JPH06241055A - Gas fuel engine - Google Patents
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- JPH06241055A JPH06241055A JP2409293A JP2409293A JPH06241055A JP H06241055 A JPH06241055 A JP H06241055A JP 2409293 A JP2409293 A JP 2409293A JP 2409293 A JP2409293 A JP 2409293A JP H06241055 A JPH06241055 A JP H06241055A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水素ガス等の気体燃料
を直接筒内に供給するようにした気体燃料エンジンに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas fuel engine for directly supplying a gaseous fuel such as hydrogen gas into a cylinder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、自動車用エンジンの燃料として
は、ガソリン等の常温で液体である炭化水素系燃料が従
来より多用されている。しかしながら、ガソリン等を燃
料とする普通のエンジンにおいては、ＣＯ2、ＣＯ、Ｈ
Ｃ、ＮＯx等の種々の大気汚染物質が排出されるといっ
た問題がある。そこで、これを改善すべく燃焼時にＣＯ
2、ＣＯ及びＨＣが全く発生しない水素ガスを燃料と
し、あるいは燃焼によるＣＯ2、ＣＯ及びＨＣの発生量
が少ないメタンガス、エタンガス等を燃料とする気体燃
料エンジンが提案されている(例えば、特開昭４９−１
０１７０６号公報参照)。2. Description of the Related Art Generally, hydrocarbon fuels such as gasoline which are liquid at room temperature have been widely used as fuels for automobile engines. However, in an ordinary engine that uses gasoline or the like as fuel, CO 2 , CO, H
There is a problem that various air pollutants such as C and NOx are emitted. Therefore, in order to improve this, CO
A gas fuel engine has been proposed in which hydrogen gas that does not generate 2 , CO and HC at all is used as a fuel, or methane gas, ethane gas or the like that produces a small amount of CO 2 , CO and HC generated by combustion is used as a fuel (for example, JP Sho 49-1
(See No. 01706).
【０００３】しかしながら、かかる気体燃料エンジンに
おいては、気体燃料の密度がガソリン等の液体燃料に比
べて非常に小さいので、普通のガソリンエンジンのよう
に吸気通路に燃料を供給して混合気を形成し、この混合
気を筒内(往復ピストンエンジンの場合は燃焼室内であ
り、ロータリピストンエンジンの場合は作動室内)に供
給するといった燃料供給手法いわゆる予混合燃料供給方
式では、吸気充填効率を十分に高めることができず、エ
ンジン出力の向上が十分には図られないといった問題が
ある。However, in such a gas fuel engine, since the density of the gas fuel is much smaller than that of the liquid fuel such as gasoline, the fuel is supplied to the intake passage like a normal gasoline engine to form the air-fuel mixture. , A fuel supply method such as supplying this mixture into the cylinder (in the combustion chamber in the case of a reciprocating piston engine, in the working chamber in the case of a rotary piston engine), the so-called premixed fuel supply system, sufficiently increases the intake charge efficiency. However, there is a problem that the engine output cannot be improved sufficiently.
【０００４】そこで、気体燃料を直接筒内に供給できる
燃料供給手段を設け、吸気行程終期から圧縮行程前期に
かけて、すなわち筒内に十分な空気が充填された後で筒
内に気体燃料を圧入し、充填効率を高めてエンジン出力
の向上を図るようにしたいわゆる直噴燃料供給方式の気
体燃料エンジンが提案されている(例えば、特公昭５８
−１２４５８号公報参照)。Therefore, a fuel supply means for directly supplying the gaseous fuel into the cylinder is provided, and the gaseous fuel is injected into the cylinder from the end of the intake stroke to the early part of the compression stroke, that is, after the cylinder is sufficiently filled with air. , A so-called direct injection fuel supply type gas fuel engine has been proposed in which the charging efficiency is increased to improve the engine output (for example, Japanese Patent Publication No. Sho 58).
(See JP-12458).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直噴燃
料供給方式では、筒内での気体燃料と吸入空気とのミキ
シング時間が非常に短いので混合気がミキシング不良と
なり、混合気中に比較的リッチな部分と比較的リッチ部
分とが生じ、このため火炎の伝播速度が低くなり、熱効
率が低下して燃費性能が悪くなるといった問題がある。However, in the direct injection fuel supply system, since the mixing time of the gaseous fuel and the intake air in the cylinder is very short, the air-fuel mixture is poorly mixed and is relatively rich in the air-fuel mixture. There is a problem in that there is a portion and a relatively rich portion, which reduces the flame propagation speed, lowers thermal efficiency, and deteriorates fuel efficiency.
【０００６】また、とくに水素ガスを燃料とする気体燃
料エンジンの場合は混合気の着火性が非常に高いので、
点火プラグで火花放電が行われる前に混合気が高温化し
た点火プラグ等によって着火されるといった現象、いわ
ゆる過早着火が起こることがあり、このような場合には
混合気の異常燃焼により点火プラグが破損することがあ
るといった問題がある。Further, particularly in the case of a gas fuel engine using hydrogen gas as fuel, the ignitability of the air-fuel mixture is very high,
Premature ignition may occur, which is a phenomenon in which the air-fuel mixture is ignited by a spark plug that has reached a high temperature before spark discharge occurs in the spark plug.In such a case, abnormal combustion of the air-fuel mixture may cause ignition plug May be damaged.
【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、水素ガス等の気体燃料を直
接筒内に供給するようにした気体燃料エンジンの熱効率
を高めることができ、かつ点火プラグまわりでの混合気
の過早着火を防止することができる有効な手段を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can improve the thermal efficiency of a gas fuel engine in which a gaseous fuel such as hydrogen gas is directly supplied into a cylinder. It is also an object of the present invention to provide an effective means capable of preventing premature ignition of the air-fuel mixture around the spark plug.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、少なくとも一部が水素で構成された
気体燃料を、筒内への空気の吸入が終了した後で、吸気
ポートを介することなく直接筒内に供給する直噴燃料供
給手段が設けられた気体燃料エンジンにおいて、筒内に
供給される気体燃料の、筒内の点火プラグから遠い部位
への配分を促進する燃料配分調整手段が設けられている
ことを特徴とする気体燃料エンジンを提供する。In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention is directed to a gas fuel, at least a part of which is hydrogen, after the intake of air into the cylinder is completed, In a gas fuel engine provided with a direct injection fuel supply means for directly supplying into a cylinder without passing through a fuel, a fuel distribution for promoting distribution of the gas fuel supplied into the cylinder to a portion far from an ignition plug in the cylinder. Provided is a gas fuel engine, characterized in that adjustment means are provided.
【０００９】第２の発明は、第１の発明にかかる気体燃
料エンジンにおいて、気体燃料エンジンが、シリンダボ
ア中心部に点火プラグが配置された往復ピストンエンジ
ンであって、燃料供給手段の燃料供給ポートが、シリン
ダボア外周側に向かって開口するスワールポートとさ
れ、該スワールポートが燃料配分調整手段をなすことを
特徴とする気体燃料エンジンを提供する。A second invention is the gas fuel engine according to the first invention, wherein the gas fuel engine is a reciprocating piston engine in which an ignition plug is arranged in the center of the cylinder bore, and the fuel supply port of the fuel supply means is A swirl port that opens toward the outer peripheral side of the cylinder bore, and the swirl port serves as fuel distribution adjusting means.
【００１０】第３の発明は、第１の発明にかかる気体燃
料エンジンにおいて、気体燃料エンジンがロータリピス
トンエンジンであって、燃料供給手段の燃料供給ポート
が、夫々燃料供給通路に接続される一方ロータハウジン
グ内周面に開口され、かつロータハウジング幅方向に並
んで配置された複数の小開口径ポートで構成され、該小
開口径ポートが燃料配分調整手段をなすことを特徴とす
る気体燃料エンジンを提供する。A third aspect of the present invention is the gas fuel engine according to the first aspect, wherein the gas fuel engine is a rotary piston engine, and the fuel supply ports of the fuel supply means are connected to the fuel supply passages, respectively. A gas fuel engine, characterized by comprising a plurality of small opening diameter ports opened on the inner peripheral surface of the housing and arranged side by side in the width direction of the rotor housing, wherein the small opening diameter ports serve as fuel distribution adjusting means. provide.
【００１１】第４の発明は、第３の発明にかかる気体燃
料エンジンにおいて、ロータハウジング幅方向にみて中
央側に配置された小開口径ポートの開口径が、端部側に
配置された小開口径ポートの開口径よりも小さく設定さ
れていることを特徴とする気体燃料エンジンを提供す
る。なお、この第４の発明は、中央側に配置された小開
口径ポートの開口径が０であるもの、すなわち中央側に
小開口径ポートが配置されないものも含む。According to a fourth aspect of the invention, in the gas fuel engine according to the third aspect of the invention, the opening diameter of the small opening diameter port arranged on the center side in the width direction of the rotor housing is small opening on the end side. Provided is a gas fuel engine characterized by being set smaller than an opening diameter of a bore port. The fourth aspect of the invention also includes a port having a small opening diameter port arranged on the center side with an opening diameter of 0, that is, a port having no small opening diameter port arranged on the center side.
【００１２】第５の発明は、第３の発明にかかる気体燃
料エンジンにおいて、一部の小開口径ポートとその他の
小開口径ポートとが互いにロータハウジング周方向にず
れて配置され、上記一部の小開口径ポートと上記その他
の小開口径ポートとが、上記ずれがないものとすれば開
口方向が互いに交差するような位置関係で、ロータハウ
ジング幅方向に互いに逆方向に傾斜して配置されている
ことを特徴とする気体燃料エンジンを提供する。A fifth aspect of the present invention is the gas fuel engine according to the third aspect of the invention, wherein some of the small opening diameter ports and the other small opening diameter ports are arranged so as to be offset from each other in the rotor housing circumferential direction. The small opening diameter port and the other small opening diameter port are arranged so as to intersect each other in the width direction of the rotor housing in such a positional relationship that the opening directions intersect with each other, provided that there is no deviation. A gas fuel engine is provided.
【００１３】第６の発明は、少なくとも一部が水素で構
成された気体燃料を、筒内への空気の吸入が終了した後
で、吸気ポートを介することなく直接筒内に供給する直
噴燃料供給手段が設けられた気体燃料エンジンにおい
て、筒内に供給される気体燃料の、点火プラグまわりへ
の配分を少なくする燃料配分調整手段が設けられている
ことを特徴とする気体燃料エンジンを提供する。A sixth aspect of the present invention is a direct injection fuel for directly supplying a gaseous fuel, at least a part of which is hydrogen, into the cylinder without passing through an intake port after the intake of air into the cylinder is completed. A gas fuel engine provided with a supply means, wherein a fuel distribution adjusting means for reducing distribution of the gas fuel supplied into the cylinder around the spark plug is provided. .
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 ＜第１実施例＞図１、図２(a)及び図２(b)に示すよう
に、ロータリピストンエンジンＲＥにおいては、エピト
ロコイド状の内周面１aを備えたロータハウジング１内
に略三角形のロータ２が配置されている。そして、この
エンジンＲＥは、サイドハウジング１０の内側面に開口
する吸気ポート(図示せず)が開かれたときに、該吸気ポ
ートから作動室６内に空気を吸入し、該空気が作動室６
内に閉じ込められた後、ロータハウジング１の内周面１
aに開口する水素ポートＰから作動室６内に水素ガスを
噴射して混合気を形成し、この混合気をロータ２で圧縮
した上で２つの点火プラグ７で点火して燃焼させ、ロー
タハウジング１の内周面１aに開口する排気ポート４が
作動室６と連通したときに、燃焼ガスを該排気ポート４
を介して外部に排出するといったプロセスを繰り返すよ
うになっている。これに伴って、ロータ２がその頂部を
ロータハウジング１の内周面１aに摺接させつつ偏心軸
９まわりで遊星回転運動をし、この遊星回転運動に伴っ
て偏心軸９が回転し、この偏心軸９の回転がエンジンＲ
Ｅの出力として取り出されるようになっている。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. <First Embodiment> As shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b), in a rotary piston engine RE, a substantially triangular shape is formed in a rotor housing 1 having an epitrochoidal inner peripheral surface 1a. Rotor 2 is arranged. The engine RE draws air into the working chamber 6 from the intake port when the intake port (not shown) that opens to the inner surface of the side housing 10 is opened, and the air flows into the working chamber 6.
After being confined inside, the inner peripheral surface 1 of the rotor housing 1
Hydrogen gas is injected into the working chamber 6 from the hydrogen port P opened to a to form a mixture, and the mixture is compressed by the rotor 2 and then ignited by the two ignition plugs 7 to be combusted. When the exhaust port 4 opening to the inner peripheral surface 1a of the No. 1 communicates with the working chamber 6, the combustion gas is transferred to the exhaust port 4
It is designed to repeat the process of discharging to the outside via the. Along with this, the rotor 2 makes a planetary rotational motion around the eccentric shaft 9 while sliding its top portion to the inner peripheral surface 1a of the rotor housing 1, and the eccentric shaft 9 rotates with this planetary rotational motion. The rotation of the eccentric shaft 9 causes the engine R to rotate.
It is taken out as the output of E.
【００１５】水素ポートＰは、夫々内周面１aに開口す
る開口径の小さい複数の小開口径ポート３で構成され、
これらの小開口径ポート３は、ロータハウジング幅方向
(すなわち偏心軸軸線方向)に一列に並んで、内周面１a
のほぼ全幅にわたって所定の短い間隔で配置されてい
る。そして、これらの各小開口径ポート３へは、水素供
給手段８から水素供給通路５を通して水素ガス(気体燃
料)が供給されるようになっている。なお、気体燃料は
水素ガスに限定されるものではなく、少なくとも一部が
水素で構成される気体燃料(例えば、メタン、エタン)で
あればよい。The hydrogen port P is composed of a plurality of small opening diameter ports 3 each having a small opening diameter and opening to the inner peripheral surface 1a.
These small opening ports 3 are in the rotor housing width direction.
(Ie, in the eccentric axis direction), the inner peripheral surface 1a
Are arranged at predetermined short intervals over almost the entire width of the. Hydrogen gas (gas fuel) is supplied from the hydrogen supply means 8 to each of the small opening diameter ports 3 through the hydrogen supply passage 5. The gaseous fuel is not limited to hydrogen gas, but may be any gaseous fuel (for example, methane or ethane) at least a part of which is hydrogen.
【００１６】水素供給手段８は、圧縮行程前期における
所定の時期、すなわち作動室６への空気の吸入ないしは
閉じ込めが終了した後で、所定の圧力(例えば、５kg／c
m2・Ｇ)を伴った水素ガスを各小開口径ポート３に供給
し、この水素ガスが各小開口径ポート３から直接作動室
６内に噴射されるようになっている。なお、水素供給手
段８、水素供給通路５、水素ポートＰ等からなる水素供
給系統は、特許請求の範囲に記載された「直噴燃料供給
手段」に相当する。また、小開口径ポート３は、特許請
求の範囲に記載された「燃料配分調整手段」に相当する。The hydrogen supply means 8 has a predetermined pressure (for example, 5 kg / c) at a predetermined time in the first half of the compression stroke, that is, after the suction or confinement of air into the working chamber 6 is completed.
Hydrogen gas accompanied by m 2 · G) is supplied to each small opening diameter port 3, and this hydrogen gas is directly injected into the working chamber 6 from each small opening diameter port 3. The hydrogen supply system including the hydrogen supply means 8, the hydrogen supply passage 5, the hydrogen port P and the like corresponds to the "direct injection fuel supply means" described in the claims. Further, the small opening diameter port 3 corresponds to "fuel distribution adjusting means" described in the claims.
【００１７】このように、エンジンＲＥが、作動室６へ
の空気の吸入ないしは閉じ込め終了後に、水素ガスが直
接作動室６内に供給される直噴燃料供給方式とされてい
るので、充填効率が高められてエンジン出力が高められ
る。As described above, since the engine RE is of the direct injection fuel supply system in which hydrogen gas is directly supplied into the working chamber 6 after the intake or confinement of air into the working chamber 6 is completed, the charging efficiency is improved. It is increased and the engine output is increased.
【００１８】前記したとおりエンジンＲＥにおいては、
多数の小開口径ポート３が、ロータハウジング幅方向に
ほぼ全幅にわたって一列に配置されているので、これら
の小開口径ポート３から作動室６内に噴射された水素ガ
スは、ロータハウジング幅方向にほぼ均等に分布させら
れる。なお、水素ガスがロータハウジング周方向にもほ
ぼ均等に分布させられるのはもちろんである。このた
め、作動室６内での水素ガスと空気とのミキシングが促
進され、両者のミキシング時間が短いのにもかかわらず
ほぼ均質な(水素濃度のむらがない)混合気が形成され
る。したがって、混合気燃焼時の熱効率が高められて燃
費性能が高められる。As described above, in the engine RE,
Since a large number of small opening diameter ports 3 are arranged in a row in the rotor housing width direction over substantially the entire width, the hydrogen gas injected from the small opening diameter ports 3 into the working chamber 6 flows in the rotor housing width direction. It is distributed almost evenly. Of course, the hydrogen gas can be evenly distributed in the circumferential direction of the rotor housing. For this reason, the mixing of hydrogen gas and air in the working chamber 6 is promoted, and a substantially homogeneous mixture (without uneven hydrogen concentration) is formed despite the short mixing time of both. Therefore, the thermal efficiency at the time of combustion of the air-fuel mixture is enhanced, and the fuel efficiency performance is enhanced.
【００１９】また、このように各小開口径ポート３から
作動室６内に噴射された水素ガスがロータハウジング１
の幅方向及び周方向にほぼ均等に分布させられるので、
点火プラグ７まわりが局所的にリッチになることがな
い。このため、点火プラグ７まわりでの過早着火が防止
され、点火プラグ７の過熱が防止されてその耐久性が高
められる。In addition, the hydrogen gas injected into the working chamber 6 from each small opening diameter port 3 in this way has the rotor housing 1
Since it is distributed almost evenly in the width and circumferential directions of
The area around the spark plug 7 does not become locally rich. Therefore, premature ignition around the spark plug 7 is prevented, overheating of the spark plug 7 is prevented, and its durability is enhanced.
【００２０】例えば、図３(a)及び図３(b)に示すよう
に、従来の水素直噴式のロータリピストンエンジンで
は、一般に開口径の大きい単一の水素ポート３'がロー
タハウジング１'の内周面１a'の幅方向中央位置に設け
られているので、作動室内で水素ガスがロータハウジン
グ幅方向の中央寄りの部分に偏在してしまう。他方、点
火プラグはロータハウジング幅方向の中央位置に配置さ
れるので、かかる従来のロータリピストンエンジンで
は、点火プラグまわりが比較的リッチとなり、過早着火
が非常に起こりやすいといった問題があった。しかしな
がら、本案にかかるロータリピストンエンジンＲＥでは
かかる問題は全く起こらない。For example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), in the conventional hydrogen direct injection type rotary piston engine, a single hydrogen port 3'having a large opening diameter is generally provided in the rotor housing 1 '. Since it is provided at the center position in the width direction of the inner peripheral surface 1a ', hydrogen gas is unevenly distributed in the working chamber in a portion near the center in the width direction of the rotor housing. On the other hand, since the spark plug is arranged at the center position in the width direction of the rotor housing, such a conventional rotary piston engine has a problem that the surroundings of the spark plug are relatively rich and premature ignition is very likely to occur. However, such a problem does not occur at all in the rotary piston engine RE according to the present invention.
【００２１】図４に示すように、ロータハウジング幅方
向にみて中央側に配置された小開口径ポート３bの開口
径を、その他の小開口径ポート３aの開口径よりも小さ
く設定してもよい。このようにすれば、ロータハウジン
グ幅方向中央寄りの部分では混合気が若干リーンとなる
ので、点火プラグ７まわりでの混合気の着火性が適度に
抑制され、過早着火が一層有効に防止される。なお、中
央寄りの小開口径ポート３bを廃止してもよいのはもち
ろんである。As shown in FIG. 4, the opening diameter of the small opening diameter port 3b arranged on the center side in the width direction of the rotor housing may be set smaller than the opening diameters of the other small opening diameter ports 3a. . By doing so, the air-fuel mixture becomes slightly lean in the portion near the center in the width direction of the rotor housing, so the ignitability of the air-fuel mixture around the spark plug 7 is appropriately suppressed, and premature ignition is further effectively prevented. It Of course, the small opening diameter port 3b near the center may be omitted.
【００２２】図５(a)及び図５(b)に示すように、第１の
小開口径ポート３pと第２の小開口径ポート３qとを互い
にロータハウジング周方向にずらせて配置するととも
に、第１の小開口径ポート３pと第２の小開口径ポート
３qとをロータハウジング幅方向に互いに逆方向に傾斜
させて配置してもよい。このようにすれば、両小開口径
ポート３p,３qから作動室６内に流入する水素ガスがロ
ータハウジング幅方向の速度成分をもつので、水素ガス
がロータハウジング幅方向によく分散させられ、両小開
口径ポート３p,３qから作動室６に噴射された水素ガス
がロータハウジング幅方向及び周方向にほぼ均等に分布
させられ、混合気のミキシングが良好となる。As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the first small opening diameter port 3p and the second small opening diameter port 3q are arranged so as to be offset from each other in the circumferential direction of the rotor housing, and The first small opening diameter port 3p and the second small opening diameter port 3q may be arranged so as to be inclined in directions opposite to each other in the rotor housing width direction. By doing so, the hydrogen gas flowing into the working chamber 6 from the ports 3p and 3q having the small openings has a velocity component in the width direction of the rotor housing, so that the hydrogen gas is well dispersed in the width direction of the rotor housing. The hydrogen gas injected from the small opening diameter ports 3p and 3q into the working chamber 6 is distributed almost evenly in the width direction and the circumferential direction of the rotor housing, and the mixing of the air-fuel mixture becomes good.
【００２３】＜第２実施例＞以下、往復ピストンエンジ
ンを用いた第２実施例を説明する。図６及び図７に示す
ように、往復ピストンエンジンＣＥにおいては、第１,
第２吸気弁１１,１２が開かれたときに、第１,第２吸気
ポート１３,１４から燃焼室１５内に空気を吸入し、該
空気の吸入が終了した後で水素弁２４を開いて水素マニ
ホールド２７内の水素ガスを水素ポート２３から燃焼室
１５内に噴射して混合気を形成し、この混合気をピスト
ン１６で圧縮した上で点火プラグ１７で点火して燃焼さ
せ、排気弁１８が開かれたときに燃焼ガスを排気ポート
１９に排出するようになっている。なお、水素マニホー
ルド２７へは、図示していない水素供給手段から所定の
圧力(例えば、５kg／cm2・Ｇ)を伴った水素ガスが供給
されるようになっている。<Second Embodiment> A second embodiment using a reciprocating piston engine will be described below. As shown in FIGS. 6 and 7, in the reciprocating piston engine CE, the first,
When the second intake valves 11 and 12 are opened, air is sucked into the combustion chamber 15 from the first and second intake ports 13 and 14, and the hydrogen valve 24 is opened after the suction of the air is completed. The hydrogen gas in the hydrogen manifold 27 is injected from the hydrogen port 23 into the combustion chamber 15 to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is compressed by the piston 16 and ignited by the ignition plug 17 to be combusted. The combustion gas is exhausted to the exhaust port 19 when is opened. The hydrogen gas is supplied to the hydrogen manifold 27 from a hydrogen supply means (not shown) at a predetermined pressure (for example, 5 kg / cm 2 · G).
【００２４】第１,第２吸気弁１１,１２は吸気弁用カム
２１によって所定のタイミングで開閉され、水素弁２４
は水素弁用カム２５によって所定のタイミングで開閉さ
れ、排気弁１８は排気弁用カム(図示せず)によって所定
のタイミングで開閉されるようになっている。図８に、
吸気弁１１,１２、水素弁２４及び排気弁１８の開閉タ
イミングの一例を示す。また、図９に、エンジンＣＥの
軸トルク、エンジン出力及び水素消費率のエンジン回転
数に対する特性を示す。The first and second intake valves 11 and 12 are opened and closed at a predetermined timing by the intake valve cam 21, and the hydrogen valve 24
Is opened / closed at a predetermined timing by the hydrogen valve cam 25, and the exhaust valve 18 is opened / closed at a predetermined timing by an exhaust valve cam (not shown). In FIG.
An example of opening / closing timings of the intake valves 11 and 12, the hydrogen valve 24, and the exhaust valve 18 is shown. Further, FIG. 9 shows characteristics of the engine CE shaft torque, engine output, and hydrogen consumption rate with respect to the engine speed.
【００２５】このように、エンジンＣＥが、燃焼室１５
への空気の吸入ないしは閉じ込め後に、水素ガスが直接
燃焼室１５内に供給される直噴燃料供給方式とされてい
るので、充填効率が高められてエンジン出力が高められ
る。なお、水素マニホールド２７、水素ポート２３、水
素弁２４等からなる水素供給系統は、特許請求の範囲に
記載された「直噴燃料供給手段」に相当する。また、水素
ポート２３は特許請求の範囲に記載された「燃料配分調
整手段」に相当する。In this way, the engine CE operates in the combustion chamber 15
Since the direct injection fuel supply system in which hydrogen gas is directly supplied into the combustion chamber 15 after the intake or confinement of air into the combustion chamber 15 is performed, the charging efficiency is increased and the engine output is increased. The hydrogen supply system including the hydrogen manifold 27, the hydrogen port 23, the hydrogen valve 24, etc. corresponds to the "direct injection fuel supply means" described in the claims. Further, the hydrogen port 23 corresponds to "fuel distribution adjusting means" described in the claims.
【００２６】エンジンＣＥにおいては、図７から明らか
なとおり、点火プラグ１７が平面視で燃焼室１５(シリ
ンダボア)のほぼ中心部に配置されている。そして、第
１,第２吸気ポート１３,１４は、燃焼室１５の吸気側半
部(図６、図７では左側半部)に開口し、かつ両吸気ポー
ト１３,１４はいずれも燃焼室１５内に平面視で反時計
回りのスワールを生成するスワールポートとされてい
る。排気ポート１９は、第１吸気ポート１３の開口部と
対向する位置において燃焼室１５の排気側半部(図６、
図７では右側半部)に開口している。また、水素ポート
２３は、第２吸気ポート１４の開口部と対向する位置に
おいて燃焼室１５の排気側半部に開口し、かつ燃焼室１
５内に平面視で時計回りのスワールを生成するスワール
ポートとされている。In the engine CE, as is apparent from FIG. 7, the spark plug 17 is arranged substantially in the center of the combustion chamber 15 (cylinder bore) in a plan view. The first and second intake ports 13 and 14 open in the intake side half of the combustion chamber 15 (left side in FIGS. 6 and 7), and both intake ports 13 and 14 are both in the combustion chamber 15. It is said to be a swirl port that generates a counterclockwise swirl in plan view. The exhaust port 19 is located at a position facing the opening of the first intake port 13 and is located on the exhaust side half of the combustion chamber 15 (see FIG. 6,
In FIG. 7, the right half portion is opened. Further, the hydrogen port 23 opens at the exhaust side half of the combustion chamber 15 at a position facing the opening of the second intake port 14, and the combustion chamber 1
5 is a swirl port that generates a clockwise swirl in a plan view.
【００２７】このように、エンジンＣＥにおいては、第
１,第２吸気ポート１３,１４から燃焼室１５内に流入す
る空気によって平面視で反時計回りのスワールが生成さ
れる一方、水素ポート２３から燃焼室１５内に流入する
水素ガスによって平面視で時計回りのスワールが生成さ
れ、両スワールの衝突によって燃焼室１５内での空気と
水素ガスのミキシングが促進される。このため、空気と
水素ガスのミキシング時間が短いのにもかかわらず、燃
焼室１５内にはほぼ均質な混合気が形成され、熱効率が
高められて燃費性能が高められる。As described above, in the engine CE, the air flowing into the combustion chamber 15 from the first and second intake ports 13 and 14 generates a counterclockwise swirl in plan view, while the hydrogen port 23 from the hydrogen port 23. The hydrogen gas flowing into the combustion chamber 15 generates a clockwise swirl in a plan view, and the collision of both swirls promotes mixing of air and hydrogen gas in the combustion chamber 15. Therefore, although the mixing time of air and hydrogen gas is short, a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed in the combustion chamber 15, thermal efficiency is improved, and fuel efficiency is improved.
【００２８】また、平面視で燃焼室１５の中心部に配置
された点火プラグ１７まわりが局所的にリッチとなるの
が防止され、点火プラグ１７まわりでの過早着火が防止
され、点火プラグ１７の耐久性が高められる。Further, the surroundings of the spark plug 17 arranged in the center of the combustion chamber 15 in plan view are prevented from becoming locally rich, premature ignition around the spark plug 17 is prevented, and the spark plug 17 is prevented. Durability is improved.
【００２９】[0029]
【発明の作用・効果】第１の発明によれば、気体燃料が
直接筒内に供給されるので充填効率が高められ、エンジ
ン出力が高められる。かつ、燃料配分調整手段によっ
て、筒内の点火プラグから遠い部位への気体燃料の分散
が促進されるので、筒内での空気と気体燃料のミキシン
グが促進され、混合気が均質化されて熱効率が高められ
る。また、点火プラグまわりが局所的にリッチとなるの
が防止され、点火プラグまわりでの過早着火が防止され
る。According to the first aspect of the invention, the gaseous fuel is directly supplied into the cylinder, so that the charging efficiency is increased and the engine output is increased. Moreover, since the fuel distribution adjusting means promotes the dispersion of the gaseous fuel to the portion far from the ignition plug in the cylinder, the mixing of the air and the gaseous fuel in the cylinder is promoted, and the air-fuel mixture is homogenized to improve the thermal efficiency. Is increased. In addition, the surroundings of the spark plug are prevented from becoming locally rich, and premature ignition around the spark plug is prevented.
【００３０】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、エンジンが
往復ピストンエンジンであって燃料供給ポートがスワー
ルポートとされるので、該スワールポートから燃焼室内
に流入する気体燃料と空気とのミキシングがスワールに
よって促進され、混合気が均質化されて熱効率が高めら
れ、かつ点火プラグまわりでの過早着火が防止される。According to the second invention, basically, the same operation and effect as those of the first invention can be obtained. Furthermore, since the engine is a reciprocating piston engine and the fuel supply port is a swirl port, mixing of the gaseous fuel and air flowing into the combustion chamber from the swirl port is promoted by the swirl, and the air-fuel mixture is homogenized. Thermal efficiency is improved and premature ignition around the spark plug is prevented.
【００３１】第３の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、エンジンが
ロータリピストンエンジンとされ、複数の小開口径ポー
トがロータハウジング幅方向に並べて配置されるので、
これらの小開口径ポートから作動室内に噴射される気体
燃料が、ロータハウジング幅方向にほぼ均一に分布させ
られる。このため、作動室内での気体燃料と空気とのミ
キシングが促進され、両者のミキシング時間が短いのに
もかかわらずほぼ均質な混合気が形成される。したがっ
て、熱効率が一層高められ、かつ点火プラグまわりでの
過早着火が一層有効に防止される。According to the third invention, basically, the same operation and effect as those of the first invention can be obtained. Furthermore, since the engine is a rotary piston engine and a plurality of small opening diameter ports are arranged side by side in the rotor housing width direction,
The gaseous fuel injected from these small opening diameter ports into the working chamber is distributed substantially evenly in the width direction of the rotor housing. Therefore, the mixing of the gaseous fuel and the air in the working chamber is promoted, and a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed despite the short mixing time of both. Therefore, the thermal efficiency is further enhanced, and pre-ignition around the spark plug is more effectively prevented.
【００３２】第４の発明によれば、基本的には第３の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、ロータハウ
ジング幅方向にみて中央側に配置された小開口径ポート
の開口径が小さく設定されるので、ロータハウジング幅
方向中央寄りの部分では混合気が若干リーンとなり、点
火プラグまわりでの混合気の着火性が適度に抑制され、
過早着火が一層有効に防止される。According to the fourth invention, basically, the same action and effect as the third invention can be obtained. Furthermore, since the opening diameter of the small opening diameter port located on the center side when viewed in the rotor housing width direction is set to be small, the air-fuel mixture becomes slightly lean in the portion near the center of the rotor housing width direction, and the mixing around the spark plug is made. The ignition quality of qi is moderately suppressed,
Premature ignition is prevented more effectively.
【００３３】第５の発明によれば、基本的には第３の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、小開口径ポ
ートから作動室に噴射される気体燃料がロータハウジン
グ幅方向の速度成分をもつので、気体燃料がロータハウ
ジング幅方向によく分散させられ、気体燃料と空気との
ミキシングが促進され、熱効率が高められるとともに、
点火プラグまわりでの過早着火が防止される。According to the fifth invention, basically, the same operation and effect as those of the third invention can be obtained. Further, since the gaseous fuel injected from the small opening diameter port into the working chamber has a velocity component in the rotor housing width direction, the gaseous fuel is well dispersed in the rotor housing width direction, and mixing of the gaseous fuel and air is promoted. , While improving the thermal efficiency,
Premature ignition around the spark plug is prevented.
【００３４】第６の発明によれば、気体燃料が直接筒内
に供給されるので充填効率が高められ、エンジン出力が
高められる。かつ、燃料配分調整手段によって、気体燃
料の点火プラグまわりへの配分が少なくされるので、点
火プラグまわりでの混合気の着火性が適度に抑制され、
点火プラグまわりでの過早着火が防止される。According to the sixth aspect, since the gaseous fuel is directly supplied into the cylinder, the filling efficiency is increased and the engine output is increased. Moreover, since the distribution of the gaseous fuel around the spark plug is reduced by the fuel distribution adjusting means, the ignitability of the air-fuel mixture around the spark plug is appropriately suppressed,
Premature ignition around the spark plug is prevented.
【図１】 本発明の第１実施例を示すロータリピストン
エンジンの斜視説明図である。FIG. 1 is a perspective explanatory view of a rotary piston engine showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 (a)は図１に示すエンジンのロータハウジン
グの水素ポート付近の内周面を示す図であり、(b)は(a)
のＢ1−Ｂ1線断面説明図である。2 (a) is a view showing an inner peripheral surface in the vicinity of a hydrogen port of a rotor housing of the engine shown in FIG. 1, and (b) is (a).
2 is a cross-sectional explanatory view taken along line B 1 -B 1 of FIG.
【図３】 (a)は従来のロータリピストンエンジンのロ
ータハウジングの水素ポート付近の内周面を示す図であ
り、(b)は(a)のＢ2−Ｂ2線断面説明図である。FIG. 3A is a view showing an inner peripheral surface in the vicinity of a hydrogen port of a rotor housing of a conventional rotary piston engine, and FIG. 3B is a sectional view taken along line B 2 -B 2 of FIG.
【図４】 小開口径ポートの１つの変形例を示す図２
(b)と同様の図である。FIG. 4 is a view showing one modified example of the small opening diameter port.
It is a figure similar to (b).
【図５】 (a),(b)は夫々、小開口径ポートのもう１つ
の変形例を示す図２(a),図２(b)と同様の図である。5A and 5B are views similar to FIGS. 2A and 2B, respectively, showing another modification of the small opening diameter port.
【図６】 本発明の第２実施例を示す往復ピストンエン
ジンの縦断面説明図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional explanatory view of a reciprocating piston engine showing a second embodiment of the present invention.
【図７】 図６に示すエンジンの、燃焼室へのポートま
わりの一部断面平面説明図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional plan view of the engine shown in FIG. 6 around the port to the combustion chamber.
【図８】 図６に示すエンジンの、吸気弁、排気弁及び
水素弁の開閉タイミングを示す図である。8 is a diagram showing opening / closing timings of an intake valve, an exhaust valve, and a hydrogen valve of the engine shown in FIG.
【図９】 図６に示すエンジンの出力特性を示す図であ
る。9 is a diagram showing output characteristics of the engine shown in FIG.
ＲＥ…ロータリピストンエンジン ＣＥ…往復ピストンエンジン Ｐ…水素ポート １…ロータハウジング １a…ロータハウジング内周面 ３,３a,３b,３p,３q…小開口径ポート ５…水素供給通路 ６…作動室 ７…点火プラグ ８…水素供給手段 １５…燃焼室 １７…点火プラグ ２３…水素ポート ２４…水素弁 RE ... Rotary piston engine CE ... Reciprocating piston engine P ... Hydrogen port 1 ... Rotor housing 1a ... Rotor housing inner peripheral surface 3, 3a, 3b, 3p, 3q ... Small opening diameter port 5 ... Hydrogen supply passage 6 ... Working chamber 7 ... Spark plug 8 ... Hydrogen supply means 15 ... Combustion chamber 17 ... Spark plug 23 ... Hydrogen port 24 ... Hydrogen valve
Claims (6)
燃料を、筒内への空気の吸入が終了した後で、吸気ポー
トを介することなく直接筒内に供給する直噴燃料供給手
段が設けられた気体燃料エンジンにおいて、 筒内に供給される気体燃料の、筒内の点火プラグから遠
い部位への配分を促進する燃料配分調整手段が設けられ
ていることを特徴とする気体燃料エンジン。1. A direct injection fuel supply means for directly supplying a gaseous fuel, at least a part of which is hydrogen, into the cylinder directly after the suction of the air into the cylinder is completed. In the gas fuel engine, the gas fuel engine is provided with fuel distribution adjusting means for promoting the distribution of the gas fuel supplied into the cylinder to a portion far from the ignition plug in the cylinder.
において、 気体燃料エンジンが、シリンダボア中心部に点火プラグ
が配置された往復ピストンエンジンであって、 燃料供給手段の燃料供給ポートが、シリンダボア外周側
に向かって開口するスワールポートとされ、 該スワールポートが燃料配分調整手段をなすことを特徴
とする気体燃料エンジン。2. The gas fuel engine according to claim 1, wherein the gas fuel engine is a reciprocating piston engine in which a spark plug is arranged in the center of the cylinder bore, and the fuel supply port of the fuel supply means has an outer periphery of the cylinder bore. A swirl port that opens toward the side, and the swirl port serves as fuel distribution adjusting means.
において、 気体燃料エンジンがロータリピストンエンジンであっ
て、 燃料供給手段の燃料供給ポートが、夫々燃料供給通路に
接続される一方ロータハウジング内周面に開口され、か
つロータハウジング幅方向に並んで配置された複数の小
開口径ポートで構成され、 該小開口径ポートが燃料配分調整手段をなすことを特徴
とする気体燃料エンジン。3. The gas fuel engine according to claim 1, wherein the gas fuel engine is a rotary piston engine, and the fuel supply ports of the fuel supply means are connected to the fuel supply passages, respectively, while the rotor housing inner circumference is provided. A gas fuel engine comprising a plurality of small opening diameter ports which are opened in a surface and are arranged side by side in the width direction of the rotor housing, and the small opening diameter ports serve as fuel distribution adjusting means.
において、 ロータハウジング幅方向にみて中央側に配置された小開
口径ポートの開口径が、端部側に配置された小開口径ポ
ートの開口径よりも小さく設定されていることを特徴と
する気体燃料エンジン。4. The gas fuel engine according to claim 3, wherein the opening diameter of the small opening diameter port arranged on the center side in the width direction of the rotor housing is smaller than that of the small opening diameter port arranged on the end side. A gas fuel engine characterized by being set smaller than the opening diameter.
において、 一部の小開口径ポートとその他の小開口径ポートとが互
いにロータハウジング周方向にずれて配置され、上記一
部の小開口径ポートと上記その他の小開口径ポートと
が、上記ずれがないものとすれば開口方向が互いに交差
するような位置関係で、ロータハウジング幅方向に互い
に逆方向に傾斜して配置されていることを特徴とする気
体燃料エンジン。5. The gas fuel engine according to claim 3, wherein some of the small opening diameter ports and the other of the small opening diameter ports are arranged offset from each other in the rotor housing circumferential direction, The caliber port and the other small aperture port are arranged in such a positional relationship that the aperture directions intersect with each other, provided that there is no deviation, and are inclined in opposite directions in the rotor housing width direction. Gas fuel engine characterized by.
燃料を、筒内への空気の吸入が終了した後で、吸気ポー
トを介することなく直接筒内に供給する直噴燃料供給手
段が設けられた気体燃料エンジンにおいて、 筒内に供給される気体燃料の、点火プラグまわりへの配
分を少なくする燃料配分調整手段が設けられていること
を特徴とする気体燃料エンジン。6. A direct injection fuel supply means for directly supplying the gaseous fuel, at least a part of which is hydrogen, into the cylinder directly after the suction of the air into the cylinder is completed. In the gas fuel engine, the gas fuel engine is provided with fuel distribution adjusting means for reducing the distribution of the gas fuel supplied into the cylinder around the spark plug.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409293A JPH06241055A (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Gas fuel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409293A JPH06241055A (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Gas fuel engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241055A true JPH06241055A (en) | 1994-08-30 |
Family
ID=12128741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409293A Pending JPH06241055A (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Gas fuel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06241055A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007064169A (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Mazda Motor Corp | Fuel injection device for hydrogen rotary engine |
| WO2018105133A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 杉山 修 | Hydrogen fluid closed cycle device |
| CN113389637A (en) * | 2021-06-29 | 2021-09-14 | 北京工业大学 | Air inlet humidifying quality adjusting hydrogen rotor machine and control method |
-
1993
- 1993-02-12 JP JP2409293A patent/JPH06241055A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007064169A (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Mazda Motor Corp | Fuel injection device for hydrogen rotary engine |
| JP4609718B2 (en) * | 2005-09-02 | 2011-01-12 | マツダ株式会社 | Fuel injection device for hydrogen rotary engine |
| WO2018105133A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 杉山 修 | Hydrogen fluid closed cycle device |
| CN113389637A (en) * | 2021-06-29 | 2021-09-14 | 北京工业大学 | Air inlet humidifying quality adjusting hydrogen rotor machine and control method |
| CN113389637B (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-31 | 北京工业大学 | Air inlet humidifying quality adjusting hydrogen rotor machine and control method |
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