JPS63129137A - ガス燃料エンジンのエンジンブレ−キ作動機構 - Google Patents

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〕 本発明は、ガス燃料エンジン、特に筒内直接噴射系によ
ってガス燃料を供給しその燃料調節によってエンジン出
力を制御するガス燃料エンジンにおいて、エンジンブレ
ーキを有効に効かせるための機構に関するものである。

〔従来の技術〕

ガス燃料エンジンは、ガソリンエンジンと同様に火花点
火を行っている。火花点火によるエンジンは、一般にそ
の圧縮比が８〜１２程度であり、ディーゼルエンジンの
ような圧縮点火によるエンジンの圧縮比（２０程度）に
比べて小さい。

ところで、エンジンブレーキの作用を分析してみると、
ディーゼルエンジンのように圧縮比の大きいエンジンの
場合には、圧縮行程での仕事がエンジンブレーキに大き
く作用するのに対し、火花点火エンジンのように圧縮比
の小さいエンジンの場合には、圧縮仕事が小さいため、
むしろ吸気行程での仕事がエンジンブレーキに大きく作
用している。そのため、火花点火エンジンにおいてエン
ジンブレーキの効きを良くさせるためには、吸気行程で
の仕事を増大させる必要がある。

このような要求に対して、ガソリンエンジンやＬＰＧエ
ンジンの場合には、アクセルペダルの解放に伴って吸気
絞り弁が閉じ、吸気、管内が負圧になって吸気行程での
仕事が大きくなるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、比体積が大きく引火性の高いガス、たとえば
水素ガス等を燃料とするガス燃料エンジンの場合には、
筒内直接噴射法によって燃料を供給することが良く行わ
れており、このようなガス燃料エンジンは、ガス燃料の
流量を直接コントロールしてエンジン出力を制御するた
め、ガソリンエンジンやＬＰＧエンジンのように吸気空
気量を調節する必要がなく、したがって、吸気絞り弁を
有していない。

そのため、エンジン回転速度を落とすべく燃料の供給を
断っても、吸気管内を負圧にすることができず、エンジ
ンブレーキの効きが不十分であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のガス燃料エンジンのエンジンブレーキ作動機構
は上記問題点に鑑みてなされたものであり、エンジン回
転速度が所定値以上であり且つ前記筒内直接噴射系によ
るガス燃料供給量がほぼ最少量に絞られたときに閉塞す
る吸気絞り弁を吸気管内に設けたものである。

〔作用〕

エンジン回転速度が所定回転速度以上であるときに、ア
クセルペダルを解放（解除）してガス燃料の供給を最少
にすると、吸気絞り弁が閉じて吸気管内が負圧になり、
エンジンの吸気行程における仕事量が増す。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図であり、第２図
は第１図におけるエンジン１の弁の位置を示す平面配置
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２および３、ガス燃料供給弁４並びに排気弁５が
設けられており、各弁は不図示のカムシャフトによりそ
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を介して混合気（ま、たは空気）
が導入されるようになっており、ガス燃料供給弁４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５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。

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、筒内直接噴射系の燃料供給経路を構成している
。

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。

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。

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。与え
られる制御電流はエンジン回転速度に応じて変化するよ
うに制御されており、エンジン回転速度が増大すれば弁
開度が大きくなるようになっている。

機械弁１４は、アクセルペダル操作に連動して弁開度の
調節が行われる弁である。すなわち、アクセルペダルを
踏み込むことにより、ブーＩＪ　１６が矢印Ａ方向に回
動してレバー１７を上方（矢印Ｂ方向）に引き上げ、弁
開度を増大させるようになっている。

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。

一方、本実施例のガス燃料エンジンは、ドライバビリテ
ィの向上を目的として予混合系の燃料供給経路も持って
いる。すなわち、上述した筒内直接噴射系の途中にある
調圧器１２と流量比例電磁弁１３との間から分かれて調
圧器２０．遮断弁２１を経由し吸気管６の延長上にある
混合器２２に至る予混合系の燃料供給経路が形成されて
いる。

調圧器２０は、調圧器１２において３気圧に調整された
ガス圧をさらに大気圧〜０．３気圧程度にまで減圧する
手段である。遮断弁２１は、遮断弁１５と同様にオンオ
フ制御可能な電磁弁である。

混合器２２はベンチュリを有しており、ここから吸入空
気量にほぼ比例した、すなわちエンジン回転速度にほぼ
比例した量の水素ガスが噴射される６だだし、ここでの
ガス燃料供給は、筒内直接噴射系におけるガス燃料供給
に対する付加的なものであり、このような調圧器２０、
遮断弁２１および混谷器２２からなる予混合系の燃料供
給経路は必ずしも必要ではない。

混合器２２のエンジン１側には、吸気絞り弁２３が設け
られている。この吸気絞り弁２３はガソリンエンジンや
ＬＰＧエンジンにおける吸気絞り弁のようにアクセルペ
ダル操作により弁開度が連続的に変化するものではなく
、開状態か閉状態のいずれか一方の状態のみが選択され
るように回動する。このような吸気絞り弁２３の回動制
御は、負圧ダイヤフラムアクチュエータ２４、負圧ポン
プ２５、電磁弁２６およびエアクリーナ２７からなる絞
り弁駆動手段２８により行われる。

ここで、絞り弁駆動手段２８の動作を簡単に説明する。

電磁弁２６は定常状態においては、負圧ダイヤフラムア
クチュエータ２４をエアクリーナ２７側すなわち大気と
連通させている。このときの負圧ダイヤフラムアクチュ
エータ２４は、図示のごとくロッド２９を押上げており
、レバー３゜を介して吸気絞り弁２３を水平状態すなわ
ち開放状態にさせている。そして、後述する制御手段が
ら絞り弁閉塞信号が出力されて電磁弁２６に供給される
と、電磁弁２６は負圧ダイヤフラムアクチュエータ２４
を大気から切り離し、負圧ポンプ２５側に連通させる。

すると、負圧ダイヤフラムアクチュエータ２４はロッド
２９を下方に引き込みレバー３０を介して吸気絞り弁２
３を時計方向に回動させ、破線で示すように吸気絞り弁
２３をほぼ垂直にして閉塞状態とする。

第３図は、絞り弁駆動手段２８の電磁弁２６に対して絞
り弁閉塞信号を出力する制御手段の機能を示すブロック
図である。制御手段４０は、エンジン回転速度検出手段
４１、エンジン回転速度比較手段４２、アクセル状態検
出手段４３および絞り弁閉塞信号出力手段４４を具備し
ている。エンジン回転速度検出手段４１は、ピックアン
プコイル４５の出力パルスからエンジン回転速度Ｎを検
出し、その値Ｎをエンジン回転速度比較手段４２に供給
する。エンジン回転速度比較手段４２は、入力したエン
ジン回転速度Ｎの値がアイドリング回転速度よりも大き
めの値をもつ所定の回転速度Ｎ０以上のときに、中高速
回転信号を出力する。

一方、アクセル状態検出手段４３は、アクセルペダルま
たは機械弁１４のブーＩＪ１６の同軸上に取り付けられ
たアクセルセンサ４６の出力信号に基づいて、アクセル
ペダルが解放されているか否かを検出する。アクセル状
態検出手段４３は、アクセルペダルが解放されているこ
と検出すると、すなわち、機械弁１４が最小開度である
か若しくは閉じられていることを検出すると、アクセル
解放信号を出力する。絞り弁閉塞信号出力手段４４は、
中高速回転信号およびアクセル解放信号の両方を入力し
ている間、絞り弁閉塞信号を絞り弁駆動手段２８の電磁
弁２６に対して出力する。

なお、制御手段４０を、ＣＰＵ、記憶部および入出力イ
ンターフェースを備えたマイクロコンピュータで構成し
た場合には、第４図に示すフローチャートにしたがって
動作させることになる。

つぎに、吸気絞り弁２３の動作をエンジン１の作動状態
と関連付けて説明する。エンジン１がアイドリング状態
にあるときには、制御手段４ｏのアクセル状態検出手段
４３からアクセル解放信号が出力さているが、エンジン
回転速度が規定値Ｎ。

よりも低いためエンジン回転速度比較手段４２がら中高
速回転信号が出力されておらず、そのために制御手段４
０から絞り弁閉塞信号は出力されない。したがって、負
圧ダイヤフラムアクチュエータ２４は大気との連通状態
を維持しており、吸気絞り弁２４は開いている。なお、
本実施例ではアイドリング時の燃料は混合器２２から吸
気管６を介してエンジン１に供給しているが、予混合系
を持たない場合には、筒内直接噴射系から供給すること
になる。

さて、この状態からアクセルペダルを踏み込んで機械弁
１４を開いてゆくと、ガス燃料供給弁４から供給される
水素ガスの流量が増大し、エンジン回転速度が上昇する
。ところで、アクセルペダルの踏み込むと、アクセル状
態検出手段４３からのアクセル解放信号の出力がな（な
る。そのため、エンジン回転速度に係わらず、絞り弁閉
塞信号は出力されない。したがって、この場合も吸気絞
り弁２３は開いたままとなっている。

一方、このアクセル・操作によってエンジン回転速度は
規定回転速度ＮＯを越え、エンジン回転速度比較手段４
２からは中高速回転信号が出力されており、ここで、ア
クセルペダルを解放すると、アクセル状態検出手段４３
からアクセル解放信号が出力され、すでにエンジン回転
速度比較手段４２から出力されている中高速回転信号と
に゛よって絞り弁閉塞信号出力手段４４は絞り弁閉塞信
号を出力する。絞り弁駆動手段２８の電磁弁２６は、絞
り弁閉塞信号を入力することにより、負圧ダイヤフラム
アクチュエータ２４を負圧ポンプ２５に連通させ、負圧
ダイヤフラムアクチュエータ２４を駆動して吸気絞り弁
２３を閉塞する。そのため吸気管６は負圧状態となって
エンジンブレーキが有効に効きだす。

その後、Ｎ＜Ｎｏになれば、すなわち、アイドリング状
態やアクセル状態に再び戻れば、吸気絞り弁２３は上述
した動作手順にしたがって開かれる。

なお、吸気絞り弁２３が閉塞すると、吸気管６内が負圧
になることから逆火の発生が懸念されるが、実際には混
合器２２のベンチュリにおける吸気空気流量が減少する
ため、ベンチュリからの水素ガス流出はほとんどなくな
り、逆火はまず起こらない。しかし、この場合、絞り弁
閉塞信号に基づいて遮断弁２１をオフすれば、完全に逆
火を防ぐことができる。

また、本実施例は水素ガスを燃料とするものであるが、
メタンガス等水素ガス以外のガスを燃料とするエンジン
にも適用することができる。

また、絞り弁駆動手段として負圧ダイヤフラムアクチュ
エータを利用しているが、これに限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のガス燃料エンジンのエンジ
ンブレーキ作動機構によれば、エンジン回転速度が所定
回転速度以上であるときに、アクセルペダルを解放して
ガス燃料の供給を最少にすると、吸気絞り弁が閉じて吸
気管内が負圧になり、エンジンの吸気行程における仕事
量が増す。そのため、エンジンブレーキの効きが良くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はエン
ジンに設けられた弁の位置を示す平面配置図、第３図は
制御手段の機能を示すブロック図、第４図は制御手段を
マイクロコンピュータで構成した場合のフローチャート
である。 １・・・エンジン、２，３・・・吸気弁、４・・・ガス
燃料供給弁、５・・・排気弁、６・・・吸気管、１０・
・・水素吸蔵合金タンク、２３・・・吸気絞り弁、２８
・・・絞り弁駆動手段、４０・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料供給経路として筒内直接噴射系を有し、この筒内直
   接噴射系から供給する燃料流量を調節することによりエ
   ンジン出力を制御するガス燃料エンジンにおいて、エン
   ジン回転速度が所定値以上であり且つ前記筒内直接噴射
   系によるガス燃料供給量がほぼ最少量に絞られていると
   きに閉塞する吸気絞り弁が吸気管内に設けられているこ
   とを特徴とするガス燃料エンジンのエンジンブレーキ作
   動機構。