JP2013217212A - Gas fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直噴式かつ火花点火式の内燃機関に適用されたガス燃料噴射システムに関する。 The present invention relates to a gas fuel injection system applied to a direct injection and spark ignition internal combustion engine.
点火式エンジンに搭載されている一般的な燃料噴射弁は、筒形状のボデーの先端部に噴孔が形成されている。そしてボデー内部には、噴孔を開閉する弁体と、弁体が着座するシート部を備える(特許文献1参照)。上記燃料噴射弁を、燃焼室に燃料を直接噴射する直噴式エンジンに搭載すると、燃料噴射弁の先端部が燃料室内に露出する(特許文献2参照)。 A general fuel injection valve mounted on an ignition engine has an injection hole formed at the tip of a cylindrical body. The body includes a valve body that opens and closes the nozzle hole and a seat portion on which the valve body is seated (see Patent Document 1). When the fuel injection valve is mounted on a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber, the tip of the fuel injection valve is exposed in the fuel chamber (see Patent Document 2).
したがって、圧縮行程の後期から燃焼行程の前期までの燃焼室が高温となる期間において、シート部を含む燃料噴射弁の先端部が、燃焼室内の高温に晒されることになる。 Accordingly, the tip of the fuel injection valve including the seat portion is exposed to the high temperature in the combustion chamber during a period in which the combustion chamber is at a high temperature from the latter stage of the compression stroke to the first half of the combustion stroke.
上記燃料噴射弁から液体燃料を噴射する場合は、液体燃料自体やその気化熱により燃料噴射弁の先端部は冷却される。しかしながら、上記燃料噴射弁からガス燃料を噴射する場合は、液体燃料自体やその気化熱により燃料噴射弁の先端部が冷却されることがない。よって、上記燃料噴射弁からガス燃料を燃料室に直接噴射する場合は、シート部を含む燃料噴射弁の先端部が高温となるので、燃料噴射弁の耐久性が懸念される。 When liquid fuel is injected from the fuel injection valve, the tip of the fuel injection valve is cooled by the liquid fuel itself or its vaporization heat. However, when gas fuel is injected from the fuel injection valve, the tip of the fuel injection valve is not cooled by the liquid fuel itself or the heat of vaporization thereof. Therefore, when the gas fuel is directly injected from the fuel injection valve into the fuel chamber, the tip of the fuel injection valve including the seat portion becomes high temperature, and there is a concern about the durability of the fuel injection valve.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、直噴式かつ火花点火式の内燃機関に適用される、燃料噴射弁の耐久性を向上させたガス燃料噴射システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a gas fuel injection system with improved durability of a fuel injection valve, which is applied to a direct injection and spark ignition internal combustion engine. Objective.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、内燃機関の燃焼室にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の噴孔から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記燃料噴射弁は、前記機関のシリンダブロックに取り付けられており、さらに、前記燃料噴射弁は、前記機関のピストンが上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるように、配置されている。
In order to solve the above-described problems, in the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、内燃機関のピストンが、上死点と上死点から所定距離離れた位置との間にある時には、ピストンの外周面により噴孔が封鎖される封鎖状態となる。このため、ピストンが上死点近傍に在る期間、すなわち燃焼室内の温度が高くなる高温期間を含めて、燃料噴射弁の噴孔を封鎖することができる。よって、燃料噴射弁の先端が燃焼室内の高温に晒されることを抑制することができ、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the piston of the internal combustion engine is between the top dead center and a position separated from the top dead center by a predetermined distance, the sealed state in which the nozzle hole is blocked by the outer peripheral surface of the piston. It becomes. For this reason, the injection hole of the fuel injection valve can be blocked including the period in which the piston is in the vicinity of the top dead center, that is, the high temperature period in which the temperature in the combustion chamber increases. Therefore, it can suppress that the front-end | tip of a fuel injection valve is exposed to the high temperature in a combustion chamber, and can improve the durability of the fuel injection valve which injects gaseous fuel.
一方、ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る期間、すなわちピストンが上死点近傍に在る期間を除いた期間には、燃料噴射弁の噴孔がピストン外周面から開放された開放状態となる。このため、燃焼室内の温度が上記高温期間よりも低くなる期間では、噴孔から燃焼室へ直接ガス燃料を直接噴射することが可能となる。 On the other hand, the nozzle hole of the fuel injection valve is opened from the outer peripheral surface of the piston during a period in which the piston is at a predetermined distance or more from the top dead center position, that is, a period excluding a period in which the piston is in the vicinity of the top dead center. It becomes the released state. For this reason, in the period when the temperature in the combustion chamber is lower than the high temperature period, it becomes possible to directly inject gas fuel from the nozzle hole into the combustion chamber.
請求項6に記載の発明では、内燃機関の燃焼室にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の噴孔から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記機関のシリンダヘッドまたはシリンダブロックには、前記燃料噴射弁における前記噴孔を含む部分を収容する収容室が形成されており、前記収容室には、前記燃焼室と連通する連通口が形成されており、前記連通口を開閉する開閉弁を備え、前記燃焼室が所定温度以上である高温期間中は前記開閉弁を閉弁状態とし、前記燃焼室が前記所定温度未満である低温期間において、前記開閉弁を開弁状態にするとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へガス燃料を直接噴射させる。 According to a sixth aspect of the present invention, a fuel injection valve that directly injects gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an ignition plug that ignites a mixture of gaseous fuel and air injected from the nozzle hole of the fuel injection valve And is applied to an internal combustion engine comprising: A cylinder chamber or a cylinder block of the engine is formed with a storage chamber for storing a portion including the injection hole in the fuel injection valve, and the storage chamber has a communication port communicating with the combustion chamber. A low-temperature period that is formed and includes an on-off valve that opens and closes the communication port, the on-off valve is closed during a high-temperature period in which the combustion chamber is at or above a predetermined temperature, and the combustion chamber is below the predetermined temperature In the above, the on-off valve is opened and gas fuel is directly injected from the nozzle hole into the combustion chamber through the communication port.
請求項6に記載の発明によれば、燃焼室が所定温度以上である高温期間中は、収容室と燃焼室とを連通する連通口は開閉弁により封鎖される封鎖状態となる。このため、収容室に収容された噴孔が、燃焼室内の高温に晒されるおそれがない。よって、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, during the high temperature period in which the combustion chamber is equal to or higher than the predetermined temperature, the communication port that connects the storage chamber and the combustion chamber is in a sealed state that is blocked by the on-off valve. For this reason, there is no possibility that the nozzle hole accommodated in the accommodating chamber is exposed to the high temperature in the combustion chamber. Therefore, durability of the fuel injection valve that injects the gas fuel can be improved.
一方、燃焼室が所定温度未満である低温期間において、収容口と燃焼室とを連通する連通口は開閉弁により開放される開放状態となる。このため、燃焼室が所定温度未満である低温期間では、収容室に収容された噴孔から連通口を通じて燃焼室へガス燃料を直接噴射することが可能となる。 On the other hand, in a low temperature period in which the combustion chamber is lower than a predetermined temperature, the communication port that connects the storage port and the combustion chamber is opened by the on-off valve. For this reason, in the low temperature period in which the combustion chamber is lower than the predetermined temperature, it becomes possible to directly inject gas fuel from the injection hole accommodated in the accommodation chamber to the combustion chamber through the communication port.
以下、点火式かつ直噴式のガスエンジンに適用したガス燃料噴射システムを、具体化した各実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, specific embodiments of a gas fuel injection system applied to an ignition type and direct injection type gas engine will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態が適用されるエンジン10(内燃機関)を模式的に示す断面図である。このエンジン10は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ20を有した火花点火式のガスエンジンであるとともに、燃焼室10aへ燃料を直接噴射する直噴式のエンジンである。さらに当該エンジン10は、シリンダヘッド11、シリンダブロック12、およびピストン13等を有して構成されたレシプロ式のエンジンである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an engine 10 (internal combustion engine) to which the present embodiment is applied. The
シリンダヘッド11は、ピストン13の頂面13bと対面する燃焼室10aの壁面を形成する。このシリンダヘッド11には、点火プラグ20、燃焼室10aへ吸気を流通及び遮断させる吸気弁21、燃焼室10aからの排気を排出及び遮断させる排気弁22、吸気弁21を介して燃焼室10aに接続された吸気管23、排気弁22を介して燃焼室10aに接続された排気管24が取り付けられている。さらに、吸気管23は、吸気管23内の吸気流量を調整するスロットルバルブ25を備えている。スロットルバルブ25を制御することにより、所定期間内に所望量の吸気が燃焼室10aへ吸入される。
The
一方、シリンダブロック12は、ピストン13を内部で摺動させるシリンダを形成する。このシリンダブロック12には、燃焼室10aへガス燃料を噴射する燃料噴射弁30が取り付けられている。
On the other hand, the
図1(a)は、ピストン13が上死点TDCに在る時の状態を示す。このように、ピストン13が上死点位置から所定範囲に在る時には、燃料噴射弁30の噴孔31bがピストン13の外周面13aにより封鎖される封鎖状態となる。詳しくは、上死点TDCと噴孔31bとの間(所定距離Lの範囲)に、ピストン13の頂面13bが存在する時には、封鎖状態となる。
FIG. 1A shows a state when the
図1(b)は、ピストン13が下死点BDCに在る時の状態を示す。このように、ピストン13の頂面13bが上死点位置から所定距離L以上離れた位置に在る時には、ピストン13の外周面13aから噴孔31bが開放された開放状態となる。詳しくは、下死点BDCと噴孔31bとの間に、ピストン13の頂面13bが存在する時には、開放状態となる。開放状態の期間では、噴孔31bは燃焼室10aに露出しているので、噴孔31bから燃焼室10aに燃料を噴射することが可能となる。
FIG. 1B shows a state when the
点火プラグ20および燃料噴射弁30の作動は、電子制御装置(ECU40)により制御される。ECU40は、エンジン回転速度やエンジン負荷等の検出値に基づき、1燃焼サイクルあたりに燃焼室10aへ噴射させる燃料の量(燃料噴射量)、燃料噴射時期、および点火プラグ20による点火時期等を制御する。これにより、エンジン出力や排気エミッションが最適となるようにエンジン運転状態が制御される。
The operation of the
図2は、燃料噴射弁30の構造を示す断面図である。燃料噴射弁30は、筒形状のボデー31と、噴孔31bを開閉する弁体32と、弁体32を駆動させる電動アクチュエータ33とを含む。ボデー31の先端部には噴孔31bが形成され、ボデー31の内部には噴孔31bとつながる燃料通路31aが形成されている。この燃料通路31aの内側に弁体32が収容される。また、ボデー31の先端部の内周面には、シール性を有するテーパ状のシート面31cが形成されている。シート面31cから弁体32が離座すると、高圧ポート34から供給される高圧燃料が、燃料通路31aを通じて噴孔31bから噴射される。一方、弁体32がシート面31cに着座すると、噴孔31bからの燃料噴射が停止される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the
電動アクチュエータ33は、電磁ソレノイド33aを有するステータ33b及びアーマチャ33cを備えて構成されている。ECU40から電磁ソレノイド33aへ電力供給されると、アーマチャ33cはステータ33bに吸引される。すると、アーマチャ33cと連結された弁体32は、スプリング35の弾性力に抗してリフトアップ作動してシート面31cから離座する。つまり、電磁ソレノイド33aへ電力供給している期間は噴孔31bから噴射される。よって、1回の開弁により噴射される燃料の噴射量は、電力供給時間により制御される。一方、前記電力供給を停止させると、スプリング35の弾性力により弁体32はリフトダウン作動してシート面31cに着座し、噴孔31bからの燃料噴射が停止される。
The
なお、図示しない燃料タンク内のガス燃料が、蓄圧容器(デリバリパイプ)へ圧送され、蓄圧容器に蓄圧された高圧ガス燃料が、各気筒の燃料噴射弁30の高圧ポート34へ分配されるよう構成されている。そして、各気筒の燃料噴射弁30による燃料噴射は、所定のクランク角度の位相差でもって噴射開始される。
Note that gas fuel in a fuel tank (not shown) is pumped to a pressure accumulating vessel (delivery pipe), and high pressure gas fuel accumulated in the pressure accumulating vessel is distributed to the
次に図3を参照しつつ、1燃焼サイクルにおける燃料噴射時期について説明する。図3(a)〜(d)は、(a)吸気弁21の開閉のタイミング、(b)排気弁22の開閉のタイミング、(c)封鎖状態および開放状態が切り替わるタイミング、(d)燃焼室10a内の圧力(筒内圧)の変化を示すタイムチャートである。また、図3(1)〜(5)は、それぞれ図3(d)の(1)〜(5)の期間に応じたエンジン10の状態を示す。
Next, the fuel injection timing in one combustion cycle will be described with reference to FIG. 3 (a) to 3 (d) are: (a) timing for opening / closing the
図示されるように、t1時点で、ピストン13が上死点TDC位置から下降して吸気行程が開始されるとともに、吸気弁21が開弁される。そしてt2時点で、ピストン13は所定距離L降下し、噴孔31bの位置に到達する。この期間t1〜t2では、ピストン13の外周面13aにより噴孔31bが封鎖され、図3(1)に示す封鎖状態となる。よって、期間t1〜t2では、燃焼室10aへ燃料の噴射を行うことはできない。
As shown in the drawing, at the time t1, the
ピストン13は、t3時点において、下死点BDC位置まで下降し、吸気行程が終了される。吸気弁21は、t3時点までに閉弁される。続いてピストン13は下死点BDC位置から上昇して、圧縮行程が開始される。t4時点で、ピストン13は、上死点TDC位置から所定距離L離れた位置まで上昇し、再び噴孔31bの位置に到達する。この期間t2〜t4では、ピストン13の外周面13aにより噴孔31bが開放され、図3(2)に示す開放状態となる。よって、期間t2〜t4では、燃焼室10aへ燃料の噴射を行うことができる。
The
ここでは、ガス燃料の噴射による吸気の吹き戻しを抑制するため、吸気弁21を閉じ吸気の吸入を終了した後、燃料の噴射を行う。すなわち、ピストン13が下死点BDC位置に降下するまでに吸気の吸入を終了する。そして、ピストン13が、下死点BDC位置から噴孔31bの位置に上昇するまでの期間t3〜t4において、燃焼室10aへの燃料の噴射を行う。
Here, in order to suppress the blow-back of the intake air due to the injection of the gas fuel, the fuel is injected after the
よって、吸気弁21が開弁している期間t1〜t3において、要求される量の吸気が燃焼室10aへ吸入されるように、スロットルバルブ25の開度を制御する。また、期間t3〜t4において、所望の燃料量が燃焼室10aへ供給されるように、目標噴射量に対応する時間(噴射期間Tq)だけ弁体32を開弁作動させて燃料を噴射させる。その結果、t4時点において、燃焼室10a内には要求される量の吸気及びガス燃料の混合気が存在する。なお、噴射期間Tqの終了時点は、後述する期間t4〜t5の開始時点t4と一致させており、噴射期間Tqの開始時点を調節することで噴射期間Tqの長さ(噴射量に相当)を調節している。
Therefore, the opening degree of the
ピストン13は、t4時点後さらに上昇を続ける。そして、ピストン13が上死点TDC近傍に到達したタイミングで、点火プラグ20により混合気が着火されて、燃焼行程が開始される。ピストン13は、上死点TDC位置まで上昇した後再び下降し、t5時点で上死点TDC位置から所定距離L下離れた噴孔31bの位置に到達する。期間t4〜t5では、ピストン13は、上死点TDCと上死点TDCから所定距離L離れた位置との間に存在し、図3(3)に示す封鎖状態となる。この期間t4〜t5は、圧縮行程の後期から燃焼行程の前期までに相当し、燃焼室10a内が高温高圧になる高温期間を含む。よって、高温期間を含む期間t4〜t5では、燃料噴射弁30の噴孔31bが封鎖されるので、燃料噴射弁30の先端部が燃焼室10a内の高温に晒されることが抑制される。
The
その後ピストン13は、下死点BDC位置まで降下すると、下死点BDC位置から再び上昇する。その際、排気弁22が開弁されて排気行程が開始される。そしてt6時点で、ピストン13は上死点TDC位置から所定距離L離れた位置まで上昇する。期間t5〜t6では、図3(4)に示す開放状態となる。この期間t5〜t6は、燃焼行程の後期から排気行程の前期までに相当し、燃焼室10a内が低温低圧になる低温期間である。
Thereafter, when the
さらにピストン13が上昇すると、図3(5)に示す封鎖状態となる。そして、ピストン13が上死点TDC位置まで上昇すると、1燃焼サイクルが終了する。
When the
以上説明した第1実施形態は以下の効果を奏する。 The first embodiment described above has the following effects.
・エンジン10のピストン13が、上死点TDCと上死点TDCから所定距離L離れた位置との間にある時には、ピストン13の外周面13aにより噴孔31bが封鎖される封鎖状態となる。このため、ピストン13が上死点TDC近傍に在る期間すなわち燃焼室10a内の温度が高くなる高温期間を含めて、燃料噴射弁30の噴孔31bを封鎖することができる。よって、燃料噴射弁30の先端が燃焼室10a内の高温に晒されることを抑制することができ、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁30の耐久性を向上させることができる。
When the
・一方、ピストン13が上死点TDC位置から所定距離L以上離れた位置に在る期間、すなわちピストン13が上死点TDC近傍に在る期間を除いた期間には、燃料噴射弁30の噴孔31bがピストン13の外周面13aから開放された開放状態となる。このため、燃焼室10a内の温度が上記高温期間よりも低くなる期間では、噴孔31bから燃焼室10aへ直接ガス燃料を直接噴射することが可能となる。
On the other hand, the injection of the
・吸気弁21を閉じ吸気の吸入を終了した後ガス燃料を噴射するので、噴射されたガス燃料により吸気が吹き戻されることを抑制できる。また、ピストン13が下死点BDC位置に下降する前に吸気弁21を閉じるので、吸気弁21を閉じた後にガス燃料を噴射可能な期間t3〜t4が存在する。したがって、吸気の吹き戻しを抑制しつつ、ガス燃料の噴射を行うことができる。
Since the gas fuel is injected after the
・スロットルバルブ25を制御することにより、吸気弁21を閉じるまでに、要求される量の吸気を燃焼室10aへ吸入することができる。
By controlling the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、シリンダブロック12に燃料噴射弁30を取り付けており、ピストン13の外周面13aにより開放状態と封鎖状態とを切り替えている。これに対し、図4〜図6に示す第2実施形態では、シリンダヘッド11に燃料噴射弁30を取り付けており、後述する開閉弁50により開放状態と封鎖状態とを切り替えている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
図4及び図5に示すように、シリンダヘッド11には、燃料噴射弁30の噴孔31bを含む部分を収容する収容室10bが形成されている。また、収容室10bには、燃焼室10aと連通する連通口10cが形成されている。連通口10cが開閉弁50により封鎖されると、噴孔31bは燃焼室10aから遮蔽される。一方、連通口10cが開閉弁50により開放されると、噴孔31bは燃焼室10aに露出する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図4(a)は、開閉弁50を閉弁して連通口10cが開閉弁50により封鎖される封鎖状態を示し、図5は、開閉弁50を開弁して連通口10cが開閉弁50により開放される開放状態を示す。図4(a)に示す開放状態の時に、収容室10bに収容された噴孔31bから連通口10cを通じて燃焼室10aへ、ガス燃料を直接噴射することが可能となる。なお、噴射されたガス燃料が連通口10cに接触しないように、噴孔31bは連通口10cの近傍に配置されている。
4A shows a closed state where the on-off
図4(b)は、図4(a)のA矢視図である。図4(b)に示すように、開閉弁50は燃焼室10aの中央に配置されている。また、開閉弁50は、吸気弁21および排気弁22と同様にエンジン10のクランクシャフトの回転力により機械的に駆動される。したがって、1燃焼サイクル中の予め設定された所定期間において、連通口10cは開口する。なお、開閉弁50は、燃焼室10aの側へ作動することで開弁する構造である。
FIG.4 (b) is A arrow view of Fig.4 (a). As shown in FIG. 4B, the on-off
次に図6を参照しつつ、1燃焼サイクルにおける燃料噴射時期について説明する。図6(a)〜(d)は、(a)吸気弁21の開閉のタイミング、(b)排気弁22の開閉のタイミング、(c)開閉弁50の開閉のタイミング、(d)燃焼室10a内の圧力(筒内圧)の変化を示すタイムチャートである。
Next, the fuel injection timing in one combustion cycle will be described with reference to FIG. 6A to 6D show (a) timing for opening and closing the
燃焼室10aが所定温度以上である高温期間を含む期間において、開閉弁50を閉弁状態とする。一方、燃焼室10aが所定温度未満である低温期間において、開閉弁50を開弁状態とする所定期間を設定する。
In a period including a high temperature period in which the combustion chamber 10a is equal to or higher than a predetermined temperature, the on-off
具体的には、燃焼室10aが所定温度以上となる圧縮行程後期から燃焼行程前期の高温期間t9〜t10を含む期間において、連通口10cが開閉弁50により封鎖される状態とする。一方、高温期間を除く低温期間において、開閉弁50を開弁状態とする期間を、吸気行程から圧縮行程前期に相当する期間t7〜t9と設定する。すなわち、期間t7〜t9において、噴孔31bが連通口10cを介して燃焼室10aへ露出した状態となるので、噴孔31bから連通口10cを通じて燃焼室10aへ燃料を噴射することが可能となる。
Specifically, the
ここで、ガス燃料の噴射による吸気の吹き戻しを抑制するため、吸気の吸入終了後に燃料を噴射する。詳しくは、t7時点で、上死点TDC位置からピストン13が降下するとともに吸気行程を開始し、吸気弁21を開弁する。そして、ピストン13が下死点BDC位置に到達し吸気行程が終了するt8時点までに、吸気弁21を閉弁する。その後期間t8〜t9において、ガス燃料を燃焼室10aへ噴射する。
Here, in order to suppress the blow-back of the intake air due to the injection of the gas fuel, the fuel is injected after the intake of the intake air is finished. Specifically, at time t7, the
よって、期間t7〜t8において所望量の吸気が燃焼室10aへ吸入されるように、スロットルバルブ25の開度を制御する。また、期間t8〜t9において、要求される量の燃料が燃焼室10aへ供給されるように、目標噴射量に対応する時間(噴射期間Tq)だけ弁体32を開弁作動させて燃料を噴射させる。なお、噴射期間Tqの終了時点は、高温期間t9〜t10の開始時点t9と一致させており、噴射期間Tqの開始時点を調節することで噴射期間Tqの長さ(噴射量に相当)を調節している。
Therefore, the opening degree of the
以上説明した第2実施形態は以下の効果を奏する。 The second embodiment described above has the following effects.
・燃焼室10aが所定温度以上である高温期間中は、収容室10bと燃焼室10aとを連通する連通口10cは開閉弁50により封鎖される状態となる。このため、収容室10bに収容された噴孔31bが、燃焼室10aの高温に晒されるおそれがない。よって、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁30の耐久性を向上させることができる。
During the high temperature period in which the combustion chamber 10a is equal to or higher than the predetermined temperature, the
・一方、燃焼室10aが所定温度未満である低温期間において、収容室10bと燃焼室10aとを連通する連通口10cは開閉弁50から開放される開放状態となる。このため、燃焼室10aが所定温度未満である低温期間において、収容室10bに収容された噴孔31bから連通口10cを通じて燃焼室10aへ、ガス燃料を直接噴射することが可能となる。
On the other hand, in the low temperature period in which the combustion chamber 10a is lower than the predetermined temperature, the
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be modified as follows. Moreover, you may make it combine the characteristic structure of each embodiment arbitrarily, respectively.
・上記各実施形態では、吸気弁21を閉じ吸気の吸入を終了した後に燃料を噴射している。しかし、エンジン10の高負荷運転時には、ピストン13が上死点TDC位置から所定距離L以上離れた位置に在る期間内において、吸気弁21を閉じる前であっても燃料噴射弁30によりガス燃料を噴射してもよい。このようにすると、エンジン10の高負荷運転時には、吸気の吹き戻し抑制よりも、ガス燃料の噴射量確保を優先させることができる。なお、吸気の吸入終了前から燃料噴射を行う場合も、噴射期間Tqの終了時点を封鎖状態の開始時点と一致させると、吸気の吸入期間と燃料の噴射期間とが重なる期間を最小限にできる。
In each of the above embodiments, the fuel is injected after the
・上記第1実施形態では、1つの気筒に対して1つの燃料噴射弁30が設けられているが、図7に示すように、1つの気筒に対して複数の燃料噴射弁30を設けてもよい。燃料噴射弁30を複数設ければ、燃料を噴射可能な期間が制限されても、噴射量を増大させることができる。特にエンジン10の回転速度が速く、1燃焼サイクル中における噴射可能な期間が短い場合であっても、所望する量のガス燃料を燃焼室10aへ噴射することができる。なお、複数の燃料噴射弁30を取り付けるシリンダブロック12の位置は、上死点TDC位置から同じ距離離れた位置にするとよい。このようにすると、複数の燃料噴射弁30に対して同じタイミングで封鎖状態と開放状態が切り替わる。
In the first embodiment, one
・上記第2実施形態では、燃料噴射弁30および開閉弁50をシリンダヘッド11に取り付けているが、これらをシリンダブロック12に取り付けるようにしてもよい。
In the second embodiment, the
10…エンジン(内燃機関)、10a…燃焼室、10b…収容室、10c…連通口、11…シリンダヘッド、12…シリンダブロック、13…ピストン、13a…ピストンの外周面、30…燃料噴射弁、31b…噴孔、50…開閉弁、L…所定距離。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃料噴射弁は、前記機関のシリンダブロック(12)に取り付けられており、
さらに、前記燃料噴射弁は、前記機関のピストン(13)が上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面(13a)により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるように、配置されていることを特徴とするガス燃料噴射システム。 A fuel injection valve (30) for directly injecting gaseous fuel into the combustion chamber (10a) of the internal combustion engine (10), and an air-fuel mixture of the gaseous fuel and air injected from the injection hole (31b) of the fuel injection valve are ignited A spark plug (20) that is applied to an internal combustion engine,
The fuel injection valve is attached to a cylinder block (12) of the engine,
Further, the fuel injection valve is in a sealed state in which the nozzle hole is blocked by the outer peripheral surface (13a) of the piston when the piston (13) of the engine is at the top dead center position, and the piston is A gas fuel injection system, wherein the injection hole is disposed so as to be in an open state in which the nozzle hole is open from the outer peripheral surface when the nozzle hole is located at a predetermined distance or more from a dead center position.
前記機関の吸気行程において、前記ピストンが下死点位置に下降するまでに前記吸気弁を閉じ、
前記吸気弁を閉じた後、前記ピストンが上死点位置から前記所定距離以上離れた位置に在る期間内に前記燃料噴射弁により前記ガス燃料を噴射する請求項1に記載のガス燃料噴射システム。 The engine includes an intake valve (21) for circulating and blocking intake air to the combustion chamber,
In the intake stroke of the engine, the intake valve is closed before the piston descends to the bottom dead center position,
2. The gas fuel injection system according to claim 1, wherein, after the intake valve is closed, the gas fuel is injected by the fuel injection valve within a period in which the piston is located at a position more than the predetermined distance from a top dead center position. .
前記吸気弁を閉じるまでに、要求される量の吸気が前記燃焼室へ吸入されるように、前記スロットルバルブを制御する請求項2に記載のガス燃料噴射システム。 The engine includes an intake pipe (23) connected to the combustion chamber, and a throttle valve (25) for adjusting an intake flow rate of the intake pipe,
The gas fuel injection system according to claim 2, wherein the throttle valve is controlled so that a required amount of intake air is sucked into the combustion chamber before the intake valve is closed.
前記機関のシリンダヘッド(11)またはシリンダブロック(12)には、前記燃料噴射弁における前記噴孔を含む部分を収容する収容室(10b)が形成されており、
前記収容室には、前記燃焼室と連通する連通口(10c)が形成されており、
前記連通口を開閉する開閉弁(50)を備え、
前記燃焼室が所定温度以上である高温期間中は前記開閉弁を閉弁状態とし、
前記燃焼室が前記所定温度未満である低温期間において、前記開閉弁を開弁状態にするとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へガス燃料を直接噴射させることを特徴とするガス燃料噴射システム。 A fuel injection valve (30) for directly injecting gaseous fuel into the combustion chamber (10a) of the internal combustion engine (10), and an air-fuel mixture of the gaseous fuel and air injected from the injection hole (31b) of the fuel injection valve are ignited A spark plug (20) that is applied to an internal combustion engine,
The cylinder head (11) or the cylinder block (12) of the engine is formed with a storage chamber (10b) for storing a portion including the injection hole in the fuel injection valve,
A communication port (10c) communicating with the combustion chamber is formed in the storage chamber,
An on-off valve (50) for opening and closing the communication port;
During the high temperature period in which the combustion chamber is equal to or higher than a predetermined temperature, the on-off valve is closed.
Gas fuel injection, characterized in that, in a low temperature period in which the combustion chamber is lower than the predetermined temperature, the on-off valve is opened and gas fuel is directly injected from the nozzle hole into the combustion chamber through the communication port. system.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012086148A JP2013217212A (en) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Gas fuel injection system |
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2012
- 2012-04-05 JP JP2012086148A patent/JP2013217212A/en active Pending
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