專利名稱：氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以非增壓式、且不用混合器將空氣與燃料混合地向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，有一種將高壓的燃料氣體向吸氣口噴射的噴口式結(jié)構(gòu)。但是，在用高壓噴射燃料氣體時(shí)，需要使用氣體壓縮機(jī)，用于使氣體壓縮機(jī)動(dòng)作的電力會(huì)導(dǎo)致氣體發(fā)動(dòng)機(jī)整體效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
(想要解決的技術(shù)性課題)本發(fā)明的課題在于，提供一種在非增壓式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中不用氣體壓縮機(jī)、能將燃料氣體向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置。
(解決方法)為了解決上述課題，本發(fā)明的技術(shù)方案1中，在以非增壓式、且不用混合器將空氣與燃料混合地向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，利用吸氣行程中的吸氣口內(nèi)所發(fā)生的負(fù)壓，向吸氣口內(nèi)供給燃料氣體。
本發(fā)明的技術(shù)方案2，是在技術(shù)方案1的發(fā)明中，設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，設(shè)置有對(duì)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否維持在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行判定的判定裝置，具有對(duì)每一周期的所述燃料氣體的供給期間進(jìn)行調(diào)整、以將所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在規(guī)定范圍內(nèi)的調(diào)整裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案3，是在技術(shù)方案1或2的發(fā)明中，在燃料氣體供給通路上，從上游側(cè)開始依次設(shè)置調(diào)節(jié)器和閥，設(shè)置有可將所述調(diào)節(jié)器的壓力平衡線路與吸氣口內(nèi)連通并可切換成大氣的某一種形態(tài)的切換裝置，啟動(dòng)時(shí)由所述切換裝置使所述壓力平衡線路與吸氣口內(nèi)連通。
(比傳統(tǒng)技術(shù)好的效果)采用本發(fā)明的技術(shù)方案1，由于利用吸氣行程中的吸氣口11內(nèi)所發(fā)生的負(fù)壓，向吸氣口11內(nèi)供給燃料氣體，不使用傳統(tǒng)的噴口式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的氣體壓縮機(jī)，不再需要?dú)怏w壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電力，因此可提高作為系統(tǒng)整體的效率。又，在文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，因文丘里節(jié)流會(huì)產(chǎn)生壓力損失而影響輸出的提高，而本發(fā)明的技術(shù)方案1是一種直接將燃料氣體向吸氣口11供給的方式，故不需要使用文丘里節(jié)流，可提高最大輸出。
本發(fā)明的技術(shù)方案2中，由于由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器14對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，將燃料氣體的供給量調(diào)整(閥5的開時(shí)間的調(diào)整)到將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在規(guī)定范圍內(nèi)，因此可避免因節(jié)流開度的不同而產(chǎn)生的每一單位時(shí)間的吸入空氣量的變動(dòng)(即、避免空氣過剩率的變動(dòng))。
本發(fā)明的技術(shù)方案3中，由于設(shè)置了啟動(dòng)時(shí)使壓力平衡線路3與吸氣口11內(nèi)連通的切換裝置(閥6、7)，因此可將啟動(dòng)時(shí)的吸氣口11內(nèi)的壓力作為基準(zhǔn)來調(diào)整燃料的供給壓力，不僅能減少排氣氣體中含有的NOx等的有害成分，而且能順利地啟動(dòng)時(shí)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1為實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案1～3的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的外觀略圖。
圖2為吸氣口附近的系統(tǒng)略圖。
圖3為表示與圖1、圖2不同的另一啟動(dòng)時(shí)向吸氣口的燃料氣體供給路徑的系統(tǒng)略圖。
圖4為表示實(shí)施本發(fā)明(技術(shù)方案1～3的任一項(xiàng)的發(fā)明)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料供給通路內(nèi)的燃料氣體的壓力及吸氣口內(nèi)的壓力與輸出的關(guān)系的曲線圖。
圖5為表示增壓式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中、用高壓將燃料氣體向給氣口內(nèi)噴射時(shí)的燃料氣體的壓力及給氣口內(nèi)的壓力與輸出的關(guān)系的曲線圖。
圖6為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與以往實(shí)施的文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中的同一輸出時(shí)的節(jié)流開度與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖。
圖7為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出一定額定時(shí)的排出NOx量與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖。
圖8為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出一定額定時(shí)的熱效率與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖。
圖9為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出一定額定時(shí)的熱效率與排出NOx量的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案1～3的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100的外觀略圖。在與燃燒室(未圖示)連通的吸氣口11上，連接著途中具有調(diào)節(jié)器1和閥5的燃料氣體供給管2。又，吸氣口11與具有濾氣器9及節(jié)流閥10的空氣供給管8連接。
燃料氣體由調(diào)節(jié)器1調(diào)壓至約2KPa(千帕斯卡)～約數(shù)十Pa(帕斯卡)。閥5由驅(qū)動(dòng)器12進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)，可將燃料氣體從燃料氣體供給管2的未圖示的噴嘴(低壓噴口)向吸氣口11內(nèi)供給，并可進(jìn)行供給的遮斷?？諝庥蔀V氣器9實(shí)施凈化，將與節(jié)流閥10的開度對(duì)應(yīng)量的空氣從空氣供給管8向吸氣口11內(nèi)供給。
氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100利用未圖示的電池電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可上升至約200min-1，此時(shí)的吸氣行程中的吸氣口內(nèi)的氣壓成為了比燃料氣體供給管2內(nèi)的燃料氣體壓力低的負(fù)壓。調(diào)節(jié)器1將此時(shí)的兩者的壓力差調(diào)壓到數(shù)百mmaq那樣的燃料氣體的壓力。
如圖1所示，調(diào)節(jié)器1與吸氣口11由壓力平衡線路3進(jìn)行連接。壓力平衡線路3與途中具有閥6的分支管4連接，在壓力平衡線路3的低于與分支管4的連接部的下游側(cè)設(shè)置閥7。通過對(duì)該閥6和閥7(切換裝置)進(jìn)行開閉，可使壓力平衡線路3與吸氣口11內(nèi)或大氣連通。
啟動(dòng)時(shí)，吸氣口11內(nèi)的壓力成為大致大氣壓，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增高，吸氣行程中的吸氣口11內(nèi)的壓力上升，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，則被控制成規(guī)定范圍的壓力。
因此，在啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉閥6并打開閥7，使壓力平衡線路3與吸氣口11內(nèi)連通，調(diào)節(jié)器1將吸氣口11內(nèi)的壓力作為基準(zhǔn)對(duì)燃料氣體的供給壓力進(jìn)行調(diào)整。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速例如是約200min-1，一旦將燃料氣體供給管2與吸氣口11的壓力差確保成上述的約數(shù)百mmaq，則關(guān)閉閥7并打開閥6，使壓力平衡線路3與大氣連通，將大氣壓作為基準(zhǔn)對(duì)燃料氣體的供給壓力進(jìn)行調(diào)整。
如圖1所示，在氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器14(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器14通過信號(hào)線15、16將檢測(cè)出的信號(hào)傳送到ECU13(判定裝置)。
ECU13內(nèi)裝有存儲(chǔ)器(未圖示)，存儲(chǔ)著燃料氣體供給管2內(nèi)的燃料氣體的壓力與吸氣口11內(nèi)的壓力之差的容許范圍，并對(duì)傳送信號(hào)中的燃料氣體供給管2內(nèi)的燃料氣體的壓力與吸氣口11內(nèi)的壓力之差是否處于存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的預(yù)先設(shè)定的規(guī)定范圍(容許范圍)內(nèi)作出判定。
若處于容許范圍內(nèi)，則氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100原樣地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，若未處于容許范圍內(nèi)，則ECU13通過信號(hào)線17將控制信號(hào)送向驅(qū)動(dòng)器12，對(duì)閥5(調(diào)整裝置)進(jìn)行開閉操作。
若越超過容許范圍發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越大、則設(shè)定成每一周期的閥5的開時(shí)間減短，以減少向吸氣口11的燃料氣體的供給量。反之，若越小于容許范圍發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越小、則設(shè)定成每一周期的閥5的開時(shí)間增長(zhǎng)，以增加向吸氣口11的燃料氣體供給量。
圖2為吸氣口11附近的系統(tǒng)略圖。在燃料氣體供給管2的前端設(shè)置噴嘴25。噴嘴25以燃料氣體供給口28朝空氣流18的下游方向的狀態(tài)與燃料氣體供給管2連接，設(shè)置成向吸氣口11內(nèi)凸出的狀態(tài)。
如圖2所示，若將噴嘴25設(shè)置成向吸氣口11內(nèi)凸出并將燃料氣體供給口28(前端部)朝空氣流18的下游方向，則利用空氣流18使噴嘴25的前端部附近的空間成為負(fù)壓，方便于燃料氣體19向吸氣口11內(nèi)進(jìn)行供給。
在吸氣行程中，活塞23朝燃燒室24的容積擴(kuò)大的方向運(yùn)動(dòng)，在由氣缸頭20、缸套筒22和活塞23的頂面等形成的燃燒室24中，通過被打開的吸氣閥21供給與空氣流18混合的燃料氣體19。
圖3為表示與圖1、圖2不同的另一啟動(dòng)時(shí)向吸氣口11的燃料氣體供給路徑的系統(tǒng)略圖。如圖3所示，燃料氣體供給管2與處于節(jié)流閥10之上游側(cè)的空氣供給管8由旁通管26進(jìn)行連通。在旁通管26的途中設(shè)置閥27，啟動(dòng)時(shí)打開閥27，也可將燃料氣體從空氣供給管8通過節(jié)流閥10向吸氣口11內(nèi)供給。
圖4為表示實(shí)施本發(fā)明(技術(shù)方案1～3任一項(xiàng)的發(fā)明)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料氣體供給管2內(nèi)的燃料氣體的壓力及吸氣口11內(nèi)的壓力與輸出的關(guān)系的曲線圖。又，圖5為表示增壓式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)(順便地說、本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100為非增壓式)中、用高壓將燃料氣體向給氣口內(nèi)噴射時(shí)的燃料氣體的壓力及給氣口內(nèi)的壓力與輸出的關(guān)系的曲線圖。
如圖5所示，在用高壓將燃料氣體向給氣口內(nèi)供給時(shí)，盡管輸出提高而差壓減小，但其差壓的變化量的比例較小，基本上不會(huì)對(duì)燃料氣體向給氣口內(nèi)的供給造成影響。如圖4所示，本發(fā)明中，若燃料氣體不是高壓噴射而是利用微小的差壓向吸氣口內(nèi)供給，則隨著輸出的提高而變化的差壓的變化量的比例增大，有可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)燃料氣體向吸氣口的供給造成不可忽視的影響。
為此，通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器14對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)來調(diào)整每一周期的閥5的開時(shí)間，以使其每一周期的燃料氣體的供給量成為適量。其結(jié)果是可容易地將輸出維持一定。
圖6為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100與以往實(shí)施的文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中的同一輸出時(shí)的節(jié)流開度與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖。如圖6所示，與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)相比，在實(shí)施了本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100中，不是根據(jù)點(diǎn)火時(shí)期而是始終減小了節(jié)流開度。
雖然節(jié)流開度越大其輸出越高，但從圖6中可以看出，實(shí)施了本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100要比文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流開度更加充足。
即，在文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，因文丘里節(jié)流而造成了壓力損失，抑止了輸出的提高，但在實(shí)施了本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100中，不需要設(shè)置文丘里節(jié)流，可相應(yīng)地使節(jié)流開度充足。
圖7、圖8為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出一定額定時(shí)的排出NOx量與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖、以及熱效率與點(diǎn)火時(shí)期的關(guān)系的曲線圖。并且，圖9為表示實(shí)施本發(fā)明的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100與文丘里混合器方式的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出一定額定時(shí)的熱效率與排出NOx量的關(guān)系的曲線圖。從圖7～圖9中可以看出，在實(shí)施了本發(fā)明氣體發(fā)動(dòng)機(jī)100中，熱效率提高(約3～4點(diǎn))，并減小了排出NOx量。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可適用于以非增壓式、且不用混合器將空氣與燃料混合地向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置，其特征在于，在以非增壓式、且不用混合器將空氣與燃料混合地向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，利用吸氣行程中的吸氣口內(nèi)所發(fā)生的負(fù)壓，向吸氣口內(nèi)供給燃料氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給裝置，其特征在于，設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，設(shè)置有對(duì)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否維持在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行判定的判定裝置，具有對(duì)每一周期的所述燃料氣體的供給期間進(jìn)行調(diào)整、以將所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在規(guī)定范圍內(nèi)的調(diào)整裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給裝置，其特征在于，在燃料氣體供給通路上，從上游側(cè)開始依次設(shè)置調(diào)節(jié)器和閥，設(shè)置有可將所述調(diào)節(jié)器的壓力平衡線路與吸氣口內(nèi)連通并可切換成大氣的某一種形態(tài)的切換裝置，啟動(dòng)時(shí)由所述切換裝置使所述壓力平衡線路與吸氣口內(nèi)連通。
全文摘要
在以非增壓式、且不用混合器將空氣與燃料混合地向吸氣口供給的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，利用吸氣行程中的吸氣口內(nèi)所發(fā)生的負(fù)壓，向吸氣口內(nèi)供給燃料氣體。
文檔編號(hào)F02M21/02GK1623032SQ03802758
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者萩原良一, 中園徹 申請(qǐng)人:洋馬株式會(huì)社