JPS63246460A - ガスエンジンの出力制御装置 - 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、ガス燃料をエンジンへ直接噴射する直接噴射
経路と、−吸入空気と一緒に吸気弁から吸入される予混
合経路の２系統を備えたガス燃料使用の火花点火機関に
おける出力制御装置に関するものである。

Ｌ従来の技術］ ガス燃料エンジンでは、ＬＰＧキャブレターにみられる
吸気管への燃料供給方式が一般的であり、水素等の燃料
を使用する場合、超希薄運転ができる特長はあるものの
、高負荷運転時の異常燃焼の発生及び低出力が課題であ
る。一方、筒内噴射方式では、キャブレタ一方式の高負
荷時の課題は克服できるものの、アイドル及び低負荷運
転時での燃焼の不規則性、エンジンの回転変動が大きく
なる。

しかしながら、これらの両方の供給方式の特長を十分に
生かすことができれば、水素等のガス燃料に適したエン
ジンシステムを構成子ることかできる。

［５？５明が解決１７ようとする問題点］本発明は、ガ
スエンジンにおけるこれらの課題を考慮してなされたも
のであり、ガス燃料をエンジンへ直接噴射する直接噴射
経路と、吸入空気と一緒に吸気弁から吸入する予混合経
路の２系統の供給方式の特長を生かし、かつ燃料の特性
を十分発揮できるようにしたガスエンジンの出力制御装
置を提供しようとするものである。

Ｌ問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の出力制御装置は、着
火しやすく、燃焼速度の速い水素ガス等のガス燃料を用
い、エンジンへ直接噴射する直接噴射経路と、吸入空気
と一緒に吸気弁から吸入させる予混合経路の２系統を備
えたガスエンジンにおいて、エンジンの負荷等に応じて
、ガス燃料の供給系統をすＪり換えるコントロールユニ
ットを備え、このコントロールユニットに、始動・アイ
ドル時には予混合経路による供給のみを行い、低負荷運
転時には２系統を併用し、高負荷運転時には直接噴射経
路のみを使用する制御機能をもたせたことを特徴とする
ものである。

〔作　用］ 上記出力制御装置においては、ガス燃料の２つの供給方
式、即ち、エンジンへ直接噴射する直接噴射経路と、吸
入空気と一緒に吸気弁から吸入させる予混合経路の２系
統の特長を生かし、かつ燃料の特性を十分発揮させるこ
とができる。

さらに具体的には、アクセルに連動した流量制御弁をも
つ直接噴射系と、吸気弁から吸入させる予混合系との切
り換えを行うに際し、エンジンの回転数、スタータ及び
アイドルスイッチの作動状態、並びに流量制御弁の開度
データ等をもとに、フントロールユニットにおいて、始
動、アイドル、低負荷及び高負荷などエンジンの運転状
態を判定し、その運転状態に適した供給を行うため。

予混合系を使用する場合の高負荷運転時の異常燃焼の発
・主等、あるいは直接噴射系を用いる場合のアイドル及
び低負荷運転時での燃焼の不規則性、エンジンの回転変
動等の問題が解消され、２系統の供給方式の特長を生か
した円方制御が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の具体的な実施例について詳述する。

本発明は、着火しやすく、燃焼速度の速い水素ガスその
他のガス燃料を用いるエンジンシステムを対象とするが
、第１図では、水素ガスを燃料に用いたガスエンジンの
実施例を示している。

同図において、エンジン１は、シリンダ内に直接水素ガ
ス燃料を噴射する専用弁をもった４気筒４サイクル火花
点火機関として構成される６水素ガスは、金属水素化物
を水素の貯蔵に利用した燃料タンク２から減圧装置３を
通り、エンジン１へ直接噴射する直接噴射経路４　（直
接噴射系）と、吸入空気と一諸に吸気制御弁６から吸気
で二ホールド７を通して吸入される予混合経路５（予混
合系）の２系統からニンジン１へ供給される。

直接噴射系には、アクセルｌＯに直結した機械式流量制
御弁１１と、燃料の最大流量を制御する電子比例制御弁
（リミッタ−）　１２と、遮断弁１３があり、これは運
転者が出力を制御できる経路である。−ｈ記アクセル１
０には、その踏み込みがあったか台かを検出するアイド
ルスイッチｌＯａが付設され、また流量制御弁１１には
スロットル開度を検出するスロットルセンサＩＱｂが付
設される。

一方、予混合系は、エンジンの回転数を一足に制御する
ためのインジェクタ系１５、その補助となる調整系１６
、ベンチュリ一部へその負圧で吸い込まれるメイン系１
７及び増量系１８を備え、これらは前記減圧装置３に遮
断弁２０及び圧力調整器２１を介して接続している。各
経路４．５に設けた電磁式の遮断弁１３．２０は、ガス
燃料の供給経路を切り換えるのに使用するものである。

コントロールユニット（以下、ＣＵと略記する。）２５
は、エンジンの回転数Ｎ、スタータ（図示なし）及びア
イドルスイッチ１０ａの作動状態、ならびに流量制御弁
１１に設けたスロットルセンサＩＱｂによるスロットル
開度を検出し、Ｃｕ２Ｓのメモリーに設定した各運転モ
ードに対応した制御信号を出し、各経路の駆動部品を作
動させるものである。

Ｃｕ２Ｓは、上記エンジンシステムの必要部の動作を制
御するが、このＣｕ２Ｓからの出力によりコントロール
される個所は、図中においてＯ印から伸びる矢印によっ
て示している。

なお、エンジンｌによって駆動されるバキュームポンプ
２７の負圧タンク２８は、図中において幸印から伸びる
矢印によって示した位置に接続され、それらが負圧によ
り駆動される。

また１、上記ＣＵ２５は、エンジンｌの回転数ならびに
スロットル開度に対する点火時期のマツプをもち、流酸
制御と同時に点火時期の制御も行うものである。

次に、上記ＣＵ２５による各運転モードでの制御内容に
ついて説明する。

「始動モード」では、まず、予混合経路５の遮断弁２０
が開き、その経路の４系統はすべて作動する。エンジン
ｌの回転が設定回転数以上に到達すると、「アイドルモ
ード」となり、増量系１８が閉じて残りの３系統でエン
ジン回転数を一定に保つ。

この制御状態においては、吸入空気制御弁３１は開、吸
入空気制御弁３２は閉の状態とし、吸入空気量は絞らな
い、したがって、「始動モード」及び「アイドルモード
」では、エンジン制御はすべてＣｕ２Ｓが担当し、その
制御は燃料流量のみで行う、また、七の燃料の最大流量
は、逆火病［ヒのため、空気過剰率５以上とするのが望
ましい。

次に、アクセル１０７Ｆ！：踏むと、アイドルスイッチ
１０ａがオフとなり、直接噴射系の遮断弁１３が開き、
直接噴射経路４からも水素ガスが供給される。その踏み
方が小さい「低負荷運転モード」では、両経路４．５は
併用の形で作動する。但し、予混合経路５のインジェク
タ系１５は、エンジン回転数が低下しないとＣｕ２Ｓが
判定した後に停止する。

さらにアクセルｌＯを強く踏み、スロットル開度、及び
エンジン回転数からＣｕ２Ｓが「高負荷モード」とみな
すと、予混合経路５の供給は遮断弁２０によって遮断さ
れる。これにより、高負荷運転では、吸気系に混合気が
形成されないから、高負荷時の逆火が防止でき、また吸
入空気量が燃料ガスによって減少することはなく、比出
力も増加する。また、各回転数における最大水素ガス流
量が比例制御弁１２により規定されているから、高負荷
時のノッキングも防止できる。

減速のためにアクセルｌＯを離すと、アイドルスイッチ
１０ａがまず入る。この時のエンジン回転数が設定回転
数２５０Ｏｒｐｍよりも高い場合には、水素供給系はす
べて遮断され、燃料カットの状態となり、この時、吸入
空気制御弁３１が閉となり、エンジンブレーキの作動と
なるｅ　２５０Ｏｒｐｍ以下に減速すると、吸気絞り、
燃料カットは解除され、前記［アイドルモード」に入る
。

これらの制御における燃料流量と回転数との関係を一例
として第２図に示す。

［）ＡｒｒＡの効果］ 以上に詳述した本発明の出力制ｍ装置によれば、次のよ
うな効果を期待することができる。

（１）始動、アイドル時に予混合系による供給方式とす
ることにより、吸入空気を絞らず、水素ガス流量制御の
みの希薄運転ができ、熱効率も向丘する。

（２）高負荷運転では、筒内噴射方式とすることで比出
力の向上、異常燃焼を防止できる。

（３）低負荷時に両方式を併用することで、直接噴射方
式の燃焼むらを予混合方式でカバーし、スムーズな運転
ができる。また、加速時の直接噴射系の水素供給量の時
間的遅れを予混合方式でカバーできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は本発明の制
御における燃料流量と回転数との関係を例示するグラフ
である。 ｌ　・・エンジン、　　２・・燃料タンク、４拳・直接
噴射経路、５Φ・予混合経路、２５・會コントロールユ
ニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、着火しやすく、燃焼速度の速い水素ガス等のガス燃
   料を用い、エンジンへ直接噴射する直接噴射経路と、吸
   入空気と一緒に吸気弁から吸入させる予混合経路の２系
   統を備えたガスエンジンにおいて、 エンジンの負荷等に応じて、ガス燃料の供給系統を切り
   換えるコントロールユニットを備え、このコントロール
   ユニットに、始動・アイドル時には予混合経路による供
   給のみを行い、低負荷運転時には２系統を併用し、高負
   荷運転時には直接噴射経路のみを使用する制御機能をも
   たせた、ことを特徴とするガスエンジンの出力制御装置
   。