same as that of FIG. 4 described above, and the intake air is introduced into the intake inlet portion 4 of the
ここに例示しているガスエンジンでは、吸気入口部4が吸気マニホールド2の長手方向一端部に配置されており、この吸気入口部4に吸気3を導く吸気パイプ6が前記吸気マニホールド2に沿い長手方向他端部側から延在してスロットルバルブ5を介し前記吸気入口部4に接続されている。
In the gas engine illustrated here, the intake inlet portion 4 is disposed at one end portion in the longitudinal direction of the
また、ガス供給ノズル8の上流側の吸気パイプ6には、天然ガス7の噴射方向に沿う所要長さPの直進部9が確保されており、この直進部9をガス供給ノズル8の先端と吸気パイプ6の曲がり形状の終端との間に確保することで吸気3の流れの安定化を図り得るようにしてあり、しかも、このガス供給ノズル8の先端が吸気パイプ6の軸心部付近に配置されるようにしてある。
The intake pipe 6 on the upstream side of the
尚、直進部9の長さPは、吸気パイプ6の口径が約80〜90mm程度である場合に、少なくとも約25mm程度を直進部9の長さPとして確保すると良い。 The length P of the rectilinear portion 9 should be at least about 25 mm as the length P of the rectilinear portion 9 when the diameter of the intake pipe 6 is about 80 to 90 mm.
而して、このようにガスエンジンを構成した場合、ガス供給ノズル8から吸気3の流れに対向して天然ガス7が噴射されることで互いの流れがぶつかり合い、双方が乱流化して天然ガス7と吸気3との混合が促進されると共に、その天然ガス7を含む吸気3の流れが吸気マニホールド2の吸気入口部4で急激に折り返されることで吸気3が吸気入口部4内の壁面に衝突して天然ガス7と吸気3との更なる混合が促進されることになる。
Thus, when the gas engine is configured in this way, the
この結果、吸気パイプ6を幾つかの屈曲部を介在させながら長尺化して天然ガス7の混合を促進させる等といった措置を採らなくても、極力短い吸気パイプ6内で天然ガス7と吸気3を良好に混合させることが可能となる。
As a result, the
特に本形態例の場合には、ガス供給ノズル8の上流側に直進部9が確保されているので、この直進部9により流れが安定して偏りが少なくなった吸気3に対し天然ガス7が噴射されて一層良好な混合が実現され、しかも、ガス供給ノズル8の先端が吸気パイプ6の軸心部付近に配置されているので、吸気3の流れが比較的安定している吸気パイプ6の軸心部付近に天然ガス7を噴射して偏りの少ない天然ガス7の分散を図ることが可能となる。
In particular, in the case of this embodiment, since the rectilinear portion 9 is secured on the upstream side of the
また、本形態例では、吸気マニホールド2に沿い長手方向他端部側から一端部側へ導かれた吸気3が、吸気マニホールド2の他端部側へ向けて折り返されることになるので、もともと吸気3が偏って導かれ易かった吸気入口部4に近い気筒への吸気3の分配が抑制されると共に、吸気入口部4から遠い気筒への積極的な分配が促進され、全体として各気筒への吸気3の分配の均等化が図られる。
Further, in this embodiment, the
即ち、図2に示す如く、吸気マニホールド2の長手方向一端部に配置された吸気入口部4が、前記吸気マニホールド2の長手方向に対し略直角な向きから接続されていて、図1の如き折り返しの屈曲形状が全く付されていなかったならば、図2中に矢印の大きさで示す如く、吸気マニホールド2の長手方向一端部側に分配される吸気3が多くなる一方、吸気マニホールド2の長手方向他端部側に分配される吸気3は相対的に少なくなり、吸気入口部4から遠い気筒への吸気3の分配が少なくなってしまうことが懸念される。
That is, as shown in FIG. 2, the intake inlet portion 4 arranged at one end portion in the longitudinal direction of the
これに対し、図3に示す如く、吸気入口部4に吸気3を吸気マニホールド2の他端部側へ向けて折り返す屈曲形状が付されていれば、吸気マニホールド2の他端部側へ向かう吸気3の流れが形成されるので、吸気マニホールド2の長手方向他端部側に分配される吸気3が図2の場合より多くなる一方、吸気マニホールド2の長手方向一端部側に分配される吸気3は相対的に少なくなり、結果的に各気筒への吸気3の分配が均等化されることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, if the intake inlet 4 has a bent shape that turns the
従って、上記形態例によれば、ガス供給ノズル8による天然ガス7の噴射位置より下流側の吸気パイプ6や吸気マニホールド2の吸気入口部4を幾つかの屈曲部を介在させながら長尺化して天然ガス7の混合を促進させる等といった措置を採らなくても、吸気パイプ6や吸気入口部4から成る極力短い吸気流路内で天然ガス7と吸気3を良好に混合させることができるので、周辺構造物との干渉を招かない吸気流路のコンパクトなレイアウトを実現することができ、車両への搭載性を従来より大幅に向上することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the intake pipe 6 and the intake inlet portion 4 of the
また、特に本形態例によれば、もともと吸気3が偏って導かれ易かった吸気入口部4に近い気筒への吸気3の分配を抑制し且つ吸気入口部4から遠い気筒への積極的な分配を促進することができるので、各気筒への吸気3の分配を均等化することができてエンジン性能の大幅な向上を図ることができる。
In particular, according to the present embodiment, the distribution of the
尚、本発明のガスエンジンは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、天然ガス以外のガス燃料を利用したものであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The gas engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be one using a gas fuel other than natural gas, and within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made.
1 エンジン本体
2 吸気マニホールド
3 吸気
4 吸気入口部(吸気流路)
5 スロットルバルブ
6 吸気パイプ(吸気流路)
7 天然ガス(ガス燃料)
8 ガス供給ノズル
9 直進部
1
5 Throttle valve 6 Intake pipe (intake flow path)
7 Natural gas (gas fuel)
8 Gas supply nozzle 9 Straight section
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