JPS63131866A - ガス燃料エンジンの点火時期制御装置 - 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、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
ンジンの点火時期制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ガス燃料エンジンでは、一般に火花点火が行われており
、ガソリンエンジン等と同様に圧縮行程の後半において
電気火花を発生させ、圧縮されたガス燃料を燃焼させる
ことにより駆動力を得ている。そして、通常、理想的な
燃焼を行わせるために、たとえばエンジン回転速度に応
じて点火時期（進角度）を変化させる等の制御を行って
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、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
ジンの場合には、エンジン回転速度に応じて点火時期を
制御するのみでは、逆火等の異常燃焼の発生を十分に防
止できないことがわかった。すなわち、この種のガス燃
料エンジンでは、アクセル操作が即燃料の増減に繋がる
ため、シリンダ内のガス燃料濃度が急激に大きく変化す
る。一方、水素ガス等の引火性の高いガスを燃料とする
場合には、ガスの濃度が燃焼速度に大きな影響を与える
ため、アクセル操作の仕方によっては逆火等の異常燃焼
が起こってしまうのである。

〔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点火時期制御装置は上記問
題点に鑑みてなされたものであり、エンジン回転速度お
よび前記筒内直接噴射系における燃料流量調節弁の弁開
度に応じて点火時期を変化させるものである。

〔作用〕

エンジン回転速度および筒内の燃料ガス濃度に応じた理
想的な燃焼を起こさせることができる。

〔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、答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、符号２４で示
される部分は点火プラグである。

第３図はエンジン１の答弁の開閉タイミングおよび点火
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、圧縮行程前半に
おいて、ガス燃料供給弁４（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。なお、点
火時期制御に関する詳細な説明は後述する。

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、プーリ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。プーリ１６の軸には、
弁開度センサ１８が取り付けられており、プーリ１６の
回動角度すなわち機械弁１４の弁開度に応じた電気信号
を点火時期制御を行う制御手段１９に対して出力する。

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。

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および混合器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。

第４図は、制御手段１９の機能を示すブロック図である
。制御手段１９は、エンジン回転速度検出手段３１、弁
開度検出手段３２、マツプメモリ３３、点火時期算出手
段３４および点火時期信号発生手段３５を具備している
。エンジン回転速度検出手段３１は、ピックアップコイ
ル３６の出力パルスからエンジン回転速度Ｎを検出し、
その値を点火時期算出手段３４に与える手段である。弁
開度検出手段３２は、機械弁１４に取り付けられた弁開
度センサ１８の出力信号に基づいて機械弁１４の弁開度
θＶを検出し、その値を点火時期算出手段３４に与える
手段である。点火時期算出手段３４は、弁開度θＶおよ
びエンジン回転速度Ｎを入力し、両データをアドレス情
報としてマツプメモリ３３から点火時期（進角度θＡＤ
：上死点の手前を示す角度）を読み出す。マツプメモリ
３３には、たとえば下表に示すようなデータが記憶され
ている。

なお、さらに精度の高い進角度を求めたい場合には、上
記の表よりも詳細に割り付けされたデータをマツプメモ
リ３３に記憶させることの他に、点火時期算出手段３４
において補完法による演算を施すこと等が考えられる。

点火時期信号発生手段３５は、ピックアップコイル３６
からのパルス出力のタイミングを基準とし、点火時期算
出手段３４で算出された進角度θ。

の点火時期信号を出力する。この点火時期信号は、イグ
ナイタ、ディストリビータ、点火プラグ等で構成される
点火系３８に与えられる。

なお、制御手段１９は、通常は、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
で構成されており、第５図に示すシーケンスフローに従
って動作させる。

このような本実施例のガス燃料エンジンは、たとえば８
００ｒｐｍ程度で回転しているアイドリング運転時（弁
開度θｖ＝０９の時）には進角度θＡＤ＝５０度となり
、エンジン回転速度Ｎが４００Ｏｒｐｍで機械弁１４の
弁開度θｖ＝４０”程度の時には、進角度θＡＤ−２６
度となる。いずれの場合も、上死点後約７度から８度程
度（最大で１００度程）の時点で燃料が燃え尽きること
になり、理想的な燃焼が行われる。すなわち、エンジン
の駆動状態に係わらず常に理想的な燃焼を行わせること
ができる。換言すれば、いかなるエンジン回転速度、い
かなる負荷状態においても逆火等の異常燃焼が起こるこ
とがない。

〔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点火時
期制御装置によれば、エンジン回転速度および筒内の燃
料ガス濃度に応じた理想的な燃焼を８侍させることがで
きるので、いかなる場合にも逆火等の異常燃焼が発生し
ない。

【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
エンジンの弁開閉タイミングおよび点火タイミングを示
すタイミングチャート、第４図は制御手段の機能を示す
ブロック図、第５図は制御手段をマイクロコンピュータ
で構成した場合のシーケンス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、１８・・・弁開度センサ、１
９・・・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
   ジン回転速度および前記筒内直接噴射系における燃料流
   量調節弁の弁開度に応じて点火時期を変化させることを
   特徴とするガス燃料エンジンの点火時期制御装置。