JPS63124854A - ガス燃料エンジンの出力制御装置 - Google Patents

ガス燃料エンジンの出力制御装置

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JPS63124854A
JPS63124854A JP26865286A JP26865286A JPS63124854A JP S63124854 A JPS63124854 A JP S63124854A JP 26865286 A JP26865286 A JP 26865286A JP 26865286 A JP26865286 A JP 26865286A JP S63124854 A JPS63124854 A JP S63124854A
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Japan
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valve
engine
gas fuel
control
rotation speed
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JP26865286A
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Noriyuki Kurihara
栗原 仙幸
Tatsuji Yokoyama
横山 達二
Shigeki Hashimoto
茂喜 橋本
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18DOHC [Double overhead camshaft]

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

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、水素等のガスを燃料として駆動するエンジン
に関するものであり、特に、圧縮行程において直接筒内
に燃料を供給する経路を有するエンジンの出力制御装置
に関するものである6〔従来の技術〕 ガス燃料エンジンにおいて、筒内に直接燃料を噴射する
方法としてインジェクタを用いる方法がある。しかし、
たとえば3気圧程度の低圧の水素ガスを燃料とするよう
な場合には最大で行程容積の30%程度にもおよぶ大量
のガスを導入しなければならず、かかる大量のガス供給
は現状のインジェクタでは実現することができない。
これに対して、一般的なガソリンエンジンの吸排気弁の
ように、エンジン回転速度に同期して開閉を行う機械式
の弁を用いてガス燃料を直接筒内に供給する方法が考え
られ、この方法によれば大量のガス供給は可能である。
但し、このような機械式ガス燃料供給弁自体はガス燃料
供給量を調節することができないため、この場合にはガ
ス燃料供給量を調節するための手段が別途必要となる。
特に、自動車用等のエンジンでは、エンジン回転速度お
よびアクセル操作に追従してエンジン出力を制御する必
要があり、そのためのガス燃料調節手段が必ず必要とな
る。具体的には自動車用等のエンジンのでは、次の2つ
の動作をガス燃料調節を行う必要がある。
(1)アクセルが一定でもエンジン回転速度が変われば
、少なくとも常用範囲においては、(dT/dN)θ、
。。。1.く0    ・・・(1)を満足するように
自動的にガス燃料供給量が変化すること。但し、上式に
おいてTはトルク、Nはエンジン回転速度、θはアクセ
ル開度である。
(2)一定回転速度でも出力トルクがアクセル操作で応
答性良く変えられること。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、実際にはこのような異なった2つの機能
を同時に満たして応動するガス燃料調節手段は未だ考え
れておらず、機械式弁による筒内直接噴射法では所望の
出力制御ができなかった。
〔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出力制御装置は上記問題点
に鑑みてなされたものであり、ガス燃料源と機械式ガス
燃料供給弁との間に、エンジン回転速度に応じて開口面
積が変化する第1の制御弁と、アクセル操作に応動して
開口面積が変化する第2の制御弁と、前記第1の制御弁
および第2の制御弁の上流に位置しガス燃料圧力をほぼ
一定に調節する調圧器とを直列に設けたものである。
〔作用〕
エンジン回転速度に対応する制御弁とアクセル操作に対
応する制御弁とを別体して2段階で制御を行っているの
で、アクセル操作を固定してもエンジン回転速度に応じ
てガス燃料供給量を変えることができ、一方、定回転速
度でもアクセル操作によりガス燃料供給量を変えて出力
トルクを変化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る。
エンジンlのシリンダヘッド部には、2個の吸気弁(そ
のうち1個は符号2をもって図示されている)とガス燃
料供給弁3と不図示の排気弁が設けられており、吸気弁
はカムシャフト4により、ガス燃料供給弁3と排気弁は
カムシャフト5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を介して空気が導入されるようになっており、ガス燃
料供給弁3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。
第2図は、エンジン1の答弁の開閉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、圧縮行程前段において、ガス燃料供
給弁3(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。
一方、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。なお
、制御電流は後述する制御手段から与えられる。また、
流量比例電磁弁13の内部のガス通路にはバイパス16
が設けられており、弁を完全に閉じてもこのバイパス1
6から水素ガスが漏れるようになっていて、アイドリン
グ時の燃料としてエンジン1に供給されるようになって
いる。なお、バイパス16から漏れる水素ガスの量はア
ジャストスクリュー17によって調整が可能となってい
る。
機械弁14は、アクセルペダル操作に連動して弁開度が
調節可能となっている。すなわち、アクセルペダルを踏
み込むことにより、L字しバー29が矢印A方向に回動
して弁の開口面積が広がるようになっている。この機械
弁14にも、流量比例電磁弁13の場合と同様の理由に
よりバイパス1日およびアジャストスクリュー19が設
けられている。
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。
第3図は流量比例電磁弁13の制御手段を示すブロック
図である。制御手段20は、中央処理装置(CPU)2
1、記憶装置(ROM、RAM)22、D/A変換器2
3およびD C/D C変換器24を備えている。ピッ
クアップコイル25等からエンジン回転速度に同期した
パルス信号を入力すると、CPU21は該信号に基づい
てエンジン回転速度を算出し、対応するデジタル出力値
を出力する。このデジタル信号はD/A変換器23でア
ナログ値に変換され、さらにD C/D C変換器24
によって流量比例電磁弁13に応じた制御電流値に変換
されて流量比例電磁弁13に供給される。本制御手段2
0では、機械弁14を全開にした状態で、エンジン出力
制御の第1の条件である上記(1)式を満足するように
エンジン回転速度と制御電流値との関係が定められ、記
憶装置22に予め記憶されている。
下表はエンジン回転速度、制御電流および流量比例電磁
弁13における水素ガス流量の関係の一具体例を示すも
のであり、第4図はそのうちのエンジン回転速度とガス
流量との関係をグラフ表示したものである。
このように、流量比例電磁弁13の動作特性は、機械弁
14を全開にした状態を前提として設定されているので
、エンジン出力制御の第2の条件、すなわち、アクセル
操作によって一定回転速度でも出力トルクを変えられる
ことが満たされる。
つぎに、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。
エンジン始動スイッチの投入により、不図示のセルモー
タが駆動してクランキング動作が行われると共に遮断弁
15が開かれる。この時点では、流量比例電磁弁13お
よび機械弁14はいずれも閉じているが、水素吸蔵合金
タンク10からの水素ガスは、バイパス16および18
を通って遮断弁15まできているため、上記遮断弁15
の開放によってガス燃料供給弁3に供給されることにな
る。エンジン1では、クランキングされることにより、
第2図に示すタイミングで、吸気弁、ガス燃料供給弁お
よび排気弁の開閉ならびに火花点火が行われ、アイドリ
ング状態に入る。
アイドリング時においても、流量比例電磁弁13および
機械弁14はいずれも引き続き閉じたままであり、水素
ガスの供給はバイパス16および18を経由して為され
ている。この状態から、アクセルペダルを操作して、機
械弁14を開くと、エンジン1への水素ガス供給量が増
えてエンジン回転速度が上昇する。エンジン回転速度は
、制御手段20において常に検出されており、制御手段
20は、エンジン回転速度に応じて、流量比例電磁弁1
3に制御電流を供給する。流量比例電磁弁13は、その
エンジン回転速度において仮に機械弁14が全開であっ
た場合に第4図の特性に示すガス流量となるように開口
面積が調整されている。
したがって、エンジン回転速度に比例した水素ガス流量
が流量比例電磁弁13で行われながら、アクセルペダル
操作に連動している機械弁14で瞬時的な流量制御が行
われることになる。このアクセルペダル制御は、ガソリ
ンエンジンのアクセルペダル制御と極めて近似したレス
ポンスを操作者(運転者)に与えることができる。
なお、本実施例では、吸気弁2からは単に空気を供給す
るだけであるが、空気に代えて極めて希薄な予混合水素
ガスを導入すれば、アイドリング時の燃料供給を賄うこ
とができる。その場合には流量比例電磁弁13および機
械弁14におけるバイパス16.18およびアジャスト
スクリュー17.19は不要となる。
また、本実施例では、燃料ガスとして水素ガスを用いて
いるがこれに限定されるものではなく、たとえばメタン
ガス等を用いることができる。
〔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出力制
御装置によれば、エンジン回転速度に対応する制御弁と
アクセル操作に対応する制御弁とを別体して2段階で制
御を行っているので、アクセル操作を固定してもエンジ
ン回転速度に応じてガス燃料供給量を変えることができ
、一方、定回転速度でもアクセル操作によりガス燃料供
給量を変えるとかできる。そのため、エンジン回転速度
に同期して開閉を行う機械式の弁を用いてガス燃料を直
接筒内に供給するエンジンにおいても、エンジン回転速
度およびアクセル操作の双方に対して優れた追従性を持
つことができる。
【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図は本実
施例のエンジンの弁開閉時期および点火時期を示すタイ
ミングチャート、第3図は本実施例の制御手段の構成を
示すブロック図、第4図は本実施例の流量比例電磁弁1
3の特性を示すグラフである。 ■・・・エンジン、2・・・吸気弁、3・・・ガス燃料
供給弁、10・・・水素吸蔵合金タンク、12・・・調
圧器、13・・・流量比例電磁弁、14・・・機械弁、
20・・・制御手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧縮行程において機械式ガス燃料供給弁を開くことによ
    り筒内にガス燃料を直接供給するエンジンにおいて、ガ
    ス燃料源と前記機械式ガス燃料供給弁との間に、エンジ
    ン回転速度に応じて開口面積が変化する第1の制御弁と
    、アクセル操作に応動して開口面積が変化する第2の制
    御弁と、前記第1の制御弁および第2の制御弁の上流に
    位置しガス燃料圧力をほぼ一定に調節する調圧器とを直
    列に設けたこと特徴とするガス燃料エンジンの出力制御
    装置。
JP61268652A 1986-11-13 1986-11-13 ガス燃料エンジンの出力制御装置 Expired - Lifetime JPH0799122B2 (ja)

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