JP2003090266A - 内燃機関における燃料供給装置 - Google Patents
内燃機関における燃料供給装置Info
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Abstract
ガス燃料と、ミキサーベンチュリー部を流れる空気との
均一な混合を図るとともにメーンポートから吸出される
ガス燃料の吸出応答性を高め機関の運転性を向上する。 【構成】 ミキシングボデーMのミキサーベンチュリー
部11に、該ベンチュリー部を横断し、2次圧燃料導入
路16に連絡されるメーンノズル1が配置され、メーン
ノズル1にはミキサーベンチュリー部11に臨んで開口
する複数のメーンポート2が穿設される。前記メーンポ
ートは、メーンノズル1の長手軸心線Z−Zに直交する
断面W−Wにおいて、吸気路10の長手軸心線X−Xに
直交する線Y−Yを基準に、機関側へ45度、エアクリ
ーナ側へ45度の範囲に開口される。
Description
油ガス(LPG)、圧縮天然ガス(CNG)等のガス燃
料を供給する燃料供給装置に関し、そのうちガス燃料源
内のガス燃料を減圧するとともに調圧し、この圧力制御
されたガス燃料をミキサーボデーを介して機関に向けて
供給する内燃機関における燃料供給装置に関する。
説明する。燃料供給装置は、ミキシングボデーMとベー
パライザVによって構成される。ミキシングボデーMは
内部を吸気路10が貫通して穿設され、その上流にミキ
サーベンチュリー部11が形成される。前記吸気路10
はミキシングボデーMに回転自在に支承された絞り弁軸
12に取着された絞り弁13にて開閉制御され、一方ミ
キサーベンチュリー部11には複数のメーンポート14
が開口して形成されるもので、このメーンポート14
は、ミキサーベンチュリー部11を囲繞して形成された
環状溝部15、を介して2次圧燃料導入路16に連絡さ
れる。又17は絞り弁13より下流側の吸気路10に開
口するアイドルポートであり、これには1次圧燃料導入
路18が連絡される。
筐体Bを1次調圧室21と1次減圧室22とに区分する
1次ダイヤフラムであり、1次ダイヤフラム20は1次
調圧室21内に縮設して配置される1次スプリング23
のバネ力によって1次減圧室22側へ押圧される。24
は1次減圧室22内において回転自在に支承される第1
次支持杆25の一端に配置される1次弁であり、この1
次弁24は1次減圧室22に開口する燃料流入路26を
開閉制御する。又前記第1支持杆25の他端は前記1次
ダイヤフラム20に係止される。27は、1次減圧室2
2から外部に向かって開口する1次燃料吐出路であり、
該1次燃料吐出路は、スローロック弁28によって開閉
される。29は前記スローロック弁に対して開閉操作力
を付与するスローロックダイヤフラムであり、スローロ
ックダイヤフラム29によって画成されるスローロック
室30内にはスローロックダイヤフラム29を、図5に
おいて右方へ押圧するスローロックスプリング31が縮
設されるとともにミキシングボデーの吸気路10に連な
る負圧導入路32が開口する。(尚、スローロック弁2
8とスローロックダイヤフラム29とは連結杆によって
連結される)33は1次燃料吐出路27を流れるガス燃
料量を調圧、制御する1次調整スクリューであり、先端
にテーパー針弁部が形成される。筐体Bは、更に2次ダ
イヤフラム34によって2次調圧室35と2次減圧室3
6とに区分され、2次減圧室36には1次減圧室22に
連なる2次燃料流入路37と外部に向かう2次燃料吐出
路38とが開口する。39は2次減圧室36内に回転自
在に支承配置される第2支持杆であり、この第2支持杆
39の一端に2次燃料流入路37を開閉する2次弁40
が配置されるとともにその他端は2次ダイヤフラム34
に係止される。又、前記第2支持杆は2次スプリング4
1のバネ力によって反時計方向へ付勢されるもので、こ
れによって2次弁40は2次燃料流入路37を閉塞する
側へ押圧される。そして、ベーパーライザVの燃料流入
路26には、ガス燃料としての液化石油ガス(LPG)
が供給される。液化石油ガス(以下LPGという)を使
用する際、ガス燃料源T1内の約5kg/cm2 の圧
力を有するLPGは、直接的に燃料導入路26に供給さ
れる。一方LPGに代えて圧縮天然ガス(以下CNGと
いう)を使用することができるもので、このときガス燃
料源T2内の約200kg/cm2 の圧力を有するC
NGは、1次レギュレターRによって約6kg/cm2
の圧力を減圧され、この減圧されたCNGが燃料流入
路26へ供給される。そして、上記LPG又はCNGの
何れのガス燃料を使用するかは運転者によって決定され
る。
は、ガス燃料自身が有する燃料圧力(LPGにあっては
約5kg/cm2の燃料圧力、CNGにあっては1次レ
ギュレターRによって減圧された約6kg/cm2の燃
料圧力)によって燃料流入路26を開放し、前記ガス燃
料が1次減圧室22内へ供給される。そして1次減圧室
22内の圧力が所定の圧力(例えば0.3kg/c
m2)を超えて上昇すると、1次ダイヤフラム20が1
次スプリング23のバネ力に抗して1次調圧室21側へ
移動し、これによって第1支持杆25が反時計方向へ回
転して1次弁24が燃料流入路26を閉塞し、もって1
次減圧室22内のガス燃料圧力を0.3kg/cm2に
調圧できる。一方、1次減圧室22内のガス燃料圧力が
0.3kg/cm2以下の圧力に低下すると、1次スプ
リング23は、1次ダイヤフラム20を1次減圧室22
側へ押圧して移動させ、これによって第1支持杆25は
時計方向に回転して1次弁24は燃料流入路26を開放
する。従って燃料流入路26より高圧力状態のガス燃料
が1次減圧室22内へ供給され、これによって1次減圧
室22内のガス燃料圧力を再び所定の0.3kg/cm
2に復帰させることができる。以後、上記1次弁の動作
がくり返し行なわれることによって、1次減圧室22内
には、1次圧としての所定の0.3kg/cm2の圧力
を有するガス燃料が維持されるものである。そして、こ
の1次圧を有するガス燃料は、1次調整スクリュー33
によってその量が制御され、このガス燃料が1次燃料吐
出路27、1次圧燃料導入路18、を介してアイドルポ
ート17へ供給され、これによって機関の絞り弁開度運
転が行なわれる。一方、2次減圧室36にあっては、ガ
ス燃料は大気圧まで減圧される。前述の如く、1次減圧
室22内のガス燃料圧力は0.3kg/cm2に調圧さ
れるもので、この0.3kg/cm2の圧力を有するガ
ス燃料は2次燃料流入路37を介して2次弁40に作用
し、2次弁40は2次燃料流入路37を開放し、2次減
圧室36内にガス燃料が供給される。ここで、2次減圧
室36内のガス燃料圧力が大気圧以上に上昇すると、2
次ダイヤフラム34は2次調圧室35側へ変位し、これ
によると第2支持杆39は2次スプリング41のバネ力
によって反時計方向へ回転して2次弁40は2次燃料流
入路37を閉塞し、これによって2次減圧室36内のガ
ス燃料圧力を大気圧に復帰させる。又、2次減圧室36
内のガス燃料圧力が大気圧以下に低下すると、2次ダイ
ヤフラム34は2次スプリング41のバネ力に抗して2
次減圧室36側へ変位し、これによると第2支持杆39
は時計方向へ回転して2次弁40は2次燃料流入路37
を開放し、これによって2次減圧室36内のガス燃料圧
力を大気圧に復帰させる。以後、上記2次弁40が前記
動作をくり返し行なうことによって2次減圧室36内の
ガス燃料圧力を2次圧としての大気圧に維持できる。そ
して、絞り弁12の中間開度、及び高開度運転は以下に
よって行なわれる。すなわち、絞り弁12が吸気路10
を中開度及び高開度に開放することによると、ミキサー
ベンチュリー部11には絞り弁開度に応じた高い負圧が
生起するもので、この負圧はメーンポート14、環状溝
部15、2次圧燃料導入路16、2次燃料吐出路38を
介して2次減圧室36に作用し、2次減圧室36内に維
持される大気圧状態にあるガス燃料がメーンポート14
を介してミキサーベンチュリー部11に吸出され、これ
によって絞り弁13の中及び高開度運転が行なわれる。
装置によると、第1には、吸気路10内を流れる空気に
対し、メーンポート14から吸出されるガス燃料を均一
に空気と混合することが困難である。これは以下の理由
による。メーンポート14はミキサーベンチュリー部1
1の壁面に開口するもので、メーンポート14から吸出
されるガス燃料は、ミキサーベンチュリー部11の壁面
に沿って吸気路10内に流れこみ易い。これによるとミ
キサーベンチュリー部11の中央部分を流れる空気とガ
ス燃料との良好な混合が行なわれにくいもので、特に中
央部分を流れる空気とガス燃料との混合状態が希薄化と
なる傾向がある。第2には、メーンポート14から吸出
されるガス燃料の吸出応答性を速めることが困難であ
り、絞り弁13が低開度から中、高開度へ移行する際、
ガス燃料の息切れ現象が発生する恐れがある。すなわ
ち、メーンポート14から吸出されるガス燃料は、大気
圧状態にあるものでメーンポート14に加わるミキサー
ベンチュリー部11の負圧に依存する。一方、ミキサー
ベンチュリー部11の断面における負圧の分布状態を鑑
案すると、負圧の最大値はミキサーベンチュリー部11
の壁面より中心方向に存在するもので、この高負圧状態
のミキサーベンチュリー部11にメーンポート14が開
口されていないことによる。
置は、前記不具合に鑑み成されたもので、メーンポート
から吸出されるガス燃料とミキサーベンチュリー部を流
れる空気との均一な混合を図るとともにメーンポートか
ら吸出されるガス燃料の吸出応答性を高め、もって機関
の運転性を向上することにある。
ける燃料供給装置は前記目的を達成する為に、ガス燃料
源内のガス燃料を、1次減圧室にて所定の1次圧に減圧
するとともに2次減圧室にて略大気圧状態の2次圧に減
圧するベーパーライザと;内部を貫通する吸気路に設け
られたミキサーベンチュリー部にメーンポートが開口す
るミキシングボデーと;を備える燃料供給装置におい
て、ミキサーベンチュリー部には、2次圧を有するガス
燃料が導入されるパイプ状のメーンノズルが横断して配
置されるとともにメーンノズル1にはミキサーベンチュ
リー部内に臨んで開口する複数のメーンポートが穿設さ
れ、前記メーンポートを、メーンノズルの長手軸心線Z
−Zに直交する断面W−Wにおいて、吸気路の長手軸心
線X−Xに直交する線Y−Yを基準に、機関側へ45
度、エアクリーナ側へ45度の範囲に開口したことを第
1の特徴とする。
キサーベンチュリー部の内方に、ミキサーベンチュリー
部を囲繞する環状溝部を設け、前記環状溝部内に、2次
圧燃料導入路を開口するとともに前記メーンノズルの両
端を開口配置したことを第2の特徴とする。
メーンノズルに穿設され、ミキサーベンチュリー部の壁
面より離れた位置に開口するので、メーンポートから吸
出されるガス燃料がミキサーベンチュリー部の壁面に沿
って流れにくい。又、メーンポートはミキサーベンチュ
リー部の略中央部分に開口されるのでベンチュリー負圧
の高い部分へメーンポートを開口できる。更に線Y−Y
を基準に、機関側へ45度、エアクリーナ側へ45度の
範囲にメーンポートを開口させたことによると、メーン
ポートからミキサーベンチュリー部に吸出されるガス燃
料が吸気路を流れる空気流によって乱されにくい。
ノズルの内方の通路には、環状溝部を介してメーンノズ
ルの両端からそれぞれガス燃料が供給されるので、ミキ
サーベンチュリー部には、より均一なガス燃料を吸出さ
せることができる。
給装置の一実施例について図により説明する。図1は第
1の実施例を示すミキシングボデーの縦断面図、図2は
メーンノズルの長手軸心線Z−Zに直交し、吸気路の長
手軸心線X−Xを通る断面W−Wにおける要部横断面、
である。又、ベーパーライザVは図4に示されるものが
使用されるもので、省略された。尚、図4と同一構造部
分については同一符号を使用し、説明を省略する。1は
内方に通路1Aが貫通して穿設されるパイプ状をなすメ
ーンノズルであり、メーンノズル1には内方から外方に
向かってメーンポート2がメーンノズル1の長手軸心線
Z−Zに沿って複数段穿設される。このメーンノズル1
はミキサーベンチュリー部11を横断して配置されるも
ので、メーンノズル1の両端はミキサーベンチュリー部
11に圧入等によって固定配置される。そしてメーンノ
ズル1の図1において上端部は2次圧燃料導入路16に
臨んで配置されるもので、これによってメーンノズル1
の内方の通路1Aに2次圧燃料導入路16を介して2次
圧を有するガス燃料が供給される。ここでメーンノズル
1に穿設される前記メーンポート2は以下の位置に形成
される。すなわち、メーンポート2は、メーンノズル1
の長手軸心線Z−Zに直交する断面W−Wにおいて、吸
気路10の長手軸心線X−Xに直交する線Y−Yを基準
にして、機関側(図において左方)へ45度、エアクリ
ーナ側(図において右方)へ45度の範囲に開口させ
た。図1において機関側へ45度の範囲はEで示され、
エアクリーナ側へ45度の範囲はAで示される。尚、本
実施例におけるメーンポート2はメーンノズル1の中心
Cを通る線Y−Y上に穿設される。
ボデーMによると、従来と同様にベーパーライザーVの
2次減圧室36内において略大気室状態に調圧されたガ
ス燃料は、2次燃料吐出路38、2次圧燃料導入路16
を介してメーンノズル1の通路1A内に導入され、この
ガス燃料がメーンポート2を介してミキサーベンチュリ
ー部11内へ吸出されて、機関へ供給される。ここで、
本発明になるミキシングボデーMを用いたことによる
と、メーンポート2からミキサーベンチュリー部11に
吸出されるガス燃料は、ミキサーベンチュリー部11を
流れる空気と均一にして且つ良好に混合される。これは
以下の理由による。メーンポート2はミキサーベンチュ
リー部11内に臨んで開口して形成されたことにより、
メーンポート2をミキサーベンチュリー部11の壁面よ
り離して開口できたもので、これによってメーンポート
2からミキサーベンチュリー部11に吸出されるガス燃
料がミキサーベンチュリー部11の壁面に沿って流れる
ことが抑止され、ミキサーベンチュリー部11を流れる
空気との混合性を向上できたことである。又、メーンポ
ート2がメーンノズル1の長手軸心方向Z−Zに沿って
複数穿設配置されたことにより、メーンポート2をミキ
サーベンチュリー部11内に生起する負圧の高い領域に
開口できる。これによると、絞り弁13が低開度から
中、高開度へ開放される際において、ミキサーベンチュ
リー部11に生起する高い負圧をメーンポート2に作用
させることができたので、ミキサーベンチュリー部11
へのガス燃料の吸出遅れが解消でき、これによって機関
の運転性を向上できる。更にメーンポート2を機関側へ
45度、エアクリーナ側へ45度の範囲に開口させたこ
とによると、メーンポート2からミキサーベンチュリー
部11内へのガス燃料の吸出が阻害されることがなく、
且つミキサーベンチュリー部11内へ吸出されたガス燃
料と空気との混合性を向上できる。すなわち、メーンポ
ート2をエアクリーナ側へ45度の範囲に開口させたこ
とによると、エアクリーナ側から機関側に向かう空気流
れ、(図2において右方から左方に向かう空気流れ)が
メーンポート2に直接的に衝突し、メーンポート2内へ
進入してメーンポート2からミキサーベンチュリー部1
1内への燃料の吸出を阻害することが減少される。又、
メーンポート2を機関側へ45度の範囲に開口させたこ
とによると、メーンポート2から吸出されたガス燃料が
メーンノズルの機関側の背面に生ずる渦流に巻きこまれ
ることが解消され、これによってミキサーベンチュリー
部11を流れる空気とガス燃料との混合性を向上できた
ものである。
いて説明する。尚、図1と同一構造部分は同一符号を使
用し説明を省略する。4はミキサーベンチュリー部11
の内方にリング状に凹設された環状溝部で、図1に示さ
れるメーンノズル1の上端1B及び下端1Cはミキサー
ベンチュリー部11に圧入して固定配置されるとともに
上端1Bの開口及び下端1Cの開口は環状溝部4内に臨
んで開口する。又、環状溝部4には2次圧燃料導入路1
6が開口するもので、2次圧燃料導入路16に供給され
る2次圧を有するガス燃料は、環状溝部4を介してメー
ンノズル1に供給される。かかる構造を採用したことに
よると、ガス燃料のミキサーベンチュリー部11内への
吸出特性をより一層向上できる。すなわち、ミキサーベ
ンチュリー部11における負圧の分布は、ベンチュリー
部11の壁面から中心方向部位においてもっとも高く、
メーンポート2でみると壁面より中心方向にある上方の
メーンポート2A,下方のメーンポート2Bに大なる負
圧を作用させることができる。一方、前記上方のメーン
ポート2Aには環状溝部4の上方4Aよりガス燃料が供
給され、下方のメーンポート2Bには環状溝部4の下方
4Bよりガス燃料が供給される。以上によると、特に下
方のメーンポート2Bにあっては、環状溝部4の下方4
Bの略大気圧状態にあるガス燃料をミキサーベンチュリ
ー部11内へ吸出できるのでガス燃料の吸出特性を向上
できる。従来のメーンノズル1の如く、メーンノズル1
内へ上端1Bの開口からのみガス燃料の供給を行なう
と、下方のメーンポート2Bには負圧状態にあるガス燃
料が供給されることになり、メーンポート2Bに対する
差圧が減少して吸出性が阻害される。(下方のメーンポ
ート2Bに負圧状態にあるガス燃料が供給されるのは、
上方のメーンポート2Aからメーンノズル1の通路1A
内に負圧が流入する為である。) 従って、高い負圧が作用する上方のメーンポート2Aよ
り大気圧状態にあるガス燃料を吸出できるとともに高い
負圧が作用する下方のメーンポート2Bより大気圧状態
にあるガス燃料を吸出できるので、ガス燃料の吸出特性
を向上できたものである。
おける燃料供給装置によると、ミキサーベンチュリー部
にメーンノズルを横断して配置するとともに複数のメー
ンポートが穿設され、前記メーンポートを、メーンノズ
ルの長手軸心線Z−Zに直交する断面W−Wにおいて、
吸気路の長手軸心線X−Xに直交する栓Y−Yを基準
に、機関側へ45度、エアクリーナ側へ45度の範囲に
開口したので、ミキサーベンチュリー部を流れる空気と
メーンノズルから吸出されるガス燃料とを均一に且つ良
好に混合できる。又、メーンノズルからミキサーベンチ
ュリー部に吸出されるガス燃料の吸出遅れが解消され、
機関の運転性を向上できる。
キサーベンチュリー部を囲繞する環状溝部を設け、前記
環状溝部内に2次圧燃料導入路を開口するとともに前記
メーンノズルの両端を開口配置したことによると、ガス
燃料のミキサーベンチュリー部内への吸出特性を更に向
上することができる。
一実施例を示す縦断面図。
他の実施例を示す縦断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 ガス燃料源内のガス燃料を、1次減圧室
にて所定の1次圧に減圧するとともに2次減圧室にて略
大気圧状態の2次圧に減圧するベーパーライザと;内部
を貫通する吸気路に設けられたミキサーベンチュリー部
にメーンポートが開口するミキシングボデーと;を備え
る燃料供給装置において、ミキサーベンチュリー部11
には、2次圧を有するガス燃料が導入されるパイプ状の
メーンノズル1が横断して配置されるとともにメーンノ
ズル1にはミキサーベンチュリー部11内に臨んで開口
する複数のメーンポート2が穿設され、前記メーンポー
トを、メーンノズル1の長手軸心線Z−Zに直交する断
面W−Wにおいて、吸気路10の長手軸心線X−Xに直
交する線Y−Yを基準に、機関側へ45度、エアクリー
ナ側へ45度の範囲に開口したことを特徴とする内燃機
関における燃料供給装置。 - 【請求項2】 前記ミキサーベンチュリー部の内方に、
ミキサーベンチュリー部11を囲繞する環状溝部4を設
け、前記環状溝部内に、2次圧燃料導入路16を開口す
るとともに前記メーンノズル1の両端1B,1Cを開口
配置したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関にお
ける燃料供給装置。
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JP2001283496A JP4767458B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 内燃機関における燃料供給装置 |
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