JPH0663852U

JPH0663852U - ガス燃料使用内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0663852U
Application number: JP428293U
Authority: JP
Inventors: 秀一中村
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス燃料の圧力エネルギを有効利用して機関出
力を向上させることを目的とする。【構成】吸気弁10が閉弁する直前の下死点付近の所定ク
ランク角位置で、クランク角センサからのクランク角信
号によって燃料供給通路12の通路開閉弁13をアクチュエ
ータ14を介して開弁駆動し、その時の吸入空気流量に応
じて所定クランク角位置で通路開閉弁13を閉弁駆動す
る。これにより、吸入空気とは別々に、ガス燃料の圧力
エネルギを利用して燃焼室５に直接、ガス燃料を噴射供
給する。従って、充填効率の向上で機関出力を向上でき
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガス燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、ガス燃料の圧力エネルギを有効利用して燃料供給を行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）等のガス燃料を使用する内燃機関が提案されている（特開平４−１０３８６４号公報、特開平４ −９４４４３号公報及び実開昭６０−９２７４２号公報等参照）。このようなガス燃料を使用する内燃機関では、ボンベやタンク内にガス燃料を高圧充填し、機関に供給する際にガス燃料を調圧弁で減圧し、吸気通路に介装したミキサーで吸気と混合させ、生成した混合気を機関の燃焼室に供給するようしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のこの種のガス燃料使用内燃機関では、吸気通路に介装したミキサーを用いて燃料を吸気通路内で噴射させて吸気と共に燃焼室に供給するため、吸気の充填効率η_Vが低下し、機関出力が低いという問題がある。本考案は上記の事情に鑑みてなされたものであり、燃料供給源に高圧充填された燃料の持つ圧力エネルギを利用して燃焼室に燃料を直接噴射供給することにより、吸気充填効率を高め機関の出力を向上させることのできるガス燃料使用内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。

【０００４】尚、燃焼室に燃料を直接噴射するものはあるが、低圧噴射であり、また、ガス燃料使用内燃機関ではない（マツダ技報，Ｎｏ．９（１９９１年），「低圧直噴層状給気エンジンの研究」参照）。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本考案のガス燃料使用内燃機関の燃料供給装置では、吸気弁の閉弁時期を下死点近傍に設定し、燃焼室を構成するシリンダヘッド部に、燃料を高圧充填した燃料供給源に接続する燃料供給通路を開口して該開口部に通路開閉弁を設ける一方、吸入空気流量検出手段と、クランク角検出手段と、該クランク角検出手段からのクランク角検出信号に基づいて前記通路開閉弁を燃焼室内に直接燃料を噴射すべく下死点近傍で開弁駆動すると共に前記吸入空気流量検出手段で検出される吸入空気流量に応じて通路開閉弁の閉弁時期を可変制御する弁駆動制御手段とを備えて構成した。

【０００６】

【作用】

かかる構成において、吸気弁閉弁時期付近において、クランク角検出手段からの信号に基づいて燃料供給通路開口部の通路開閉弁を開弁し、燃料供給源に高圧充填されたガス燃料を、燃料の圧力エンジンを利用して燃焼室に直接噴射供給する。そして、吸入空気流量検出手段からの吸入空気流量検出値に基づいて閉弁時期を適切に可変制御して燃料噴射量を吸入空気流量に見合った量に制御する。

【０００７】このように、ガス燃料の圧力を利用してガス燃料を直接燃焼室内に急速供給することにより、吸気通路に燃料を噴射させない分、吸気充填効率を向上でき機関出力を向上できるようになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２に本実施例のガス燃料使用内燃機関の要部構成を示す。図において、機関本体１には、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とに囲まれてピストン４が往復動する燃焼室５が形成されている。前記シリンダヘッド３には、燃焼室５に開口して吸気ポート６及び排気ポート７が設けられ、シリンダヘッド３の側面には、吸気ポート６及び排気ポートにそれぞれ接続して吸気マニホールド８及び排気マニホールド９が設けられている。前記吸気ポート６及び排気ポート７の燃焼室開口部には、吸気弁１０及び排気弁１１がそれぞれ設けられている。そして、前記吸気弁１０は閉弁時期が図５に示すように下死点ＢＤＣ付近に設定してある。

【０００９】また、シリンダヘッド３には、ガス燃料を燃焼室５に供給するための燃料供給通路１２が形成され、燃焼室５の略中心部付近に開口している。前記燃料供給通路１２の燃焼室開口部には、通路開閉弁１３が設けられ、後述するコントロールユニット２０によって駆動制御されるアクチュエータ１４によって開閉駆動する構成である。前記燃料供給通路１２は、燃料供給管１５を介して燃料を高圧充填した燃料供給源としての燃料タンク１６に連通している。前記燃料供給管１５には、燃料圧力を調整する調圧弁１７が介装されている。また、燃料タンク１６の燃料出口には、過流防止弁１８が設けられている。また、シリンダヘッド３の燃焼室略中心付近には点火プラグ１９が装着されている。

【００１０】前記コントロールユニット２０は、マイクロコンピュータ等で構成され、図３に示すように、各種センサ類からの信号に基づいて前記アクチュエータ１４を介して通路開閉弁１３を開閉駆動制御し、点火装置２１を介して点火プラグ１９の点火時期を制御する。前記コントロールユニット２０に入力する信号としては以下のようなものがある。

【００１１】吸入空気流量検出手段としてのエアフローメータ２２からの吸入空気流量信号、クランク角検出手段としてのクランク角センサ２３からのクランク角信号、水温センサ２４からの機関冷却水温度信号、スロットルセンサ２５からのスロットル弁開度信号、Ｏ₂センサ２６からの空燃比検出信号、過流防止弁１８に装着された圧力センサ２７からの燃料圧力信号等である。尚、バキュームスイッチ２８、ギヤポジションセンサ２９からの信号も入力している。そして、コントロールユニット２０は、これら各検出信号に基づいて、図４のフローチャートに示すように、機関運転状態を読み込み、燃料供給量の調量制御を実行し、点火制御を実行する。前記燃料供給量の調量制御では、図５に示すように、吸気弁１０が閉弁する吸気行程の下死点付近で通路開閉弁１３を開弁駆動し（図５中、ＦＶＯで示す）、吸入空気流量に応じて通路開閉弁１３の閉弁時期を可変制御（図５中、ＦＶＣ₁、ＦＶＣ₂、ＦＶＣ₃で示す）し、適切な燃料量を燃焼室５内に噴射制御するようにしている。従って、コントロールユニット２０とアクチュエータ１４とで弁駆動制御手段を構成している。

【００１２】尚、図５中、ＩＶＯ及びＩＶＣは、それぞれ吸気弁１０の開弁位置と閉弁位置を示し、ＥＶＯとＥＶＣは、それぞれ排気弁１１の開弁位置と閉弁位置を示している。ＴＤＣは上死点、ＢＤＣは下死点である。次に動作を説明する。機関が始動して吸気弁１０が図５中のＩＶＯ〜ＩＶＣの期間、開弁して吸気が吸気ポート６を通って燃焼室５に吸入される。かかる吸入行程において、吸気弁５が閉弁する直前の所定のクランク角位置（図５中、ＦＶＯ）になると、クランク角センサ２３からの信号によってコントロールユニット２０からアクチュエータ１４に駆動信号が出力され、通路開閉弁１３を開弁駆動する。すると、高圧で燃料タンク１６に充填されているガス燃料が、調圧弁１７で調圧された後、燃料供給管１５からシリンダヘッド３の燃料供給通路１２を介してガス燃料自身の持つ圧力エネルギによって燃焼室５内に噴射して急速充填する。その後、その時の吸入空気流量に応じてコントロールユニット２０で演算された通路開閉弁１３の閉弁時期とクランク角センサ２３からのクランク角検出位置が一致すると、アクチュエータ１４を介して通路開閉弁１３を閉弁駆動して、ガス燃料の供給を停止する。通路開閉弁１３の開弁期間は、機関の負荷が大きくなる程長く（図５中、ＦＶＣ₂は高負荷時、ＦＶＣ₃が低負荷時、ＦＶＣ₁が中間負荷時に相当する）なり、負荷に応じた燃料量が供給される。そして、その後の所定クランク角位置で点火装置２１によって点火プラグ１９を点火させて燃焼させる。

【００１３】尚、圧力センサ２７からの燃料圧力値の変動によって通路開閉弁１３の閉弁時期を補正制御することでより精度の良い燃料噴射制御ができる。このように、吸気燃焼室に吸入する吸気とは別に、ガス燃料の持つ圧力エネルギを利用して、ガス燃料を直接燃焼室５内に急速充填するようにすれば、従来のように吸気系にガス燃料を噴射する場合に比べて、吸気量を大きくでき吸気充填効率が向上して機関の出力を向上できる。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、燃料供給通路を燃焼室に直接開口させ、通路開閉弁によって通路を開通することで、ガス燃料自身の持つ圧力エネルギを利用して噴射供給するように構成し、吸気とは別の経路でガス燃料を燃焼室に供給する構成としたので、従来のガス燃料使用の内燃機関に比べて、吸気充填効率を高めることができ、機関の出力の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の機関本体の縦断面図

【図２】同上実施例のシリンダヘッド部の水平断面図

【図３】同上実施例の制御系のブロック図

【図４】同上実施例の制御動作を説明するフローチャー
ト

【図５】同上実施例の吸気弁、排気弁、通路開閉弁の開
閉タイミングを示す図

【符号の説明】

１機関本体３シリンダヘッド６吸気ポート１０吸気弁１２燃料供給通路１３通路開閉弁１４アクチュエータ１６燃料タンク２０コントロールユニット２２エアフローメータ２３クランク角センサ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】吸気弁の閉弁時期を下死点近傍に設定
し、燃焼室を構成するシリンダヘッド部に、燃料を高圧
充填した燃料供給源に接続する燃料供給通路を開口して
該開口部に通路開閉弁を設ける一方、吸入空気流量検出
手段と、クランク角検出手段と、該クランク角検出手段
からのクランク角検出信号に基づいて前記通路開閉弁を
燃焼室内に直接燃料を噴射すべく下死点近傍で開弁駆動
すると共に前記吸入空気流量検出手段で検出される吸入
空気流量に応じて通路開閉弁の閉弁時期を可変制御する
弁駆動制御手段とを備えて構成したことを特徴とするガ
ス燃料使用内燃機関の燃料供給装置。