JPH0799122B2 - ガス燃料エンジンの出力制御装置 - Google Patents
ガス燃料エンジンの出力制御装置Info
- Publication number
- JPH0799122B2 JPH0799122B2 JP61268652A JP26865286A JPH0799122B2 JP H0799122 B2 JPH0799122 B2 JP H0799122B2 JP 61268652 A JP61268652 A JP 61268652A JP 26865286 A JP26865286 A JP 26865286A JP H0799122 B2 JPH0799122 B2 JP H0799122B2
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- Japan
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- valve
- engine
- gas
- flow rate
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Classifications
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水素等のガスを燃料として駆動するエンジン
に関するものであり、特に、圧縮行程において直接筒内
に燃料を供給する経路を有するエンジンの出力制御装置
に関するものである。
に関するものであり、特に、圧縮行程において直接筒内
に燃料を供給する経路を有するエンジンの出力制御装置
に関するものである。
ガス燃料エンジンにおいて、筒内に直接燃料を噴射する
方法としてインジェクタを用いる方法がある。しかし、
たとえば３気圧程度の低圧の水素ガスを燃料とするよう
な場合には最大で行程容積の30％程度にもおよぶ大量の
ガスを導入しなければならず、かかる大量のガス供給は
現状のインジェクタでは実現することができない。
方法としてインジェクタを用いる方法がある。しかし、
たとえば３気圧程度の低圧の水素ガスを燃料とするよう
な場合には最大で行程容積の30％程度にもおよぶ大量の
ガスを導入しなければならず、かかる大量のガス供給は
現状のインジェクタでは実現することができない。
これに対して、一般的なガソリンエンジンの吸排気弁の
ように、エンジン回転速度に同期して開閉を行う機械式
の弁を用いてガス燃料を直接筒内に供給する方法が考え
られ、この方法によれば大量のガス供給は可能である。
但し、このような機械式ガス燃料供給弁自体はガス燃料
供給量を調節することができないため、この場合にはガ
ス燃料供給量を調節するための手段が別途必要となる。
特に、自動車用等のエンジンでは、エンジン回転速度お
よびアクセル操作に追従してエンジン出力を制御する必
要があり、そのためのガス燃料調節手段が必ず必要とな
る。具体的には自動車用等のエンジンのでは、次の２つ
の動作をガス燃料調節を行う必要がある。
ように、エンジン回転速度に同期して開閉を行う機械式
の弁を用いてガス燃料を直接筒内に供給する方法が考え
られ、この方法によれば大量のガス供給は可能である。
但し、このような機械式ガス燃料供給弁自体はガス燃料
供給量を調節することができないため、この場合にはガ
ス燃料供給量を調節するための手段が別途必要となる。
特に、自動車用等のエンジンでは、エンジン回転速度お
よびアクセル操作に追従してエンジン出力を制御する必
要があり、そのためのガス燃料調節手段が必ず必要とな
る。具体的には自動車用等のエンジンのでは、次の２つ
の動作をガス燃料調節を行う必要がある。
（１）アクセルが一定でもエンジン回転速度が変われ
ば、少なくとも常用範囲においては、 （dT/dN）θ＝CONST.＜０ …（１） を満足するように自動的にガス燃料供給量が変化するこ
と。但し、上式においてＴはトルク、Ｎはエンジン回転
速度、θはアクセル開度である。
ば、少なくとも常用範囲においては、 （dT/dN）θ＝CONST.＜０ …（１） を満足するように自動的にガス燃料供給量が変化するこ
と。但し、上式においてＴはトルク、Ｎはエンジン回転
速度、θはアクセル開度である。
（２）一定回転速度でも出力トルクがアクセル操作で応
答性良く考えられること。
答性良く考えられること。
しかしながら、実際にはこのような異なった２つの機能
を同時に満たして応動するガス燃料調節手段は未だ考え
られておらず、機械式弁による筒内直接噴射法では所望
の出力制御ができなかった。
を同時に満たして応動するガス燃料調節手段は未だ考え
られておらず、機械式弁による筒内直接噴射法では所望
の出力制御ができなかった。
本発明のガス燃料エンジンの出力制御装置は上記問題点
に鑑みてなされたものであり、ガス燃料源と機械式ガス
燃料供給弁との間に、検出子によって検出されたエンジ
ン回転速度に応じて開口面積が変化する第１の制御弁
と、アクセル操作に応動しアクセル操作子の操作量に対
応して開口面積が変化する第２の制御弁と、前記第１の
制御弁および第２の制御弁の上流に位置しガス燃料圧力
をほぼ一定に調節する調圧器とを直列に設けたものであ
る。
に鑑みてなされたものであり、ガス燃料源と機械式ガス
燃料供給弁との間に、検出子によって検出されたエンジ
ン回転速度に応じて開口面積が変化する第１の制御弁
と、アクセル操作に応動しアクセル操作子の操作量に対
応して開口面積が変化する第２の制御弁と、前記第１の
制御弁および第２の制御弁の上流に位置しガス燃料圧力
をほぼ一定に調節する調圧器とを直列に設けたものであ
る。
エンジン回転速度に対応する制御弁とアクセル操作に対
応する制御弁とを別体して２段階で制御を行っているの
で、アクセル操作を固定してもエンジン回転速度に応じ
てガス燃料供給量を変えることができ、一方、定回転速
度でもアクセル操作によりガス燃料供給量を変えて出力
トルクを変化させることができる。
応する制御弁とを別体して２段階で制御を行っているの
で、アクセル操作を固定してもエンジン回転速度に応じ
てガス燃料供給量を変えることができ、一方、定回転速
度でもアクセル操作によりガス燃料供給量を変えて出力
トルクを変化させることができる。
以下、実施例と共に本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。エンジ
ン１のシリンダヘッド部には、２個の吸気弁（そのうち
１個は符号２をもって図示されている）とガス燃料供給
弁３と不図示の排気弁が設けられており、吸気弁はカム
シャフト４により、ガス燃料供給弁３と排気弁はカムシ
ャフト５によりそれぞれエンジン回転に同期して開閉制
御されるようになっている。吸気弁２には吸気管６を介
して空気が導入されるようになっており、ガス燃料供給
弁３にはガス燃料導入管７を介して水素ガスが導入され
るようになっている。また、排気弁から排出された排気
ガスは排気管８を介して外に放出されるようになってい
る。なお、符号９で示されている部分はピストンであ
る。
ン１のシリンダヘッド部には、２個の吸気弁（そのうち
１個は符号２をもって図示されている）とガス燃料供給
弁３と不図示の排気弁が設けられており、吸気弁はカム
シャフト４により、ガス燃料供給弁３と排気弁はカムシ
ャフト５によりそれぞれエンジン回転に同期して開閉制
御されるようになっている。吸気弁２には吸気管６を介
して空気が導入されるようになっており、ガス燃料供給
弁３にはガス燃料導入管７を介して水素ガスが導入され
るようになっている。また、排気弁から排出された排気
ガスは排気管８を介して外に放出されるようになってい
る。なお、符号９で示されている部分はピストンであ
る。
第２図は、エンジン１の各弁の開閉タイミングを示すタ
イミングチャートである。同図から明らかなように、こ
のエンジン１では、圧縮行程前段において、ガス燃料供
給弁３（第２図では簡単のため、単に「燃料弁」と表示
している）を開いている。
イミングチャートである。同図から明らかなように、こ
のエンジン１では、圧縮行程前段において、ガス燃料供
給弁３（第２図では簡単のため、単に「燃料弁」と表示
している）を開いている。
一方、このようなエンジン１に対するガス燃料の供給源
として、水素吸蔵合金タンク10が配備されており、この
水素吸蔵合金タンク10とエンジン１のガス燃料供給管７
との間には、ガスフィルタ11、調圧器12、流量比例電磁
弁13、機械弁14および遮断弁15が順次直列に挿入されて
いる。
として、水素吸蔵合金タンク10が配備されており、この
水素吸蔵合金タンク10とエンジン１のガス燃料供給管７
との間には、ガスフィルタ11、調圧器12、流量比例電磁
弁13、機械弁14および遮断弁15が順次直列に挿入されて
いる。
ガスフィルタ11は、水素吸蔵合金タンク10から出力され
た水素ガス中に混入している水素吸蔵合金の粉状物等を
除去するためのものである。
た水素ガス中に混入している水素吸蔵合金の粉状物等を
除去するためのものである。
調圧器12は、ガスフィルタ11側から供給されるガス燃料
としての水素ガスの圧力を約３気圧に調圧する手段であ
る。
としての水素ガスの圧力を約３気圧に調圧する手段であ
る。
流量比例電磁弁13は、制御電流値に応じて開度が自由に
調節できる電磁弁であり、供給される水素ガスの圧力が
調圧器12により一定になっていることから、制御電流に
よりガス流量を制御できるようになっている。なお、制
御電流は後述する制御手段から与えられる。また、流量
比例電磁弁13の内部のガス通路にはバイパス16が設けら
れており、弁を完全に閉じてもこのバイパス16から水素
ガスが漏れるようになっていて、アイドリング時の燃料
としてエンジン１に供給されるようになっている。な
お、バイパス16から漏れる水素ガスの量はアジャストス
クリュー17によって調整が可能となっている。
調節できる電磁弁であり、供給される水素ガスの圧力が
調圧器12により一定になっていることから、制御電流に
よりガス流量を制御できるようになっている。なお、制
御電流は後述する制御手段から与えられる。また、流量
比例電磁弁13の内部のガス通路にはバイパス16が設けら
れており、弁を完全に閉じてもこのバイパス16から水素
ガスが漏れるようになっていて、アイドリング時の燃料
としてエンジン１に供給されるようになっている。な
お、バイパス16から漏れる水素ガスの量はアジャストス
クリュー17によって調整が可能となっている。
機械弁14は、アクセルペダル操作に連動して弁開度が調
節可能となっている。すなわち、本発明に係るアクセル
操作子としてのアクセルペダルを踏み込むことにより、
このアクセルペダルの踏み込み量に対応してＬ字レバー
29が矢印Ａ方向に回動して弁の開口面積が広がるように
なっている。この機械弁14にも、流量比例電磁弁13の場
合と同様の理由によりバイパス18およびアジャストスク
リュー19が設けられている。
節可能となっている。すなわち、本発明に係るアクセル
操作子としてのアクセルペダルを踏み込むことにより、
このアクセルペダルの踏み込み量に対応してＬ字レバー
29が矢印Ａ方向に回動して弁の開口面積が広がるように
なっている。この機械弁14にも、流量比例電磁弁13の場
合と同様の理由によりバイパス18およびアジャストスク
リュー19が設けられている。
遮断弁15は電磁弁であるが、流量比例電磁弁13と異な
り、単にオンオフ制御のみを行うことができるものであ
る。
り、単にオンオフ制御のみを行うことができるものであ
る。
第３図は流量比例電磁弁13の制御手段を示すブロック図
である。制御手段20は、中央処理装置（CPU）21、記憶
装置（ROM、RAM）22、D/A変換器23およびDC/DC変換器24
を備えている。本発明に係る検出子としてのピックアッ
プコイル25等からエンジン回転速度に同期したパルス信
号を入力すると、CPU21は該信号に基づいてエンジン回
転速度を算出し、対応するデジタル出力値を出力する。
このデジタル信号はD/A変換器23でアナログ値に変換さ
れ、さらにDC/DC変換器24によって流量比例電磁弁13に
応じた制御電流値に変換されて流量比例電磁弁13に供給
される。本制御手段20では、機械弁14を全開にした状態
で、エンジン出力制御の第１の条件である上記（１）式
を満足するようにエンジン回転速度と制御電流値との関
係が定められ、記憶装置22に予め記憶されている。
である。制御手段20は、中央処理装置（CPU）21、記憶
装置（ROM、RAM）22、D/A変換器23およびDC/DC変換器24
を備えている。本発明に係る検出子としてのピックアッ
プコイル25等からエンジン回転速度に同期したパルス信
号を入力すると、CPU21は該信号に基づいてエンジン回
転速度を算出し、対応するデジタル出力値を出力する。
このデジタル信号はD/A変換器23でアナログ値に変換さ
れ、さらにDC/DC変換器24によって流量比例電磁弁13に
応じた制御電流値に変換されて流量比例電磁弁13に供給
される。本制御手段20では、機械弁14を全開にした状態
で、エンジン出力制御の第１の条件である上記（１）式
を満足するようにエンジン回転速度と制御電流値との関
係が定められ、記憶装置22に予め記憶されている。
下表はエンジン回転速度、制御電流および流量比例電磁
弁13における水素ガス流量の関係の一具体例を示すもの
であり、第４図はそのうちのエンジン回転速度とガス流
量との関係をグラフ表示したものである。
弁13における水素ガス流量の関係の一具体例を示すもの
であり、第４図はそのうちのエンジン回転速度とガス流
量との関係をグラフ表示したものである。
このように、流量比例電磁弁13の動作特性は、機械弁14
を全開にした状態を前提として設定されているので、エ
ンジン出力制御の第２の条件、すなわち、アクセル操作
によって一定回転速度でも出力トルクを変えられること
が満たされる。
を全開にした状態を前提として設定されているので、エ
ンジン出力制御の第２の条件、すなわち、アクセル操作
によって一定回転速度でも出力トルクを変えられること
が満たされる。
つぎに、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。
る。
エンジン始動スイッチの投入により、不図示のセルモー
タが駆動してクランキング動作が行われると共に遮断弁
15が開かれる。この時点では、流量比例電磁弁13および
機械弁14はいずれも閉じているが、水素吸蔵合金タンク
10からの水素ガスは、バイパス16および18を通って遮断
弁15まできているため、上記遮断弁15の開放によってガ
ス燃料供給弁３に供給されることになる。エンジン１で
は、クランキングされることにより、第２図に示すタイ
ミングで、吸気弁、ガス燃料供給弁および排気弁の開閉
ならびに火花点火が行われ、アイドリング状態に入る。
タが駆動してクランキング動作が行われると共に遮断弁
15が開かれる。この時点では、流量比例電磁弁13および
機械弁14はいずれも閉じているが、水素吸蔵合金タンク
10からの水素ガスは、バイパス16および18を通って遮断
弁15まできているため、上記遮断弁15の開放によってガ
ス燃料供給弁３に供給されることになる。エンジン１で
は、クランキングされることにより、第２図に示すタイ
ミングで、吸気弁、ガス燃料供給弁および排気弁の開閉
ならびに火花点火が行われ、アイドリング状態に入る。
アイドリング時においても、流量比例電磁弁13および機
械弁14はいずれも引き続き閉じたままであり、水素ガス
の供給はバイパス16および18を経由して為されている。
この状態から、アクセルペダルを操作して、機械弁14を
開くと、エンジン１への水素ガス供給量が増えてエンジ
ン回転速度が上昇する。エンジン回転速度は、制御手段
20において常に検出されており、制御手段20は、エンジ
ン回転速度に応じて、流量比例電磁弁13に制御電流を供
給する。流量比例電磁弁13は、そのエンジン回転速度に
おいて仮に機械弁14が全開であった場合に第４図の特性
に示すガス流量となるように開口面積が調整されてい
る。したがって、エンジン回転速度に比例した水素ガス
流量が流量比例電磁弁13で行われながら、アクセルペダ
ル操作に連動している機械弁14で瞬時的な流量制御が行
われることになる。このアクセルペダル制御は、ガソリ
ンエンジンのアクセルペダル制御と極めて近似したレス
ポンスを操作者（運転者）に与えることができる。
械弁14はいずれも引き続き閉じたままであり、水素ガス
の供給はバイパス16および18を経由して為されている。
この状態から、アクセルペダルを操作して、機械弁14を
開くと、エンジン１への水素ガス供給量が増えてエンジ
ン回転速度が上昇する。エンジン回転速度は、制御手段
20において常に検出されており、制御手段20は、エンジ
ン回転速度に応じて、流量比例電磁弁13に制御電流を供
給する。流量比例電磁弁13は、そのエンジン回転速度に
おいて仮に機械弁14が全開であった場合に第４図の特性
に示すガス流量となるように開口面積が調整されてい
る。したがって、エンジン回転速度に比例した水素ガス
流量が流量比例電磁弁13で行われながら、アクセルペダ
ル操作に連動している機械弁14で瞬時的な流量制御が行
われることになる。このアクセルペダル制御は、ガソリ
ンエンジンのアクセルペダル制御と極めて近似したレス
ポンスを操作者（運転者）に与えることができる。
なお、本実施例では、吸気弁２からは単に空気を供給す
るだけであるが、空気に代えて極めて希薄な予混合水素
ガスを導入すれば、アイドリング時の燃料供給を賄うこ
とができる。その場合には流量比例電磁弁13および機械
弁14におけるバイパス16,18およびアジャストスクリュ
ー17,19は不要となる。
るだけであるが、空気に代えて極めて希薄な予混合水素
ガスを導入すれば、アイドリング時の燃料供給を賄うこ
とができる。その場合には流量比例電磁弁13および機械
弁14におけるバイパス16,18およびアジャストスクリュ
ー17,19は不要となる。
また、本実施例では、燃料ガスとして水素ガスを用いて
いるがこれに限定されるものではなく、たとえばメタン
ガス等を用いることができる。
いるがこれに限定されるものではなく、たとえばメタン
ガス等を用いることができる。
以上説明したように本発明のガス燃料エンジンの出力制
御装置によれば、検出子によって検出されたエンジン回
転速度に対応する制御弁とアクセル操作に応動しアクセ
ル操作子の操作量に対応する制御弁とを別体して２段階
で制御を行っているので、アクセル操作を固定してもエ
ンジン回転速度に応じてガス燃料供給量を変えることが
でき、一方、定回転速度でもアクセル操作によりガス燃
料供給量を変えることができる。そのため、エンジン回
転速度に同期して開閉を行う機械式の弁を用いてガス燃
料を直接筒内に供給するエンジンにおいても、エンジン
回転速度およびアクセル操作の双方に対して優れた追従
性を持つことができる。
御装置によれば、検出子によって検出されたエンジン回
転速度に対応する制御弁とアクセル操作に応動しアクセ
ル操作子の操作量に対応する制御弁とを別体して２段階
で制御を行っているので、アクセル操作を固定してもエ
ンジン回転速度に応じてガス燃料供給量を変えることが
でき、一方、定回転速度でもアクセル操作によりガス燃
料供給量を変えることができる。そのため、エンジン回
転速度に同期して開閉を行う機械式の弁を用いてガス燃
料を直接筒内に供給するエンジンにおいても、エンジン
回転速度およびアクセル操作の双方に対して優れた追従
性を持つことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本実
施例のエンジンの弁開閉時期および点火時期を示すタイ
ミングチャート、第３図は本実施例の制御手段の構成を
示すブロック図、第４図は本実施例の流量比例電磁弁13
の特性を示すグラフである。 １……エンジン、２……吸気弁、３……ガス燃料供給
弁、10……水素吸蔵合金タンク、12……調圧器、13……
流量比例電磁弁、14……機械弁、20……制御手段。
施例のエンジンの弁開閉時期および点火時期を示すタイ
ミングチャート、第３図は本実施例の制御手段の構成を
示すブロック図、第４図は本実施例の流量比例電磁弁13
の特性を示すグラフである。 １……エンジン、２……吸気弁、３……ガス燃料供給
弁、10……水素吸蔵合金タンク、12……調圧器、13……
流量比例電磁弁、14……機械弁、20……制御手段。
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮行程において機械式ガス燃料供給弁を
開くことにより筒内にガス燃料を直接供給するエンジン
において、ガス燃料源と前記気化器式ガス燃料供給弁と
の間に、検出子によって検出されたエンジン回転速度に
応じて開口面積が変化する第１の制御弁と、アクセル操
作に応動しアクセル操作子の操作量に対応して開口面積
が変化する第２の制御弁と、前記第１の制御弁および第
２の制御弁の上流に位置しガス燃料圧力をほぼ一定に調
節する調圧機とを直列に設けたことを特徴とするガス燃
料エンジンの出力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61268652A JPH0799122B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ガス燃料エンジンの出力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61268652A JPH0799122B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ガス燃料エンジンの出力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124854A JPS63124854A (ja) | 1988-05-28 |
| JPH0799122B2 true JPH0799122B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17461521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61268652A Expired - Lifetime JPH0799122B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | ガス燃料エンジンの出力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799122B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5271359A (en) * | 1990-11-20 | 1993-12-21 | Mazda Motor Corporation | Gas fuel engine |
| NL1000498C2 (nl) * | 1995-06-06 | 1996-12-09 | Tno | Inrichting voor het aan een verbrandingsmotor toevoeren van een stroom dampvormig gas. |
| CN110242442B (zh) * | 2018-03-07 | 2024-04-02 | 浙江星月实业有限公司 | 一种油气两用发动机 |
| JP2023161284A (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-07 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 水素エンジン |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58133449A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-09 | Kenji Watanabe | 水素ガスエンジン |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP61268652A patent/JPH0799122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63124854A (ja) | 1988-05-28 |
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