JPH0826819B2 - 水素エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水素エンジンの燃料供給装置に係り、特に
水素を燃料とする水素エンジンにおいて、簡単な構成に
より燃料たる水素と空気とを適切に供給し得て吸排気効
率の向上を果たし得る水素エンジンの燃料供給装置に関
する。

〔従来の技術〕

内燃機関たるエンジンの燃料としては、主にガソリン
や軽油等が利用されているが、有害排気物質による環境
汚染や資源の枯渇等の諸事情に鑑み、近時、代替燃料と
して水素を利用する水素エンジンが注目されている。こ
の水素エンジンは、液化ガス状とし、あるいは水素化金
属に吸着させる等により貯留した燃料としての水素を減
圧や加熱操作等により気化させて供給している。このた
め、水素エンジンは、燃料としての水素が気体燃料であ
ることから空気との混合が良好で均質な混合気を生成す
ることができ、これにより良好な燃焼を得て有害排気物
質の低減を果すことができる等、種々の利点を有するも
のである。

このような水素エンジンとしては、例えば、特開昭57
−210126号公報や特開昭58−119928号公報等に開示され
ている。前者の公報のものは、燃焼室に２つ設けた排気
弁の一方を排気弁として機能させ他方を水素供給弁とし
て機能させることにより、吸入空気量を増大させて充填
効率を向上し、出力の向上を果すものである。また、後
者の公報のものは、燃焼室に２つ設けた吸気弁の両側に
夫々排気弁と水素供給弁とを対向配設することにより、
高温の排気弁に向かう水素の流れを空気の流れにより邪
魔して過早着火・ノッキングの発生を防止するものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これら従来のものは、２つ設けた排気弁の
一方を水素供給弁とし、また、吸気弁に対し排気弁と水
素供給弁とを対向配設する構成としたことにより、水素
を供給する通路の配置が困難になり、構成の複雑化を招
く不都合を生じた。また、２つ設けた排気弁の一方だけ
が排気弁として機能し他方を排気弁として機能させ得な
いため、吸排気効率の低下を招き、残留ガスの割合が増
え、排ガス温度が上昇する等の不都合を生じた。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、水素を燃料とする水素エン
ジンにおいて、簡単な構成により燃料たる水素と空気と
を適切に供給し得て吸排気効率の向上を果たし得る水素
エンジンの燃料供給装置を実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、水素を燃料と
する水素エンジンにおいて、このエンジンの燃焼室に所
定の第１閉弁時期を有する第１吸気弁と前記第１閉弁時
期よりも遅い第２と弁時期を有する第２吸気弁とを設
け、前記第１吸気弁を介し前記燃焼室に連通する空気供
給通路を設けるとともに前記第２吸気弁を介し前記燃焼
室に連通する水素供給通路を設け、前記空気供給通路と
前記水素供給通路とを連絡する連絡通路を設けるととも
にこの連絡通路に前記空気供給通路側から前記水素供給
通路側への空気流通を許容する逆止弁を設け、前記連絡
通路よりも上流側の前記水素供給通路には前記第２吸気
弁の第２閉弁時期前の所定機関に開放動作する水素供給
弁を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、空気供給通路を流れる空気
は、燃焼室の負圧により、所定の第１閉弁時期まで第１
吸気弁を介して燃焼室に供給されるとともに、連絡通路
の逆止弁を押し開いて水素供給通路側に流入することに
より第２吸気弁を介しても燃焼室に供給される。この第
２吸気弁は、第１吸気弁の所定の第１閉弁時期よりも遅
い第２閉弁時期を有しており、前記連絡通路よりも上流
側の水素供給通路に設けた水素供給弁が前記第２閉弁時
期前の所定期間に開放動作することにより、水素供給弁
の下流側の水素供給通路に水素が流入する。この水素の
圧力で連絡通路の逆止弁が閉じられることにより、第２
吸気弁を介しての燃焼室への空気の供給が停止される一
方、所定圧力の水素が第２閉弁時期までの所定機関に第
２吸気弁を介して燃焼室に供給される。

〔実施例〕

次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。

第１・２図は、この発明の一実施例を示すものであ
る。第１図において、２は水素エンジン、４は燃焼室、
６は第１吸気弁、８は第２吸気弁、10は第１排気弁、12
は第２排気弁、14は第１空気供給通路、16は水素供給通
路、18は連絡通路、20は逆止弁、22は水素供給弁たるロ
ータリバルブである。

前記水素エンジン２の燃焼室４には、第１吸気弁６
と、第２吸気弁８と、第１排気弁10と、第２排気弁12と
を設けている。第２図に示す如く、前記第１吸気弁６
は、所定の第１閉弁時期θ１を有し、前記第２吸気弁８
は、この第１閉弁時期θ１よりも遅い第２閉弁時期θ２
を有している。また、第２吸気弁８の閉弁時期θ３は、
前記第１および第２排気弁10・12の開弁時期θ４とオー
バラップしないように設定してある。これにより、逆火
を防止することができる。

前記燃焼室４には、空気を供給する空気供給通路14を
前記第１吸気弁６を介して連通して設けるとともに、所
定圧力の水素を供給する水素供給通路16を前記第２吸気
弁８を介して連通して設ける。

前記空気供給通路14と水素供給通路16との間には、連
絡通路18を連絡して設ける。この連絡通路18には、前記
空気供給通路14側から前記水素供給通路16側への空気の
流通を許容する逆止弁20を設ける。また、前記連絡通路
18よりも上流側の前記水素供給通路16には、水素供給弁
たるロータリバルブ22を設ける。このロータリバルブ22
は、前記第２吸気弁８の第２閉弁時期θ２前の、例え
ば、第２図に示す如く下死点から第２閉弁時期θ２まで
の所定時間ｔに開放動作する構成とする。

次に作用を説明する。

空気供給通路14を流れる空気は、燃焼室４の負圧によ
って、所定の第１閉弁時期θ１まで第１吸気弁６を介し
て燃焼室４に供給されるとともに、連絡通路18に流入し
て逆止弁20を押し開き、水素供給通路16側に流入するこ
とになる。これにより、空気供給通路14を流れる空気
は、第２吸気弁８を介しても燃焼室４に供給される。こ
のため、空気は、第１吸気弁６の閉弁した後も、第２吸
気弁８を介して燃焼室４に供給される。

第２吸気弁８は、第１吸気弁６の所定の第１閉弁時期
θ１よりも遅い第２閉弁時期θ２を有している。この第
２閉弁時期θ２に近づくと、前記連絡通路18よりも上流
側の水素供給通路16に設けたロータリバルブ22が下死点
から第２閉弁時期θ２までの所定時間ｔに開放動作す
る。

これにより、ロータリバルブ22の下流側の水素供給通
路16に所定圧力の水素が流入するので、所定圧力の水素
により連絡通路18の逆止弁20は閉じられる。このため、
空気供給通路14側から水素供給通路16側への空気の流通
が阻止されることにより、第２吸気弁８を介しての燃焼
室４への空気の供給が停止される一方、所定圧力の水素
が体２閉弁時期θ２までの所定時間ｔに第２吸気弁８を
介して燃焼室に供給される。

なお、空燃比は、例えばロータリバルブ22の上流側の
水素供給通路16に機械弁を設け、この機械弁によって調
整することができる。

このように、第１吸気弁６の第１閉弁時期θ１よりも
遅い第２閉弁時期θ２を有する第２吸気弁８を設け、第
１吸気弁６と第２吸気弁８とを介して夫々燃焼室４に連
通する空気供給通路14と水素供給通路16とを連絡通路18
により連絡して設け、この連絡通路18に空気供給通路14
側から水素供給通路16側への空気の流入を許容する逆止
弁20を設け、連絡通路18よりも上流側の水素供給通路18
に前記体２閉弁時期θ２前の所定期間ｔに開放動作する
ロータリバルブ22を設けたことにより、空気を第１吸気
弁６と第２吸気弁８との両方を介して燃焼室４に供給す
ることができるとともに空気の供給を停止して燃料たる
水素のみを第２球弁８を介して燃焼室４に供給すること
ができ、吸排気効率の低下を招くことがない。

これにより、簡単な構成により第２吸気弁８を水素と
空気との供給に併用することができることにより燃焼室
のレイアウトに問題を生じることなく空気と水素とを適
切に燃焼室４に供給することができ、吸排気効率を向上
することができる。また、水素の供給時には空気の供給
が停止されているので、逆火を防止することができ、さ
らに、第２吸気弁８と第１・第２排気弁10・12とがオー
バラップしないように設定すれば、これにより逆火を防
止することができるものである。

さらに、水素供給通路18の配置に困難を来すことがな
く、空燃比の調整が容易であり、得られる性能に対して
構造を簡単にすることができる。

なお、この発明では、燃料として水素を供給する構成
としたが、LPGやLNG等の他のガス状の燃料を供給するエ
ンジンにおいても実施可能でり、実用上大なる効果を奏
し得るものである。

〔発明の効果〕

このようにこの発明によれば、第１吸気弁の第１閉弁
時期よりも遅い第２閉弁時期を有する第２吸気弁を設
け、第１吸気弁と第２吸気弁とを介して夫々燃焼室に連
通する空気供給通路と水素供給通路とを連絡通路により
連絡して設け、この連絡通路に空気供給通路側から水素
供給通路側への空気流通を許容する逆止弁を設け、連絡
通路よりも上流側の水素供給通路に前記第２閉弁時期前
の所定期間に開放動作する水素供給弁を設けたことによ
り、空気を第１吸気弁と第２吸気弁との両方を介して燃
焼室に供給することができるとともに空気の供給を停止
して燃料たる水素のみを第２吸気弁を介して燃焼室に供
給することができ、吸排気効率の低下を招くことがな
い。

このため、簡単な構成により第２吸気弁を水素と空気
との供給に併用し得ることにより燃焼室内のレイアウト
に問題を生じることなく空気と水素とを適切に燃焼室に
供給し得て、吸排気効率を向上することができる。ま
た、水素の供給時には空気の供給が停止されているの
で、逆火を防止することができ、さらに、例えば第２吸
気弁と排気弁とがオーバラップしないように設定すれ
ば、これにより逆火を防止することができる。

さらに、水素供給通路の配置に困難を来すことがな
く、空燃比の調整が容易であり、得られる性能に対して
構造を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１・２図はこの発明の一実施例を示し、第１図は燃料
供給装置の概略構成図、第２図は吸気弁及び排気弁の開
閉タイミングチャートである。 図において、２は水素エンジン、４は燃焼室、６は第１
吸気弁、８は第２吸気弁、10は第１排気弁、12は第２排
気弁、14は空気供給通路、16は水素供給通路、18は連絡
通路、20は逆止弁、22は水素供給弁たるロータリバルブ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水素を燃料とする水素エンジンにおいて、
   このエンジンの燃焼室に所定の第１閉弁時期を有する第
   １吸気弁と前記第１閉弁時期よりも遅い第２と弁時期を
   有する第２吸気弁とを設け、前記第１吸気弁を介し前記
   燃焼室に連通する空気供給通路を設けるとともに前記第
   ２吸気弁を介し前記燃焼室に連通する水素供給通路を設
   け、前記空気供給通路と前記水素供給通路とを連絡する
   連絡通路を設けるとともにこの連絡通路に前記空気供給
   通路側から前記水素供給通路側への空気流通を許容する
   逆止弁を設け、前記連絡通路よりも上流側の前記水素供
   給通路には前記第２吸気弁の第２閉弁時期前の所定機関
   に開放動作する水素供給弁を設けたことを特徴とする水
   素エンジンの燃料供給装置。