JPH0123659B2 - - Google Patents

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JPH0123659B2
JPH0123659B2 JP56179587A JP17958781A JPH0123659B2 JP H0123659 B2 JPH0123659 B2 JP H0123659B2 JP 56179587 A JP56179587 A JP 56179587A JP 17958781 A JP17958781 A JP 17958781A JP H0123659 B2 JPH0123659 B2 JP H0123659B2
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JP
Japan
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valve
fuel
intake valve
air
air intake
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JP56179587A
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JPS5882022A (ja
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Ryuichi Yamashita
Noryuki Kurihara
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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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
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気体燃料エンジンに関するものであ
る。さらに詳しくは、大気圧以上の高圧に加圧し
た可燃性気体を燃料として駆動するようにした4
サイクルエンジンに関するものである。
水素、メタン、エタンなどの気体燃料を4サイ
クルエンジンに用いる場合、この気体燃料を、従
来のガソリンエンジンと同様に予め空気と混合し
てから燃焼室に供給するようにすると、十分な出
力が得られないという不都合がある。これは、例
えば水素燃料の場合、比重の軽い気体であるた
め、混合気中に水素の占める体積割合が理論比で
約30%にもなつてガソリンなどの液体燃料に比べ
て著しく大きくなり、その結果、燃料室内におい
て空気の占める割合が小さくなり、1回当りの燃
焼による発熱量が減つてエンジン出力が低下する
ことになるからである。
このような問題の対策として、本発明者等は、
先に燃焼室に対し空気供給用の空気吸入弁と高圧
気体燃料を供給するための燃料吸入弁とをそれぞ
れ独立に設け、空気と気体燃料とをそれぞれ独立
に供給するようにすることによつて解決を図つ
た。しかしながら、このような独立供給を行う場
合の問題は、エンジンの回転数が高くなると、気
体燃料が空気吸入弁を介して空気の吸気通路内に
逆流し、逆火を起すという不具合があることであ
る。このような逆火を起さないようにするには、
クランク作用角を小さくして気体燃料の燃焼室へ
の吸入を空気吸入行程の終了間際か、或いはその
後の圧縮行程の極めて短い時間内に限定する必要
がある。しかしながら、このように燃料吸入弁に
よる気体燃料吸入時間を短縮すると、気体燃料の
吸引量が不足し、上述した気体燃料特有の理由か
ら、エンジン出力を十分にすることができなくな
るという不具合が生ずることになる。また、クラ
ンク作用角を小さくして吸引容量を大きくするた
めに弁リフトを大きくすると、弁の加速度が大き
くなつてカム騒音が大となり、かつ材料強度の面
からこれに耐える材料を見出すことが難しく、実
現性が困難になるという別の問題も発生する。
本発明の目的は上述のような気体燃料エンジン
における問題を解消し、燃焼室に対し空気を供給
する空気吸入弁と高圧気体燃料を供給する燃料吸
入弁とをそれぞれ独立に設けた気体燃料エンジン
において、その吸気通路に対する気体燃料の逆流
及びその逆流に基づく逆火を招くことなく、短時
間のうちに大容量の気体燃料を燃焼室に吸入する
ことができ、高出力を出すことができるようにし
た気体燃料エンジンを提供せんとすることにあ
る。
上記目的を達成する本発明による気体燃料エン
ジンは、燃焼室に空気を供給する空気吸入弁と高
圧に加圧した気体燃料を供給する燃料吸入弁とを
それぞれ独立に設けた4サイクルエンジンであ
り、前記空気吸入弁を上死点直前から下死点直後
にわたる空気吸入行程で開弁させる一方、前記燃
料吸入弁をカム駆動式にすると共に、弁径とリフ
トとの比を8:1〜40:1の大口径、小リフトに
構成にし、前記空気吸入行程の終期間際の下死点
近傍からクランク作用角60゜〜100゜の燃料吸入行
程で開弁させることを特徴とするものである。
以下、図に示す本発明の実施例により具体的に
説明する。
第1図及び第2図は本発明の実施例からなる2
気筒からなる気体燃料エンジンを示すものであつ
て、10はシリンダボデー、12はその内側に2
気筒が並列に形成されたシリンダ、14はこのシ
タンダ12に嵌挿されて上下に往復運動するよう
にしたピストン、16はシリンダボデー10の上
部に装着固定されたシリンダヘツド、18はシリ
ンダヘツドカバー、50はシリンダ12内におい
てピストン14上面とシリンダヘツド16との間
に形成された燃焼室である。
各シリンダヘツド16にはシリンダ12のボア
中心付近に点火栓48がそれぞれ設けられてい
る。さらにシリンダヘツド16のれぞれには、1
気筒につき空気を吸入するための2個の空気吸入
弁20,22と、加圧された高圧の気体燃料を吸
入するための1個の燃料吸入弁24と、燃焼後の
ガスを排出するための排気弁26とが設けられて
いる。空気吸入弁20,22は2個のシリンダ1
2,12の各軸心を含む面に対し片側に並び、ま
た燃料吸入弁24と排気弁26とは他側に並列す
るようになつている。各気筒の空気の吸入通路2
8はその下流側が二股状に分岐して各空気吸入弁
20,22に連通し、また吸気通路28の上流側
は吸気箱30に連通している。吸気箱30には不
図示の空気清浄器から空気が流入するようになつ
ており、また吸気通路28内には流量を調節する
絞り弁32が設けられている。空気吸入弁20,
22はカム軸34に固定されたカム35によりバ
ルブリフタ36を介して同時に開閉駆動される。
また排気弁26はカム軸37に固定されたカム3
8によりバルブリフタ(図示せず)を介して開閉
駆動され、開弁時には燃焼後の排気を排気通路4
0に送り出し大気中に排出する。
一方、燃料吸入弁24は排気弁26と並列して
設けられ、上述した排気弁26を駆動するカム軸
37に対し固定されたカム42によりバルブリフ
タ44を介して開閉駆動される。この燃料吸入弁
24には燃料通路46が通過し、この燃料通路4
6は流量制御装置47(アクセル)を介して気体
燃料タンク51に連結されている。気体燃料タン
ク51には大気圧以上の高圧に加圧された気体燃
料が収納されており、エンジンの負荷に応じて流
量制御装置47により流量を制御されて燃料通路
46に供給されるようになつている。ここで、上
記燃料吸入弁24の弁径は空気吸入弁20,22
や排気弁26の弁径よりも大きくしてあり、また
上記カム42による燃料吸入弁24のリフト量
は、空気吸入弁20,22や排気弁26を駆動す
るカム35,38のそれに比べ極めて小さい値に
してある。すなわち、従来のガソリンエンジンの
吸排気弁では、一般にリフト量は弁径の1/4〜1/3
程度に設定されているが、上述のカム42による
燃料吸入弁24のリフト量は燃料吸入弁24の弁
径の1/8〜1/40となるように設定されている。す
なわち、燃料吸入弁24の弁径とリフトとの比は
8:1〜40:1となるように設定され、さらに好
ましくは20:1〜40:1となるような大口径、小
リフトとなるように設定されている。またカム4
2は、空気吸入行程の終了間際の下死点(BDC)
近傍から、その後の圧縮行程にかけての極めて小
さなクランク作用角60゜〜100゜において燃料吸入
弁24を開弁するように作用する。
さて、上述の気体燃料エンジンについて、その
動作を第3図をも合せて参照することにより説明
する。まず、空気吸入行程において、空気吸入弁
20,22がピストン14の上死点(TDC)前
の所定のクランク角θで開弁すると、絞り弁32
の開度に応じた空気量が燃焼室50に流入し、こ
の開弁を下死点(BDC)直後まで行うので十分
な量の空気が流入する。次いで、このような空気
吸入行程の終了間際に、燃料吸入弁24がピスト
ンの下死点(BDC)近傍から圧縮行程にかけた
クランク作用角60゜〜100゜の極めて短い期間を燃
料吸入行程として開弁し、気体燃料を燃焼室50
内に噴射する。
上記空気吸入行程の終了間際では、空気吸入弁
20,22の通路面積が小さく狭まりつつあると
きであると共に、吸気通路28内の空気の流動慣
性が作用しているため、この時期に燃料吸入弁2
4から短時間だけ噴射される燃料は吸気通路28
へ逆流するようなことはなく、したがつてまた逆
火を起こすこともない。
また、このときの燃料吸入行程はクランク作用
角が僅か60゜〜100゜の短時間で行われるが、燃料
吸入弁24の弁径とリフトとの比が、上述した
8:1〜40:1の範囲の大口径、小リフトに構成
されているので、弁の開閉をスムーズにし、しか
も必要量の燃料を確実に燃焼室50に吸入させる
ことができる。したがつて、短時間の燃料噴射で
ありながら、空気に対して占める気体燃料の割合
を約30%にもすることができ、出力低下をきたす
ことはない。
さらに、小リフトであるため衝撃も小さくなつ
てカム騒音を低減し、かつ材料強度面からの問題
もなくすことができる。
燃料吸入弁24が閉じた後、所定の点火時期Ig
において点火栓48により点火され爆発行程に入
る。爆発行程に続き排気弁26が排気行程にな
り、既燃焼ガスが排気として排気通路40へ排出
される。
なお、上述の実施例では燃料吸入弁24は排気
弁28側のカム軸37によつて駆動されるが、空
気吸入弁側のカム軸34によつて駆動するようし
てもよい。この燃料吸入弁の駆動については、電
磁弁による方法も考えられるが、電磁弁はこの燃
料吸入弁の開閉駆動を行うには応答速度が遅いた
め、上記実施例のように空気吸入弁又は排気弁駆
動のためのカム軸を利用するカム駆動式とすべき
である。例えば、上記構成の燃料吸入弁を駆動す
るには全開までに0.56〜5.6ms短時間で作用す
る必要があるが、電磁弁では全開するまでに10〜
100msもの時間を要するため十分に機能するこ
とができないからである。また、空気吸入弁は1
気筒につき必ずしも2個である必要はなく、1個
だけであつてもよい。また、燃料流量或いは空燃
比に基づいて流量制御装置47により出力制御す
る方式においては、絞り弁32は不要となる。或
いは、この方式と前述の絞り弁方式との併用も考
えられる。
また、燃料吸入弁24の弁径を空気吸入弁2
0,22や排気弁26の弁径と同じくすれば、加
工工程の簡略化或いは部品の共通化が可能とな
る。
上述したように本発明の気体燃料エンジンは、
燃焼室に空気を供給する空気吸入弁と高圧に加圧
した気体燃料を供給する燃料吸入弁とをそれぞれ
独立に設けた4サイクルエンジンであり、前記空
気吸入弁を上死点直前から下死点直後にわたる空
気吸入行程で開弁させる一方、前記燃料吸入弁を
カム駆動式にすると共に、弁径とリフトとの比を
8:1〜40:1の大口径、小リフトに構成し、前
記空気吸入行程の終期間際の下死点近傍からクラ
ンク作用角60゜〜100゜の燃料吸入行程で開弁させ
る構成としたものである。
このように空気吸入弁を大きなクランク作用角
で開弁させる一方、燃料吸入弁は空気吸入行程の
終了間際の下死点近傍からクランク作用角60゜〜
100゜の短時間だけで開弁させるため、気体燃料の
吸気通路への逆流や逆火が起こることはない。ま
た、極めて短時間の燃料吸入であるにもかかわら
ず、燃料吸入弁をカム駆動式にすると共に、弁径
とリフトとの比を8:1〜40:1の大口径、小リ
フトに構成したので、弁の開閉をスムーズに行う
ことができ、必要十分量の燃料を確実に燃焼室に
吸入させることができるから出力低下をきたすこ
とはない。しかも、小リフトであるためカム騒音
は小さく、かつ材料強度上の問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例によるエンジンを一部
断面にした平面図、第2図は第1図の−線断
面図、第3図は各弁のタイミングを示す図であ
る。 20,22……空気吸入弁、24……燃料吸入
弁、26……排気弁、34,37……カム軸、3
5,38,42……カム、46……燃料通路、5
0……燃焼室、51……気体燃料タンク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼室に空気を供給する空気吸入弁と高圧に
    加圧した気体燃料を供給する燃料吸入弁とをそれ
    ぞれ独立に設けた4サイクルエンジンであり、前
    記空気吸入弁を上死点直前から下死点直後にわた
    る空気吸入行程で開弁させる一方、前記燃料吸入
    弁をカム駆動式にすると共に、弁径とリフトとの
    比を8:1〜40:1の大口径、小リフトに構成に
    し、前記空気吸入行程の終期間際の下死点近傍か
    らクランク作用角60゜〜100゜の燃料吸入行程で開
    弁させることを特徴とする気体燃料エンジン。
JP56179587A 1981-11-11 1981-11-11 気体燃料エンジン Granted JPS5882022A (ja)

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JP56179587A JPS5882022A (ja) 1981-11-11 1981-11-11 気体燃料エンジン

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Publication Number Publication Date
JPS5882022A JPS5882022A (ja) 1983-05-17
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JP56179587A Granted JPS5882022A (ja) 1981-11-11 1981-11-11 気体燃料エンジン

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7980220B2 (en) 2007-10-04 2011-07-19 Ford Global Technologies, Llc Staggered intake valve opening with bifurcated port to eliminate hydrogen intake backfire

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5618030A (en) * 1979-07-19 1981-02-20 Ishishiba Service Kk Gas diesel engine with supercharger for vehicle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5618030A (en) * 1979-07-19 1981-02-20 Ishishiba Service Kk Gas diesel engine with supercharger for vehicle

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JPS5882022A (ja) 1983-05-17

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