JP2004036403A - Fuel gas control mechanism and internal combustion engine - Google Patents

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Hideaki Okumura
奥村 英明
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel gas control mechanism for surely blocking up a fuel gas supply hole even if fuel gas mixed with a fine foreign matter is used, and an internal combustion engine for improving output efficiency and durability by using this fuel gas control mechanism. <P>SOLUTION: This fuel gas control mechanism 10 has a fuel gas passage 9 for supplying the fuel gas to a combustion chamber of the internal combustion engine and a fuel gas adjusting valve 13 for controlling a supply quantity of the fuel gas by opening-closing the fuel gas supply passage 9, and is characterized by comprising a hydraulic cylinder 11 for driving the fuel gas adjusting valve 13, a hydraulic fluid adjusting valve 24 for controlling the inflow and the outflow of the hydraulic fluid being driving force of the hydraulic cylinder 11 and a control part 27 for controlling operation of the hydraulic fluid adjusting valve 24. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスエンジンなどの内燃機関において、燃焼室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置に用いられる燃料ガス制御機構、およびこの燃料ガス制御機構が備えられた内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、発電用エンジン等として広く用いられている内燃機関は、燃焼室を形成するシリンダと、シリンダ内で往復運動するピストンと、ピストンの往復動力を負荷に伝達するクランクとを備えた構造が一般的である。この種の従来の内燃機関のうち、例えばガスエンジンにおいては、吸気行程でシリンダ内に燃料ガスを吸入し、続く圧縮行程でこの燃料ガスをピストンによって高圧に圧縮し、上死点付近で高温高圧となっている燃料ガスにパイロット燃料を噴射することで着火を制御し、燃料ガスを燃焼・膨張させ、続く排気行程で燃焼後の排気ガスをシリンダ内から排気するという一連の動作を繰り返し行うことで、クランクを回転させて動力を得ている。また、ガスエンジンを操縦するために、常に一定量の圧縮空気を備蓄する構成とされている。
【0003】
燃焼室内に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置は、燃焼室上部に開口されている燃料ガス供給孔と、燃焼室へ供給される燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス制御機構と、燃料ガス制御機構に燃料ガスを配送する燃料ガス供給配管とを備えて構成されている。
【0004】
図4に示すような燃料ガス制御機構1は、燃料ガス供給装置の燃料ガス供給配管(図示せず)が接続される燃料ガス供給路2と、燃料ガス供給路2を通過してきた燃料ガスを燃焼室(図示せず)に供給する燃料ガス供給孔3と、燃料ガス供給孔3を閉塞または開放して燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス調整弁4と、燃料ガス調整弁4を付勢するスプリング5と、スプリング5に対抗して燃料ガス調整弁4を駆動させるソレノイドコイル6とを備えて構成されている。
【0005】
燃料ガス供給孔3は、スプリング5によって付勢された燃料ガス調整弁4によって閉塞されており、燃料ガスは燃料ガス供給配管から燃料ガス供給孔3の手前まで配送されている。そして、ピストンの動きと連動してソレノイドコイル6によって燃料ガス調整弁4を駆動させ、燃料ガス供給孔3を開放させることで、燃焼室内に一気に燃料ガスが供給される構成とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記燃料ガス制御機構において、スプリング5による燃料ガス調整弁4の付勢力は、ソレノイドコイル6による駆動力よりも小さく設定されているので、燃料ガスに混入されている微細な異物などによって、燃料ガス調整弁4による燃料ガス供給孔3の閉塞が完全に行われないという問題があった。燃料ガス供給孔3が完全に閉塞されないことにより、燃焼室内へ過剰に燃料ガスを供給することになり、ガスエンジン内で異常燃焼が発生するだけでなく、ガスエンジンの耐久性が低下するおそれがある。このような問題を解決するために、強力な駆動力を有するソレノイドコイル6を用いることが考えられるが、ガスエンジンの構成部品に囲まれた燃焼室付近の限られた空間にソレノイドコイル6を配置しなければならないので、ソレノイドコイル6を大型化することができず、駆動力を大きくすることができないという問題があった。
【0007】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、微細な異物が混入されている燃料ガスを使用しても、確実に燃料ガス供給路の閉塞を行うことができる燃料ガス制御機構、およびこの燃料ガス制御機構を用いて出力効率および耐久性の向上した内燃機関を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の燃料ガス制御機構を採用する。
すなわち本発明に係る請求項1に記載の燃料ガス制御機構は、内燃機関の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、該燃料ガス供給路を開閉して燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス調整弁とを備えた燃料ガス制御機構であって、前記燃料ガス調整弁を駆動する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダの駆動力となる作動流体の流入および流出を制御する作動流体調整弁と、該作動流体調整弁の動作を制御する制御部とを備えて構成されていることを特徴とする。
【0009】
本発明において、燃料ガス制御機構は作動流体の圧力を駆動力とする流体圧シリンダにて、燃料ガス調整弁を開閉する構成とされているので、ソレノイドコイルによる駆動力より強力な駆動力が得られる。また、作動流体調整弁および制御部は流体圧シリンダと離間して配置することができるので、燃焼室付近に配置される流体圧シリンダは、ソレノイドコイルと同一の構成寸法であってもソレノイドコイルより強力な駆動力が得られる。これにより、燃料ガスに微細な異物が混入していても確実に燃料ガス供給路の閉塞を行うことができる。
【0010】
また、請求項2に記載の燃料ガス制御機構は、請求項1に記載の燃料ガス制御機構において、前記流体圧シリンダは、気密性を有したケーシングと、前記作動流体の圧力による駆動力を前記燃料ガス調整弁に伝達する可動部材と、前記燃料ガス調整弁を密閉する方向に付勢する付勢手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明において、燃料ガス制御機構は、燃料ガス調整弁に密閉方向への駆動力を与え続ける(付勢する)付勢手段によって密着されている燃料ガス調整弁を、作動流体の圧力によって密着を解除する方向に駆動する構成とされている。作動流体を用いることにより密着を解除する駆動力を大きくすることができるので、付勢手段による付勢力を大きくすることができる。つまり、燃料ガス調整弁がより強力に燃料ガス供給路を閉塞することができるのである。これにより、燃料ガスに微細な異物が混入していても確実に燃料ガス供給路の閉塞を行うことができる。
【0012】
また、請求項3に記載の内燃機関は、請求項1または2に記載の燃料ガス制御機構において、前記作動流体として、前記内燃機関の操縦に用いられる圧縮空気を用いることを特徴とする。
【0013】
本発明において、燃料ガス制御機構の駆動力として用いられる作動流体は、内燃機関の操縦に用いられる圧縮空気であるので、燃料ガス制御機構の駆動専用に作動流体を備蓄することなく、燃料ガス制御機構を駆動することができる。これにより、低コストで燃料ガス制御機構を構成することができる。
【0014】
また、請求項4に記載の内燃機関は、請求項1から3のいずれかに記載の燃料ガス制御機構を備えた燃料ガス供給装置が用いられていることを特徴とする。
本発明において、上記燃料ガス制御機構を備えた燃料ガス供給装置が用いられて内燃機関が構成されているので、内燃機関の操縦に用いられる圧縮空気を用いて、強力に燃料ガス調整弁の駆動が行われる。これにより、確実に燃料ガス供給路の閉塞が行われ、内燃機関の出力効率を向上させると共に耐久性を向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図2に内燃機関であるガスエンジンの概略側面図を示し、図2におけるA矢視図を図3に示す。ガスエンジン50は、燃焼室(図示せず)を備えているエンジン本体51と、エンジン本体51に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置52と、液体燃料を供給する液体燃料供給装置53とを備えて構成されている。燃料ガス供給装置52は、燃料ガス供給母管(図示せず)から燃料ガスを配送する燃料ガス供給配管54と、燃料ガス供給配管54に接続され燃焼室への燃焼ガスの供給を制御する燃料ガス制御機構10とを備えて構成されている。液体燃料供給装置53は、液体燃料を加圧する複数の加圧ポンプ55と、圧送された液体燃料を集合させる高圧油集合管56と、高圧油集合管56から燃焼室に液体燃料を配送するコモンレール57とを備えて構成されている。
【0016】
図1にガスエンジン50の燃料ガス制御機構が示されており、図1(a)が閉弁状態、図1(b)が開弁状態である。燃料ガス制御機構10は、燃料ガス供給配管54に接続される燃料ガス供給路9と、燃焼室に開口するように燃料ガス供給路9に設けられた燃料ガス供給孔12と、燃料ガス供給孔12を閉塞させる燃料ガス調整弁13と、燃料ガス調整弁13を駆動する流体圧シリンダであるエアシリンダ11と、エアシリンダ11に作動流体である圧縮空気を供給する圧縮空気供給部14とを備えて構成されている。
【0017】
エアシリンダ11は、気密性を有したケーシング15と、燃料ガス調整弁13が固定されている可動部材16と、付勢手段であるスプリング17とを備えて構成されている。可動部材16は、圧縮空気の圧力を受けるピストン部18と、ピストン部18の動作を燃料ガス調整弁13に伝達するロッド部19とを備えて構成されており、ピストン部18およびロッド部19の摺動部は気密性を有して構成されている。ケーシング15は、可動部材16のピストン部18によって圧縮空気が導入される加圧室20と、スプリング17が収納されるスプリング室21とに分けられており、加圧室20には圧縮空気が流入および流出する圧縮空気導入孔22が設けられている。
【0018】
圧縮空気供給部14は、圧縮空気源(図示せず)と加圧室20の圧縮空気導入孔22とを連結するエアチューブ23と、エアチューブ23の途中に設けられた電磁バルブ(作動流体調整弁)24と、電磁バルブ24を制御する制御部27とを備えて構成されている。圧縮空気を制御する電磁バルブ24には三方弁が用いられ、電磁バルブ24に電流を流すと圧縮空気を加圧室20に送る動作を行い、電流を切ると加圧室20の空気を放出する動作を行うように配置され、ガスエンジン50の吸気工程のタイミングに合わせて制御部27によって動作を制御する構成とされている。
【0019】
燃料ガス調整弁13は、板状部材の周縁部が下方に垂下した形状とされており、その垂下した部分の先端面が密着面25とされ、燃料ガス供給孔12を形成する環状部材26の上面と密着面25とが密着することで燃料ガス供給孔12が閉塞される構成とされている。また、図1において燃料ガス供給孔12の下方に燃焼室が設けられている。
【0020】
また、図1(a)に示すような閉弁状態は、電磁バルブ24に電流が流されてなく、圧縮空気源から供給された圧縮空気は電磁バルブ24により遮断されているので、スプリング17によってピストン部18が押圧されて、燃料ガス調整弁13によって燃料ガス供給孔12が閉塞され、燃料ガス供給路9は供給されている燃料ガスで充満している状態である。
【0021】
また、図1(b)に示すような開弁状態は、電磁バルブ24に電流が流されおり、圧縮空気源から供給された圧縮空気が加圧室20に流入し、燃料ガス調整弁13が引き上げられているので、燃料ガス供給孔12が開放され、燃料ガス供給路9から燃料ガス供給孔12を通過し燃料ガスが燃焼室に供給されている状態である。図中の矢印は燃料ガスの流れを示している。
【0022】
上述したような構成の燃料ガス制御機構10を用いて、燃焼室に燃料ガスを供給する動作について説明する。
図1(a)に示すような燃料ガス調整弁13により燃料ガス供給孔12が閉塞されている状態で、吸気工程のタイミングに合わせて電磁バルブ24に電流を流すと、エアチューブ23を通過して圧縮空気導入孔22より加圧室20に圧縮空気が流入する。圧縮空気により、ピストン部18に圧力が加えられてスプリング17を圧縮させる方向にピストン部18が移動すると共に、燃料ガス調整弁13が引き上げられる。これにより、燃料ガス調整弁13の密着面25と環状部材26との密着が解除され、燃料ガス供給孔12が開放される。
【0023】
図1(b)に示すように、密着面25と環状部材26との隙間を通過して燃料ガスが燃焼室に供給される。そして、圧縮工程のタイミングに合わせて電磁バルブ24の電流を切ると、加圧室20の圧縮空気が流出され、スプリング17によってピストン部18が移動すると共に、燃料ガス調整弁13が押し下げられ、燃料ガス供給孔12が閉塞される。
【0024】
たとえば、0.7MPaの圧縮空気を使用し、ピストン部18の直径を80mmとした場合、燃料ガス調整弁13は約3.5kNの駆動力で開弁される。通常、スプリング17は開弁に用いられる駆動力の1/5程度に設定されるので、スプリング17による付勢力を0.7kNに設定することができる。従来使用されていた、図4に示すソレノイドコイル6は約0.4kNの駆動力で、スプリング5による付勢力は0.08kNとされていた。
【0025】
このように、圧縮空気の圧力を駆動力とすることにより、従来より約9倍の駆動力および付勢力が得られることが分かる。そして、燃料ガス中に5μm程度の粒径の異物が混入していた場合に、従来は完全に燃料ガス供給孔12を閉鎖させることができなかったが、付勢力が大きくなったことにより、5μm程度の粒径の異物を押し潰すことができる。
【0026】
上述したように、燃料ガス制御機構10は燃料ガス調整弁13の駆動力として圧縮空気の圧力を用た構成されているので、ソレノイドコイル6より大きな駆動力で燃料ガス調整弁13を駆動させることができると共に、スプリング17による燃料ガス調整弁13の付勢力を大きくすることができる。燃料ガス調整弁13の付勢力を大きく設定できることで、燃料ガス中に微細な異物が混入されていた場合においても、完全に燃料ガス供給孔12を閉鎖することができる。
【0027】
また、燃料ガス制御機構10に用いられる圧縮空気は、ガスエンジン50の始動時に用いられる操縦空気を用いることができ、燃料ガス制御機構10専用に圧縮空気を備蓄する必要がないので、低コストで燃料ガス制御機構10を構成することができる。これにより、適正に燃料ガスを燃焼室に供給することのできる燃料ガス制御機構10を低コストで構成することができる。
【0028】
また、燃焼室に燃料ガスが適正に供給されることにより、ガスエンジン50の出力効率を向上させることができると共に、耐久性を向上させることができる。さらに、燃焼室内における燃料ガスの燃焼が最適に行われるので、ガスエンジン50の安全性を向上させることができる。また、燃料ガス中の微細異物の除去作業が不要なガスエンジン50を構成することができる。
【0029】
なお、本実施の形態においては、付勢手段としてスプリング17を用いて説明を行ったが、スプリング17以外の付勢手段で燃料ガス調整弁13を付勢してもよい。また、電磁バルブ24に三方弁を用いて加圧室20への圧縮空気の流入および流出を制御する構成としたが、圧縮空気の流入用および流出用にそれぞれ電磁バルブを設置して圧縮空気を制御する構成としてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃料ガス制御機構によれば、作動流体の圧力を駆動力とする流体圧シリンダを用いて燃料ガス調整弁を開閉する構成とされているので、ソレノイドコイルによる駆動力より強力な駆動力を得ることができ、燃料ガス調整弁の付勢力をより大きくすることができる。これにより、燃料ガスに微細な異物が混入していても確実に燃料ガス供給路の閉塞を行うことができる。また、内燃機関の操縦に用いられる圧縮空気を作動流体として用いるので、低コストで燃料ガス制御機構を構成することができる。
【0031】
また、本発明の内燃機関によれば、上記燃料ガス制御機構を備えた燃料ガス供給装置が用いられて構成されており、確実に燃料ガス供給路の閉塞を行うことができるので、燃料ガスの供給量が最適に制御され、内燃機関の出力効率を向上させることができると共に、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における燃料ガス制御機構を示す概略断面図で、図1(a)が閉弁状態で、図1(b)が開弁状態である。
【図2】本発明の一実施形態におけるガスエンジンの概略側面図である。
【図3】図2におけるガスエンジンのA矢視図である。
【図4】従来の燃料ガス制御機構を示す概略断面図である。
【符号の説明】
9 燃料ガス供給路
10 燃料ガス制御機構
11 エアシリンダ(流体圧シリンダ)
12 燃料ガス供給孔
13 燃料ガス調整弁
17 スプリング(付勢手段)
24 電磁バルブ(作動流体調整弁)
50 ガスエンジン(内燃機関)
52 燃料ガス供給装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel gas control mechanism used in a fuel gas supply device that supplies fuel gas to a combustion chamber in an internal combustion engine such as a gas engine, and an internal combustion engine provided with the fuel gas control mechanism.
[0002]
[Prior art]
Generally, an internal combustion engine widely used as a power generation engine or the like generally has a structure including a cylinder forming a combustion chamber, a piston reciprocating in the cylinder, and a crank transmitting reciprocating power of the piston to a load. It is a target. Among conventional internal combustion engines of this type, for example, in a gas engine, fuel gas is sucked into a cylinder in an intake stroke, and the fuel gas is compressed to a high pressure by a piston in a subsequent compression stroke. Repeating a series of operations in which ignition is controlled by injecting pilot fuel into the fuel gas that is ignited, the fuel gas is burned and expanded, and the exhaust gas after combustion is exhausted from the cylinder in the subsequent exhaust stroke And the power is obtained by rotating the crank. Further, in order to operate the gas engine, a fixed amount of compressed air is always stored.
[0003]
A fuel gas supply device for supplying a fuel gas into a combustion chamber includes a fuel gas supply hole opened at an upper portion of the combustion chamber, a fuel gas control mechanism for controlling a supply amount of the fuel gas supplied to the combustion chamber, and a fuel gas supply mechanism. The control mechanism is provided with a fuel gas supply pipe for delivering fuel gas.
[0004]
A fuel gas control mechanism 1 as shown in FIG. 4 includes a fuel gas supply path 2 to which a fuel gas supply pipe (not shown) of a fuel gas supply device is connected, and a fuel gas passing through the fuel gas supply path 2. A fuel gas supply hole 3 for supplying to a combustion chamber (not shown), a fuel gas regulating valve 4 for closing or opening the fuel gas supply hole 3 to control a fuel gas supply amount, and a fuel gas regulating valve 4 are provided. The spring 5 is configured to include a biasing spring 5 and a solenoid coil 6 that drives the fuel gas regulating valve 4 against the spring 5.
[0005]
The fuel gas supply hole 3 is closed by a fuel gas regulating valve 4 urged by a spring 5, and the fuel gas is delivered from the fuel gas supply pipe to a position immediately before the fuel gas supply hole 3. Then, the fuel gas adjusting valve 4 is driven by the solenoid coil 6 in conjunction with the movement of the piston to open the fuel gas supply hole 3, whereby the fuel gas is supplied into the combustion chamber at a stretch.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above fuel gas control mechanism, the urging force of the fuel gas regulating valve 4 by the spring 5 is set smaller than the driving force by the solenoid coil 6, so that fine foreign matters mixed in the fuel gas cause There is a problem that the fuel gas supply valve 3 is not completely closed by the fuel gas regulating valve 4. When the fuel gas supply hole 3 is not completely closed, the fuel gas is excessively supplied into the combustion chamber, so that not only abnormal combustion occurs in the gas engine but also the durability of the gas engine may be reduced. is there. In order to solve such a problem, it is conceivable to use a solenoid coil 6 having a strong driving force. However, the solenoid coil 6 is arranged in a limited space near a combustion chamber surrounded by components of a gas engine. Therefore, there is a problem that the solenoid coil 6 cannot be increased in size and the driving force cannot be increased.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when using a fuel gas mixed with fine foreign matter, a fuel gas control mechanism that can reliably block the fuel gas supply path, and It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine having improved output efficiency and durability using the fuel gas control mechanism.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, a fuel gas control mechanism having the following configuration is employed.
That is, a fuel gas control mechanism according to a first aspect of the present invention controls a fuel gas supply path for supplying a fuel gas to a combustion chamber of an internal combustion engine and a fuel gas supply path by opening and closing the fuel gas supply path. A fuel gas control mechanism comprising a fuel gas control valve for controlling the fuel gas control valve, and a working fluid for controlling inflow and outflow of a working fluid serving as a driving force of the fluid pressure cylinder. It is characterized by comprising a regulating valve and a control unit for controlling the operation of the working fluid regulating valve.
[0009]
In the present invention, the fuel gas control mechanism is configured to open and close the fuel gas regulating valve by a hydraulic cylinder that uses the pressure of the working fluid as the driving force, so that a driving force stronger than the driving force by the solenoid coil is obtained. Can be In addition, since the working fluid regulating valve and the control unit can be disposed separately from the hydraulic cylinder, the hydraulic cylinder disposed near the combustion chamber has the same configuration and dimensions as the solenoid coil. Strong driving force can be obtained. Thereby, even if minute foreign matter is mixed in the fuel gas, the fuel gas supply path can be reliably closed.
[0010]
Further, in the fuel gas control mechanism according to claim 2, in the fuel gas control mechanism according to claim 1, the fluid pressure cylinder includes a casing having airtightness, and a driving force generated by a pressure of the working fluid. It is characterized by comprising a movable member for transmitting to the fuel gas regulating valve and a biasing means for biasing the fuel gas regulating valve in a sealing direction.
[0011]
In the present invention, the fuel gas control mechanism closes the fuel gas regulating valve, which is in close contact with the urging means that continuously applies (urges) the driving force in the sealing direction to the fuel gas regulating valve, by the pressure of the working fluid. It is configured to be driven in the direction to release. Since the driving force for releasing the close contact can be increased by using the working fluid, the urging force by the urging means can be increased. That is, the fuel gas regulating valve can more strongly close the fuel gas supply path. Thereby, even if minute foreign matter is mixed in the fuel gas, the fuel gas supply path can be reliably closed.
[0012]
Further, an internal combustion engine according to a third aspect is characterized in that, in the fuel gas control mechanism according to the first or second aspect, compressed air used for operating the internal combustion engine is used as the working fluid.
[0013]
In the present invention, since the working fluid used as the driving force of the fuel gas control mechanism is compressed air used for operating the internal combustion engine, the fuel gas control mechanism does not need to store the working fluid exclusively for driving the fuel gas control mechanism. The mechanism can be driven. Thus, the fuel gas control mechanism can be configured at low cost.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine using a fuel gas supply device provided with the fuel gas control mechanism according to any one of the first to third aspects.
In the present invention, since the internal combustion engine is constituted by using the fuel gas supply device having the above fuel gas control mechanism, the driving of the fuel gas regulating valve is strongly performed using the compressed air used for operating the internal combustion engine. Is performed. As a result, the fuel gas supply path is reliably closed, and the output efficiency of the internal combustion engine and the durability can be improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic side view of a gas engine, which is an internal combustion engine, and FIG. The gas engine 50 includes an engine body 51 having a combustion chamber (not shown), a fuel gas supply device 52 for supplying fuel gas to the engine body 51, and a liquid fuel supply device 53 for supplying liquid fuel. It is configured. The fuel gas supply device 52 includes a fuel gas supply pipe 54 for delivering fuel gas from a fuel gas supply pipe (not shown), and a fuel connected to the fuel gas supply pipe 54 for controlling the supply of combustion gas to the combustion chamber. A gas control mechanism 10 is provided. The liquid fuel supply device 53 includes a plurality of pressurizing pumps 55 for pressurizing the liquid fuel, a high-pressure oil collecting pipe 56 for collecting the pumped liquid fuel, and a common rail for delivering the liquid fuel from the high-pressure oil collecting pipe 56 to the combustion chamber. 57.
[0016]
FIG. 1 shows a fuel gas control mechanism of the gas engine 50. FIG. 1A shows a valve closed state and FIG. 1B shows a valve open state. The fuel gas control mechanism 10 includes a fuel gas supply passage 9 connected to the fuel gas supply pipe 54, a fuel gas supply hole 12 provided in the fuel gas supply passage 9 so as to open to the combustion chamber, and a fuel gas supply hole 9. A fuel gas regulating valve 13 for closing the fuel cell 12, an air cylinder 11 as a fluid pressure cylinder for driving the fuel gas regulating valve 13, and a compressed air supply unit 14 for supplying compressed air as a working fluid to the air cylinder 11 are provided. It is configured.
[0017]
The air cylinder 11 includes an airtight casing 15, a movable member 16 to which the fuel gas adjustment valve 13 is fixed, and a spring 17 as an urging means. The movable member 16 includes a piston 18 that receives the pressure of the compressed air, and a rod 19 that transmits the operation of the piston 18 to the fuel gas regulating valve 13. The sliding portion is configured to have airtightness. The casing 15 is divided into a pressurized chamber 20 into which compressed air is introduced by the piston portion 18 of the movable member 16 and a spring chamber 21 in which the spring 17 is housed. And an outflow compressed air introduction hole 22.
[0018]
The compressed air supply unit 14 includes an air tube 23 that connects a compressed air source (not shown) and a compressed air introduction hole 22 of the pressurizing chamber 20, and an electromagnetic valve (working fluid adjustment) provided in the middle of the air tube 23. (Valve) 24 and a control unit 27 for controlling the electromagnetic valve 24. A three-way valve is used as the electromagnetic valve 24 that controls the compressed air. When a current flows through the electromagnetic valve 24, the compressed air is sent to the pressurizing chamber 20, and when the current is cut off, the air in the pressurizing chamber 20 is released. The operation is performed by the control unit 27 in accordance with the timing of the intake process of the gas engine 50.
[0019]
The fuel gas regulating valve 13 has a shape in which the peripheral edge of the plate-shaped member hangs downward, and the tip end surface of the hang-down portion is a contact surface 25, and the annular member 26 which forms the fuel gas supply hole 12 is formed. The fuel gas supply hole 12 is closed by the close contact between the upper surface and the contact surface 25. In FIG. 1, a combustion chamber is provided below the fuel gas supply hole 12.
[0020]
In the closed state as shown in FIG. 1A, no current is supplied to the electromagnetic valve 24 and the compressed air supplied from the compressed air source is cut off by the electromagnetic valve 24, The piston portion 18 is pressed, the fuel gas supply hole 12 is closed by the fuel gas regulating valve 13, and the fuel gas supply passage 9 is filled with the supplied fuel gas.
[0021]
Also, in the valve open state as shown in FIG. 1B, a current is flowing through the electromagnetic valve 24, the compressed air supplied from the compressed air source flows into the pressurizing chamber 20, and the fuel gas regulating valve 13 is opened. Since the fuel gas supply hole 12 is lifted, the fuel gas supply hole 12 is opened, and the fuel gas is supplied from the fuel gas supply passage 9 through the fuel gas supply hole 12 to the combustion chamber. The arrows in the figure indicate the flow of the fuel gas.
[0022]
The operation of supplying the fuel gas to the combustion chamber using the fuel gas control mechanism 10 having the above-described configuration will be described.
In the state where the fuel gas supply hole 12 is closed by the fuel gas adjusting valve 13 as shown in FIG. As a result, compressed air flows into the pressurized chamber 20 through the compressed air introduction hole 22. The compressed air causes pressure to be applied to the piston portion 18 to move the piston portion 18 in a direction to compress the spring 17, and the fuel gas adjusting valve 13 is raised. Thereby, the close contact between the contact surface 25 of the fuel gas regulating valve 13 and the annular member 26 is released, and the fuel gas supply hole 12 is opened.
[0023]
As shown in FIG. 1B, the fuel gas is supplied to the combustion chamber through the gap between the contact surface 25 and the annular member 26. Then, when the current of the electromagnetic valve 24 is cut off in accordance with the timing of the compression step, the compressed air in the pressurizing chamber 20 flows out, the piston 17 is moved by the spring 17, and the fuel gas regulating valve 13 is pushed down, and the fuel gas is released. The gas supply holes 12 are closed.
[0024]
For example, when the compressed air of 0.7 MPa is used and the diameter of the piston portion 18 is 80 mm, the fuel gas regulating valve 13 is opened with a driving force of about 3.5 kN. Normally, the spring 17 is set to about 1/5 of the driving force used for opening the valve, so that the biasing force of the spring 17 can be set to 0.7 kN. The conventionally used solenoid coil 6 shown in FIG. 4 has a driving force of about 0.4 kN, and the biasing force of the spring 5 is 0.08 kN.
[0025]
As described above, it can be seen that by using the pressure of the compressed air as the driving force, a driving force and an urging force approximately nine times as high as those of the related art can be obtained. In the case where foreign matter having a particle size of about 5 μm was mixed in the fuel gas, the fuel gas supply hole 12 could not be completely closed in the past. It is possible to crush foreign substances having a particle size of the order of magnitude.
[0026]
As described above, since the fuel gas control mechanism 10 is configured to use the pressure of the compressed air as the driving force of the fuel gas adjusting valve 13, the fuel gas adjusting valve 13 is driven with a driving force larger than the solenoid coil 6. And the urging force of the fuel gas regulating valve 13 by the spring 17 can be increased. Since the urging force of the fuel gas adjusting valve 13 can be set to be large, the fuel gas supply hole 12 can be completely closed even when minute foreign matter is mixed in the fuel gas.
[0027]
Further, as the compressed air used in the fuel gas control mechanism 10, the control air used when starting the gas engine 50 can be used, and there is no need to store the compressed air exclusively for the fuel gas control mechanism 10, so that the cost is low. The fuel gas control mechanism 10 can be configured. Thus, the fuel gas control mechanism 10 that can appropriately supply the fuel gas to the combustion chamber can be configured at low cost.
[0028]
Further, by appropriately supplying the fuel gas to the combustion chamber, the output efficiency of the gas engine 50 can be improved, and the durability can be improved. Further, since the combustion of the fuel gas in the combustion chamber is performed optimally, the safety of the gas engine 50 can be improved. Further, it is possible to configure the gas engine 50 that does not require the operation of removing fine foreign matter in the fuel gas.
[0029]
Although the present embodiment has been described using the spring 17 as the urging means, the fuel gas adjusting valve 13 may be urged by an urging means other than the spring 17. Although the three-way valve is used as the electromagnetic valve 24 to control the inflow and outflow of the compressed air into and from the pressurized chamber 20, the electromagnetic valve is installed for the inflow and outflow of the compressed air, and the compressed air is supplied. It may be configured to control.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the fuel gas control mechanism of the present invention, the fuel gas control valve is opened and closed by using the hydraulic cylinder that uses the pressure of the working fluid as the driving force. A driving force stronger than the force can be obtained, and the urging force of the fuel gas regulating valve can be increased. Thereby, even if minute foreign matter is mixed in the fuel gas, the fuel gas supply path can be reliably closed. Further, since the compressed air used for operating the internal combustion engine is used as the working fluid, the fuel gas control mechanism can be configured at low cost.
[0031]
Further, according to the internal combustion engine of the present invention, the fuel gas supply device having the above-described fuel gas control mechanism is used, and the fuel gas supply path can be reliably closed. The supply amount is optimally controlled, and the output efficiency of the internal combustion engine can be improved, and the durability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel gas control mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a valve closed state, and FIG. 1B shows a valve open state.
FIG. 2 is a schematic side view of a gas engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of the gas engine in FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conventional fuel gas control mechanism.
[Explanation of symbols]
9 fuel gas supply path 10 fuel gas control mechanism 11 air cylinder (fluid pressure cylinder)
12 fuel gas supply hole 13 fuel gas regulating valve 17 spring (biasing means)
24 solenoid valve (working fluid adjustment valve)
50 Gas engine (internal combustion engine)
52 Fuel gas supply device

Claims (4)

内燃機関の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、該燃料ガス供給路を開閉して燃料ガスの供給量を制御する燃料ガス調整弁とを備えた燃料ガス制御機構であって、
前記燃料ガス調整弁を駆動する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダの駆動力となる作動流体の流入および流出を制御する作動流体調整弁と、該作動流体調整弁の動作を制御する制御部とを備えて構成されていることを特徴とする燃料ガス制御機構。
A fuel gas control mechanism comprising: a fuel gas supply path that supplies fuel gas to a combustion chamber of an internal combustion engine; and a fuel gas adjustment valve that opens and closes the fuel gas supply path to control a supply amount of the fuel gas.
A hydraulic cylinder that drives the fuel gas adjusting valve, a working fluid adjusting valve that controls inflow and outflow of a working fluid that is a driving force of the hydraulic cylinder, and a control unit that controls an operation of the working fluid adjusting valve. A fuel gas control mechanism characterized by comprising:
請求項1に記載の燃料ガス制御機構において、
前記流体圧シリンダは、気密性を有したケーシングと、前記作動流体の圧力による駆動力を前記燃料ガス調整弁に伝達する可動部材と、前記燃料ガス調整弁を密閉する方向に付勢する付勢手段とを備えて構成されていることを特徴とする燃料ガス制御機構。
The fuel gas control mechanism according to claim 1,
The fluid pressure cylinder includes an airtight casing, a movable member that transmits a driving force due to the pressure of the working fluid to the fuel gas adjustment valve, and an urging force that urges the fuel gas adjustment valve in a sealing direction. And a fuel gas control mechanism.
請求項1または2に記載の燃料ガス制御機構において、
前記作動流体として、前記内燃機関の操縦に用いられる圧縮空気を用いることを特徴とする燃料ガス制御機構。
The fuel gas control mechanism according to claim 1 or 2,
A fuel gas control mechanism, wherein compressed air used for operating the internal combustion engine is used as the working fluid.
請求項1から3のいずれかに記載の燃料ガス制御機構を備えた燃料ガス供給装置が用いられていることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine using a fuel gas supply device provided with the fuel gas control mechanism according to any one of claims 1 to 3.
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