JPH0599008A - 二元燃料エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体燃料と液体燃料とを併用する二元燃料エ
ンジンに於ける各燃料使用時の燃焼特性、トルク特性を
改善する。 【構成】 運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切
換えて使用する二元燃料エンジンの動弁機構を吸気弁の
開閉時期を変更可能なものとし、気体燃料の使用時と液
体燃料の使用時とで吸気弁の開閉時期を変更することに
より、各燃料の使用時にその性質に応じて吸気弁開閉時
期を最適設定でき、各燃料使用時の燃焼特性を改善して
エミッションの悪化を防止し得ると共にトルク特性を改
善し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガソリンなどか
らなる液体燃料と圧縮天然ガスなどからなる気体燃料と
を併用する二元燃料エンジンに関し、特に動弁機構に特
徴を有する二元燃料エンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、石油に対する代替えエネルギー源
として天然ガスが見直されており、これを自動車用燃料
として利用することが提案されている。この天然ガスは
通常圧縮天然ガス（以下、ＣＮＧと記す）としてボンベ
内に充填し、車輌に搭載して燃料として使用するように
なっている。また、上記ＣＮＧの供給源が充実していな
いなどの問題から、例えばガソリンとＣＮＧとを併用可
能なエンジンも提案されている。このようなエンジンは
運転状況に応じてガソリンとＣＮＧとを切換えて燃料と
して使用するようになっている（例えば、特開昭６２−
２１４２３８号公報参照）。

【０００３】上記エンジンではガソリンとＣＮＧとは点
火時期、吸排気弁のリフト量及び開閉時期などの最適設
定が互いに異なることから、従来はガソリン用の設定で
いずれの燃料も燃焼させたり、各燃料に対して互いに妥
協した設定で燃焼させることにより、２種類の燃料を１
つのエンジンで使用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に吸
気弁開閉時期の違いにより、各燃料を単独で使用するエ
ンジンに比較して各燃料使用時の燃焼特性が劣化してエ
ミッションが劣化したり、所望のトルク特性が得られな
いと云う問題があった。

【０００５】本発明は上述したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、気体燃料
と液体燃料とを併用する二元燃料エンジンに於ける各燃
料使用時の燃焼特性、トルク特性を改善することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切換
えて使用する二元燃料エンジンであって、吸気弁の開閉
時期を変更可能な動弁機構を有し、前記気体燃料の使用
時と前記液体燃料の使用時とで前記吸気弁の開閉時期を
変更することを特徴とする二元燃料エンジンを提供する
ことにより達成される。特に、前記動弁機構の前記吸気
弁の開弁時期は、前記液体燃料の使用時よりも前記気体
燃料の使用時の方が遅くなっていると良い。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、各燃料の使用時にその性質
に応じて吸気弁の開閉時期を変更することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【０００９】図１は、本発明が適用された二元燃料エン
ジンの要部構成図である。図示されない車輌のエンジン
ルームに設けられたエンジン１のシリンダヘッド２には
吸気ポート３及び排気ポート４が設けられると共に各々
吸気マニホールド５及び排気マニホールド６が連結され
ている。吸気マニホールド５は上流側のチャンバ５ａか
らスロットルボディ７に接続され、このスロットルボデ
ィ７の上流側は図示されないエアクリーナを介して大気
に連通している。また、吸気マニホールド５の吸気ポー
ト３を臨む下流側位置にはガソリン用燃料噴射装置８が
設けられている。このガソリン用燃料噴射装置８はフィ
ルタ９を介して燃料タンク１１内に設けられた燃料ポン
プ１０に接続されている。また、ガソリン用燃料噴射装
置８の下流側はレギュレータ１３を介してガソリンタン
ク１１に接続されている。

【００１０】従って、燃料ポンプ１０によりガソリンタ
ンク１１から吸い上げられた液体燃料としてのガソリン
はフィルタ９を介してガソリン用燃料噴射装置８に供給
されその余剰ガソリンがレギュレータ１３を介してガソ
リンタンク１１に戻されるようになっている。ここで、
実際にはエンジン１が多気筒からなる場合、燃料噴射装
置８とレギュレータ１３との間にその気筒数に応じたガ
ソリン用燃料噴射装置が直列配置されるようになる。

【００１１】一方、吸気マニホールドチャンバ５ａ内に
向けてＣＮＧ用燃料噴射装置１４が設けられている。こ
のＣＮＧ用燃料噴射装置１４は、減圧装置としての減圧
レギュレータ１５を介してＣＮＧを貯留するボンベ１６
に接続されている。従って、ボンベ１６から供給される
ＣＮＧは減圧レギュレータ１５内にて減圧された後、Ｃ
ＮＧ用燃料噴射装置１４に供給されるようになってい
る。

【００１２】図２及び図３はエンジン１の動弁機構の一
部を示す。エンジン１の各気筒には１対の吸気弁２１
ａ、２１ｂが設けられ、クランク軸の１／２の回転速度
をもって回転するカム軸２２には、気筒毎に微小リフト
用カム２３ａと、ＣＮＧ用カム２３ｂと、ガソリン用カ
ム２４とが設けられ、ロッカ軸２８には、３本のロッカ
アーム２５〜２７が互いに並列に枢支されている。これ
らロッカアームの中間部には、上記カム２３ａ、２３
ｂ、２４と各々係合するスリッパ面がそれぞれ形成され
ると共に左右両側方に位置するロッカアーム２５、２７
の遊端部は、ロックナット３０ａ、３０ｂにより固定さ
れるタペットねじ２９ａ、２９ｂを介して吸気弁２１
ａ、２１ｂのステム側遊端部に当接している。

【００１３】良く知られているように、吸気弁２１ａ、
２１ｂは、スプリングリテーナ３５ａ、３５ｂを介して
バルブスプリング３６ａ、３６ｂにより閉弁方向に弾発
付勢されており、カム軸２２の回転に伴い、左右のロッ
カアーム２５、２７を介して開閉駆動される。中央のロ
ッカアーム２６は、ガソリン用カム２４により駆動され
るが、シリンダヘッド２に於ける該ロッカアーム２６に
対応する部分に設けられた図示されないリフタにより常
時ガソリン用カム２４の摺接面に向けて弾発付勢されて
いる。

【００１４】次に、これらのロッカアーム２５〜２７の
連携動作を達成するための動弁切換機構３４について説
明する。

【００１５】図３に良く示すように、各ロッカアーム２
５〜２７には、互いに整合するガイド孔３７、４０、４
１が設けられている。その一端に位置するロッカアーム
２５のガイド孔３７は、閉塞された盲孔とされており、
その内部にはピストン４５が受容されている。ガイド孔
３７の閉塞端は、ロッカアーム２５に形成された通路５
２及び中空ロッカ軸２８に開設されたポート５３を介し
てロッカ軸２８内部の油供給路５０に連通している。中
央に位置するロッカアーム２６のガイド孔４０は貫通孔
とされており、その内部には該ガイド孔４０の全長と略
等しい長さを有するピストン４６が受容されている。他
端に位置するロッカアーム２７のガイド孔４１には、ス
トッパ４７が受容されている。このストッパ４７は、概
ね有底筒状をなし、その内側とガイド孔４１の底部との
間に挾設された圧縮コイルばね４８により中央のロッカ
アーム２６に向けて常時弾発付勢されている。

【００１６】この動弁切換機構３４によれば、油供給路
５０の油圧が低い時にあっては、圧縮コイルばね４８の
付勢力により、ピストン４５がガイド孔３７内に、ピス
トン４６がガイド孔４０内に、ストッパ４７がガイド孔
４１内にそれぞれ位置することにより、各ロッカアーム
２５〜２７が、互いに独立して運動し得る。従って、中
央のロッカアーム２６は、ガソリン用カム２４により駆
動され、リフタを繰り返し押し下げるのみの所謂ロスト
モーション運動を行うのに対し、ロッカアーム２５は、
そのスリッパ面２５ａが微小リフト用２３ａに摺接する
ことより吸気弁２１ａをほとんど閉じたまま休止状態と
し、またロッカアーム２７は、ＣＮＧ用カム２３ｂによ
り駆動され、吸気弁２１ｂをＣＮＧ用モードで開閉駆動
する。

【００１７】油供給路５０の油圧が高められると、圧縮
コイルばね４８のばね力に抗して、ピストン４５がガイ
ド孔４０内に突入すると共にピストン４６をロッカアー
ム２７のガイド孔４１内に向けて突入させる。従って、
３本のロッカアーム２５〜２７は互いに一体的に結合さ
れる。ここで、ＣＮＧ用カム２３ｂに対してガソリン用
カム２４のカムプロフィールが相対的に大きいことか
ら、ロッカアーム２５、２７も中央のガソリン用カム２
４により駆動されるようになり、吸気弁２１ａ、２１ｂ
がガソリンモードにより開閉駆動されるようになる。

【００１８】次に、本発明に基づくエンジン１の動弁機
構の作動要領を図２〜図４を参照して説明する。

【００１９】まず、エンジン１の低速回転域に於ては
（図４に示す回転速度Ｎ１よりも低速側）、燃料として
ＣＮＧを用い、かつ動弁機構をＣＮＧモードに設定す
る。即ち、ガソリン用燃料噴射装置８からのガソリンの
供給を休止し、ＣＮＧ用燃料噴射装置１４からＣＮＧの
供給を行うと共にＣＮＧ用カム２３ｂによりロッカアー
ム２７を駆動し、吸気弁２１ａを休止し、吸気弁２１ｂ
のみを作動させる。ここで、吸気弁２１ｂの開弁時期は
後記するガソリンモードの場合よりも遅くなるようにな
っている。その結果、図４の実線Ａに示すようなトルク
特性となる。このとき、実際には吸気量などに影響のな
い範囲で、微小リフト用カム２３ａによりロッカアーム
２５を介して吸気弁２１ａも微小量だけ駆動される。こ
のことにより休止している吸気弁２１ａの焼付きが防止
される。

【００２０】エンジン１の回転速度が増大してＮ１に達
すると、燃料としてガソリンを用い、かつ動弁機構をガ
ソリンモードに切換える。即ち、ＣＮＧ用燃料噴射装置
１４からのＣＮＧの供給を休止し、ガソリン用燃料噴射
装置８からのガソリンの供給を行うと共にガソリン用カ
ム２４によりロッカアーム２６、ピストン４５、４６、
ロッカアーム２５、２７を介して両吸気弁２１ａ、２１
ｂをこのガソリンモードにて作動させる。ここで、吸気
弁２１ａ、２１ｂの開時期はＣＮＧモードの場合よりも
早くなるようになっている。その結果、図４の実線Ｂに
示すようなトルク特性となる。尚、破線Ｃは従来の単一
の吸気弁開閉時期による動弁機構を有する二元燃料エン
ジンのトルク特性を示している。これら実線Ａ、Ｂと破
線Ｃとを比較してわかるように、単一の吸気弁開閉時期
で各燃料を燃焼させた場合に比較して各燃料に応じて吸
気弁開閉時期を切換えることでトルク特性が著しく改善
される。また、これに伴いＣＮＧの未燃焼ガスなどが外
部に放出されることが防止される。

【００２１】

【発明の効果】上述した構成により明らかなように、本
発明による二元燃料エンジンによれば、運転状況に応じ
て気体燃料と液体燃料とを切換えて使用する二元燃料エ
ンジンの動弁機構を吸気弁の開閉時期を変更可能なもの
とし、気体燃料の使用時と液体燃料の使用時とで吸気弁
の開閉時期を変更することにより、各燃料の使用時にそ
の性質に応じて吸気弁開閉時期を最適設定でき、各燃料
使用時の燃焼特性を改善してエミッションの悪化を防止
し得ると共にトルク特性を改善し得ることから本発明の
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された二元燃料エンジンのエンジ
ン本体及び燃料供給系の要部構成図である。

【図２】図１のエンジンの動弁機構の一部を模式的に示
す構成断面図である。

【図３】図２の動弁機構の要部断面図である。

【図４】エンジンの回転速度の変化に伴う燃料及び動弁
機構の切換え時期とエンジンの出力トルクとの関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ シリンダヘッド ３ 吸気ポート ４ 排気ポート ５ 吸気マニホールド ５ａ 吸気マニホールドチャンバ ６ 排気マニホールド ７ スロットルボディ ８ ガソリン用燃料噴射装置 ９ フィルタ １０ 燃料ポンプ １１ ガソリンタンク １３ レギュレータ １４ ＣＮＧ用燃料噴射装置 １５ 減圧レギュレータ １５ａ 高圧室 １５ｂ 低圧室 １６ ボンベ ２１ａ、２１ｂ 吸気弁 ２２ カム軸 ２３ａ 微小リフト用カム ２３ｂ ＣＮＧ用カム ２４ ガソリン用カム ２５〜２７ ロッカアーム ２８ ロッカ軸 ２９ａ、２９ｂ タペットねじ ３０ａ、３０ｂ ロックナット ３５ａ、３５ｂ スプリングリテーナ ３６ａ、３６ｂ バルブスプリング ３７、４０、４１ ガイド孔 ４５ ピストン ４６ ピストン ４７ ストッパ ４８ 圧縮コイルばね ５０ 油供給路 ５２ 通路 ５３ ポート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転状況に応じて気体燃料と液体燃料
   とを切換えて使用する二元燃料エンジンであって、 吸気弁の開閉時期を変更可能な動弁機構を有し、 前記気体燃料の使用時と前記液体燃料の使用時とで前記
   吸気弁の開閉時期を変更可能としたことを特徴とする二
   元燃料エンジン。
2. 【請求項２】 前記動弁機構の前記吸気弁の開弁時期
   を、前記液体燃料の使用時よりも前記気体燃料の使用時
   の方が遅くしたことを特徴とする請求項１に記載の二元
   燃料エンジン。