JPH04191457A - 内燃機関におけるガス状燃料の増圧装置及び増圧方法 - Google Patents

内燃機関におけるガス状燃料の増圧装置及び増圧方法

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JPH04191457A
JPH04191457A JP1310465A JP31046589A JPH04191457A JP H04191457 A JPH04191457 A JP H04191457A JP 1310465 A JP1310465 A JP 1310465A JP 31046589 A JP31046589 A JP 31046589A JP H04191457 A JPH04191457 A JP H04191457A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は種々の加圧気体状燃料供給部から、燃料受入
装置への燃料を加圧して噴射するための新規な装置に関
する。なお特にこの発明は種々の加圧源から確実変位機
関のシリンダに、気体状燃料を加圧して噴射させる増圧
装置に関する。
従来の技術 利用が容易であり、また比較的低コストで微粒子の放射
を減少させるために、加圧天然ガスがディーゼルエンジ
ン用の混合物として用いられる。空気と天然ガスとを混
合することによってディーゼルエンジンの燃料を作る一
般的な方法は1部分負荷作業にとって不適当であり、燃
料と空気の混合物は燃えにくく、効率が低下し、粒体が
過剰となる。そしてこれに加えるに、ある負荷条件下で
デトーネーションを起すという問題がある。これらの問
題は広い範囲にわたる負荷と速度を超えてエンジンに天
然ガスを送入することによって、ディーゼル燃料の置換
を制限することとなる。
ディーゼルエンジンにおいて吸込マニホルド内に天然ガ
スを噴射して使用する「天然くん蒸法」について多くの
ことが行われ、これはパイロットディーゼル点火のため
に、ディーゼル燃料を小容量のシリンダ中に噴射する。
この方法には大略つぎのような問題がある。
(1)  低負荷において、絞り操作をすることなくデ
ィーゼル運転をする際、気体状燃料と空気との混合体(
はぼ均質)は、満足な燃料のためには余りにも可熱成分
が少なく、燃料葡率は受入れがたい、一部負荷における
ディーゼル燃料の消費の矯正がむずかしい。
−m負荷における多くの繰作に関する出願がなされてい
るが、これらは燃料代替の基本的目的に合致していない
(2)  一部負荷運転において低効率のため、未燃焼
炭化水素と一酸化物が許容限度を超えて増大する。
(3)  天然ガスのパイロットティーセル点火を満足
に行うことにより、エンジン加圧負荷(I&大加圧レベ
ルとデトーネーンヨンの発生)は、有害であってエンジ
ンに損害を与える。典型的にはエンジンが下り坂にあっ
て、急速な燃焼伝達によるノンキングがある場合の混合
物の強さにある。
ガスと空気との予混合物のもつ問題は、余りにも可燃成
分が低く、吸込空気を絞ることによって軽減される。し
かしこれはターボチャージャエンジンでは実行できない
なぜならばコンプレッサのサージを起すという危険があ
るからである。また絞り操作はディーゼル運転の固有の
利点を取り除く。
発明が解決しようとする課題 問題は一部負荷の際、空気を予熱することによって軽減
される。しかしこれは反対にターボチャージャや運転に
影響を与え、ブト−不−ションの危険を増大する。制御
システムが負荷及び速度に対して加熱度を調整するため
に必要であり、低負荷において排気熱が満足すべきか否
かに疑問がある。
制御システムが負荷と速度に対して、ディーゼル油と気
力との比率を変えるために考案された。受容することが
できる運転を提供するために、エンジンの詳細な性能デ
ータがエンジン制御のためにコンピュータに貯えられる
。このようなシステムの開発には費用がかかり、燃料の
低消費低放出、エンジンの耐久性及び高い燃料代替等に
ついて解決しなければならない問題がある。
「自然くん無方法」が当面する問題は、炉焼チャンバの
一つの型に固有のものではない。もし一部負荷運転間の
放出、燃料経済及びエンジンの耐久性が重要であるなら
、空気とガスの予混合はディーゼルにおける燃料供給に
とって適当てはない。
また他の方法の「時間噴射」が、2ヌトローク型デイー
ゼルエンジンに天然ガスを噴射するために提供された。
これは吸込口内への天然ガスの噴出時間にかかるもので
あり、排田口を出た汚損ガスを避け、低負荷でシリンタ
内にガス層を持ち、圧縮とディーゼルパイロット点火後
に燃焼することができる。比願大の知っているこの方法
は効率、耐久性、広負荷範囲における洗浄運転、速度、
高圧の燃料代替性の諸点において必要とされる改良がな
されていない。
ディーゼル運転時においてエンジンシリンダに燃料を直
接噴射する大きな利点は、全負荷範囲において充分で安
定した燃料を保証することである。これは燃料の割合が
燃え易い限度内である範囲内において、燃焼が起るから
であり、天然ガスはディーゼル燃料より利点をもち、ミ
クロンサイズの粒子に霧化する必要がなく、高い噴射圧
力及び噴射プランジャに格別きびしい公差を要求しない
。ディーゼル噴射のため、もつとも高効率運転のために
11000atの圧力が必要とされる。それは天然ガス
にとって200atmで満足されることを示す。
加圧天然ガスの噴射部をもつ大きな孔のディーゼルの満
足すべき運転は、北米で証明され、これはJ、F、Wa
kenoll、  C,B、O’Noal、 and 
Q、A。
Baker、のrHigb−Pressnre Lat
e Cycle DirectInjeczion o
f Natural Gas in a Ra1l M
ediumSpeed Diesel Engine)
、SAE Technical Paper87204
1、 in Norway、 see Einang、
 P、M、Korea。
9、、Kuamsdal、R,、Haneen、T、、
and 5arolen、A、。
のfHigh−Pressure、Digitally
 ControlledInjection of G
a5eous Fuel in a DieselEn
gine 、with 5pecial Refere
nce t。
Boil−Off from LNG Tankers
l、ProceedingsCIMACConf、、J
une 1983; and Japan、seeMi
yake、M、、Biwa、T、、Endoh、Y、、
Shimotsu、M、。
Murakami、 S、、 Komoda、 T、 
、のTThe Developmentof High
 0utput、Highly Efficient 
GasBurning Diesel Engines
、にみられる。これらのエンジンのための気体状燃料は
一定の高圧に役立つ。Wakenell外の装置は、S
outhwestResearch In5titut
eで行われ、2ストローク自動車デイーゼルエンジンの
21.59cm (8,5’)の孔に直接天然ガスを噴
射したものである。天然ガスは液体状態(LNG)で貯
蔵され、高圧力でポンプされ、5. OOOpsi(4
0atm)の噴射圧力により気体状に霧化された。気体
噴射弁がディーゼル噴射器に配置され、小さなディーゼ
ル噴射器がシリンダヘッドにおける「テストコック」孔
に配置された。2%パイロットディーゼル燃料(天然ガ
ス98%)より少ない燃料で全力が発揮され、温度効率
は100%ディーゼル運転よりわずかに低かった。ノー
ルウェーの装置は、TrondheimのProfes
sor Arthur 5aarstenの指導のもと
で、2ストロークの単一シリンダエンジンの300+n
mの大きな孔にメタンガスを直接噴射することで使われ
た。噴射圧力は150〜160at蒙の範囲内であった
。ディーゼル噴射器は改変されないままで、孔はガス噴
射弁のためにシリンダヘソトに設けられた。工子ルキの
割合が73%の天然ガス燃料で、温度効率は100%の
ディーゼルオイルで運転したときより、わずかに良好と
なった。試験においてカス噴射は、100%ディーゼル
よりわずかに高い煙を生じ、NOXは約24%減少した
日本のものは三井造船株式会社で使用され、シリンダ内
におけるガス噴射速度につき、4ストロークエンジンの
420mmの大径孔の単一シリンダに対して試験された
。ガスは約250atmで噴射された。一連の試験にお
いてパイロットティーゼル燃料は、わかれたディーゼル
噴射システムを介して噴射された。5%の低いディーゼ
ルパイロット燃料エネルギを入力し、85%のエンジン
負荷における全体の効率は、ディーゼル燃料油をフルに
使った場合と同じであった。改良された燃料噴射ノズル
は、デイ−セルパイロット燃料を一体的に噴射して満足
すべき特性を示した。全体としての結果は100デイー
ゼル運転における天然ガス燃料においてえられる特性と
ほぼ同等のものであった。
自動車内に液体状態で天然ガスを非常に低い温度下で、
よく熱絶縁されたタンクに貯蔵することにより、エンシ
ノンリンダに噴射される前に、液体は容易に圧縮されて
噴霧化される。しかし自動車用LNGを噴霧化すること
はあまり好ましいことではなく、むしろ加圧天然カス(
cNG)が有効である。ディーセルエンノンの大きな孔
に対する経験は直接中程度の大きさの孔のエンジンに適
用できないが、天然カスをこれらのエンジンに直接噴射
して満足に燃焼することができた。
エンジンに対する問題は、ガスが一定供給圧力では有効
でないことである。
CNGのために、ガス貯蔵の安全上限は約200atm
であり、これは必要とされる噴射圧力に近い。しかしな
がらタンク内に貯蔵されたエネルギの93%をうるため
に、圧力は再燃料化する前に約20atmに低下させる
ことが許される。20atmから200atmに再圧縮
するに必要なエイルギは、latmから200atmに
圧縮するために要する二子ルギの小さな一部にすぎない
。車輌に外部コンプレッサを設けるには、設備費用とエ
ンジンの一部の改変による付加的な駆動手段とを必要と
する。
CNGを直接ディーゼルエンジンに噴射するにはつぎの
ような手段をもつことが望ましい。
(i)  他のエンジン部品を改変することのない、通
常の噴射器、 (ii)  天然ガスを必要に応じてシリンダ内に噴射
するように加圧し、ガス供給圧力を200atmから2
0atmに変える手段、 (iii)  点火のためにディーゼル点火燃料を同時
に噴射する手段、 (1v)噴射量、タイミングおよび周期の正確な制御が
できる手段、 (v)  つぎのような代表的な商業的噴射システム、
すなわち(a)多段ポンプ、(b)圧力タイムシステム
、(c)噴射システム、 (vi)  どのような組成の天然ガスにも適応できる
手段。
CNGは運転レベル、特にその圧力が比較的低レベルに
低下するように加圧されなければならない。車輌に外部
コンプレツサを設けるには設備費用が必要である。補助
的駆動部材を設けることが必要であり、そのためにエン
ジンの改変が必要となる。
2つのアメリカ特許か燃料噴射ンステムを開示している
1、 アメリカ特許第4406404号はrDiese
l FuelInjection NozzleJ に
関し、1983年9月27日にHorino外によって
出願され、ディーゼルエンジンシリンダの燃焼室に燃料
を噴射する方法が開示されている。加圧空気を燃焼室か
ら受入るための空気チャンバを形成するノズル内に設け
られたプランジャを含んでいる。プランジャと一体的に
形成され、ノズル内にニードル弁か形成され、噴射され
る燃料を受入れる燃料チャンバがある。ノズルに取付け
られたノズルチソプは燃焼室に直接開口している予め混
合チャンバに据え付けられ、さらに空気チャンバと燃料
チャンバとに連通している。このようにして加圧ストロ
ークの終点にプランジャが下降することにより、燃料チ
ャンバからの燃料は、空気チャンバからの加圧空気と、
燃焼室内に導入すざに先立って予め混合される。
Horino外は、「燃料チャンバからの燃料が、燃焼
室に導入されるに先立って、空気チャンバからの加圧空
気に予め混合チャンバ内において、予め混合される」こ
とを開示している。
Horino外の装置は、「ディーゼル燃料」のみに関
するものである。したがって圧縮点火エンジンへ送入す
る気体状燃料を、どのようにして加圧して噴射するかと
いう問題につき、天然ガスまたはその取扱いにつき開示
するところがない。
Horino外は、天然ガスの加圧点火に必要な事項で
ある液状ディーゼル燃料のパイロット噴射につき開示す
るところがない。また増圧装置に関しても開示していな
い。
2、 アメリカ特許第4201160号は、rFuel
 Inj−ection SystemsJに関し、内
燃機関の燃焼チャンバに燃料を供給するための燃料噴射
システムを開示している。これは燃料入口と、燃焼チャ
ンバへ燃料を導く出口とをもっている燃料噴射ノズルを
有する。シリンダにピストンが設けられ、その一端は燃
焼チャンノく内に圧力を加える。シリンダの他端にはノ
ズルの入口が設けられ、弁が設けられて燃料噴射ポンプ
が、ピストンが燃焼チャンバ内において、圧力を上昇さ
せるまで内部を移動してしまうまで、ノズルの入口と連
通しないように保たれる。内部移動をしている間、燃料
はピストンによってノズルへ変位し、燃焼チャンバへ所
定料のパイロット燃料を供給する。
Fenne外は、燃料噴射器が燃料の小部分の早期噴射
を実現するための補助噴射器を有し、それは「燃料の主
部分は主ポンプによってノズルへ供給される」というこ
とになっている。
全燃料は単一ユニットによっては供給されなし1゜ Fenne外は、燃料の増圧装置「増圧装置を作動し、
加圧空気の圧力を少くとも2倍にし、燃料の圧力を増加
する装置」を開示していない。 この発明の目的は、種
々の圧力供給源から(点火源として供給できる伴出され
た液体燃料を使用可能とするように)、内燃機関のシリ
ンダに気体状燃料を加圧して噴射する新規な装置を提供
するにある。もし伴出した液体燃料が点火するのに必要
ならば、高速でガス噴出でなされて液体燃料を霧化する
。この発明の第1の適用は圧縮点火エンジンであり、第
2適用はスパーク、触媒表面および高温表面点火エンジ
ンである。
この発明は内燃機関における気体状燃料のための増圧装
置と増圧方法に関し、加圧ガスまたは加圧流体が増圧手
段に使用され、増圧手段は内燃機関のシリンダへ急速に
燃料を噴射するために、内燃機関へ供給される気体状燃
料の圧力を増大する。増圧手段駆動用のガスまたは流体
の源は、それに限定されるものではないが、内燃機関の
シリンダから加圧空気または燃焼ガスを含み、外部コン
プレッサからの加圧空気は、高圧ディーゼル燃料、加圧
潤滑油、ターボチャージャまたはスーパーチャージャに
よって加圧された空気または、ニアコンディショニング
 コンプレッサからの加圧フレオンを加圧する。 ′ この発明における装置において、内燃機関は確実変位型
エンジンである。
この発明における気体状燃料は、可変加圧型気体状燃料
供給装置で供給されたものである。 好ましい実施例に
おいて、内燃機関において燃焼用に用いられる気体状燃
料の増圧装置は、シリンダチャンバを有し、下記のも・
のを具えている”。
(a)  中空チャンバと、 (b)  中空チャンバの内部に設けられていて、大径
端部と小径端部とを有する往復動増圧手段と、 (c)  シリンダチャンバまたは他の供給源から加圧
気体を、中空チャンバの増圧手段の大径端部に導入する
導入手段と、 (d)  中空チャンバの増圧手段の小径端部に気体状
燃料を供給する一方向手段と、 (e)  増圧手段の小径部において、シリンダチャン
バへ気体状燃料を噴射する噴射ノズルと、 (f)  ノズル(e)が閉鎖されているとき、加圧気
体導入手段を開口し、ノズル(e)が開口しているとき
、加圧気体導入手段を閉鎖するように、開口と閉鎖を同
期して行うタイミング手段と、 ディーゼルシステムに気体状燃料を直接噴射できるよう
にするために、この装置はつぎの手段をもっている。
(1) 他のエンジン部品を改変することのない、通常
の噴射器、 (11)  天然ガスまたは他の気体状燃料を必要に応
じてシリンダ内に噴射するように力C王する。カス供給
圧力を200atmから20atmに代える手段、 (iii)  点火のためにデイ−セル点火燃料、また
は他の追加的な点火のための、または交互点火方法、す
なわちスパークプラク、触媒表面または高温表面点火に
用いられる手段、(■) 噴射量、タイミングおよび周
期の正確な制御ができる手段、 (V)  つぎのような代表的な商業的噴射システム、
すなわち(a)多段ポンプ、(b)圧カタ、イムシステ
ム、(c)噴射システム、 (■) どのような組成の天然ガスにも適応できる手段
この発明は現在の技術の水準を超えて新規であり、可変
圧力源から外部の高圧コンプレッサを必要としないで、
高圧気体状燃料かえられる。
圧縮ストローク中にえられる加圧空気の一部、または燃
焼カスを用いることによって、増圧手段を駆動し、この
増圧手段はそれ1ドーでまた(オ補助的なカムと共働し
てエンジンシリンダ内へ急速にガスを噴射するのに充分
なように、気体状燃料の圧力を増大する。増圧手段はま
た車輌のエアブレーキと共通して用いられる低加圧空気
の供給手段によっても駆動される。このシステムは「ガ
ス送風」パイロット液体燃料噴射手段としても用いられ
る。この発明はパイロット液体燃料点火用に限定されず
、グロープラグまたはスパーク補助点火と共存する。
この発明の1つの目的は、ディーセルエンノンにおいて
、高効率で低公害の状態で気体状燃料を使用することに
あり、無絞り運転における高圧縮比という利点を示す。
この発明は道路またはレール上のデイ−セル、低速道ま
たは海岸のディーゼルを積載加圧ガス貯蔵タンク、また
はガス供給圧力が200atmより低下した際のガス供
給ステーションにおいて、液体噴射手段の変位のために
用いられる。この発明の幾つかの改変が制御システムと
は別のエンジン改変を必要とすることなく、噴射器の簡
単な変位のために許される。他のτ形はデイ−セルエン
ジンヘットの新設計にとって適″酉こ示される。
この発明の基本的原理を説明するために、加圧カス(ま
たは高圧燃焼カス)かエンジンシリンダ、または他の高
圧流体源から提供されて用いられ、増圧手段内において
ンリンクへ噴射するために、充分に高い圧力となるよう
に気体状燃料を加圧する。
つぎの計算かこの発明の改変のために行われる。説明の
目的のために、200atmの噴射圧力の天然ガス燃料
が用いられる。またタンクからの最小供給圧力が20a
tmである。この天然ガスのだめの10対1の圧力比率
は、約、01/I°3−6容積比と等しい。単一の圧縮
段階で実行できる。
増圧手段の容積は増圧手段に入ってくるCNGの容積に
よる。20atmで300にのCNGはつぎのような密
度を有する。
1リツトルのシリンダのために、ターボチャージャ密度
片はIJ:1であって、容積効率は069で、1サイク
ル毎の空気せつ取量はつぎのようである。
M −ρay+、Vd=1.2(iJ)0.9(1xl
O−3) = 0.0014kgこのメタンに対する化
学量論的燃料−空気量の比は、1 : 17.16kg
 / kgで1ストローク当り天然ガスの最大噴射量は
、約つぎのようである。
MgごM、/20二〇、00007kgストローク毎に
加圧される天然ガスの最大量はつぎのようである。
増圧手段のピストンのストロークL =35mmで、−
このピストンのCNG側の直径は約つぎのようである。
最大加圧空気圧力は、880−1O0at台であり、空
気側のピストンの直径は、カス側のピストンの直径のy
200/100倍であって、約20mmである。
つづいて厚さは2mmで、増圧手段の外側直径は24m
mである。
増圧手段の空気側の変位は約11000 mm ”であ
って、エンジンピストンの変位の約1.1%、またはク
リアランス量の約20%である。エンジンターボチャー
ジャが低加圧圧力を補償するために必要である。
この例は燃焼に先立ってエンジンシリンダからの加圧空
気を用いることのみに関する。これとは反対に高圧燃焼
生成物は共通のアキュムレータを加圧するのに用いられ
る。
実施例 この議論はこの発明の特定の実施例に関してなされた。
第1.第2.第3図にはその概略が示され、増圧手段2
の1つの機械的な実施例とその作動順序が示されている
。第1図に示されたもの(ディーゼルエンジン用)は、
2つの可動部分をもち、それは増圧ピストン4と中空カ
ス噴射弁棒6であり、弁棒6は空気入ロアを介して加圧
空気を、増圧ピストン4の頂部表面に矢印で示すように
供給する。ガス噴射前に増圧手段2の底部にあるノズル
8が閉鎖し、エンジンチャンバ26からの加圧ガスは、
ピストン24を上昇させることにより、中空棒6と入口
15とを経て、増圧ピストン4の上のチャンバ9に移送
される。第1図はエンジンチャンバ26からの加圧ガス
が入ロア及びピストン4の頂部とに、入口15及びピス
トン4の下降で送入される。圧力がガス供給部10内に
おける圧力の半分を超えると、増圧ピストン4は増圧手
段2のシリンダ16内を下降し、シリンダ16内のガス
を加圧し、チエツク弁+3によってシリンダ16は閉鎖
され、それによって、チャンバ16内のガス圧力を20
0atmまで増大する。ディーゼル燃料は入口17を介
してチャンバ26内に供給される。
第2図に示すように、噴射時にガス噴射弁14は弁棒6
の機械的、水力的、空力的または電磁的作動による下降
によって開口する。カム19が第1.第2.第3図に示
されており、弁棒6は当接板21によって、第2図にお
いて頂部に示された距離下降する。この突然のノズル開
口によるチャンバ16内のガス圧力の解放は、同時にエ
ンジンチャンバから増圧ピストン4の頂部へ、入口15
を経てチャネル16を介しての流通を阻止する。チャン
バ26への燃料噴射は水滴20によって図示されている
第3図に示したように、カム19による弁棒16の下降
運動が終点に達すると、弁棒6は上昇し、弁】4は再度
シート状態となる。増圧ピストン4の頂部のチャンバ9
は再びエンジンシリンダ26と連通し、チャンバ26,
9内のシリンダ圧力が(排圧及び吸入ストローク中)、
弁14の地点でチャンバ16内に閉じ込められた圧力以
下に低下する。このチャンバエ6内に閉じ込められたガ
スの圧力が、第1図にみられる増圧ピストン4のトップ
位置に復帰し、それによって供給ライン10を介しての
チャンバ16内へ供給ガスを充填することとなる。ピス
トンの降下運動は肩部18によっで制限される。第3図
において、弁22は開口状態で示され、エンジンチャン
バ26に空気が送入される。第1.第2.第3図には多
孔球体28が示され、この球体は弁14の下方に位置し
て、チャンバ26への噴射燃料の散乱を助ける。
供給圧力が高いとき、このピストンの移動と、エンジン
シリンダからの消耗は少ない。
第1図に示されていないが、全体を通しての特徴点はつ
ぎのようである。
(1) エンジン負荷によって供給される燃料を計量す
る手段、 (ii)  rガスブラスト」によるよりも気体状燃料
弁孔へ液体デイ−セル燃料を提供し、適宜の点火源に供
給するのに充分な量を噴射し、 (iji )  運輸業界で使用されるD D A 、
 Caterpi−11ar、Cumm1ns、Int
ernational Harvestorエンジン等
のデイ−セルエンジンのためのディーゼル燃料噴射器の
交替品となる特徴を有する。このような交替はエンジン
噴射タイミング方法にあり、噴射器交替の外はエンジン
の改変を必要とせす、 (1v)  天然ガス以外の燃料が適用可能であり、(
V)  機械的、水力的、気力的または電磁的弁棒作動
のだめの機能的配置をもち、 (vi)  シリンダ間の増圧手段を交替し、1つのシ
リンダから第2シリンダへのカス供給を強めるため、燃
焼圧力を用いるンリンタ間の増圧手段の交替。
第4.第5.第6図にはこの発明の3つの他の実施例が
示されている。第4図には噴射ノズルの変形が示され、
弁14の下に多孔球体28がない。球体28はこの場合
には不要である。第5図には他の増圧ピストン4が示さ
れている。第5図に示すピストン4は逆向きとなってい
る。ガス供給入口10はこの実施例では高い位置にある
第6図には増圧噴射器2と結合された外部アキュムレー
タ30が示されている。アキュムレータ30は多量の圧
縮カス容量を具えている。第6図にはまたチエツク弁3
4を有するライン32が示されていて、チャンバ26内
の圧力をチャンバ9と連通ずることができる。これは中
空棒6と入口]5の代りに用いられる。第7図には増圧
噴射器2に結合される別個のデイ−セル噴射器36が示
されている。
第8図にはこの発明の実施例が示されており、増圧ピス
トン4は不等面積の表面38.40における圧力差によ
って駆動される。圧力は高圧貯蔵タンク42から引出さ
れ、このタンクは一方向チェソク弁44を介して、エン
ジン燃焼チャンバ26から高圧ガスを受入れる。これら
の高圧貯蔵カスは、カム】9によって作動される滑動ス
プール弁46によって誘導される。このカム19は図示
しないエンジンクランクと同期し、カム周期はエンジン
駆動中異動負荷レベルをカウントして調整される。増圧
ピストンの小面積サイド40に封止された燃料ガスは圧
力解放弁48を介して、約200気圧にセントされ、燃
焼チャンバ26に漏洩される前に加圧される。このシヌ
テムは前記したものより複雑なものとなっているが、増
圧ピストンがカス貯蔵タンク42からの高圧により早期
作動をし、滑動スプール弁46を早期作動させる。
第9.第10図には他の実施例か示されている。
第9図には単一または複数シリンダを有するエンジンの
ための単一の増圧ユニット50が示されており、このエ
ンジンは2つのピストン表面52゜54に異る圧力を受
ける。ピストン51の表面の狭い突起56は、ボール弁
58をその弁座に押圧し、ピストン51が頂上の死点(
第9図参明)の近くにあるとき、加圧ガス貯蔵タンク6
0からチャンバ59へ高圧ガスを送入する。他のチャン
バ55内の膨張ガスは、シリンダ55の側部に設けられ
たポート62を介してチャンバから出る。このポート6
2は阿チャンバの役に立つ。
第9図にはまたチエツク弁68と復帰ライン70とが示
されており、これらは突起66によって作動されるとき
、チャンバ55内のガスをタンク60に通過させる。大
面積ピストン5】はチャンバ55の端部において燃料ガ
スを加圧するように作動する。この加圧燃料ガスは一方
向チェック弁72を通過して、高圧貯蔵タンク64に貯
蔵され、この貯蔵タンクは個々の燃料供給ライン(ただ
1つの供給ライン17が示されている)が図示されてい
ない個々のエンジンチャンバへ高圧燃料ガスを供給する
。各エンジンチャンバはカム19または他の部材によっ
て作動される2重燃料噴射器をもっている。増圧ピスト
ン51はエンジン速度とは独立したスピードで運動する
が、エンジンシリンダからの高圧ガスの有効性の減少に
よりエンジン速度が低下するとき速度低下をする。
この実施例は比較的簡単で、エンジンの始動時に、ピス
トンを始動させるために補助的機構が必要である。この
実施例は増圧器及びタンクが限定的なエンジンチャンバ
領域から離れて位置するので、ハードウェアを設けるの
が容易である。
第10図に示す実施例は、第9図に示す実施例と同様で
あるが、増圧器67は滑動スプール弁71によって作動
されるカム69によって制御される。
この機構は第8図に示す実施例に近似していて、同実施
例について述べた説明が適用できることが当業者にとっ
て容易に理解することができる。
第9図に示すように、高圧燃料ガスはタンク64に貯蔵
されて、ここから分配される。また各チャンバはそれぞ
れ2重燃料噴射器を持っている。
第11図に示す実施例は、第9図に示す実施例と同様で
あるが、増圧器は外部コンプレッサ73(空気ブレーキ
または空気始動コンプレッサ)からの圧力空気によって
作動される。
第12図に示す実施例は、第11図に示す実施例と同様
であるが、増圧器は外部ポンプ74からの圧力流体(デ
ィーゼル油または潤滑油)によって作動される。流体は
復流ライン77を経てスプール弁71によりタンク78
に復流する。
第13図に示す実施例は、第9図に示す実施例と同様で
あるが、増圧器を駆動するためのエンジンシリンダチャ
ンバからの加圧ガスは、ボート75を介してエンジンシ
リンダ頭部へ供給される。
第14図に示す実施例は、第12図に示す実施例と同様
であるが、増圧器はカム駆動プランジャ75からの高圧
流体(ディーゼル油または潤滑油)によって作動される
。高圧流体は増圧ピストンの小径端部に作用し、増圧ピ
ストンの大径端部のチャンバ内にある燃料ガスを加圧す
る。排出流体は復流路77を経てスプール弁71により
タンク78に復流する。
前記の説明により当業者には明らかなように。
多くの変換及び改変が特許請求の範囲を逸脱しない限り
可能である。したがって発明の技術的範囲は特許請求の
範囲の記載に基いて定められる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例の縦断正面図、第2図は
同上の前期の作動状態を示す同様の図面、第3図は同後
期の作動状態を示す同様の図面、第4図はこの発明の第
2実施例の縦断正面図、第5図は同第3実施例の縦断正
面図、第6図は同第4実施例の縦断正面図、第7図は同
第5実施例の縦断正面図、第8図は同第6実施例の縦断
正面図、第9図は同第7実施例の縦断正面図、第10図
は同第8実施例の縦断正面図、第11図は同第9実施例
の縦断正面図、第12図は同第10実施例の縦断正面図
、第13図は同第11実施例の縦断正面図、第14図は
同第12実施例の縦断正面図である。 2・・・増圧手段   4・・・増圧ピストン6・・・
弁 棒    7・・・ガス入口8・・・ノズル   
  9・・・チャンバ10・・・ガス供給管   14
・・・ガス導入弁15・・・入 口     16・・
・シリンダ17・・・入 口     19・・・カ 
ム1、 事件の表示 平成1年特許願第310465号 事件との関係 特許出願人 住 所 カナダ国、ヴイ6ティー 1ダプリユ5ブリテ
イツシユ コロンビ乙バンクーバー。 ウエスプリュック モール 2075番地名 称 ザ 
ユニヴアーシティ オプ ブリティシュ コロンビア 4、代理人 5、 補正命令の日付 平成2年3月27日 6、 補正の対象 (1)  願書の「特許出願人」の欄 (2)委任状及び同訳文 (3)  図  面(全図) 7、 補正の内容 (1)特許出願人会社の代表書名を正確に記載した願書
を提出する。 (2)  委任状及び同訳文を提出する。 (3)  図面(全図)の浄書(内容に変更なし。)を
提出する。 8、 添付書類の目録

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃機関のチャンバまたは他の高圧ガス源からの圧
    縮ガスを用いて増圧部材を作動する手段を有し、内燃機
    関へ供給された燃料の圧力を、内燃機関へ急速に燃料を
    噴射するために上昇させるようになっている気体状燃料
    の増圧装置。 2、内燃機関は確実変位機関からなる請求項1に記載の
    気体状燃料の増圧装置。 3、気体状燃料は可変圧気体状燃料供給源より供給され
    る気体状燃料の増圧装置。 4、シリンダ室をもつ内燃機関に用いられる気体状燃料
    の増圧装置であって (a)中空チャンバと、 (b)中空チャンバの内部に設けられていて、大径端部
    と小径端部とを有する往復動増圧手段と、 (c)シリンダチャンバまたは他の供給源から加圧気体
    を、中空チャンバの増圧手段の大径端部に導入する導入
    手段と、 (d)中空チャンバの増圧手段の小径端部に気体状燃料
    を供給する一方向手段と、 (e)増圧手段の小径部において、シリンダチャンバへ
    気体状燃料を噴射する噴射ノズルと、 (f)ノズル(e)が閉鎖されているとき、加圧気体導
    入手段を開口し、ノズル(e)が開口しているとき、加
    圧気体導入手段を閉鎖するように、開口と閉鎖を同期し
    て行うタイミング手段と、 を具えている内燃機関における気体状燃料の増圧装置。 5、中空チャンバは中空シリンダからなる請求項4に記
    載の気体状燃料の増圧装置。 6、増圧手段は中空チャンバ内を軸方向に往復動するピ
    ストンからなる請求項5に記載の気体状燃料の増圧装置
    。 7、気体状燃料供給手段(d)は、中空チャンバ内にお
    いて、気体状燃料供給手段を介して吐出され、ピストン
    の小径端部に供給されるのを阻止するために一方向弁を
    有する請求項6に記載の気体状燃料の増圧装置。 8、中空チャンバのピストンの小径端部からシリンダチ
    ャンバへ噴射される気体状燃料は、弁棒によって制御さ
    れ、この弁棒は中空チャンバと増圧ピストンの大径端部
    において連接している請求項7に記載の気体状燃料の増
    圧装置。 9、弁棒の内部は中空となっていて、シリンダチャンバ
    または他の供給源から加圧気体を、中空チャンバの増圧
    ピストンの大径端部へ、該弁棒の内部を介して導入する
    のを許容し、同時に中空チャンバのピストンの小径端部
    からシリンダチャンバへ気体状燃料が噴射されるのを阻
    止するようになっている請求項8に記載の気体状燃料の
    増圧装置。 10、弁棒は中空チャンバ内に配置され、ピストンと弁
    棒は、シリンダチャンバの近くの中空チャンバの一端に
    配置された気体噴射ノズルを交互に開閉するために、中
    空チャンバ内に軸方向に往復動するように設けられてい
    る請求項9に記載の気体状燃料の増圧装置。11、ピス
    トンは弁棒を上下動する請求項10に記載の気体状燃料
    の増圧装置。 12、弁棒がノズル開口位置にあるとき、中空チャンバ
    内のピストンの小径端部から気体状燃料が噴射されるの
    を許容し、シリンダチャンバからの加圧気体が中空弁棒
    を介して増圧位置にある大径端部において、中空チャン
    バ内に導入することが不可能となっている請求項11に
    記載の気体状燃料の増圧装置。 13、弁棒がノズル閉鎖位置にあるとき、シリンダチャ
    ンバからの加圧気体が中空弁棒を介して、増圧位置にあ
    る大径端部において、中空チャンバに導入される請求項
    12に記載の気体状燃料の増圧装置。 14、タイミング手段はエンジンクランクと同期するカ
    ムからなる請求項13に記載の気体状燃料の増圧装置。 15、タイミング手段はエンジンクランクと同期する電
    気的タイミング部材からなる請求項13に記載の気体状
    燃料の増圧装置。 16、タイミング手段はエンジンクランクと同期する液
    体作動部材からなる請求項13に記載の気体状燃料の増
    圧装置。 17、タイミング手段はエンジンクランクと同期する気
    体作動部材からなる請求項13に記載の気体状燃料の増
    圧装置。 18、液体燃料供給手段からの液体燃料が、ノズルが開
    口位置にあるとき、エンジンチャンバに噴射される請求
    項14に記載の気体状燃料の増圧装置。 19、燃料供給手段からの液体燃料は、ノズルが開口位
    置にあるときエンジンチャンバ内に噴射される請求項1
    4に記載の気体状燃料の増圧装置。 20、エンジンシリンダチャンバからの加圧気体は、増
    圧手段の中空チャンバの大径端部に導入される前に、加
    圧気体貯蔵手段に運ばれる請求項4に記載の気体状燃料
    の増圧装置。 21、一方向弁はエンジンシリンダチャンバから加圧気
    体貯蔵手段への気体の流れを制御する請求項20に記載
    の気体状燃料の増圧装置。 22、弁は加圧気体貯蔵手段から増圧装置の中空チャン
    バの大径端部への気体の流れを制御する請求項21に記
    載の気体状燃料の増圧装置。 23、弁はエンジンクランクと同期するカムによって制
    御される請求項22に記載の気体状燃料の増圧装置。 24、一方向弁は中空チャンバの大径端部の近くの位置
    にあるとき、加圧気体貯蔵手段と、増圧手段の中空チャ
    ンバの大径端部との間に位置する増圧手段によって作動
    される請求項20に記載の気体状燃料の増圧装置。 25、一方向弁は中空チャンバの小径端部の近くの位置
    にあるとき、中空チャンバの小径端部における中空チャ
    ンバと、加圧気体貯蔵手段とを連結する気体状燃料供給
    ラインに設けられている請求項24に記載の気体状燃料
    の増圧装置。 26、出口が増圧手段の中空チャンバの壁体に設けられ
    ていて、増圧手段が中空チャンバの大径端部の近くの位
    置にあるとき、大気中に開口している請求項25に記載
    の気体状燃料の増圧装置。 27、出口が増圧手段の中空チャンバの壁体に設けられ
    ていて、増圧手段が中空チャンバの小径端部の近くにあ
    るとき、大気中に開口している請求項24に記載の気体
    状燃料の増圧装置。 28、加圧気体状燃料タンクと、一方向弁とが増圧手段
    の中空チャンバの小径端部と、ノズルとを連結する導管
    に設けられている請求項27に記載の気体状燃料の増圧
    装置。 29、弁はエンジンクランクと同期するカムによって制
    御される請求項28に記載の気体状燃料の増圧装置。 30、弁が加圧気体貯蔵手段から、増圧手段の大径端部
    及び小径端部への加圧気体の流れを交互に制御する請求
    項20に記載の気体状燃料の増圧装置。 31、予設定圧力安全弁が、増圧手段の中空チャンバの
    小径端部からエンジンシリンダチャンバへの気体状燃料
    の流れを制御する請求項30に記載の気体状燃料の増圧
    装置。 32、内燃機関は加圧気体貯蔵手段へ加圧気体を供給す
    る複数のエンジンシリンダチャンバをもっている請求項
    30に記載の気体状燃料の増圧装置。 33、内燃機関は複数のエンジンシリンダチャンバと、
    加圧気体状燃料タンクから、気体状燃料を供給される複
    数のチャンバとを有する請求項30に記載の気体状燃料
    の増圧装置。 34、内燃機関は加圧気体を加圧気体状燃料タンクに供
    給する複数のエンジンシリンダチャンバを有する請求項
    25に記載の気体状燃料の増圧装置。 35、内燃機関は複数のエンジンシリンダチャンバと、
    加圧気体状燃料タンクから、気体状燃料が供給される複
    数のチャンバとを有する請求項25に記載の気体状燃料
    の増圧装置。 36、増圧手段は噴射部材の内部にある請求項4に記載
    の気体状燃料の増圧装置。 37、増圧手段は噴射部材の外部にある請求項4に記載
    の気体状燃料の増圧装置。 38、シリンダヘッドチャンバはエンジンシリンダチャ
    ンバから、加圧気体を増圧ピストンの中空チャンバの大
    径端部に導入する孔を有する請求項4に記載の気体状燃
    料の増圧装置。 39、エンジンの吸入弁または排出弁の位置は、エンジ
    ンシリンダチャンバから、増圧ピストンの中空チャンバ
    の大径端部に導入させるところとなっている請求項4に
    記載の気体状燃料の増圧装置。 40、噴射手段を包囲する環状通路は、エンジンシリン
    ダから増圧ピストンの中空チャンバの大径端部への加圧
    気体の導入を許容する請求項8に記載の気体状燃料の増
    圧装置。 41、外部コンプレッサからの加圧気体が、増圧ピスト
    ンの中空チャンバの大径端部に導入される請求項5に記
    載の気体状燃料の増圧装置。 42、外部ポンプからの加圧流体が、増圧ピストンの中
    空チャンバの大径端部に導入される請求項5に記載の気
    体状燃料の増圧装置。 43、ポンプからの高圧流が、増圧ピストンの中空チャ
    ンバの小径端部に導入されて、増圧ピストンの中空チャ
    ンバの大径端部で気体状燃料が加圧される請求項5に記
    載の気体状燃料の増圧装置。 44、タイミング手段はエンジンクランクと同期する電
    磁流体作動手段からなる請求項4に記載の気体状燃料の
    増圧装置。 45、内燃機関の加圧シリンダに導入された気体状燃料
    を増圧する方法であって、 (a)内部に配置された増圧手段をもつ気体増圧手段の
    内部へ気体状燃料を送入し、増圧手段は圧力気体を第1
    、第2チャンバ向けに分離し、第1チャンバに送入され
    た気体状燃料は、該チャンバはノズルによって内燃機関
    に連結され、 (b)増圧作動源または圧縮シリンダから増圧手段の第
    2チャンバに加圧気体または加圧液体を送入し、その送
    入点で第2チャンバ内の気体圧または液体圧は増圧手段
    を移動して、第1チャンバの圧力を増加し、 (c)ノズルを介して第1チャンバ内の加圧気体状燃料
    を圧縮シリンダ内へ送入させ、それと同時に増圧作動源
    から増圧手段の第2チャンバへの加圧気体または加圧液
    体の供給を停止し、 (d)ノズルを閉鎖し、それと同時に連結部を開口して
    、増圧手段を(a)工程となるようにリセットし、それ
    によって第1チャンバに気体状燃料を再度充填させる気
    体状燃料の増圧方法。 46、第1、第2チャンバに対向する増圧手段の表面面
    積は、互いに等しくなっている請求項45に記載の気体
    状燃料の増圧方法。 47、第1、第2チャンバに対向する増圧手段の表面面
    積は、不等となっている請求項45に記載の気体状燃料
    の増圧方法。
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