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JPH0337367A - Fuel feeding device for internal combustion engine - Google Patents

Fuel feeding device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPH0337367A
JPH0337367A JP17336789A JP17336789A JPH0337367A JP H0337367 A JPH0337367 A JP H0337367A JP 17336789 A JP17336789 A JP 17336789A JP 17336789 A JP17336789 A JP 17336789A JP H0337367 A JPH0337367 A JP H0337367A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
passage
valve
intake
direct injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17336789A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2762301B2 (en
Inventor
Noriyuki Kurihara
栗原 仙幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP1173367A priority Critical patent/JP2762301B2/en
Publication of JPH0337367A publication Critical patent/JPH0337367A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2762301B2 publication Critical patent/JP2762301B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce NOx by permitting the lean combustion by installing a limiter for varying the max. flow rate of hydrogen in a direct injection passage, in the constitution in which the direct injection passage for directly jetting hydrogen into a combustion chamber and a premixing passage for feeding hydrogen into an intake passage are provided. CONSTITUTION:The opened port part of an intake passage 14, opened port part of an exhaust passage 15, and the opened port part of a hydrogen feeding passage 16 are formed on a cylinder head 3, and a suction valve 17b, exhaust valve, and a hydrogen valve 19 are installed at the respective opened port parts. A fuel feeding device C is constituted of a premixing passage D for feeding hydrogen into a suction passage B and a direct injection passage E for directly jetting hydrogen into a combustion chamber 6, and the hydrogen supplied from a hydrogen cylinder 61 is branching-supplied into the passages D and E through an emergency stop valve 63 and a decompression valve 64, and an acceleration valve 70 and a limiter 69 which also acts as a flow rate control means which increases the max. flow rate of hydrogen according to the engine revolution speed and increases the hydrogen feed quantity over the hydrogen feed quantity passing through the premixing passage D are installed into the direct injection passage E.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] この発明は、水素燃料を運転状態に応じて供給する内燃
機関の燃料供給装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine that supplies hydrogen fuel according to operating conditions.

【従来の技術】[Conventional technology]

内燃機関においては、水素を燃料として使用するものが
知られている。 この内燃機関の燃料供給装置として、例えば特開昭63
−246460号公報に示すように、燃焼室に水素を直
接噴射する直接噴射経路と、水素を吸入空気と一緒に吸
気弁から吸入させる予混合経路を備えkものがある。
BACKGROUND ART Internal combustion engines that use hydrogen as fuel are known. As a fuel supply device for this internal combustion engine, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63
As shown in Japanese Patent No. 246460, there are some types that have a direct injection path for directly injecting hydrogen into the combustion chamber and a premixing path for sucking hydrogen together with intake air through an intake valve.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

かかる内燃機関では、高負荷時に高出力を得るように水
素を多く供給する必妥があるが、高負荷時には水素の占
める体積が多くなり、空気吸入量を多くできない、この
ため、高負荷時には燃焼温度が高くなり、NOxが増加
すると共に、水素の占める体積が多くなって空気の量を
多くできないため、水素の着火性の良さを生かして混合
気を薄くできず、燃費向上に改善の余地があった。 このため、吸気通路に吸気を過給するコンプレッサを設
けてより多くの空気を供給することが考えられるが、し
かし予混合経路を備えたものにおいては空気に代えて水
素もコンプレッサにより圧縮することになるために、大
型のコンプレッサが必要になったり、吸気が圧縮により
高温になるために逆火が生じる等の不具合が生じる。 この発明は、これらの実情に鑑みてなされたもので、N
Oxの低減、燃費向上及びコンプレッサの小型化、きら
には逆火防止を可能とする内燃機関の燃料供給装置を提
供することを目的としている。 [課題を解決するための手段」 前記課題を解決するために、この発明は、燃焼室に水素
を直接噴射する直接噴射経路と、吸気通路に水素を供給
する予混合経路とを備える内燃機関の燃料供給装置にお
いて、前記吸気通路に吸入空気を圧縮するコンプレッサ
を設けると共に、前記直接噴射経路にエンジン回転数に
応じて水素の最大流量を変化させるリミッタを設け、き
らにアイドリンクを除く運転領域で、直接噴射経路によ
る水素供給量を、予混合経路による水素供給量より多く
する流量制御手段を備えることを特徴としている。 [作用] この発明では、吸気通路に設けたコンプレッサで吸入空
気を圧縮し、直接噴射経路に設けたリミッタで、エンジ
ン回転数に応じて水素の最大流量を変化させる。このた
め、全ての回転域において制御された水素に見合った多
くの空気をコンプレッサにより供給することができ、稀
薄燃焼が可能になる。 また、流量制御手段で、アイドリングを除く運転領域で
は、直接噴射経路による水素供給量が、予混合経路によ
る水素供給量より多いため、小型のコンプレッサで吸入
空気を圧縮することができる。 きらに、高負荷時には吸気通路が高温になりがちである
が、吸気通路に供給される水素の4度を低く抑え、逆火
を防止できる。 [実施例J 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。 第1図はこの発明の内燃機関の燃料供給装置の全体構成
図、第2図は燃料供給装置の吸気系と排気系の断面図、
第3図はシリンダヘッドの底面図、第4図は弁開閉時期
を示す図、第5図及び第6図はカムダイヤグラム、第7
図は水素流量とエンジン回転数との関係を示す図である
。 図において、符号1は水冷式の内燃機関で1図示しない
クランクケースに載置されたシリンダブロック2にはシ
リンダヘッド3が取付けられ、このシリンダヘッド3に
ヘッドカバー4が設けられている。シリンダブロック2
、シリンダへラド3及びピストン5で燃焼室6が画成さ
れ、きらにシリンダへラド3には点火プラグ7が設けら
れている。この点火プラグ7はコンピュータ8によって
、所定のタイ主ングでスパークするようになっており、
燃焼室6で圧縮された混合気に着火する。 ピストン5はコンロッド9を介してクランク軸10と連
結され、このピストン5の往復運動でクランク軸10を
回転させるようになっており、クランク軸10の回転は
エンジン回転数検出センサ11で検出され、エンジン回
転数情報をコンピュータ8に送出される。 シリンダヘッド3には中央部に点火プラグ7が取付けら
れ、吸気系12とtJi気系13とが備えられている。 シリンダヘッド3には第1図及び第2図に示すように、
燃焼室6を臨むように吸気通路14の開口部14a、1
4bが2個に分岐して形成され、また排気通路15の開
口部15aが1個形成され、きらに水素供給通路16の
開口部16aが1個それぞれ形成され、これらの開口部
14a、14b、15a、16aには吸気弁17a。 17b1排気弁18及び水素弁19が設けられている。 これらの吸気弁17a、17b%排気弁18及び水素弁
19は第4図に示すような弁開閉時期で作動し、第5図
または第6図のカムダイヤグラムで示すように作動する
吸気カム2G、21、排気カム22及び水素カム23で
得られる。 第5図のカムダイヤグラムでは、吸気弁17aの開閉用
吸気カム20が吸気弁17bの開閉用吸気カム21より
、僅かに開閉する移動ストローク(リフト量)が長く、
しかも早く開き、遅く閉じるようになっている。また、
第6図のカムダイヤグラムは、吸気弁17aの開閉用吸
気カム20が吸気弁17bの開閉用吸気カム21より、
僅かに開閉する移動ストロークが長い点は第5図のもの
と同じであるが、吸気カム20の閉じ時期が遅くなって
いる。 このため、後述の開閉弁29の開閉のいかんにかかわら
ず、開口部14bに比べて開口部14aから、長い期間
にわたって多くの空気が燃焼室6内に供給される。従っ
て、燃焼室6内には第3図にて矢印で示すスワールが発
生するため、開口部16aから供給された水素と開口部
14bから供給された空気とが衝突するのを防止し、水
素と空気との混合を促進する。 吸気系12の吸気管、24はシリンダへラド3に接続さ
れ、この吸気管24にはサージタンク25が形成され、
きらに上流側には吸気を冷却するための公知のインター
クーラ26、エアフロメータ27及びエアクリーナ28
が設けられている。 吸気管24はサージタンク25の下流側で、対の吸気通
路24a、24bに分岐しており、その一方に開閉弁2
9を備え、この開閉弁29の下流側で吸気通路24a、
24bは合流している。 開閉弁29は第1図に示すように、リンク機構30を介
してアクチエエータ31のダイヤフラム32と連結され
、アクチエエータ31内に配設されたスプリング33に
より、常に閉じる方向に付勢されている。アクチエエー
タ31内にはダイヤフラム32により圧力g34が画成
され、この圧力室34は配管35を介して吸気管24に
接続され、電磁弁36の弁体36aをスプリング36b
に抗して開くと、圧力室34内が正圧になる。これによ
り、アクチュエータ31のダイヤフラム32がスクリン
グ33に抗して押さバ、リンク機構30を介して開閉弁
29を作動させることができるようになっている。 開閉弁29は低回転域では閉じており、他方の吸気通路
24aからのみ空気を供給し、所定のエンジン回転数以
上になると、電磁弁36を駆動してアクチエエータ31
を作動させ、高回転域では開閉弁29を開き、一対の吸
気通路24a、24bがら空気を供給する。 吸気管24のサージタンク25内には温度センサ37が
設けられ、吸気空気の温度情報をコンピュータ8へ送ら
れ、またエアフロメータ27には空気の吸入量を検出す
る吸入量検出センナ38が設けられ、空気吸入量情報を
コンピュータ8に入力するようになっている。 シリンダへラド2の排気通路15には排気管39が接続
され、この排気管39の先端には排気温度センサ40が
設けられ、この排気温度センサ40からの排気温度情報
はコンビエータ8に送られる。 吸気系12と排気系13との間にはターボ過給機41が
配設され、ターボ過給機4貫のコンプレッサ42は吸気
管24のコンプレッサ室43に配置され、排気タービン
44は排気管39のタービン室45に配置されている。 ターボ過給機41のコンプレッサ42及び排気タービン
44は軸受ホルダ46内に支承される回転軸47により
一体回転できるように連結され、排気ガスが排気タービ
ン44を通過する際、排気エネルギーで回転軸47を回
転してコンプレッサ42を駆動し、吸入空気を加圧する
。 排気管39で形成される排気通路Aにはタービン室45
の入口側45mと出口側45bとを連絡するバイパス通
路4Bが形成され、このバイパス通路48には開閉弁4
9が設けられている。 この開閉弁49はリンク°機構50を介してアクチエエ
ータ51のダイヤフラム52と連結され、アクチエエー
タ51内に配設されたスプリング53により、常に閉じ
る方向に付勢されている。アクチエエータ51内にはダ
イヤフラム52により圧力室54が画成され、この圧力
室54は過給圧取出配管55によりコンプレッサ室43
の吐出側43aと接続され、圧力室54内に過給圧が作
用するようになっている。 従って、バイパス通路4Bの開閉弁49はその圧力室5
4に作用する過給圧が所定圧以上、即ちスプリング53
の弾発力よりも大きくなった際にダイヤフラム52がス
プリング53に抗して移動し、開閉弁49を開く、この
ため、排気ガスが排気タービン44をバイパスしてバイ
パス通路48から放出され、ターボ過給機41の駆動が
抑制され、それ以上の過給圧の上昇が規制される。 また、アクチュエータ51の圧力室54は配管56、電
磁弁57及び配管58を介してコンプレッサ42の吸入
側43bに接続され、加速時に電磁弁57の弁体57a
をスプリング57bに抗して開いて、圧力室°52を吸
気通路Bのコンプレッサ42の吸入側43bと連通させ
る。このため、ダイヤフラム52がスプリング53に抗
して移動することを規制しており、コンプレッサ42の
過給圧が直ちに圧力室54に作用されることを規制し、
加速過渡状態で過給圧を高く保持し、加速性能が向上す
る。 シリンダブロック2には水温センサ59が設けられ、冷
却水の温度情報をコンピュータ8に送られる。また、ノ
ックセンサ60がシリンダブロック2に設けられ、ノッ
キングが発生するとすぐにノックセンサ60が振動を感
知して点火タイミングを遅くして、ノッキングの発生を
防止するようになっている。 ゛内燃機関1には燃料供給袋[Cが備えられ、この燃料
供給装置Cは吸気通路Bに水素を供給する予混合経路り
と、燃焼室6に水素を直接噴射する直接噴射経路Eとを
備えている。水素ボンベ61には水素が圧縮されて貯溜
されており、この水素は例えば水素吸蔵合金で内蔵して
もよい、水素ボンベ61からの水素は供給バイブロ2で
出力され、緊急停止弁63を介して減圧弁64で所定の
圧力に減圧される。この減圧された水素は分岐バイブロ
5.68で2方向へ分岐し、一方の分岐バイブロ5から
の水素は停止弁67及び低圧調整弁68を介して、コン
プレッサ42の上流側に設けられたベンチエリ80に供
給される。水素ボンベ61からベンチュリ80までの経
路が、吸気通路Bに水素を供給する予混合経路りを構成
しており、ベンチュリ80は予混合経路りから供給され
ろ水素と空気との混合気であり、予混合経路りから通過
する空気の量に応じた水素が供給されるので、吸気通路
14中に水素が過剰に供給されることはない。 他方の分岐バイブ66からの水素はリミッタ69、アク
セル弁70及び停止弁71を介して、シリンダへラド3
に形成した水素供給通路16の開口部16aから燃焼室
6へ供給され、水素ボンベ61から燃焼室6までの経路
が、燃焼M6に水素を直接噴射する直接噴射経路Eを構
成している。 直接噴射経路Eと予混合経路りとは水素ボンベ61から
同経路の分岐部までが共用されている。 なお、すaツタ69は分岐部の上流側に位置するように
直接噴射経路Eに設けれることができる。 リミッタ69は電子ガバナで構成され、エンジン回転数
で弁体69aが作動して、エンジン回転数に応じて水素
の最大流量を増加させると共に、後述のアクセル弁70
が全開状態において、そのエンジン回転数における最大
流量を流せるようになっており、流量制御手段を構成し
ている。 即ち、!@7図において、曲線Qlは予混合経路りから
供給される水素の最大流量を示し、曲線Q2は直接噴射
経路Eと予混合経路りから供給される水素の最大流量の
和を示しており、リミッタ69は直接噴射経路Eによる
水素供給量が、予混合経路りによる水素供給量よりも多
くなるように、直接噴射経路Eを流れる水素の最大流量
を制御し、曲MQ2と曲線Qlとの差が直接噴射経路E
による水素の最大流量である。 なお、流量制御手段はりよツタ69に限られるものでは
なく、停止弁67、低圧調整弁68及び分岐バイブロ5
.66でも構成することができる。即ち、停止弁67及
び低圧調整弁68の制御や分岐バイブロ5の径を分岐パ
イプ66の径よりも細くすることにより、予混合経路り
を流れる水素の量を制限し、直接噴射経路Eによる水素
供給量が予混合経路りによる水素供給量よりも多くなる
ようにすることもできる。 また、例えば第7図に示すように、エンジン回転数に応
じて水素流量qを増加させることができ、この第7図に
示すように、最大馬力が得られるエンジン回転数f1の
前のエンジン回転af2で水素の供給を軽減して停止す
るように水素の供給量を制御すると、吸気管24には空
気のみが流れることから空気がエンジン回転数に応じた
最大流量となり、第8図に示すように、エンジン回転数
f1にて最大馬力を得ることができる。 また、アクセル弁70はアクセル操作によって弁体70
aが作動し、弁開度が調整される。 このアクセル弁70は、そのエンジン回転数において直
接噴射経路Eを流れる水素の最大流量の範囲内で、エン
ジン負荷に応じて水素の流量を変化させる0例えば、ア
クセル弁70が全開になる全負荷状態において最大流量
を流し、1/2負荷では最大流量の172を流している
。このように流量とエンジン負荷を比例させてもよいが
、必ずしもその必要はない。 このように、予混合経路りの吸気通路Bに吸入空気を圧
縮するコンプレッサ42を設け、直接噴射経路Eにエン
ジン回転数に応じて水素の最大流量を変化させるリミッ
タ69を設け、これらによって全ての回転域において制
御された水素量に見合った多くの空気をコンプレッサに
より供給する。これにより、稀薄燃焼が可能になるため
、NOxが低減されると共に、燃費が向上する。 また、燃料供給装置Cはアイドリングを除く運転領域で
、直接噴射経路Eによる水素供給量を、予混合経路りに
よる水素供給量より大きく設定されており、アイドリン
ク時には予混合経路りから燃焼室6に水素を供給するよ
うになっている。このため、コンプレッサ42により圧
縮すべき水素量を減らすことができるために、コンプレ
ッサ42の小型化が可能である。きらに、吸気通路Bが
高温となりがちな高回転時に吸気通路Bに供給される水
素の濃度を低く抑えることができ、逆火を防止が可能と
なる。 また、予混合経路りがインタークーラ26の上流に接続
されているために、インタークーラ26内を、空気に比
べて熱伝達の良い水素が流れることになり、加圧された
吸入空気の冷却性が向上する。従って、インタークーラ
26を小型化できる。 [発明の効果] 前記のように、この発明は、吸気通路に吸入空気を圧縮
するコンプレッサを設けると共に、リミッタで、直接噴
射経路にエンジン回転数に応じて水素の最大流量を変化
させ、全ての回転域において制御された水素量に見合っ
た多くの空気をコンプレッサにより供給するから、希薄
燃焼が可能になり、NOxが低減されると共に燃費が向
上する。 また、流量制御手段で、アイドリングを除く運転領域で
は直接噴射経路による水素供給量を予混合経路による水
素供給量より多くするから、コンプレッサにより圧縮す
べき水素ガスの量が減らせるために、コンプレッサの小
型化が可能になる。 きらに、吸気通路が高温となりがちな高回転時に吸気通
路に供給される水素の濃度が低く抑えられ、逆火を防止
できる。
In such an internal combustion engine, it is necessary to supply a large amount of hydrogen to obtain high output at high loads, but at high loads the hydrogen occupies a large volume, making it impossible to increase the amount of air intake. As the temperature rises and NOx increases, the volume occupied by hydrogen increases, making it impossible to increase the amount of air, making it impossible to thin the air-fuel mixture by taking advantage of hydrogen's good ignitability, and leaving room for improvement in improving fuel efficiency. there were. For this reason, it is possible to supply more air by installing a compressor in the intake passage to supercharge the intake air, but in models equipped with a premixing path, hydrogen may also be compressed by the compressor instead of air. As a result, a large compressor is required, and the intake air becomes hot due to compression, causing problems such as backfire. This invention was made in view of these circumstances, and
The object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine that can reduce Ox, improve fuel efficiency, downsize the compressor, and prevent backfire. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an internal combustion engine equipped with a direct injection path for directly injecting hydrogen into a combustion chamber and a premixing path for supplying hydrogen to an intake passage. In the fuel supply device, a compressor for compressing intake air is provided in the intake passage, and a limiter is provided in the direct injection path to change the maximum flow rate of hydrogen according to the engine speed, and the fuel supply device is provided with a The present invention is characterized by comprising a flow rate control means for making the amount of hydrogen supplied through the direct injection path larger than the amount of hydrogen supplied through the premixing path. [Operation] In the present invention, a compressor provided in the intake passage compresses intake air, and a limiter provided in the direct injection path changes the maximum flow rate of hydrogen according to the engine speed. Therefore, the compressor can supply a large amount of air commensurate with the controlled amount of hydrogen in all rotation ranges, making lean combustion possible. Further, in the operating range other than idling, the amount of hydrogen supplied by the direct injection path is larger than the amount of hydrogen supplied by the premixing path using the flow rate control means, so that the intake air can be compressed with a small compressor. Furthermore, the intake passage tends to become hot under high loads, but the hydrogen supplied to the intake passage can be kept at a low 4 degrees Celsius, preventing flashback. [Embodiment J] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel supply system for an internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an intake system and an exhaust system of the fuel supply system.
Figure 3 is a bottom view of the cylinder head, Figure 4 is a diagram showing valve opening/closing timing, Figures 5 and 6 are cam diagrams, and Figure 7 is a diagram showing the valve opening/closing timing.
The figure is a diagram showing the relationship between hydrogen flow rate and engine speed. In the figure, reference numeral 1 denotes a water-cooled internal combustion engine, and a cylinder head 3 is attached to a cylinder block 2 mounted on a crankcase (not shown), and a head cover 4 is provided on the cylinder head 3. cylinder block 2
A combustion chamber 6 is defined by the cylinder head 3 and the piston 5, and a spark plug 7 is provided in the cylinder head 3. This spark plug 7 is configured to spark at a predetermined timing by a computer 8.
The air-fuel mixture compressed in the combustion chamber 6 is ignited. The piston 5 is connected to a crankshaft 10 via a connecting rod 9, and the reciprocating motion of the piston 5 rotates the crankshaft 10. The rotation of the crankshaft 10 is detected by an engine rotation speed detection sensor 11. Engine rotation speed information is sent to the computer 8. A spark plug 7 is attached to the center of the cylinder head 3, and an intake system 12 and a tJi air system 13 are provided. As shown in FIGS. 1 and 2, the cylinder head 3 has
Openings 14a, 1 of the intake passage 14 face the combustion chamber 6.
4b is formed by branching into two, one opening 15a of the exhaust passage 15 is formed, and one opening 16a of the hydrogen supply passage 16 is formed on the other side, and these openings 14a, 14b, 15a and 16a have intake valves 17a. A 17b1 exhaust valve 18 and a hydrogen valve 19 are provided. The intake valves 17a, 17b, the % exhaust valve 18, and the hydrogen valve 19 operate at the valve opening/closing timing as shown in FIG. 4, and the intake cam 2G operates as shown in the cam diagram of FIG. 5 or 6. 21, exhaust cam 22 and hydrogen cam 23. In the cam diagram of FIG. 5, the opening/closing intake cam 20 of the intake valve 17a has a slightly longer opening/closing movement stroke (lift amount) than the opening/closing intake cam 21 of the intake valve 17b.
Moreover, it opens early and closes late. Also,
The cam diagram in FIG. 6 shows that the opening/closing intake cam 20 of the intake valve 17a is closer to the opening/closing intake cam 21 of the intake valve 17b.
It is the same as the one shown in FIG. 5 in that the movement stroke for opening and closing is slightly longer, but the closing timing of the intake cam 20 is delayed. Therefore, regardless of whether the on-off valve 29 (described later) is opened or closed, more air is supplied into the combustion chamber 6 from the opening 14a over a long period of time than from the opening 14b. Therefore, since a swirl is generated in the combustion chamber 6 as shown by the arrow in FIG. 3, collision between the hydrogen supplied from the opening 16a and the air supplied from the opening 14b is prevented. Promote mixing with air. An intake pipe 24 of the intake system 12 is connected to the cylinder rad 3, and a surge tank 25 is formed in the intake pipe 24.
On the upstream side, there are a known intercooler 26, an air flow meter 27, and an air cleaner 28 for cooling intake air.
is provided. The intake pipe 24 branches into a pair of intake passages 24a and 24b on the downstream side of the surge tank 25, and an on-off valve 2 is connected to one of the intake passages 24a and 24b.
9, and on the downstream side of this on-off valve 29, an intake passage 24a,
24b is merging. As shown in FIG. 1, the on-off valve 29 is connected to a diaphragm 32 of an actuator 31 via a link mechanism 30, and is always urged in the closing direction by a spring 33 disposed within the actuator 31. A pressure g34 is defined within the actuator 31 by a diaphragm 32, and this pressure chamber 34 is connected to the intake pipe 24 via a pipe 35, and the valve body 36a of the electromagnetic valve 36 is connected to the spring 36b.
When the pressure chamber 34 opens against the pressure, the pressure inside the pressure chamber 34 becomes positive. This allows the diaphragm 32 of the actuator 31 to actuate the on-off valve 29 against the screw 33 via the push bar and the link mechanism 30. The on-off valve 29 is closed in the low rotation range and supplies air only from the other intake passage 24a, and when the engine rotation speed exceeds a predetermined value, it drives the solenoid valve 36 to close the actuator 31.
is operated, the on-off valve 29 is opened in the high rotation range, and air is supplied from the pair of intake passages 24a and 24b. A temperature sensor 37 is provided in the surge tank 25 of the intake pipe 24 to send temperature information of the intake air to the computer 8, and the air flow meter 27 is provided with an intake amount detection sensor 38 for detecting the amount of air intake. , the air intake amount information is input into the computer 8. An exhaust pipe 39 is connected to the exhaust passage 15 of the cylinder head 2, and an exhaust temperature sensor 40 is provided at the tip of the exhaust pipe 39. Exhaust temperature information from the exhaust temperature sensor 40 is sent to the combiator 8. A turbo supercharger 41 is arranged between the intake system 12 and the exhaust system 13, a compressor 42 with four turbo superchargers is arranged in a compressor chamber 43 of the intake pipe 24, and an exhaust turbine 44 is arranged in the exhaust pipe 39. It is arranged in the turbine chamber 45 of. The compressor 42 and the exhaust turbine 44 of the turbocharger 41 are connected to rotate together by a rotating shaft 47 supported in a bearing holder 46, and when exhaust gas passes through the exhaust turbine 44, the exhaust energy causes the rotating shaft 47 to rotate. rotates to drive the compressor 42 and pressurize the intake air. A turbine chamber 45 is provided in the exhaust passage A formed by the exhaust pipe 39.
A bypass passage 4B is formed that connects the inlet side 45m and the outlet side 45b, and this bypass passage 48 has an on-off valve 4.
9 is provided. This on-off valve 49 is connected to a diaphragm 52 of an actuator 51 via a linkage mechanism 50, and is always urged in the closing direction by a spring 53 disposed within the actuator 51. A pressure chamber 54 is defined within the actuator 51 by a diaphragm 52, and this pressure chamber 54 is connected to the compressor chamber 43 by a supercharging pressure extraction pipe 55.
The pressure chamber 54 is connected to the discharge side 43a of the pressure chamber 54, so that supercharging pressure acts within the pressure chamber 54. Therefore, the on-off valve 49 of the bypass passage 4B is controlled by its pressure chamber 5.
4 is higher than the predetermined pressure, that is, the spring 53
When the elastic force of the diaphragm 52 becomes larger than the elastic force of The drive of the supercharger 41 is suppressed, and further increase in supercharging pressure is regulated. Further, the pressure chamber 54 of the actuator 51 is connected to the suction side 43b of the compressor 42 via a pipe 56, a solenoid valve 57, and a pipe 58, and the valve body 57a of the solenoid valve 57 is
is opened against the spring 57b, thereby communicating the pressure chamber 52 with the suction side 43b of the compressor 42 of the intake passage B. Therefore, the diaphragm 52 is restricted from moving against the spring 53, and the supercharging pressure of the compressor 42 is restricted from being immediately applied to the pressure chamber 54.
Maintains high boost pressure during acceleration transient conditions, improving acceleration performance. A water temperature sensor 59 is provided in the cylinder block 2 and sends cooling water temperature information to the computer 8. Further, a knock sensor 60 is provided in the cylinder block 2, and as soon as knocking occurs, the knock sensor 60 senses vibration and delays the ignition timing to prevent the occurrence of knocking. ``The internal combustion engine 1 is equipped with a fuel supply bag [C, and this fuel supply device C has a premixing path for supplying hydrogen to the intake passage B and a direct injection path E for directly injecting hydrogen into the combustion chamber 6. We are prepared. Hydrogen is compressed and stored in the hydrogen cylinder 61, and this hydrogen may be contained in, for example, a hydrogen storage alloy. The pressure is reduced to a predetermined pressure by a pressure reducing valve 64. This reduced pressure hydrogen is branched into two directions by a branch vibro 5.68, and the hydrogen from one branch vibro 5 is passed through a stop valve 67 and a low pressure regulating valve 68 to a bench area 80 provided upstream of the compressor 42. supplied to The path from the hydrogen cylinder 61 to the venturi 80 constitutes a premixing path that supplies hydrogen to the intake passage B, and the venturi 80 is a mixture of hydrogen and air that is supplied from the premixing path. Since hydrogen is supplied according to the amount of air passing through the premixing path, hydrogen is not supplied excessively into the intake passage 14. Hydrogen from the other branch vibe 66 passes through a limiter 69, an accelerator valve 70, and a stop valve 71 to the cylinder rad 3.
Hydrogen is supplied to the combustion chamber 6 from the opening 16a of the hydrogen supply passage 16 formed in the above, and the path from the hydrogen cylinder 61 to the combustion chamber 6 constitutes a direct injection path E that directly injects hydrogen into the combustion M6. The direct injection path E and the premixing path share a portion from the hydrogen cylinder 61 to a branching point of the same path. Note that the abutment 69 can be provided directly in the injection path E so as to be located upstream of the branching portion. The limiter 69 is composed of an electronic governor, and a valve body 69a operates at the engine speed to increase the maximum flow rate of hydrogen according to the engine speed, and an accelerator valve 70 (described later)
When the valve is fully open, the maximum flow rate at that engine speed can be flowed, and constitutes a flow rate control means. That is,! In Figure @7, the curve Ql shows the maximum flow rate of hydrogen supplied from the premixing route, and the curve Q2 shows the sum of the maximum flow rate of hydrogen supplied from the direct injection route E and the premixing route, The limiter 69 controls the maximum flow rate of hydrogen flowing through the direct injection path E so that the amount of hydrogen supplied through the direct injection path E is greater than the amount of hydrogen supplied through the premixing path, and the difference between the curve MQ2 and the curve Ql is is the direct injection path E
is the maximum flow rate of hydrogen due to Note that the flow rate control means is not limited to the stem 69, but may include a stop valve 67, a low pressure regulating valve 68, and a branch vibro 5.
.. 66 can also be configured. That is, by controlling the stop valve 67 and the low pressure regulating valve 68 and by making the diameter of the branch vibro 5 smaller than the diameter of the branch pipe 66, the amount of hydrogen flowing through the premixing path is restricted, and the amount of hydrogen flowing through the direct injection path E is reduced. The amount of hydrogen supplied can also be greater than the amount of hydrogen supplied through the premixing route. Furthermore, as shown in FIG. 7, for example, the hydrogen flow rate q can be increased according to the engine speed, and as shown in FIG. When the hydrogen supply amount is controlled to reduce and stop the hydrogen supply with af2, only air flows through the intake pipe 24, so the air reaches the maximum flow rate according to the engine speed, as shown in Figure 8. In addition, the maximum horsepower can be obtained at the engine speed f1. Further, the accelerator valve 70 is opened by the valve body 70 by the accelerator operation.
a is activated, and the valve opening degree is adjusted. This accelerator valve 70 changes the flow rate of hydrogen according to the engine load within the range of the maximum flow rate of hydrogen flowing through the direct injection path E at the engine speed. For example, in a full load state where the accelerator valve 70 is fully open. The maximum flow rate is flowing at 1/2 load, and the maximum flow rate of 172 is flowing at 1/2 load. Although the flow rate and the engine load may be made proportional in this way, it is not necessary. In this way, the compressor 42 that compresses intake air is provided in the intake passage B of the premixing path, and the limiter 69 that changes the maximum flow rate of hydrogen according to the engine speed is provided in the direct injection path E. A compressor supplies a large amount of air commensurate with the controlled amount of hydrogen in the rotation range. This enables lean combustion, which reduces NOx and improves fuel efficiency. Furthermore, in the operating range excluding idling, the fuel supply device C is set so that the amount of hydrogen supplied through the direct injection path E is larger than that through the premixing path. It is designed to supply hydrogen to Therefore, since the amount of hydrogen to be compressed by the compressor 42 can be reduced, the size of the compressor 42 can be reduced. Furthermore, the concentration of hydrogen supplied to the intake passage B can be kept low at high engine speeds when the intake passage B tends to be at a high temperature, making it possible to prevent flashback. In addition, since the premixing path is connected upstream of the intercooler 26, hydrogen, which has better heat transfer than air, flows through the intercooler 26, which improves the cooling performance of the pressurized intake air. will improve. Therefore, the intercooler 26 can be made smaller. [Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a compressor for compressing intake air in the intake passage, and also uses a limiter to change the maximum flow rate of hydrogen in the direct injection path according to the engine speed, so that all Since the compressor supplies a large amount of air commensurate with the controlled amount of hydrogen in the rotation range, lean combustion becomes possible, reducing NOx and improving fuel efficiency. In addition, the flow rate control means allows the amount of hydrogen supplied through the direct injection path to be greater than the amount of hydrogen supplied through the premixing path in operating regions other than idling, so the amount of hydrogen gas to be compressed by the compressor can be reduced. Miniaturization becomes possible. Furthermore, the concentration of hydrogen supplied to the intake passage at high engine speeds, when the intake passage tends to reach high temperatures, is kept low, thereby preventing flashback.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の内燃機関の燃料供給装置の全体構成
図、第2図は燃料供給装置の吸気系と排気系の断面図、
第3図はシリンダヘッドの底面図、第4図は弁開閉時期
を示す図、第5図及び第6図はカムダイヤグラム、]!
7図は水素流量とエンジン回転数との関係を示す図、第
8図は馬力とエンジン回転数との関係を示す図である。 図面において、符号1は内燃機関、6は燃焼室、8はコ
ンピュータ、12は吸気系、13は排気系、24は吸気
管、39は排気管、41はターボ過給機、42はコンプ
レッサ、44は排気タービン、69はリミッタ(流量制
御手段)、Aは排気通路、Bは吸気通路、Cは燃料供給
装置、Dは予混合経路、Eは直接噴射経路である。 特 許 出 願 人   ヤマハ発動機株式会社第 図 第 図 第 図 カムク゛イ欠グラム 第 0 図 第 図 工ンン□ン回す数 第 図 第 図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is an overall configuration diagram of a fuel supply system for an internal combustion engine according to the present invention, and Fig. 2 is a sectional view of an intake system and an exhaust system of the fuel supply system.
Figure 3 is a bottom view of the cylinder head, Figure 4 is a diagram showing valve opening and closing timing, Figures 5 and 6 are cam diagrams, ]!
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between hydrogen flow rate and engine speed, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between horsepower and engine speed. In the drawings, 1 is an internal combustion engine, 6 is a combustion chamber, 8 is a computer, 12 is an intake system, 13 is an exhaust system, 24 is an intake pipe, 39 is an exhaust pipe, 41 is a turbo supercharger, 42 is a compressor, 44 69 is an exhaust turbine, 69 is a limiter (flow control means), A is an exhaust passage, B is an intake passage, C is a fuel supply device, D is a premixing path, and E is a direct injection path. Patent applicant: Yamaha Motor Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  燃焼室に水素を直接噴射する直接噴射経路と、吸気通
路に水素を供給する予混合経路とを備える内燃機関の燃
料供給装置において、前記吸気通路に吸入空気を圧縮す
るコンプレッサを設けると共に、前記直接噴射経路にエ
ンジン回転数に応じて水素の最大流量を変化させるリミ
ッタを設け、きらにアイドリングを除く運転領域で、直
接噴射経路による水素供給量を、予混合経路による水素
供給量より多くする流量制御手段を備えることを特徴と
する内燃機関の燃料供給装置。
In a fuel supply device for an internal combustion engine, which includes a direct injection path for directly injecting hydrogen into a combustion chamber and a premixing path for supplying hydrogen to an intake passage, a compressor for compressing intake air is provided in the intake passage, and a compressor for compressing intake air is provided in the intake passage; A limiter is installed in the injection path to change the maximum flow rate of hydrogen according to the engine speed, and the flow rate control is such that the amount of hydrogen supplied by the direct injection path is greater than the amount of hydrogen supplied by the premixing path in operating regions other than idling. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05302513A (en) * 1992-04-27 1993-11-16 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Auxiliary chamber type gas engine
US5956956A (en) * 1996-02-21 1999-09-28 Daikin Industries, Ltd. Cryogenic refrigerator

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