JPH05113148A - 火花点火ガス内燃機関 - Google Patents
火花点火ガス内燃機関Info
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- JPH05113148A JPH05113148A JP3275319A JP27531991A JPH05113148A JP H05113148 A JPH05113148 A JP H05113148A JP 3275319 A JP3275319 A JP 3275319A JP 27531991 A JP27531991 A JP 27531991A JP H05113148 A JPH05113148 A JP H05113148A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
- F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
- F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 自動的に最適な空気過剰率を得てＮＯｘの低
減及び燃焼効率の向上を図った火花点火ガス内燃機関の
提供。 【構成】 主燃焼室１９に連通すると共に吸入空気量を
調整する吸入空気流量調整弁２２が設けられた吸気管２
０と、吸気管２０を介して主燃焼室内１９にガス燃料を
供給するための燃料供給管２６と、燃料供給管２６の途
中に設けられたガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量
調整弁２７と、主燃焼室１９に連通し点火プラグ２９が
設けられた副室２８と、燃料供給管２６から分岐して副
室２８内にガス燃料を供給するための副室用燃料供給管
３０と、排気管２１から排気ガスの一部を吸気管２０に
循環させる再循環排気管３３の途中に排気ガスの再循環
量を変更可能な排気循環量調整弁３４とを設けると共に
排気管２１に設けたＯ2 センサ３５の検知結果に基づい
て吸入空気流量調整弁２２と排気循環量調整弁３４との
開閉を制御する。
減及び燃焼効率の向上を図った火花点火ガス内燃機関の
提供。 【構成】 主燃焼室１９に連通すると共に吸入空気量を
調整する吸入空気流量調整弁２２が設けられた吸気管２
０と、吸気管２０を介して主燃焼室内１９にガス燃料を
供給するための燃料供給管２６と、燃料供給管２６の途
中に設けられたガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量
調整弁２７と、主燃焼室１９に連通し点火プラグ２９が
設けられた副室２８と、燃料供給管２６から分岐して副
室２８内にガス燃料を供給するための副室用燃料供給管
３０と、排気管２１から排気ガスの一部を吸気管２０に
循環させる再循環排気管３３の途中に排気ガスの再循環
量を変更可能な排気循環量調整弁３４とを設けると共に
排気管２１に設けたＯ2 センサ３５の検知結果に基づい
て吸入空気流量調整弁２２と排気循環量調整弁３４との
開閉を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は天然ガス等のガス燃料を
用いた副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関に関し、特
に機関の燃焼効率を改善したものである。
用いた副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関に関し、特
に機関の燃焼効率を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料としてガソリン等を主体とす
る火花点火内燃機関よりも、熱効率や排気公害等の点で
有利な液化天然ガス等のガス燃料を用いた火花点火ガス
内燃機関が見直されつつある。この火花点火ガス内燃機
関の基本的な構造は、ガソリン機関とほぼ同じである
が、ガス漏れや空気の混入による爆発防止のため、ガス
遮断弁等の安全装置を組み込む必要がある等の点で、ガ
ソリン機関における燃料供給方式等とは相違する。
る火花点火内燃機関よりも、熱効率や排気公害等の点で
有利な液化天然ガス等のガス燃料を用いた火花点火ガス
内燃機関が見直されつつある。この火花点火ガス内燃機
関の基本的な構造は、ガソリン機関とほぼ同じである
が、ガス漏れや空気の混入による爆発防止のため、ガス
遮断弁等の安全装置を組み込む必要がある等の点で、ガ
ソリン機関における燃料供給方式等とは相違する。
【０００３】図２に従来から知られている副室燃焼方式
の火花点火ガス内燃機関を示す。
の火花点火ガス内燃機関を示す。
【０００４】図２に示すように、機関１０１のクランク
軸１０２にはコンロッド１０３を介してピストン１０４
が連結され、このピストン１０４はシリンダブロック１
０５に摺動自在に支持されている。そして、このシリン
ダブロック１０５には吸気弁１０６及び排気弁１０７を
摺動自在に保持するシリンダヘッド１０８が取付けられ
ている。また、このシリンダヘッド１０８とシリンダブ
ロック１０５とピストン１０４とで囲まれた主燃焼室１
０９にはこの主燃焼室１０９にそれぞれ臨む吸気弁１０
６を介して吸気管１１０が連通すると共に、排気弁１０
７を介して排気管１１１がそれぞれ連通している。
軸１０２にはコンロッド１０３を介してピストン１０４
が連結され、このピストン１０４はシリンダブロック１
０５に摺動自在に支持されている。そして、このシリン
ダブロック１０５には吸気弁１０６及び排気弁１０７を
摺動自在に保持するシリンダヘッド１０８が取付けられ
ている。また、このシリンダヘッド１０８とシリンダブ
ロック１０５とピストン１０４とで囲まれた主燃焼室１
０９にはこの主燃焼室１０９にそれぞれ臨む吸気弁１０
６を介して吸気管１１０が連通すると共に、排気弁１０
７を介して排気管１１１がそれぞれ連通している。
【０００５】吸気管１１０の途中には運転者のアクセル
操作に連動する吸入空気流量調整弁１１２を組付けたガ
スミキサー１１３及び吸気ブロア１１４が設けられると
共に、排気管１１１には排気タービン１１５が設けられ
てている。このガスミキサー１１３には図示しない燃料
貯蔵ボンベからのガス燃料の通路となる燃料供給管１１
６が連通しており、ガスミキサー１１３に臨むこの燃料
供給管１１６の下流端にはガス燃料の流量を調整する流
量調整弁１１７が介装されている。
操作に連動する吸入空気流量調整弁１１２を組付けたガ
スミキサー１１３及び吸気ブロア１１４が設けられると
共に、排気管１１１には排気タービン１１５が設けられ
てている。このガスミキサー１１３には図示しない燃料
貯蔵ボンベからのガス燃料の通路となる燃料供給管１１
６が連通しており、ガスミキサー１１３に臨むこの燃料
供給管１１６の下流端にはガス燃料の流量を調整する流
量調整弁１１７が介装されている。
【０００６】一方、シリンダヘッド１０８の中央部には
主燃焼室１０９に臨む副室１１８が形成されている。点
火プラグ１１９の先端部が臨むこの副室１１８には燃料
供給管１１６から分岐する副室用燃料供給管１２０が連
通しており、この副室用燃料供給管１２０の途中には副
室１１８に対するガス燃料の供給を停止するための安全
装置として機能する開閉可能な手動遮断弁１２１とピス
トン１０４が上昇する圧縮行程の際のガス燃料の逆流を
防止するための逆止弁１２２がその上流側から順に介装
されている。
主燃焼室１０９に臨む副室１１８が形成されている。点
火プラグ１１９の先端部が臨むこの副室１１８には燃料
供給管１１６から分岐する副室用燃料供給管１２０が連
通しており、この副室用燃料供給管１２０の途中には副
室１１８に対するガス燃料の供給を停止するための安全
装置として機能する開閉可能な手動遮断弁１２１とピス
トン１０４が上昇する圧縮行程の際のガス燃料の逆流を
防止するための逆止弁１２２がその上流側から順に介装
されている。
【０００７】また、吸入空気流量調整弁１１２及び流量
調整弁１１７には制御装置１２３，１２４がそれぞれ接
続されており、クランク軸１０２の回転数（以下、これ
を機関回転数と呼称する）と吸入空気流量調整弁１１２
の開度とに基づく燃料供給量を設定し、これに対応する
開放期間を流量調整弁１１７に与えガス燃料の圧力をそ
れぞれ最適に制御している。
調整弁１１７には制御装置１２３，１２４がそれぞれ接
続されており、クランク軸１０２の回転数（以下、これ
を機関回転数と呼称する）と吸入空気流量調整弁１１２
の開度とに基づく燃料供給量を設定し、これに対応する
開放期間を流量調整弁１１７に与えガス燃料の圧力をそ
れぞれ最適に制御している。
【０００８】而して、燃料供給管１１６内を流れるガス
燃料は理論空燃比とすべく機関回転数と吸入空気流量調
整弁１１２の開度とに基づく燃料供給量が制御装置１２
３にによって制御され、これに対応する開放期間が流量
調整弁１１７に与えられる。これにより、ガスミキサー
１１３内にて空気とガス燃料とが均一に混合され、吸気
管１１０を通って主燃焼室１０９内に送り込まれる。
燃料は理論空燃比とすべく機関回転数と吸入空気流量調
整弁１１２の開度とに基づく燃料供給量が制御装置１２
３にによって制御され、これに対応する開放期間が流量
調整弁１１７に与えられる。これにより、ガスミキサー
１１３内にて空気とガス燃料とが均一に混合され、吸気
管１１０を通って主燃焼室１０９内に送り込まれる。
【０００９】一方、副室用燃料供給管１２０内を流れる
ガス燃料は適切な圧力に調整され、ピストン１０４が上
昇する圧縮行程の途中で逆止弁１２３を介し、このガス
燃料が副室１１８内に圧送される。また、この圧縮行程
の途中にて、主燃焼室１０９内の理論空燃比に設定され
た混合気の一部が副室１１８側へ流込み、副室用燃料供
給管１２０側からこの副室１１８内に供給されたガス燃
料と混ざり合う。そして、圧縮行程の終了前に起こる点
火プラグ１１９の火花放電により、副室１１８内のガス
燃料が着火し、その火炎が主燃焼室１０９側へと伝搬し
て行く。
ガス燃料は適切な圧力に調整され、ピストン１０４が上
昇する圧縮行程の途中で逆止弁１２３を介し、このガス
燃料が副室１１８内に圧送される。また、この圧縮行程
の途中にて、主燃焼室１０９内の理論空燃比に設定され
た混合気の一部が副室１１８側へ流込み、副室用燃料供
給管１２０側からこの副室１１８内に供給されたガス燃
料と混ざり合う。そして、圧縮行程の終了前に起こる点
火プラグ１１９の火花放電により、副室１１８内のガス
燃料が着火し、その火炎が主燃焼室１０９側へと伝搬し
て行く。
【００１０】ところで、このような副室燃焼方式の火花
点火ガス内燃機関にあっては、内燃機関の負荷調整は流
量調整弁１１７を制御装置１２４によって調整し、ま
た、負荷に応じて予め求めた適性空気過剰率になるよう
に吸入空気流量調整弁１１２を制御装置１２３によって
調整し、内燃機関を運転している。
点火ガス内燃機関にあっては、内燃機関の負荷調整は流
量調整弁１１７を制御装置１２４によって調整し、ま
た、負荷に応じて予め求めた適性空気過剰率になるよう
に吸入空気流量調整弁１１２を制御装置１２３によって
調整し、内燃機関を運転している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の副室燃
焼方式の火花点火ガス内燃機関にあっては、一般に、希
薄燃焼方式が多く、空気過剰率がガス理論混合比の２倍
程度の希薄ガス燃焼で低ＮＯｘ・高効率ガスエンジンで
あり、また、多量の空気量を確保するため過給機付エン
ジンが多い。この希薄燃焼ガスエンジンは空気過剰率に
よる燃焼への影響が大きく、希薄すぎると着火率が悪化
して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノッキン
グやＮＯｘ排出量の増大を招くという問題があった。
焼方式の火花点火ガス内燃機関にあっては、一般に、希
薄燃焼方式が多く、空気過剰率がガス理論混合比の２倍
程度の希薄ガス燃焼で低ＮＯｘ・高効率ガスエンジンで
あり、また、多量の空気量を確保するため過給機付エン
ジンが多い。この希薄燃焼ガスエンジンは空気過剰率に
よる燃焼への影響が大きく、希薄すぎると着火率が悪化
して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノッキン
グやＮＯｘ排出量の増大を招くという問題があった。
【００１２】また、この希薄燃焼ガスエンジンにあって
は、過給機のマッチング負荷条件を設定し、その点にお
ける最適空気量が得られるような過給機の仕様を決めて
いるが、外的な条件が変化すると燃焼条件が変化するた
め排気エネルギー（排気温度、排気圧力など）、排気タ
ービン仕事量、供給空気量と順次変動するため、空気過
剰率が初期の最適値から外れてＮＯｘ排出量の増大や熱
効率の低下を招く等の問題を発生してしまう。なお、こ
の外的条件とは機関の長時間運転による部品の劣化、燃
焼残査物の付着、燃焼成分の変化、冬季・夏季などにお
ける吸入空気温湿度条件の変化等がある。
は、過給機のマッチング負荷条件を設定し、その点にお
ける最適空気量が得られるような過給機の仕様を決めて
いるが、外的な条件が変化すると燃焼条件が変化するた
め排気エネルギー（排気温度、排気圧力など）、排気タ
ービン仕事量、供給空気量と順次変動するため、空気過
剰率が初期の最適値から外れてＮＯｘ排出量の増大や熱
効率の低下を招く等の問題を発生してしまう。なお、こ
の外的条件とは機関の長時間運転による部品の劣化、燃
焼残査物の付着、燃焼成分の変化、冬季・夏季などにお
ける吸入空気温湿度条件の変化等がある。
【００１３】更に、過給機のマッチングポイントが一点
であるため、負荷条件が変化したときに最適空気過剰率
を探して低ＮＯｘ・高効率条件を得ることは極めて難し
かった。
であるため、負荷条件が変化したときに最適空気過剰率
を探して低ＮＯｘ・高効率条件を得ることは極めて難し
かった。
【００１４】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、ＮＯｘの低減及び燃焼効率の向上を図った火
花点火ガス内燃機関を提供することを目的とする。
であって、ＮＯｘの低減及び燃焼効率の向上を図った火
花点火ガス内燃機関を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明による火花点火ガス内燃機関は、主燃焼室に
連通すると共に該主燃焼室に対する吸入空気量を調整す
る吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管と、該吸気管
を介して前記主燃焼室内にガス燃料を供給するための燃
料供給管と、該燃料供給管の途中に設けられて前記主燃
焼室に対するガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量調
整弁と、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部が該副
室内に臨んで前記ガス燃料を点火させる点火プラグと、
前記燃料流量調整弁よりも上流側に前記燃料供給管から
分岐して設けられ前記副室内に前記ガス燃料を供給する
ための副室用燃料供給管と、前記主燃焼室に連通すると
共に該主燃焼室内に発生した排気ガスを外部に排出する
排気管とを有する火花点火ガス内燃機関において、前記
吸気管と排気管とを連通して排気ガスの一部を該吸気管
に循環する再循環排気管と、該再循環排気管の途中に設
けられて排気ガスの再循環量を変更可能な排気循環量調
整弁と、前記排気管に設けられて排気ガス成分の酸素濃
度を検知する検知部材と、該検知部材の検知結果から前
記吸入空気流量調整弁と排気循環量調整弁との開閉を制
御する制御装置とを具えたことを特徴とするものであ
る。
めの本発明による火花点火ガス内燃機関は、主燃焼室に
連通すると共に該主燃焼室に対する吸入空気量を調整す
る吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管と、該吸気管
を介して前記主燃焼室内にガス燃料を供給するための燃
料供給管と、該燃料供給管の途中に設けられて前記主燃
焼室に対するガス燃料の供給量を変更可能な燃料流量調
整弁と、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部が該副
室内に臨んで前記ガス燃料を点火させる点火プラグと、
前記燃料流量調整弁よりも上流側に前記燃料供給管から
分岐して設けられ前記副室内に前記ガス燃料を供給する
ための副室用燃料供給管と、前記主燃焼室に連通すると
共に該主燃焼室内に発生した排気ガスを外部に排出する
排気管とを有する火花点火ガス内燃機関において、前記
吸気管と排気管とを連通して排気ガスの一部を該吸気管
に循環する再循環排気管と、該再循環排気管の途中に設
けられて排気ガスの再循環量を変更可能な排気循環量調
整弁と、前記排気管に設けられて排気ガス成分の酸素濃
度を検知する検知部材と、該検知部材の検知結果から前
記吸入空気流量調整弁と排気循環量調整弁との開閉を制
御する制御装置とを具えたことを特徴とするものであ
る。
【００１６】
【作用】検知部材が排気管の酸素濃度を検知し、予め設
定された最適値（最適空気過剰率）より大きい場合、制
御装置は排気循環量調整弁を開いて排気ガスを再循環排
気管から吸気管に供給する。このとき、吸込絞り損失を
小さくするために吸入空気流量調整弁を調整し、また、
酸素濃度が最適値に下がるまで燃料流量調整弁の開閉制
御を行う。
定された最適値（最適空気過剰率）より大きい場合、制
御装置は排気循環量調整弁を開いて排気ガスを再循環排
気管から吸気管に供給する。このとき、吸込絞り損失を
小さくするために吸入空気流量調整弁を調整し、また、
酸素濃度が最適値に下がるまで燃料流量調整弁の開閉制
御を行う。
【００１７】一方、検知部材が排気管の酸素濃度を検知
し、予め設定された最適値（最適空気過剰率）より小さ
い場合、制御装置は吸入空気流量調整弁を全開にすると
共に排気循環量調整弁を閉じて排気ガスの再循環排気管
から吸気管への供給を停止する。
し、予め設定された最適値（最適空気過剰率）より小さ
い場合、制御装置は吸入空気流量調整弁を全開にすると
共に排気循環量調整弁を閉じて排気ガスの再循環排気管
から吸気管への供給を停止する。
【００１８】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】図１に本発明に本発明の一実施例に係る副
室燃焼形式の火花点火ガス内燃機関の概略を示す。
室燃焼形式の火花点火ガス内燃機関の概略を示す。
【００２０】図１に示すように、機関１１のクランク軸
１２にはコンロッド１３を介してピストン１４が連結さ
れ、このピストン１４はシリンダブロック１５に摺動自
在に支持されている。そして、このシリンダブロック１
５には吸気弁１６及び排気弁１７を摺動自在に保持する
シリンダヘッド１８が取付けられている。また、このシ
リンダヘッド１８とシリンダブロック１５とピストン１
４とで囲まれた主燃焼室１９にはこの主燃焼室１９にそ
れぞれ臨む吸気弁１６を介して吸気管２０が連通すると
共に、排気弁１７を介して排気管２１がそれぞれ連通し
ている。
１２にはコンロッド１３を介してピストン１４が連結さ
れ、このピストン１４はシリンダブロック１５に摺動自
在に支持されている。そして、このシリンダブロック１
５には吸気弁１６及び排気弁１７を摺動自在に保持する
シリンダヘッド１８が取付けられている。また、このシ
リンダヘッド１８とシリンダブロック１５とピストン１
４とで囲まれた主燃焼室１９にはこの主燃焼室１９にそ
れぞれ臨む吸気弁１６を介して吸気管２０が連通すると
共に、排気弁１７を介して排気管２１がそれぞれ連通し
ている。
【００２１】吸気管２０の途中には運転者のアクセル操
作に連動する吸入空気流量調整弁２２を組付けたガスミ
キサー２３及び吸気ブロア２４が設けられると共に、排
気管２１には排気タービン２５が設けられてている。こ
のガスミキサー２３には図示しない燃料貯蔵ボンベから
のガス燃料の通路となる燃料供給管２６が連通してお
り、ガスミキサー２３に臨むこの燃料供給管２６の下流
端にはガス燃料の流量を調整する流量調整弁２７が介装
され、これによりガス燃料供給量を調整して機関１１の
負荷調整を行っている。
作に連動する吸入空気流量調整弁２２を組付けたガスミ
キサー２３及び吸気ブロア２４が設けられると共に、排
気管２１には排気タービン２５が設けられてている。こ
のガスミキサー２３には図示しない燃料貯蔵ボンベから
のガス燃料の通路となる燃料供給管２６が連通してお
り、ガスミキサー２３に臨むこの燃料供給管２６の下流
端にはガス燃料の流量を調整する流量調整弁２７が介装
され、これによりガス燃料供給量を調整して機関１１の
負荷調整を行っている。
【００２２】一方、シリンダヘッド１８の中央部には主
燃焼室１９に臨む副室２８が形成されている。点火プラ
グ２９の先端部が臨むこの副室２８には燃料供給管２６
から分岐する副室用燃料供給管３０が連通しており、こ
の副室用燃料供給管３０の途中には副室２８に対するガ
ス燃料の供給を停止するための安全装置として機能する
開閉可能な手動遮断弁３１とピストン１４が上昇する圧
縮行程の際のガス燃料の逆流を防止するための逆止弁３
２がその上流側から順に介装されている。
燃焼室１９に臨む副室２８が形成されている。点火プラ
グ２９の先端部が臨むこの副室２８には燃料供給管２６
から分岐する副室用燃料供給管３０が連通しており、こ
の副室用燃料供給管３０の途中には副室２８に対するガ
ス燃料の供給を停止するための安全装置として機能する
開閉可能な手動遮断弁３１とピストン１４が上昇する圧
縮行程の際のガス燃料の逆流を防止するための逆止弁３
２がその上流側から順に介装されている。
【００２３】また、吸気管２０と排気管２１との間には
両者を連通する再循環排気管３３が取付けられており、
排気管２１の排気ガスの一部をこの再循環排気管３３に
よって吸気管２０に循環することができるようになって
いる。そして、この再循環排気管３３の途中には排気ガ
スの再循環量を変更可能な排気循環量調整弁３４が介装
されている。また、排気管３１には排気ガス成分の酸素
濃度を検知するための検知部材としての酸素濃度計測セ
ンサ（Ｏ2 センサ）３５が取付けられている。
両者を連通する再循環排気管３３が取付けられており、
排気管２１の排気ガスの一部をこの再循環排気管３３に
よって吸気管２０に循環することができるようになって
いる。そして、この再循環排気管３３の途中には排気ガ
スの再循環量を変更可能な排気循環量調整弁３４が介装
されている。また、排気管３１には排気ガス成分の酸素
濃度を検知するための検知部材としての酸素濃度計測セ
ンサ（Ｏ2 センサ）３５が取付けられている。
【００２４】なお、吸入空気流量調整弁２２及び排気循
環量調整弁３４、酸素濃度計測センサ（Ｏ2 センサ）３
５は制御装置３６に接続されており、排気管２１の酸素
濃度に基づく排気循環量調整弁３４の開閉操作及び吸入
空気流量調整弁２２の開閉操作を制御している。
環量調整弁３４、酸素濃度計測センサ（Ｏ2 センサ）３
５は制御装置３６に接続されており、排気管２１の酸素
濃度に基づく排気循環量調整弁３４の開閉操作及び吸入
空気流量調整弁２２の開閉操作を制御している。
【００２５】而して、吸入空気は吸気管２０を通って吸
入空気流量調整弁２２からガスミキサー２３に供給され
る一方、燃料供給管２６内を流れるガス燃料は流量調整
弁２７からガスミキサー２３に供給される。ここでガス
ミキサー２３によって空気とガス燃料とが均一に混合さ
れ、ガス燃料の理論混合比（空気過剰率）の２倍程度の
希薄状態で吸気管２０を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。一方、副室用燃料供給管２６内を流
れるガス燃料も吸気行程時に副室２８内に送込まれ、ピ
ストン１４の圧縮行程の終了前に起こる点火プラグ２９
の火花放電によって副室２８内のガス燃料が着火し、そ
の火炎が主燃焼室１９側へと伝搬して行く。
入空気流量調整弁２２からガスミキサー２３に供給され
る一方、燃料供給管２６内を流れるガス燃料は流量調整
弁２７からガスミキサー２３に供給される。ここでガス
ミキサー２３によって空気とガス燃料とが均一に混合さ
れ、ガス燃料の理論混合比（空気過剰率）の２倍程度の
希薄状態で吸気管２０を通って吸気行程時に主燃焼室１
９内に送込まれる。一方、副室用燃料供給管２６内を流
れるガス燃料も吸気行程時に副室２８内に送込まれ、ピ
ストン１４の圧縮行程の終了前に起こる点火プラグ２９
の火花放電によって副室２８内のガス燃料が着火し、そ
の火炎が主燃焼室１９側へと伝搬して行く。
【００２６】その後、この燃焼が終了し、排気ガスは排
気タービン２５により一部排気エネルギーが回収され、
排気管２１を通って図示しない煙突等から大部分が大気
に放出される。ところが、一部の排気ガスは再循環排気
管３３を通って吸気管２０の入口部分に循環される。こ
のとき、排気ガスはＯ2 センサ３５によって酸素濃度が
検知され、制御装置３６はその検知結果に基づいて排気
循環量調整弁３４及び吸入空気流量調整弁２２の開閉操
作を制御している。
気タービン２５により一部排気エネルギーが回収され、
排気管２１を通って図示しない煙突等から大部分が大気
に放出される。ところが、一部の排気ガスは再循環排気
管３３を通って吸気管２０の入口部分に循環される。こ
のとき、排気ガスはＯ2 センサ３５によって酸素濃度が
検知され、制御装置３６はその検知結果に基づいて排気
循環量調整弁３４及び吸入空気流量調整弁２２の開閉操
作を制御している。
【００２７】ところで、排気ガス中の酸素濃度は主燃焼
室１９内の空気過剰率とほぼ比例的の変化することが知
られている。また、空気過剰率は燃焼に大きな影響を与
え、燃費率、排気ガス中のＮＯｘ濃度に直接影響するこ
とから最適燃費率とＮＯｘ濃度と空気過剰率（酸素濃
度）との関係を予め実験によって求め、制御装置３６に
記憶させておく。そして、機関１１の運転中に排気ガス
中のＮＯｘ濃度値の計測によって再循環排気ガス量を調
整し、且つ、吸入空気量を調整して最適空気過剰率によ
って燃焼させる。
室１９内の空気過剰率とほぼ比例的の変化することが知
られている。また、空気過剰率は燃焼に大きな影響を与
え、燃費率、排気ガス中のＮＯｘ濃度に直接影響するこ
とから最適燃費率とＮＯｘ濃度と空気過剰率（酸素濃
度）との関係を予め実験によって求め、制御装置３６に
記憶させておく。そして、機関１１の運転中に排気ガス
中のＮＯｘ濃度値の計測によって再循環排気ガス量を調
整し、且つ、吸入空気量を調整して最適空気過剰率によ
って燃焼させる。
【００２８】即ち、Ｏ2 センサ３５が排気管２１の酸素
濃度を検知し、検知した値が予め設定された最適値（最
適空気過剰率）より大きい場合、制御装置３６は排気循
環量調整弁３４を開いて排気ガスを再循環排気管３３か
ら吸気管２０に供給する。このとき、吸込絞り損失（ポ
ンピングロス）を小さくするためにできるだけ絞らない
ように吸入空気流量調整弁３４を調整し、また、酸素濃
度が最適値に下がるまで燃料流量調整弁３４の開放して
おく。
濃度を検知し、検知した値が予め設定された最適値（最
適空気過剰率）より大きい場合、制御装置３６は排気循
環量調整弁３４を開いて排気ガスを再循環排気管３３か
ら吸気管２０に供給する。このとき、吸込絞り損失（ポ
ンピングロス）を小さくするためにできるだけ絞らない
ように吸入空気流量調整弁３４を調整し、また、酸素濃
度が最適値に下がるまで燃料流量調整弁３４の開放して
おく。
【００２９】一方、Ｏ2 センサ３５が排気管２１の酸素
濃度を検知し、検知した値が予め設定された最適値（最
適空気過剰率）より小さい場合、制御装置３６は吸入空
気流量調整弁２２を全開にすると共に排気循環量調整弁
３４を閉じて排気ガスの再循環排気管３３から吸気管２
０への供給を停止する。
濃度を検知し、検知した値が予め設定された最適値（最
適空気過剰率）より小さい場合、制御装置３６は吸入空
気流量調整弁２２を全開にすると共に排気循環量調整弁
３４を閉じて排気ガスの再循環排気管３３から吸気管２
０への供給を停止する。
【００３０】この希薄燃焼ガス機関１１では空気過剰率
による燃焼へ与える影響が大きく、希薄すぎると着火率
が悪化して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノ
ッキングやＮＯｘ排出量の増大などの問題が発生するこ
とから、常時、最適な空気過剰率に調整することが望ま
しい。そのため、機関１１の設計初期に過給機の空気量
特性を若干大きめに設定し、再循環される排気ガスを吸
入させることにより実質空気過剰率を低下して最適空気
過剰率を得ることが常時可能となる。また、負荷部分で
は吸入空気流量調整弁２２を絞って空気過剰率の調整を
行うことでポンピンギ損失が増大するが、再循環排気ガ
スを導入することで吸入空気流量調整弁２２の開度を大
きくすることが可能となって燃費率の向上が図れる。
による燃焼へ与える影響が大きく、希薄すぎると着火率
が悪化して燃焼変動が大きくなり、一方、濃過ぎるとノ
ッキングやＮＯｘ排出量の増大などの問題が発生するこ
とから、常時、最適な空気過剰率に調整することが望ま
しい。そのため、機関１１の設計初期に過給機の空気量
特性を若干大きめに設定し、再循環される排気ガスを吸
入させることにより実質空気過剰率を低下して最適空気
過剰率を得ることが常時可能となる。また、負荷部分で
は吸入空気流量調整弁２２を絞って空気過剰率の調整を
行うことでポンピンギ損失が増大するが、再循環排気ガ
スを導入することで吸入空気流量調整弁２２の開度を大
きくすることが可能となって燃費率の向上が図れる。
【００３１】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の火花点火ガス内燃機関によれば、主燃焼室
に吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管を接続すると
共にこの吸気管に燃料流量調整弁が設けられた燃料供給
管を接続し、主燃焼室に連通する副室に燃料供給管から
分岐して設けられた副室用燃料供給管を接続する一方、
主燃焼室に排気ガスを外部に排出する排気管を接続し、
吸気管と排気管との間に排気ガスの一部を吸気管に循環
する再循環排気管を連通してこの再循環排気管の途中に
排気循環量調整弁を設けると共に排気管に排気ガス成分
の酸素濃度を検知する検知部材を設け、制御装置によっ
て検知部材の検知結果から吸入空気流量調整弁と排気循
環量調整弁との開閉を制御するようにし、具体的には、
排気管の酸素濃度が予め設定された最適値（最適空気過
剰率）より大きい場合には排気循環量調整弁を開いて排
気ガスを吸気管に供給する一方、酸素濃度が小さい場合
には吸入空気流量調整弁を全開にすると共に排気循環量
調整弁を閉じて排気ガスの供給を停止するようにしたの
で、自動的に最適な空気過剰率を得ることができ、着火
率の悪化による燃焼変動の増大やノッキング・ＮＯｘ排
出量の増大を防止することができる。その結果、ＮＯｘ
の低減及び燃焼効率の向上を図ることができる。
うに本発明の火花点火ガス内燃機関によれば、主燃焼室
に吸入空気流量調整弁が設けられた吸気管を接続すると
共にこの吸気管に燃料流量調整弁が設けられた燃料供給
管を接続し、主燃焼室に連通する副室に燃料供給管から
分岐して設けられた副室用燃料供給管を接続する一方、
主燃焼室に排気ガスを外部に排出する排気管を接続し、
吸気管と排気管との間に排気ガスの一部を吸気管に循環
する再循環排気管を連通してこの再循環排気管の途中に
排気循環量調整弁を設けると共に排気管に排気ガス成分
の酸素濃度を検知する検知部材を設け、制御装置によっ
て検知部材の検知結果から吸入空気流量調整弁と排気循
環量調整弁との開閉を制御するようにし、具体的には、
排気管の酸素濃度が予め設定された最適値（最適空気過
剰率）より大きい場合には排気循環量調整弁を開いて排
気ガスを吸気管に供給する一方、酸素濃度が小さい場合
には吸入空気流量調整弁を全開にすると共に排気循環量
調整弁を閉じて排気ガスの供給を停止するようにしたの
で、自動的に最適な空気過剰率を得ることができ、着火
率の悪化による燃焼変動の増大やノッキング・ＮＯｘ排
出量の増大を防止することができる。その結果、ＮＯｘ
の低減及び燃焼効率の向上を図ることができる。
【図１】本発明に一実施例に係る副室燃焼方式の火花点
火ガス内燃機関を表すの概略図である。
火ガス内燃機関を表すの概略図である。
【図２】従来の副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関を
表すの概略図である。
表すの概略図である。
１１ 機関 １９ 主燃焼室 ２０ 吸気管 ２１ 排気管 ２２ 吸入空気流量調整弁 ２６ 燃料供給管 ２７ 燃料流量調整弁 ２８ 副室 ２９ 点火プラグ ３０ 副室用燃料供給管 ３３ 再循環排気管 ３４ 排気循環量調整弁 ３５ 酸素濃度計測センサ（検知部材） ３６ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ 7367−3Ｇ 21/08 ３０１ Ａ 7367−3Ｇ Ｃ 7367−3Ｇ 41/14 ３１０ Ｄ 9039−3Ｇ 43/00 ３０１ Ｈ 8109−3Ｇ Ｎ 8109−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｌ 7114−3Ｇ ３１１ Ｄ 7114−3Ｇ 25/07 ５７０ Ｚ 8923−3Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 主燃焼室に連通すると共に該主燃焼室に
対する吸入空気量を調整する吸入空気流量調整弁が設け
られた吸気管と、該吸気管を介して前記主燃焼室内にガ
ス燃料を供給するための燃料供給管と、該燃料供給管の
途中に設けられて前記主燃焼室に対するガス燃料の供給
量を変更可能な燃料流量調整弁と、前記主燃焼室に連通
する副室と、先端部が該副室内に臨んで前記ガス燃料を
点火させる点火プラグと、前記燃料流量調整弁よりも上
流側に前記燃料供給管から分岐して設けられ前記副室内
に前記ガス燃料を供給するための副室用燃料供給管と、
前記主燃焼室に連通すると共に該主燃焼室内に発生した
排気ガスを外部に排出する排気管とを有する火花点火ガ
ス内燃機関において、前記吸気管と排気管とを連通して
排気ガスの一部を該吸気管に循環する再循環排気管と、
該再循環排気管の途中に設けられて排気ガスの再循環量
を変更可能な排気循環量調整弁と、前記排気管に設けら
れて排気ガス成分の酸素濃度を検知する検知部材と、該
検知部材の検知結果から前記吸入空気流量調整弁と排気
循環量調整弁との開閉を制御する制御装置とを具えたこ
とを特徴とする火花点火ガス内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275319A JPH05113148A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 火花点火ガス内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275319A JPH05113148A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 火花点火ガス内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113148A true JPH05113148A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17553793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3275319A Pending JPH05113148A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 火花点火ガス内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05113148A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5921223A (en) * | 1996-09-17 | 1999-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an internal combustion engine |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP3275319A patent/JPH05113148A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5921223A (en) * | 1996-09-17 | 1999-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an internal combustion engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000822 |