JPH10266880A - 副室トーチ点火式ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents
副室トーチ点火式ガスエンジンの燃料供給装置Info
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- JPH10266880A JPH10266880A JP9088870A JP8887097A JPH10266880A JP H10266880 A JPH10266880 A JP H10266880A JP 9088870 A JP9088870 A JP 9088870A JP 8887097 A JP8887097 A JP 8887097A JP H10266880 A JPH10266880 A JP H10266880A
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 副燃焼室に供給されるトーチ点火用燃料ガス
のガス圧力を、高精度で制御して、いかなる運転条件の
許でも副燃焼室内における燃料ガスの濃度を最適範囲内
に維持して確実な着火、燃焼がなし得るとともに高い応
答性で制御可能な副室トーチ点火式ガスエンジンを提供
する。 【解決手段】 副燃焼室に導かれたトーチ点火用燃料ガ
スに点火プラグによって着火、燃焼せしめ、この燃料ト
ーチを主燃焼室内の混合気中に噴出して、これを燃焼す
るようにしたガスエンジンにおいて、副燃焼室内の燃料
ガス濃度あるいは酸素濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段にて検出された燃料ガス濃度、あるい
は検出された酸素濃度に基づき算出された燃料ガス濃度
に基づいて前記副燃焼室へのトーチ用燃料ガスの圧力を
制御するガス圧力制御手段とを備えるとともに、前記濃
度検出手段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受
光して光学的計測を行なう手段を備えて構成される。
のガス圧力を、高精度で制御して、いかなる運転条件の
許でも副燃焼室内における燃料ガスの濃度を最適範囲内
に維持して確実な着火、燃焼がなし得るとともに高い応
答性で制御可能な副室トーチ点火式ガスエンジンを提供
する。 【解決手段】 副燃焼室に導かれたトーチ点火用燃料ガ
スに点火プラグによって着火、燃焼せしめ、この燃料ト
ーチを主燃焼室内の混合気中に噴出して、これを燃焼す
るようにしたガスエンジンにおいて、副燃焼室内の燃料
ガス濃度あるいは酸素濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段にて検出された燃料ガス濃度、あるい
は検出された酸素濃度に基づき算出された燃料ガス濃度
に基づいて前記副燃焼室へのトーチ用燃料ガスの圧力を
制御するガス圧力制御手段とを備えるとともに、前記濃
度検出手段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受
光して光学的計測を行なう手段を備えて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トーチ点火用燃料
ガスを副燃焼室内で点火プラグにより着火させ、この着
火ガスを主燃焼室に噴出せしめて主燃焼室内の混合気を
燃焼させる型式の副室トーチ点火式ガスエンジンにおけ
るガス燃料の供給装置に関する。
ガスを副燃焼室内で点火プラグにより着火させ、この着
火ガスを主燃焼室に噴出せしめて主燃焼室内の混合気を
燃焼させる型式の副室トーチ点火式ガスエンジンにおけ
るガス燃料の供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の副室トーチ点火式ガスエン
ジンの燃焼室周りの断面及び燃料供給系統を示す。図５
において、８はシリンダヘッド、１０は主燃焼室であ
り、ピストン（図示省略）の上面とシリンダ（図示省
略）の内面と前記シリンダヘッド８の下面とにより区画
形成されている。この主燃焼室１０には燃料と空気との
混合気が吸気弁（図示省略）を介して導入されるように
なっている。
ジンの燃焼室周りの断面及び燃料供給系統を示す。図５
において、８はシリンダヘッド、１０は主燃焼室であ
り、ピストン（図示省略）の上面とシリンダ（図示省
略）の内面と前記シリンダヘッド８の下面とにより区画
形成されている。この主燃焼室１０には燃料と空気との
混合気が吸気弁（図示省略）を介して導入されるように
なっている。
【０００３】１１は副燃焼室であり、前記シリンダヘッ
ド８内の略中央部にシリンダ軸線方向に設けられてい
る。該副燃焼室１１の上部には副室上部金物６が、下部
には副室口金９が夫々設けられている。６ａは前記副室
上部金物６内に形成されたガスチャンバであり、該ガス
チャンバ６ａはガス通路６ｂを介してガス供給管４に連
通されている。
ド８内の略中央部にシリンダ軸線方向に設けられてい
る。該副燃焼室１１の上部には副室上部金物６が、下部
には副室口金９が夫々設けられている。６ａは前記副室
上部金物６内に形成されたガスチャンバであり、該ガス
チャンバ６ａはガス通路６ｂを介してガス供給管４に連
通されている。
【０００４】５は前記副室上部金物６内に摺動可能に嵌
合された副室弁で、上記ガスチャンバ６ａと副燃焼室１
１との間を開閉する。また、前記副室口金９には小径の
噴口１１ａが穿設されている。７は前記副燃焼室１１内
の燃料ガスに点火するための点火プラグである。
合された副室弁で、上記ガスチャンバ６ａと副燃焼室１
１との間を開閉する。また、前記副室口金９には小径の
噴口１１ａが穿設されている。７は前記副燃焼室１１内
の燃料ガスに点火するための点火プラグである。
【０００５】３は前記ガス供給管４に設けられたガス圧
力制御装置、１は該ガス圧力制御装置３に制御回線２を
介して制御信号を送るコントローラである。
力制御装置、１は該ガス圧力制御装置３に制御回線２を
介して制御信号を送るコントローラである。
【０００６】かかる従来のガスエンジンの運転時には、
トーチ点火用の燃料ガスはガス供給管４を通り、ガス圧
力制御装置３にて圧力を設定圧力になるように調整され
た後、副室上部金物６内のガス通路６ｂを経てガスチャ
ンバ６ａに入る。そして、このトーチ点火用燃料ガスは
クランク軸（図示省略）の回転に基づく弁開閉制御装置
（図示省略）からの開閉信号により副室弁５が開かれる
と副燃焼室１１内に流入する。
トーチ点火用の燃料ガスはガス供給管４を通り、ガス圧
力制御装置３にて圧力を設定圧力になるように調整され
た後、副室上部金物６内のガス通路６ｂを経てガスチャ
ンバ６ａに入る。そして、このトーチ点火用燃料ガスは
クランク軸（図示省略）の回転に基づく弁開閉制御装置
（図示省略）からの開閉信号により副室弁５が開かれる
と副燃焼室１１内に流入する。
【０００７】ここで前記主燃焼室１０内には、高効率、
低公害の燃焼を実現するため、燃料が希薄な状態となっ
ている燃料と空気との混合気が吸気弁（図示せず）を経
て吸入されている。
低公害の燃焼を実現するため、燃料が希薄な状態となっ
ている燃料と空気との混合気が吸気弁（図示せず）を経
て吸入されている。
【０００８】エンジンの回転に連動した点火装置（図示
省略）により点火プラグ７に高電圧が付与されると、該
点火プラグ７からの火花放電により副燃焼室１１内のト
ーチ点火用燃料ガスが着火、燃焼せしめられる。この着
火された燃料ガスは噴口１１ａから主燃焼室１０内に噴
出され、主燃焼室１０内の希薄混合気を燃焼せしめる。
省略）により点火プラグ７に高電圧が付与されると、該
点火プラグ７からの火花放電により副燃焼室１１内のト
ーチ点火用燃料ガスが着火、燃焼せしめられる。この着
火された燃料ガスは噴口１１ａから主燃焼室１０内に噴
出され、主燃焼室１０内の希薄混合気を燃焼せしめる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】かかる副室トーチ点火
式ガスエンジンにおいては、副燃焼室１１内に導かれる
トーチ点火用燃料ガスの濃度が着火及び燃焼に適した濃
度範囲内にあることが、該副燃焼室１１で着火したトー
チ点火用燃料ガスを主燃焼室１０に噴出させて、該主燃
焼室１０内の希薄混合気を完全燃焼させるうえで必須で
あり、かかる濃度範囲内に無い場合には、未燃燃料の排
出がエンジンの停止を招く恐れがある。
式ガスエンジンにおいては、副燃焼室１１内に導かれる
トーチ点火用燃料ガスの濃度が着火及び燃焼に適した濃
度範囲内にあることが、該副燃焼室１１で着火したトー
チ点火用燃料ガスを主燃焼室１０に噴出させて、該主燃
焼室１０内の希薄混合気を完全燃焼させるうえで必須で
あり、かかる濃度範囲内に無い場合には、未燃燃料の排
出がエンジンの停止を招く恐れがある。
【００１０】然るに、上記のような副燃焼室１１内にお
けるトーチ点火用燃料ガスの濃度は、該副燃焼室１１へ
の燃料ガスの供給ガス圧力によって制御することができ
る。図５に示す従来技術に係るガスエンジンでは、上記
トーチ点火用燃料ガスの圧力をガス圧力制御装置３にお
ける設定圧力になるように制御している。
けるトーチ点火用燃料ガスの濃度は、該副燃焼室１１へ
の燃料ガスの供給ガス圧力によって制御することができ
る。図５に示す従来技術に係るガスエンジンでは、上記
トーチ点火用燃料ガスの圧力をガス圧力制御装置３にお
ける設定圧力になるように制御している。
【００１１】しかしながら、前記設定ガス圧力と、副燃
焼室１１内における、燃料ガスの濃度との関係はエンジ
ンの運転条件、吸入空気の温度等によって変化するた
め、あらゆる運転条件において適切なガス圧力を維持す
るのは極めて困難となる。
焼室１１内における、燃料ガスの濃度との関係はエンジ
ンの運転条件、吸入空気の温度等によって変化するた
め、あらゆる運転条件において適切なガス圧力を維持す
るのは極めて困難となる。
【００１２】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、副
燃焼室に供給されるトーチ点火用燃料ガスのガス圧力
を、高精度で制御して、いかなる運転条件の許でも副燃
焼室内における燃料ガスの濃度を最適範囲内に維持して
確実な着火、燃焼がなされるトーチ点火式ガスエンジン
を提供することを第１の目的とする。
燃焼室に供給されるトーチ点火用燃料ガスのガス圧力
を、高精度で制御して、いかなる運転条件の許でも副燃
焼室内における燃料ガスの濃度を最適範囲内に維持して
確実な着火、燃焼がなされるトーチ点火式ガスエンジン
を提供することを第１の目的とする。
【００１３】また、前記燃料ガス濃度の制御を高い応答
性で行ない得る副室トーチ点火式ガスエンジンを提供す
ることを第２の目的とする。
性で行ない得る副室トーチ点火式ガスエンジンを提供す
ることを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、シリンダヘッドに設けられた副燃焼室にガ
ス供給管を経てトーチ点火用燃料ガスを導き、点火プラ
グにより該燃料ガスに着火して、その燃料トーチを噴口
から主燃焼室内の混合気に噴出させて該混合気を燃焼せ
しめるように構成された副室トーチ点火式ガスエンジン
において、前記副燃焼室内の燃料ガス濃度あるいは酸素
濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段にて
検出された燃料ガス濃度、あるいは検出された酸素濃度
に基づき算出された燃料ガス濃度に基づいて前記副燃焼
室へのトーチ点火用燃料ガスの圧力を制御するガス圧力
制御手段とを備えたことを特徴とする副室トーチ点火式
ガスエンジンの燃料供給装置を提案する。
決するため、シリンダヘッドに設けられた副燃焼室にガ
ス供給管を経てトーチ点火用燃料ガスを導き、点火プラ
グにより該燃料ガスに着火して、その燃料トーチを噴口
から主燃焼室内の混合気に噴出させて該混合気を燃焼せ
しめるように構成された副室トーチ点火式ガスエンジン
において、前記副燃焼室内の燃料ガス濃度あるいは酸素
濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段にて
検出された燃料ガス濃度、あるいは検出された酸素濃度
に基づき算出された燃料ガス濃度に基づいて前記副燃焼
室へのトーチ点火用燃料ガスの圧力を制御するガス圧力
制御手段とを備えたことを特徴とする副室トーチ点火式
ガスエンジンの燃料供給装置を提案する。
【００１５】また本発明は、好ましくは前記前記濃度検
出手段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受光し
て光学的計測を行なう手段を含むように構成する。
出手段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受光し
て光学的計測を行なう手段を含むように構成する。
【００１６】かかる発明によれば、レーザ光を副燃焼室
内の燃料ガス中に入射し、これを受光してその強さ、つ
まり燃料ガス濃度あるいは酸素濃度に応じた光学的信号
を得、これをコントローラにて燃料ガス濃度に変換し、
この検出濃度と設定された適正な燃料ガス濃度とを比較
して濃度差に対応するガス圧力の調整量を算出してこれ
をガス圧力制御手段に出力し、ガス圧力制御手段は副燃
焼室への、トーチ点火用燃料ガスの圧力を適正な圧力に
制御する。
内の燃料ガス中に入射し、これを受光してその強さ、つ
まり燃料ガス濃度あるいは酸素濃度に応じた光学的信号
を得、これをコントローラにて燃料ガス濃度に変換し、
この検出濃度と設定された適正な燃料ガス濃度とを比較
して濃度差に対応するガス圧力の調整量を算出してこれ
をガス圧力制御手段に出力し、ガス圧力制御手段は副燃
焼室への、トーチ点火用燃料ガスの圧力を適正な圧力に
制御する。
【００１７】このように、かかる発明によれば、副燃焼
室内にレーザ光を入射することにより副燃焼室内の燃料
ガス濃度を直接検出し、あるいは酸素濃度を検出してこ
れをもとに燃料ガス濃度を算出し、この燃料ガス濃度に
応じて副燃焼室１１内へのトーチ点火用燃料ガスの圧力
を制御するので、副燃焼室内におけるトーチ点火用燃料
ガスの濃度を常時着火、燃焼の最適範囲に確実に制御す
ることができ、かかるトーチ用燃料ガスの適正な着火、
燃焼により主燃焼室内の混合気の確実な着火が実現でき
る。
室内にレーザ光を入射することにより副燃焼室内の燃料
ガス濃度を直接検出し、あるいは酸素濃度を検出してこ
れをもとに燃料ガス濃度を算出し、この燃料ガス濃度に
応じて副燃焼室１１内へのトーチ点火用燃料ガスの圧力
を制御するので、副燃焼室内におけるトーチ点火用燃料
ガスの濃度を常時着火、燃焼の最適範囲に確実に制御す
ることができ、かかるトーチ用燃料ガスの適正な着火、
燃焼により主燃焼室内の混合気の確実な着火が実現でき
る。
【００１８】また、副燃焼室内の燃料ガス濃度の検出に
時間、空間的な分解能が高く、非接触可能な光学的計測
法が適用可能であり、高精度の制御が実現できる。
時間、空間的な分解能が高く、非接触可能な光学的計測
法が適用可能であり、高精度の制御が実現できる。
【００１９】さらに、副燃焼室内の酸素濃度を計測する
ように構成すれば、燃料の種類が変わっても同一の計測
システムで対応できる。
ように構成すれば、燃料の種類が変わっても同一の計測
システムで対応できる。
【００２０】また、前記発明において、好ましくは、前
記濃度検出手段が、副燃焼室内の点火プラグ近傍の燃料
ガス濃度あるいは酸素濃度を検出するように構成されて
なる。
記濃度検出手段が、副燃焼室内の点火プラグ近傍の燃料
ガス濃度あるいは酸素濃度を検出するように構成されて
なる。
【００２１】このように構成すれば、レーザ光を副燃焼
室内の点火プラグの近傍に入射して、該点火プラグ近傍
の燃料ガス濃度を検出、制御するので、高い応答性での
制御が可能となる。
室内の点火プラグの近傍に入射して、該点火プラグ近傍
の燃料ガス濃度を検出、制御するので、高い応答性での
制御が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
【００２３】図１は本発明の実施形態に係る副室トーチ
点火式エンジンの燃焼室周り及び燃料供給装置のシステ
ム構成図である。図１において、８はシリンダヘッド、
１０は主燃焼室であり、ピストン（図示省略）の上面と
シリンダ（図示省略）の内面と前記シリンダヘッド８の
下面とにより区画形成されている。この主燃焼室１０に
は燃料と空気との混合気が吸気弁（図示省略）を介して
導入されるようになっている。
点火式エンジンの燃焼室周り及び燃料供給装置のシステ
ム構成図である。図１において、８はシリンダヘッド、
１０は主燃焼室であり、ピストン（図示省略）の上面と
シリンダ（図示省略）の内面と前記シリンダヘッド８の
下面とにより区画形成されている。この主燃焼室１０に
は燃料と空気との混合気が吸気弁（図示省略）を介して
導入されるようになっている。
【００２４】１１は副燃焼室であり、前記シリンダヘッ
ド８内の略中央部にシリンダ軸線方向に設けられてい
る。該副燃焼室１１の上部には副室上部金物６が、下部
には副室口金９が夫々設けられている。６ａは前記副室
上部金物６内に形成されたガスチャンバであり、該ガス
チャンバ６ａはガス通路６ｂを介してガス供給管４に連
通されている。
ド８内の略中央部にシリンダ軸線方向に設けられてい
る。該副燃焼室１１の上部には副室上部金物６が、下部
には副室口金９が夫々設けられている。６ａは前記副室
上部金物６内に形成されたガスチャンバであり、該ガス
チャンバ６ａはガス通路６ｂを介してガス供給管４に連
通されている。
【００２５】５は前記副室上部金物内６内に摺動可能に
嵌合された副室弁で、上記ガスチャンバ６ａと副燃焼室
１１との間を開閉する。また、前記副室口金９には小径
の噴口１１ａが穿設されている。７は前記副燃焼室１１
内の燃料ガスに点火するための点火プラグである。
嵌合された副室弁で、上記ガスチャンバ６ａと副燃焼室
１１との間を開閉する。また、前記副室口金９には小径
の噴口１１ａが穿設されている。７は前記副燃焼室１１
内の燃料ガスに点火するための点火プラグである。
【００２６】３は前記ガス供給管４に設けられたガス圧
力制御装置、１は該ガス圧力制御装置３に電気回線２を
介して、後述するような制御信号を送るコントローラで
ある。以上の構成は図５に示す従来技術と同様である。
力制御装置、１は該ガス圧力制御装置３に電気回線２を
介して、後述するような制御信号を送るコントローラで
ある。以上の構成は図５に示す従来技術と同様である。
【００２７】１７はレーザ光入射プローブで、シリンダ
ヘッド８に取付けられ、先端が前記副燃焼室１１の点火
プラグ７の近傍に開口している。また、１８は検出光受
光プローブで、シリンダヘッド８の前記レーザ光入射プ
ローブ１７と対向する同軸上の位置に取付けられ、先端
が副燃焼室１１に開口している。
ヘッド８に取付けられ、先端が前記副燃焼室１１の点火
プラグ７の近傍に開口している。また、１８は検出光受
光プローブで、シリンダヘッド８の前記レーザ光入射プ
ローブ１７と対向する同軸上の位置に取付けられ、先端
が副燃焼室１１に開口している。
【００２８】１２はレーザ駆動装置で、前記コントロー
ラ１から制御回線３１を介して制御信号が入力される。
１３はＹＡＧレーザ、１４は色素レーザ、１５は波長変
換器であり、該波長変換器１５を経たレーザ光は光ファ
イバ１６を通って、前記レーザ光入射プローブ１７に達
し、該レーザ光入射プローブ１７から副燃焼室１１内に
投入されるようになっている。
ラ１から制御回線３１を介して制御信号が入力される。
１３はＹＡＧレーザ、１４は色素レーザ、１５は波長変
換器であり、該波長変換器１５を経たレーザ光は光ファ
イバ１６を通って、前記レーザ光入射プローブ１７に達
し、該レーザ光入射プローブ１７から副燃焼室１１内に
投入されるようになっている。
【００２９】１９は前記検出光受光プローブ１８に接続
される光ファイバ、２０は光学フィルタ、２１は光検出
装置であり、副燃焼室１１内で生じた光が該検出光受光
プローブ１８によって受光され、前記光ファイバ１９を
通って光学フィルタ２０に送られ、さらに該光学フィル
タ２０から光検出装置２１に送られるようになってい
る。そして、該光検出装置２１にての光の検出信号はこ
こで電気信号に変換され、電気回線３２を介して前記コ
ントローラ１に入力されるようになっている。
される光ファイバ、２０は光学フィルタ、２１は光検出
装置であり、副燃焼室１１内で生じた光が該検出光受光
プローブ１８によって受光され、前記光ファイバ１９を
通って光学フィルタ２０に送られ、さらに該光学フィル
タ２０から光検出装置２１に送られるようになってい
る。そして、該光検出装置２１にての光の検出信号はこ
こで電気信号に変換され、電気回線３２を介して前記コ
ントローラ１に入力されるようになっている。
【００３０】かかる構成からなるトーチ点火式ガスエン
ジンの運転時には、燃料と空気との混合気が吸気弁（図
示省略）の開弁とともに、主燃焼室１０に導入されてい
る。トーチ点火用のガスは、ガス供給管を通り、ガス圧
力制御装置３にて、後述する手法によって圧力を調整さ
れた後、副室上部金物６内のガス通路６ｂを経てガスチ
ャンバ６ａに入る。そして、このトーチ点火用ガスは、
クランク軸（図示省略）の回転に基づく弁開閉制御装置
（図示省略）からの開閉信号により副室弁５が開かれる
と副燃焼室１１内に流入する。
ジンの運転時には、燃料と空気との混合気が吸気弁（図
示省略）の開弁とともに、主燃焼室１０に導入されてい
る。トーチ点火用のガスは、ガス供給管を通り、ガス圧
力制御装置３にて、後述する手法によって圧力を調整さ
れた後、副室上部金物６内のガス通路６ｂを経てガスチ
ャンバ６ａに入る。そして、このトーチ点火用ガスは、
クランク軸（図示省略）の回転に基づく弁開閉制御装置
（図示省略）からの開閉信号により副室弁５が開かれる
と副燃焼室１１内に流入する。
【００３１】一方、コントローラ１からのレーザ光発信
の制御信号が制御回線３１を介してレーザ駆動装置１２
に入力されると、該レーザ駆動装置１２によってＹＡＧ
レーザ１３からレーザ光が発信される。このレーザ光は
色素レーザ１４を駆動し、該色素レーザ１４からある波
長のレーザ光が発せられて波長変換器１５に入る。該波
長変換器１５にて適当な波長に調整されたレーザ光は光
ファイバ１６を通ってレーザ光入射プローブ１７に送ら
れ、該レーザ光入射プローブ１７より副燃焼室１１内に
入射される。
の制御信号が制御回線３１を介してレーザ駆動装置１２
に入力されると、該レーザ駆動装置１２によってＹＡＧ
レーザ１３からレーザ光が発信される。このレーザ光は
色素レーザ１４を駆動し、該色素レーザ１４からある波
長のレーザ光が発せられて波長変換器１５に入る。該波
長変換器１５にて適当な波長に調整されたレーザ光は光
ファイバ１６を通ってレーザ光入射プローブ１７に送ら
れ、該レーザ光入射プローブ１７より副燃焼室１１内に
入射される。
【００３２】該副燃焼室１１へレーザ光が入射される
と、該副燃焼室１１内の燃料ガス（この実施形態ではメ
タン）の濃度、つまり点火プラグ７近傍の燃料ガスの濃
度に応じた強さの適当な波長の光を発する。この散乱光
は前記レーザ光入射プローブ１７と対向する位置に設け
られた検出光受光プローブ１８によって受光され、光フ
ァイバ１９を通って、光学フィルタ２０に入る。
と、該副燃焼室１１内の燃料ガス（この実施形態ではメ
タン）の濃度、つまり点火プラグ７近傍の燃料ガスの濃
度に応じた強さの適当な波長の光を発する。この散乱光
は前記レーザ光入射プローブ１７と対向する位置に設け
られた検出光受光プローブ１８によって受光され、光フ
ァイバ１９を通って、光学フィルタ２０に入る。
【００３３】該光学フィルタ２０では、燃料ガスによる
散乱光以外の波長の成分を除去する。該光学フィルタ２
０を経た散乱光は光検出装置２１に入光され、該光検出
装置２１においては、入射した光の強度に応じた電気信
号をコントローラ１に出力する。
散乱光以外の波長の成分を除去する。該光学フィルタ２
０を経た散乱光は光検出装置２１に入光され、該光検出
装置２１においては、入射した光の強度に応じた電気信
号をコントローラ１に出力する。
【００３４】図２に該コントローラ１における制御ブロ
ックを示す。図２において、前記光検出装置２１からの
光の強度に応じた電気信号は回線３２を介してコントロ
ーラ５１の燃料ガス濃度算出部５１に入力される。燃料
ガス濃度算出部５１においては、入力された電気信号、
つまり、副燃焼室１１内における燃料ガスによる散乱光
の強さに相当する信号を、これに相当する燃料ガス濃度
に変換してガス濃度比較部５２に出力する。一方、５３
は適正ガス濃度設定部であり、副燃焼室１１内における
適正なガス濃度範囲が設定されている。
ックを示す。図２において、前記光検出装置２１からの
光の強度に応じた電気信号は回線３２を介してコントロ
ーラ５１の燃料ガス濃度算出部５１に入力される。燃料
ガス濃度算出部５１においては、入力された電気信号、
つまり、副燃焼室１１内における燃料ガスによる散乱光
の強さに相当する信号を、これに相当する燃料ガス濃度
に変換してガス濃度比較部５２に出力する。一方、５３
は適正ガス濃度設定部であり、副燃焼室１１内における
適正なガス濃度範囲が設定されている。
【００３５】前記ガス濃度比較部５２においては、前記
燃料ガス濃度算出部５１から入力された実際の燃料ガス
濃度と適正ガス濃度設定部５３に設定されている燃料ガ
ス濃度範囲とを突き合わせて比較し、実際の燃料ガス濃
度（以下検出濃度）と設定された燃料ガス濃度（以下設
定濃度という）との差異を検出し、その結果をガス圧力
調整量算出部５４に出力する。
燃料ガス濃度算出部５１から入力された実際の燃料ガス
濃度と適正ガス濃度設定部５３に設定されている燃料ガ
ス濃度範囲とを突き合わせて比較し、実際の燃料ガス濃
度（以下検出濃度）と設定された燃料ガス濃度（以下設
定濃度という）との差異を検出し、その結果をガス圧力
調整量算出部５４に出力する。
【００３６】ガス圧力調整量算出部５４においては、前
記検出濃度と設定濃度との濃度差に相当するガス圧力の
調整量を算出してガス圧力調整量出力部５５に出力す
る。即ち、ガス圧力調整量算出部５４においては、前記
検出濃度が設定濃度よりも低い場合にはこの濃度差に相
当するガス圧力の上昇量（ガス圧力上昇量）を求めて、
ガス圧力調整量出力部５５に出力し、逆に前記検出濃度
が設定濃度よりも高い場合にはこの濃度差に相当するガ
ス圧力の低下量をガス圧力調整量出力部５５に出力す
る。
記検出濃度と設定濃度との濃度差に相当するガス圧力の
調整量を算出してガス圧力調整量出力部５５に出力す
る。即ち、ガス圧力調整量算出部５４においては、前記
検出濃度が設定濃度よりも低い場合にはこの濃度差に相
当するガス圧力の上昇量（ガス圧力上昇量）を求めて、
ガス圧力調整量出力部５５に出力し、逆に前記検出濃度
が設定濃度よりも高い場合にはこの濃度差に相当するガ
ス圧力の低下量をガス圧力調整量出力部５５に出力す
る。
【００３７】ガス圧力調整量出力部５５は前記のように
して算出されたガス圧力の上昇量あるいは低下量に相当
する操作信号をガス圧力制御装置３に出力する。ガス圧
力制御装置３はガス供給管４のガス圧力を前記調整量に
相当する量だけ変化せしめ、これによって副燃焼室１１
内へのトーチ用ガスの圧力が変化せしめられる。
して算出されたガス圧力の上昇量あるいは低下量に相当
する操作信号をガス圧力制御装置３に出力する。ガス圧
力制御装置３はガス供給管４のガス圧力を前記調整量に
相当する量だけ変化せしめ、これによって副燃焼室１１
内へのトーチ用ガスの圧力が変化せしめられる。
【００３８】これによって副燃焼室１１内の点火プラグ
７近傍の燃料ガスの濃度は適正値に調整され、この状態
で点火プラグ７により火花放電が行なわれ、副燃焼室１
１内のトーチ点火用燃料ガスが着火、燃焼せしめられ
る。そして、この燃料ガスは噴口１１ａから主燃焼室１
０内に噴出され、主燃焼室１０内の希薄混合気を燃焼せ
しめる。
７近傍の燃料ガスの濃度は適正値に調整され、この状態
で点火プラグ７により火花放電が行なわれ、副燃焼室１
１内のトーチ点火用燃料ガスが着火、燃焼せしめられ
る。そして、この燃料ガスは噴口１１ａから主燃焼室１
０内に噴出され、主燃焼室１０内の希薄混合気を燃焼せ
しめる。
【００３９】以上のように本実施形態によれば、レーザ
光を副燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍に入射し、副
燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍における燃料ガスの
散乱光を検出して、その強さを電気信号に変換してコン
トローラ１に入力し、コントローラ１において、前記散
乱光の強さに応じた電気信号を燃料ガス濃度に変換し、
この検出濃度を設定された適正な燃料ガス濃度つまり設
定濃度とを比較して、濃度差に対応するガス圧力調整量
を算出し、これをガス圧力制御装置３に出力することに
より、副燃焼室１１への燃料ガス圧力を適正な圧力に制
御する。
光を副燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍に入射し、副
燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍における燃料ガスの
散乱光を検出して、その強さを電気信号に変換してコン
トローラ１に入力し、コントローラ１において、前記散
乱光の強さに応じた電気信号を燃料ガス濃度に変換し、
この検出濃度を設定された適正な燃料ガス濃度つまり設
定濃度とを比較して、濃度差に対応するガス圧力調整量
を算出し、これをガス圧力制御装置３に出力することに
より、副燃焼室１１への燃料ガス圧力を適正な圧力に制
御する。
【００４０】即ち、かかる本実施形態によれば、副燃焼
室１１内の点火プラグ７の近傍にレーザ光を入射するこ
とにより、副燃焼室１１内の点火プラグ７の周囲の燃料
ガス濃度を検出し、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼室
１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、副
燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍におけるトーチ点火
用燃料ガスの濃度を常時着火、燃焼の最適範囲に高い応
答性で以って制御することができ、かかるトーチ用燃料
ガスの適正な着火、燃焼により主燃焼室１０内の混合気
の確実な着火が実現できる。
室１１内の点火プラグ７の近傍にレーザ光を入射するこ
とにより、副燃焼室１１内の点火プラグ７の周囲の燃料
ガス濃度を検出し、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼室
１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、副
燃焼室１１内の点火プラグ７の近傍におけるトーチ点火
用燃料ガスの濃度を常時着火、燃焼の最適範囲に高い応
答性で以って制御することができ、かかるトーチ用燃料
ガスの適正な着火、燃焼により主燃焼室１０内の混合気
の確実な着火が実現できる。
【００４１】また、レーザ光を副燃焼室１１内の点火プ
ラグ７の近傍に入射して、該点火プラグ７近傍の燃料ガ
ス濃度を検出、制御するので、高い応答性での制御が可
能となる。
ラグ７の近傍に入射して、該点火プラグ７近傍の燃料ガ
ス濃度を検出、制御するので、高い応答性での制御が可
能となる。
【００４２】また、副燃焼室１１内の燃料ガス濃度の検
出に時間、空間的な分解能が高く、非接触可能な光学的
計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現できる。
出に時間、空間的な分解能が高く、非接触可能な光学的
計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現できる。
【００４３】図３は本発明の第２実施形態を示す。この
実施形態においては図１に示す第１実施形態におけるＹ
ＡＧレーザ１３、色素レーザ及び波長変換器１５に代え
て半導体レーザ２５を設けている。
実施形態においては図１に示す第１実施形態におけるＹ
ＡＧレーザ１３、色素レーザ及び波長変換器１５に代え
て半導体レーザ２５を設けている。
【００４４】即ち、図３において、２５は酸素濃度の計
測に適当な波長のレーザ光を発生する半導体レーザで、
コントローラ１により制御されるレーザ駆動装置１２に
よって駆動されて、レーザ光を光ファイバ１６を介して
レーザ光入射プローブ１７に送る。その他の構成は図１
に示す第１実施形態と同様であり、これと同一の部材、
要素は同一の符号にて示す。
測に適当な波長のレーザ光を発生する半導体レーザで、
コントローラ１により制御されるレーザ駆動装置１２に
よって駆動されて、レーザ光を光ファイバ１６を介して
レーザ光入射プローブ１７に送る。その他の構成は図１
に示す第１実施形態と同様であり、これと同一の部材、
要素は同一の符号にて示す。
【００４５】図３に示す第２実施形態において、コント
ローラ１からのレーザ光発信の制御信号が制御回線３１
を介してレーザ駆動装置１２に入力されると、該レーザ
駆動装置１２によって半導体レーザ２５から酸素濃度の
計測に適当な波長のレーザ光が発信される。このレーザ
光は光ファイバ１６を通って、レーザ光入射プローブ１
７に送られ、該レーザ光入射プローブ１７より副燃焼室
１１内に入射される。
ローラ１からのレーザ光発信の制御信号が制御回線３１
を介してレーザ駆動装置１２に入力されると、該レーザ
駆動装置１２によって半導体レーザ２５から酸素濃度の
計測に適当な波長のレーザ光が発信される。このレーザ
光は光ファイバ１６を通って、レーザ光入射プローブ１
７に送られ、該レーザ光入射プローブ１７より副燃焼室
１１内に入射される。
【００４６】上記副燃焼室１１へレーザ光が入射される
と、該副燃焼室１１内の酸素の濃度に応じて、このレー
ザ光が吸収され、吸収されたレーザ光は前記レーザ光入
射プローブ１７と対向する位置に設けられた検出光受光
プローブ１８によって受光され光ファイバ１９を通って
光学フィルタ２０に入る。光学フィルタ２０では、入射
したレーザ光以外の波長の成分を除去して光検出装置２
１に入力する。光検出装置２１においては入射した光の
強度に応じた電気信号をコントローラ１に出力する。
と、該副燃焼室１１内の酸素の濃度に応じて、このレー
ザ光が吸収され、吸収されたレーザ光は前記レーザ光入
射プローブ１７と対向する位置に設けられた検出光受光
プローブ１８によって受光され光ファイバ１９を通って
光学フィルタ２０に入る。光学フィルタ２０では、入射
したレーザ光以外の波長の成分を除去して光検出装置２
１に入力する。光検出装置２１においては入射した光の
強度に応じた電気信号をコントローラ１に出力する。
【００４７】図４に該コントローラ１における制御ブロ
ック図を示す。この制御ブロックは、図２に示す第１実
施形態の制御ブロック図に対して、燃料ガス濃度算出部
５１の前のステップに酸素濃度変換部５６を附加した以
外は図２の制御ブロック図と同様である。
ック図を示す。この制御ブロックは、図２に示す第１実
施形態の制御ブロック図に対して、燃料ガス濃度算出部
５１の前のステップに酸素濃度変換部５６を附加した以
外は図２の制御ブロック図と同様である。
【００４８】即ち、前記光検出装置２１からの光の強度
に応じた電気信号を回線３２を介してコントローラ１の
酸素濃度変換部５６に入力される。酸素濃度変換部５６
においては、入力された前記光の強度に応じた電気信号
を酸素濃度に変換して燃料ガス濃度算出部に入力する。
に応じた電気信号を回線３２を介してコントローラ１の
酸素濃度変換部５６に入力される。酸素濃度変換部５６
においては、入力された前記光の強度に応じた電気信号
を酸素濃度に変換して燃料ガス濃度算出部に入力する。
【００４９】燃料ガス濃度算出部５１においては、前記
変換された酸素濃度に対応する燃料ガス濃度を算出して
ガス濃度比較部５２に入力する。そして、該ガス濃度比
較部５２、ガス圧力調整量算出部５４及びガス圧力調整
量出力部５５の機能は図２に示す第１実施形態と同一で
ある。
変換された酸素濃度に対応する燃料ガス濃度を算出して
ガス濃度比較部５２に入力する。そして、該ガス濃度比
較部５２、ガス圧力調整量算出部５４及びガス圧力調整
量出力部５５の機能は図２に示す第１実施形態と同一で
ある。
【００５０】この実施形態においては、半導体レーザ２
５からのレーザ光を副燃焼室１１に入射することにより
副燃焼室１１内の酸素濃度を検出し、これをもとに燃料
ガス濃度を算出して、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼
室１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、
副燃焼室１１内における酸素濃度の検出に時間、空間的
な分解能が高く、前記第１実施形態と同様に非接触可能
な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現
できる。
５からのレーザ光を副燃焼室１１に入射することにより
副燃焼室１１内の酸素濃度を検出し、これをもとに燃料
ガス濃度を算出して、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼
室１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、
副燃焼室１１内における酸素濃度の検出に時間、空間的
な分解能が高く、前記第１実施形態と同様に非接触可能
な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現
できる。
【００５１】また、副燃焼室１１内の酸素濃度を計測す
るので、燃料の種類が変わっても同一の計測システムで
対応できる。
るので、燃料の種類が変わっても同一の計測システムで
対応できる。
【００５２】
【発明の効果】以上の記載のごとく請求項１及び２記載
の発明によれば、副燃焼室内にレーザ光を入射すること
により副燃焼室内の燃料ガス濃度を直接検出し、あるい
は酸素濃度を検出してこれをもとに燃料ガス濃度を算出
し、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼室１１内へのトー
チ点火用燃料ガスの圧力を制御するので、副燃焼室内に
おけるトーチ点火用燃料ガスの濃度を常時着火、燃焼の
最適範囲に高い応答性で以って制御することができ、か
かるトーチ用燃料ガスの適正な着火、燃焼により主燃焼
室内の混合気の確実な着火が実現できる。
の発明によれば、副燃焼室内にレーザ光を入射すること
により副燃焼室内の燃料ガス濃度を直接検出し、あるい
は酸素濃度を検出してこれをもとに燃料ガス濃度を算出
し、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼室１１内へのトー
チ点火用燃料ガスの圧力を制御するので、副燃焼室内に
おけるトーチ点火用燃料ガスの濃度を常時着火、燃焼の
最適範囲に高い応答性で以って制御することができ、か
かるトーチ用燃料ガスの適正な着火、燃焼により主燃焼
室内の混合気の確実な着火が実現できる。
【００５３】また、副燃焼室内の酸素濃度を計測するよ
うに構成すれば、燃料の種類が変わっても同一の計測シ
ステムで対応できる。
うに構成すれば、燃料の種類が変わっても同一の計測シ
ステムで対応できる。
【００５４】さらに請求項３の発明によれば、レーザ光
を副燃焼室内の点火プラグの近傍に入射して、該点火プ
ラグ近傍の燃料ガス濃度を検出、制御するので、高い応
答性での制御が可能となる。
を副燃焼室内の点火プラグの近傍に入射して、該点火プ
ラグ近傍の燃料ガス濃度を検出、制御するので、高い応
答性での制御が可能となる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る副室トーチ点火式
ガスエンジンの燃焼室周り及び燃料供給装置のシステム
構成図である。
ガスエンジンの燃焼室周り及び燃料供給装置のシステム
構成図である。
【図２】上記第１実施形態におけるコントローラの制御
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す図１に対応する図
である。
である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図２に対応する図
である。
である。
【図５】従来の副室トーチ点火式ガスエンジンを示す図
１に対応する図である。
１に対応する図である。
１ コントローラ ３ ガス圧力制御装置 ４ ガス供給管 ５ 副室弁 ６ 副室上部金物 ６ａ ガスチャンバ ６ｂ ガス通路 ７ 点火プラグ ８ シリンダヘッド ９ 副室口金 １０ 主燃焼室 １１ 副燃焼室 １１ａ 噴口 １２ レーザ駆動装置 １３ ＹＡＧレーザ １４ 色素レーザ １５ 波長変換器 16、19 光ファイバ １７ レーザ光入射プローブ １８ 検出光受光プローブ ２０ 光学フィルタ ２１ 光検出装置 ２５ 半導体レーザ ５１ 燃料ガス濃度算出部 ５２ ガス濃度比較部 ５３ 適正ガス濃度設定部 ５４ ガス圧力調整量算出部 ５５ ガス圧力調整量出力部 ５６ 酸素濃度変換部
【手続補正書】
【提出日】平成９年８月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】また本発明は、好ましくは前記濃度検出手
段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受光して光
学的計測を行なう手段を含むように構成する。
段が、前記副燃焼室内に入射したレーザ光を受光して光
学的計測を行なう手段を含むように構成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】また、副燃焼室内の燃料ガス濃度の検出に
時間、空間的な分解能が高く、非接触で計測が可能な光
学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現でき
る。
時間、空間的な分解能が高く、非接触で計測が可能な光
学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現でき
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】また、副燃焼室１１内の燃料ガス濃度の検
出に時間、空間的な分解能が高く、非接触で計測が可能
な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現
できる。
出に時間、空間的な分解能が高く、非接触で計測が可能
な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制御が実現
できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】この実施形態においては、半導体レーザ２
５からのレーザ光を副燃焼室１１に入射することにより
副燃焼室１１内の酸素濃度を検出し、これをもとに燃料
ガス濃度を算出して、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼
室１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、
副燃焼室１１内における酸素濃度の検出に時間、空間的
な分解能が高く、前記第１実施形態と同様に非接触で計
測が可能な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制
御が実現できる。
５からのレーザ光を副燃焼室１１に入射することにより
副燃焼室１１内の酸素濃度を検出し、これをもとに燃料
ガス濃度を算出して、この燃料ガス濃度に応じて副燃焼
室１１内へのトーチ用燃料ガスの圧力を制御するので、
副燃焼室１１内における酸素濃度の検出に時間、空間的
な分解能が高く、前記第１実施形態と同様に非接触で計
測が可能な光学的計測法が適用可能であり、高精度の制
御が実現できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 シリンダヘッドに設けられた副燃焼室に
ガス供給管を経てトーチ点火用燃料ガスを導き、点火プ
ラグにより該燃料ガスに着火して、その燃料トーチを噴
口から主燃焼室内の混合気に噴出させて該混合気を燃焼
せしめるように構成された副室トーチ点火式ガスエンジ
ンにおいて、 前記副燃焼室内の燃料ガス濃度あるいは酸素濃度を検出
する濃度検出手段と、前記濃度検出手段にて検出された
燃料ガス濃度、あるいは検出された酸素濃度に基づき算
出された燃料ガス濃度に基づいて前記副燃焼室へのトー
チ点火用燃料ガスの圧力を制御するガス圧力制御手段と
を備えたことを特徴とする副室トーチ点火式ガスエンジ
ンの燃料供給装置。 - 【請求項２】 前記濃度検出手段が、前記副燃焼室内に
入射したレーザ光を受光して光学的計測を行なう手段を
含む請求項１記載の副室トーチ点火式ガスエンジンの燃
料供給装置。 - 【請求項３】 前記濃度検出手段が、副燃焼室内の点火
プラグ近傍の燃料ガス濃度あるいは酸素濃度を検出する
ように構成されてなる請求項１または２記載の副室トー
チ点火式ガスエンジンの燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088870A JPH10266880A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 副室トーチ点火式ガスエンジンの燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088870A JPH10266880A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 副室トーチ点火式ガスエンジンの燃料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10266880A true JPH10266880A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13955054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088870A Pending JPH10266880A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 副室トーチ点火式ガスエンジンの燃料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10266880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295257A (ja) * | 2001-03-20 | 2002-10-09 | Illinois Tool Works Inc <Itw> | 燃焼室装置 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9088870A patent/JPH10266880A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295257A (ja) * | 2001-03-20 | 2002-10-09 | Illinois Tool Works Inc <Itw> | 燃焼室装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041221 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050420 |